JP4563898B2 - ロボット掃除機の掃除ツール自動交換システム及びその方法 - Google Patents

Description

本発明は、ロボット掃除機に係るもので、詳しくは、ロボット掃除機の掃除ツール（cleaning tool）を自動的に交換するロボット掃除機の掃除ツール自動交換システム及びその方法に関するものである。

一般に、ロボット掃除機（robot cleaner）とは、使用者が操作しなくても一般家庭の部屋（例えば、居間、奥の間など）を自ら移動しながら底面からホコリなどの異物を吸入することで、掃除しようとする区域を自動的に掃除する機器を言う。

このようなロボット掃除機は、内蔵されたプログラムによって予め設定された掃除経路を走行しながら掃除動作を行うようになっているが、このように予め設定された掃除経路を自動的に走行しながら掃除動作を行うためには、ロボット掃除機の位置とロボット掃除機の走行距離及びロボット掃除機の周囲の障害物などを感知するために複数のセンサーが使われる。

しかし、このようなロボット掃除機が予め設定された掃除経路を正確に走行して掃除動作を行い得るようにするために、複数の高価のセンサーが前記ロボット掃除機に設置されるので、前記ロボット掃除機の内部構造が複雑になって製造コストが上昇するという問題点があった。

このような問題点を解決するために、任意の掃除経路を走行してランダム方式で掃除動作を行うロボット掃除機が開発された。

図４は、従来のロボット掃除機の走行装置の構成を示したブロック図である。
従来のロボット掃除機の走行装置においては、図４に示したように、ロボット掃除機が所定領域を直進していて衝突が発生すると、該衝突により障害物を感知する障害物感知部１と、前記障害物感知部１から出力される信号により、前記ロボット掃除機の走行を停止させた後、ランダム方式でランダム角度を生成し、前記生成されたランダム角度を前記ロボット掃除機の回転角度に適用して前記ロボット掃除機を回転させる制御部２と、前記制御部２から発生した制御信号により、前記ロボット掃除機の左輪モータ５を所定速度で駆動する左輪モータ駆動部３と、前記制御部２から発生された制御信号により、前記ロボット掃除機の右輪モータ６を所定速度で駆動する右輪モータ駆動部４と、から構成される。
以下、このように構成された従来のロボット掃除機の動作について図５を参照して説明する。

図５は、従来のロボット掃除機の走行方法による動作を示したフローチャートである。
従来のロボット掃除機の走行方法においては、図５に示したように、使用者が掃除命令を入力すると、ロボット掃除機が直進しながら、障害物を感知する段階（Ｓ１〜Ｓ３）と、前記感知の結果、障害物が感知されると、前記ロボット掃除機が停止した後、ランダム方式で任意のランダム角度を生成する段階（Ｓ４）と、前記生成されたランダム角度を前記ロボット掃除機の回転角度にして、前記ロボット掃除機が前記回転角度によって回転する段階（Ｓ５）と、前記回転したロボット掃除機が直進する段階（Ｓ６）と、前記ロボット掃除機が直進しながら、前記ロボット掃除機の掃除完了の可否を判断し、前記ロボット掃除機の掃除が完了すると、前記ロボット掃除機の走行が停止する段階（Ｓ７）と、を順次行う。

以下、従来のロボット掃除機の走行方法について説明する。
まず、使用者が前記ロボット掃除機の掃除命令を入力すると（Ｓ１）、前記制御部２は、前記ロボット掃除機が直進するように、前記左輪モータ５の駆動速度と前記右輪モータ６の駆動速度とを一致させる制御信号を出力する。

次いで、前記左輪モータ駆動部３は、前記出力された制御信号によって、前記左輪モータ５を駆動させて、前記右輪モータ駆動部４は、前記出力された制御信号によって、前記右輪モータ６を駆動させる。従って、前記のように駆動される前記左輪モータ５と前記右輪モータ６により、前記ロボット掃除機は直進する（Ｓ２）。
前記ロボット掃除機が直進していて任意の障害物に衝突すると、前記障害物感知部１は、該衝突により発生する衝撃量で障害物の存在を感知し、該感知による障害物感知信号を前記制御部２に送信する（Ｓ３）。

