JPWO2018003265A1 - 自走清掃装置、自走清掃装置の制御方法、およびプログラム - Google Patents

Abstract

本開示に係る自走清掃装置は、充電池の電池残量を検知する電池残量検知部と、充電装置から受信する無線信号の受信強度を測定する受信強度測定部と、所定の受信強度レベルを設定する所定値設定部と、電池残量、受信強度、および所定の受信強度レベルに応じて、自走清掃装置の清掃領域および走行領域の少なくとも一方を決定する走行領域決定部と、を備えている。走行領域決定部は、電池残量が第１の所定値以上である場合には、所定の受信強度レベルより受信強度が低い領域を、受信強度が高い領域よりも優先して、清掃領域および走行領域の少なくとも一方と決定する。

Description

本開示は、自走して清掃する自走清掃装置、自走清掃装置の制御方法、およびプログラムに関する。

自走清掃装置の一例である掃除ロボットは、掃除機構、車輪などの移動機構、および、駆動用充電池を備えており、自律的に宅内の床の掃除を行う。充電池の容量は有限である。このため、充電池の電池残量が所定値以下になった場合、掃除ロボットは充電を行うために充電装置に帰還する。

その際、掃除ロボットは、充電装置が発信する赤外線信号または電波信号などの信号を受信し、受信した信号の強度および信号の到来方向から充電装置との相対距離および充電装置の方向を判断する。そして、この判断結果をもとに掃除ロボットは充電装置に帰還する。

電波信号は赤外線信号に比べて到達距離が長い。たとえば、特許文献１には、自走清掃装置により受信された信号強度が所定の値よりも小さいときは、受信強度が強くなる方向に自走清掃装置が進むことが記載されている。

特許文献１における自走清掃装置は、充電池の電池残量が所定値以下になった場合に、受信した信号強度（以下、受信強度とも称す）が所定の値よりも小さいときは受信強度が強くなる方向に進むことで充電装置に近づく。

また、当該従来の自走清掃装置は、充電池の電池残量が所定値以上のときは受信強度によらず空間を自由に走行して、障害物が検知されたときは障害物を避けるように方向転換して進む。

そのため、当該従来の自走清掃装置は、受信した信号強度が所定値よりも大きい領域においては電池残量が少なくなっても走行できるが、信号強度が所定値よりも小さい領域においては電池残量が少なくなった後は走行できない。

また、当該従来の自走清掃装置は、充電台に近い領域から充電台に遠い領域に向かって掃除を行い、清掃の最後に充電台に近い領域へ戻りながら掃除を行う。当該従来の自走清掃装置においては、充電台から受信する信号強度が所定値よりも小さい領域よりも清掃する空間のほうが広い場合、信号強度が所定値よりも小さい領域については十分に清掃されない可能性がある。

特開２０１５−２２１１４８号公報

本開示の自走清掃装置は、充電池を備え、所定の位置に設置された充電装置から電力の供給を受けて充電池が充電される自走清掃装置である。本開示に係る自走清掃装置は、充電池の電池残量を検知する電池残量検知部と、充電装置から受信する無線信号の受信強度を測定する受信強度測定部と、所定の受信強度レベルを設定する所定値設定部と、電池残量、受信強度、および所定の受信強度レベルに応じて、自走清掃装置の清掃領域および走行領域の少なくとも一方を決定する走行領域決定部と、を備えている。走行領域決定部は、電池残量が第１の所定値以上である場合には、所定の受信強度レベルより受信強度が低い領域を、受信強度が所定の受信強度レベルより高い領域よりも優先して、清掃領域および走行領域の少なくとも一方と決定する。

また、本開示に係る他の態様の自走清掃装置は、充電池の電池残量を検知する電池残量検知部と、充電装置から受信する無線信号の受信強度を測定する受信強度測定部と、所定の受信強度レベルを設定する所定値設定部と、電池残量、受信強度、および、所定の受信強度レベルに応じて、自走清掃装置の清掃領域および走行領域の少なくとも一方を決定する走行領域決定部と、清掃が完了したか否か、および、自走清掃装置が充電装置に帰還したか否かの少なくとも一方を判定する完了判定部と、を備えている。所定値設定部は、完了判定部の判定結果に応じて、所定の受信強度レベルを変更する。

これによれば、広範囲に清掃を行い、かつ、清掃が完了すると充電装置に確実に帰還する自走清掃装置を提供できる。

図１は実施の形態１における領域１、領域２、および、境界の関係を説明するための模式図である。 図２は受信強度、電池残量、および、清掃領域の関係を説明するための図である。 図３は実施の形態１の自走清掃装置、および、充電装置の構成ブロック図である。 図４は実施の形態１の自走清掃装置の概略動作のフローチャートである。 図５は境界受信強度レベルと充電池の電池残量との関係を説明するための図である。 図６は受信強度、電池残量、および清掃領域の関係を説明するための別の図である。 図７は実施の形態２における領域１、領域２、および、境界の関係を説明するための模式図である。 図８は受信強度レベルの最適化を説明するための図である。 図９は受信強度レベルの最適化を説明するための別の図である。 図１０は実施の形態２の自走清掃装置の構成ブロック図である。 図１１は実施の形態２の自走清掃装置の概略動作のフローチャートである。

以下、本開示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開示が限定されない。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１における領域１、領域２、および、境界の関係を説明するための図である。

自走清掃装置１は充電池１６（図３参照）を動力源として自走しながら清掃機能を実行する。また、充電装置２から電力が供給されて充電池１６は充電される。自走清掃装置１はたとえば、掃除ロボットである。

充電装置２は赤外線信号または電波信号などの無線信号を送信する。自走清掃装置１は、充電装置２から送信された信号を受信して受信強度を測定する。自走清掃装置１は、充電装置２から受信した信号の受信強度を予め設定された受信強度レベルと比較する。

以下、理解しやすいように、予め設定された受信強度レベルと、領域１および領域２間の境界における受信強度レベルとを同じとする。予め設定された受信強度レベルを境界受信強度レベルと称する。

