JP3986310B2

JP3986310B2 - 親子型電気掃除機

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Publication number: JP3986310B2
Application number: JP2001385732A
Authority: JP
Inventors: 隆井上; 正雄立岡; 正文沼野; 治秋山; 義隆川瀬
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2001-12-19
Filing date: 2001-12-19
Publication date: 2007-10-03
Anticipated expiration: 2021-12-19
Also published as: JP2003180587A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の異なる能力をもつ自走式の掃除機が連絡し協調して自動的に清掃するものであり、得意とする清掃対象を判断し互いに分担して清掃するとともに、一方の掃除機が他方の掃除機を収容することのできる自走式掃除機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の親子型掃除機において、親機に比べて吸引能力や外形形状が小型の子機は親機の外郭に保持されて用いられてきた。特開平５−１６８５７８号公報には、親子電気掃除機の子機を親機に係止保持するために親機に２個の保持孔が設けられ、子機には対応するつの状の係合部を設けて子機を親機の外郭に係止保持することにより収用性を高める例が示されている。
【０００３】
また、特開平１０−１４８２５号公報の親子型クリーナには、親子型クリーナの外郭に設けた着脱用係止機構と係止用フックにより小型クリーナを親型クリーナに着脱可能にするとともに、装着した状態で子型クリーナのゴミ収容箱のゴミを親型クリーナのゴミ収容箱に移送し、また親型クリーナに設けたコンセントから親型クリーナの電源部を介して充電式の子型クリーナの二次電池を充電する例が示されている。
【０００４】
自走式掃除機の走行に関し、特許第２７４４６３２号公報には障害物センサからの検出信号により自走方向を変更しながら床面を掃き残しなく掃除するものが示され、特公平５−７７４０８号公報には超音波センサなどにより障害物までの距離を測定しながら自動走行して順次部屋の形状を記憶しながら走行掃除を行う自己走行法と、予めキーボード入力部かライトペン入力部により部屋の寸法と掃除範囲をプリセットしたり、走行軌跡をプリセットするプリセット走行法などが示されている。
【０００５】
さらに、ロボット掃除機として、特許第２７６６４６１号公報にはナビゲーション超音波センサを用いて障害物の有無と障害物や壁面までの距離を感知し、壁面に沿って正常軌道を走行する例が示されている。
【０００６】
そして、親機ロボットと複数の子機ロボットからなる移動ロボット群の制御方法に関し、特許第２６９２７２５号公報では、子機ロボットに接触型センサによるセンシング機能を持たせ、子機ロボットのセンシング情報を利用した経路計画法により親機ロボットが目的地までの移動経路を計画する自律型ロボット群システムの制御方法が示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
これら従来の親子型掃除機では、親機と子機は独立して使用できるものの、清掃を終了して据置きまたは携帯運搬するときには、親機の筐体の外郭に子機を装着するようにしているので収納性が悪く運搬時のバランスもとりにくい。
【０００８】
自走式の親子型掃除機では、親機が床の段差を乗越えるような機能をもつことができたとしても、子機にその機能を備えることは構造的にも寸法的にも難しいので、据置きと移動や運搬に関しては親機が子機を収容できるようにすることが望ましい。
【０００９】
自走式の親子型掃除機では、親機は清掃装置の他に移動装置などを備えているので大型化し、部屋の隅の部分や障害物の近辺などを清掃するための走行制御が容易でなく清掃にも時間を要してしまうので、小型の子機が親機を補って移動して清掃したり、親機のできない部分などを清掃する機能を備えた子機がそこを移動して機敏に清掃することが望ましい。
【００１０】
従来の自走式の掃除機の走行制御は、接触式の衝突センサにより壁面や障害物を逐次検出しながら壁面に沿うように走行したり障害物を回避するように前進と後退と旋回とを繰返すものであり、動きが機械的でぎこちなく走行経路に計画性をもたせることも難しい。また、走行軌跡をプリセットするためには別の入力装置を設けてデータ入力する必要がある。
【００１１】