次いで、前記制御部２は、前記送信された障害物感知信号により前記ロボット掃除機の走行を停止させた後、ランダム方式で任意のランダム角度を生成し（Ｓ４）、前記生成されたランダム角度を前記ロボット掃除機の回転角度にするための制御信号を出力する。この時、前記制御部２は、前記ロボット掃除機が前記回転角度だけ回転するように前記左輪モータ５の速度と前記右輪モータ６の速度に差をつける制御信号を前記左輪モータ駆動部３と前記右輪モータ駆動部４に出力する。

従って、前記左輪モータ駆動部３は、前記制御部２から出力された制御信号により前記左輪モータ５を駆動させて、前記右輪モータ駆動部４は、前記制御部２から出力された制御信号により前記右輪モータ６を駆動させることで、前記ロボット掃除機は、前記任意のランダム角度で回転する（Ｓ５）。

次いで、前記制御部２は、前記左輪モータ５の速度と前記右輪モータ６の速度とを一致させる制御信号を前記左輪モータ駆動部３と前記右輪モータ駆動部４に出力することで、前記ロボット掃除機を直進させる（Ｓ６）。

次いで、前記ロボット掃除機が直進しながら、前記ロボット掃除機の掃除完了の可否を判断して前記ロボット掃除機の掃除が完了した場合、前記ロボット掃除機の走行を停止することで、前記ロボット掃除機の掃除を終了し、前記ロボット掃除機の掃除が完了していない場合、前記障害物を感知する段階に戻ることで、掃除動作を繰り返し行う。

しかしながら、このような従来のロボット掃除機においては、使用者が前記ロボット掃除機の掃除領域の床の状態を直接感知した後、使用者が現在設置された掃除ツールを前記感知された床状態に適した掃除ツールに直接交換しなければならなかったため、ロボット掃除機の使用に手間がかかると共に、掃除領域の床状態を認識していない使用者の不注意から掃除領域を十分に掃除し得ないという問題点があった。

本発明は、ロボット掃除機の掃除ツールを自動的に交換することで、ロボット掃除機の掃除ツールを使用者が直接交換することから発生する使用者の不便を解消し得るロボット掃除機の掃除ツール自動交換システム及びその方法を提供することを目的とする。

また、本発明は、ロボット掃除機の掃除ツールを既存のロボット掃除機を充電する充電部を利用して交換することで、ロボット掃除機の内部に様々な掃除ツールを持つゆえに増加するロボット掃除機の体積及び重量を減らし得るロボット掃除機の掃除ツール自動交換システム及びその方法を提供することを目的とする。

このような目的を達成するために、本発明に係るロボット掃除機の掃除ツール自動交換システムにおいては、現在装着されている第１掃除ツールが掃除作業領域の床状態に適しているかを判断し、前記第１掃除ツールが適していないと判断すると、交換台に戻って前記交換台にドッキングするロボット掃除機と、前記ロボット掃除機がドッキングする時、前記ロボット掃除機に現在装着されている第１掃除ツールを前記床状態に適した第２掃除ツールに交換する交換台と、を含むことを特徴とする。

また、前記目的を達成するために、本発明に係るロボット掃除機の掃除ツール自動交換方法は、自律走行機能を備えたロボット掃除機において、掃除作業を行いながら、前記作業領域の床状態を検出する段階と、前記検出された床状態に対する現在装着されている第１掃除ツールの適合性を判断し、適していない時、前記ロボット掃除機が交換台に戻ってドッキングする段階と、前記交換台で前記ロボット掃除機に装着された第１掃除ツールを前記検出された床状態に適した第２掃除ツールに交換する段階と、を順次行うことを特徴とする。

本発明に係るロボット掃除機の掃除ツール自動交換システム及びその方法においては、ロボット掃除機の掃除ツールを既存のロボット掃除機を充電する充電部を利用してロボット掃除機の掃除ツールを自動的に交換してくれることで、ロボット掃除機の掃除ツールを使用者が直接交換することから発生する使用者の不便を解消し、ロボット掃除機の内部に様々な掃除ツールを持つゆえに増加するロボット掃除機の体積及び重量を減らし得るという効果がある。

