JP6796458B2 - 電気掃除機 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、生体情報を検出する生体検出部を備えた電気掃除機に関する。

従来、被掃除面としての床面上を自律走行しながら床面を掃除する、いわゆる自律走行型の電気掃除機(掃除ロボット)が知られている。

このような電気掃除機として、人やペットなどの自律移動する生体を検出すると、この生体から遠ざかる方向へと走行したり、生体に接近するように走行したりするものがある。例えば自分の周辺を掃除してほしいと思う使用者にとっては、電気掃除機が自分から遠ざかっていくと、電気掃除機の性能に疑問を感じる場合もあり、また、電気掃除機と人とのコミュニケーション性にも欠けるなど、電気掃除機の品位が損なわれるおそれがある。したがって、このような電気掃除機では、生体を検出した場合など、周囲の状況に応じて掃除をすることが望まれる。

特開２０１３−１６９２２１号公報 特開２０１３−２４８０６５号公報

本発明が解決しようとする課題は、周囲の状況を認識して掃除していることを使用者にアピールできる電気掃除機を提供することである。

実施形態の電気掃除機は、本体ケースと、駆動部と、掃除部と、撮像手段と、生体検出部と、走行制御手段とを有する。駆動部は、本体ケースを走行可能とする。掃除部は、掃除をする。撮像手段は、本体ケースの走行方向側を撮像する。生体検出部は、撮像手段によって撮像した画像に基づいて生体情報を検出する。走行制御手段は、駆動部の駆動を制御することで本体ケースを自律走行させる。この走行制御手段は、生体検出部による生体情報の検出に基づき本体ケースの走行動作を変更する。生体検出部により検出した生体が移動していない場合に、走行制御手段により駆動部の駆動を制御することで、本体ケースを生体に対して接近させるように走行させ、かつ、生体に接近させた状態で生体に対し所定の第１の距離以内に近接しないように走行させつつ、掃除部により掃除する。

一実施形態の電気掃除機を示すブロック図である。 同上電気掃除機を示す斜視図である。 同上電気掃除機を下方から示す平面図である。 同上電気掃除機の周囲検出センサによる物体の三次元座標の計算方法を模式的に示す説明図である。 (a)は一方の撮像手段により撮像した画像の一例を模式的に示す説明図、(b)は他方の撮像手段により撮像した画像の一例を模式的に示す説明図、(c)は(a)および(b)の画像に基づく視差画像の一例を示す説明図である。 同上電気掃除機の所定の年齢以上の静止した生体に対する走行制御を模式的に示す平面図である。 同上電気掃除機の所定の年齢未満の静止した生体に対する走行制御を模式的に示す平面図である。 同上電気掃除機の周回動作時の音声による報知の一例を模式的に示す平面図である。 同上電気掃除機の周回動作中断時の音声による報知の一例を模式的に示す平面図である。 同上電気掃除機の周回動作終了時の音声による報知の一例を模式的に示す平面図である。 同上電気掃除機の生体が存在していた位置の掃除動作を模式的に示す平面図である。 同上電気掃除機の移動する生体に対する走行制御を模式的に示す平面図である。 同上電気掃除機の制御を示すフローチャートである。

以下、一実施形態の構成を、図面を参照して説明する。

図１ないし図５において、11は自律走行体としての電気掃除機であり、この電気掃除機11は、この電気掃除機11の充電用の基地部となる基地装置としての図示しない充電装置(充電台)とともに自律走行体装置としての電気掃除装置(電気掃除システム)を構成するものである。そして、電気掃除機11は、本実施形態において、走行面としての被掃除面である床面上を自律走行(自走)しつつ床面を掃除する、いわゆる自走式のロボットクリーナ(掃除ロボット)である。

そして、この電気掃除機11は、中空状の本体ケース20を備えている。また、この電気掃除機11は、駆動部である駆動輪21を備えている。さらに、この電気掃除機11は、塵埃を掃除する掃除部22を備えている。また、この電気掃除機11は、センサ部23を備えている。さらに、この電気掃除機11は、撮像部24を備えている。また、この電気掃除機11は、音声を出力する音声出力手段(音声出力部)としての報知手段である発声部25を備えている。さらに、この電気掃除機11は、コントローラである制御手段(制御部)26を備えている。また、この電気掃除機11は、画像を表示する表示部を備えていてもよい。そして、この電気掃除機11は、給電用の電池である二次電池を備えていてもよい。また、この電気掃除機11は、例えば有線、あるいは無線によりネットワークを介して通信する情報送信手段としてのデータ通信手段(通信部)を備えていてもよい。さらに、この電気掃除機11は、外部装置や使用者との間で信号が入出力される入出力部を備えていてもよい。なお、以下、電気掃除機11(本体ケース20)の走行方向に沿った方向を前後方向(図２に示す矢印FR，RR方向)とし、この前後方向に対して交差(直交)する左右方向(両側方向)を幅方向として説明する。

本体ケース20は、例えば合成樹脂などにより形成されている。この本体ケース20は、例えば扁平な円柱状(円盤状)などに形成されていてもよい。また、この本体ケース20には、集塵口である吸込口31などが床面に対向する下部などに設けられていてもよい。

駆動輪21は、電気掃除機11(本体ケース20)を床面上で前進方向および後退方向に走行(自律走行)させる、すなわち走行用のものである。本実施形態では、この駆動輪21は、例えば本体ケース20の左右に一対設けられている。この駆動輪21は、駆動手段としてのモータ33により駆動される。なお、この駆動輪21に代えて、駆動部としての無限軌道などを用いることもできる。

モータ33は、駆動輪21に対応して配置されている。したがって、本実施形態では、このモータ33は、例えば左右一対設けられている。そして、このモータ33は、各駆動輪21を独立して駆動させることが可能となっている。

