TW201713265A - 電動掃除機 - Google Patents

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Yuuki Marutani
Kota Watanabe
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Abstract

提供一種可高精度地檢測物體形狀的電動掃除機。電動掃除機(11)包括本體殼體、驅動輪、控制機構(27)、多個相機(51a)、相機(51b)、圖像生成部(62)及形狀獲取部(63)。驅動輪使本體殼體能夠移行。控制機構(27)藉由控制驅動輪的驅動而使本體殼體自主移行。相機(51a)、相機(51b)配置於本體殼體且相互隔開,對本體殼體的移行方向側進行拍攝。圖像生成部(62)根據相機(51a)、相機(51b)拍攝到的圖像,生成位於移行方向側的物體的距離圖像。形狀獲取部(63)根據圖像生成部(62)所生成的距離圖像,獲取拍攝到的物體的形狀資訊。

Description

電動掃除機
本發明的實施形態是有關於一種包括對本體殼體(case)的移行方向側進行拍攝的多個攝像機構的電動掃除機。
在習知上,已知有一邊在作為被掃除面的地面上進行自主移行,一邊對地面進行掃除的所謂自主移行型的電動掃除機(掃除機器人)。
此種電動掃除機需要在移行時避開障礙物。因此,使用超聲波感測器或紅外線感測器等感測器,用作對移行造成妨礙的障礙物的檢測。然而,當使用該些感測器時,即使能夠檢測出障礙物的有無,亦難以對所述障礙物的大小或形狀等進行檢測。
在此種自主移行型的電動掃除機中,無法對障礙物的大小或形狀進行檢測時,會一面連本應能夠移行的部位亦予以避開一面進行移行,故而可掃除的區域受限,掃除不會有進展。
因此,在自主移行型的電動掃除機中,為了使掃除更順暢,期望檢測出障礙物的形狀。 [現有技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2007-163223號公報 [專利文獻2]日本專利特開2013-235351號公報
[發明所欲解決的問題] 本發明所欲解決的問題在於提供一種可高精度地檢測物體的形狀的電動掃除機。 [解決問題的手段]
實施形態的電動掃除機包括本體殼體、驅動輪、控制機構、多個攝像機構、距離圖像生成機構及形狀獲取機構。驅動輪使本體殼體能夠移行。控制機構通過對驅動輪的驅動進行控制來使本體殼體自主移行。攝像機構配置於本體殼體且相互隔開,對本體殼體的移行方向側進行拍攝。距離圖像生成機構根據攝像機構所拍攝到的圖像,生成位於移行方向側的物體的距離圖像。形狀獲取機構根據距離圖像生成機構所生成的距離圖像,獲取所拍攝到的物體的形狀資訊。
以下,參照圖式,對一實施形態的構成進行說明。
在圖1至圖4中,11是電動掃除機,所述電動掃除機11與成為所述電動掃除機11的充電用基地部的作為基地裝置的充電裝置(充電台)12(圖4)一併構成電動掃除裝置(電動掃除系統)。並且,電動掃除機11在本實施形態中,是一邊在作為移行面的被掃除面即地面上進行自主移行(自移),一邊對地面進行掃除的所謂自移式的機器人清除器(掃除機器人),例如與配置在掃除區域內等的作為中継機構(中継部)的家用閘道器(路由器(router))14之間利用有線通信或Wi-Fi(註冊商標)或Bluetooth(註冊商標)等無線通信進行通信(收發),由此可經由網際網路等(外部)網路15,與作為資料儲存機構(資料儲存部)的通用的伺服器16、或作為顯示機構(顯示部)的通用的外部裝置17等進行有線通信或無線通信。
又,所述電動掃除機11包括中空狀的本體殼體20、使所述本體殼體20在地面上移行的移行部21、對地面等的塵埃進行掃除的掃除部22、與包含充電裝置12的外部裝置進行通信的通信部23、對圖像進行拍攝的攝像部25、感測部26、對移行部21、掃除部22、通信部23及攝像部25等進行控制的控制器即控制機構(控制部)27、對該些移行部21、掃除部22、通信部23、攝像部25、感測部26及控制機構27等進行供電的二次電池28。再者,以下,將沿電動掃除機11(本體殼體20)的移行方向的方向設為前後方向(圖2所示的箭頭FR方向、RR方向),將與所述前後方向交叉(正交)的左右方向(兩側方向)設為寬度方向來進行說明。
本體殼體20例如由合成樹脂等形成為扁平的圓柱狀(圓盤狀)等。即,所述本體殼體20包括側面部20a、以及與所述側面部20a的上部及下部分別連續的上表面部20b(圖2)及下表面部20c(圖3)。所述本體殼體20的側面部20a形成為大致圓筒面狀,在所述側面部20a,例如配置有攝像部25等。又,本體殼體20的上表面部20b及下表面部20c分別形成為大致圓形,如圖3所示,在與地面相對向的下表面部20c,分別開設有作為集塵口的吸入口31及排氣口32等。