ここで、親機ロボットと複数の子機ロボットからなる移動ロボット群に清掃機能を備えれば自走式の親子型掃除機とすることができる。この接触型センサのセンシング機能をもつ子機が障害物を検知し、その情報をもとに親機が目標地点への経路をポテンシャルとして演算して計画する方法が示されているが、自走式掃除機では壁面とのかかわりのほうが大きい。
【００１２】
そこで本発明は、据置きと運搬、段差の移動に有利な形態をとり、迅速に周囲の状況を読取り、異なる機能を有する親機と子機とが協調し分担して清掃する、滑らかに動き、親機が子機を収容できるうえに全体としてドメスティックなものを表わす親子型の自走式掃除機の提供を目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、請求項１によれば、少なくとも清掃装置と移動装置とを備えた自走式の第一の掃除機と一つ以上の第二の掃除機すなわち、清掃装置と移動装置とを備えた親機と一つ以上の子機からなる自走式の親子型掃除機であって、親機と子機とは清掃装置と移動装置と制御装置と電源装置と伝送装置とを備えて、親機と子機それぞれの、領域情報として少なくとも清掃すべきまたは清掃した情報を含み、制御情報として少なくとも前進、停止、後退、旋回などの走行駆動を行う情報を含み、状態情報として少なくとも清掃装置の備える集塵室の塵埃の蓄積状態を含んだこれらの情報を親機と子機の間で交換するので、子機は親機から伝送されたこれらの情報をもとに行動し、親機はまた子機から得た情報に応じて行動することができる。
【００２０】
請求項２によれば、親機と子機とは無線による伝送装置を備え、赤外線通信方式または、ＩＳＭ（ＩｎｄｕｓｔｒｉａｌＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＭｅｄｉｃｉｎｅ）帯の通信方式により、領域情報と制御情報と状態情報とを親機と子機との間で交換することにより、親機と子機がこれらの情報を共有して互いに必要な情報を逐次選択して利用し協調して清掃することができる。
【００２１】
請求項３によれば、親機と子機はそれぞれの清掃装置が備える集塵室の塵埃の蓄積状態や蓄積量などを検出する塵埃量検出部を備え、それぞれの検出値を状態情報として親機と子機との間で逐次交換することによって子機の集塵室から親機の集塵室に塵埃を移送するタイミングを決めるので、親機と子機が互いの塵埃量を勘案して子機から親機に塵埃を移送することができる。
【００２２】
請求項４によれば、親機と子機はそれぞれの電源装置に二次電池の充電電圧検出回路を設け、それぞれの検出値を状態情報として親機と子機の間で逐次交換することによって親機と子機の充電タイミングを決めるので、親機と子機が互いの充電量を勘案して親機から子機に充電することができる。
【００２３】
請求項５によれば、親機と子機の少なくとも一方の掃除機に掃除機の周囲を撮像する撮像部と、少なくとも一方の掃除機の制御装置に画像処理手段とを設けて、撮像した画像を画像処理して得た、主に親機の清掃すべき領域や部分と主に子機が清掃すべき領域や部分とを区別する清掃分担情報を領域情報に含むようにしたので、この領域情報を親機と子機の間で交換することにより、親機と子機は分担情報に従ってそれぞれ互いの清掃すべき領域を分担して清掃する。
【００２４】
請求項６によれば、清掃分担情報は親機の清掃すべき領域にとりわけ床の障害物のない広域部分を指定する広域指定手段と、子機の清掃すべき領域に床と壁とが角度をなす隅部または、床に沿う狭い隅部または、障害物やほぼ直立する柱状物体の隅部などの境域部分を指定する境域指定手段とを含むので、親機はそれらの情報に基づいて主に広域部分を清掃し、子機は主に境域部分を清掃する。
【００２５】
請求項７によれば、請求項６記載の清掃分担情報は、画像処理手段により掃除機の周囲を撮像した画像の輪郭から抽出した縦の直線と横の直線をもとに広域情報と境域情報とを区別するとともに、ステレオ視の原理に基づき縦の直線と横の直線の撮像位置からの距離を求めることで清掃領域の平面図を作成し、さらにそれを所定の区画に細分して分割し、各区画に撮像位置を原点とする位置を表わす二次元の座標を付し、境域部がある区画にはさらに境域情報を示す三次元目のデータを付加した三次元データを各区画の清掃分担情報とし、これら全ての区画の清掃分担情報に固有のアドレスを付してメモリーマップを形成してそれを制御装置の記憶部に記憶することにより、親機と子機はメモリーマップをもとに親機と子機の走行制御を行うことができる。
【００２６】
請求項８によれば、このメモリマップは少なくともはじめに親機または子機がパワーオンしたとき、もしくはこのメモリマップを作成させるための操作入力がなされたときに作成され、パワーオフすると制御装置の記憶部にバックアップされるので、清掃を開始しようとしてパワーオンしたときとメモリーマップ作成の操作入力によりメモリーマップは新たに更新される。
【００２７】
請求項９によれば、撮像部は全方位を撮像できる親機または子機の上方に設けたので、撮像部は撮像すべきとき上方から全方位を見渡して撮像する。