図１に示される境界は、境界受信強度レベルに基づいて、自走清掃装置１の自走領域および清掃領域の少なくとも一方を区画する、仮想的な境界である。すなわち、領域１は、自走清掃装置１で受信される受信強度が境界受信強度レベル未満となる領域である。領域２は、自走清掃装置１で受信される受信強度が境界受信強度レベル以上となる領域である。領域２は領域１と比べて充電装置２に近い領域である。充電装置２の周囲に障害物等がない場合には、領域２は充電装置２を中心とした略円形領域である。領域１は領域２と比べて充電装置２から遠い領域である。充電装置２の周囲に障害物等がない場合には、領域２は充電装置２を中心とし、領域２の外側に位置する略円環領域である。

なお、境界は、（１）領域１に含まれる、（２）領域２に含まれる、（３）領域１と領域２のいずれにも含まれない、のいずれであってもよい。

なお、無線信号の送信側と受信側とが逆転された構成であってもよい。すなわち、自走清掃装置１が無線信号を送信し、充電装置２でその信号を受信して受信強度を測定する。そして、測定された受信強度を充電装置２から自走清掃装置１へ送信することで、自走清掃装置１が受信強度を取得する構成であってもよい。

図２は、受信強度、電池残量、および、清掃領域の関係を説明するための図である。縦軸は自走清掃装置１で測定された無線信号の受信強度を示す。受信強度が強いほど充電装置２と自走清掃装置１とは近くなる。横軸は清掃時間を示す。なお、図２に示す時間帯Ａは境界の外側（領域１）を境界の内側（領域２）よりも優先して清掃する時間帯である。時間帯Ｂは、境界の内側（領域２）を境界の外側（領域１）よりも優先して清掃する時間帯である。清掃時間Ｃは、電池残量が所定値未満になったタイミングを示す。また、Ｄにおいては、自走清掃装置１は、境界の外側（領域１）から内側（領域２）へ移動している。

自走清掃装置１は充電装置２から出発して、充電装置２と離れながら清掃する。自走清掃装置１が充電装置２を離れるにしたがって、受信強度は小さくなる。自走清掃装置１は、充電装置２から離れた当初は、境界の外側領域（図１の領域１）を優先して清掃する。

そして、たとえば、充電池の電池残量が所定値未満になったとき、または、清掃が終了したときに、自走清掃装置１は境界の内側領域（図１の領域２）へ移動する。自走清掃装置１は領域２に移動した後は、領域２を清掃して最後は充電装置２へ戻って再充電する。

自走清掃装置１が充電装置２へ戻るときは、受信強度に基づいて、受信強度が大きくなる方向へ回転したり、移動する。これによって、自走清掃装置１は充電装置２へ接近する。充電装置２が赤外線信号を発信し、自走清掃装置１は電波信号だけでなく赤外線信号も捕捉して、充電装置２に戻るようにしてもよい。

自走清掃装置１の構成と動作を以下に詳細に説明する。

図３は、本実施の形態１の自走清掃装置および充電装置の構成図である。自走清掃装置１は、自走清掃装置１の動力源である充電池１６、充電池１６の電池残量を検知する電池残量検知部１７、充電装置２から送信される信号を受信する受信部１１、受信部１１にて受信された信号の受信強度を測定する受信強度測定部１２、所定の受信強度レベルを設定する所定値設定部１３、電池残量、受信強度測定部１２で測定された受信強度、および、所定値設定部１３で設定された境界受信強度レベルに応じて、清掃領域および走行領域の少なくとも一方を決定する制御信号を出力する走行領域決定部１４、および、当該制御信号が入力されて自走清掃装置１を動作させる駆動部１５を備えている。

受信強度測定部１２は、自走清掃装置１の受信部１１で受信された充電装置２からの信号の受信強度を測定する。受信強度測定部１２は、受信強度の測定精度を高めるために複数のアンテナ（図示せず）を用いてもよいし、アンテナを回転させて受信強度を測定してもよい。また、受信強度測定部１２は、受信強度の時間平均または中央値など統計処理を用いて受信強度を測定してもよい。

所定値設定部１３にて設定される境界受信強度レベルは、予め設定された値でもよいし、空間に応じて最適化されてもよい。

境界受信強度レベルを設定する方法として、以下に説明するように様々な方法がある。

第１の例として、無線信号を安定して受信するのに必要最低の受信強度である所定値を境界受信強度レベルとして、製造者が設定する。

第２の例として、所定値設定部１３が備える入力インターフェース（図示しない）を使用者が操作して、所定値（たとえば充電装置２から境界までの距離が１０メートルに相当する受信強度）を境界受信強度レベルとして設定する。

第３の例として、複数の所定値（たとえば充電装置２から境界までの距離が近距離、中距離、遠距離に相当する３つの受信強度）が用意され、使用者が入力インターフェースを操作して、複数の所定値の中から所望する所定値を境界受信強度レベルとして設定する。

第４の例として、使用者が清掃したい位置に自走清掃装置１を置いたときに、所定値設定部１３が備える入力インターフェースを使用者が操作して、その位置において受信強度測定部１２に測定された受信強度を境界受信強度レベルとして設定する。

第５の例として、自走清掃装置１が電波信号と赤外線信号の両方を用いて充電装置２に戻る構成において、境界受信強度レベルは自走清掃装置１が赤外線信号を補足して充電装置２に戻るのに必要最低の受信強度に設定される。一般的に、電波信号は赤外線信号と比べて、反射、回析や散乱現象によって充電装置２からの受信可能領域が大きくなる傾向がある。その一方、赤外線信号は電波信号と比べて、充電装置２との相対距離および充電装置２の方向の判断に優れる傾向がある。そこで、自走清掃装置１は領域１においては、赤外線信号の受信強度よりも電波信号の受信強度を主として、電波受信部が充電装置２から受信した電波信号の強度および電波信号の到来方向から充電装置２との相対距離および充電装置２の方向を判断する。そして、この判断結果をもとに自走清掃装置１は充電装置２に接近する。また、自走清掃装置１は領域２においては、電波信号の受信強度よりも赤外線信号の受信強度を主として、赤外線受信部が充電装置２から受信した赤外線信号の強度および赤外線信号の到来方向から充電装置２との相対距離および充電装置２の方向を判断する。そして、この判断結果をもとに自走清掃装置１は充電装置２に接近する。以上のように、自走清掃装置１は、領域１（充電装置２から遠い領域）では、電波信号を捕捉して清掃および走行し、領域２（充電装置２から近い領域）では赤外線信号を捕捉して清掃および走行して最終的に充電装置２に帰還する。