掃除部22は、例えば床面や壁面などの被掃除部の塵埃を除去するものである。この掃除部22は、例えば床面上の塵埃を吸込口31から集めて捕集したり、壁面を拭き掃除したりする機能を有している。この掃除部22は、吸込口31から空気とともに塵埃を吸い込む電動送風機35と、吸込口31に回転可能に取り付けられて塵埃を掻き上げる回転清掃体としての回転ブラシ36およびこの回転ブラシ36を回転駆動させるブラシモータ37と、本体ケース20の前側などの両側に回転可能に取り付けられて塵埃を掻き集める旋回清掃部としての補助掃除手段(補助掃除部)であるサイドブラシ38およびこのサイドブラシ38を駆動させるサイドブラシモータ39との少なくともいずれかを備えていてもよい。また、この掃除部22は、吸込口31と連通して塵埃を溜める集塵部40を備えていてもよい。

センサ部23は、電気掃除機11(本体ケース20)の走行をサポートする各種の情報をセンシングするものである。より具体的に、このセンサ部23は、例えば床面の凹凸状態(段差)や、走行の障害となる壁あるいは障害物、床面の塵埃量などをセンシングするものである。このセンサ部23は、例えば障害物検出手段としての赤外線センサ44や、塵埃量センサ(ごみセンサ)45を備えている。

赤外線センサ44は、本体ケース20の外方(側方)に向けて赤外線を出射し、その出射された赤外線が物体により反射される反射波を利用して障害物などを検出可能となっている。したがって、この赤外線センサ44は、電気掃除機11(本体ケース20)の進行方向の所定距離内に位置する障害物を検出可能となっている。この赤外線センサ44は、例えば壁沿いに電気掃除機11(本体ケース20)を走行させる際などに用いられる。

塵埃量センサ45は、例えば集塵部40の上流側、すなわち吸込口31から集塵部40へと連続する風路などに設けられた光センサである。この塵埃量センサ45は、光を出射する発光部と、この発光部からの光を受光する受光部とを備えている。そして、この塵埃量センサ45は、発光部から出射する光が受光部によって受光される量に基づき、これら発光部と受光部との間を通過する塵埃量の多寡を検出可能となっている。

撮像部24は、撮像手段(撮像部本体)としてのカメラ51を備えている。また、この撮像部24は、検出補助手段(検出補助部)としてのランプ53を備えていてもよい。

カメラ51は、本体ケース20の走行方向である前方を、それぞれ所定の水平画角(例えば１０５°など)でデジタルの画像を所定時間毎、例えば数十ミリ秒毎などの微小時間毎、あるいは数秒毎などに撮像するデジタルカメラである。このカメラ51は、単数でも複数でもよい。本実施形態では、カメラ51は、左右一対設けられている。すなわち、このカメラ51は、左右に離間されて本体ケース20の前部に配置されている。また、これらカメラ51，51は、互いの撮像範囲(視野)が重なっている。そのため、これらカメラ51，51により撮像される画像は、その撮像領域が左右方向にラップしている。なお、カメラ51により撮像する画像は、例えば可視光領域のカラー画像や白黒画像でもよいし、赤外線画像でもよい。

ランプ53は、カメラ51の撮像範囲を照明することで撮像に必要となる明るさを得るものである。このランプ53は、本実施形態では、カメラ51，51の中間位置に配置され、各カメラ51に対応して設けられている。このランプ53は、例えばＬＥＤなどが用いられる。

発声部25は、既知の音声合成ＬＳＩなどを好適に用いることができる。この発声部25は、制御手段26と一体的に設けられていてもよい。

制御手段26は、例えば制御手段本体(制御部本体)であるＣＰＵやＲＯＭおよびＲＡＭなどを備えるマイコンが用いられる。この制御手段26は、駆動輪21(モータ33)を駆動させる走行制御手段である走行制御部61を備えている。また、この制御手段26は、掃除部22と電気的に接続される掃除制御手段である掃除制御部62を備えている。さらに、この制御手段26は、センサ部23と電気的に接続されるセンサ制御手段であるセンサ接続部63を備えている。また、この制御手段26は、撮像部24と電気的に接続される検出部64を備えている。さらに、この制御手段26は、マッピング手段(マッピング部)としての地図生成部65を備えている。すなわち、この制御手段26は、掃除部22、センサ部23、撮像部24および発声部25などと電気的に接続されている。また、この制御手段26は、発声部25と電気的に接続される発声制御部66を備えている。さらに、この制御手段26は、二次電池と電気的に接続されている。そして、この制御手段26は、例えば駆動輪21すなわちモータ33を駆動して電気掃除機11(本体ケース20)を自律走行させる走行モードと、充電装置を介して二次電池を充電する充電モードと、動作待機中の待機モードとを有している。なお、この制御手段26は、例えばフラッシュメモリなどの不揮発性のメモリなどを備えていてもよい。また、この制御手段26は、二次電池の充電を制御する充電制御部を備えていてもよい。

走行制御部61は、モータ33の駆動を制御する、すなわち、モータ33に流れる電流の大きさおよび向きを制御することにより、モータ33を正転、あるいは逆転させることで、モータ33の駆動を制御し、モータ33の駆動を制御することで駆動輪21の駆動を制御するものである。この走行制御部61は、地図生成部65により作成した地図に基づいて、最適な走行ルートを設定するように構成してもよいし、電気掃除機11(本体ケース20)をランダムに走行させてもよい。この走行制御部61により設定する最適な走行ルートとしては、地図中の掃除可能な領域(障害物や段差などの走行不能な領域を除く領域)を最短の走行距離で走行できるルート、例えば電気掃除機11(本体ケース20)が可能な限り直進する(方向転換が最も少ない)ルート、障害物となる物体への接触が少ないルート、あるいは、同じ箇所を重複して走行する回数が最小となるルートなど、効率的に走行(掃除)を行うことができるルートが設定される。また、走行制御部61は、二次電池の残量に基づき、電気掃除機11(本体ケース20)の走行速度や走行ルートを設定することもできる。また、この走行制御部61は、センサ部23(赤外線センサ44)により検出した障害物、および、カメラ51により撮像した画像に基づいて検出部64により検出した生体情報(後述)に応じて、走行ルートを随時変更することもできる。

