JP6780606B2 - Autonomous vacuum cleaner - Google Patents
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Description
本発明は、自律掃除機に関する。 The present invention relates to an autonomous vacuum cleaner.
自律掃除機は、住宅やオフィスなどの建家内を自ら走行しながら掃除する掃除機である。自律掃除機は、建家内に設定された待機場所から走行を開始して、掃除を終えると待機場所に戻る。自律掃除機は、障害物や壁への衝突を防止する目的や、自己位置推定を行うことを目的として障害物や壁を検知できるセンサを備える。センサには検知範囲が存在し、検知範囲に含まれない範囲は死角となる。自律掃除機の進行方向にセンサの死角が存在すると、進行方向の障害物や壁を検知することができなくなる。このため、自律掃除機はセンサの検知範囲内に進行方向が含まれるようにセンサの向きと進行方向とを一致させて走向する。 An autonomous vacuum cleaner is a vacuum cleaner that cleans a house, office, or other building while traveling on its own. The autonomous vacuum cleaner starts running from the waiting place set in the building and returns to the waiting place when cleaning is completed. The autonomous vacuum cleaner is equipped with a sensor that can detect an obstacle or a wall for the purpose of preventing a collision with an obstacle or a wall and for the purpose of performing self-position estimation. The sensor has a detection range, and the range not included in the detection range is a blind spot. If there is a blind spot in the sensor in the direction of travel of the autonomous vacuum cleaner, it will not be possible to detect obstacles or walls in the direction of travel. Therefore, the autonomous vacuum cleaner strikes by matching the direction of the sensor with the direction of travel so that the direction of travel is included in the detection range of the sensor.
特許文献1に記載の自律掃除機は、本体と、本体に設けられた4つの車輪と、4つの車輪毎に個別に設けられた操舵機構と、を備える。4つの車輪を個別に操舵することで、自律掃除機は本体の向きを変更することなく前後方向、左右方向、及び、斜め方向に移動することが可能であり、更に、その場で旋回することも可能である。例えば、狭い通路などで自律掃除機の進行方向を転換する場合、進行方向を転換する方向転換位置にまで到達すると、方向転換後の進行方向にセンサを向けるために、その場で旋回を行った後、走行を開始する。 The autonomous vacuum cleaner described in Patent Document 1 includes a main body, four wheels provided on the main body, and a steering mechanism individually provided for each of the four wheels. By steering the four wheels individually, the autonomous vacuum cleaner can move in the front-rear direction, left-right direction, and diagonal direction without changing the direction of the main body, and further turns on the spot. Is also possible. For example, when the direction of travel of an autonomous vacuum cleaner is changed in a narrow passage, when the direction change position for changing the direction of travel is reached, a turn is made on the spot in order to point the sensor in the direction of travel after the change of direction. After that, start running.
ところで、掃除を行う必要がない場合、自律掃除機は速やかに移動することが好ましい。しかし、特許文献1の自律掃除機は、方向転換位置で旋回を行っている間は、進行することができず、方向転換位置に留まる時間が長くなってしまう。 By the way, when it is not necessary to perform cleaning, it is preferable that the autonomous vacuum cleaner moves quickly. However, the autonomous vacuum cleaner of Patent Document 1 cannot proceed while turning at the direction change position, and stays at the direction change position for a long time.
本発明の目的は、方向転換位置での旋回に要する時間を短くすることができる自律掃除機を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an autonomous vacuum cleaner capable of shortening the time required for turning at a turning position.
上記課題を解決する自律掃除機は、本体と、前記本体の底面に開口する吸引口と、前記本体に設けられた複数の全方向移動車輪と、前記複数の全方向移動車輪のそれぞれに対応して設けられ、前記全方向移動車輪を回転させるモータと、前記モータを制御する制御部と、前記本体に設けられ、検知範囲内の環境を認識するためのセンサと、を備え、前記吸引口により異物を吸引しながら床を走向する掃除モードと、前記床の掃除を意図せずに前記床を走向する走行モードと、が前記制御部によって切り替えられる自律掃除機であって、前記制御部は、前記掃除モードが設定されている場合、方向転換位置で進行方向を転換するために、前記方向転換位置に到達した後で、前記本体の向きを変更して方向転換後の進行方向が前記検知範囲に含まれるように前記モータの制御を行い、前記走行モードが設定されている場合、進行方向における前記方向転換位置よりも前の位置から、前記方向転換位置に向けて走向しつつ前記本体の向きを変更して前記検知範囲内に方向転換後の進行方向が含まれるように前記モータの制御を行う。 An autonomous vacuum cleaner that solves the above problems corresponds to a main body, a suction port that opens on the bottom surface of the main body, a plurality of omnidirectional moving wheels provided on the main body, and each of the plurality of omnidirectional moving wheels. A motor for rotating the omnidirectional moving wheels, a control unit for controlling the motor, and a sensor provided on the main body for recognizing the environment within the detection range are provided by the suction port. An autonomous vacuum cleaner in which the control unit switches between a cleaning mode that strikes the floor while sucking foreign matter and a traveling mode that strikes the floor without intending to clean the floor. When the cleaning mode is set, in order to change the direction of travel at the direction change position, after reaching the change position, the direction of the main body is changed and the direction of travel after the change of direction is the detection range. When the motor is controlled so as to be included in the above and the traveling mode is set, the direction of the main body while traveling toward the direction changing position from a position before the direction changing position in the traveling direction. Is changed to control the motor so that the traveling direction after the change of direction is included in the detection range.
