JP7042031B2 - 自律走行型掃除機、及び、自律走行型掃除機と充電台とを有するシステム - Google Patents
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(自律走行型掃除機S)
図1は実施形態1に係る自律走行型掃除機Sを左前方から見た斜視図、図2は実施形態1に係る自律走行型掃除機Sの下面図、図3は図1のA-A断面図、図4は実施形態1に係る自律走行型掃除機Sのバンパシェード2cを外したバンパ2内部構成を示す斜視図、図5は実施形態1に係る自律走行型掃除機Sの制御装置10、及び制御装置10に接続される機器を示す構成図である。
本体ケース1は、自律走行型掃除機Sの上面の少なくとも一部を形成する上カバー1u及び自律走行型掃除機Sの底面の少なくとも一部を形成する下ケース1sを有する。
バンパ2は、自律走行型掃除機Sの側周略全体に設けられている。このようなバンパ2としては、例えば無底の略筒形状として形成することができるが、少なくとも自律走行型掃除機Sの前方側の側周が水平方向、特に前後方向に可動な態様で設けられていればよい。バンパ2は、自律走行型掃除機Sが移動するに伴って障害物等に接触した場合、接触に伴う力で押されることで自律走行型掃除機S内側(自律走行型掃除機Sの前方側でバンパ2に接触した場合は、後方)に向けて変位することができる。バンパ2の詳細は後述する。
駆動輪3,4は、下ケース1s側に取り付けられており、駆動輪3,4自体が回転することで自律走行型掃除機Sを前進、後退、旋回させることができる駆動部の一例としての車輪である。駆動部は、電気機器の一例である自律走行型掃除機Sを床面Yに対して移動させることができる。駆動輪3,4は左右両側に配置されており、それぞれ走行モータ3m,4mおよび減速機で構成される車輪ユニットにより回転駆動される。駆動輪3,4は、前後方向について自律走行型掃除機Sの略中央で、左右方向について下ケースの外周寄りに(外側に)設けられている。
補助輪5は従動輪であり、自由回転するキャスタである。補助輪5は、前後方向について自律走行型掃除機Sの前方側、左右方向について略中央に設けられている。補助輪5は、駆動輪3,4とともに下ケース1sを床面Yから所定高さに保たせることに寄与する。駆動輪3,4及び補助輪5によって、自律走行型掃除機Sを円滑に移動させることができる。補助輪5は、自律走行型掃除機Sの移動に伴い床面Yとの間で生じる摩擦力によって従動回転し、さらに向きが水平方向に360°公転できるように、下ケース1sに軸支されている。
サイドブラシ8a,8bは、自律走行型掃除機Sの下ケース1sの下方であって、自律走行型掃除機Sの前方側、左右方向の下ケースの外周寄りに(外側に)設けられている。サイドブラシ8a,8bは図2の矢印α1のように、自律走行型掃除機Sの前方外側の領域を、左右方向外側から内側に向かう方向に掃引するよう回転して、床面上の塵埃を中央の回転ブラシ6(図2参照)側に集める。なお、サイドブラシ8a、8bは、それぞれサイドブラシモータ8am、8bm(図5参照)で、上下方向に略垂直な回転軸で回転駆動される。サイドブラシ8a,8bは、1つ又は2つ以上の毛又は毛束が回転する。
自律走行型掃除機Sは、充電池9、制御装置10を内部に備えている。
充電池9は、制御装置10、走行モータ3m,4m等の各種モータ、バンパセンサ19、ステレオカメラ20、前方測距センサ21や床面用測距センサ22等の各種センサに電力を供給する。
バンパ2は、本体ケース1の側周の少なくとも一部を覆う、例えば中空無底の筒形状のバンパフレーム2aと、バンパフレーム2aよりも自律走行型掃除機Sにおいて出っ張った位置にあるバンパ縁部2bと、バンパフレーム2aよりも自律走行型掃除機Sにおいて外側に位置し、かつ、バンパ縁部2bよりも内側に位置するバンパシェード2cとを有する。
図4に例示する前方測距センサ21は、障害物までの距離を検出する赤外線センサである。本実施形態では、正面1箇所と左右側面それぞれ2箇所の計5か所(1か所図示せず)に前方測距センサ21を設けた。前方測距センサ21は、赤外線を発光させる発光部と、赤外線が障害物で反射して戻ってくる反射光を受光する受光部とを有している。受光部によって検出される反射光に基づいて、障害物までの距離が算出される。具体的には反射光を受ける位置、反射光を受けるまでの時間、反射光の量、強さ等に基づいて、障害物までの距離が算出される。これら5箇所の前方測距センサ21はバンパシェード2cとバンパフレーム2aの間で、バンパフレーム2aに固定されている。
ステレオカメラ20は、2つのカメラ20a,20bの撮像の差から撮影された対象物の距離を算出する機器である。それぞれのカメラ20a,20bによる撮像における対象物の位置が大きく異なる場合、その対象物はステレオカメラ20に近い位置にあり、逆に撮像における対象物の位置がほぼ同じ場合、その対象物はステレオカメラ20から遠い位置にあると判断する。なお、この算出は制御装置10で行う。
ステレオカメラ20の前方はバンパシェード2cで覆われている。これにより、ステレオカメラ20に水等の液体がかかることを抑制できる。バンパシェード2cを設けても撮像にずれが生じたり撮像が困難になることを抑制するべく、バンパシェード2cのうち少なくともステレオカメラ20の近傍は、可視光を透過させる材料、例えば樹脂又はガラスで形成されている。