移行部21包括作為多個(一對)驅動部的驅動輪34、驅動輪34,作為使該些驅動輪34、驅動輪34驅動的動作部的驅動機構即馬達35、馬達35(圖1),以及回旋用的回旋輪36等。
各驅動輪34是使電動掃除機11(本體殼體20)在地面上沿前進方向及後退方向移行(自主移行)的構件,即移行用的構件,沿左右寬度方向具有未圖示的旋轉軸,在寬度方向上對稱配置。
各馬達35(圖1)例如與各個驅動輪34相對應而配置,可使各驅動輪34獨立驅動。
回旋輪36是位於本體殼體20的下表面部20c的寬度方向上的大致中央部且位於前部、可沿地面進行回旋的從動輪。
掃除部22包括例如位於本體殼體20內自吸入口31與空氣一併吸入塵埃且自排氣口32排出的電動鼓風機41、可旋轉地安裝在吸入口31而將塵埃攏上去的作為旋轉清掃體的旋轉刷42及使所述旋轉刷42旋轉驅動的有刷馬達43(圖1)、可旋轉地安裝在本體殼體20的前側等的兩側而將塵埃攏集起來的作為回旋清掃部的輔助掃除機構(輔助掃除部)即邊刷44及使所述邊刷44驅動的邊刷馬達45(圖1)、以及與吸入口31連通而蓄積塵埃的集塵部46(圖2)等。再者,只要至少包括電動鼓風機41、旋轉刷42及有刷馬達43(圖1)、邊刷44及邊刷馬達45(圖1)中的任一個即可。
圖1所示的通信部23包括用以經由家用閘道器14及網路15與外部裝置17進行無線通信的無線通信機構(無線通信部)及作為掃除機信號接收機構(掃除機信號接收部)的無線局域網路(local area network,LAN)器件47、向充電裝置12(圖4)等發送無線信號(紅外線信號)的例如紅外線發光元件等未圖示的發送機構(發送部)、以及接收來自充電裝置12或未圖示的遙控器等的無線信號(紅外線信號)的例如光電晶體(phototransistor)等未圖示的接收機構(接收部)等。再者,亦可設為例如在通信部23上搭載存取點(access point)功能,不經由家用閘道器14而與外部裝置17直接進行無線通信。又,亦可例如在通信部23上附加網站伺服器(web server)功能。
無線LAN器件47是自電動掃除機11經由家用閘道器14相對於網路15收發各種資訊的構件。
攝像部25包括多個例如作為其中一個及另一個攝像機構(攝像部本體)的相機51a、相機51b,以及對該些相機51a、相機51b賦予照明的作為照明機構(照明部)的發光二極體(light-emitting diode,LED)等的燈53。
如圖2所示,相機51a、相機51b在本體殼體20的側面部20a,配置在前部的兩側。即,在本實施形態中,相機51a、相機51b在本體殼體20的側面部20a,相對於電動掃除機11(本體殼體20)的寬度方向上的中心線L,分別配置在向左右方向傾斜大致相等的規定角度(鋭角)的位置。換言之,該些相機51a、相機51b相對於本體殼體20沿寬度方向大致對稱地配置,該些相機51a、相機51b的中心位置與和電動掃除機11(本體殼體20)的移行方向即前後方向交叉(正交)的寬度方向上的中心位置大致一致。此外,該些相機51a、相機51b分別配置在沿上下方向大致相等的位置,即大致相等的高度位置。因此,該些相機51a、相機51b在將電動掃除機11載置於地面上的狀態下自所述地面算起的高度設定為彼此大致相等。因此,相機51a、相機51b隔開地配置在相互錯開的位置(在左右方向上錯開的位置)。又,該些相機51a、相機51b是對本體殼體20的移行方向即前方,分別以規定的鏡頭最大角度(horizontal angle of view)(例如105°等)每隔規定時間,例如每隔數十毫秒等每隔微小時間,或每隔數秒等拍攝數位圖像的數位相機。此外,該些相機51a、相機51b的彼此的攝像範圍(視場)Va、攝像範圍(視場)Vb重合(圖5),該些相機51a、相機51b所拍攝的(其中一個及另一個)圖像P1、圖像P2(圖6(a)及圖6(b))在其攝像區域包含將電動掃除機11(本體殼體20)的寬度方向上的中心線L加以延長的前方位置在內的區域內在左右方向上重疊(lap)。在本實施形態中,該些相機51a、相機51b例如設為對可見光區域的圖像進行拍攝。再者,該些相機51a、相機51b所拍攝到的圖像例如亦可藉由未圖示的圖像處理電路等而壓縮成規定的資料格式。