【００２８】
請求項１０によれば、撮像するとき撮像部が全方位を撮像できる位置に親機か子機の本体から突出または腕動しかつ、撮像しないとき本体に貫入または添着するので、据置きのときと清掃中には撮像部は筐体にしまわれる。
【００２９】
請求項１１によれば、撮像部は複数からなり、親機または子機の側方、側面、または稜線部、頂点、またはこれらの近傍に位置するように設け、画像処理手段は複数の撮像部が撮像する部分画像を全方位に合成するか、もしくは重複する部分を削除して全方位の画像とした全方位画像に基づいて画像処理し、清掃分担情報としてメモリーマップを形成して制御装置の記憶部に記憶する。
【００３０】
【発明の実施の形態】
本発明を図に基づいて説明する。
【００３１】
図１は本発明の自走式の親子型掃除機の外観図であり、第一の掃除機すなわち親機１と複数の第二の掃除機すなわち子機２と子機３とからなる。親機１の上面１１には周囲を撮像して認識するための撮像部４があり、子機２と子機３を収容し携帯して移動するための把持部５と、清掃することにより蓄積した塵埃を取出して廃棄するための塵埃取出口の閉じ蓋９３０があり、また対向する二つの側面１２には移動するための走行用の車輪６がそれぞれ取付けられている。
【００３２】
車輪６は前進のとき両輪が前進方向に同時に回転し、後退のときは両輪が後退方向に同時に回転しする。旋回のときには両輪が異なる方向に回転するかまたは一方が停止し他方がどちらかの方向に回転するように駆動され、これら前進と後退と旋回と停止動作の組合せにより親機１は自在に走行する。
【００３３】
親機１には主に床を清掃するための（図示しない）主ノズルが前面１４側の下部にあり、床の塵埃とともに吸入された空気は後面１５の排気口９５から排気される。
【００３４】
一方、子機２は、親機１の主ノズルに比べて容量的に小さくあるいは形状的に小さい、親機１と同様の床を清掃するための副ノズル２９１を前面２４側に備えており、床の塵埃とともに吸入した空気を後面２５から排気する。
【００３５】
子機２の対向する二つの側面２２には親機１と同様に二つの車輪６が取付けられている。子機２の車輪６は親機１について述べたと同様にして駆動され、前進と後退と旋回と停止動作を組合せて子機２は自在に走行する。
【００３６】
子機２はさらに把持部５５を備えている。この把持部５５は引起こし式となっており、常時は内部の（図示しない）スプリングで付勢されて子機２の筐体に添着するか筐体に設けた凹部に没入しているので、携帯しようとして把持するときには（図示しない）スプリングの付勢力に逆らい引起こして利用する。
【００３７】
もう一つの子機３は、親機１と異なり床の隅の部分を清掃するためのすきまノズルなどの用途向きの用途ノズル３９１を前面３４に備えており、子機２と同様に塵埃とともに吸入した空気を後面３５から排気する。
【００３８】
子機３の対向する二つの側面３２には親機１と同様に二つの車輪６が取付けられており、子機３は子機２と同様にして前進と後退と旋回と停止動作を組合せて自在に走行する。
【００３９】
親機１は、その後面１５にこれらの子機２と子機３を収容するための収容装置７を備えており、二次電池を電源とする子機２と子機３に充電するときと、子機２と子機３の集めた塵埃を親機１に移送するときと、親機１と子機２と子機３が一体となって移動しようとするときと、清掃が終了して子機２と子機３を親機１に収容して据置くときなどに、子機２と子機３はそれぞれ自走して親機１の開口部７０から収容装置７に入って行く。
【００４０】
親機１の把持部５は子機２と子機３とを収容装置７に収容したときの重心位置に対応する位置に設けられているので、収容した状態で運搬するときはバランスよく携帯することができる。
【００４１】
図２の外観図は、親機１が子機２と子機３とを収容装置７に収容した状態とともに商用電源端子に接続された充電回路を備える充電ポスト８に接続して、親機１と子機２と子機３とが充電を受けている状態を示している。
【００４２】
充電ポスト８の上部のパネル部８０には、親子型掃除機の各種の情報を表示する（図示しない）表示部と各種の操作入力を受付ける（図示しない）操作入力部とが設けられている。このとき、筒状の撮像部４は動作する必要がないので親機１の内部に電動式で駆動されて貫入している。
【００４３】
図２では、収容装置７は子機２と子機３の両者のほぼ全体を収納した状態を示しているが、子機２または子機３のあるいはいずれかの筐体の一部のみが収容されるようにしたり、親子型掃除機を親子であるかのようにするため、親機１の開口部７０を懐の形状で形成し、収容した子機２と子機３の開口部７０から露見される筐体の部分が幼児の背中やペットなどの背中を模すように形成すれば、親機１が子機２や子機３を収容して充電あるいは据置く姿は親が子を抱擁して休息したりするときを連想させるものとなる。
