JP6969354B2 - Self-propelled vacuum cleaner - Google Patents
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本発明は、自走して清掃を行う自走式掃除機に関する。 The present invention relates to a self-propelled vacuum cleaner that self-propells and cleans.
家庭用の自走式掃除機を走行させるため、自走式掃除機にバンパーセンサや超音波センサなどの障害物検出センサを搭載し、障害物を発見または障害物と接触することによって走行の方向等をランダムに変化させて走行させることが知られており、例えば、方向等を変化させるのに幾つかのパターンを用意しておき、それらの組合せによって走行させたり、走行しながら部屋の地図を自動生成したり、規則的に走行させたりするものである。 In order to drive a self-propelled vacuum cleaner for home use, the self-propelled vacuum cleaner is equipped with obstacle detection sensors such as bumper sensors and ultrasonic sensors, and the direction of travel is achieved by finding or contacting obstacles. It is known to randomly change such things as running, for example, prepare some patterns to change the direction etc., and run by combining them, or make a map of the room while running. It is automatically generated or run regularly.
一方で集塵については、床面の埃や砂などを効率よく塵吸入口へ導くため円筒状の回転ブラシを動作させ集塵する方法が一般的である。 On the other hand, for dust collection, a method of operating a cylindrical rotating brush to collect dust is common in order to efficiently guide dust and sand on the floor surface to the dust suction port.
ここで床の種類に応じた掃除について述べるが、床は、毛足の長い絨毯、フローリング、表面が柔らかく傷みやすい畳の3つに大別され、床面の種類に応じて回転ブラシの回転速度を変化させるアイディアは以前より提案されており、例えば、特許文献1に記載されている。
Cleaning according to the type of floor will be described here. Floors are roughly divided into three types: long-haired carpets, flooring, and tatami mats with soft and easily damaged surfaces. The idea of changing the above has been proposed for a long time, and is described in, for example,
具体的には、絨毯掃除の場合、特に毛足の長い絨毯は回転ブラシに絡まりやすく、つまり回転ブラシが回りづらさ(回転ブラシを駆動するモータの電流値が大きくなる事)を検知して制御装置は絨毯の毛が絡まらないよう回転ブラシの回転速度を落とし、一方で回転ブラシの集塵力ダウンを補うため吸引モータのパワーをアップさせる(この絨毯検知動作を床面の種類に応じた掃除が可能だとカタログ記載するメーカが圧倒的である)。 Specifically, in the case of carpet cleaning, particularly long-haired carpets tend to get entangled with the rotating brush, that is, the rotating brush is difficult to rotate (the current value of the motor that drives the rotating brush increases) and is controlled. The device slows down the rotation speed of the rotating brush so that the carpet hair does not get entangled, while increasing the power of the suction motor to compensate for the decrease in dust collection power of the rotating brush (this carpet detection operation is cleaned according to the type of floor surface). The overwhelming majority of manufacturers list that it is possible).
フローリングの場合、塵が板同士をつなぎあわた部分(溝)に溜まりやすいため、しっかりブラシでかき出すため回転数は高めに設定する。 In the case of flooring, dust tends to collect in the part (groove) that connects the boards, so set the rotation speed high so that it can be scraped off firmly with a brush.
畳の場合、素材が柔らかく高回転のブラシ動作は畳を傷める可能性があるため回転数を落として畳の目の方向(目地方向)に沿って回転ブラシを動作させるのが望ましい。 In the case of tatami mats, it is desirable to reduce the number of rotations and operate the rotating brush along the direction of the tatami joints (joint direction) because the material is soft and the brush operation at high rotation may damage the tatami mats.
ここで、従来のこの種の自走式掃除機の床面センサによる畳の目地方向検知について、図5〜図7を用いて説明する。 Here, the detection of the joint direction of tatami mats by the floor sensor of this type of conventional self-propelled vacuum cleaner will be described with reference to FIGS. 5 to 7.
図5は、畳表の構造図、図6は、従来の自走式掃除機に搭載された床面センサのカメラ画像、図7は、同カメラ画像を白黒変換した画像である。 5 is a structural diagram of a tatami mat, FIG. 6 is a camera image of a floor sensor mounted on a conventional self-propelled vacuum cleaner, and FIG. 7 is a black-and-white converted image of the camera image.