掃除制御部62は、掃除部22の電動送風機35、ブラシモータ37およびサイドブラシモータ39の駆動を制御する、すなわち、電動送風機35、ブラシモータ37、および、サイドブラシモータ39の通電量をそれぞれ別個に制御することで、これら電動送風機35、ブラシモータ37(回転ブラシ36)、および、サイドブラシモータ39(サイドブラシ38)の駆動を制御する。この掃除制御部62は、二次電池の残量に基づき、電動送風機35、ブラシモータ37およびサイドブラシモータ39の駆動を制御することもできる。例えば、二次電池の残量が不充分な場合には、電動送風機35、ブラシモータ37およびサイドブラシモータ39の駆動を低減して、二次電池の使用量を抑制することもできる。

センサ接続部63は、センサ部23(赤外線センサ44、塵埃量センサ45)による検出結果を取得するものである。

検出部64は、カメラ51により撮像された画像中から特徴点などを抽出することで、本体ケース20の周囲に位置する物体(障害物など)の形状(物体の距離および高さなど)を検出するように構成されている。例えば、この検出部64は、既知の方法を用いて、カメラ51により撮像した画像と、カメラ51間の距離とに基づいて物体(特徴点)の距離(深度)および三次元座標を計算するように構成されている。すなわち、この検出部64は、具体的に、カメラ51，51とこれらカメラ51，51により撮像された画像G1，G2の物体Ｏ(特徴点SP)との距離ｆ(視差)、および、カメラ51，51間の距離ｌに基づく三角測量を応用し、カメラ51，51により撮像した各画像G1，G2中から同一位置を示す画素ドットを検出し、この画素ドットの上下方向、左右方向および前後方向の角度を計算して、これら角度とカメラ51，51間の距離ｌとからその位置のカメラ51からの距離および高さを計算するとともに物体Ｏ(特徴点SP)の三次元座標を算出するように構成されている(図４)。このため、この検出部64は、画像G1，G2に基づいて視差画像(距離画像)GLを生成するとともに、この視差画像GLに基づいて、撮像された物体Ｏの高さＨおよび幅Ｗを検出することが可能となっている(図５)。なお、カメラ51が単数である場合には、検出部64は、電気掃除機11(本体ケース20)が移動したときに、対象物の座標の移動量から距離を計算することもできる。

また、この検出部64は、例えばカメラ51により所定の画像範囲(例えば本体ケース20の幅および高さに対応して設定された画像範囲)中に撮像されている物体の距離を、予め設定された、あるいは可変設定された閾値である設定距離と比較し、この設定距離以下の距離(電気掃除機11(本体ケース20)からの距離)に位置する物体を障害物であると判定するように構成されている。したがって、この検出部64は、カメラ51により撮像された画像に基づいて本体ケース20からの距離を算出した物体が障害物であるかどうかを判定する障害物判定部の機能を備えている。

さらに、この検出部64は、カメラ51により撮像された障害物が生体であるか否かを判定するように構成されている。すなわち、この検出部64は、カメラ51で撮像した画像に基づいて生体情報を検出する生体検出部の機能を備えている。具体的に、この検出部64は、一般的な手法として、カメラ51により撮像された障害物の幅および高さなど形状が人やペットに近い物体を抽出し、パターン識別させることで障害物が生体であるか否かを判断する。また、この検出部64は、生体の特徴点に対して、既知の顔認証処理などにより、その生体の年齢などを検出する。さらに、この検出部64は、検出した障害物の特徴点の三次元座標の時間的な移動量により、生体の動きを検出する。なお、この検出部64は、静止している、歩いているなどの動きに対してパターン識別することで生体の動きを検出することもできる。したがって、この検出部64は、生体の年齢や高さ(大きさ)、動きなどの身体情報を検出可能となっている。

なお、この検出部64は、例えばカメラ51により撮像された生画像のレンズの歪み補正やノイズの除去、コントラスト調整、および画像中心の一致化などの一次画像処理をする画像補正機能を備えていてもよい。また、この検出部64は、カメラ51やランプ53の駆動を制御する撮像制御部の機能を備えていてもよい。

地図生成部65は、カメラ51により撮像された画像に基づいて検出部64により検出された本体ケース20の周囲の形状(障害物となる物体の距離および高さ)に基づき、掃除領域を走行可能であるかどうかを示す地図(マップ)を作成するものである。具体的に、この地図生成部65は、カメラ51により撮像された画像中の物体の特徴点の三次元座標に基づき、電気掃除機11の自己位置を判断するとともに、検出部64により検出された掃除領域内に位置する物体(障害物)などの位置関係および高さを記す地図を作成する。なお、この地図生成部65は、地図に生体の位置を記すこともできる。すなわち、この地図生成部65には、既知のＳＬＡＭ(simultaneous localization and mapping)技術を用いることができる。

発声制御部66は、発声部25の駆動を制御することにより、所定の音声を出力させるものである。この発声制御部66は、発声部25に一体に設けられていてもよい。

入出力部は、図示しないリモコンなどの外部装置から送信される制御コマンドや、本体ケース20に設けられたスイッチ、あるいはタッチパネルなどの入力手段から入力される制御コマンドを取得するとともに、例えば充電装置などに対して信号を送信するものである。この入出力部は、例えば充電装置などへと無線信号(赤外線信号)を送信する例えば赤外線発光素子などの図示しない送信手段(送信部)、および、充電装置やリモコンなどからの無線信号(赤外線信号)を受信する例えばフォトトランジスタなどの図示しない受信手段(受信部)などを備えている。