できるだけカメラ20a,20bの位置や向きがずれないように固定したステレオカメラ20でも、自律走行を繰り返すうちに少しずつずれることが想定される。カメラ20a,20bの位置がずれ、測定距離に誤差が生じた場合、キャリブレーションする必要がある。このキャリブレーションはステレオカメラ20自体の位置を調整するのではなく、撮像情報を制御装置10で換算する際の係数等を修正する。
本実施形態の構成は、次の点を除き実施形態1と同様にできる。図8は本実施形態の自律走行型掃除機Sの断面図である。バンパシェード2cは、ステレオカメラ20の光軸上近傍の部分が内側に(本体中心側に)凹んでいる凹部2caとなっている。これにより、凹部2caの傷付き等を抑制できる。
なお、本実施形態のようにステレオカメラを複数にすることで、監視できる範囲を広くすることができるから、前方測距センサ21は左右側面それぞれ1箇所のみとすることができる。これにより、前方測距センサ21にかかるコストを低減することができる。
本実施形態の構成は、次の点を除き実施形態1と同様にできる。図10は実施形態3に係る自律走行型掃除機Sを左前方から見た斜視図である。本実施形態の自律走行型掃除機Sは、カメラ20a,20bの光軸上の部分が空隙となった孔部2caとして形成されている。このように、バンパシェード2cのうちカメラ20a,20bの光軸上の部分を空隙にすることで、バンパシェード2cの他の部分でステレオカメラ20を保護しつつ撮像への影響を低減できる。孔部2caの大きさは、バンパ2の可動範囲を考慮して、バンパ2の可動前後でカメラ20a,20bの光軸上をバンパシェード2cが覆わないように設定できる。
2 バンパ
2a バンパフレーム
2b バンパ縁部
2c バンパシェード
2ca 孔部
3,4 駆動輪
6 回転ブラシ
8 サイドブラシ
9 充電池
11 吸引ファン
12 集塵ケース
14 吸口
20 ステレオカメラ
21 測距センサ
30 充電台(ベース)
S 自律走行型掃除機
Claims (7)
- 本体と、
2つの撮像部と、
前記本体の周囲の少なくとも一部に設けられ、前記本体に対してバンパばねを備えるバンパと、を有する一般家庭の部屋を走行する自律走行型掃除機であって、
前記バンパは、バンパフレームと、バンパシェードと、を有し、
2つの前記撮像部の間に赤外線センサを有し、
前記バンパフレームは、略平板状の平板部を有し、該平板部に、2つの前記撮像部が取り付けられ、
前記撮像部は、前記バンパフレーム及び前記バンパシェードの間に位置し、
前記撮像部の光軸上に前記バンパの一部が位置し、
前記撮像部は、前記バンパとともに可動に取り付けられるとともに、前記バンパの最外周面よりも内側に位置し、
前記バンパシェードのうち、前記撮像部の光軸上の部分は、可視光を透過させる材料で形成されている又は孔部であり、
前記バンパシェードのうち、前記赤外線センサの光軸上の部分は、赤外線の透過率が可視光及び紫外線の透過率よりも大きい材料で形成されていることを特徴とする自律走行型掃除機。 - 前記バンパシェードは、前記撮像部のうち、1つ以上又は全部の光軸上の部分が凹んでいる凹部を有することを特徴とする請求項1に記載の自律走行型掃除機。
- 前記撮像部は、前記撮像部の光軸が床面に対して略平行又は斜め下方を向くように配されていることを特徴とする請求項1または2に記載の自律走行型掃除機。
- 前記撮像部を2つ固定して有し、
前記撮像部の1つ又は2つは、撮像範囲に当該自律走行型掃除機の一部を含んでいることを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載の自律走行型掃除機。 - 前記バンパフレーム及び前記バンパシェードよりも前記本体に対して外側に位置するバンパ縁部、又は、上下方向に略垂直な回転軸で回転するサイドブラシを有し、
前記撮像部の1つ又は2つは、前記バンパ縁部又は前記サイドブラシを撮像範囲に含んでいることを特徴とする請求項4に記載の自律走行型掃除機。 - 基準点と、帰還信号を発する発信部と、を有する充電台と、
前記撮像部を2つ有する請求項1乃至5の何れか一項に記載の自律走行型掃除機と、
前記自律走行型掃除機に設けられ、前記充電台に対して電気的に接続可能な接続部と、
を有するシステムであって、
前記自律走行型掃除機は、前記帰還信号を利用して前記充電台に接続する接続状態になり、該接続状態において前記自律走行型掃除機が測定する距離を調整もしくは較正するキャリブレーションを実行でき、
前記キャリブレーションは、前記撮像部で撮影された撮像情報の座標を修正することであって、
前記基準点は、前記キャリブレーションに用いられるものであって、
前記自律走行型掃除機が前記充電台に対して電気的に接続している際の、前記撮像部から前記基準点までの既知の距離をもとに撮像情報の座標を換算する際の係数を修正することを特徴とするシステム。 - 前記自律走行型掃除機の前縁は、前記充電台との接続状態において、前記充電台の前縁に沿う曲線状であることを特徴とする請求項6に記載のシステム。
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