【００４４】
３は親子型掃除機の清掃中を示す端面図であり、親機１と一つの子機２が移動しながら清掃しているときを示す。
【００４５】
親機１の内部には、サイクロン集塵式の清掃装置９と車輪６を備えた（図示しない）移動装置と（図示しない）制御装置と（図示しない）電源装置と（図示しない）伝送装置とが設けられている。
【００４６】
清掃装置９が床を清掃するための主ノズル９１から空気とともに塵埃を吸入すると、塵埃を含む空気は吸入管９２を経て円筒状のサイクロン集塵室９３に流入し内部の（図示しない）旋回翼の働きで高速に旋回するので、空気に含まれる塵埃は遠心力の作用でサイクロン集塵室９３の内壁に移動しつつ重力の作用で下方に落下しサイクロン集塵室９３の底部に蓄積する。この空気流の旋回は電動送風機９４が空気を高速に吸引することによって発生し、塵埃が除去された空気は排気口９５から大気中に排気される。図３の親機１の中に示す矢印９６はこの空気流の主な経路を示している。
【００４７】
さらに、両側面に位置する二つの車輪６を備えた（図示しない）移動装置は、それぞれの車輪６を独立に駆動する可逆回転の（図示しない）直流モータと（図示しない）駆動回路などからなり、（図示しない）制御装置の制御信号により（図示しない）駆動回路が左右の車輪６を独立に駆動することができる。両輪を同時に同方向に回転制御して駆動すれば前進かまたは後退し、一方を回転し他方をその逆に回転するかまたは一方を回転し他方を停止すれば旋回し、（図示しない）直流モータの入力端子を短絡すれば車輪６は停止して拘束状態になる。
【００４８】
そして、（図示しない）電源装置には、リチウムイオン電池などの二次電池を中心に二次電池の充電状態を知るための充電電圧検出回路があり、親機１が子機２または３を収容して充電するときそれぞれの充電状態に応じて配分して充電する。
【００４９】
（図示しない）伝送装置は親機１と子機２と子機３の間で各種の情報の交換を行うためのものであり、ＩｒＤＡ通信方式などの赤外線通信方式または特定小電力通信方式やアドホックな通信ネットワークを形成するＢｌｕｅｔｏｏｔｈ規格の電波による通信方式により、制御装置の制御のもとで親機１と子機２と子機３が協調して清掃するために必要な各種の情報を交換する。
【００５０】
（図示しない）制御装置はこの清掃装置９とこれら（図示しない）移動装置と（図示しない）電源装置と（図示しない）伝送装置とを動作させるにために必要な制御を行い、かつ親機１と子機２と子機３が協調して清掃するための総合的な制御とともに、画像処理手段により撮像部４が撮像した周囲の画像を画像処理して親子の清掃分担情報と清掃すべき領域の平面図とさらに親子の走行計画などを作成する。
【００５１】
同様にして子機２の内部にも親機１と同様のサイクロン集塵式の清掃装置２９と（図示しない）移動装置と（図示しない）制御装置と（図示しない）電源装置と（図示しない）伝送装置とが設けられている。
【００５２】
子機２の清掃装置２９は、親機１に比べて隅部を清掃できるように、親機１が床用のノズルであればそれと同質のより小型の床用の副ノズル２９１かまたは、床用とは異質のすきまノズルなどの特定の清掃目的に応じた用途向きの用途ノズル２９１を下部に備えている。
【００５３】
掃装置２９が副ノズル２９１または用途ノズル２９１から空気とともに塵埃を吸入すると、塵埃を含む空気は吸入管２９２を経て円筒状のサイクロン集塵室２９３に流入し、同様にしてサイクロン集塵室２９３の底部に蓄積する。これは電動送風機２９４により空気を高速に吸引することによって行われ、塵埃が除去された空気は排気口２９５から大気中に排気される。図３の子機２の中に示す矢印２９６はこの空気流の主な経路を示している。
【００５４】
その他の、（図示しない）移動装置と（図示しない）制御装置と（図示しない）電源装置と（図示しない）伝送装置とは親機１とほぼ同様の機能を備えている。
【００５５】
親機１のサイクロン集塵室９３に蓄積した塵埃は取出し口の閉じ蓋９３０を開けることにより取出すことができる。子機２についても同様であり図示しない。
【００５６】
これまでに述べたように、子機３についても子機２と同様の機能を備えている。
【００５７】
図４は親子型掃除機が塵埃を移送しているところを示す端面図であり、親機１がその収容装置７に子機２を収容した後に子機２のサイクロン集塵室２９３に蓄積した塵埃を親機１のサイクロン集塵室９３に移送するとともに、親機１が充電ポスト８に接続して子機２とともに充電しているところを示す。
【００５８】