これによれば、全方向移動車輪を用いることで、自律掃除機は走行しながら本体の向きを変えることが可能となる。制御部がモータを制御することで、走行モード時には、自律掃除機が、方向転換位置よりも前の位置から走行しつつ本体の向きを変更する。方向転換位置に到達する前から本体の向きを変更できるため、方向転換位置に到達してから旋回を行うことで本体の向きを変更する場合に比べ、方向転換位置での旋回に要する時間を短くすることができる。 According to this, by using the omnidirectional moving wheels, the autonomous vacuum cleaner can change the direction of the main body while traveling. By controlling the motor by the control unit, in the traveling mode, the autonomous vacuum cleaner changes the direction of the main body while traveling from a position before the direction change position. Since the direction of the main body can be changed before reaching the direction change position, the time required for turning at the change position is shorter than when the direction of the main body is changed by turning after reaching the change position. can do.
また、本体の向きを変更しながら走行を行うことで、自律掃除機の進行方向に直交する方向に対して吸引口と向かい合う床の面積が減少する。したがって、掃除モード時に本体の向きを変更しながら掃除を行うと、自律掃除機に掃除される床の面積が減少するが、走向モード時にのみ上記の制御を行うことで、掃除される床の面積が減少することを抑制できる。 Further, by traveling while changing the direction of the main body, the area of the floor facing the suction port is reduced in the direction orthogonal to the traveling direction of the autonomous vacuum cleaner. Therefore, if cleaning is performed while changing the orientation of the main body in the cleaning mode, the area of the floor cleaned by the autonomous vacuum cleaner will decrease, but by performing the above control only in the strike mode, the area of the floor to be cleaned will be reduced. Can be suppressed from decreasing.
上記自律掃除機について、前記複数の全方向移動車輪は、オムニホイールであってもよい。 For the autonomous vacuum cleaner, the plurality of omnidirectional moving wheels may be omni wheels.
本発明によれば、方向転換位置での旋回に要する時間を短くすることができる。 According to the present invention, the time required for turning at the turning position can be shortened.
以下、自律掃除機の一実施形態について説明する。
図1に示すように、自律掃除機(自走式掃除機)10は、本体20と、本体20の底面21に開口する吸引口22と、本体20に設けられた4つの全方向移動車輪(以下、車輪と称する)30,31,32,33と、を備える。自律掃除機10は、車輪30,31,32,33によって床を走行することで、床を移動しながら吸引口22によって床上の異物(ゴミ)を吸引する掃除機である。
Hereinafter, an embodiment of the autonomous vacuum cleaner will be described.
As shown in FIG. 1, the autonomous vacuum cleaner (self-propelled vacuum cleaner) 10 includes a main body 20, a suction port 22 that opens to the bottom surface 21 of the main body 20, and four omnidirectional moving wheels (4 omnidirectional moving wheels) provided on the main body 20. (Hereinafter referred to as wheels) 30, 31, 32, 33 and. The autonomous vacuum cleaner 10 is a vacuum cleaner that sucks foreign matter (dust) on the floor by the suction port 22 while moving on the floor by traveling on the floor by wheels 30, 31, 32, 33.
吸引口22は一方向に拡がる形状であり、本実施形態では矩形状である。吸引口22の一方向は長手方向であり、吸引口22の短手方向は一方向に直交する方向である。吸引口22の長手方向の寸法L1は、短手方向の寸法L2よりも長い。吸引口22としては、楕円状や、角丸長方形状など、方向に応じて長短が存在する形状であれどのような形状でもよい。 The suction port 22 has a shape that expands in one direction, and has a rectangular shape in the present embodiment. One direction of the suction port 22 is the longitudinal direction, and the lateral direction of the suction port 22 is a direction orthogonal to one direction. The longitudinal dimension L1 of the suction port 22 is longer than the lateral dimension L2. The suction port 22 may have any shape, such as an elliptical shape or a rectangular shape with rounded corners, which may have a long or short shape depending on the direction.
本実施形態の車輪30〜33はオムニホイールである。オムニホイールは、ホイールの外周に複数のフリーローラを備え、ホイールの回転軸線に対して、フリーローラの回転軸線が90°となるものである。車輪30〜33の複数のフリーローラのうちいずれかのフリーローラは、常時床に接する。車輪30〜33が回転軸を中心として回転すると、フリーローラが順次、路面に接していくことで自律掃除機10は走向する。また、車輪30〜33が回転軸線方向に移動する際には、路面に接しているフリーローラが回転することで回転軸線方向への移動を許容する。 The wheels 30 to 33 of this embodiment are omni wheels. The omni wheel is provided with a plurality of free rollers on the outer circumference of the wheel, and the rotation axis of the free rollers is 90 ° with respect to the rotation axis of the wheel. One of the plurality of free rollers of the wheels 30 to 33 is always in contact with the floor. When the wheels 30 to 33 rotate about the rotation axis, the free rollers sequentially come into contact with the road surface, so that the autonomous vacuum cleaner 10 strikes. Further, when the wheels 30 to 33 move in the direction of the rotation axis, the free rollers in contact with the road surface rotate to allow the wheels to move in the direction of the rotation axis.