なお、自走清掃装置１は充電池１６の電池残量を多くするために、領域１では受信部１１内の赤外線信号用の受信回路の電源をオフして電波信号のみを受信するようにしてもよい。そして、自走清掃装置１は、電波信号が捕捉できなくなったときは赤外線信号用の受信回路の電源をオンして赤外線信号の捕捉を試み、赤外線信号が捕捉できたときは赤外線信号の強度および信号の到来方向から充電装置２との相対距離および充電装置２の方向を判断して清掃および走行する。

また、自走清掃装置１は充電池１６の電池残量を多くするため、領域２では受信部１１内の電波信号用の受信回路の電源をオフして赤外線信号のみを受信するようにしてもよい。そして、自走清掃装置１は、赤外線信号が捕捉できなくなったときは電波信号用の受信回路の電源をオンして電波信号の捕捉を試み、電波信号が捕捉できたときは電波信号の強度および信号の到来方向から充電装置２との相対距離および充電装置２の方向を判断して清掃および走行する。

境界受信強度レベルの最適化については実施の形態２で説明する。境界受信強度レベルが設定されることによって、自走清掃装置１の清掃領域および走行領域の少なくとも一方を区画する、仮想的な境界が規定される。

電池残量検知部１７、受信強度測定部１２、所定値設定部１３、および、走行領域決定部１４は、１つまたは複数のマイクロプロセッサで構成される。駆動部１５はモータ、アクチュエータなどで実現される。充電池１６としてはリチウムイオン電池が例示される。

充電装置２は、自走清掃装置１に無線信号を送信する送信部２１、自走清掃装置１の充電池１６を充電する充電部２３、および、送信部２１と充電部２３を含む充電装置２を制御する充電装置制御部２２を備えている。

充電部２３は、自走清掃装置１と接続して、充電池１６を充電する。または、充電部２３は、電磁誘導を用いた電磁誘導方式、電磁界の共鳴現象を利用した電磁界共鳴方式、および、電力を電磁波に変換しアンテナを介して送受信する電波方式などから選択される非接触電力伝送によって、充電池１６を充電してもよい。

充電装置制御部２２は、マイクロプロセッサで構成される。

図４は本実施の形態１の自走清掃装置が行う制御方法のフローチャートである。

ステップＳ１０１において、電池残量検知部１７によって充電池１６の電池残量が検知される。そして、電池残量検知部１７は電池残量が所定値以上であるか否かを判断する。この所定値は予め設定されていてもよい。たとえば、この所定値は、境界から充電装置２に帰還するのに必要な電力に応じて設定されてもよい。または、所定値は、実施の形態２にて説明するように可変値としてもよい。

ステップＳ１０１において、充電池１６の電池残量が所定値以上である場合（ステップＳ１０１のＹｅｓ）は、走行領域決定部１４は、境界の外側領域、すなわち受信強度測定部１２で測定する受信強度が境界受信強度レベルよりも小さい領域を、受信強度が境界受信強度レベルよりも大きい領域よりも優先して、清掃領域および走行領域の少なくとも一方として決定する。そして、走行領域決定部１４は、決定した清掃領域および走行領域の少なくとも一方を自走清掃装置１に自走または清掃させる制御信号を駆動部１５に出力する（ステップＳ１０３）。ここで、「優先する」とは、自走清掃装置１が境界の外側領域のみを清掃する、または、境界の外側領域を清掃する比率が内側領域を清掃する比率よりも大きいことを意味する。

以上の制御方法によって、充電池１６の電池残量が比較的多いと判断されたとき、自走清掃装置１は、充電装置２から比較的離れた領域を自走および清掃の少なくとも一方をする。

一方、ステップＳ１０１において充電池１６の電池残量が所定値未満である場合（ステップＳ１０１のＮｏ）は、ステップＳ１０２に進む。ステップＳ１０２において、受信強度測定部１２によって測定された受信強度が境界受信強度レベル以上であるか否かが、受信強度測定部１２によって判断される。

ステップＳ１０１において充電池１６の電池残量が所定値未満である場合、かつ、ステップＳ１０２において受信強度が境界受信強度レベル以上である場合（ステップＳ１０２のＹｅｓ）は、走行領域決定部１４は境界の内側領域、すなわち受信強度測定部１２で測定される受信強度が境界受信強度レベルよりも大きい領域を自走清掃装置１が自走および清掃の少なくとも一方をするような制御信号を駆動部１５に出力する（ステップＳ１０４）。

このとき、充電池１６の電池残量によっては、自走清掃装置１は充電装置２を目指して自走し直ちに充電装置２に帰還して清掃を完了してもよい。自走清掃装置１は移動しながら清掃を行ってもよいし、充電池１６の消耗を減らすために清掃を行わずに移動してもよい。

以上によって、充電池１６の電池残量が比較的少ないとき、自走清掃装置１は、充電装置２に比較的近い領域を自走および清掃の少なくとも一方をして、最終的に充電装置２に帰還して清掃を完了する。

また、ステップＳ１０１において充電池１６の電池残量が所定値未満である場合、かつ、ステップＳ１０２において受信強度が境界受信強度レベル未満である場合（ステップＳ１０２のＮｏ）は、自走清掃装置１は境界の外側領域から内側領域へと移動する。すなわち、走行領域決定部１４は、受信強度測定部１２で測定される受信強度が境界受信強度レベルよりも大きい領域に向かって自走清掃装置１が回転または自走するような制御信号を駆動部１５に出力する（ステップＳ１０５）。

このとき、自走清掃装置１は移動しながら清掃を行ってもよいし、充電池１６の消耗を減らすために清掃を行わずに移動してもよい。

以上によって、自走清掃装置１は、充電池１６の電池残量が比較的少なくなると充電装置２に比較的近い領域に移動する。最終的に自走清掃装置１は充電装置２に帰還して清掃を完了する。なお、自走清掃装置１は、所定の終了条件（たとえば自走清掃装置１が充電装置２に帰還したとき）を満たすと、ステップＳ１０１からステップＳ１０５の繰り返しを終了するように構成されていてもよい。その場合、自走清掃装置１は充電装置２を離れて清掃または走行を開始したときにステップＳ１０１を始める。

