JP6526930B2 - 自走式電子機器および前記自走式電子機器の走行方法 - Google Patents
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Description
例えば、自走中に自走式電子機器が前方に障害物を検知した場合、予め定められた距離を後退し、また、後方に下り段差を検知した場合、予め定められた距離を前進するといった離脱動作が通常行われる。
また、この発明は、周辺の障害物との距離に基づく走行不能領域を回避しつつ、互いに独立して駆動される左駆動輪および右駆動輪で筐体を走行させる自走式電子機器の走行方法であって、前記筐体の走行時に、前記筐体の左前方に走行不能領域を検知すると、前記左駆動輪の回転量が前記右駆動輪の回転量よりも小さくなるように、前記左駆動輪を正回転で駆動し、前記右駆動輪を逆回転で駆動することで、前記筐体を回転させ、前記筐体の走行時に、前記筐体の右前方に走行不能領域を検知すると、前記右駆動輪の回転量が前記左駆動輪の回転量よりも小さくなるように、前記右駆動輪を正回転で駆動し、前記左駆動輪を逆回転で駆動することで、前記筐体を回転させることを特徴とする自走式電子機器の走行方法提供するものである。
以下、図面を用いてこの発明をさらに詳述する。なお、以下の説明は、すべての点で例示であって、この発明を限定するものと解されるべきではない。
なお、実施形態1では、自走式電子機器として自走式掃除機1の場合を例示して説明するが、この発明は掃除機以外の自走式電子機器(例えば、自走式イオン発生機)にも適用可能である。
タ51および走行モータ51の回転駆動力を各駆動輪22L、22Rに伝達するギヤを有する駆動力伝達機構を備えた駆動輪ユニットUL、URにそれぞれ組み込まれており、各駆動輪ユニットUL、URは各支持部材2a4に水平軸心を介して揺動可能に支持されて
いる。
集塵ボックス15aを収納するスペースであり、後方スペース2s2はバッテリーを収納
するスペースである。
すると、その検知信号が制御部40に送信され、制御部40が自走式掃除機1を停止又は方向転換するよう制御する。
バンパー2c1R)および正面部分のバンパー(中央バンパー2c1C)にそれぞれ対応する移動物検知部43bが設けられており、筐体1の左側、右側および正面に障害物が衝突したか否かを検知することができる。
移動物検知部43bは、バンパー2c1が押し込まれることにより、ONまたはOFF
され、その検知距離は5mm程度である。
具体的には、自走式掃除機1は、床面FL上に設置された充電台から発信された赤外線などの信号を検出して充電台が存在する方向を認識し、自律的に障害物を避けながら走行して充電台に帰還する。
なお、充電中に自走式掃除機1が自動で動作を行うことは基本的にはなく、スタンバイ状態をとる。
また、商用電源(コンセント)に接続される充電台は、通常、室内の側壁SWに沿って設置される。なお、バッテリーは、各種モータ等の各駆動制御要素や制御回路に電力を供給する。
そのため、自走式掃除機1が前進中に下り段差DLの手前で急停止しても、それによって自走式掃除機1が前のめりに傾いて下り段差DLへ落下するということが防止されている。なお、駆動輪22L、22Rは、急停止してもスリップしないよう、接地面にトレッドパターン(溝)を有するゴムタイヤをホイールに嵌め込んで形成されている。
図4に示すように、吸込口31から筐体2内に吸い込まれた塵埃を含む空気は、矢印A
のように吸引路および集塵ボックス15aの吸引口15a1を通って集塵ボックス15a
内に導かれる。このとき、回転ブラシ9が回転して床面FL上の塵埃を吸込口31へ掻き込むと共に、一対のサイドブラシ10が回転して吸込口31の左右側の塵埃を吸込口31へ掻き集めている。
図1に示すように、半円弧形状のバンパー2c1は、周方向中央位置および中央位置の
左右複数箇所に円形の孔部を有しており、各孔部から露出するようにバンパー2c1の内
面に超音波センサ6の超音波送信部6b1および超音波受信部6b2が設けられている。実施形態1の場合、バンパー2c1には5個の孔部が一列に形成されており、中央位置と左
右両端の孔部に超音波受信部6b2が配置され、中央位置に隣接する2個の孔部に超音波
送信部6b1が配置されている。
させ、発信させた超音波が障害物で反射されて超音波受信部6b2で受信されるまでの時