本発明に係るロボット掃除機の掃除ツール自動交換システム及びその方法の好ましい実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明に係るロボット掃除機の掃除ツール自動交換システムの構成を示したブロック図である。

本発明に係るロボット掃除機の掃除ツール自動交換システムにおいては、図１に示したように、現在装着されている第１掃除ツールが掃除作業領域の床状態に適しているかを判断し、前記第１掃除ツールが適していないと判断すると、交換台に戻って前記交換台にドッキングするロボット掃除機３１０と、前記ロボット掃除機がドッキングする時、前記ロボット掃除機に現在装着されている第１掃除ツールを前記床状態に適した第２掃除ツールに交換する交換台３２０と、を含む。ここで、前記ロボット掃除機３１０は、使用者が選択した掃除方式を示す入力信号が入力される入力部（図示せず）を更に含む。そして、前記交換台３２０は、前記第１掃除ツールを前記選択された掃除方式に適した第２掃除ツールに交換することを特徴とする。

以下、本発明に係るロボット掃除機の掃除ツール自動交換システムについて詳細に説明する。
まず、前記ロボット掃除機３１０は、掃除作業領域の床状態を検出する床状態検出部３１１と、該床状態検出部の検出結果に基づいて、前記ロボット掃除機３１０を掃除ツール交換モードに転換させて、前記床状態に関する情報を前記交換台３２０に伝送するマイクロコンピュータ３１２と、掃除ツールが装着される掃除ツール装着部３１４と、前記装着された掃除ツールを駆動する掃除ツール駆動部３１３と、を含む。ここで、前記マイクロコンピュータ３１２は、前記入力部（図示せず）から使用者が選択する掃除方式を示す入力信号が入力される。そして、前記床状態検出部３１１が検出する床状態は、例えば、ハードフロア、カーペット、水分の存在有無、油汚れの存在有無などがあって、前記床状態検出部３１１が前記床状態がどのような状態であるかを把握することは、多様な従来技術があるため、ここでは別途に説明しない。

次いで、前記マイクロコンピュータ３１２は、前記床状態に関する情報を前記交換台３２０にＲＦ通信又は赤外線通信で伝送する。また、前記マイクロコンピュータ３１２は、使用者が選択した掃除方式に関する情報を前記交換台３２０にＲＦ通信又は赤外線通信で伝送することができる。

次いで、前記交換台３２０は、前記ロボット掃除機３１０と前記交換台３２０の位置及び方向を感知する感知部３２１と、多様な掃除ツールを内蔵する掃除ツール内蔵部３２２と、前記ロボット掃除機に現在装着されている第１掃除ツールと掃除ツール内蔵部３２２に内蔵されている掃除ツールの中の第２掃除ツールを交換する掃除ツール交換部３２３と、前記ロボット掃除機３１０が検出した床状態に関する情報に基づいて前記掃除ツール内蔵部３２２に内蔵された多様な掃除ツールの中から前記第２掃除ツールを選択し、前記感知部３２１の感知信号によって前記交換台３２０と前記ロボット掃除機３１０をドッキングさせる制御部３２４と、を含む。ここで、前記制御部３２４は、前記使用者が選択した掃除方式に関する情報に基づいて前記掃除ツール内蔵部３２２に内蔵された多様な掃除ツールの中から前記第２掃除ツールを選択することができる。ここで、前記第１掃除ツールと前記第２掃除ツールとを交換する方法は、ＣＮＣ旋盤の自動工具交換装置（AutoTool Changer、ATC）の工具の交換方法と同様に行われる。そして、前記多様な掃除ツールは、例えば、ゴム製のブレード（blade）から成るツール、不織布（モップ）から成るツール、硬いブラシから成るツール及びスチーム掃除ができるツールなどがある。

