JP3886128B2 - 外部充電装置を有するロボット掃除機システム及びロボット掃除機の外部充電装置への接続方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、充電バッテリを備えるロボット掃除機と充電バッテリを充電させる外部充電装置に関し、より詳しくは、外部充電装置との接続を効率よく行うことができる外部充電装置を有するロボット掃除機システムとロボット掃除機の外部充電装置への接続方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常、ロボット掃除機とは、ユーザの操作なしでも掃除すべき掃除区域内を自走しながら床面の埃、ごみなどを吸い込む掃除作業や家中の窓やガス弁の開閉などを確認する保安作業を行う機器をいう。
【０００３】
ロボット掃除機は、センサを通じて家中や事務室のような作業区域内に配設されている家具、事務用品、壁のような障害物までの距離を判別し、この判別した情報を用いて障害物と衝突しないように制御しながら指示された作業を行う。
【０００４】
このようなロボット掃除機には、駆動に必要な電力を供給するバッテリが設けられており、一般に、該バッテリとしては、電力が消耗した場合に充電できる充電式バッテリを使用する。したがって、ロボット掃除機は、充電式バッテリへの充電を必要とする際に電力が充電できるように外部充電装置とシステムで構成される。
【０００５】
ところが、充電必要時にロボット掃除機の外部充電装置への自動復帰を可能にするためには、外部充電装置の位置を把握する必要がある。
【０００６】
ロボット掃除機が外部充電装置の位置を把握するための従来の方法では、外部充電装置から高周波信号を発生し、ロボット掃除機では、この外部充電装置から発生する高周波信号を受信し、この受信した信号の強さによって外部充電装置の位置を把握する。
【０００７】
しかし、このような従来の方法では、高周波信号の強さが外部要因（反射波、妨害波など）により変動し得、その結果、ロボット掃除機の外部充電装置との接続位置を正確に把握し難い場合が発生するという問題点がある。
【０００８】
また、外部充電装置の位置を正確に把握した場合でも外部充電装置の端子とロボット掃除機の充電端子とが正確に一致するように接続されない場合が発生するという問題点がある。
【０００９】
したがって、外部充電装置の位置を正確に把握し、外部充電装置の端子とロボット掃除機の充電端子とが正確に一致するように接続できるロボット掃除機システムとロボット掃除機の外部充電装置への接続方法に係わる発明が求められてきている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記のような問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、外部充電装置の位置を正確に把握し、充電端子を正確に接続することができる外部充電装置を有するロボット掃除機システム及びロボット掃除機の外部充電装置への接続方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記のような目的を達成するための本発明による外部充電装置を有するロボット掃除機システムは、常用電力が供給される電線に連結された電源端子と、電源端子を保持し、所定の位置に固定させる端子台と、を含む外部充電装置と、本体を移動させる駆動部と、天井が撮像できるように本体上に設けられた上方カメラと、本体上に設けられ、電源端子から供給される電源が充電される充電バッテリと、本体の外周に設けられ、障害物と衝突時に衝突信号を出力するバンパーと、電源端子に接続できるようにバンパーの衝突面に設けられ、充電バッテリに接続された充電端子と、を含むロボット掃除機とを含み、ロボット掃除機が、作業開始の前に外部充電装置に接続された状態で上方カメラで上方イメージを撮像して外部充電装置の位置情報を算出した後に格納し、外部充電装置への復帰時に上方カメラにより撮像されたイメージから算出した現在位置情報と格納されている外部充電装置の位置情報とを用いて復帰経路を算出した後、前記外部充電装置に復帰し、バンパーの衝突信号と充電端子と電源端子とが接触されたことを示す接触信号とが同時に受信された後、一定の距離更に前進させた後、接続完了と判断することを特徴とする。
【００１２】
ここで、ロボット掃除機は、バンパーの衝突信号が受信された後、充電端子と電源端子とが接触された信号を感知した場合にのみ、充電端子と電源端子とが接続されたことと判断することを特徴とする。
【００１３】
また、ロボット掃除機は、充電バッテリの充電量を検出するバッテリ充電量検出部と、バッテリ充電量検出部から充電要請信号が受信されると、所定の作業を中断し、外部充電装置に復帰するように駆動部を制御する制御部と、を含むことが好ましい。この時、制御部は、ロボット掃除機が所定の作業が完了した時に外部充電装置に復帰するように駆動部を制御することが好ましい。
【００１４】
なお、端子台は、ロボット掃除機のバンパーの外周を取り囲むことができる形状に成形されることが好ましい。
【００１５】
前記のような目的を達成するために、本発明によるロボット掃除機の外部充電装置への接続方法は、ロボット掃除機が外部充電装置に接続された状態で作業指示信号が受信されると、上方カメラで撮像した上方イメージから外部充電装置の位置情報を算出して格納するステップと、ロボット掃除機を走行させ、指示された作業を行うステップと、充電指令信号が入力されると、ロボット掃除機が上方カメラで撮像した上方イメージから算出した現在の位置情報と格納されている外部充電装置の位置情報とを用いて外部充電装置までの復帰経路を算出した後、その経路に追従して復帰するステップと、ロボット掃除機の外周に設けられ、障害物と衝突時に衝突信号を出力するバンパーの衝突信号を受信した後、ロボット掃除機の外部充電装置の電源端子に接続できるようにバンパーの衝突面に設けられ、充電バッテリに接続された充電端子と、充電端子が外部充電装置の電源端子に接触された信号が受信されるか否かを確認するステップと、バンパーの衝突信号を受信した後、充電端子の接触信号が受信されないと、ロボット掃除機の走行角度を一定の角度修正し、接触信号が受信されるか否かを確認するステップと、バンパーの衝突信号を受信した後、充電端子と電源端子とが接触されたことを示す接触信号とが同時に受信された後、一定の距離更に前進させた後、接続完了と判断するステップと、ロボット掃除機の走行角度を所定の回数修正しても接触信号が受信されないと、ロボット掃除機を一定の距離後退させた後、復帰経路の算出及び復帰ステップに戻すステップとを含むことを特徴とする。
【００１６】
この時、充電指令信号は、作業を行うステップで充電量が不足するか、所定の作業が完了すると発信されることを特徴とする。
【００１７】
また、ロボット掃除機の走行角度の修正角は、１５°であり、走行角度の修正回数は、６回であることが好ましい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下では、添付した図面を参照して、本発明による外部充電装置を有するロボット掃除機システムの好適な実施の形態についてより詳細に説明する。
【００１９】
図１ないし図３を参照すると、ロボット掃除機システムは、ロボット掃除機と外部充電装置とを備える。
【００２０】