なお、境界受信強度レベルにヒステリシスを設けてもよい。たとえば、自走清掃装置１が充電装置２から離れて行くときの境界受信強度レベルを−７０ｄＢｍ、自走清掃装置１が充電装置２に近づくときの境界受信強度レベルを−８０ｄＢｍとする。これによれば、自走清掃装置１が離れて行くときと近づくときとでステップＳ１０２において判定される領域、および、ステップＳ１０３〜Ｓ１０５における清掃領域に１０ｄＢｍの重複した領域をつくることができる。これによって、受信強度測定部１２で測定される受信強度のばらつきによって生じる清掃が行われない領域（清掃漏れ領域）を減らすことができる。

なお、所定値設定部１３で設定される所定の受信強度レベルが、領域１と領域２との境界の受信強度レベルと同じとして説明してきたが、本開示はこれに限られない。所定の受信強度レベルを領域１と領域２との境界とは異なる受信強度レベルとすることで、ステップＳ１０２における判定領域とステップＳ１０３〜１０５における清掃領域とを異ならせてもよい。

また、図１や図２において境界が１つとして説明したが、境界を複数設けてもよい。

たとえば、図５に示すように、充電池１６の電池残量に応じて境界受信強度レベルを異ならせてもよい。その結果、図２における受信強度、境界受信強度レベル、および、清掃領域の関係は図６に示されるような関係となる。図６では充電池１６の電池残量および境界受信強度レベルが２段階に設けられている。なお、清掃時間Ｔ１は、電池残量が所定値１未満になったタイミングを示す。清掃時間Ｔ２は、電池残量が所定値２未満になったタイミングを示す。

すなわち、電池残量が所定値１以上のとき（時間帯Ｅ）は、境界受信強度レベル１で規定される境界の外側領域が優先されて清掃される。そして、電池残量が所定値１未満、所定値２以上のとき（時間帯Ｆ）は境界受信強度レベル１で規定される境界の内側領域、かつ、境界受信強度レベル２で規定される境界の外側領域が清掃される。そして、電池残量が所定値２未満のとき（時間帯Ｇ）は境界受信強度レベル２で規定される境界の内側領域が清掃される。なお、所定値２は所定値１より小さい値であり、境界受信強度レベル２は境界受信強度レベル１より大きい値である。

これによって、電池残量が減るにしたがって清掃領域および走行領域の少なくとも一方を段階的に狭くすることが可能となる。

以上のように、実施の形態１の自走清掃装置１は、充電池１６を備え、所定の位置に設置された充電装置２から電力の供給を受ける。自走清掃装置１は、充電池１６の電池残量を検知する電池残量検知部１７と、充電装置２から受信する無線信号の受信強度を測定する受信強度測定部１２と、所定の受信強度レベルを設定する所定値設定部１３と、電池残量、受信強度、および所定の受信強度レベルに応じて、自走清掃装置１の清掃領域および走行領域の少なくとも一方を決定する走行領域決定部１４と、を備えている。走行領域決定部１４は、電池残量が第１の所定値以上である場合には、所定の受信強度レベルより受信強度が低い領域を、受信強度が所定の受信強度レベルより高い領域よりも優先して、清掃領域および走行領域の少なくとも一方と決定する。

また、実施の形態１の自走清掃装置１の制御方法は、充電池１６を備え、所定の位置に設置されている充電装置２から電力の供給を受ける自走清掃装置１の制御方法である。当該制御方法は、充電池１６の電池残量を検知し、充電装置２から受信する無線信号の受信強度を測定し、所定の受信強度レベルを設定し、電池残量、受信強度、および、所定の受信強度レベルに応じて、自走清掃装置１の清掃領域および走行領域の少なくとも一方を決定し、電池残量が第１の所定値以上の場合には、所定の受信強度レベルより受信強度が低い領域を、受信強度が所定の受信強度レベルより高い領域よりも優先して、清掃領域および走行領域の少なくとも一方と決定する。

これによれば、自走清掃装置１は電池残量が所定値以上のときは境界の外側領域を優先して走行し清掃する。また、電池残量が所定値未満のときは、自走清掃装置１は境界の外側領域から境界の内側領域に移動して清掃する。そして、自走清掃装置１は、最終的に充電装置２に帰還して清掃を完了して充電する。

（実施の形態２）
実施の形態２の自走清掃装置１０１は、以下に説明する点において実施の形態１の自走清掃装置１と相違し、その他の点において実施の形態１の自走清掃装置１と実質的に同じ構成を備える。なお、実施の形態２の自走清掃装置１０１の説明は、実施の形態１の自走清掃装置１と共通する構成に同一の符号を付し、その構成の説明の一部または全部を省略する。

図７は、実施の形態２における領域１、領域２、および、境界の関係を説明するための図である。

実施の形態１と同様に、自走清掃装置１０１は充電池１６を動力源として自走しながら清掃機能を実行する。また、充電装置２から充電池１６は充電される。自走清掃装置１０１はたとえば、掃除ロボットである。

充電装置２は赤外線信号または電波信号などの無線信号を送信する。自走清掃装置１０１は、充電装置２から送信された信号を受信して受信強度を測定する。自走清掃装置１０１は充電装置２から受信した信号の受信強度を境界受信強度レベルと比較する。

図７に示される境界は、境界受信強度レベルに基づいて、自走清掃装置１の自走領域および清掃領域の少なくとも一方を区画する、仮想的な境界である。すなわち、領域１は自走清掃装置１０１で受信される受信強度が境界受信強度レベル未満となる領域である。領域２は自走清掃装置１０１で受信される受信強度が境界受信強度レベル以上となる領域である。

実施の形態１では、境界受信強度レベルは予め設定された値である。実施の形態２では、境界受信強度レベルが調整され、自走清掃装置が走行する空間に応じて境界が最適化される。

図８は、境界受信強度レベルの最適化を説明する図である。

縦軸は自走清掃装置１０１で測定された受信強度を示す。横軸は清掃時間を示す。実線ａは、充電装置２への帰還に成功して境界が広げられる場合、実線ｂは、充電装置２への帰還に失敗して境界が狭められる場合を示す。

清掃の開始場所を充電装置２とすると、自走清掃装置１０１が充電装置２から離れるにしたがって受信強度は小さくなる。清掃が完了して自走清掃装置１０１が充電装置２に帰還したときは、受信強度は清掃開始時とほぼ同じ強さになる（実線ａ）。しかし、清掃途中で充電池の残量が無くなり自走清掃装置１０１が充電装置２に帰還できなかった場合は、最終的な受信強度は清掃開始時よりも弱くなる（実線ｂ）。