二次電池は、掃除部22、センサ部23、撮像部24、発声部25および制御手段26などに給電するものである。また、この二次電池は、例えば本体ケース20の下部などに露出する接続部としての充電端子71と電気的に接続されており、これら充電端子71が充電装置側と電気的および機械的に接続されることで、この充電装置を介して充電されるようになっている。

充電装置は、例えば定電流回路などの充電回路を内蔵している。また、この充電装置には、二次電池の充電用の充電用端子が設けられている。この充電用端子は、充電回路と電気的に接続されており、充電装置に帰還した電気掃除機11の充電端子71と機械的および電気的に接続されるようになっている。

外部装置は、建物の内部では例えばホームゲートウェイを介してネットワークに対して有線あるいは無線通信可能であるとともに、建物の外部ではネットワークに対して有線あるいは無線通信可能な、例えばＰＣ(タブレット端末(タブレットＰＣ))やスマートフォン(携帯電話)などの汎用のデバイスである。この外部装置は、画像を表示する表示機能を有していてもよい。

次に、上記一実施形態の動作を、図面を参照しながら説明する。

一般に、電気掃除装置は、電気掃除機11によって掃除をする掃除作業と、充電装置によって二次電池を充電する充電作業とに大別される。充電作業は、充電装置に内蔵された充電回路を用いる既知の方法が用いられるため、掃除作業についてのみ説明する。また、外部装置などからの指令に応じてカメラ51により所定の対象物を撮像する撮像作業を別途備えていてもよい。

まず、掃除の開始から終了までの概略を説明する。電気掃除機11は、掃除を開始すると、例えばメモリなどに記憶された地図に基づいて走行(通常走行)しつつ床面を掃除し、地図を随時更新していく。また、生体を検出したときには、その生体の検出に基づき走行動作を変更する。掃除が終了すると、電気掃除機11は、充電装置へと帰還した後、二次電池の充電作業に移行する。

上記の制御をより具体的に説明すると、電気掃除機11は、例えば予め設定された掃除開始時刻となったときや、リモコンまたは外部装置によって送信された掃除開始の制御コマンドを入出力部によって受信したときなどのタイミングで、制御手段26が待機モードから走行モードに切り換わる。次いで、電気掃除機11は、充電装置に接続されている場合、走行制御部61が駆動輪21(モータ33)の駆動を制御することで充電装置から所定距離直進して離脱する。また、充電装置に接続されていない場合には、その場から掃除を開始する。このとき、メモリに掃除領域の地図が記憶されていない場合には、所定の動作を行ってカメラ51および検出部64や赤外線センサ44によって電気掃除機11(本体ケース20)の周囲の障害物などを検出することで地図生成部65により地図を作成することもできる。

次いで、メモリに記憶された地図、または、作成した地図に基づき、走行制御部61が走行ルートを作成する。例えば、本実施形態では、電気掃除機11(本体ケース20)が掃除領域をジグザグ状に走行するルート(以下、ジグザグ走行)とする。なお、走行制御部61は、電気掃除機11(本体ケース20)が掃除領域をランダムに走行するように制御することもできる。この場合、走行制御部61は、走行ルートを作成しなくてもよく、例えば電気掃除機11(本体ケース20)の走行軌跡をメモリなどに記憶することにより、走行した位置と走行していない位置とを区別できる。

そして、走行制御部61が駆動輪21(モータ33)を制御することで本体ケース20を設定した走行ルートに沿って自律走行させつつ、掃除制御部62が掃除部22を動作させて掃除領域の床面を掃除する(掃除モード)。掃除部22では、例えば掃除制御部62により駆動された電動送風機35、ブラシモータ37(回転ブラシ36)、あるいはサイドブラシモータ39(サイドブラシ38)により床面の塵埃を、吸込口31を介して集塵部40へと捕集する。また、電気掃除機11は、自律走行の際、センサ部23の赤外線センサ44により地図に記されていない掃除領域内の障害物などの物体の三次元座標を検出すると、地図生成部65が地図に反映させ、メモリに記憶していく。また、掃除制御部62は、電動送風機35や回転ブラシ36(ブラシモータ37)、あるいはサイドブラシ38(サイドブラシモータ39)の駆動力を塵埃量センサ45により検出した塵埃量や床面の種類などに応じて増減させることもできる。例えば塵埃量センサ45により検出した塵埃量が多い場合には、これらの駆動力を上げ、塵埃量が相対的に少ない場合には下げる。

ここで、走行ルートに沿って走行中に、カメラ51により撮像された画像から検出部64が生体を検出した場合には、走行制御部61が駆動輪21(モータ33)の駆動を制御して、電気掃除機11(本体ケース20)の走行速度を通常走行時など、その他の走行時(例えば３０ｃｍ／ｓ)より低下(例えば２０ｃｍ／ｓ)させてもよい。そして、検出部64がこの生体の生体情報、すなわち年齢や大きさ(身長および幅)、動きなどの身体情報を検出し、この身体情報に基づいて、走行制御部61が走行動作を変更する。

具体的に、例えば図６に示すように、生体LIが予め設定された所定の年齢以上の人、または、所定の高さ以上の人と想定されるときであり、かつ、その生体LIが移動していない(静止している)場合には、走行制御部61が駆動輪21(モータ33)の駆動を制御することで、電気掃除機11(本体ケース20)が生体LIに対して所定の第１の距離以内に近接しないように走行させる。より詳細には、この場合、走行制御部61が駆動輪21(モータ33)の駆動を制御することで、電気掃除機11(本体ケース20)を生体LIに対して所定の第１の距離D1まで接近させた後、生体LIに対して所定の第１の距離D1の位置で周回(円弧状に走行)するように走行させる(第１の周回動作)。この第１の距離としては、任意に設定できるが、例えば１５ｃｍなどとする。この第１の距離D1は、例えば電気掃除機11(本体ケース20)の大きさ(外径)などに基づいて設定できる。また、生体LIの周囲の周回の回数は、１回でもよいし、複数回でもよい。