ロボット掃除機は、本体１１、吸塵部１６、駆動部２０、上方カメラ３０、前方カメラ３２、制御部４０、記憶装置４１、送／受信部４３、センサ部１２、バンパー５４及び充電バッテリ５０を含む。
【００２１】
吸塵部１６では、空気を吸い込みながら対向する床の埃が吸塵できるように本体１１上に設けられている。このような吸塵部１６は、公知の種々の方式により構成することができ、その一例として、吸塵部１６は、吸込モーター（図示せず）と、この吸込モーターの駆動により床に対向して形成された吸込口または吸込管を通じて吸い込まれた埃を吸塵する吸塵室とを備える。
【００２２】
駆動部２０は、前方の両側に取り付けられている二つの輪２１ａ、２１ｂと、後方の両側に取り付けられている二つの輪２２ａ、２２ｂと、この後方の二つの輪２２ａ、２２ｂをそれぞれ回転駆動させるモーター２３、２４及び後方の輪２２ａ、２２ｂの動力を前方の輪２１ａ、２１ｂに伝達可能に設けられたタイミングベルト２５とを含む。駆動部２０は、制御部４０からの制御信号に応じて各モーター２３、２４を独立して正方向または逆方向に回転駆動させる。走行方向は、各モーター２３、２４の回転数をそれぞれ適切に制御することにより決められる。
【００２３】
前方カメラ３２は、前方のイメージが撮像できるように本体１１上に設けられ、その撮像したイメージを制御部４０に出力する。
【００２４】
上方カメラ３０は、上方のイメージが撮像できるように本体１１上に設けられ、その撮像したイメージを制御部４０に出力する。
【００２５】
センサ部１２は、周りに対して信号を発し、反射されてきた信号が受信できるように本体１１の側面周りに所定の間隔を隔てて配設されている障害物検出センサ１４と、走行距離が測定できる走行距離検出センサ１３とを備える。
【００２６】
障害物検出センサ１４は、赤外線を出射する赤外線発光素子１４ａと、反射されてきた光を受信する受光素子１４ｂとが垂直に対をなして外周面に沿って多数配列されている。なお、前記障害物検出センサ１４として、超音波を出射し、反射されてきた超音波が受信できるような仕組みの超音波センサを適用することもできる。障害物検出センサ１４は、障害物または壁との距離を測定するのにも利用される。
【００２７】
走行距離検出センサ１３としては、輪２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂの回転数を検出する回転検出センサを適用することができる。例えば、回転検出センサとして、モーター２３、２４の回転数を検出するように設けられたエンコーダーを適用することができる。
【００２８】
送／受信部４３では、送信すべきデータをアンテナ４２を通じて送り出し、このアンテナ４２を通じて受信した信号を制御部４０に転送する。
【００２９】
バンパー５４は、ロボット掃除機本体１１の外周に設けられ、ロボット掃除機１０が周辺の壁のような障害物に衝突する場合にその衝撃を吸収し、衝突信号を制御部４０に出力する。したがって、バンパー５４は、ロボット掃除機１０が走行する床と平行する方向への進退動ができるように弾性部材（図示せず）により保持され、バンパー５４が障害物に衝突した場合、その衝突信号を制御部４０に出力するセンサが取付けられている。したがって、バンパー５４が障害物と衝突すると、所定の衝突信号が制御部４０に送信される。また、バンパー５４の前面には、外部充電装置８０の電源端子８２と一致する高さに充電端子５６が設けられている。３相電源を使用する場合、３つの充電端子５６が設けられる。
【００３０】
充電バッテリ５０は、本体１１上に設けられ、バンパー５４に設けられた充電端子５６に連結されている。したがって、充電端子５６が外部充電装置８０の電源端子８２に接続されると、常用交流電源により充電バッテリ５０が充電される。即ち、図５に示したように、ロボット掃除機１０が外部充電装置８０に接続された状態では、常用交流電源に連結可能な電源コード８６を通じて引込まれた電力が相互接続された外部充電装置８０の電源端子８２からバンパー５４の充電端子５６を通じて充電バッテリ５０に供給される。
【００３１】
バッテリ充電量検出部５２では、充電バッテリ５０の充電量を検出し、その検出した充電量が設定された下限レベルに達すると、充電要請信号を制御部４０に送り出す。
【００３２】
制御部４０では、送／受信部４３を通じて受信した信号を処理し、各要素を制御する。本体１１上に機器の機能設定を操作するための多数のキーが設けられたキー入力装置（図示せず）がさらに備えられた場合、制御部４０では、キー入力装置から入力されたキー信号を処理する。
【００３３】
制御部４０では、ロボット掃除機の非作業時に外部充電装置８０に接続された状態で充電しながら待機できるように各要素を制御する。その結果、充電バッテリ５０の充電量を常に一定の範囲内に維持させることができるようになる。
【００３４】
制御部４０では、外部充電装置８０から離れて指示された作業を行った後、外部充電装置８０への復帰時に上方カメラ３０により撮像された上方イメージを分析することにより、ロボット掃除機の外部充電装置８０への復帰及び接続を円滑に行う。
【００３５】
外部充電装置８０は、電源端子８２と端子台８４とを含む。電源端子８２は、内部変圧器及び電源ケーブルを通じて電源コード８６に連結されており、ロボット掃除機１０の充電端子５６に接続することで充電バッテリ５０に電力を供給する。電源コード８６は、常用交流電源に連結されており、内部変圧器を省略することもできる。
【００３６】
端子台８４は、電源端子８２がロボット掃除機１０の充電端子５６と同じ高さを維持するように保持し、それにより、電源端子８２を一定の位置に固着させる。電源端子８２は、常用交流電源が３相である場合は、３つの電源端子８２が端子台８４に設けられている。本実施の形態による端子台８４は、直六面体の形状に成形されているが、その形状は、電源端子８２を保持し固着できる形状であれば、いかなる形状に成形しても構わない。特に、好ましい端子台８４’の形状は、図５に示したようにロボット掃除機１０の外周を取り囲む形状に成形することである。
【００３７】
以下では、このようなロボット掃除機システムにおいて、ロボット掃除機１０が外部充電装置８０に復帰し、電源端子８２に接続する過程を説明する。
【００３８】
外部充電装置８０を有するロボット掃除機システムを設置した最初の状態では、ロボット掃除機１０は、充電端子５６が外部充電装置８０の電源端子８２に接続された状態で待機している（図５参照）。
【００３９】
作業指示信号が受信されると、ロボット掃除機１０は、上方カメラ３０で作業領域の天井を撮像して上方イメージを生成した後、上方イメージから外部充電装置８０の位置情報を算出し、記憶装置４１に格納する。
【００４０】
ここで、作業指示信号は、掃除作業またはカメラを通じた保安作業などを含む。
【００４１】
ロボット掃除機は、外部充電装置から離れ、作業指示信号に応じて指示された作業を行いながら、充電指令信号が受信されるか否かを周期的に確認する。
【００４２】
充電指令信号が受信されると、ロボット掃除機の制御部４０では、上方カメラ３０で現在の上方イメージを撮像し、現在のロボット掃除機１０の位置を算出する。その後、制御部４０では、格納されている外部充電装置８０の位置情報をロードし、現在の位置から外部充電装置８０に戻る最適の復帰経路を算出する。次いで、制御部４０では、駆動部２０を制御し、ロボット掃除機１０がその復帰経路に追従して走行する。
【００４３】