そして、境界の受信強度レベルは、自走清掃装置１０１が清掃を完了して充電装置２に帰還できたときは下げられる。これにより、自走清掃装置１０１の清掃領域および走行領域の少なくとも一方は広がる。一方、清掃が完了しても自走清掃装置１０１が充電装置２に帰還できなかったときは、境界の受信強度レベルが上げられる。これにより、自走清掃装置１０１の清掃領域および走行領域の少なくとも一方が狭くなる。以上により、境界受信強度レベルが最適化される。

図９は受信強度レベルの最適化を説明するための別の図である。

横軸は自走清掃装置１０１で測定された受信強度を示す。すなわち、充電装置２からの距離に相当する。縦軸は自走清掃装置１の充電装置への帰還成功確率（０以上１以下）を示す。

境界受信強度レベルが大きければ充電装置２と自走清掃装置１０１との距離は近くなり、充電装置２への帰還成功確率は高まる。境界受信強度レベルが小さければ充電装置２と自走清掃装置１０１との距離は遠くなり、充電装置２への帰還成功確率は低くなる。

ここで、境界受信強度レベルが大きすぎると、充電装置２に近い領域しか自走および清掃の少なくとも一方ができなくなる。したがって、自走清掃装置１０１の走行空間に応じて境界受信強度レベルが最適に設定されることで、充電装置２からできるだけ遠い領域を自走および清掃の少なくとも一方を行い、かつ、清掃が完了した後に充電装置２に帰還して充電することができる。

なお、清掃が完了したか否かの判定は受信強度を使う方法以外に幾つかあるので詳細は後述する。

図１０は、実施の形態２の自走清掃装置の構成ブロック図である。

自走清掃装置１０１は、実施の形態１と同様に、自走清掃装置１０１の動力源である充電池１６、充電池１６の電池残量を検知する電池残量検知部１７、充電装置２からの送信される信号を受信する受信部１１、受信部１１にて受信された受信強度を測定する受信強度測定部１２、境界受信強度レベルを設定する所定値設定部１０３、電池残量と受信強度測定部１２で測定された受信強度、および、所定値設定部１０３で設定された境界受信強度レベルに応じて、清掃領域および走行領域の少なくとも一方を決定する制御信号を出力する走行領域決定部１４、当該制御信号が入力されて自走清掃装置１を動作させる駆動部１５を備えている。

加えて、本実施の形態に係る自走清掃装置１０１は、完了判定部１９、袋小路判定部１８、および、センサ部２０をさらに備える。これらの詳細について、以下に説明する。

所定値設定部１０３にて設定される境界受信強度レベルは、完了判定部１９および袋小路判定部１８の判定結果に応じて変化し、最適化される。

完了判定部１９は、自走清掃装置１０１が清掃を完了したか、および、充電装置２に帰還したかの少なくとも一方を判定する。具体的には、完了判定部１９は、図８で示したように受信強度によって上記判定を行ってもよい。また、完了判定部１９は、充電池１６の状態によって上記判定を行ってもよい。

すなわち、自走清掃装置１０１が充電装置２に帰還した場合は充電が行われるので、電池残量検知部１７によって電池残量の変化から充電状態が検知され、充電装置２に帰還したことが判定される。また、自走清掃装置１０１が充電装置２に帰還できなかった場合は、電池残量検知部１７は、電池残量が０に近くなって駆動部１５が駆動できなくなって電池残量切れによって停止したことを検知する。そして、自走清掃装置１０１が充電装置２に帰還できなかったと判定される。

また、図示しないが、充電装置２と接続する機構部を自走清掃装置１０１に設け、当該機構部に設けられた通電接続検知部などにより、充電装置２との接続状況に基づいて帰還が成功したか否かが判定されてもよい。

袋小路判定部１８は、自走清掃装置１０１が清掃完了できなかった（清掃未完了）、および、充電装置２に帰還できなかった（充電装置２に未帰還）の少なくとも一方の場合に、自走清掃装置１０１が袋小路に入ったか否かを判定する。これは、（１）自走清掃装置１０１と充電装置２との距離が離れすぎているために清掃未完了、および、充電装置２に未帰還の少なくとも一方である場合と、（２）自走清掃装置１０１が袋小路に入ったために清掃未完了、および、充電装置２に未帰還の少なくとも一方である場合とを区別するためである。ここで、袋小路とは、自走清掃装置１０１と充電装置２との間に存在する障害物等によって、自走清掃装置１０１が自律的に充電装置２に帰還できない領域をいう。

袋小路判定部１８は、具体的にはセンサ部２０からのセンサ情報をもとに上記判定を行なう。センサ部は例えば、障害物、壁、または、段差などを検知するセンサである。センサ部が、所定時間あるいは所定距離において、所定回数以上障害物などを検知した場合に、袋小路判定部１８は自走清掃装置１０１が袋小路に入り込んだと判定する。また、駆動部１５が所定時間あるいは所定距離において、所定回数以上、進路方向を変えた場合は、袋小路判定部１８は自走清掃装置１０１が袋小路に入り込んだと判定する。

なお、電池残量検知部１７、受信強度測定部１２、所定値設定部１０３、走行領域決定部１４、完了判定部１９、および、袋小路判定部１８は、１つまたは複数のマイクロプロセッサで構成される。駆動部１５はモータまたはアクチュエータで実現される。障害物検知センサは接触センサ、赤外線センサ、音波センサ、超音波センサ、又は電波センサなどで実現される。

充電装置２は、実施の形態１で図３を用いて説明したものと同じ構成・機能であり、詳細な説明を省略する。

図１１は実施の形態２の自走清掃装置が行う袋小路判定の概略動作のフローチャートである。

ステップＳ２０１において、完了判定部１９は、自走清掃装置１０１が清掃を完了したか否か、および、自走清掃装置１０１が充電装置２に帰還したか否かの少なくとも一方を判定する。

その結果、清掃が完了したこと、および、充電装置２に帰還したことの少なくとも一方と判定された場合（ステップＳ２０１のＹｅｓ）は、所定値設定部１０３は境界受信強度レベルを下げ、清掃領域および走行領域の少なくとも一方を広げる（ステップＳ２０３）。

また、ステップＳ２０１にて清掃未完了、および、充電装置２に未帰還の少なくとも一方であると判定された場合（ステップＳ２０１のＮｏ）は、ステップＳ２０２にて、袋小路判定部１８は、自走清掃装置１０１が袋小路に入ったか否かを判定する。