図5〜7において、畳表は、綿や麻からなる縦糸90a〜90fに対して、藺草(いぐさ)からなる糸91a〜91bを織り込んで敷物状に作られ、織り目92aと次の織り目92bとの間を畳の目地(畳の目)93と言い、その方向を目地方向94と言う。
In FIGS. 5 to 7, the tatami mat is made into a rug by weaving the
従来の自走式掃除機の本体の下部(底面)には、カメラを有する床面センサが取り付けられており、その床面センサは、カメラによりカメラ画像を取得する。図6に示すカメラ画像には、少なくとも2個より多い目地93が写っており、人が見ると目地方向94も容易に判断できる。
A floor sensor having a camera is attached to the lower part (bottom surface) of the main body of the conventional self-propelled vacuum cleaner, and the floor sensor acquires a camera image by the camera. The camera image shown in FIG. 6 shows at least two
図7は、カメラ画像を演算手段により白黒画像に変換したものであるが、この類の目地方向検知は、およそ白黒画像あるいはグレースケールに変換して白黒濃淡(コントラスト
)が強い部分を特徴点として抽出し、特徴点どうしを繋いで線分を形成させ、この線の方向を目地方向と検知するようにしている。
FIG. 7 shows a camera image converted into a black-and-white image by a calculation means. In this kind of joint direction detection, a black-and-white image or a gray scale is converted into a black-and-white image and a portion having a strong black-and-white contrast is a feature point. It is extracted and the feature points are connected to form a line segment, and the direction of this line is detected as the joint direction.
しかしながら、上記従来の自走式掃除機では、畳の目地方向を正しく検知することが容易ではなかった。 However, with the above-mentioned conventional self-propelled vacuum cleaner, it is not easy to correctly detect the joint direction of tatami mats.
具体的には、過去の特許文献で登場する畳表は縦糸90a〜90fに藺草を織り込むという概念がなく、つまり畳表は長い糸を平行に敷き詰めた状態を前提としており、畳表の何れかの部分を抽出したカメラ画像から目地方向を検知しても一定方向であるかのように記載されている。
Specifically, the tatami mats appearing in past patent documents do not have the concept of weaving straw grass into the
一方で、実際の畳表は前述したように縦糸90a〜90fを境に藺草を織り込むため、特に境目部分95は凹凸が大きく影ができやすい、つまりカメラ画像においては境目部分のコントラストが強いため特徴点として抽出されやすく、境目部分を結んだ線分96を目地方向と誤って検知してしまい、誤った目地方向に回転ブラシを動作させることで畳表を傷付けると言う課題を有していた。
On the other hand, since the actual tatami mat weaves straw grass at the boundaries of the
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、床面センサを用いた畳の目地方向の検知精度を向上させ、畳を掃除する際に回転ブラシによるダメージを軽減することができる自走式掃除機を提供することを目的としている。 The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and is a self-propelled type capable of improving the detection accuracy of the joint direction of tatami mats using a floor sensor and reducing damage caused by a rotating brush when cleaning tatami mats. The purpose is to provide a vacuum cleaner.
上記課題を解決するために本発明の自走式掃除機は、床面を移動しながら掃除を行う自走式掃除機において、掃除機本体の下部に取り付けられたカメラを用いて床面の目地方向を検知する床面センサと、前記掃除機本体を制御する制御装置を備え、前記床面センサは
、前記カメラで撮影された映像を複数のブロックに分割して各ブロック毎に目地方向を検知し、各ブロック毎に検知した目地方向の中で発生頻度の高い目地方向を採用し、前記制御装置は前記床面センサが検知した目地方向に基づき前記掃除機本体を走行させることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the self-propelled vacuum cleaner of the present invention is a self-propelled vacuum cleaner that cleans while moving the floor surface, and uses a camera attached to the lower part of the vacuum cleaner body to make a joint on the floor surface. It is equipped with a floor sensor that detects the direction and a control device that controls the vacuum cleaner body. The floor sensor divides the image captured by the camera into a plurality of blocks and detects the joint direction for each block. However, among the joint directions detected for each block, the joint direction with a high frequency of occurrence is adopted, and the control device is characterized in that the vacuum cleaner main body is driven based on the joint direction detected by the floor surface sensor. ..