ここで、充電指令信号は、ロボット掃除機１０が指示された作業を完了するか、作業途中にバッテリ充電量検出部５２から充電要請信号が入力される場合に生成される。また、ロボット掃除機１０の作業途中にユーザが強制的に充電指令信号を生成することもできる。
【００４４】
その後、制御部４０でバンパー５４から出力された衝突信号を受信すると、充電端子５６が電源端子８２と接触されるか否かを確認する。衝突信号と充電端子５６の接触信号とが同時に受信されると、制御部４０では、充電端子５６が外部充電装置８０の電源端子８２に完全に接続されたことと判断し、バンパー５４がある程度押し潰されるまでロボット掃除機１０を更に前進させ、接続を完了する。
【００４５】
仮に、衝突信号の受信後、接触信号が受信されないと、制御部４０では、充電端子５６が外部充電装置の電源端子８２に接続されていないことと判断する。衝突信号は受信されるが接触信号が受信されない場合の一例が図６に示されている。
【００４６】
同図を参照すると、電源端子８２の中心とロボット掃除機１０の中心とを繋ぐ線（Ｉ−Ｉ）と充電端子５６とロボット掃除機１０の中心とを繋ぐ線（II−II）とが一致しないで所定の角（θ）をなす場合に、電源端子８２と充電端子５６との接触が行われない。したがって、制御部４０では、ロボット掃除機１０が走行角度を所定の角度回転して進むように駆動部２０を制御する。
【００４７】
所定の角度回転した後、制御部４０で充電端子５６の接触信号を受信すると、ロボット掃除機１０をその方向に向けて一定の距離更に前進させた後、接続完了と判断する。
【００４８】
走行角度を所定の角度回転したにも拘わらず充電端子５６の接触信号が受信されないと、制御部４０では、再びロボット掃除機１０の走行角度を修正する。一定の回数に至るまで制御部４０に充電端子５６の接触信号が受信されないと、制御部４０では、ロボット掃除機１０を一定の距離後進させる。その後、制御部４０では、再び外部充電装置８０の位置情報をロードし、復帰経路を再び算出してロボット掃除機１０を走行させる。そして、前記のような過程を繰り返し、衝突信号と接触信号とが同時に受信されると、制御部４０では、ロボット掃除機１０をその方向にむけて一定の距離更に前進させた後、接続完了と判断する。
【００４９】
ここで、走行角度を修正する所定の角度は、外部充電装置８０の電源端子８２とロボット掃除機１０の充電端子５６の大きさを考慮し、任意に決めることができるが、１５°にすることが好ましい。また、修正回数は、修正角度を考慮し、適切に決めることができる。走行角度を数回にかけて修正する場合、その修正方向を一方向にすることも可能であるが、最初の方向から一方向に数回にかけて走行角度を修正することが好ましく、そのように修正しても接触信号が受信されない場合には、ロボット掃除機１０を最初の方向に復帰させた後、逆の方向に走行角度を修正することが好ましい。修正角度を１５°にした場合には、一方向に１５°ずつ３回にかけて走行角度を修正し、その間にも接触信号が受信されない場合には、逆の方向に１５°ずつ３回にかけて走行角度を修正することが好ましい。このような場合、ロボット掃除機１０が最初に外部充電装置８０に接触した地点から左右４５°の範囲内で電源端子８２との接続を試みることとなるため、大部分の場合は、充電端子５６の接触信号を受信することができるはずである。
【００５０】
以上では、制御部４０で上方イメージを直接分析し、自主的に外部充電装置８０への接続を行う例を説明した。
【００５１】
本発明のまた他の実施の形態によると、ロボット掃除機１０の外部充電装置８０への復帰制御に対する演算処理の負担を軽減させるために、外部充電装置８０の上方イメージの格納及びロボット掃除機１０の復帰制御を外部で処理するようにロボット掃除機システムが構築されている。
【００５２】
このため、ロボット掃除機１０は、上方カメラ３０により撮像された上方イメージを外部に無線で送り出し、外部から受信した制御信号に応じて動作するように構成され、リモートコントローラー６０は、作業制御及び外部充電装置８０への復帰を含む一連の制御を無線で制御しながらロボット掃除機１０を制御する。
【００５３】
リモートコントローラー６０は、無線中継器６３と中央制御装置７０とを備える。
【００５４】
無線中継器６３は、ロボット掃除機１０から受信した無線信号を処理し、それを有線を通じて中央制御装置７０に転送し、中央制御装置７０では、この受信した信号をアンテナ６２を通じて無線でロボット掃除機１０に送り出す。
【００５５】
中央制御装置７０は、通常のコンピュータで構築され、その一例を図４に示している。同図を参照すると、中央制御装置７０は、中央処理装置（ＣＰＵ）７１、ＲＯＭ７２、ＲＡＭ７３、表示装置７４、入力装置７５、記憶装置７６及び通信装置７７を備える。
【００５６】
記憶装置７６には、ロボット掃除機１０を制御し、ロボット掃除機１０から転送される信号を処理するロボット掃除機ドライバ７６ａが設けられている。
【００５７】
ロボット掃除機ドライバ７６ａでは、ロボット掃除機１０の制御が設定できるメニューを表示装置７４を通じて表示し、この表示されたメニューからユーザが選択したメニュー項目がロボット掃除機１０により実行されるように処理する。前記選択メニューは、掃除作業の遂行と監視作業の遂行とに大別することができ、そのサブ選択メニューとして、作業対象領域選択リスト、作業方式など、適用される機器で支援できる多数のメニューを提供することが好ましい。
【００５８】
ロボット掃除機ドライバ７６ａは、設定された作業時期、またはユーザにより入力装置７５を通じて作業指示信号が入力されると、先ず、外部充電装置８０に接続され待機中のロボット掃除機１０の上方カメラ３０により撮像された天井の上方イメージをロボット掃除機１０から受信し、この受信した上方イメージから外部充電装置８０の位置情報を算出し、記憶装置７６に格納する。
【００５９】
以後、ロボット掃除機ドライバ７６ａは、指示された作業が行えるようにロボット掃除機１０を制御する。ロボット掃除機１０の制御部４０では、ロボット掃除機ドライバ７６ａから無線中継器６３を介して受信した制御情報に基づいて駆動部２０及び／または吸塵部１６を制御し、上方カメラ３０により撮像された現在の上方イメージを無線中継器６３を介して中央制御装置７０に転送する。
【００６０】
このような作業制御中にロボット掃除機１０からバッテリ充電要請信号、または作業完了信号などの充電指令信号が無線中継器６３を介して受信されると、ロボット掃除機ドライバ７６ａは、記憶装置７６に格納されている外部充電装置８０の位置情報と上方カメラ３０により撮像され受信された現在の上方イメージとを用いて復帰経路を算出し、その算出した復帰経路に追従してロボット掃除機が外部充電装置８０の位置に戻るように、前述したような過程を通じてロボット掃除機１０を制御する。
【００６１】
以下では、ロボット掃除機の外部充電装置への接続方法の詳細を図７を参照して説明する。また、以下では、ロボット掃除機１０が外部充電装置８０に接続され待機中の状態を初期状態にして説明する。
【００６２】
まず、作業指示が受信されたか否かを判断する（Ｓ１００）。
【００６３】
作業指示が受信されたと判断すると、上方カメラで上方イメージを撮像して外部充電装置の現在の位置を算出した後、記憶装置に格納する（Ｓ１１０）。
【００６４】
その後、指示された掃除作業や保安作業を行う（Ｓ１２０）。
【００６５】
作業を行う時には、まず、ロボット掃除機が外部充電装置から離れるように駆動した後、掃除区域を走行しながら吸塵部を駆動させて掃除作業を行う。または、保安作業指示が受信されると、外部充電装置から監視すべき目的地に移動した後、カメラで監視すべき領域を撮像して外部に送り出したり記録する作業を行う。