各車輪30〜33は、車輪30〜33の中心(4つの車輪30〜33を繋いだ円の中心)Oに対し90°毎に配置されている。4つの車輪30〜33は、回転軸線が中心Oを向くように配置されている。車輪30と、車輪32とは中心Oを中心点として点対称となるように配置されている。車輪31と、車輪33とは中心Oを中心点として点対称となるように配置されている。 The wheels 30 to 33 are arranged at 90 ° intervals with respect to the center O of the wheels 30 to 33 (the center of the circle connecting the four wheels 30 to 33). The four wheels 30 to 33 are arranged so that the rotation axis faces the center O. The wheel 30 and the wheel 32 are arranged so as to be point-symmetrical with the center O as the center point. The wheel 31 and the wheel 33 are arranged so as to be point-symmetrical with the center O as the center point.
なお、図示は省略するが、本体20の底面21には、床を掃くことで掃除を行うブラシなども設けられる。
図2に示すように、自律掃除機10は、各車輪30〜33を回転させる4つのモータM0〜M3と、清掃に関する部材を動作させる清掃部Cと、自律掃除機10の制御を行う制御部40と、周辺環境を認識するためのセンサ51と、撮像装置52と、を備える。
Although not shown, a brush or the like for cleaning by sweeping the floor is also provided on the bottom surface 21 of the main body 20.
As shown in FIG. 2, the autonomous vacuum cleaner 10 controls four motors M0 to M3 that rotate each wheel 30 to 33, a cleaning unit C that operates members related to cleaning, and a control unit that controls the autonomous vacuum cleaner 10. A 40, a sensor 51 for recognizing the surrounding environment, and an image pickup device 52 are provided.
モータM0の駆動により車輪30は回転し、モータM1の駆動により車輪31は回転し、モータM2の駆動により車輪32は回転し、モータM3の駆動により車輪33は回転する。これにより、各車輪30〜33の回転方向及び回転数(回転速度)は独立して制御可能である。 The wheels 30 are rotated by the drive of the motor M0, the wheels 31 are rotated by the drive of the motor M1, the wheels 32 are rotated by the drive of the motor M2, and the wheels 33 are rotated by the drive of the motor M3. Thereby, the rotation direction and the rotation speed (rotation speed) of each wheel 30 to 33 can be controlled independently.
清掃部Cは、吸引口22を負圧とすることで吸引力を生じさせる送風機や、ブラシを駆動させるためのブラシ駆動用モータなどを含む。
制御部40は、CPU(処理部)41、及び、メモリ(記憶部)42、を備える。メモリ42には、自律掃除機10の駆動に関するプログラムなどが記憶されている。
The cleaning unit C includes a blower that generates a suction force by making the suction port 22 a negative pressure, a brush drive motor for driving the brush, and the like.
The control unit 40 includes a CPU (processing unit) 41 and a memory (storage unit) 42. A program related to driving the autonomous vacuum cleaner 10 is stored in the memory 42.
制御部40(CPU41)は、清掃部Cの制御、即ち、自律掃除機10による掃除を行うか否かの制御を行う。また、制御部40(CPU41)は、各モータM0〜M3の回転数及び回転方向をモータドライバを介して制御することで各車輪30〜33の回転数及び回転方向を制御する。これにより、自律掃除機10は、本体20の向きを維持したまま直進、斜行、横行することが可能である。 The control unit 40 (CPU 41) controls the cleaning unit C, that is, controls whether or not cleaning is performed by the autonomous vacuum cleaner 10. Further, the control unit 40 (CPU 41) controls the rotation speed and the rotation direction of the wheels 30 to 33 by controlling the rotation speed and the rotation direction of the motors M0 to M3 via the motor driver. As a result, the autonomous vacuum cleaner 10 can go straight, skew, and traverse while maintaining the orientation of the main body 20.
図3(a)に示すように、4つの車輪30〜33のうち、車輪30と32とを同一方向に回転させ、且つ、車輪31と車輪33とを同一方向に回転させると、自律掃除機10は直進(前進及び後進)する。なお、各車輪30〜33の回転方向は、各車輪30〜33の回転により生じる推力と、吸引口22の短手方向とが一致するようにする。以下、この場合に自律掃除機10が進行する方向、即ち、吸引口22の短手方向を前後方向とする。 As shown in FIG. 3A, when the wheels 30 and 32 of the four wheels 30 to 33 are rotated in the same direction and the wheels 31 and 33 are rotated in the same direction, the autonomous vacuum cleaner 10 goes straight (forward and backward). The rotation direction of the wheels 30 to 33 is such that the thrust generated by the rotation of the wheels 30 to 33 coincides with the lateral direction of the suction port 22. Hereinafter, in this case, the direction in which the autonomous vacuum cleaner 10 advances, that is, the lateral direction of the suction port 22, is defined as the front-rear direction.
図3(b)に示すように、4つの車輪30〜33のうち、車輪31と車輪33とを同一方向に回転させ、残り2つの車輪30,32を停止させると、自律掃除機10は斜行する(前後方向に対して斜めに進行する)。 As shown in FIG. 3B, when the wheel 31 and the wheel 33 of the four wheels 30 to 33 are rotated in the same direction and the remaining two wheels 30 and 32 are stopped, the autonomous vacuum cleaner 10 is inclined. Go (go diagonally with respect to the front-back direction).