本発明の自走式掃除機は、畳表の織り込み境目部分の凹凸に影響を受けずに畳の目地方向を精度よく検知し、その目地方向に沿って回転ブラシを動作させることで畳に対してダメージを抑えた集塵が可能な自走式掃除機を提供することができる。 The self-propelled vacuum cleaner of the present invention accurately detects the joint direction of the tatami mat without being affected by the unevenness of the weaving boundary portion of the tatami mat surface, and operates the rotating brush along the joint direction to the tatami mat. It is possible to provide a self-propelled vacuum cleaner capable of collecting dust with less damage.
第1の発明は、床面を移動しながら掃除を行う自走式掃除機において、掃除機本体の下部に取り付けられたカメラを用いて床面の目地方向を検知する床面センサと、前記掃除機本体を制御する制御装置を備え、前記床面センサは、前記カメラで撮影された映像を複数のブロックに分割して各ブロック毎に目地方向を検知すると共に、前記制御装置は前記床面センサが検知した目地方向に基づき前記掃除機本体を走行させるもので、被掃除面が例えば畳表の場合、畳表を撮影したカメラ画像を幾つかのブロックに分割してブロック毎に目地方向を検知し、これらのブロック毎の目地方向データを用いることで、畳表の織り込み境目部分の凹凸に影響を受けずに畳の目地方向を精度よく検知して、畳の目地方向に沿って掃除機本体を走行させることができるので畳へのダメージを軽減できる。 The first invention is a self-propelled vacuum cleaner that cleans while moving the floor surface, a floor surface sensor that detects the joint direction of the floor surface by using a camera attached to the lower part of the vacuum cleaner main body, and the cleaning. The floor sensor includes a control device for controlling the main body of the machine, the floor sensor divides the image captured by the camera into a plurality of blocks and detects the joint direction for each block, and the control device is the floor sensor. When the surface to be cleaned is, for example, a tatami mat, the camera image of the tatami mat is divided into several blocks and the joint direction is detected for each block. By using the joint direction data for each block, the joint direction of the tatami mat is accurately detected without being affected by the unevenness of the weaving boundary part of the tatami mat surface, and the vacuum cleaner body is run along the joint direction of the tatami mat. Because it can be done, the damage to the tatami can be reduced.
また第2の発明は、特に、第1の発明の床面センサは、ブロック毎に検知した目地方向の中で発生頻度の高い目地方向を採用するもので、畳表の織り込み境目部分の凹凸の影響のみならず、畳表が部分的に傷や汚れでブロック毎の目地方向が検知できない場合においても、これらの影響を受けずに畳の目地方向を精度よく検知できる。 Further, in the second invention, in particular, the floor sensor of the first invention adopts the joint direction having a high frequency of occurrence among the joint directions detected for each block, and is affected by the unevenness of the woven boundary portion of the tatami mat surface. Not only that, even when the joint direction of each block cannot be detected due to partial scratches or dirt on the tatami mat surface, the joint direction of the tatami mat can be detected accurately without being affected by these.
第3の発明は、特に、第1又は第2の発明の自走式掃除機は、集塵を行うための回転ブラシを備え、制御装置は、床面センサで検知した目地方向に沿って前記回転ブラシを動作させるもので、目地方向に沿って回転ブラシを動作させるので畳に対してダメージを抑えた集塵が可能となる。 In a third aspect of the invention, in particular, the self-propelled vacuum cleaner of the first or second invention comprises a rotating brush for collecting dust, and the control device is described above along the joint direction detected by the floor surface sensor. The rotating brush is operated, and since the rotating brush is operated along the joint direction, it is possible to collect dust with less damage to the tatami mat.
第4の発明は、特に、第1〜3のいずれか一つの発明の制御装置は、床面センサがブロック毎に検出した目地方向のパターンにより床面の種類を検知するもので、従来では見分けがつきにくい床面の種類であるフローリングと畳を精度良く検知することができる。 In the fourth invention, in particular, the control device of any one of the first to third inventions detects the type of the floor surface by the pattern in the joint direction detected by the floor surface sensor for each block, and is conventionally distinguished. It is possible to accurately detect flooring and tatami mats, which are the types of floors that are difficult to stick to.