ここで、塵埃の移送について述べる。子機２から親機１に塵埃を移送しようとすると、まず、子機２から塵埃の蓄積量が所定の量を超えたことをそれぞれの（図示しない）伝送装置を介して親機１に伝送する。親機１は自身の塵埃の蓄積量が子機１の蓄積量を受け入れる余地があると判断すると、子機２を収容するように伝送して呼び寄せる。子機２は親機１に誘導されるか子機２自身が親機２を探索することにより走行して開口部７０から入り収容装置７に収容される。収容し収容されたことを互いに確認すると、子機２は吸入管２９２の吸入弁２９７を閉鎖して吸入管２９２に空気が流通できないようにするとともに移送用に設けた連通管２９８の連通弁２９９を開放する。さらに親機１の吸入管９２の吸入弁９７を切替えて移送用に設けた連通管９８と吸入管９２が連通するようにすると、子機２の排気口２９５からサイクロン集塵室２９３、連通管２９８、親機１の連通管９８、吸入管９２、サイクロン集塵室９３、排気口９５へと空気路が連通する。図４に示す矢印９９はこの空気流の主な経路を示している。
【００５９】
そして、（図示しない）風向変更手段により子機２の電動送風機２９４の送風方向が清掃のときと逆になるように風向を切替えた後、親機１の電動送風機９４と子機２の電動送風機２９４とを清掃のときと同様に回転駆動すると、連通した空気路に沿って子機２の排気口２９５から逆に空気が流入し、親機１はこの空気を吸入して子機２のサイクロン集塵室２９３の塵埃を親機１のサイクロン集塵室９３に移送する。
【００６０】
この例では、塵埃の移送装置は親機１と子機２に渡り、親機１の吸入弁９７と連通管９８と、子機２の吸入弁２９７と連通管２９８と連通弁２９９と（図示しない）風向変更手段からなるが、子機２の風向を逆に切替えるものであればこの例に定めるものでなくともよい。
【００６１】
つぎに、充電について簡単に述べる。
【００６２】
充電ポスト８は充電回路を内蔵しており、充電回路はよく知られたように降圧回路と整流平滑回路により商用電源を降圧して全波整流平滑し所定の電圧で出力する。親機１の（図示しない）電源装置は充電ポスト８からの（図示しない）受電コネクタと親機の二次電池と子機２への（図示しない）給電コネクタとからなる。
【００６３】
親機１はまず子機２を収容し、充電ポスト８まで移動して親機１の（図示しない）受電コネクタを充電ポスト８に接続して充電を開始する。親機１の二次電池の充電電圧が所定の電圧に回復すると親機１は充電を終了する。同時に子機２も親機１の収容装置７に設けた（図示しない）給電コネクタから子機２の（図示しない）受電コネクタを経て充電され、子機の二次電池の充電電圧が所定の電圧に回復すると子機１は充電を終了する。
【００６４】
電源装置の他の例として、少なくとも子機２が充電ポスト８と同様に降圧回路と整流平滑回路とを備えているときには、親機１の収容装置７に設けた（図示しない）商用電源端子から子機２の（図示しない）商用電源端子に給電する。このとき子機２は単独で充電ポスト８に接続して充電することもできる。
【００６５】
さらに、本発明の親子型掃除機では親機１が子機２を収容すれば、充電ポスト８に接続することなく親機１の二次電池から子機２の二次電池に給電する方法をとることもでき、親機１の充電電力に余力があるときには親機１が清掃しながら子機２を充電することも可能となる。
【００６６】
本発明の親子型掃除機が自走して部屋を清掃する手順を述べる。まず、据置き状態にある親機１の（図示しない）スタートキーを押すと、親機１は所定の距離を移動して部屋の隅から離れ、筐体内部に貫入していた撮像部４を親機１の上方に電動で突出させるかまたは、親機１に沿って装着されていた撮像部４が電動で腕動して腕を立てるように上方に動き、外部からの打撃や塵の付着などから保護されていた状態から全方位が撮像可能な状態となる。そこで一旦停止し撮像部４が親機１の全方位の撮像を開始する。
【００６７】
そして、撮像部４が撮像した画像をもとに（図示しない）制御装置は画像処理を行って、清掃すべき部屋を親機１と子機２または子機３でどのように分担し協調して清掃すべきか、すなわち強力で大きな清掃装置９を備えた親機１が清掃すべき部屋の床の障害物などのない広い広域部分と、小さいが小回りがきき俊敏に走行する子機２や子機３が清掃すべき、部屋の床と壁面とが角度をなして交わる部分や、ベッドの下部などの床に沿った狭い部分や、机や椅子の下部などほぼ直立する柱状物体や、床に置かれた障害物のある近辺の隅の部分などの境域部分を区別することにより清掃分担をきめる。
【００６８】
この親機１の（図示しない）制御装置で決めた清掃分担情報は記憶部に領域情報の一部として記憶されさらに、（図示しない）伝送装置により子機２と子機３とに無線方式で伝送される。子機２と子機３はその領域情報を受信するとそれぞれの（図示しない）制御装置の記憶部に記憶し子機の領域情報に加える。
【００６９】
さらに、親機１は子機２と子機３を収容装置７から開放すなわち、子機２と子機３が走行を開始し、収容装置７から清掃分担情報に基づきそれぞれの境域部分の持場に進行して清掃を開始する。親機１もただちに清掃を開始し清掃分担情報に基づき広域部分の清掃を開始する。
【００７０】