燈53是輸出藉由相機51a、相機51b對圖像進行拍攝時的照明用的光的構件,配置在相機51a、相機51b的中間位置,即本體殼體20的側面部20a的中心線L上的位置。即,燈53與相機51a、相機51b相距的距離大致相等。又,所述燈53配置在與相機51a、相機51b在上下方向上大致相等的位置,即大致相等的高度位置。因此,所述燈53配置在相機51a、相機51b的寬度方向上的大致中央部。在本實施形態中,所述燈53對包含可見光區域的光進行照明。
圖1所示的感測部26例如包括對各驅動輪34(各馬達35)的轉數進行檢測的光編碼器等轉數感測器55。所述轉數感測器55藉由所測定的驅動輪34(圖3)或馬達35的轉數,對電動掃除機11(本體殼體20(圖3))的回旋角度或行進距離進行檢測。因此,所述轉數感測器55是檢測例如自充電裝置12(圖4)等的基準位置起的電動掃除機11(本體殼體20(圖3))的相對位置的位置檢測感測器。
控制機構27是包括例如作為控制機構本體(控制部本體)的中央處理單元(Central Processing Unit,CPU)、儲存有由所述CPU讀取的程式等固定的資料的儲存部即唯讀記憶體(read only memory,ROM 、動態形成成為藉由程式而進行的資料處理的作業區域的工作區(work area)等各種記憶區的區儲存部即隨機存取記憶體(random access memory,RAM)(分別未圖示)等的微電腦(microcomputer)。所述控制機構27更包括例如:記憶體61,作為記憶機構(記憶部)記憶相機51a、相機51b所拍攝到的圖像的資料等;圖像生成部62,作為距離圖像生成機構(距離圖像生成部),根據相機51a、相機51b所拍攝到的圖像計算自相機51a、相機51b算起的物體(特徵點)的距離(深度),並基於所述計算出的物體的距離生成距離圖像;形狀獲取部63,作為形狀獲取機構在由所述圖像生成部62生成的距離圖像中獲取所拍攝到的物體的形狀;判定部64,作為判定機構,根據所述形狀獲取部63所獲取到的物體的形狀判定控制;以及圖像處理部65,作為地圖生成機構(地圖生成部)基於判定部64的障礙物判定生成掃除區域的地圖(map)等。又,所述控制機構27包括:對移行部21的馬達35、馬達35(驅動輪34、驅動輪34(圖3))的動作進行控制的移行控制部66,對掃除部22的電動鼓風機41、有刷馬達43及邊刷馬達45的動作進行控制的掃除控制部67,對攝像部25的相機51a、相機51b進行控制的攝像控制部68,以及對攝像部25的燈53進行控制的照明控制部69等。而且,所述控制機構27具有例如對驅動輪34、驅動輪34(圖3)即馬達35、馬達35進行驅動而使電動掃除機11(本體殼體20(圖3))自主移行的移行模式,經由充電裝置12(圖4)對二次電池28進行充電的充電模式,以及動作待機中的待機模式。
記憶體61是不論電動掃除機11的電源的接通或斷開(on-off)均保持所記憶的各種資料的例如快閃記憶體(flash memory)等非揮發性記憶體。
圖像生成部62是利用已知的方法,根據相機51a、相機51b所拍攝到的圖像以及相機51a、相機51b間的距離計算物體(特徵點)的距離,並且生成表示所述計算出的物體(特徵點)的距離的距離圖像。即,所述圖像生成部62例如應用基於相機51a、相機51b與物體(特徵點)O的距離及相機51a、相機51b間的距離的三角測量(圖5),自相機51a、相機51b所拍攝到的各圖像中檢測出表示同一位置的像素點(pixel dot),計算所述像素點的上下方向及左右方向上的角度,根據該些角度與相機51a、相機51b間的距離計算所述位置的與相機51a、相機51b相隔的距離。因此,相機51a、相機51b所拍攝的圖像較佳為儘可能地範圍重合(重疊)。又,所述圖像生成部62生成距離圖像是藉由如下方式來進行:將所算出的各像素點的距離,例如針對每個點等規定點轉換成可藉由明度或色調等的視認而識別的灰階來顯示。在本實施形態中,圖像生成部62生成距離圖像,作為距離越大明度越小的黑白圖像,即自電動掃除機11(本體殼體20)算起向前方的距離越遠越黑且距離越近越白的例如256灰階(8位元=28 )的灰度(gray scale)的圖像。因此,所述距離圖像是使位於所謂電動掃除機11(本體殼體20)的移行方向前方的相機51a、相機51b所拍攝的範圍內的物體的距離資訊(距離資料)的集合體可視化的圖像。再者,所述圖像生成部62既可僅針對相機51a、相機51b所拍攝到的各圖像中的規定的圖像範圍內的像素點生成距離圖像,亦可生成整個圖像的距離圖像。所述圖像範圍亦可根據例如電動掃除機11(本體殼體20)的移行速度等的條件來變化,但是較佳為設為電動掃除機11(本體殼體20)位於至少自相機51a、相機51b算起規定的距離D、或規定的距離範圍DR(圖5)內的規定位置(例如距離範圍DR(圖5)之中最近的位置)時的所述電動掃除機11(本體殼體20)的外形形狀(上下左右的大小)以上。