第5の発明は、特に、第3又は第4の発明の制御装置は、床面の種類に応じて回転ブラシの回転数を制御するもので、例えば、床面がフローリングの場合、塵が板同士をつなぎあわた部分(溝)に溜まりやすいため、回転ブラシの回転数を上げて塵をしっかりかき出し、一方、床面が畳の場合には、回転数を落とすことで畳へのダメージを低減することができる。 In the fifth invention, in particular, the control device of the third or fourth invention controls the number of rotations of the rotating brush according to the type of the floor surface. For example, when the floor surface is flooring, dust is a plate. Since it tends to collect in the part (groove) that connects each other, increase the rotation speed of the rotating brush to scoop out dust firmly, while if the floor is tatami, reduce the rotation speed to reduce damage to the tatami mat. can do.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention is not limited to this embodiment.
(実施の形態1)
図1は、本発明の第1の実施の形態における自走式掃除機の断面模式図、図2は、同自走式掃除機の機能ブロック図、図3は、同自走式掃除機の床面センサのブロック毎に目地検知した画像、図4は、同床面センサのブロック毎に検知した目地方向(度数)の発生頻度グラフである。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of the self-propelled vacuum cleaner according to the first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a functional block diagram of the self-propelled vacuum cleaner, and FIG. 3 is a self-propelled vacuum cleaner. An image in which joints are detected for each block of the floor sensor, FIG. 4 is a graph of the occurrence frequency of joint directions (frequency) detected for each block of the floor sensor.
本実施の形態における自走式掃除機の構成は、従来の自走式掃除機のそれと同一で、床面センサによる畳の目地方向の検知(算出)する方法が異なるだけである。 The configuration of the self-propelled vacuum cleaner in the present embodiment is the same as that of the conventional self-propelled vacuum cleaner, except that the method of detecting (calculating) the joint direction of the tatami mat by the floor sensor is different.
図1、2において、本実施の形態における自走式掃除機100は、掃除機本体100aの下部(下面)に設けられた床面センサ10と、床面の塵埃を掻き上げる回転ブラシ14と、掻き上げられた塵埃を吸引するための吸引風を生成する集塵モータ15と、吸引された塵埃を捕集するダストボックス16と、掃除機本体100aを走行させるための駆動輪
17a、17bと、床面センサ10の出力信号に応じて回転ブラシ14、集塵モータ15、駆動輪17a、17bを制御する制御装置13を備えている。
In FIGS. 1 and 2, the self-propelled
床面センサ10は、カメラ11と演算手段12から構成され、カメラ11は、レンズ部分が少々広角であり広い床面を撮影できることを除けば一般的に販売されているパソコン(図示せず)へUSB接続する120万画素程度のWEBカメラと性能的には大差がない。
The
このカメラ11を用いて取得した画像には、少なくとも2個より多い目地93が写っており、図6に示すように本実施の形態では4つほどの目地が撮影可能な位置にカメラ11を取り付けている。
The image acquired by using this
このようにして取得したカメラ画像は、演算手段12により白黒画像に変換し、さらに図3に示すように目地93の長さより短い長さを1辺とした例えば80個のブロック11aへ分割し、各ブロック11a毎に白黒濃淡(コントラスト)が強い部分を特徴点として抽出し、特徴点どうしを繋いで線分を形成させ、この線の方向を各ブロック11a毎の目地方向97a〜97zとして、各々、0度〜359度の1度単位の方位として検知する。
The camera image obtained in this way is converted into a black-and-white image by the
図4に示すように、各ブロック11a毎に検知した目地方向97a〜97zを発生個数カウントすると、およそ発生頻度1群98と発生頻度2群99の両極端な方位である2つの目地方向が抽出される。発生頻度1群98は検知すべき目地方向94が主要因であり、発生頻度2群99は織り目の境目部分95から生成された線分、つまり誤った目地方向が主要因である。
As shown in FIG. 4, when the number of
ここで先ほどカメラ画像をブロック分割する際にブロック11aの1辺の長さを目地93の長さより短い長さとした事から、発生頻度1群98の発生個数は発生頻度2群99の発生個数よりも圧倒的に多い。
Here, since the length of one side of the
話を戻して、演算手段12は、発生個数カウントの一番多い方位を畳表全体の目地方向として検知する。図4の場合は89度であり、もちろん発生頻度1群98に含まれる。
Returning to the story, the calculation means 12 detects the direction having the largest number of occurrences as the joint direction of the entire tatami mat table. In the case of FIG. 4, it is 89 degrees, and of course, it is included in the