以下、このように構成される本発明に係るロボット掃除機の掃除ツール自動交換システムの動作について図２を参照して詳細に説明する。
図２は、本発明に係るロボット掃除機の掃除ツール自動交換方法を示した動作フローチャートである。
本発明に係るロボット掃除機の掃除ツール自動交換方法においては、図２に示したように、自律走行機能を備えたロボット掃除機において、掃除作業を行う段階（Ｓ４１）と、前記掃除作業を行いながら、前記作業領域の床状態を検出する段階（Ｓ４２）と、前記検出された床状態に対する現在装着されている第１掃除ツールの適合性を判断する段階（Ｓ４３）と、前記第１掃除ツールが適していない時、前記ロボット掃除機を掃除ツール交換モードに転換する段階（Ｓ４４）と、前記掃除ツール交換モードに転換されたロボット掃除機が交換台に戻ってドッキングする段階（Ｓ４５）と、前記交換台で、前記ロボット掃除機に装着された第１掃除ツールを前記検出された床状態に適した第２掃除ツールに交換する段階（Ｓ４６）と、を順次行う。ここで、前記検出する段階（Ｓ４２）には、使用者が選択した掃除方式を示す入力信号が入力される段階が更に含まれ、前記判断する段階（Ｓ４３）には、前記第１掃除ツールが前記使用者が選択した掃除方式に適しているかを判断する段階が更に含まれて、前記交換する段階（Ｓ４６）には、前記ロボット掃除機に装着された第１掃除ツールを前記使用者が選択した掃除方式に適した第２掃除ツールに交換する段階が更に含まれる。

以下、本発明に係るロボット掃除機の掃除ツール自動交換システムの動作について詳細に説明する。
まず、前記ロボット掃除機３１０は、前記掃除ツール装着部３１４に予め装着された特定の掃除ツール（第１掃除ツール）を利用して床掃除作業を行う（Ｓ４１）。
前記のように床掃除作業を行いながら（Ｓ４１）、前記ロボット掃除機３１０の床状態検出部３１１は、前記作業領域の床状態を検出する（Ｓ４２）。次いで、前記床状態検出部３１１は、前記検出した床状態に関する情報をマイクロコンピュータ３１２に伝送し、前記入力部（図示せず）は、前記掃除方式を示す入力信号を前記マイクロコンピュータ３１２に送信する。ここで、前記ロボット掃除機３１０において、使用者が選択した掃除方式を示す入力信号を入力する入力段階が更に含まれる。そして、前記床状態は、例えば、ハードフロア、カーペット、水分の存在有無、油汚れの存在有無などがあって、前記床状態を検出する方法（Ｓ４２）は、多様な従来技術があるため、ここでは別途に説明しない。

次いで、前記マイクロコンピュータ３１２は、前記床状態検出部３１１から入力された床状態に関する情報又は前記選択された掃除方式に関する情報を分析し、該分析結果に基づいて前記ロボット掃除機３１０に装着された第１掃除ツールの交換の必要性を判断する（Ｓ４３）。

次いで、前記判断の結果、前記ロボット掃除機３１０に装着された第１掃除ツールの交換が必要であると判断されると、前記ロボット掃除機３１０は、現在進行中の掃除作業を中断し、掃除ツール交換モードに転換する（Ｓ４４）。

前記掃除ツール交換モードに転換されたロボット掃除機３１０は、前記交換台３２０に戻って、前記交換台３２０にドッキングする（Ｓ４５）。ここで、前記交換台３２０は、ロボット掃除機を充電する充電台に構成される。一方、前記ロボット掃除機３１０が特定位置（交換台３２０又は充電台）に戻る方法及びその装置は、従来技術であるため、本明細書では詳細な説明は省略する。

前記ロボット掃除機３１０が前記交換台３２０にドッキングする時（Ｓ４５）、前記マイクロコンピュータ３１２は、前記床状態に関する情報又は前記使用者が選択した掃除方式に関する情報を前記交換台３２０の制御部３２４に伝送する。この時、前記床状態に関する情報又は前記選択された掃除方式に関する情報は、ＲＦ通信又は赤外線通信で前記交換台３２０の制御部３２４に伝送される。また、前記床状態に関する情報又は前記掃除方式に関する情報は、前記ロボット掃除機３１０が前記交換台３２０にドッキングする前に伝送することができる。

前記交換台３２０の制御部３２４は、前記ロボット掃除機３１０から受信した情報に基づいて前記掃除ツール内蔵部３２３に内蔵された多様な掃除ツールの中から第２掃除ツールを選択する。そして、前記制御部３２４は、前記ドッキングしたロボット掃除機３１０の掃除ツール装着部３１４に装着された前記第１掃除ツールを前記ロボット掃除機３１０から分離し、前記選択された第２掃除ツールを前記ロボット掃除機３１０の掃除ツール装着部３１４に装着する。また、前記制御部３２４は、前記分離された第１掃除ツールを前記掃除ツール内蔵部３２２に移送する。