形狀獲取部63是藉由相對於圖像生成部62所生成的距離圖像,設定規定的距離D或規定的距離範圍DR,來獲取位於所述距離D或距離範圍DR的物體O的形狀資訊的構件(圖5)。具體而言,所述形狀獲取部63作為距離圖像中的一例,藉由針對距離圖像PL所拍攝到的例如空罐等物體O,檢測在規定的距離D、或距離範圍DR(圖5)內的像素點的距離,可檢測物體O的水平方向上的尺寸即寬度尺寸W及上下方向上的尺寸即高度尺寸H(圖6(c))。所述規定的距離D或規定的距離範圍DR(圖5)是對應於例如電動掃除機11(本體殼體20)的移行速度等而設定。所述規定的距離D或規定的距離範圍DR(圖5)亦可設為對應於例如電動掃除機11(本體殼體20)的移行速度等而可變化地設定。又,所述形狀獲取部63藉由獲取物體的形狀資訊(寬度尺寸及高度尺寸),亦可間接獲取不存在所述物體的空間或洞部的形狀資訊(寬度尺寸及高度尺寸)等。例如,藉由獲取如圖7所示的床等物體O的形狀資訊,可間接獲取作為頂板部的踏板部FB與地面F的上下方向上的間隔G1、及自踏板部FB相互隔開而向地面F突出的腳部LP的水平方向上的間隔G2,故而可獲取被該些腳部LP、腳部LP間所劃分的狹窄處(洞部)NS是否存在、以及所述狹窄處NS的形狀資訊(寬度尺寸及高度尺寸)。
判定部64根據形狀獲取部63所獲取到的規定的距離、或規定的距離範圍的物體的形狀資訊、以及位於物體間的狹窄處等的形狀資訊,判定物體是否為阻礙移行的障礙物或物體是否為可登上的,並且判定是否需要變更電動掃除機11(本體殼體20)的移行控制。所述判定部64進而亦可基於形狀獲取部63所獲取到的規定的距離或規定的距離範圍的物體的形狀資訊、以及位於物體間的狹窄處等的形狀資訊,判定是否需要變更掃除控制。該些判定的詳細情況將在後文描述。
圖像處理部65根據形狀獲取部63所獲取到的物體的形狀資訊、以及感測部26的轉數感測器55所檢測到的電動掃除機11(本體殼體20)的位置,計算配置有電動掃除機11(本體殼體20)的掃除區域及位於所述掃除區域內的物體等的位置關係而生成地圖。再者,所述圖像處理部65並非必需的構成。
移行控制部66藉由對流入至馬達35、馬達35的電流的大小及方向進行控制,而使馬達35、馬達35正轉或反轉,由此對馬達35、馬達35的驅動進行控制,藉由對該些馬達35、馬達35的驅動進行控制而對驅動輪34、驅動輪34(圖3)的驅動進行控制。又,所述移行控制部66構成為對應於判定部64的判定,對電動掃除機11(本體殼體20)的移行方向及/或移行速度進行控制。
掃除控制部67藉由分別各別地對電動鼓風機41、有刷馬達43及邊刷馬達45進行導通角控制,來對該些電動鼓風機41、有刷馬達43(旋轉刷42(圖3))及邊刷馬達45(邊刷44(圖3))的驅動進行控制。又,所述掃除控制部67構成為對應於判定部64的判定,對掃除部22的動作進行控制。再者,亦可分別對應於該些電動鼓風機41、有刷馬達43及邊刷馬達45而各別地設置控制部。
攝像控制部68包括對相機51a、相機51b的快門(shutter)的動作進行控制的控制電路,以藉由每隔規定時間使所述快門運行,而藉由相機51a、相機51b每隔規定時間拍攝圖像的方式進行控制。
照明控制部69經由開關等來控制燈53的接通或斷開。所述照明控制部69在本實施形態中,包括對電動掃除機11的周圍的亮度進行檢測的感測器,設為當所述感測器所檢測到的亮度為規定值以下時使燈53點燈,其他時候則不使燈53點燈。
又,二次電池28例如與於圖3所示的本體殼體20的下表面部20c的後部的兩側露出的作為連接部的充電端子71、充電端子71電性連接,該些充電端子71、充電端子71與充電裝置12(圖4)側電性連接及機械連接,藉此經由所述充電裝置12(圖4)而充電。
圖1所示的家用閘道器14亦被稱作存取點等,設置於房屋內,例如藉由有線而與網路15連接。
伺服器16是與網路15連接的電腦(雲伺服器),可保存各種資料。
外部裝置17是在房屋的內部可經由例如家用閘道器14與網路15進行有線或無線通信,並且在房屋的外部可與網路15進行有線或無線通信的例如個人電腦(personal computer,PC)(平板終端(平板PC))17a或智慧型手機(行動電話)17b等通用器件。所述外部裝置17具有至少顯示圖像的顯示功能。
其次,對所述一實施形態的動作進行說明。
通常,電動掃除裝置大致分為藉由電動掃除機11進行掃除的掃除作業、以及藉由充電裝置12對二次電池28進行充電的充電作業。充電作業是使用利用內置於充電裝置12中的定電流電路等充電電路的已知的方法,故而僅對掃除作業進行說明。又,亦可另行包括根據來自外部裝置17等的命令藉由相機51a、相機51b中的至少任一個對規定的對象物進行拍攝的攝像作業。