また、例えば図７に示すように、生体LIが予め設定された所定の年齢未満の人、所定の高さ未満の人、または、犬や猫などのペットなどと想定されるときであり、かつ、その生体LIが移動していない(静止している)場合には、走行制御部61が駆動輪21(モータ33)の駆動を制御することで、電気掃除機11(本体ケース20)が生体LIに対して所定の第１の距離よりも大きい所定の第２の距離以内に近接しないように走行させる。より詳細には、この場合、走行制御部61が駆動輪21(モータ33)の駆動を制御することで、電気掃除機11(本体ケース20)を生体LIに対して所定の第２の距離D2まで接近させた後、生体LIに対して所定の第２の距離D2の位置で周回するように走行させる(第２の周回動作)。この第２の距離D2としては、第１の距離D1よりも大きければ任意に設定できるが、例えば第１の距離D1の２倍以上、例えば３０ｃｍなどとする。また、生体LIの周囲の周回の回数は、１回でもよいし、複数回でもよい。

そして、上記の所定の年齢としては、例えば６歳とし、所定の高さとしては、例えば１２０ｃｍ(６歳の平均身長)とする。したがって、幼児以上であるか、幼児未満であるかに応じて第１の周回動作と第２の周回動作とのいずれかが選択される。

ここで、各周回動作時には生体LIが移動しないことが好ましいため、例えば電気掃除機11が所定の音声を出力することで、生体LIを移動させずにその位置に留めておく可能性を高めることができる。例えば、電気掃除機11が、発声制御部66により発声部25の駆動を制御して「今から周りを掃除するよ。少しの間待っててね。」などの音声を周回動作の直前などに出力することで、音声を理解できる生体LIであればその位置に静止するように促すことができる(図８)。なお、周回動作の間は、生体LIが存在しているか否かを定期的に確認することが好ましい。この場合には、生体LIにカメラ51を向け、カメラ51で撮像した画像に基づいて検出部64が確認してもよいし、赤外線センサ44により確認してもよい。

そして、電気掃除機11が周回動作の途中で進行方向に障害物Ｂを検出したとき(図９)、あるいは周回動作を終了したとき(図１０)には、元の走行動作(ジグザグ走行)に復帰する。この復帰の際に、電気掃除機11では、発声制御部66により発声部25の駆動を制御して例えば「ありがとう、後でまた来るね。」などの所定の音声を出力し、その位置を地図生成部65によって地図に記憶しておく。これにより、生体LIが人である場合、所定時間が経過した後に電気掃除機11がその位置を掃除するために戻ってくることを認識できるので、その位置から生体LIが移動するように促し、使用者の信頼を高めることができるとともに、所定時間が経過したときに生体LIがその位置から移動している場合、すなわち生体LIがその位置にいなくなっているときなどには、地図に記憶したその位置に戻って掃除するように電気掃除機11を制御できる。

なお、進行方向に障害物を検出することで周回動作を中断した場合には、例えば走行制御部61が駆動輪21(モータ33)の駆動を制御することで周回動作を開始した位置まで戻って元の走行動作に復帰してもよいし、障害物を検出した位置から元の走行動作に復帰してもよい。また、検出部64が生体LIの移動したことを検出すると、その生体LIが存在していた位置を掃除することもできる。

さらに、周回動作を終了したときには、カメラ51により生体LIを撮像することもできる。すなわち、生体LIを検出したとき(検出した生体LIが静止しているとき)には、カメラ51により生体LIを撮像してもよい。この場合、撮像した画像はメモリなどに記憶することもできるし、入出力部を介してネットワーク上のサーバや外部装置のメモリなどに画像を記憶したり、外部装置により閲覧可能としたりすることもできる。

また、上記の各周回動作中に生体LIが移動したことを検出部64が検出した場合には、走行制御部61が駆動輪21(モータ33)の駆動を制御することでこの周回動作を中断させ、生体LIが存在していた位置を掃除した後、元の走行動作(ジグザグ走行)に復帰してもよい。

ここで、生体LIが存在していた位置を掃除するときには、走行制御部61が駆動輪21(モータ33)の駆動を制御することで電気掃除機11(本体ケース20)の走行動作を所定の動作(戻り掃除用走行動作)に変更することもできる。例えば生体LIに対して第１の距離以内に接近しないように走行動作を変更した場合、生体LIが存在していた位置を中心とする第１の距離内の範囲を、生体LIに対して第２の距離以内に接近しないように走行動作を変更した場合、生体LIが存在していた位置を中心とする第２の距離内の範囲を、それぞれ走行制御部61が駆動輪21(モータ33)の駆動を制御することで電気掃除機11(本体ケース20)を渦巻状(雷文状)に走行させる(図１１)ことなどにより、掃除部22により塵埃を効果的に掃除できる。

一方、生体LIが静止している位置は、地図上で走行可能な位置であっても実際には掃除できないため、例えば周回動作の前に電気掃除機11が所定の音声を出力することで、生体LIを積極的に移動させるように誘導し、生体LIの移動後にその存在していた位置を掃除することもできる。

また、生体LIが移動している場合には、その移動が終了するまで、または、カメラ51の撮像範囲外やすでに走行(掃除)を終えた位置に移動するまで電気掃除機11(本体ケース20)は走行を停止する(図１２)。そして、カメラ51の撮像範囲内にて未走の走行ルート上に生体LIが静止した場合には、上記制御と同様に生体LIに対して電気掃除機11(本体ケース20)を周回動作させるとともに、カメラ51の撮像範囲外や走行(掃除)を終えた位置に生体LIが静止した場合には、元の走行動作(ジグザグ走行)に復帰する。