子機２と子機３が清掃した部分の情報は領域情報に加えて記憶部に記憶され、子機２と子機３の（図示しない）伝送装置から親機１に伝送される。清掃の重複を避ける制御や能力の余った子機２と子機３が親機１の広域部分を補うようにして清掃するような制御を行ったりして清掃を効率的に行う。
【００７１】
このとき、これまでに述べた親機１と子機２と子機３の二次電池の充電状態と塵埃の蓄積量が検出されると、残された清掃領域を勘案して充電の必要性と互いの塵埃の蓄積量などの状態情報が親機１と子機２と子機３の間で伝送して交換され、充電タイミングと塵埃の移送タイミングが決定される。
【００７２】
清掃を終了したときや充電しようとして子機２と子機３を親機１に収容するときには、親機１は収容指令を制御情報として子機２と子機３に伝送する。子機２と子機３は互いの位置を領域情報として交換し把握しているので子機２と子機３は親機１の位置に向かって背走し、同時に親機１が後面１５にある収容装置７の開口部７０を子機２と子機３の方向に向けて停止すると、子機２と子機３はそれぞれに収容装置７に背走して入り込み収容動作を終了する。
【００７３】
ここで、清掃する手順のうち、撮像部４の撮像する画像をもとに親機１の（図示しない）制御装置が行う画像処理について簡単に述べる。
【００７４】
撮像部４は全方位視覚センサーであり、移動中に撮像した二地点の画像から移動ステレオ視の原理によりセンサーの周囲の構造物までの距離を計測するものであり、図１の撮像部４にわずかに示すように、２葉双曲面のうちの一方の双曲面状の反射ミラーと他方の双曲面状の形状を有し中心が他方の双曲面の焦点に配置されたレンズとを備え、ＣＣＤに歪みの少ない周囲の画像を円形に結像する。親機１の（図示しない）制御装置は親機１を所定の距離移動したときの移動前と移動後の二地点の画像を撮像して量子化し、パノラマ展開してエッジ検出などの処理を行い、さらに撮像部４の光学的特性に応じて残存する画像の歪みを補正する処理を行い、画像の輪郭を線画として捉える。二地点の線画と撮像装置４の移動距離から移動ステレオ視の原理により移動原点と線画の距離を求めることができる。
【００７５】
三次元の画像はパノラマ展開された二次元の線画となり画像認識を行う。パノラマ展開された線画の中で横軸に対してほぼ９０度に延びる直線は縦の直線として抽出し、これは壁面と壁面との交接部、机や椅子の下部など直立する柱状物体などの候補となる。さらに、連続する横の直線は床と壁面とが交わる隅部であり、縦の直線に二つの横の直線が組合わさると二つの壁面と床が交わる隅部となり、横の直線が不連続であればベッドなどの下などとなる。これらが境域部として判断されこれ以外の広域部と区別される。
【００７６】
清掃すべき領域は障害物などがある床で壁面を境界とする平面であるので、横の直線と縦の直線と移動原点からのそれぞれの距離とそれぞれの直線の連続性とから清掃すべき領域の平面図を作成し、さらにその平面図を二次元の所定の区画に細分して分割する。
【００７７】
つぎに、二次元に分割した各区画に対応してＸ、Ｙ、Ｚの三次元のデータ欄を設ける。移動原点を二次元座標の原点として各区画に線画がないときにはその原点からの距離をＸ、Ｙ欄に記入し、さらにその区画に縦の線画または単独の横の線画または縦と横の線画がともにあればＺ欄に特定のデータを付す。すなわち、各区画が床等の広域部であればＸとＹのみの位置を示すデータが記入されＺには何も付されないが、隅部などの境域部に属するときにはＺにそれを示す特定のデータがさらに付加される。
【００７８】
そして、この各区画の三次元データにそれぞれに固有のアドレスを付し、親機１の（図示しない）制御装置の記憶部に記憶してメモリーマップを形成するとともに、子機２と子機３にも伝送してそれぞれの記憶部にも記憶してメモリーマップを形成する。この各区画の三次元データに基づき親機１と子機２と子機３の清掃分担情報が決められる。また、清掃の進行状態を互いの伝送装置を介して交換すれば親子が協調した清掃を行うことができ、この各区画の三次元データには親子が協調して清掃するための別の情報が清掃分担情報の他に領域情報としてＺ欄に逐次追加して記入される。このように各区画は固有のアドレスに対応してＸ、Ｙ、Ｚ、のデータを有し、（図示しない）伝送装置を介し領域情報として逐次必要に応じ親子間で交換される。
【００７９】
このメモリーマップは、本発明の親子型掃除機が自走して部屋を清掃する手順の最初に述べたように、親機１のスタートキーを押したときと、親子の（図示しない）制御装置の判断により走行に不具合が生じたときなどにも、各々２回づつ全方位を撮像することにより新たなメモリーマップを作成したり最初のメモリーマップを補修してリフレッシュすることができる。そして、このメモリーマップは親子型掃除機が清掃を終了し、親子一体となって自走し据置き状態に位置してパワーオフしてもメモリーバックアップされてそれぞれの（図示しない）制御装置の記憶部に記憶保持される。
【００８０】
本発明の他の例について述べる。図５は本発明の他の例を示す外観図である。