間から障害物までの距離を算出し制御部40へ検知信号として送信する。
かつ前方開口部2x1から脱落しない嵌め込み構造によって支持されている。
次に、図6〜図10に基づき、自走式掃除機1の掃除動作手順について説明する。
図6は、従来の自走式掃除機1の障害物および下り段差DLからの離脱動作の一例を示す説明図である。図7および図8は、この発明の自走式掃除機1の掃除動作処理のフローチャートである。図9は、図1に示す自走式掃除機1の障害物からの離脱動作の一例を示す説明図である。図10は、図1に示す自走式掃除機1の下り段差DLからの離脱動作の一例を示す説明図である。
具体的には、制御部40は、モータドライバ51aに筐体2をランダム走行させながら、移動物検知部43bに障害物を検知させ、また、床面検知センサ18に下り段差DLを検知させる。
筐体2の右前方に設けられた移動物検知部43bまたは床面検知センサ18が、障害物または下り段差DLを検知した場合(ステップS2の判定がYesの場合)、制御部40は、ステップS3において、モータドライバ51aを制御して、右後方に向かって弧を描くように筐体2を後退させる(ステップS3)。その後、制御部40は、ステップS4の判定を行う(ステップS4)。
一方、筐体2の右前方に設けられた移動物検知部43bまたは床面検知センサ18が、障害物または下り段差DLを検知していない場合(ステップS2の判定がNoの場合)、制御部40は、ステップS4の判定を行う(ステップS4)。
、左側の駆動輪22Lの回転量が右側の駆動輪22Rの回転量よりも小さくなるようにモータドライバ51aを制御する。
検知部43bが側壁SWを検知した場合も同様に、制御部40は、右側の駆動輪22Rの回転量が左側の駆動輪22Lの回転量よりも小さくなるようにモータドライバ51aを制御する。
DLを検知した場合も、制御部40は、左側の駆動輪22Lの回転量が右側の駆動輪22Rの回転量よりも小さくなるようにモータドライバ51aを制御する。
S8の判定がYesの場合)、制御部40は、ステップS9において、モータドライバ51aに、筐体2を前進させる(ステップS9)。その後、制御部40は、ステップS10の判定を行う(ステップS10)。
筐体2が充電台に帰還した場合(ステップS15の判定がYesの場合)、制御部40は、ステップS16において、自走式掃除機1の電源をオフにして(ステップS13)、掃除運転を終了させる。
一方、筐体2が充電台に帰還していない場合(ステップS15の判定がNoの場合)、制御部40は、ステップS2の判定を繰り返す(ステップS2)。
<この発明の実施形態2に係る自走式掃除機1の障害物からの離脱動作>
次に、図11に基づき、この発明の実施形態2に係る自走式掃除機1の障害物からの離脱動作について説明する。 図11は、この発明の自走式掃除機1の障害物からの離脱動作の一例を示す説明図である。
c1Lが、側壁SWに衝突して移動物検知部43bが側壁SWを検知したとき、制御部40はモータドライバ51aを制御して、左側の駆動輪22Lの回転量がゼロとなるように(すなわち、左駆動輪22Lを静止させたまま)、右側の駆動輪22Rのみを回転させ、右後方に向かって弧を描くように筐体2を後退させる。
また、下り段差DLの場合も同様である。
<この発明の実施形態3に係る自走式掃除機1の下り段差DLからの離脱動作>
次に、図12に基づき、この発明の実施形態3に係る自走式掃除機1の下り段差DLからの離脱動作について説明する。
図12は、この発明の自走式掃除機1の下り段差DLからの離脱動作の一例を示す説明図である。
図12(A)(B)に示されるように、筐体2の左後方の床面検知センサ18BLが下り段差DLを検知したとき、制御部40は、モータドライバ51aを制御して、左側の駆動輪22Lが右側の駆動輪22Rよりも回転量が大きくなるように筐体2を前進させる。
次に、図13および図14に基づき、この発明の実施形態4に係る自走式掃除機1の障害物・下り段差DLからの離脱動作について説明する。
図13および図14は、図1に示す自走式掃除機1の階段の踊り場における離脱動作の一例を示す説明図である。
一方、図14のように進入角度θが大きい場合は、上り段差RLからの衝突から抜け出すまでに、上り段差RLと下り段差DLとの間で何度も往復動作BFをしなければならない。