そして、設定された走行ルートを完走すると掃除動作を終了し、電気掃除機11は、走行制御部61が駆動輪21(モータ33)の駆動を制御して充電装置に帰還し、この充電装置と接続(充電端子71と充電用端子とを機械的および電気的に接続)して、この接続から所定時間後など、所定のタイミングで充電動作に移行する。

上記の動作および制御を、図１３に示すフローチャートを参照しながら説明する。まず、掃除が開始すると、走行制御部61が駆動輪21(モータ33)の駆動を制御して電気掃除機11(本体ケース20)を通常走行(例えばジグザグ走行)させる(ステップS1)。次いで、センサ部23の赤外線センサ44、あるいはカメラ51により撮像された画像に基づいて検出部64が電気掃除機11(本体ケース20)の進行方向の所定距離以内に物体を検出したか否かを判断する(ステップS2)。このステップS2において、物体を検出したと判断した場合には、検出部64が、物体が生体であるか否かを判断する(ステップS3)。このステップS3において、生体でないと判断した場合には、地図生成部65が物体を地図に反映し(ステップS4)、ステップS6に進む。なお、このステップS4において、検出した物体を地図生成部65が地図に反映した場合、走行制御部61は、走行ルートを新たな地図に対応して追加あるいは修正してもよい。また、ステップS3において、物体が生体であると判断した場合には、走行制御部61が駆動輪21(モータ33)の駆動を制御することで電気掃除機11(本体ケース20)の走行速度を低下、すなわち減速させる(ステップS5)。この後、検出部64が、生体が静止しているか否かを判断する(ステップS6)。

このステップS6において、生体が静止していない(生体が移動している)と判断した場合には、走行制御部61が駆動輪21(モータ33)の動作を停止することで電気掃除機11(本体ケース20)を一時停止させる(ステップS7)。この後、検出部64は、生体が静止しているか否かをさらに判断する(ステップS8)。このステップS8において、生体が静止していない(生体が移動している)と判断した場合には、ステップS7に進んで一時停止を続行する。また、ステップS8において、生体が静止していると判断した場合には、生体が未走位置(電気掃除機11(本体ケース20)がまだ走行していない位置(これから走行する予定の位置))にあるか否かを判断する(ステップS9)。

このステップS9において、生体が未走位置にないと判断した場合、すなわち例えば既走る位置にある、または撮像範囲外にある場合には、ステップS1に戻る。また、ステップS9において、生体が未走位置にある、すなわち生体が電気掃除機11の以後の走行ルート上などにある場合には、ステップS10に進む。

ステップS6において、生体が静止していると判断した場合には、検出部64が、生体の年齢が所定未満であるか否かを判断する(ステップS10)。このステップS10において、年齢が所定未満であると判断した場合には、周回動作時の距離を第１の距離に設定し、すなわち第１の周回動作を選択し(ステップS11)、ステップS14に進む。また、ステップS10において、年齢が所定未満でない(所定以上である)と判断した場合には、検出部64が、生体の高さが所定未満であるか否かを判断する(ステップS12)。このステップS12において、高さが所定未満でない(所定以上である)と判断した場合には、ステップS11に進む。また、このステップS12において、大きさが所定未満であると判断した場合には、周回動作時の距離を第２の距離に設定し、すなわち第２の周回動作を選択し(ステップS13)、ステップS14に進む。

走行制御部61は、駆動輪21(モータ33)の駆動を制御し、電気掃除機11(本体ケース20)を生体に接近させる(ステップS14)。このとき、ステップS11を経由した場合には、生体に対して第１の所定距離まで電気掃除機(本体ケース20)を接近させ、ステップS13を経由した場合には、生体に対して第２の所定距離まで電気掃除機(本体ケース20)を接近させる。

この後、発声制御部66が発声部25を制御することで所定の音声を出力させて報知する(ステップS15)。このとき、発声部25から出力する音声は、任意のものとすることができるが、例えば「今から周りを掃除するよ。少しの間待っててね。」などとする(図８)。さらに、走行制御部61が駆動輪21(モータ33)の駆動を制御して通常走行から周回動作に走行動作を変更する(ステップS16)。

次いで、センサ部23の赤外線センサ44が電気掃除機11(本体ケース20)の進行方向の所定距離以内に障害物を検出したか否かを判断する(ステップS17)。このステップS17において、障害物を検出したと判断した場合には、検出部64が、生体を依然として検出しているか否かを判断する(ステップS18)。このステップS18において、生体を検出していないと判断した場合には、生体が移動したものと判断し、走行制御部61が駆動輪21(モータ33)の駆動を制御して電気掃除機11を生体が存在していた位置に移動させて所定の走行動作をしつつ掃除部22により床面を掃除し(戻り掃除、ステップS19)、ステップS20に進む。また、ステップS18において、生体を検出したと判断した場合には、発声制御部66が発声部25を制御することで所定の音声を出力させて報知する(ステップS20)。このとき、発声部25から出力する音声は、任意のものとすることができるが、本実施形態では例えば「ありがとう、後でまた来るね。」などとする(図９)。さらに、走行制御部61が駆動輪21(モータ33)の駆動を制御して電気掃除機11(本体ケース20)を通常走行に復帰させ(ステップS21)、ステップS1に戻る。また、ステップS17において、障害物を検出していないと判断した場合には、検出部64が、生体を依然として検出しているか否かを判断する(ステップS22)。このステップS22において、生体を検出していないと判断した場合には、ステップS19と同様の戻り掃除を実行し(ステップS23)、ステップS21に進んで走行制御部61が駆動輪21(モータ33)の駆動を制御して電気掃除機11(本体ケース20)を通常走行に復帰させる。また、ステップS22において、生体を検出したと判断した場合には、走行制御部61が周回動作を終了するか否かを判断する(ステップS24)。