電動掃除機11例如在達到預先設定的掃除開始時刻時或接收到遙控器或外部裝置17發送的掃除開始的命令信號時等的時序,控制機構27自待機模式切換至移行模式,所述控制機構27(移行控制部66)使馬達35、馬達35(驅動輪34、驅動輪34)驅動而與充電裝置12分離規定距離。
其次,電動掃除機11藉由圖像處理部65,生成掃除區域的地圖。在生成所述地圖時,作為概略,電動掃除機11一面沿掃除區域的外壁等進行移行,或在所述位置進行回旋,一面計算相機51a、相機51b所拍攝到的圖像中的物體的距離,根據所述距離判定牆壁或障礙物,基於當前的電動掃除機11的位置生成地圖(地圖生成模式)。然後,在控制機構27判定為已繪製整個掃除區域時,結束地圖生成模式,轉移至後述掃除模式。再者,所述地圖若在生成時預先暫時記憶於例如記憶體61等之中,則在下次掃除以後可僅自記憶體61讀出,不需要在每次掃除時生成,但是亦存在對與記憶於記憶體61中的地圖不同的掃除區域進行掃除的情況、或者即使是相同的掃除區域物體的布局等亦發生改變的情況,因此可設為可根據例如使用者的命令等,或每隔規定期間等而適當生成,亦可基於掃除作業時的物體的距離測定,對暫時生成的地圖進行隨時更新。
其次,電動掃除機11根據所生成的地圖,一面在掃除區域內自主移行一面進行掃除(掃除模式)。在所述自主移行時,概略而言,電動掃除機11一面前進,一面計算相機51a、相機51b所拍攝到的圖像中的物體的距離,並根據所述距離或所繪製的地圖判定牆壁或障礙物,一面避開該些牆壁或障礙物一面進行移行,並且藉由掃除部22進行掃除。
更詳細而言,若亦一面參照圖8所示的流程圖等一面進行說明,則首先,藉由控制機構27(移行控制部66)使馬達35、馬達35(驅動輪34、驅動輪34)驅動而使電動掃除機11(本體殼體20)移行(步驟1),藉由經控制機構27(攝像控制部68)驅動的相機51a、相機51b對移行方向前方進行拍攝(步驟2)。該些所拍攝到的圖像中的至少任一個可記憶於記憶體61中。其次,根據該些相機51a、相機51b所拍攝到的圖像與相機51a、相機51b之間的距離,藉由圖像生成部62來計算規定的圖像範圍內的物體(特徵點)的距離(步驟3)。具體而言,例如當利用相機51a、相機51b拍攝如圖6(a)及圖6(b)所示的圖像P1、圖像P2時,利用圖像生成部62計算所述圖像P1、圖像P2中的各像素點的距離。進而,圖像生成部62基於所算出的距離生成距離圖像(步驟4)。所述距離圖像亦可例如記憶於記憶體61中。將經所述圖像生成部62生成的距離圖像PL的示例示於圖6(c)。然後,形狀獲取部63自所述生成的距離圖像,獲取規定的距離、或規定的距離範圍的物體的形狀資訊(步驟5)。此時,作為物體的形狀資訊,藉由檢測寬度尺寸、高度尺寸等,亦可獲取狹窄處的形狀資訊等。
然後,判定部64基於形狀獲取部63所獲取到的物體的形狀資訊,判定在電動掃除機11(本體殼體20)的前方的規定的距離、或規定的距離範圍內是否有物體(步驟6)。具體而言,判定部64基於形狀獲取部63所獲取到的物體的寬度尺寸及高度尺寸、物體間的水平方向或上下方向上的間隔,判定物體的至少一部分是否位於距離圖像的規定的圖像範圍內。所述圖像範圍對應於電動掃除機11(本體殼體20)位於與相機51a、相機51b相隔規定的距離D、或規定的距離範圍DR內的規定位置(例如距離範圍DR之內最近的位置)時的所述電動掃除機11(本體殼體20)的外形形狀(上下左右的大小)。因此,在所述圖像範圍內障礙物位於規定的距離或規定的距離範圍內,是指電動掃除機11(本體殼體20)就如當前般前進時物體位於電動掃除機11(本體殼體20)的軌跡內。
在所述步驟6中,判定為無物體時,可設想為在電動掃除機11(本體殼體20)的前方有能夠移行的空間,故而判定部64基於形狀獲取部63所獲取到的物體的形狀資訊,判定所述空間是否大,即在電動掃除機11(本體殼體20)的前方是否有狹窄處(步驟7)。具體而言,判定部64在形狀獲取部63所獲取到的物體間的水平方向上的間隔及物體間的上下方向上的間隔分別處於規定的範圍內時,判定為存在狹窄處。更詳細而言,判定部64在形狀獲取部63所獲取到的物體間的水平方向及上下方向上的各自的間隔與電動掃除機11(本體殼體20)的寬度尺寸及高度尺寸的差中的至少任一個未達規定值時,判定為存在狹窄處。然後,控制機構27(移行控制部66)根據所述判定,對電動掃除機11(本體殼體20)的移行速度進行控制。