【００６６】
次いで、充電指令信号が受信されたか否かを判断する（Ｓ１３０）。
【００６７】
ステップ１３０で充電指令信号が受信されていないと判断すると、周期的に充電指令信号が受信されるか否かを判断する。
【００６８】
充電指令信号が受信されると、上方カメラで上方イメージを撮像して現在のロボット掃除機の位置情報を算出した後、現在の位置情報と格納されている外部充電装置の位置情報とを用いてロボット掃除機の外部充電装置への復帰経路を算出する。その後、算出した復帰経路に追従してロボット掃除機を走行させる（Ｓ１４０）。
【００６９】
走行中にバンパーから衝突信号が受信されるか否かを判断する（Ｓ１５０）。
【００７０】
衝突信号が受信されると、充電端子の接触信号が受信されるか否かを判断する（Ｓ１６０）。
【００７１】
ステップ１６０で充電端子の接触信号が受信されないと、ロボット掃除機の走行角度を所定の角度修正する（Ｓ１７０）。即ち、ロボット掃除機の駆動部を制御し、ロボット掃除機がその中心を基準にして所定の角度回転した状態で充電端子に接触するようにする。
【００７２】
走行角度の修正は、一方向にだけできるが、好ましくは、一方向に一定の回数修正し、それでも接触信号が受信されない場合には、逆の方向に一定の回数走行角度を修正することが好ましい。例えば、１５°ずつ左方向に３回にかけてロボット掃除機の走行角度を修正した後、再び最初の状態に戻した後、右方向に１５°ずつ３回にかけて走行角度を修正することが好ましい。
【００７３】
ロボット掃除機の走行角度を修正したならば、修正回数を１回増加させる（Ｓ１８０）。
【００７４】
ロボット掃除機の走行角度を修正した回数が設定値以下の場合には、ステップ１６０に戻り、充電端子の接触信号が受信されるか否かを判断する（Ｓ１９０）。
【００７５】
この時、走行角度の修正回数の設定値は、ステップ１７０で走行角度の修正角度を１５°にした場合には６回にすることが好ましい。
【００７６】
このような過程を経てステップ１６０で充電端子の接触信号が受信されたことと判断すると、ロボット掃除機をその方向に向けて一定の距離更に前進させた後（Ｓ２００）、ロボット掃除機の充電端子と外部充電装置の電源端子との接続が完了したことと判断する（Ｓ２１０）。
【００７７】
以上で説明したように、本発明による外部充電装置を有するロボット掃除機システムを使用する場合には、ロボット掃除機が正確に外部充電装置の位置を把握して戻ることができ、またロボット掃除機の充電端子と外部充電装置の電源端子とが正確に接続されるため、充電のための接続が確実に行われる。
【００７８】
以上では、本発明をロボット掃除機に適用して説明したが、充電バッテリを備えてその充電電力を用いて自走しながら所定の目的を達成し、また充電バッテリに充電が必要となる場合に充電を行う様々なロボットに適用可能であることはいうまでもない。
【００７９】
【発明の効果】
以上で説明したように、本発明の外部充電装置を有するロボット掃除機システム及びロボット掃除機の外部充電装置への接続方法によると、ロボット掃除機が外部充電装置から離れた後、指示された作業の完了時、または作業途中の充電必要時、格納されている外部充電装置の位置情報と現在の位置情報とを用いて外部充電装置に戻るため、ロボット掃除機が外部充電装置の位置を正確に把握することができ、また、バンパー信号と充電端子の接触信号を用いてロボット掃除機の充電端子と外部充電装置の電源端子とを接続するため、その接続を正確に行うことができる。
【００８０】
本発明は、前述した特定の実施の形態に限定されることではなく、請求の範囲で請求する本発明の要旨を逸脱しない範囲内で当該発明の属する技術分野における通常の知識を有する者であれば誰でも種々の変形実施が可能であることはもとより、そのような変形は、請求の範囲の記載の範囲内にあることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による外部充電装置を有するロボット掃除機システムの一例を示す斜視図である。
【図２】図１のロボット掃除機システムを示すブロック図である。
【図３】図１のロボット掃除機の蓋体を分離した状態を示す斜視図である。
【図４】図２の中央制御装置の一実施の形態を示すブロック図である。
【図５】図１のロボット掃除機システムにおいて形状が異なる端子台を有する外部充電装置にロボット掃除機が接続した状態を示す平面図である。
【図６】図１のロボット掃除機システムにおいて外部充電装置の電源端子にロボット掃除機の充電端子が接続されていない状態を示す平面図である。
【図７】図１の外部充電装置を有するロボット掃除機システムにおいてロボット掃除機を外部充電装置に接続する方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０ ロボット掃除機
１１ 本体
１２ センサ部
１４ 障害物検出センサ
２０ 駆動部
２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂ 輪
３０ 上方カメラ
３２ 前方カメラ
４０ 制御部
４３ 送／受信部
５０ 充電バッテリ
５２ バッテリ充電量検出部
５４ バンパー
５６ 充電端子
６０ リモートコントローラー
６２ アンテナ
６３ 無線中継器
７０ 中央制御装置
８０ 外部充電装置
８２ 電源端子
８４ 端子台
８６ 電源コード
【発明の属する技術分野】
本発明は、充電バッテリを備えるロボット掃除機と充電バッテリを充電させる外部充電装置に関し、より詳しくは、外部充電装置との接続を効率よく行うことができる外部充電装置を有するロボット掃除機システムとロボット掃除機の外部充電装置への接続方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常、ロボット掃除機とは、ユーザの操作なしでも掃除すべき掃除区域内を自走しながら床面の埃、ごみなどを吸い込む掃除作業や家中の窓やガス弁の開閉などを確認する保安作業を行う機器をいう。
【０００３】
ロボット掃除機は、センサを通じて家中や事務室のような作業区域内に配設されている家具、事務用品、壁のような障害物までの距離を判別し、この判別した情報を用いて障害物と衝突しないように制御しながら指示された作業を行う。
【０００４】
このようなロボット掃除機には、駆動に必要な電力を供給するバッテリが設けられており、一般に、該バッテリとしては、電力が消耗した場合に充電できる充電式バッテリを使用する。したがって、ロボット掃除機は、充電式バッテリへの充電を必要とする際に電力が充電できるように外部充電装置とシステムで構成される。
【０００５】
ところが、充電必要時にロボット掃除機の外部充電装置への自動復帰を可能にするためには、外部充電装置の位置を把握する必要がある。
【０００６】
ロボット掃除機が外部充電装置の位置を把握するための従来の方法では、外部充電装置から高周波信号を発生し、ロボット掃除機では、この外部充電装置から発生する高周波信号を受信し、この受信した信号の強さによって外部充電装置の位置を把握する。
【０００７】
しかし、このような従来の方法では、高周波信号の強さが外部要因（反射波、妨害波など）により変動し得、その結果、ロボット掃除機の外部充電装置との接続位置を正確に把握し難い場合が発生するという問題点がある。
【０００８】