次いで、前記ロボット掃除機３１０のマイクロコンピュータ３１２は、前記ロボット掃除機３１０の掃除ツール装着部３１４に装着された第２掃除ツールを前記ロボット掃除機３１０の掃除ツール駆動部３１３に連結させる。

次いで、前記第２掃除ツールが装着されたロボット掃除機３１０は、前記掃除ツール駆動部３１３に連結された第２掃除ツールを利用して中断された掃除作業を再び行う。

ここで、図３は、本発明に係るロボット掃除機が掃除ツールを自動的に交換する手順を示した概略図である。

即ち、図３に示したように、本発明は、ロボット掃除機に装着された床感知部により掃除領域の床状態を感知し、該感知の結果により第２掃除ツールを選択した後、交換台に戻って自動的に現在装着されている第１掃除ツールを前記選択された第２掃除ツールに交換するようにしたものである。

本発明に係るロボット掃除機の掃除ツール自動交換システムの構成を示したブロック図である。 本発明に係るロボット掃除機の掃除ツール自動交換方法を示した動作フローチャートである。 本発明に係るロボット掃除機が掃除ツールを自動的に交換する手順を示した概略図である。 従来のロボット掃除機の走行装置の構成を示したブロック図である。 従来のロボット掃除機の走行方法による動作を示したフローチャートである。

符号の説明

３１０ ロボット掃除機
３１１ 床状態検出部
３１２ マイクロコンピュータ
３１３ 掃除ツール駆動部
３１４ 掃除ツール装着部
３２０ 掃除ツール交換台
３２１ 感知部
３２２ 掃除ツール内蔵部
３２３ 掃除ツール交換部
３２４ 制御部

Claims (15)