このことにより、畳表を撮影したカメラ画像を幾つかのブロック11aに分割してブロック11a毎に目地方向を検知し、これらのブロック11a毎の目地方向データを用いることで、畳表の織り込み境目部分95の凹凸に影響を受けないばかりか、畳表が部分的に傷や汚れでブロック11a毎の目地方向が検知できない場合においても、これらの影響も受けずに畳の目地方向を精度よく検知できる。
As a result, the camera image of the tatami mat is divided into
このようにして床面センサ10により畳表の目地方向を精度よく検知すると制御装置13は回転ブラシ14を目地に沿って回転させる。
When the
このことにより、目地方向に沿って回転ブラシ14を動作させると共に掃除機本体100aを走行させることで畳に対してダメージを抑えた集塵が可能となる。
As a result, by operating the rotating
さらに演算手段12は、畳表全体の目地方向として検知するだけでなくブロック毎に検出した目地方向のパターンにより床面の種類を検知することができる。例えば、図1に示したようにブロック11a毎に検出した目地方向97c、97d、97eでは、横方向の目地が連続して現れた後に、縦方向の目地方向97fが現れ、その後、再び横方向の目地方向97g、97hが連続して現れる。このようなパターンを検知した場合は、床面の種類が畳である事を検知する。あわせて演算手段12が、床面の種類が畳であると判定した場合は、制御装置13は回転ブラシ14の回転数を落とす。
Further, the calculation means 12 can detect the type of the floor surface not only as the joint direction of the entire tatami mat surface but also by the pattern of the joint direction detected for each block. For example, in the
以上のように構成された本実施の形態における自走式掃除機では、従来では見分けがつきにくい床面の種類であるフローリングと畳を精度良く検知することができ、さらにフローリングでは塵が板同士をつなぎあわた部分(溝)に溜まりやすいため、しっかり回転ブラシ14でかき出すため回転数は高めに設定でき、一方、畳では回転数を落とすことで畳へのダメージを低減することができる。
In the self-propelled vacuum cleaner of the present embodiment configured as described above, it is possible to accurately detect flooring and tatami mats, which are types of flooring that are difficult to distinguish in the past, and dust is collected between plates in the flooring. Since it is easy to collect in the connecting part (groove), the rotation speed can be set high because it is firmly scraped out with the rotating
以上のように、本発明にかかる自走式掃除機は、畳表の織り込み境目部分の凹凸などの影響を受けずに畳の目地方向を精度よく検知できるので、自走式掃除機のみならず、倉庫内の荷物を運搬する自走式搬送車などにも適用できる。 As described above, the self-propelled vacuum cleaner according to the present invention can accurately detect the joint direction of tatami mats without being affected by the unevenness of the weaving boundary portion of the tatami mat surface. It can also be applied to self-propelled transport vehicles that transport luggage in warehouses.
10 床面センサ
11 カメラ
11a ブロック
12 演算手段
13 制御装置
14 回転ブラシ
15 集塵モータ
16 ダストボックス
17a、17b 駆動輪
90a〜90f 縦糸
91a、91b 糸
92a、92b 織り目
93 目地
94、97a〜97z 目地方向
95 境目部分
96 線分
98 発生頻度1群
99 発生頻度2群
100 自走式掃除機
100a 掃除機本体
10
Claims (4)
掃除機本体の下部に取り付けられたカメラを用いて床面の目地方向を検知する床面センサと、
前記掃除機本体を制御する制御装置を備え、
前記床面センサは、前記カメラで撮影された映像を複数のブロックに分割して各ブロック毎に目地方向を検知し、各ブロック毎に検知した目地方向の中で発生頻度の高い目地方向を採用し、
前記制御装置は前記床面センサが検知した目地方向に基づき前記掃除機本体を走行させることを特徴とする自走式掃除機。 In a self-propelled vacuum cleaner that cleans while moving the floor
A floor sensor that detects the joint direction of the floor using a camera attached to the bottom of the vacuum cleaner body,
A control device for controlling the vacuum cleaner body is provided.
The floor sensor divides the image captured by the camera into a plurality of blocks, detects the joint direction for each block, and adopts the joint direction that occurs most frequently among the joint directions detected for each block. death,
The control device is a self-propelled vacuum cleaner characterized in that the vacuum cleaner main body is driven based on the joint direction detected by the floor surface sensor.
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