具體而言,在步驟7中,判定為在電動掃除機11(本體殼體20)的前方無狹窄處(所述差分別並非未達規定值(為規定值以上))時,可設想為在電動掃除機11(本體殼體20)的前方有充分的空間,或者在電動掃除機11(本體殼體20)的前方無物體,因此將電動掃除機11(本體殼體20)的移行速度設定為相對高速的第1速度(步驟8),返回至步驟1。作為所述步驟8的移行控制,控制機構27(移行控制部66)是以電動掃除機11(本體殼體20)的移行速度成為第1速度的方式對馬達35、馬達35(驅動輪34、驅動輪34)的驅動進行控制。因此,當電動掃除機11(本體殼體20)已以第1速度進行移行時,不變更移行速度而返回至步驟1。
又,在步驟7中,判定為在電動掃除機11(本體殼體20)的前方有狹窄處(所述差中的至少任一個未達規定值)時,可設想為電動掃除機11(本體殼體20)可進入至電動掃除機11(本體殼體20)的前方的狹窄處,因此將電動掃除機11(本體殼體20)的移行速度設定為相對低速的第2速度(步驟9),返回至步驟1。作為所述步驟9的移行控制,控制機構27(移行控制部66)以電動掃除機11(本體殼體20)的移行速度成為第2速度的方式對馬達35、馬達35(驅動輪34、驅動輪34)的驅動進行控制,藉此使得可一面以與圍繞狹窄處的物體不發生衝撞的方式慎重地移行,一面確實地進入至所述狹窄處,所述狹窄處是相對於電動掃除機11(本體殼體20)的外形而言富餘少的貼近的形狀。因此,在電動掃除機11(本體殼體20)已以第2速度移行時,不變更移行速度而返回至步驟1。
另一方面,在步驟6中,判定為有物體時,可設想為電動掃除機11(本體殼體20)的前方的物體是阻礙移行的障礙物的情況、以及是不阻礙移行的物體的情況,判定部64基於形狀獲取部63所獲取到的物體的形狀資訊,判定物體是否為障礙物(步驟10)。具體而言,判定部64根據形狀獲取部63所獲取到的物體的高度尺寸,判定物體是否為障礙物。更詳細而言,判定部64在形狀獲取部63所獲取到的物體的高度尺寸為規定的高度以上時,判定為物體為障礙物。所述規定的高度例如設定為即使電動掃除機11(本體殼體20)登上亦不堆疊的高度。
然後,在所述步驟10中,判定為物體並非障礙物(物體的高度尺寸未達規定的高度尺寸)時,可設想為物體是例如玄關地墊或配置於掃除區域的一部分的氈毯或地毯等高度較小而可登上的物體,因此判定部64變更藉由控制機構27(掃除控制部67)的掃除控制(步驟11),返回至步驟1,不避開物體而登上物體。作為所述步驟11的掃除控制的變更,例如是藉由控制機構27(掃除控制部67)來變更掃除部22的電動鼓風機41的輸入的增減,旋轉刷42(有刷馬達43)及/或邊刷44、邊刷44(邊刷馬達45、邊刷馬達45)的驅動的接通或斷開或驅動速度。例如,在所述步驟10中,藉由使電動鼓風機41的輸入增加,使旋轉刷42(有刷馬達43)的驅動速度增加來提高收取垃圾能力。再者,所述掃除控制的變更亦可例如在物體的高度尺寸中設定多個臨限值,在物體的高度尺寸大(厚)的情況以及物體的高度尺寸小(薄)的情況下,設為不同的控制。
另一方面,在步驟10中,判定為物體為障礙物(物體的高度尺寸未達規定的高度尺寸)時,可設想為應避開的物體或無法進入的狹窄處位於電動掃除機11(本體殼體20)的前方,判定部64變更藉由控制機構27(移行控制部66)而控制的電動掃除機11(本體殼體20)的移行方向(步驟12),返回至步驟1。作為所述移行方向上的變更,可基於形狀獲取部63所獲取到的物體的形狀資訊,對應於所述形狀資訊適當改變移行方向而進行避開動作,或選擇預先設定的單個或多個規定的避開動作程序。作為避開動作,例如控制機構27(移行控制部66)對馬達35、馬達35(驅動輪34、驅動輪34)的驅動進行控制,使電動掃除機11(本體殼體20)相對於物體暫時停止,在所述位置或後退規定距離的位置進行回旋,藉此如圖9(a)所示呈曲柄(crank)狀避開物體O(物體O較小時),或如圖9(b)、圖9(c)所示在與物體O相背離的方向上移行或沿物體O移行(物體O為牆壁等的情況)。
其結果為,電動掃除機11(本體殼體20)一面在掃除區域內的地面上避開障礙物,一面自主移行至狹窄處NS(圖7)等各個角落為止,並且藉由控制機構27(掃除控制部67)使掃除部22運行來掃除地面的塵埃。即,電動掃除機11進行即使檢測出障礙物亦繼續進行掃除作業等繼續的動作。
在掃除部22中,藉由經控制機構27(掃除控制部67)驅動的電動鼓風機41、旋轉刷42(有刷馬達43)或邊刷44(邊刷馬達45)而將地面的塵埃經由吸入口31收集至集塵部46。然後,在所繪製的掃除區域的掃除結束時,或在掃除作業中二次電池28的容量下降至規定量而不足以使掃除或攝像結束(二次電池28的電壓下降至放電終止電壓附近)等的規定條件時,在電動掃除機11中,藉由控制機構27(移行控制部66)對馬達35、馬達35(驅動輪34、驅動輪34)的動作進行控制以回歸充電裝置12。其後,當將充電端子71、充電端子71與充電裝置12的充電用端子加以連接時,結束掃除作業,控制機構27轉移至待機模式或充電模式。