図3(c)に示すように、4つの車輪30〜33のうち、車輪30と32とを直進時とは反対方向に回転させ、且つ、車輪31と車輪33とを直進時と同一方向に回転させると、自律掃除機10は横行する。 As shown in FIG. 3C, of the four wheels 30 to 33, the wheels 30 and 32 are rotated in the direction opposite to that when traveling straight, and the wheels 31 and 33 are rotated in the same direction as when traveling straight. When rotated, the autonomous vacuum cleaner 10 traverses.
また、自律掃除機10は、その場で旋回する(進行することなく本体20の向きを変更する)ことも可能であり、旋回しながら進行(本体20の向きを変更しながら進行)することも可能である。 Further, the autonomous vacuum cleaner 10 can turn on the spot (change the direction of the main body 20 without moving), and can move while turning (going while changing the direction of the main body 20). It is possible.
図3(d)に示すように、4つの車輪30〜33のうち、車輪30と車輪32とを異なる方向に回転させ、車輪31と33とを異なる方向に回転させると、自律掃除機10はその場で旋回(=自転)する。 As shown in FIG. 3D, when the wheels 30 and 32 of the four wheels 30 to 33 are rotated in different directions and the wheels 31 and 33 are rotated in different directions, the autonomous vacuum cleaner 10 is rotated. Turn (= rotate) on the spot.
図3(e)に示すように、4つの車輪30〜33の回転方向及び回転数(回転速度)を調整することで、自律掃除機10は旋回(自転)しながら走向する。詳細にいえば、4つの車輪30,31,32,33のうち2つの車輪30,33を同一方向に回転させ、2つの車輪31,32の回転数を所定の回転数に調整することで自律掃除機10は、旋回しながら進行する。 As shown in FIG. 3E, the autonomous vacuum cleaner 10 strikes while turning (rotating) by adjusting the rotation direction and the number of rotations (rotational speed) of the four wheels 30 to 33. More specifically, it is autonomous by rotating two wheels 30, 33 out of the four wheels 30, 31, 32, 33 in the same direction and adjusting the rotation speeds of the two wheels 31, 32 to a predetermined rotation speed. The vacuum cleaner 10 advances while turning.
図1に示すように、センサ51は、本体20に取り付けられている。本実施形態のセンサ51は、レーザーレンジファインダである。センサ51は、照射角度を変更しながらレーザーを照射することで、レーザーの照射方向に位置する物体までの距離を測定する。センサ51は、レーザーの照射角度と、当該照射角度に位置する物体までの距離とを両者を対応付けて制御部40に出力する。これにより、制御部40は、検知範囲に存在する障害物や、壁などを認識可能である。本実施形態のセンサ51の検知範囲、即ち、レーザーの照射可能範囲は、270°である。本体20の前方に延びる仮想的な基準軸Bを0°として左右方向に135°ずつの拡がりを有する検知範囲となるようにセンサ51は取り付けられている。本体20の後方には、検知範囲に含まれない90°の死角が存在することになる。センサ51は、検知範囲内の環境である障害物や壁の有無を認識するためのものである。 As shown in FIG. 1, the sensor 51 is attached to the main body 20. The sensor 51 of this embodiment is a laser range finder. The sensor 51 measures the distance to an object located in the irradiation direction of the laser by irradiating the laser while changing the irradiation angle. The sensor 51 outputs the irradiation angle of the laser and the distance to the object located at the irradiation angle to the control unit 40 in association with each other. As a result, the control unit 40 can recognize obstacles and walls existing in the detection range. The detection range of the sensor 51 of the present embodiment, that is, the laser irradiation range is 270 °. The sensor 51 is attached so as to have a detection range having an extension of 135 ° in the left-right direction with the virtual reference axis B extending in front of the main body 20 as 0 °. Behind the main body 20, there is a 90 ° blind spot that is not included in the detection range. The sensor 51 is for recognizing the presence or absence of obstacles or walls in the environment within the detection range.
撮像装置52としては、例えば、CCDイメージセンサや、CMOSイメージセンサが用いられる。撮像装置52は、自律掃除機10の周辺を撮像する。周辺としては、例えば、天井、壁面、床などを挙げることができる。特に、天井は環境の変化が少ないことから、撮像対象として用いるのに好ましい。 As the image pickup apparatus 52, for example, a CCD image sensor or a CMOS image sensor is used. The image pickup device 52 images the periphery of the autonomous vacuum cleaner 10. Examples of the periphery include ceilings, walls, and floors. In particular, the ceiling is preferable to be used as an imaging target because there is little change in the environment.
制御部40は、地図情報を作成するマッピング機能を備える。制御部40は、センサ51や、撮像装置52によって得られた情報から自律掃除機10が使用される環境の地図情報を作成する。地図情報は、例えば、センサ51や、撮像装置52によって得られた情報のうち特徴点となり得る部分(例えば、部屋の角など)を利用して作成される。この地図情報は、メモリ42に記憶される。 The control unit 40 has a mapping function for creating map information. The control unit 40 creates map information of the environment in which the autonomous vacuum cleaner 10 is used from the information obtained by the sensor 51 and the image pickup device 52. The map information is created by using, for example, a portion of the information obtained by the sensor 51 or the imaging device 52 that can be a feature point (for example, a corner of a room). This map information is stored in the memory 42.