また、外部充電装置の位置を正確に把握した場合でも外部充電装置の端子とロボット掃除機の充電端子とが正確に一致するように接続されない場合が発生するという問題点がある。
【０００９】
したがって、外部充電装置の位置を正確に把握し、外部充電装置の端子とロボット掃除機の充電端子とが正確に一致するように接続できるロボット掃除機システムとロボット掃除機の外部充電装置への接続方法に係わる発明が求められてきている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記のような問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、外部充電装置の位置を正確に把握し、充電端子を正確に接続することができる外部充電装置を有するロボット掃除機システム及びロボット掃除機の外部充電装置への接続方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記のような目的を達成するための本発明による外部充電装置を有するロボット掃除機システムは、常用電力が供給される電線に連結された電源端子と、電源端子を保持し、所定の位置に固定させる端子台と、を含む外部充電装置と、本体を移動させる駆動部と、天井が撮像できるように本体上に設けられた上方カメラと、本体上に設けられ、電源端子から供給される電源が充電される充電バッテリと、本体の外周に設けられ、障害物と衝突時に衝突信号を出力するバンパーと、電源端子に接続できるようにバンパーの衝突面に設けられ、充電バッテリに接続された充電端子と、を含むロボット掃除機とを含み、ロボット掃除機が、作業開始の前に外部充電装置に接続された状態で上方カメラで上方イメージを撮像して外部充電装置の位置情報を算出した後に格納し、外部充電装置への復帰時に上方カメラにより撮像されたイメージから算出した現在位置情報と格納されている外部充電装置の位置情報とを用いて復帰経路を算出した後、前記外部充電装置に復帰し、バンパーの衝突信号と充電端子と電源端子とが接触されたことを示す接触信号とが同時に受信された後、一定の距離更に前進させた後、接続完了と判断することを特徴とする。
【００１２】
ここで、ロボット掃除機は、バンパーの衝突信号が受信された後、充電端子と電源端子とが接触された信号を感知した場合にのみ、充電端子と電源端子とが接続されたことと判断することを特徴とする。
【００１３】
また、ロボット掃除機は、充電バッテリの充電量を検出するバッテリ充電量検出部と、バッテリ充電量検出部から充電要請信号が受信されると、所定の作業を中断し、外部充電装置に復帰するように駆動部を制御する制御部と、を含むことが好ましい。この時、制御部は、ロボット掃除機が所定の作業が完了した時に外部充電装置に復帰するように駆動部を制御することが好ましい。
【００１４】
なお、端子台は、ロボット掃除機のバンパーの外周を取り囲むことができる形状に成形されることが好ましい。
【００１５】
前記のような目的を達成するために、本発明によるロボット掃除機の外部充電装置への接続方法は、ロボット掃除機が外部充電装置に接続された状態で作業指示信号が受信されると、上方カメラで撮像した上方イメージから外部充電装置の位置情報を算出して格納するステップと、ロボット掃除機を走行させ、指示された作業を行うステップと、充電指令信号が入力されると、ロボット掃除機が上方カメラで撮像した上方イメージから算出した現在の位置情報と格納されている外部充電装置の位置情報とを用いて外部充電装置までの復帰経路を算出した後、その経路に追従して復帰するステップと、ロボット掃除機の外周に設けられ、障害物と衝突時に衝突信号を出力するバンパーの衝突信号を受信した後、ロボット掃除機の外部充電装置の電源端子に接続できるようにバンパーの衝突面に設けられ、充電バッテリに接続された充電端子と、充電端子が外部充電装置の電源端子に接触された信号が受信されるか否かを確認するステップと、バンパーの衝突信号を受信した後、充電端子の接触信号が受信されないと、ロボット掃除機の走行角度を一定の角度修正し、接触信号が受信されるか否かを確認するステップと、バンパーの衝突信号を受信した後、充電端子と電源端子とが接触されたことを示す接触信号とが同時に受信された後、一定の距離更に前進させた後、接続完了と判断するステップと、ロボット掃除機の走行角度を所定の回数修正しても接触信号が受信されないと、ロボット掃除機を一定の距離後退させた後、復帰経路の算出及び復帰ステップに戻すステップとを含むことを特徴とする。
【００１６】
この時、充電指令信号は、作業を行うステップで充電量が不足するか、所定の作業が完了すると発信されることを特徴とする。
【００１７】
また、ロボット掃除機の走行角度の修正角は、１５°であり、走行角度の修正回数は、６回であることが好ましい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下では、添付した図面を参照して、本発明による外部充電装置を有するロボット掃除機システムの好適な実施の形態についてより詳細に説明する。
【００１９】
図１ないし図３を参照すると、ロボット掃除機システムは、ロボット掃除機と外部充電装置とを備える。
【００２０】
ロボット掃除機は、本体１１、吸塵部１６、駆動部２０、上方カメラ３０、前方カメラ３２、制御部４０、記憶装置４１、送／受信部４３、センサ部１２、バンパー５４及び充電バッテリ５０を含む。
【００２１】
吸塵部１６では、空気を吸い込みながら対向する床の埃が吸塵できるように本体１１上に設けられている。このような吸塵部１６は、公知の種々の方式により構成することができ、その一例として、吸塵部１６は、吸込モーター（図示せず）と、この吸込モーターの駆動により床に対向して形成された吸込口または吸込管を通じて吸い込まれた埃を吸塵する吸塵室とを備える。
【００２２】
駆動部２０は、前方の両側に取り付けられている二つの輪２１ａ、２１ｂと、後方の両側に取り付けられている二つの輪２２ａ、２２ｂと、この後方の二つの輪２２ａ、２２ｂをそれぞれ回転駆動させるモーター２３、２４及び後方の輪２２ａ、２２ｂの動力を前方の輪２１ａ、２１ｂに伝達可能に設けられたタイミングベルト２５とを含む。駆動部２０は、制御部４０からの制御信号に応じて各モーター２３、２４を独立して正方向または逆方向に回転駆動させる。走行方向は、各モーター２３、２４の回転数をそれぞれ適切に制御することにより決められる。
【００２３】
前方カメラ３２は、前方のイメージが撮像できるように本体１１上に設けられ、その撮像したイメージを制御部４０に出力する。
【００２４】
上方カメラ３０は、上方のイメージが撮像できるように本体１１上に設けられ、その撮像したイメージを制御部４０に出力する。
【００２５】
センサ部１２は、周りに対して信号を発し、反射されてきた信号が受信できるように本体１１の側面周りに所定の間隔を隔てて配設されている障害物検出センサ１４と、走行距離が測定できる走行距離検出センサ１３とを備える。
【００２６】
障害物検出センサ１４は、赤外線を出射する赤外線発光素子１４ａと、反射されてきた光を受信する受光素子１４ｂとが垂直に対をなして外周面に沿って多数配列されている。なお、前記障害物検出センサ１４として、超音波を出射し、反射されてきた超音波が受信できるような仕組みの超音波センサを適用することもできる。障害物検出センサ１４は、障害物または壁との距離を測定するのにも利用される。
【００２７】