1. 現在装着されている第１掃除ツールが掃除作業領域の床状態に適しているかを判断し、前記第１掃除ツールが適していないと判断すると、交換台に戻って前記交換台にドッキングするロボット掃除機と、
   前記ロボット掃除機がドッキングする時、前記ロボット掃除機に現在装着されている第１掃除ツールを前記床状態に適した第２掃除ツールに交換する交換台と、を含むことを特徴とするロボット掃除機の掃除ツール自動交換システム。
2. 前記ロボット掃除機は、
   掃除ツールが装着される掃除ツール装着部と、
   掃除作業領域の床状態を検出する床状態検出部と、
   前記床状態検出部の検出結果に基づいて、前記ロボット掃除機を掃除ツール交換モードに転換させて、前記検出結果に関する情報を前記交換台に伝送するマイクロコンピュータと、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の掃除ツール自動交換システム。
3. 前記ロボット掃除機は、
   前記マイクロコンピュータの制御信号により、前記ロボット掃除機から掃除ツールを分離させるか、又は連結させる掃除ツール駆動部を更に含むことを特徴とする請求項２に記載のロボット掃除機の掃除ツール自動交換システム。
4. 前記交換台は、
   前記ロボット掃除機を充電する充電台に構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のロボット掃除機の掃除ツール自動交換システム。
5. 前記交換台は、
   前記ロボット掃除機と前記交換台の位置及び方向を感知する感知部と、
   多様な掃除ツールを内蔵する掃除ツール内蔵部と、
   前記ロボット掃除機に現在装着されている第１掃除ツールと前記掃除ツール内蔵部に内蔵された多様な掃除ツールの中の第２掃除ツールとを交換する掃除ツール交換部と、
   前記ロボット掃除機が検出した床状態に関する情報に基づいて前記多様な掃除ツールの中から前記第２掃除ツールを選択し、前記感知部の感知信号によって前記交換台と前記ロボット掃除機をドッキングさせる制御部と、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の掃除ツール自動交換システム。
6. 掃除ツールが装着される掃除ツール装着部と、
   使用者が選択する掃除方式を示す入力信号が入力される入力部と、
   前記入力された掃除方式に基づいて、ロボット掃除機を掃除ツール交換モードに転換させて、前記選択された掃除方式に関する情報を伝送するマイクロコンピュータを含むロボット掃除機と、
   前記ロボット掃除機と交換台の位置及び方向を感知する感知部と、
   多様な掃除ツールを内蔵する掃除ツール内蔵部と、
   前記ロボット掃除機に現在装着されている第１掃除ツールと前記掃除ツール内蔵部に内蔵された多様な掃除ツールの中の第２掃除ツールとを交換する掃除ツール交換部と、
   前記選択された掃除方式に関する情報に基づいて前記掃除ツール内蔵部に内蔵された多様な掃除ツールの中から前記第２掃除ツールを選択し、前記感知部の感知信号によって前記交換台と前記ロボット掃除機をドッキングさせる制御部を含む交換台と、を含むことを特徴とするロボット掃除機の掃除ツール自動交換システム。
7. 前記交換台は、
   前記ロボット掃除機を充電する充電台に構成されていることを特徴とする請求項６に記載のロボット掃除機の掃除ツール自動交換システム。
8. 自律走行機能を備えたロボット掃除機において、
   掃除作業を行いながら、前記作業領域の床状態を検出する段階と、
   前記検出された床状態に対する現在装着されている第１掃除ツールの適合性を判断し、適していない時、前記ロボット掃除機が交換台に戻ってドッキングする段階と、
   前記交換台で前記ロボット掃除機に装着された第１掃除ツールを前記検出された床状態に適した第２掃除ツールに交換する段階と、を順次行うことを特徴とするロボット掃除機の掃除ツール自動交換方法。
9. 前記ドッキングする段階は、
   前記検出された床状態に関する情報を交換台に伝送する段階を含むことを特徴とする請求項８に記載のロボット掃除機の掃除ツール自動交換方法。
10. 前記交換する段階は、
    前記交換台が前記ロボット掃除機から前記床状態に関する情報を受信する段階と、
    前記受信された情報によって多様な掃除ツールの中から適した第２掃除ツールを選択する段階と、
    前記ロボット掃除機に装着された第１掃除ツールを前記選択された第２掃除ツールに交換する段階と、を順次行うことを特徴とする請求項８に記載のロボット掃除機の掃除ツール自動交換方法。
11. 前記交換する段階は、
    前記ロボット掃除機に装着された第１掃除ツールを分離する段階と、
    前記交換台に内蔵された第２掃除ツールを前記ロボット掃除機に装着する段階と、
    前記分離された第１掃除ツールを前記交換台に移送する段階と、を順次行うことを特徴とする請求項１０に記載のロボット掃除機の掃除ツール自動交換方法。
12. 自律走行機能を備えたロボット掃除機において、
    掃除作業を行いながら、使用者が掃除方式を選択する段階と、
    前記選択された掃除方式に対する現在装着されている第１掃除ツールの適合性を判断し、適していない時、前記ロボット掃除機が交換台に戻ってドッキングする段階と、
    前記交換台で前記ロボット掃除機に装着された第１掃除ツールを前記選択された掃除方式に適した第２掃除ツールに交換する段階と、を順次行うことを特徴とするロボット掃除機の掃除ツール自動交換方法。
13. 前記ドッキングする段階は、
    前記選択された掃除方式に関する情報を交換台に伝送する段階を含むことを特徴とする請求項１２に記載のロボット掃除機の掃除ツール自動交換方法。
14. 前記交換する段階は、
    前記交換台が前記ロボット掃除機から前記選択された掃除方式に関する情報を受信する段階と、
    前記受信された情報によって多様な掃除ツールの中から適した第２掃除ツールを選択する段階と、
    前記ロボット掃除機に装着された第１掃除ツールを前記選択された第２掃除ツールに交換する段階と、を順次行うことを特徴とする請求項１２に記載のロボット掃除機の掃除ツール自動交換方法。
15. 前記交換する段階は、
    前記ロボット掃除機に装着された第１掃除ツールを分離する段階と、
    前記交換台に内蔵された第２掃除ツールを前記ロボット掃除機に装着する段階と、
    前記分離された第１掃除ツールを前記交換台に移送する段階と、を順次行うことを特徴とする請求項１４に記載のロボット掃除機の掃除ツール自動交換方法。

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