【００８１】
自走式の親子型掃除機は親機１と子機２とからなり、これまで述べた図１の自走式の親子型掃除機とほぼ同様である。異なるところは親機１の把持部５が耐衝撃性を考慮した切り起こし式となっていることと排気口９５が上面１１にあること、さらに相違するところは撮像部４の位置と数であり、撮像部４が複数あって親機１の両側面１２と前面１４のなす稜線上、殊に前面１４と上面１１と両側面１２のなす二つの頂点にそれぞれ設けられている。
【００８２】
この例の親子型掃除機が自走して部屋を清掃する手順を述べる。
【００８３】
まず、スタートキーを押すと、親機１は所定の距離移動して据置き状態の部屋の隅から離れてから停止し、２個の撮像部４でそれぞれの撮像範囲を撮像する。それぞれの撮像範囲は方位約２７０度に渡り、そのうち約１８０度の範囲が重複するようになっており、親機１の後方の一部を除けばほぼ３６０度の範囲を撮像することができる。
【００８４】
２個の撮像部４は特定の距離を有して取付けられているので、撮像したそれぞれの画像ははじめの例で述べた移動中に撮像した二地点の画像に相当することになり、さらに移動して別の地点で撮像する必要がなく、移動ステレオ視の原理により重複する約１８０度の範囲についてはじめの例と同様の画像処理を行いメモリーマップを作成することができる。
【００８５】
に親機１をその場で１８０度回転して同様に残り１８０度の範囲についてメモリーマップを作成することができるので、それらを合成して清掃すべき部屋の平面図に基づくメモリーマップを作成することができる。
【００８６】
この例の場合、はじめの例のように親子がメモリーマップのみに基づく移動計画に従って走行制御されるばかりではなく、走行して壁面や障害物に近接して行くときに２個の撮像部４を動作させると親機１との距離を距離計として精度高く測定することができるので、メモリーマップのデータを容易に修正でき確実に清掃することができる。
【００９３】
【発明の効果】
請求項１によれば、親機と子機はそれぞれが清掃すべき領域や部分または清掃した部分などの領域情報を交換することによりまた、走行駆動を行う制御情報を交換することによりさらに、それぞれの集塵室の塵埃の蓄積量などの状態情報を交換することによって情報を共有でき、親機と子機とが独立して走行して清掃したり協調して清掃することが可能となる。
【００９４】
請求項２によれば、赤外線か電磁波による無線方式で親機と子機が各種の情報を伝送して交換するので、親機と子機が複雑な走行経路をたどっても有線方式に比べて情報の伝送が容易となる。
【００９５】
請求項３によれば、状態情報の交換により子機から親機への塵埃の移送のタイミングを的確に決めることができる。
【００９６】
請求項４によれば、状態情報の交換により親機の充電タイミングと親機から子機への充電タイミングを的確に決めることができる。
【００９７】
請求項５によれば、親機か子機どちらかが撮像した周囲の画像を画像処理することにより親機と子機の清掃分担を決めた領域情報を交換するので、はじめに清掃領域全体を把握したうえで親機と子機の清掃領域を割り振ることができて清掃に伴う親機と子機の走行経路が計画的となるので効率的であり、走行も円滑となってぎこちなさが消えドメスティックな動きを呈する。
【００９８】
請求項６によれば、広域情報に基づき親機が床の障害物のない部分を計画的に清掃し、境域情報に基づき子機が清掃可能な障害物の近辺や壁の近くや隅部などの境域部分を計画的に清掃することができる。
【００９９】
請求項７によれば、撮像した周囲の画像から清掃領域の平面図と清掃分担情報を得てメモリーマップを形成するので、特定のアドレスを指定すればメモリーマップからその位置とその位置の境域情報を簡単に知ることができる。
【０１００】
請求項８によれば、このメモリーマップははじめに親機か子機がパワーオンしたときに作成され、または作成するための操作入力があれば新たに作成されて更新することで精度を上げることができ、メモリーバックアップされることで学習効果を生ずることもできる。
【０１０１】
請求項９によれば、撮像部は目的とする全方位の撮像を行うことができる。
【０１０２】
請求項１０によれば、頻繁に撮像する必要がなく撮像するときのみ突出または腕を伸ばすようにして撮像部が撮像し終了後にしまうようにするので、精密な撮像部を損傷する機会が減少する。
【０１０３】
請求項１１によれば、撮像部を複数設けることにより、重複する画像が得られるときには一致する画像部分をステレオ視できるので、特定の部分を近接して画像処理すると輪郭と距離を精度高く求めることができる。また部分画像を全方位に合成するときには視野角の狭い撮像部や取付け位置であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の親子型掃除機の概要を示す外観図。