ステップＳ２０１において清掃未完了、および、充電装置２に未帰還の少なくとも一方と判定され、かつ、ステップＳ２０２において自走清掃装置１０１が袋小路に入っていなかったと判定された場合（ステップＳ２０２のＮｏ）は、所定値設定部１０３は、境界受信強度レベルを上げ、清掃領域および走行領域の少なくとも一方を狭める（ステップＳ２０４）。

ステップＳ２０１において清掃未完了、および、充電装置２に未帰還の少なくとも一方と判定され、かつ、ステップＳ２０２において袋小路に入っていたと判定された場合（ステップＳ２０２のＹｅｓ）、所定値設定部１０３は境界受信強度レベルを変更しない（ステップＳ２０５）。これは、充電装置２からの距離的な要素ではなく自走清掃装置１０１が袋小路に入ったために、清掃未完了、および、充電装置２に未帰還の少なくとも一方の状態になったと考えられるためである。なお、自走清掃装置１０１は、所定の終了条件（たとえば自走清掃装置１０１が充電装置２に帰還してステップＳ２０３を実行した後で、充電池１６を充電しているとき）を満たすと、ステップＳ２０１からステップＳ２０５の繰り返しを終了するように構成されていてもよい。その場合、自走清掃装置１０１は充電装置２を離れて清掃または走行を開始したときにステップＳ２０１を始める。

以上のように、実施の形態２の自走清掃装置１０１は充電池１６を備え、所定の位置に設置された充電装置２から電力の供給を受ける。自走清掃装置１０１は、充電池１６の電池残量を検知する電池残量検知部１７と、充電装置２から受信する無線信号の受信強度を測定する受信強度測定部１２と、所定の受信強度レベルを設定する所定値設定部１０３と、電池残量、受信強度、および、所定の受信強度レベルに応じて、自走清掃装置１０１の清掃領域および走行領域の少なくとも一方を決定する走行領域決定部１４と、清掃が完了したか否か、および、自走清掃装置１０１が充電装置２に帰還したか否かの少なくとも一方を判定する完了判定部１９と、を備えている。所定値設定部１０３は、完了判定部１９の判定結果に応じて、所定の受信強度レベルを変更する。

また、実施の形態２に係る自走清掃装置１０１の制御方法は、充電池１６を備え、所定の位置に設置された充電装置２から電力の供給を受ける自走清掃装置１０１の制御方法である。当該制御方法は、充電池１６の電池残量を検知し、充電装置２から受信する無線信号の受信強度を測定し、所定の受信強度レベルの初期値を設定し、電池残量、受信強度、および、所定の受信強度レベルに応じて、自走清掃装置１０１の清掃領域および走行領域の少なくとも一方を決定し、清掃が完了したか否か、および、自走清掃装置１０１が充電装置２に帰還したか否かの少なくとも一方を判定して、所定の受信強度レベルを変更する。

これによれば、清掃完了したか否かに応じて清掃領域および走行領域の少なくとも一方が最適化される。

なお、図１０の袋小路判定部１８、ならびに、図１１のステップＳ２０２およびＳ２０５は本実施の形態２に必須ではなく、これらを備えない構成、動作でも構わない。

＜変形例＞
以下に、実施の形態２の変形例について説明する。

実施の形態２において、センサ部２０はさらにゴミ検知センサを備え、完了判定部１９は、ゴミ検知センサの検知結果によって自走清掃装置１０１が清掃を完了したか否かを判定してもよい。

自走清掃装置１０１が充電装置２に接近する際に、センサ部２０によって検知されるゴミの検知量が所定値以上であれば、清掃不十分の領域が残っている（清掃未完了）と判定される。

そして、清掃不十分な領域が残っていると判定されたときは、所定値設定部１０３は境界受信強度レベルを上げる。これにより、清掃領域を狭くして清掃する密度を高くする。

以上によって、自走清掃装置１０１が走行する空間が広すぎる場合に当該空間を狭くするような最適化が行われる。

なお、本変形例において、袋小路に関する判定（ステップＳ２０２）は、実施の形態２と同じであるので説明を省略した。

さらに、別の変形例について説明する。実施の形態２において、受信強度測定部１２による受信強度によって、清掃不十分の領域について、充電装置２からの距離が把握される。

実施の形態１で図２を用いて説明した、充電池１６の電池残量に応じて領域を切り替える場合において、境界の外側領域において清掃不十分領域が存在するときは、所定値設定部１０３は、境界受信強度レベルを下げることで清掃領域を広げてもよい。また、境界の内側領域において清掃不十分な領域が存在するとき、所定値設定部１０３は、境界受信強度レベルを上げることで清掃領域を狭くしてもよい。

境界の外側領域において清掃不十分領域が存在するとき、境界を広げると自走清掃装置１０１が充電装置２に帰還できる確率は下がる。自走清掃装置１０１を清掃重視で動作させるか、充電装置２への帰還を重視して動作させるかは使用者に選ばせてもよい。

また、境界の外側領域において清掃不十分領域が存在するときは、実施の形態１で図２を用いて説明した、充電池１６の電池残量に応じて領域を切り替える場合において、電池残量検知部１７は図４のステップＳ１０１において判断する電池残量の所定値を低い値に変更してもよい。すなわち、外側領域の清掃時間を長くするように変更してもよい。

一方、境界の内側領域において清掃不十分な領域が存在するときは、電池残量検知部１７は図４のステップＳ１０１において判断する電池残量の所定値を高い値に変更してもよい。すなわち、内側領域の清掃時間を長くするように変更してもよい。

以上のように、上記別の変形例によれば、完了判定部は、境界の外側領域において清掃不十分領域が存在するときは清掃未完了と判定し、所定値設定部は所定の受信強度レベルを下げる。

これによれば、境界の外側領域において清掃不十分領域が存在するときに清掃領域を広げることができる。

また、完了判定部は、自境界の内側領域において清掃不十分な領域が存在するとき、および充電装置に自走清掃装置が帰還できなかったときの少なくとも一方のときに清掃未完了と判定し、所定値設定部は所定の受信強度レベルを上げる。

これによれば、境界の内側領域において清掃不十分な領域が存在するとき、または充電装置に自走清掃装置が帰還できなかったときに、清掃領域または走行領域を狭くすることができる。