走行距離検出センサ１３としては、輪２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂの回転数を検出する回転検出センサを適用することができる。例えば、回転検出センサとして、モーター２３、２４の回転数を検出するように設けられたエンコーダーを適用することができる。
【００２８】
送／受信部４３では、送信すべきデータをアンテナ４２を通じて送り出し、このアンテナ４２を通じて受信した信号を制御部４０に転送する。
【００２９】
バンパー５４は、ロボット掃除機本体１１の外周に設けられ、ロボット掃除機１０が周辺の壁のような障害物に衝突する場合にその衝撃を吸収し、衝突信号を制御部４０に出力する。したがって、バンパー５４は、ロボット掃除機１０が走行する床と平行する方向への進退動ができるように弾性部材（図示せず）により保持され、バンパー５４が障害物に衝突した場合、その衝突信号を制御部４０に出力するセンサが取付けられている。したがって、バンパー５４が障害物と衝突すると、所定の衝突信号が制御部４０に送信される。また、バンパー５４の前面には、外部充電装置８０の電源端子８２と一致する高さに充電端子５６が設けられている。３相電源を使用する場合、３つの充電端子５６が設けられる。
【００３０】
充電バッテリ５０は、本体１１上に設けられ、バンパー５４に設けられた充電端子５６に連結されている。したがって、充電端子５６が外部充電装置８０の電源端子８２に接続されると、常用交流電源により充電バッテリ５０が充電される。即ち、図５に示したように、ロボット掃除機１０が外部充電装置８０に接続された状態では、常用交流電源に連結可能な電源コード８６を通じて引込まれた電力が相互接続された外部充電装置８０の電源端子８２からバンパー５４の充電端子５６を通じて充電バッテリ５０に供給される。
【００３１】
バッテリ充電量検出部５２では、充電バッテリ５０の充電量を検出し、その検出した充電量が設定された下限レベルに達すると、充電要請信号を制御部４０に送り出す。
【００３２】
制御部４０では、送／受信部４３を通じて受信した信号を処理し、各要素を制御する。本体１１上に機器の機能設定を操作するための多数のキーが設けられたキー入力装置（図示せず）がさらに備えられた場合、制御部４０では、キー入力装置から入力されたキー信号を処理する。
【００３３】
制御部４０では、ロボット掃除機の非作業時に外部充電装置８０に接続された状態で充電しながら待機できるように各要素を制御する。その結果、充電バッテリ５０の充電量を常に一定の範囲内に維持させることができるようになる。
【００３４】
制御部４０では、外部充電装置８０から離れて指示された作業を行った後、外部充電装置８０への復帰時に上方カメラ３０により撮像された上方イメージを分析することにより、ロボット掃除機の外部充電装置８０への復帰及び接続を円滑に行う。
【００３５】
外部充電装置８０は、電源端子８２と端子台８４とを含む。電源端子８２は、内部変圧器及び電源ケーブルを通じて電源コード８６に連結されており、ロボット掃除機１０の充電端子５６に接続することで充電バッテリ５０に電力を供給する。電源コード８６は、常用交流電源に連結されており、内部変圧器を省略することもできる。
【００３６】
端子台８４は、電源端子８２がロボット掃除機１０の充電端子５６と同じ高さを維持するように保持し、それにより、電源端子８２を一定の位置に固着させる。電源端子８２は、常用交流電源が３相である場合は、３つの電源端子８２が端子台８４に設けられている。本実施の形態による端子台８４は、直六面体の形状に成形されているが、その形状は、電源端子８２を保持し固着できる形状であれば、いかなる形状に成形しても構わない。特に、好ましい端子台８４’の形状は、図５に示したようにロボット掃除機１０の外周を取り囲む形状に成形することである。
【００３７】
以下では、このようなロボット掃除機システムにおいて、ロボット掃除機１０が外部充電装置８０に復帰し、電源端子８２に接続する過程を説明する。
【００３８】
外部充電装置８０を有するロボット掃除機システムを設置した最初の状態では、ロボット掃除機１０は、充電端子５６が外部充電装置８０の電源端子８２に接続された状態で待機している（図５参照）。
【００３９】
作業指示信号が受信されると、ロボット掃除機１０は、上方カメラ３０で作業領域の天井を撮像して上方イメージを生成した後、上方イメージから外部充電装置８０の位置情報を算出し、記憶装置４１に格納する。
【００４０】
ここで、作業指示信号は、掃除作業またはカメラを通じた保安作業などを含む。
【００４１】
ロボット掃除機は、外部充電装置から離れ、作業指示信号に応じて指示された作業を行いながら、充電指令信号が受信されるか否かを周期的に確認する。
【００４２】
充電指令信号が受信されると、ロボット掃除機の制御部４０では、上方カメラ３０で現在の上方イメージを撮像し、現在のロボット掃除機１０の位置を算出する。その後、制御部４０では、格納されている外部充電装置８０の位置情報をロードし、現在の位置から外部充電装置８０に戻る最適の復帰経路を算出する。次いで、制御部４０では、駆動部２０を制御し、ロボット掃除機１０がその復帰経路に追従して走行する。
【００４３】
ここで、充電指令信号は、ロボット掃除機１０が指示された作業を完了するか、作業途中にバッテリ充電量検出部５２から充電要請信号が入力される場合に生成される。また、ロボット掃除機１０の作業途中にユーザが強制的に充電指令信号を生成することもできる。
【００４４】
その後、制御部４０でバンパー５４から出力された衝突信号を受信すると、充電端子５６が電源端子８２と接触されるか否かを確認する。衝突信号と充電端子５６の接触信号とが同時に受信されると、制御部４０では、充電端子５６が外部充電装置８０の電源端子８２に完全に接続されたことと判断し、バンパー５４がある程度押し潰されるまでロボット掃除機１０を更に前進させ、接続を完了する。
【００４５】
仮に、衝突信号の受信後、接触信号が受信されないと、制御部４０では、充電端子５６が外部充電装置の電源端子８２に接続されていないことと判断する。衝突信号は受信されるが接触信号が受信されない場合の一例が図６に示されている。
【００４６】
同図を参照すると、電源端子８２の中心とロボット掃除機１０の中心とを繋ぐ線（Ｉ−Ｉ）と充電端子５６とロボット掃除機１０の中心とを繋ぐ線（II−II）とが一致しないで所定の角（θ）をなす場合に、電源端子８２と充電端子５６との接触が行われない。したがって、制御部４０では、ロボット掃除機１０が走行角度を所定の角度回転して進むように駆動部２０を制御する。
【００４７】
所定の角度回転した後、制御部４０で充電端子５６の接触信号を受信すると、ロボット掃除機１０をその方向に向けて一定の距離更に前進させた後、接続完了と判断する。
【００４８】
走行角度を所定の角度回転したにも拘わらず充電端子５６の接触信号が受信されないと、制御部４０では、再びロボット掃除機１０の走行角度を修正する。一定の回数に至るまで制御部４０に充電端子５６の接触信号が受信されないと、制御部４０では、ロボット掃除機１０を一定の距離後進させる。その後、制御部４０では、再び外部充電装置８０の位置情報をロードし、復帰経路を再び算出してロボット掃除機１０を走行させる。そして、前記のような過程を繰り返し、衝突信号と接触信号とが同時に受信されると、制御部４０では、ロボット掃除機１０をその方向にむけて一定の距離更に前進させた後、接続完了と判断する。
【００４９】