再者,記憶體61中所記憶的圖像的資料是在例如電動掃除機11回歸充電裝置12時,在掃除作業中隨時、每隔規定時間、或有來自外部裝置17的請求時等介由無線LAN器件47經由家用閘道器14及網路15發送至伺服器16。再者,發送已結束的資料藉由自記憶體61刪除,或在記憶新資料時覆寫,可高效率地使用記憶體61的容量。
在伺服器16中,可保存自電動掃除機11發送的圖像的資料,並根據來自外部裝置17的請求(訪問)下載該些圖像的資料。
並且,在外部裝置17中,顯示自伺服器16下載的圖像。
根據以上所述的一實施形態,利用相機51a、相機51b所拍攝到的圖像,藉由圖像生成部62生成位於電動掃除機11(本體殼體20)的移行方向側的物體的距離圖像,並根據所述生成的距離圖像,利用形狀獲取部63獲取所拍攝到的物體的形狀資訊,藉此不僅可高精度地檢測物體的有無,而且可高精度地檢測物體的形狀。
又,藉由利用形狀獲取部63,獲取位於電動掃除機11(本體殼體20)的移行方向側的物體的水平方向上的間隔,可容易地判定在水平方向上是否有電動掃除機11(本體殼體20)可進入的空間。
同樣地,藉由利用形狀獲取部63,獲取位於電動掃除機11(本體殼體20)的移行方向側的物體的上下方向上的間隔,可容易地判定在上下方向上是否有電動掃除機11(本體殼體20)可進入的空間。
因此,藉由基於該些水平方向及上下方向上的間隔的獲取等的形狀資訊,利用形狀獲取部63獲取狹窄處NS(圖7)是否位於電動掃除機11(本體殼體20)的前方,可進行移動控制,以使電動掃除機11(本體殼體20)可進入至床等物體O(圖7)的下部的腳部LP、腳部LP之間或椅子等物體的腳部之間等。
並且,藉由控制機構27以根據形狀獲取部63所獲取到的形狀資訊對電動掃除機11(本體殼體20)的移行進行控制的方式對馬達35、馬達35(驅動輪34、驅動輪34)的動作進行控制,可在發生衝撞之前先避開阻礙移行的障礙物等,而且不過度大幅地避開障礙物,使電動掃除機11(本體殼體20)沿障礙物的附近移行,從而可提高移行性能。因此,可在掃除區域內掃除到各個角落,從而可提高掃除性能。
具體而言,控制機構27以根據形狀獲取部63所獲取到的物體的形狀資訊對電動掃除機11(本體殼體20)的移行速度進行控制的方式對馬達35、馬達35(驅動輪34、驅動輪34)的動作進行控制,藉此例如當在電動掃除機11(本體殼體20)的前方空間比較大,即無阻礙移行的障礙物時,可使電動掃除機11(本體殼體20)以相對高速移行而高效率地掃除,並且當電動掃除機11(本體殼體20)進入至狹窄處NS(圖7)時,在所述狹窄處NS(圖7)的寬度尺寸或高度尺寸為貼近電動掃除機11(本體殼體20)的外形的形狀的情形時等,亦可使電動掃除機11(本體殼體20)以相對低速移行而容易進入至狹窄處NS等。
同樣地,藉由控制機構27以根據形狀獲取部63所獲取到的物體的形狀資訊,對電動掃除機11(本體殼體20)的移行方向進行控制的方式對馬達35、馬達35(驅動輪34、驅動輪34)的動作進行控制,亦可例如根據位於電動掃除機11(本體殼體20)的前方的障礙物的形狀,而使其避開動作不同等。
因此,可進行適合於物體的形狀的電動掃除機11(本體殼體20)的移行控制。
又,當藉由形狀獲取部63,在根據距離圖像獲得的規定距離,獲取到物體的形狀資訊時,可在電動掃除機11(本體殼體20)自當前位置移行至規定距離的位置為止時進行移行控制,以使得電動掃除機11(本體殼體20)與位於所述規定距離的物體不發生衝撞。
此外,當藉由形狀獲取部63,在根據距離圖像獲得的規定的距離範圍內,獲取到物體的形狀時,可在電動掃除機11(本體殼體20)自當前位置移行至前部位於規定的距離範圍內為止時進行移行控制,以使得電動掃除機11(本體殼體20)與位於所述距離範圍內的物體不發生衝撞。
又,藉由控制機構27根據形狀獲取部63所獲取到的物體的形狀資訊對掃除部22的動作進行控制,而可在自形狀獲取部63所獲取到的物體的形狀資訊,判定為電動掃除機11(本體殼體20)例如登上氈毯或地毯等時等判定為地面的種類發生變化的情形時,設為適合於所述地面的掃除狀態,從而可提高掃除效率。
再者,在所述一實施形態中,控制機構27(移行控制部66)基於形狀獲取部63所獲取到的物體的形狀資訊而進行的電動掃除機11(本體殼體20)的移行控制並不限於所述形態,可對應於物體的形狀而任意設定。