このステップS24において、周回動作を終了しないと判断した場合には、ステップS16に進む。また、このステップS24において、周回動作を終了すると判断した場合には、発声制御部66が発声部25を制御することで所定の音声を出力させる(ステップS25)。このとき、発声部25から出力する音声は、任意のものとすることができるが、本実施形態では例えば「ありがとう、後でまた来るね。」などとする(図１０)。すなわち、本実施形態では、ステップS20とステップS25とで出力する音声が同一であるが、これらは異なっていてもよい。次いで、地図生成部65が生体の位置を地図に記憶し(ステップS26)、ステップS21に進む。なお、このステップS26においては、カメラ51により生体を撮像してもよい。この撮像した生体の画像は、メモリなどに保存してもよいし、入出力部を介してネットワーク上のサーバや、外部装置のメモリなどに保存してもよいし、外部装置により閲覧できるようにしてもよい。

一方、ステップS2において、物体を検出しないと判断した場合には、地図生成部65が、掃除領域において、生体が存在していて掃除できなかった位置があるか、すなわち掃除のやり残しがあるか否かを判断する(ステップS27)。このステップS27において、掃除のやり残しがあると判断した場合には、ステップS19、あるいはステップS23と同様の戻り掃除を実行し(ステップS28)、ステップS29に進む。また、ステップS27において、掃除のやり残しがないと判断した場合には、走行制御部61が掃除領域を完走したか、換言すれば掃除を終了するか否かを判断する(ステップS29)。このステップS29において、掃除を終了しないと判断した場合には、ステップS1に進む。また、このステップS29において、掃除を終了すると判断した場合には、走行制御部61が駆動輪21(モータ33)の駆動を制御して電気掃除機11(本体ケース20)を充電装置に帰還させ(ステップS30)、掃除を終了する。

以上説明した一実施形態によれば、検出部64による生体情報の検出に基づき走行制御部61が電気掃除機11(本体ケース20)の走行動作を変更することにより、単に生体に向かって走行したり、生体から遠ざかるように走行したりする制御ではなく、電気掃除機11が生体を含む掃除領域の周囲の状況を認識して掃除していることを使用者にアピールできる。

具体的に、生体情報として、生体の身体情報(例えば年齢、大きさ(高さ)、動きなど)を検出部64が検出することにより、生体の身体情報に応じて電気掃除機11を適切に動作させることが可能となり、周囲の状況を認識して掃除していることを使用者に効果的にアピールできる。

例えば、検出部64により生体を検出したときには、走行制御部61が駆動輪21(モータ33)の駆動を制御することで電気掃除機11(本体ケース20)を生体の周囲に沿って走行させることにより、生体との距離を保ちながら生体の周囲を掃除できるとともに、生体が使用者である場合、電気掃除機11が自分の周囲を走行しながら掃除することで、電気掃除機11が周囲の状況を認識しながら掃除をしていることを電気掃除機11の動作から見て取ることができ、電気掃除機11の性能に対する満足感を与えることができる。

特に、検出部64により検出した生体が移動していない(静止している)場合に、走行制御部61が駆動輪21(モータ33)の駆動を制御することで電気掃除機11(本体ケース20)を生体に対して所定の第１の距離以内に近接しないように走行させることにより、幼児以上の生体に対して第１の距離まで電気掃除機11(本体ケース20)を近接した位置で生体の周囲を走行させることができ、電気掃除機11の性能に対する満足感を与えたり、興趣性を向上したりすることができる。

また、検出部64により検出した生体の年齢が所定未満の場合には、走行制御部61が駆動輪21(モータ33)の駆動を制御することで電気掃除機11(本体ケース20)を生体に対して第１の距離よりも大きい所定の第２の距離以内に近接しないように走行させることにより、例えば幼児や乳児、あるいはペットなどが電気掃除機11にむやみに触れることを抑制しつつ、生体の周囲を確実に掃除できる。

同様に、検出部64により検出した生体の高さが所定未満の場合には、走行制御部61が駆動輪21(モータ33)の駆動を制御することで電気掃除機11(本体ケース20)を生体に対して第１の距離よりも大きい所定の第２の距離以内に近接しないように走行させることにより、例えば幼児や乳児、あるいはペットなどが電気掃除機11にむやみに触れることを抑制しつつ、生体の周囲を確実に掃除できる。

特に、生体の年齢と高さとの双方に基づいて生体を識別することにより、生体を寄り確実に識別することができる。

また、検出部64により生体を検出したときには、走行制御部61が駆動輪21(モータ33)の駆動を制御することで電気掃除機11(本体ケース20)の走行速度をその他の走行時より低下させることにより、電気掃除機11と生体との接触などのリスクや、接触時のダメージなどを効果的に低減できる。

また、検出部64により検出した生体が移動しているときには、この生体が停止または検出部64がこの生体を検出しなくなるまで走行制御部61が駆動輪21(モータ33)の動作を停止させて電気掃除機11(本体ケース20)を停止させることにより、生体の移動によって生体と電気掃除機11とが接触するリスクをより効果的に低減できる。

さらに、検出部64により検出した生体は、所定時間が経過すれば通常はその位置から移動しているものと想定されるので、生体が移動していないときに掃除領域におけるこの生体の位置を地図生成部65により記録し、電気掃除機11(本体ケース20)の変更した走行動作(周回動作)の終了から所定時間経過した後、走行制御部61が駆動輪21(モータ33)の駆動を制御することで電気掃除機11(本体ケース20)をその位置に移動させることにより、生体が存在していた位置の掃除のやり残しを防止できる。