【図２】本発明の親子型掃除機の親機に収容された子機を示す外観図。
【図３】本発明の親子型掃除機の清掃中の親機と子機を示す端面図。
【図４】本発明の親子型掃除機の塵埃を移送中の親機と子機を示す端面図。
【図５】本発明の親子型掃除機の他の実施例を示す外観図。
【符号の説明】
１親機
２子機
３子機
４撮像部
５把持部
７収容装置
８充電ポスト
９親機の清掃装置
２９子機の清掃装置
７０開口部
９１主ノズル
２９１副ノズル

Claims

少なくとも清掃装置と移動装置とを備えた、第一の掃除機と一つ以上の第二の掃除機とからなる自走式掃除機であって、
前記第一の掃除機と前記第二の掃除機とはそれぞれ清掃装置と移動装置と制御装置と電源装置と伝送装置とを備え、前記第一の掃除機と前記第二の掃除機のそれぞれが少なくとも清掃すべき領域や部分または少なくとも清掃した領域や部分の領域情報と、それぞれの掃除機を走行駆動して少なくとも前進、停止、後退、旋回を行うための制御情報と、それぞれの清掃装置が少なくとも備える集塵室の塵埃の蓄積状態の状態情報とを前記第一の掃除機と前記第二の掃除機で交換することを特徴とする自走式掃除機。
前記第一の掃除機と前記第二の掃除機とは無線による伝送装置を備え、赤外線通信方式または、ＩＳＭ（ＩｎｄｕｓｔｒｉａｌＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＭｅｄｉｃｉｎｅ）帯の通信方式により、前記領域情報と前記制御情報と前記状態情報とを前記第一の掃除機と前記第二の掃除機との間で交換することを特徴とする請求項１記載の自走式掃除機。
前記第一の掃除機と前記第二の掃除機の制御装置は、それぞれの清掃装置が備える集塵室の塵埃の蓄積状態や蓄積量などを検出する塵埃量検出部を備え、前記塵埃量検出部のそれぞれの検出値を状態情報として前記第一の掃除機と前記第二の掃除機の間で逐次交換することにより、前記第二の掃除機の集塵室から前記第一の掃除機の集塵室に移送すべきタイミングを決めることを特徴とする請求項１記載の自走式掃除機。
前記第一の掃除機と前記第二の掃除機は、それぞれの電源装置に二次電池の充電電圧検出回路を設け、それぞれの検出値を状態情報として前記第一の掃除機と前記第二の掃除機の間で逐次交換することにより、前記第一の掃除機と前記第二の掃除機の充電タイミングを決めることを特徴とする請求項１記載の自走式掃除機。
前記第一の掃除機と前記第二の掃除機の少なくとも一方の掃除機に、掃除機の周囲を撮像する撮像部と少なくとも一方の掃除機の制御装置に画像処理手段とを設けて、撮像した画像を画像処理することにより得た、主に第一の掃除機の清掃すべき領域や部分と主に第二の掃除機が清掃すべき領域や部分とを区別する清掃分担情報を前記領域情報に含むようにしたことを特徴とする請求項１記載の自走式掃除機。
前記清掃分担情報は、第一の掃除機の清掃すべき領域にとりわけ床の障害物のない広域部分を指定する広域情報と、第二の掃除機の清掃すべき領域に床と壁とが角度をなす隅部または、床に沿う狭い隅部または、障害物やほぼ直立する柱状物体の隅部などの境域部分を指定する境域情報とを含むことを特徴とする請求項５記載の自走式掃除機。
請求項６記載の清掃分担情報は、画像処理手段により掃除機の周囲を撮像した画像の輪郭から抽出した縦の直線と横の直線をもとに広域情報と境域情報とを区別するとともに、ステレオ視の原理に基づき縦の直線と横の直線の撮像位置からの距離を求めることで清掃領域の平面図を作成し、さらにそれを所定の区画に細分して分割し、各区画に撮像位置を原点とする位置を表わす二次元の座標を付すとともに、境域部がある区画にはさらに境域情報を示す三次元データを付して各区画の清掃分担情報として、これら全ての区画の清掃分担情報に固有のアドレスを付してメモリーマップを形成し制御装置の記憶部に記憶することを特徴とする請求項６記載の自走式掃除機。
前記メモリーマップは、少なくともはじめに第一の掃除機または第二の掃除機がパワーオンしたとき、もしくは任意にメモリーマップを作成させるための操作入力がなされたときに作成し、パワーオフした後には前記制御装置の記憶部にメモリーバックアップすることを特徴とする請求項７記載の自走式掃除機。
前記撮像部は、全方位を撮像できる前記第一の掃除機または前記第二の掃除機の上部に設けたことを特徴とする請求項５記載の自走式掃除機。
前記撮像部は、撮像するとき前記第一の掃除機または前記第二の掃除機の本体から突出ないしは腕動し、撮像しないとき本体に貫入ないしは添着することを特徴とする請求５記載の自走式掃除機。
前記撮像部は複数からなり、前記第一の掃除機または前記第二の掃除機の側方、側面、または稜線部、頂点、またはこれらの近傍に位置するように設け、前記画像処理手段は複数の撮像部が撮像する部分画像を全方位に合成するか、もしくは重複する部分を削除して全方位の画像とした全方位画像に基づいて画像処理することを特徴とする請求項５記載の自走式掃除機。