1.実施形態1〜4において、制御部40は、モータドライバ51aに、前進による離脱動作と後退による離脱動作を組み合わせて筐体2の離脱動作を行うようにしてもよい。(実施形態5)
(i)この発明の自走式電子機器は、筐体と、前記筐体を走行させる駆動輪と、前記筐体の走行を制御する走行制御部と、前記筐体の周辺の走行不能領域を検知する周辺検知センサとを備え、前記駆動輪は、互いに独立して駆動される左駆動輪および右駆動輪を含み、前記周辺検知センサが前記筐体の左前方に走行不能領域を検知したとき、前記走行制御部は、前記左駆動輪の回転量が前記右駆動輪の回転量よりも小さくなるように、前記左駆動輪および前記右駆動輪を後退させ、前記周辺検知センサが前記筐体の右前方に走行不能領域を検知したとき、前記走行制御部は、前記右駆動輪の回転量が前記左駆動輪の回転量よりも小さくなるように、前記左駆動輪および前記右駆動輪を後退させることを特徴とする。
また、この発明の自走式電子機器の走行方法は、周辺の走行不能領域を回避しつつ、互いに独立して駆動される左駆動輪および右駆動輪で筐体を走行させる自走式電子機器の走行方法であって、前記筐体の左前方に走行不能領域を検知したとき、前記左駆動輪の回転量が前記右駆動輪の回転量よりも小さくなるように、前記左駆動輪および前記右駆動輪を後退させ、前記筐体の右前方に走行不能領域を検知したとき、前記右駆動輪の回転量が前記左駆動輪の回転量よりも小さくなるように、前記左駆動輪および前記右駆動輪を後退させることを特徴とする。
などの作業を実行するものである。その具体的な態様の一例としては、例えば、自走式掃除機が挙げられる。自走式掃除機は、底面に吸気口を有すると共に内部に集塵部を有する筐体、筐体を走行させる駆動輪、駆動輪の回転、停止及び回転方向等を制御する制御部などを備え、自律的に掃除動作する掃除機を意味し、前述の図面を用いた実施形態によって一例が示される。
また、この発明の自走式電子機器としては、自走式掃除機だけでなく、空気吸引を行い清浄化した空気を排気する空気清浄機が自走するもの、イオン発生を行うイオン発生機が自走するもの、ユーザーに対して必要な情報等を提示するもの、あるいはユーザーが欲する要求を満足できるロボット等が自走するもの等を含む。
例えば、自走式電子機器の筐体の各部に搭載された超音波センサ又は赤外線測距センサ等からなるセンサである。
また、自走式電子機器がカメラを搭載しそのカメラで撮影した画像を解析することによって障害物や下り段差を検知するものであってもよい。また、これらを組み合わせたものであってもよい。
(ii)この発明による自走式電子機器において、前記周辺検知センサが前記筐体の左前方に走行不能領域を検知したとき、前記走行制御部は、前記左駆動輪の回転量がゼロになるように、前記左駆動輪および前記右駆動輪を後退させ、前記周辺検知センサが前記筐体の右前方に走行不能領域を検知したとき、前記走行制御部は、前記右駆動輪の回転量がゼロになるように、前記左駆動輪および前記右駆動輪を後退させるものであってもよい。
後方に走行不能領域を検知したとき、前記走行制御部は、前記右駆動輪の回転量が前記左駆動輪の回転量よりも小さくなるように、前記左駆動輪および前記右駆動輪を前進させ、前記周辺検知センサが前記筐体の右後方に走行不能領域を検知したとき、前記走行制御部は、前記右駆動輪の回転量が前記左駆動輪の回転量よりも小さくなるように、前記左駆動輪および前記右駆動輪を前進させるものであってもよい。
ロになるように、前記左駆動輪および前記右駆動輪を前進させるものであってもよい。
前述した実施形態の他にも、この発明について種々の変形例があり得る。それらの変形例は、この発明の範囲に属さないと解されるべきものではない。この発明には、請求の範囲と均等の意味及び前記範囲内でのすべての変形とが含まれるべきである。
本発明の一態様に係る発明は、筐体と、前記筐体を走行させる駆動輪と、前記筐体の走行を制御する走行制御部と、前記筐体の周辺の走行不能領域を検知する周辺検知センサとを備え、前記駆動輪は、互いに独立して駆動される左駆動輪および右駆動輪を含み、前記周辺検知センサが前記筐体の左前方に走行不能領域を検知したとき、前記走行制御部は、前記左駆動輪の回転量が前記右駆動輪の回転量よりも小さくなるように、前記左駆動輪および前記右駆動輪を後退させ、前記周辺検知センサが前記筐体の右前方に走行不能領域を検知したとき、前記走行制御部は、前記右駆動輪の回転量が前記左駆動輪の回転量よりも小さくなるように、前記左駆動輪および前記右駆動輪を後退させることを特徴とする自走式電子機器を提供するものである。