また、本実施の形態１または２の自走清掃装置の構成の一部をコンピュータおよびコンピュータプログラムで実現してもよい。すなわち、本開示における機能ブロックの一部または全部は、演算処理部と、制御プログラムを記憶する記憶部とを備える構成であってもよい。演算処理部としては、ＭＰＵ、ＣＰＵが例示される。記憶部としては、メモリが例示される。記憶部に記録されている制御プログラムは演算処理部によって実行される。

なお、本実施の形態では充電装置２から信号を送信し、その信号の自走清掃装置１、１０１における受信強度によって境界が設定される場合を一例として説明したが、これに限られない。信号を送信する装置は、充電装置と別体、別場所にあってもよい。

以上説明したように、第１の態様に係る自走清掃装置１は、充電池１６を備え、所定の位置に設置された充電装置２から電力の供給を受けて充電池１６は充電される。自走清掃装置１は、充電池１６の電池残量を検知する電池残量検知部１７と、充電装置２から受信する無線信号の受信強度を測定する受信強度測定部１２と、所定の受信強度レベルを設定する所定値設定部１３と、電池残量、受信強度、および所定の受信強度レベルに応じて、自走清掃装置１の清掃領域および走行領域の少なくとも一方を決定する走行領域決定部１４と、を備えている。走行領域決定部１４は、電池残量が第１の所定値以上である場合には、所定の受信強度レベルより受信強度が低い領域を、受信強度が所定の受信強度レベルより高い領域よりも優先して、清掃領域および走行領域の少なくとも一方と決定する。

これによれば、電池残量が所定値以上のときは、充電装置２から離れた領域を優先して、自走清掃装置１を走行させることができる。

第２の態様は、走行領域決定部１４は、電池残量が第１の所定値未満であって、かつ、受信強度が所定の受信強度レベル未満である場合には、受信強度が所定の受信強度レベル以上となるように自走清掃装置１を自走または回転させる。

第３の態様は、走行領域決定部１４は、電池残量が第１の所定値未満であって、かつ、受信強度が所定の受信強度レベル以上である場合には、所定の受信強度レベルより受信強度が高い領域を、清掃領域および走行領域の少なくとも一方と決定する。

第４の態様に係る自走清掃装置１０１は、充電池１６を備え、所定の位置に設置された充電装置２から電力の供給を受けて充電池１６は充電される。自走清掃装置１０１は、充電池１６の電池残量を検知する電池残量検知部１７と、充電装置２から受信する無線信号の受信強度を測定する受信強度測定部１２と、所定の受信強度レベルを設定する所定値設定部１０３と、電池残量、受信強度、および、所定の受信強度レベルに応じて、自走清掃装置１０１の清掃領域および走行領域の少なくとも一方を決定する走行領域決定部１４と、清掃が完了したか否か、および、自走清掃装置１０１が充電装置２に帰還したか否かの少なくとも一方を判定する完了判定部１９と、を備えている。所定値設定部１０３は、完了判定部１９の判定結果に応じて、所定の受信強度レベルを変更する。

これによれば、清掃領域および走行領域の少なくとも一方を広げたり狭めたりして最適化することができる。

第５の態様は、完了判定部１９が、清掃完了、および、自走清掃装置１が充電装置２に帰還の少なくとも一方と判定するとき、所定値設定部１０３は、所定の受信強度レベルを小さくする。

第６の態様は、自走清掃装置１０１が袋小路に入った否かを判定する袋小路判定部１８をさらに備えている。完了判定部１９が、清掃未完了、および、充電装置２に未帰還の少なくとも一方と判定したときに、袋小路判定部１８が、自走清掃装置１０１が袋小路に入ったと判定したときには、所定の受信強度レベルは変更されない。袋小路判定部１８が、自走清掃装置１０１が袋小路に入っていないと判定したときには、所定値設定部１０３は所定の受信強度レベルを大きくする。

第７の態様は、完了判定部１９は、所定の受信強度レベルより受信強度が低い領域に清掃が不十分な領域が存在する場合には、清掃未完了と判定する。そして、所定値設定部１０３は所定の受信強度レベルを小さくする。

これによれば、充電装置２から比較的離れた領域において清掃が不十分な領域が存在するときに清掃領域を広げることができる。

第８の態様は、完了判定部１９は、所定の受信強度レベルより受信強度が高い領域に清掃不十分な領域が存在する場合、または、充電装置２に自走清掃装置１０１が帰還できなかった場合には、清掃未完了と判定する。そして、所定値設定部１０３は所定の受信強度レベルを大きくする。

これによれば、充電装置２に比較的近い領域において清掃不十分な領域が存在するとき、または充電装置２に自走清掃装置１０１が帰還できなかったときに、清掃領域および走行領域の少なくとも一方を狭くすることができる。

第９の態様は、充電池１６を備え、所定の位置に設置されている充電装置２から電力の供給を受けて充電池１６は充電される自走清掃装置１の制御方法である。当該制御方法は、充電池１６の電池残量を検知し、充電装置２から受信する無線信号の受信強度を測定し、所定の受信強度レベルを設定し、電池残量、受信強度、および、所定の受信強度レベルに応じて、自走清掃装置１の清掃領域および走行領域の少なくとも一方を決定し、電池残量が第１の所定値以上の場合には、所定の受信強度レベルより受信強度が低い領域を、受信強度が所定の受信強度レベルより高い領域よりも優先して、清掃領域および走行領域の少なくとも一方と決定する。

これによれば、電池残量が所定値以上のときは、充電装置２から離れた領域を優先して、自走清掃装置１を走行させることができる。

第１０の態様は、充電池１６を備え、所定の位置に設置された充電装置２から電力の供給を受けて充電池１６は充電される自走清掃装置１０１の制御方法である。当該制御方法は、充電池１６の電池残量を検知し、充電装置２から受信する無線信号の受信強度を測定し、所定の受信強度レベルの初期値を設定し、電池残量、受信強度、および、所定の受信強度レベルに応じて、自走清掃装置１０１の清掃領域および走行領域の少なくとも一方を決定し、清掃が完了したか否か、および、自走清掃装置１０１が充電装置２に帰還したか否かの少なくとも一方を判定して、所定の受信強度レベルを変更する。