制御部40は、自己位置推定機能を備える。自己位置推定としては、例えば、確率的自己位置推定法が用いられる。制御部40は、センサ51や撮像装置52によって得られた情報に加えて、各車輪30,31,32,33(モータM0〜M3)の回転数及び回転方向から、上記した地図上における自律掃除機10の位置(座標)を推定する。 The control unit 40 has a self-position estimation function. As the self-position estimation, for example, a stochastic self-position estimation method is used. In addition to the information obtained by the sensor 51 and the image pickup device 52, the control unit 40 autonomously cleans the wheels 30, 31, 32, 33 (motors M0 to M3) based on the rotation speed and rotation direction on the map described above. The position (coordinates) of the machine 10 is estimated.
なお、本実施形態では、モータM0〜M3の制御、地図情報の作成、自己位置推定、清掃部Cの制御など、自律掃除機10の制御は全て制御部40によって行われるとしたが、それぞれの機能毎に個別の制御部40が設けられてもよい。 In the present embodiment, the control unit 40 controls all of the autonomous vacuum cleaner 10, such as control of the motors M0 to M3, creation of map information, self-position estimation, and control of the cleaning unit C. A separate control unit 40 may be provided for each function.
次に、自律掃除機10の駆動モードについて説明する。
自律掃除機10は、ユーザーに操作されることで駆動したり、ユーザーによって指定された日時に自動的に駆動する。なお、「駆動」とは、走向を伴う動作をいう。自律掃除機10は、駆動していない場合、待機位置で待機している。待機位置とは、自律掃除機10の充電台が設置された位置である。
Next, the drive mode of the autonomous vacuum cleaner 10 will be described.
The autonomous vacuum cleaner 10 is driven by being operated by the user, or is automatically driven at a date and time designated by the user. The term "driving" refers to an operation involving a strike. When the autonomous vacuum cleaner 10 is not driven, it is on standby at a standby position. The standby position is a position where the charging stand of the autonomous vacuum cleaner 10 is installed.
自律掃除機10の駆動モードには、掃除モードと、走行モードが含まれる。掃除モードは、床を掃除することを意図して、モータM0〜M3及び清掃部Cの両方が駆動されるモードである。即ち、吸引口22に吸引力が生じた状態で自律掃除機10の走向が行われるモードである。 The drive mode of the autonomous vacuum cleaner 10 includes a cleaning mode and a traveling mode. The cleaning mode is a mode in which both the motors M0 to M3 and the cleaning unit C are driven with the intention of cleaning the floor. That is, in this mode, the autonomous vacuum cleaner 10 is striked while a suction force is generated in the suction port 22.
走行モードは、床の掃除を意図せずに走行を行うモードである。走行モードには、例えば、待機位置から掃除を開始した自律掃除機10が掃除を終えて待機位置に戻るモードや、一度掃除をした地点を通過して掃除を終えていない地点に移動する際のモードなどが含まれる。本実施形態の走行モードは、清掃部Cの駆動が行われず、モータM0〜M3の駆動のみが行われるモードである。即ち、吸引口22に吸引力が生じていない状態で自律掃除機10の走向が行われるモードである。 The traveling mode is a mode in which the vehicle travels unintentionally to clean the floor. The traveling mode includes, for example, a mode in which the autonomous vacuum cleaner 10 that has started cleaning from the standby position finishes cleaning and returns to the standby position, or when moving to a point that has passed the once cleaned point and has not finished cleaning. Mode etc. are included. The traveling mode of the present embodiment is a mode in which the cleaning unit C is not driven and only the motors M0 to M3 are driven. That is, it is a mode in which the autonomous vacuum cleaner 10 strikes in a state where no suction force is generated in the suction port 22.
制御部40は、掃除モードと、走行モードとを切り替える。制御部40は、床の掃除を行う必要がある場合には掃除モードを設定し、床の掃除を行う必要はないが走向を行う必要がある場合には走行モードを設定する。 The control unit 40 switches between the cleaning mode and the traveling mode. The control unit 40 sets the cleaning mode when it is necessary to clean the floor, and sets the traveling mode when it is not necessary to clean the floor but it is necessary to strike.
次に、制御部40が行う走向制御について自律掃除機10の作用とともに説明する。
図4に示すように、直線状の第1通路A1と、直線状の第2通路A2とが直角に交わるL字状の通路Aの床を自律掃除機10が走向する場合を想定する。通路Aの床において、第1通路A1と第2通路A2とが交わる箇所を方向転換位置A3とする。方向転換位置A3とは、自律掃除機10の進行方向を転換する必要がある位置である。第1通路A1と第2通路A2とは直角に交わっているため、方向転換位置A3では自律掃除機10の進行方向を90°変える必要がある。
Next, the strike control performed by the control unit 40 will be described together with the operation of the autonomous vacuum cleaner 10.
As shown in FIG. 4, it is assumed that the autonomous vacuum cleaner 10 runs on the floor of the L-shaped passage A where the straight first passage A1 and the straight second passage A2 intersect at right angles. On the floor of the passage A, the point where the first passage A1 and the second passage A2 intersect is set as the direction change position A3. The direction change position A3 is a position where the traveling direction of the autonomous vacuum cleaner 10 needs to be changed. Since the first passage A1 and the second passage A2 intersect at a right angle, it is necessary to change the traveling direction of the autonomous vacuum cleaner 10 by 90 ° at the direction change position A3.