電気掃除機11(本体ケース20)の走行動作を変更した状態で赤外線センサ44により電気掃除機11(本体ケース20)の進行方向の所定距離内に位置する障害物を検出すると、通常の走行動作に戻ることにより、この障害物によって周回動作が続行できない場合などに、電気掃除機11(本体ケース20)が走行不能のままとなることを防止できる。

検出部64により生体を検出して電気掃除機11(本体ケース20)の動作を変更した状態で検出部64によりこの生体を検出しないときには、走行制御部61が駆動輪21(モータ33)の駆動を制御することで電気掃除機11(本体ケース20)を生体の位置に走行させることにより、生体が存在していた位置の掃除のやり残しを防止できる。

検出部64が生体を検出したときに発声部25によって音声で報知することにより、電気掃除機11と生体とのコミュニケーション性を向上し、電気掃除機11に対する使用者の信頼を高めることができることができる。

検出部64が生体を検出したときにこの生体をカメラ51で撮像することにより、撮像した画像を使用者が閲覧することで、興趣性と、撮像対象の見守り機能などのセキュリティ機能とを満たすことができる。

なお、上記一実施形態において、障害物検出手段としては、障害物に接触することなく障害物を検出できる非接触型のセンサとすることが好ましいが、例えば赤外線センサ44以外でも、例えば超音波センサを用いることもできるし、カメラ51と検出部64とを、障害物検出手段(障害物検出部)として用いることもできる。

また、走行制御部61、掃除制御部62、センサ接続部63、検出部64、地図生成部65および発声制御部66などは、それぞれ制御手段26に備える構成としたが、それぞれ別個に備えていてもよいし、任意に一体的に組み合わせてもよい。

本発明の一実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

11 電気掃除機
20 本体ケース
21 駆動部である駆動輪
22 掃除部
25 報知手段である発声部
44 障害物検出手段としての赤外線センサ
51 撮像手段としてのカメラ
61 走行制御手段である走行制御部
64 生体検出部の機能を備える検出部
65 マッピング手段としての地図生成部
LI 生体

Claims (12)

1. 本体ケースと、
   この本体ケースを走行可能とする駆動部と、
   掃除をする掃除部と、
   前記本体ケースの走行方向側を撮像する撮像手段と、
   この撮像手段によって撮像した画像に基づいて生体情報を検出する生体検出部と、
   前記駆動部の駆動を制御することで前記本体ケースを自律走行させるとともに、前記生体検出部による生体情報の検出に基づき前記本体ケースの走行動作を変更する走行制御手段と、を具備し、
   前記生体検出部により検出した生体が移動していない場合に、前記走行制御手段により前記駆動部の駆動を制御することで、前記本体ケースを前記生体に対して接近させるように走行させ、かつ、前記生体に接近させた状態で前記生体に対し所定の第１の距離以内に近接しないように走行させつつ、前記掃除部により掃除する
   ことを特徴とした電気掃除機。
2. 前記生体情報は、生体の身体情報である
   ことを特徴とした請求項１記載の電気掃除機。
3. 走行制御手段は、生体検出部により生体を検出したときには、駆動部の駆動を制御することで本体ケースを前記生体の周囲に沿って走行させる
   ことを特徴とした請求項１または２記載の電気掃除機。
4. 走行制御手段は、生体検出部により検出した生体の年齢が所定未満の場合には、駆動部の駆動を制御することで本体ケースを前記生体に対して第１の距離よりも大きい所定の第２の距離以内に近接しないように走行させる
   ことを特徴とした請求項１ないし３いずれか一記載の電気掃除機。
5. 走行制御手段は、生体検出部により検出した生体の高さが所定未満の場合には、駆動部の駆動を制御することで本体ケースを前記生体に対して第１の距離よりも大きい所定の第２の距離以内に近接しないように走行させる
   ことを特徴とした請求項１ないし３いずれか一記載の電気掃除機。
6. 走行制御手段は、生体検出部により生体を検出したときには、本体ケースの走行速度をその他の走行時より低下させる
   ことを特徴とした請求項１ないし５いずれか一記載の電気掃除機。
7. 生体検出部により検出した生体が移動していないときに走行場所におけるこの生体の位置を記録するマッピング手段を具備し、
   走行制御手段は、本体ケースの変更した走行動作の終了から所定時間経過した後、駆動部の駆動を制御することで前記本体ケースを前記位置に移動させる
   ことを特徴とした請求項１ないし６いずれか一記載の電気掃除機。
8. 進行方向の所定距離内に位置する障害物を検出する障害物検出手段を具備し、
   走行制御手段は、本体ケースの走行動作を変更した状態で前記障害物検出手段により障害物を検出すると、通常の走行動作に戻る
   ことを特徴とした請求項１ないし７いずれか一記載の電気掃除機。
9. 走行制御手段は、生体検出部により生体を検出して本体ケースの動作を変更した状態で前記生体検出部により前記生体を検出しないときには、駆動部の駆動を制御することで前記本体ケースを前記生体の位置に走行させる
   ことを特徴とした請求項１ないし８いずれか一記載の電気掃除機。
10. 走行制御手段は、生体検出部により検出した生体が移動しているときには、この生体が停止または前記生体検出部がこの生体を検出しなくなるまで駆動部の動作を停止させて前記本体ケースを停止させる
    ことを特徴とした請求項１ないし９いずれか一記載の電気掃除機。
11. 生体検出部が生体を検出したときに音声により報知する報知手段を具備した
    ことを特徴とした請求項１ないし１０いずれか一記載の電気掃除機。
12. 撮像手段は、生体検出部が生体を検出したときにこの生体を撮像する
    ことを特徴とした請求項１ないし１１いずれか一記載の電気掃除機。