これによれば、清掃領域および走行領域の少なくとも一方を広げたり狭めたりして最適化することができる。

第１１の態様は、第９または第１０の態様における自走清掃装置の制御方法をコンピュータに実行させるプログラムである。

以上のように、本開示の自走清掃装置、自走清掃装置の制御方法、およびそのプログラム、は現実的又は仮想的に境界を設けて自走および清掃の少なくとも一方を行う。

家庭、オフィス、工場、施設、店舗、建物等の場所や用途によらず本開示は利用可能である。また清掃だけでなく、ある空間を探索や録画する自走装置においても、本開示は利用可能である。また、家屋等を走行する自走装置以外に空中、水中、地中、宇宙などを移動する移動体であってもよい。

１，１０１ 自走清掃装置
２ 充電装置
１１ 受信部
１２ 受信強度測定部
１３，１０３ 所定値設定部
１４ 走行領域決定部
１５ 駆動部
１６ 充電池
１７ 電池残量検知部
１８ 袋小路判定部
１９ 完了判定部
２０ センサ部
２１ 送信部
２２ 充電装置制御部
２３ 充電部

Claims (12)

1. 充電池を備え、所定の位置に設置された充電装置から電力の供給を受けて前記充電池が充電される自走清掃装置であって、
   前記充電池の電池残量を検知する電池残量検知部と、
   前記充電装置から受信する無線信号の受信強度を測定する受信強度測定部と、
   所定の受信強度レベルを設定する所定値設定部と、
   前記電池残量、前記受信強度、および前記所定の受信強度レベルに応じて、前記自走清掃装置の清掃領域および走行領域の少なくとも一方を決定する走行領域決定部と、
   を備え、
   前記走行領域決定部は、
   前記電池残量が第１の所定値以上である場合には、
   前記所定の受信強度レベルより前記受信強度が低い領域を、前記受信強度が前記所定の受信強度レベルより高い領域よりも優先して、前記清掃領域および前記走行領域の少なくとも一方と決定する自走清掃装置。
2. 前記走行領域決定部は、
   前記電池残量が前記第１の所定値未満であって、かつ、前記受信強度が前記所定の受信強度レベル未満である場合には、
   前記受信強度が前記所定の受信強度レベル以上となるように前記自走清掃装置を自走または回転させる、請求項１に記載の自走清掃装置。
3. 前記走行領域決定部は、
   前記電池残量が前記第１の所定値未満であって、かつ、前記受信強度が前記所定の受信強度レベル以上である場合には、
   前記所定の受信強度レベルより前記受信強度が高い領域を、前記清掃領域および前記走行領域の少なくとも一方と決定する、請求項１に記載の自走清掃装置。
4. 充電池を備え、所定の位置に設置された充電装置から電力の供給を受けて前記充電池が充電される自走清掃装置であって、
   前記充電池の電池残量を検知する電池残量検知部と、
   前記充電装置から受信する無線信号の受信強度を測定する受信強度測定部と、
   所定の受信強度レベルを設定する所定値設定部と、
   前記電池残量、前記受信強度、および、前記所定の受信強度レベルに応じて、自走清掃装置の清掃領域および走行領域の少なくとも一方を決定する走行領域決定部と、
   清掃が完了したか否か、および、前記自走清掃装置が前記充電装置に帰還したか否かの少なくとも一方を判定する完了判定部と、
   を備え、
   前記所定値設定部は、前記完了判定部の判定結果に応じて、前記所定の受信強度レベルを変更する自走清掃装置。
5. 前記完了判定部が、清掃が完了したこと、および、前記自走清掃装置が前記充電装置に帰還したことの少なくとも一方を判定したとき、
   前記所定値設定部は前記所定の受信強度レベルを小さくする、請求項４に記載の自走清掃装置。
6. 前記自走清掃装置が袋小路に入った否かを判定する袋小路判定部をさらに備え、
   前記完了判定部が、清掃未完了、および、前記充電装置に未帰還の少なくとも一方と判定したときに、
   前記袋小路判定部が、前記自走清掃装置が袋小路に入ったと判定したときには、前記所定の受信強度レベルは変更されず、
   前記袋小路判定部が、前記自走清掃装置が袋小路に入っていないと判定したときには、前記所定値設定部は前記所定の受信強度レベルを大きくする、請求項５に記載の自走清掃装置。
7. 前記完了判定部は、前記所定の受信強度レベルより前記受信強度が低い領域に清掃不十分領域が存在する場合には、清掃未完了と判定し、
   前記所定値設定部は前記所定の受信強度レベルを小さくする、請求項４に記載の自走清掃装置。
8. 前記完了判定部は、前記所定の受信強度レベルより前記受信強度が高い領域に清掃不十分な領域が存在する場合、または、前記充電装置に自走清掃装置が帰還できなかった場合には、清掃未完了と判定し、
   前記所定値設定部は前記所定の受信強度レベルを大きくする、請求項４に記載の自走清掃装置。
9. 充電池を備え、所定の位置に設置されている充電装置から電力の供給を受ける自走清掃装置の制御方法であって、
   前記充電池の電池残量を検知し、
   前記充電装置から受信する無線信号の受信強度を測定し、
   所定の受信強度レベルを設定し、
   前記電池残量、前記受信強度、および、前記所定の受信強度レベルに応じて、前記自走清掃装置の清掃領域および走行領域の少なくとも一方を決定し、
   前記電池残量が第１の所定値以上の場合には、前記所定の受信強度レベルより前記受信強度が低い領域を、前記受信強度が前記所定の受信強度レベルより高い領域よりも優先して、前記清掃領域および前記走行領域の少なくとも一方と決定する、
   自走清掃装置の制御方法。
10. 充電池を備え、所定の位置に設置された充電装置から電力の供給を受ける自走清掃装置の制御方法であって、
    前記充電池の電池残量を検知し、
    前記充電装置から受信する無線信号の受信強度を測定し、
    所定の受信強度レベルの初期値を設定し、
    前記電池残量、前記受信強度、および、前記所定の受信強度レベルに応じて、自走清掃装置の清掃領域および走行領域の少なくとも一方を決定し、
    清掃が完了したか否か、および、前記自走清掃装置が前記充電装置に帰還したか否かの少なくとも一方を判定して、前記所定の受信強度レベルを変更する、
    自走清掃装置の制御方法。
11. 請求項９に記載の自走清掃装置の制御方法をコンピュータに実行させるプログラム。
12. 請求項１０に記載の自走清掃装置の制御方法をコンピュータに実行させるプログラム。

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