まず、掃除モードが設定されており、第1通路A1から第2通路A2に自律掃除機10が向かう場合について説明する。自律掃除機10が第1通路A1を走行している場合、制御部40は自律掃除機10を前進させる。即ち、自律掃除機10の進行方向と吸引口22の長手方向とが直交し、自律掃除機10の進行方向がセンサ51の検知範囲に含まれるように(進行方向と基準軸Bが一致するように)自律掃除機10は第1通路A1を走行する。制御部40は、方向転換位置A3に至るまで自律掃除機10を前進させる。 First, a case where the cleaning mode is set and the autonomous vacuum cleaner 10 heads from the first passage A1 to the second passage A2 will be described. When the autonomous vacuum cleaner 10 is traveling in the first passage A1, the control unit 40 advances the autonomous vacuum cleaner 10. That is, the traveling direction of the autonomous vacuum cleaner 10 and the longitudinal direction of the suction port 22 are orthogonal to each other, and the traveling direction of the autonomous vacuum cleaner 10 is included in the detection range of the sensor 51 (so that the traveling direction and the reference axis B coincide with each other). The autonomous vacuum cleaner 10 travels in the first passage A1. The control unit 40 advances the autonomous vacuum cleaner 10 up to the direction change position A3.
自律掃除機10が方向転換位置A3に到達すると、自律掃除機10はその場で旋回することで、本体20の向きを変更する。制御部40は、本体20の前方が第2通路A2を向くように、即ち、センサ51の検知範囲に方向転換後の進行方向が含まれるように旋回する。前述したように、モータM0〜M3の回転方向及び回転数を制御することで、本体20の向きを変更することなく、第1通路A1から第2通路A2に進行方向を変更することも可能であるが、センサ51の向きを方向転換後の進行方向に向ける必要があるため、自律掃除機10は旋回を行う。制御部40は、本体20の向きを変更すると、第2通路A2を前進する。 When the autonomous vacuum cleaner 10 reaches the direction change position A3, the autonomous vacuum cleaner 10 turns on the spot to change the direction of the main body 20. The control unit 40 turns so that the front of the main body 20 faces the second passage A2, that is, the detection range of the sensor 51 includes the traveling direction after the direction change. As described above, by controlling the rotation direction and the number of rotations of the motors M0 to M3, it is possible to change the traveling direction from the first passage A1 to the second passage A2 without changing the direction of the main body 20. However, since it is necessary to orient the sensor 51 in the direction of travel after the direction change, the autonomous vacuum cleaner 10 makes a turn. When the control unit 40 changes the direction of the main body 20, the control unit 40 advances the second passage A2.
次に、走行モードが設定されており、第2通路A2から第1通路A1に自律掃除機10が向かう場合について説明する。
掃除を終えて、自律掃除機10が待機位置に戻る際には、第2通路A2から第1通路A1に向けて自律掃除機10は移動する。第2通路A2、及び、第1通路A1は掃除済みであるため、掃除する必要がなく、制御部40は走行モードを設定する。
Next, a case where the traveling mode is set and the autonomous vacuum cleaner 10 heads from the second passage A2 to the first passage A1 will be described.
When the autonomous vacuum cleaner 10 returns to the standby position after cleaning is completed, the autonomous vacuum cleaner 10 moves from the second passage A2 to the first passage A1. Since the second passage A2 and the first passage A1 have been cleaned, there is no need to clean them, and the control unit 40 sets the traveling mode.
自律掃除機10は、第2通路A2を前進していく。そして、制御部40は、現在地から方向転換位置A3までの距離を地図情報、及び、自己位置推定に基づいて把握する。制御部40は、第2通路A2を前進していく間に現在地から方向転換位置A3までの距離が閾値を下回ったことを契機として旋回を開始する。よって、方向転換位置A3に到達する前に旋回が開始される。なお、閾値としては、自律掃除機10の進行速度、及び、旋回速度に基づいて設定され、方向転換位置A3に到達したときに検知範囲が第2通路A2を向いているような値に設定される。 The autonomous vacuum cleaner 10 advances in the second passage A2. Then, the control unit 40 grasps the distance from the current location to the direction change position A3 based on the map information and the self-position estimation. The control unit 40 starts turning when the distance from the current position to the direction change position A3 falls below the threshold value while advancing in the second passage A2. Therefore, the turn is started before reaching the direction change position A3. The threshold value is set based on the traveling speed of the autonomous vacuum cleaner 10 and the turning speed, and is set to a value such that the detection range faces the second passage A2 when the direction change position A3 is reached. To.
制御部40は、方向転換後の進行方向がセンサ51の検知範囲に含まれるように本体20の向きを変更しつつ、第2通路A2を方向転換位置A3に向けて進行していく。本実施形態では、方向転換位置A3に到達した時点で、センサ51(の基準軸B)が第1通路A1を向く。 The control unit 40 advances the second passage A2 toward the direction change position A3 while changing the direction of the main body 20 so that the traveling direction after the direction change is included in the detection range of the sensor 51. In the present embodiment, the sensor 51 (reference axis B) faces the first passage A1 when the direction change position A3 is reached.