また、この発明は、周辺の走行不能領域を回避しつつ、互いに独立して駆動される左駆動輪および右駆動輪で筐体を走行させる自走式電子機器の走行方法であって、前記筐体の左前方に走行不能領域を検知したとき、前記左駆動輪の回転量が前記右駆動輪の回転量よりも小さくなるように、前記左駆動輪および前記右駆動輪を後退させ、前記筐体の右前方に走行不能領域を検知したとき、前記右駆動輪の回転量が前記左駆動輪の回転量よりも小
さくなるように、前記左駆動輪および前記右駆動輪を後退させることを特徴とする自走式電子機器の走行方法を提供するものである。
パー、 2c1R:右バンパー、 2c2:後部側板、 2s1:中間スペース、 2s2:後方スペース、 2x:筐体本体、 2x1:前方開口部、 6:超音波センサ、 6a:制御ユニット、 6b1:超音波送信部、 6b2:超音波受信部、
9:回転ブラシ、 10:サイドブラシ、 13:充電用端子、 15:集塵室、 15a:集塵ボックス、 15a1:吸引口、 15a2:排出口、 15b:フィルター、 15c:カバー、 18,18BL,18BR,18FL,18FR:床面検知センサ、 18a:制御ユニット、 22L:左駆動輪、 22R:右駆動輪、 26:後輪、 31:吸込口、 32:排気口、 34:排気路、 40:制御部、 41:操作パネル、 42:記憶部、 42a:走行マップ、 43:衝突検知部、 43a:制御ユニット、 43b:移動物検知部、 50:電動送風機、 50a,51a,52a:モータドライバ、 51:走行モータ、 52:ブラシ用モータ、 114:ダクト、 120:イオン発生器、 220:脱輪センサ、 221:支持アーム、 222:回転支軸、 223:スリット、 224:光センサ、 225:光信号、 A,B:矢印、 BF:往復運動、 DL:下り段差、 FL:床面、 RL:上り段差、 SW:側壁、 V:電池電圧、 Vth:下限電圧値、 UL,UR:駆動輪ユニット
Claims (5)
- 筐体と、
前記筐体を走行させる駆動輪と、
前記筐体の走行を制御する走行制御部と、
前記筐体の周辺の障害物との距離に基づき走行不能領域を検知する周辺検知センサと、を備え、
前記駆動輪は、互いに独立して駆動される左駆動輪および右駆動輪を含み、
前記筐体の走行時に、前記周辺検知センサが前記筐体の左前方に走行不能領域を検知すると、前記走行制御部は、前記左駆動輪の回転量が前記右駆動輪の回転量よりも小さくなるように、前記左駆動輪を正回転で駆動し、前記右駆動輪を逆回転で駆動することで、前記筐体を回転させ、
前記筐体の走行時に、前記周辺検知センサが前記筐体の右前方に走行不能領域を検知すると、前記走行制御部は、前記右駆動輪の回転量が前記左駆動輪の回転量よりも小さくなるように、前記右駆動輪を正回転で駆動し、前記左駆動輪を逆回転で駆動することで、前記筐体を回転させることを特徴とする自走式電子機器。 - 前記周辺検知センサが超音波センサであることを特徴とする請求項1に記載の自走式電子機器。
- 前記超音波センサは超音波送信部と超音波受信部とからなり、前記超音波受信部は前記筐体の前方中央位置と、前記前方 中央位置の左右両側に配置されていることを特徴とす
る請求項2に記載の自走式電子機器。 - 前記周辺検知センサが赤外線センサであることを特徴とする請求項1に記載の自走式電子機器。
- 周辺の障害物との距離に基づく走行不能領域を回避しつつ、互いに独立して駆動される左駆動輪および右駆動輪で筐体を走行させる自走式電子機器の走行方法であって、
前記筐体の走行時に、前記筐体の左前方に走行不能領域を検知すると、前記左駆動輪の回転量が前記右駆動輪の回転量よりも小さくなるように、前記左駆動輪を正回転で駆動し、前記右駆動輪を逆回転で駆動することで、前記筐体を回転させ、
前記筐体の走行時に、前記筐体の右前方に走行不能領域を検知すると、前記右駆動輪の回転量が前記左駆動輪の回転量よりも小さくなるように、前記右駆動輪を正回転で駆動し、前記左駆動輪を逆回転で駆動することで、前記筐体を回転させることを特徴とする自走式電子機器の走行方法。
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