ここで、走行角度を修正する所定の角度は、外部充電装置８０の電源端子８２とロボット掃除機１０の充電端子５６の大きさを考慮し、任意に決めることができるが、１５°にすることが好ましい。また、修正回数は、修正角度を考慮し、適切に決めることができる。走行角度を数回にかけて修正する場合、その修正方向を一方向にすることも可能であるが、最初の方向から一方向に数回にかけて走行角度を修正することが好ましく、そのように修正しても接触信号が受信されない場合には、ロボット掃除機１０を最初の方向に復帰させた後、逆の方向に走行角度を修正することが好ましい。修正角度を１５°にした場合には、一方向に１５°ずつ３回にかけて走行角度を修正し、その間にも接触信号が受信されない場合には、逆の方向に１５°ずつ３回にかけて走行角度を修正することが好ましい。このような場合、ロボット掃除機１０が最初に外部充電装置８０に接触した地点から左右４５°の範囲内で電源端子８２との接続を試みることとなるため、大部分の場合は、充電端子５６の接触信号を受信することができるはずである。
【００５０】
以上では、制御部４０で上方イメージを直接分析し、自主的に外部充電装置８０への接続を行う例を説明した。
【００５１】
本発明のまた他の実施の形態によると、ロボット掃除機１０の外部充電装置８０への復帰制御に対する演算処理の負担を軽減させるために、外部充電装置８０の上方イメージの格納及びロボット掃除機１０の復帰制御を外部で処理するようにロボット掃除機システムが構築されている。
【００５２】
このため、ロボット掃除機１０は、上方カメラ３０により撮像された上方イメージを外部に無線で送り出し、外部から受信した制御信号に応じて動作するように構成され、リモートコントローラー６０は、作業制御及び外部充電装置８０への復帰を含む一連の制御を無線で制御しながらロボット掃除機１０を制御する。
【００５３】
リモートコントローラー６０は、無線中継器６３と中央制御装置７０とを備える。
【００５４】
無線中継器６３は、ロボット掃除機１０から受信した無線信号を処理し、それを有線を通じて中央制御装置７０に転送し、中央制御装置７０では、この受信した信号をアンテナ６２を通じて無線でロボット掃除機１０に送り出す。
【００５５】
中央制御装置７０は、通常のコンピュータで構築され、その一例を図４に示している。同図を参照すると、中央制御装置７０は、中央処理装置（ＣＰＵ）７１、ＲＯＭ７２、ＲＡＭ７３、表示装置７４、入力装置７５、記憶装置７６及び通信装置７７を備える。
【００５６】
記憶装置７６には、ロボット掃除機１０を制御し、ロボット掃除機１０から転送される信号を処理するロボット掃除機ドライバ７６ａが設けられている。
【００５７】
ロボット掃除機ドライバ７６ａでは、ロボット掃除機１０の制御が設定できるメニューを表示装置７４を通じて表示し、この表示されたメニューからユーザが選択したメニュー項目がロボット掃除機１０により実行されるように処理する。前記選択メニューは、掃除作業の遂行と監視作業の遂行とに大別することができ、そのサブ選択メニューとして、作業対象領域選択リスト、作業方式など、適用される機器で支援できる多数のメニューを提供することが好ましい。
【００５８】
ロボット掃除機ドライバ７６ａは、設定された作業時期、またはユーザにより入力装置７５を通じて作業指示信号が入力されると、先ず、外部充電装置８０に接続され待機中のロボット掃除機１０の上方カメラ３０により撮像された天井の上方イメージをロボット掃除機１０から受信し、この受信した上方イメージから外部充電装置８０の位置情報を算出し、記憶装置７６に格納する。
【００５９】
以後、ロボット掃除機ドライバ７６ａは、指示された作業が行えるようにロボット掃除機１０を制御する。ロボット掃除機１０の制御部４０では、ロボット掃除機ドライバ７６ａから無線中継器６３を介して受信した制御情報に基づいて駆動部２０及び／または吸塵部１６を制御し、上方カメラ３０により撮像された現在の上方イメージを無線中継器６３を介して中央制御装置７０に転送する。
【００６０】
このような作業制御中にロボット掃除機１０からバッテリ充電要請信号、または作業完了信号などの充電指令信号が無線中継器６３を介して受信されると、ロボット掃除機ドライバ７６ａは、記憶装置７６に格納されている外部充電装置８０の位置情報と上方カメラ３０により撮像され受信された現在の上方イメージとを用いて復帰経路を算出し、その算出した復帰経路に追従してロボット掃除機が外部充電装置８０の位置に戻るように、前述したような過程を通じてロボット掃除機１０を制御する。
【００６１】
以下では、ロボット掃除機の外部充電装置への接続方法の詳細を図７を参照して説明する。また、以下では、ロボット掃除機１０が外部充電装置８０に接続され待機中の状態を初期状態にして説明する。
【００６２】
まず、作業指示が受信されたか否かを判断する（Ｓ１００）。
【００６３】
作業指示が受信されたと判断すると、上方カメラで上方イメージを撮像して外部充電装置の現在の位置を算出した後、記憶装置に格納する（Ｓ１１０）。
【００６４】
その後、指示された掃除作業や保安作業を行う（Ｓ１２０）。
【００６５】
作業を行う時には、まず、ロボット掃除機が外部充電装置から離れるように駆動した後、掃除区域を走行しながら吸塵部を駆動させて掃除作業を行う。または、保安作業指示が受信されると、外部充電装置から監視すべき目的地に移動した後、カメラで監視すべき領域を撮像して外部に送り出したり記録する作業を行う。
【００６６】
次いで、充電指令信号が受信されたか否かを判断する（Ｓ１３０）。
【００６７】
ステップ１３０で充電指令信号が受信されていないと判断すると、周期的に充電指令信号が受信されるか否かを判断する。
【００６８】
充電指令信号が受信されると、上方カメラで上方イメージを撮像して現在のロボット掃除機の位置情報を算出した後、現在の位置情報と格納されている外部充電装置の位置情報とを用いてロボット掃除機の外部充電装置への復帰経路を算出する。その後、算出した復帰経路に追従してロボット掃除機を走行させる（Ｓ１４０）。
【００６９】
走行中にバンパーから衝突信号が受信されるか否かを判断する（Ｓ１５０）。
【００７０】
衝突信号が受信されると、充電端子の接触信号が受信されるか否かを判断する（Ｓ１６０）。
【００７１】
ステップ１６０で充電端子の接触信号が受信されないと、ロボット掃除機の走行角度を所定の角度修正する（Ｓ１７０）。即ち、ロボット掃除機の駆動部を制御し、ロボット掃除機がその中心を基準にして所定の角度回転した状態で充電端子に接触するようにする。
【００７２】
走行角度の修正は、一方向にだけできるが、好ましくは、一方向に一定の回数修正し、それでも接触信号が受信されない場合には、逆の方向に一定の回数走行角度を修正することが好ましい。例えば、１５°ずつ左方向に３回にかけてロボット掃除機の走行角度を修正した後、再び最初の状態に戻した後、右方向に１５°ずつ３回にかけて走行角度を修正することが好ましい。
【００７３】
ロボット掃除機の走行角度を修正したならば、修正回数を１回増加させる（Ｓ１８０）。
【００７４】
ロボット掃除機の走行角度を修正した回数が設定値以下の場合には、ステップ１６０に戻り、充電端子の接触信号が受信されるか否かを判断する（Ｓ１９０）。
【００７５】
この時、走行角度の修正回数の設定値は、ステップ１７０で走行角度の修正角度を１５°にした場合には６回にすることが好ましい。
【００７６】