図5に符号P1で示すように、進行しながら旋回を行うことで、進行方向と吸引口22の長手方向とは直交しなくなる。すると、自律掃除機10の進行方向に直交する方向に対して吸引口22と向かい合う床の面積が減少し、通路幅に対する吸引口22の占める割合が少なくなる。仮に、床の掃除を行っているとすれば、旋回と進行を同時に行うことで掃除できる床の面積が減少する。しかしながら、走行モード時には、掃除を意図していないため、吸引口22の長手方向と進行方向とが直交しなくなることにより掃除に与える影響はない。 As shown by reference numeral P1 in FIG. 5, by turning while advancing, the traveling direction and the longitudinal direction of the suction port 22 are not orthogonal to each other. Then, the area of the floor facing the suction port 22 decreases with respect to the direction orthogonal to the traveling direction of the autonomous vacuum cleaner 10, and the ratio of the suction port 22 to the passage width decreases. If the floor is being cleaned, the area of the floor that can be cleaned is reduced by turning and advancing at the same time. However, in the traveling mode, since cleaning is not intended, there is no effect on cleaning because the longitudinal direction of the suction port 22 and the traveling direction are not orthogonal to each other.
したがって、上記実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
(1)全方向移動車輪30,31,32,33を用いることで、自律掃除機10は進行しつつ旋回することができ、方向転換位置A3に到達してからその場で旋回をする場合に比べて、方向転換位置A3での旋回に要する時間を短くすることができる。したがって、待機位置から掃除を開始した自律掃除機10が、待機位置に戻ってくるまでに要する走向時間を短縮することができる。
Therefore, according to the above embodiment, the following effects can be obtained.
(1) By using the omnidirectional moving wheels 30, 31, 32, 33, the autonomous vacuum cleaner 10 can turn while advancing, and when turning on the spot after reaching the direction change position A3. In comparison, the time required for turning at the direction change position A3 can be shortened. Therefore, it is possible to shorten the strike time required for the autonomous vacuum cleaner 10 that has started cleaning from the standby position to return to the standby position.
また、旋回しながら走行することで、進行方向に対して吸引口22の長手方向が傾いた状態となるが、旋回しながら走行するのは走行モード時のみなので、進行方向に対して吸引口22の長手方向が傾くことによって掃除される床の面積が減少することが抑制される。 Further, by traveling while turning, the longitudinal direction of the suction port 22 is tilted with respect to the traveling direction, but since traveling while turning is only in the traveling mode, the suction port 22 is traveling with respect to the traveling direction. It is suppressed that the area of the floor to be cleaned is reduced due to the inclination of the longitudinal direction.
したがって、モードに応じて方向転換位置A3で進行方向を転換する際の制御を変更することで、掃除に与える影響を与えることなく、自律掃除機10による走向時間を減らすことができる。 Therefore, by changing the control when changing the traveling direction at the direction changing position A3 according to the mode, the strike time by the autonomous vacuum cleaner 10 can be reduced without affecting the cleaning.
なお、実施形態は以下のように変更してもよい。
○車輪30,31,32,33としては、本体20の向きを維持した状態で進行方向を変更することができれば、オムニホイール以外を用いてもよい。例えば、メカナムホイールやオムニボールを用いてもよい。メカナムホイールは、ホイールの回転軸線に対して、フリーローラの回転軸線が45°程度となるものである。オムニボールは、半球状の2つのホイールをそれぞれ受動回転させるものである。
The embodiment may be changed as follows.
○ As the wheels 30, 31, 32, 33, other than the omni wheel may be used as long as the traveling direction can be changed while maintaining the orientation of the main body 20. For example, a Mecanum wheel or an omniball may be used. In the Mecanum wheel, the rotation axis of the free roller is about 45 ° with respect to the rotation axis of the wheel. The omni ball passively rotates two hemispherical wheels.
○車輪の数は、3つ以上であればよく、適宜変更してもよい。また、モータM0〜M3の数は車輪の数に合わせて変更される。
○センサ51として、光センサなどを用いてもよい。
○ The number of wheels may be 3 or more, and may be changed as appropriate. Further, the number of motors M0 to M3 is changed according to the number of wheels.
○ As the sensor 51, an optical sensor or the like may be used.
○自律掃除機10が使用される環境の地図情報を予めメモリ42に記憶しておけば、制御部40はマッピング機能を備えていなくてもよい。
○レーザーレンジファインダなどのセンサ51によって自己位置推定を行うことができれば、撮像装置52は設けられていなくてもよい。
○ If the map information of the environment in which the autonomous vacuum cleaner 10 is used is stored in the memory 42 in advance, the control unit 40 does not have to have the mapping function.
○ If the self-position can be estimated by the sensor 51 such as a laser range finder, the image pickup device 52 may not be provided.
○実施形態では、方向転換位置A3として、第1通路A1と第2通路A2との交差部、即ち、通路Aのコーナーを方向転換位置A3としたが、方向転換位置A3はこれに限られない。 ○ In the embodiment, the direction change position A3 is the intersection of the first passage A1 and the second passage A2, that is, the corner of the passage A is the direction change position A3, but the direction change position A3 is not limited to this. ..
例えば、図6に示すように、平面視で四角状の部屋Fにおいて、四隅の1つに待機位置BCが設定されているとする。自律掃除機10が掃除を終えて、待機位置BCとは対角に位置する隅C1から待機位置BCに帰還する場合を想定する。前述したように、自律掃除機10は斜行することもできるため、隅C1から待機位置BCに向けて斜行することで、最短ルートで待機位置BCに到達することができる。しかしながら、最短ルートを通過する場合には、部屋Fの中央を通過することになり、部屋F内の人の移動を阻害するおそれがある。したがって、自律掃除機10は、部屋Fの壁に沿って移動して、待機位置BCまで向かう。 For example, as shown in FIG. 6, in a room F having a square shape in a plan view, it is assumed that a standby position BC is set at one of the four corners. It is assumed that the autonomous vacuum cleaner 10 finishes cleaning and returns to the standby position BC from the corner C1 located diagonally to the standby position BC. As described above, since the autonomous vacuum cleaner 10 can also be slanted, it is possible to reach the standby position BC by the shortest route by slanting from the corner C1 toward the standby position BC. However, when passing through the shortest route, it passes through the center of the room F, which may hinder the movement of people in the room F. Therefore, the autonomous vacuum cleaner 10 moves along the wall of the room F and heads to the standby position BC.
この場合、隅C1から、隅C1に隣り合う隅C2に移動し、隅C2から待機位置BCに向けて移動する。隅C1から隅C2へ向かう方向と、隅C2から待機位置BCへ向かう方向とは異なるため、自律掃除機10は隅C2で方向転換を行うことになる。したがって、隅C2が方向転換位置となる。 In this case, it moves from the corner C1 to the corner C2 adjacent to the corner C1 and moves from the corner C2 toward the standby position BC. Since the direction from the corner C1 to the corner C2 is different from the direction from the corner C2 to the standby position BC, the autonomous vacuum cleaner 10 changes the direction at the corner C2. Therefore, the corner C2 is the turning position.
○走行モード時に、制御部40は清掃部Cを駆動させてもよい。この場合、旋回と走向とが同時に行われる際には掃除される面積が減少するが、走行モードは掃除を意図したモードではないため、床の掃除には影響を与えない。即ち、待機位置への帰還時や、掃除済みの場所を通過する際の時間を短縮できればよく、清掃部Cが駆動されているか否かは問わない。 ○ In the traveling mode, the control unit 40 may drive the cleaning unit C. In this case, the area to be cleaned decreases when turning and strike are performed at the same time, but since the traveling mode is not the mode intended for cleaning, it does not affect the cleaning of the floor. That is, it does not matter whether or not the cleaning unit C is driven, as long as the time required for returning to the standby position or passing through the cleaned place can be shortened.
○制御部40は、方向転換位置A3で進行方向を転換するに際して、方向転換位置A3よりも前の位置から旋回を開始できればよく、方向転換位置A3に到達した時点で、旋回が完了していなくてもよい。この場合であっても、方向転換位置A3より前の位置で旋回を開始することで、走行時間を短くすることができる。 ○ When the control unit 40 changes the direction of travel at the direction change position A3, it suffices if the control unit 40 can start turning from a position before the direction change position A3, and the turn is not completed when the direction change position A3 is reached. You may. Even in this case, the traveling time can be shortened by starting the turn at a position before the direction change position A3.
M0〜M3…モータ、10…自律掃除機、20…本体、21…底面、22…吸引口、30〜33…全方向移動車輪、40…制御部、51…センサ。 M0 to M3 ... motor, 10 ... autonomous vacuum cleaner, 20 ... main body, 21 ... bottom surface, 22 ... suction port, 30 to 33 ... omnidirectional moving wheels, 40 ... control unit, 51 ... sensor.
Claims (2)
前記本体の底面に開口する吸引口と、
前記本体に設けられた複数の全方向移動車輪と、
前記複数の全方向移動車輪のそれぞれに対応して設けられ、前記全方向移動車輪を回転させるモータと、
前記モータを制御する制御部と、
前記本体に設けられ、検知範囲内の環境を認識するためのセンサと、を備え、
前記吸引口により異物を吸引しながら床を走向する掃除モードと、前記床の掃除を意図せずに前記床を走向する走行モードと、が前記制御部によって切り替えられる自律掃除機であって、
前記制御部は、
前記掃除モードが設定されている場合、方向転換位置で進行方向を転換するために、前記方向転換位置に到達した後で、前記本体の向きを変更して方向転換後の進行方向が前記検知範囲に含まれるように前記モータの制御を行い、
前記走行モードが設定されている場合、進行方向における前記方向転換位置よりも前の位置から、前記方向転換位置に向けて走向しつつ前記本体の向きを変更して前記検知範囲内に方向転換後の進行方向が含まれるように前記モータの制御を行う自律掃除機。 With the main body
A suction port that opens on the bottom of the main body and
A plurality of omnidirectional moving wheels provided on the main body,
A motor provided corresponding to each of the plurality of omnidirectional moving wheels and rotating the omnidirectional moving wheels,
A control unit that controls the motor and
A sensor provided in the main body for recognizing the environment within the detection range is provided.
An autonomous vacuum cleaner in which the control unit switches between a cleaning mode in which a foreign object is sucked by the suction port and the floor is struck, and a traveling mode in which the floor is struck without intention of cleaning the floor.
The control unit
When the cleaning mode is set, in order to change the traveling direction at the direction changing position, after reaching the direction changing position, the direction of the main body is changed and the traveling direction after the direction change is the detection range. Control the motor so that it is included in
When the traveling mode is set, after the direction is changed within the detection range by changing the direction of the main body while striking toward the direction changing position from a position before the direction changing position in the traveling direction. An autonomous vacuum cleaner that controls the motor so as to include the direction of travel.
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