このような過程を経てステップ１６０で充電端子の接触信号が受信されたことと判断すると、ロボット掃除機をその方向に向けて一定の距離更に前進させた後（Ｓ２００）、ロボット掃除機の充電端子と外部充電装置の電源端子との接続が完了したことと判断する（Ｓ２１０）。
【００７７】
以上で説明したように、本発明による外部充電装置を有するロボット掃除機システムを使用する場合には、ロボット掃除機が正確に外部充電装置の位置を把握して戻ることができ、またロボット掃除機の充電端子と外部充電装置の電源端子とが正確に接続されるため、充電のための接続が確実に行われる。
【００７８】
以上では、本発明をロボット掃除機に適用して説明したが、充電バッテリを備えてその充電電力を用いて自走しながら所定の目的を達成し、また充電バッテリに充電が必要となる場合に充電を行う様々なロボットに適用可能であることはいうまでもない。
【００７９】
【発明の効果】
以上で説明したように、本発明の外部充電装置を有するロボット掃除機システム及びロボット掃除機の外部充電装置への接続方法によると、ロボット掃除機が外部充電装置から離れた後、指示された作業の完了時、または作業途中の充電必要時、格納されている外部充電装置の位置情報と現在の位置情報とを用いて外部充電装置に戻るため、ロボット掃除機が外部充電装置の位置を正確に把握することができ、また、バンパー信号と充電端子の接触信号を用いてロボット掃除機の充電端子と外部充電装置の電源端子とを接続するため、その接続を正確に行うことができる。
【００８０】
本発明は、前述した特定の実施の形態に限定されることではなく、請求の範囲で請求する本発明の要旨を逸脱しない範囲内で当該発明の属する技術分野における通常の知識を有する者であれば誰でも種々の変形実施が可能であることはもとより、そのような変形は、請求の範囲の記載の範囲内にあることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による外部充電装置を有するロボット掃除機システムの一例を示す斜視図である。
【図２】図１のロボット掃除機システムを示すブロック図である。
【図３】図１のロボット掃除機の蓋体を分離した状態を示す斜視図である。
【図４】図２の中央制御装置の一実施の形態を示すブロック図である。
【図５】図１のロボット掃除機システムにおいて形状が異なる端子台を有する外部充電装置にロボット掃除機が接続した状態を示す平面図である。
【図６】図１のロボット掃除機システムにおいて外部充電装置の電源端子にロボット掃除機の充電端子が接続されていない状態を示す平面図である。
【図７】図１の外部充電装置を有するロボット掃除機システムにおいてロボット掃除機を外部充電装置に接続する方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０ ロボット掃除機
１１ 本体
１２ センサ部
１４ 障害物検出センサ
２０ 駆動部
２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂ 輪
３０ 上方カメラ
３２ 前方カメラ
４０ 制御部
４３ 送／受信部
５０ 充電バッテリ
５２ バッテリ充電量検出部
５４ バンパー
５６ 充電端子
６０ リモートコントローラー
６２ アンテナ
６３ 無線中継器
７０ 中央制御装置
８０ 外部充電装置
８２ 電源端子
８４ 端子台
８６ 電源コード
Claims (8)
- 常用電力が供給される電線に連結された電源端子と、前記電源端子を保持し、所定の位置に固定させる端子台と、を含む外部充電装置と；
本体を移動させる駆動部と、天井が撮像できるように前記本体上に設けられた上方カメラと、前記本体上に設けられ、前記電源端子から供給される電源が充電される充電バッテリと、前記本体の外周に設けられ、障害物と衝突時に衝突信号を出力するバンパーと、前記電源端子に接続できるように前記バンパーの衝突面に設けられ、前記充電バッテリに接続された充電端子と、を含むロボット掃除機とを含み、
前記ロボット掃除機が、作業開始の前に前記外部充電装置に接続された状態で前記上方カメラにより上方イメージを撮像して前記外部充電装置の位置情報を算出した後に格納し、前記外部充電装置への復帰時に前記上方カメラにより撮像されたイメージから算出した現在位置情報と格納されている前記外部充電装置の位置情報とを用いて復帰経路を算出した後、前記外部充電装置に復帰し、
前記バンパーの衝突信号と前記充電端子と前記電源端子とが接触されたことを示す接触信号とが同時に受信された後、一定の距離更に前進させた後、接続完了と判断することを特徴とするロボット掃除機システム。 - 前記ロボット掃除機が、
前記充電バッテリの充電量を検出するバッテリ充電量検出部と；
前記バッテリ充電量検出部から充電要請信号が受信されると、所定の作業を中断し、前記外部充電装置に復帰するように前記駆動部を制御する制御部とを含むことを特徴とする請求項１に記載のロボット掃除機システム。 - 前記制御部が、ロボット掃除機が所定の作業が完了した時に前記外部充電装置に復帰するように前記駆動部を制御することを特徴とする請求項２に記載のロボット掃除機システム。
- 前記端子台が、前記ロボット掃除機のバンパーの外周を取り囲む形状に成形されたことを特徴とする請求項１に記載のロボット掃除機システム。
- ロボット掃除機が外部充電装置に接続された状態で作業指示信号が受信されると、上方カメラで撮像した上方イメージから前記外部充電装置の位置情報を算出して格納するステップと；
前記ロボット掃除機を走行させ、指示された作業を行うステップと；
充電指令信号が入力されると、前記ロボット掃除機が前記上方カメラで撮像した上方イメージから算出した現在の位置情報と格納されている前記外部充電装置の位置情報とを用いて前記外部充電装置までの復帰経路を算出した後、その経路に追従して復帰するステップと；
前記ロボット掃除機の外周に設けられ、障害物と衝突時に衝突信号を出力するバンパーの衝突信号を受信した後、前記ロボット掃除機の前記外部充電装置の電源端子に接続できるように前記バンパーの衝突面に設けられ、前記充電バッテリに接続された充電端子と、充電端子が前記外部充電装置の電源端子に接触された接触信号が受信されるか否かを確認するステップと；
前記バンパーの衝突信号を受信した後、前記充電端子の前記接触信号が受信されないと、前記ロボット掃除機の走行角度を一定の角度修正し、前記接触信号が受信されるか否かを確認するステップと；
前記バンパーの衝突信号を受信した後、前記充電端子と前記電源端子とが接触されたことを示す接触信号とが同時に受信された後、一定の距離更に前進させた後、接続完了と判断するステップと；
前記ロボット掃除機の走行角度を所定の回数修正しても前記接触信号が受信されないと、前記ロボット掃除機を一定の距離後退させた後、前記復帰経路の算出及び復帰ステップに戻すステップとを含むことを特徴とするロボット掃除機の外部充電装置への接続方法。 - 前記充電指令信号が、前記作業を行うステップで充電量が不足するか、所定の作業が完了すると発信されることを特徴とする請求項５に記載のロボット掃除機 の外部充電装置への接続方法。
- 前記ロボット掃除機の走行角度の修正角が１５°であることを特徴とする請求項５に記載のロボット掃除機の外部充電装置への接続方法。
- 前記ロボット掃除機の走行角度の修正回数が６回であることを特徴とする請求項７に記載のロボット掃除機の外部充電装置への接続方法。
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