又,亦可將相機51a、相機51b配置於本體殼體20(側面部20a)的左右方向上大致相等的位置,即上下配置。
此外,亦可將相機51a、相機51b中的至少任一個設為對紅外區域的圖像進行拍攝的紅外線相機。
又,圖像的顯示除了藉由控制機構27而處理成可在外部裝置17中顯示的構成以外,例如亦可藉由分別安裝於外部裝置17中的專用程式(應用)來處理成在外部裝置17中顯示,且亦可在控制機構27或伺服器16中預先進行處理,藉由外部裝置17的瀏覽器(browser)等通用的程式來進行顯示。即,作為顯示控制機構(顯示控制部),亦可設為藉由保存於伺服器16中的程式、安裝於外部裝置17中的程式等來使圖像顯示的構成。
此外,暫時記憶於記憶體61中的圖像等的資料是設為發送至伺服器16並記憶於伺服器16中,但既可直接記憶於記憶體61中,亦可記憶於外部裝置17中。
又,相機51a、相機51b所拍攝到的圖像或圖像生成部62所生成的距離圖像並不限於外部裝置17,亦可顯示於例如設置於電動掃除機11自身中的顯示部等。此時,可不自記憶體61向伺服器16經由家用閘道器14及網路15發送資料,亦可使電動掃除機11的構成或控制進一步簡化。
並且,圖像生成部62、形狀獲取部63、判定部64、掃除控制部67、攝像控制部68及照明控制部69分別包含於控制機構27中,但既可分別設為彼此分開的構成,亦可將任兩者以上加以任意組合。
此外,圖像生成部62的距離計算不僅可在掃除作業時使用,而且可在電動掃除機11(本體殼體20)的任意的移行時使用。
又,攝像機構亦可設定3個以上。即,攝像機構只要為多個,即不限定其個數。
已對本發明的一實施形態進行說明,但所述實施形態是作為例示起提示作用,並不意圖限定發明的範圍。所述新穎的實施形態可藉由其他各種形態來實施,在不脫離發明的主旨的範圍內,可進行各種省略、置換、變更。所述實施形態及其變形包含於發明的範圍及主旨內,並且包含於與申請專利範圍所述的發明及其同等範圍內。
11‧‧‧電動掃除機 12‧‧‧充電裝置 14‧‧‧家用閘道器 15‧‧‧網路 16‧‧‧伺服器 17‧‧‧外部裝置 17a‧‧‧個人電腦 17b‧‧‧智慧型手機 20‧‧‧本體殼體 20a‧‧‧側面部 20b‧‧‧上表面部 20c‧‧‧下表面部 21‧‧‧移行部 22‧‧‧掃除部 23‧‧‧通信部 25‧‧‧攝像部 26‧‧‧感測部 27‧‧‧控制機構 28‧‧‧二次電池 31‧‧‧吸入口 32‧‧‧排氣口 34‧‧‧驅動輪 35‧‧‧馬達 36‧‧‧回旋輪 41‧‧‧電動鼓風機 42‧‧‧旋轉刷 43‧‧‧有刷馬達 44‧‧‧邊刷 45‧‧‧邊刷馬達 46‧‧‧集塵部 47‧‧‧無線LAN器件 51a‧‧‧作為攝像機構的相機 51b‧‧‧作為攝像機構的相機 53‧‧‧燈 55‧‧‧轉數感測器 61‧‧‧記憶體 62‧‧‧作為距離圖像生成機構的圖像生成部 63‧‧‧作為形狀獲取機構的形狀獲取部 64‧‧‧判定部 65‧‧‧圖像處理部 66‧‧‧移行控制部 67‧‧‧掃除控制部 68‧‧‧攝像控制部 69‧‧‧照明控制部 71‧‧‧充電端子 D‧‧‧距離 DR‧‧‧距離範圍 F‧‧‧地面 FB‧‧‧踏板部 FR、RR‧‧‧箭頭 G1、G2‧‧‧間隔 H‧‧‧高度尺寸 L‧‧‧中心線 LP‧‧‧腳部 NS‧‧‧狹窄處 O‧‧‧物體 P1、P2‧‧‧圖像 PL‧‧‧距離圖像 Va、Vb‧‧‧攝像範圍 W‧‧‧寬度尺寸 1~12‧‧‧步驟
圖1是表示一實施形態的電動掃除機的內部構造的方塊圖。 圖2是表示所述電動掃除機的立體圖。 圖3是自下方表示所述電動掃除機的俯視圖。 圖4是示意性地表示包含所述電動掃除機的電動掃除系統的說明圖。 圖5是示意性地表示所述電動掃除機的物體的距離的計算方法的說明圖。 圖6(a)是表示其中一個攝像機構所拍攝到的圖像的一例的說明圖,圖6(b)是表示另一個攝像機構所拍攝到的圖像的一例的說明圖,圖6(c)是表示基於圖6(a)及圖6(b)而生成的距離圖像的一例的說明圖。 圖7是示意性地表示所述攝像機構所拍攝的物體的一例的立體圖。 圖8是表示所述電動掃除機的移行控制的流程圖。 圖9(a)~圖9(c)是表示所述電動掃除機的移行控制的說明圖。
11‧‧‧電動掃除機
14‧‧‧家用閘道器
15‧‧‧網路
16‧‧‧伺服器
17‧‧‧外部裝置
17a‧‧‧個人電腦
17b‧‧‧智慧型手機
21‧‧‧移行部
22‧‧‧掃除部
23‧‧‧通信部
25‧‧‧攝像部
26‧‧‧感測部
27‧‧‧控制機構
28‧‧‧二次電池
35‧‧‧馬達
41‧‧‧電動鼓風機
43‧‧‧有刷馬達
45‧‧‧邊刷馬達
47‧‧‧無線LAN器件
51a‧‧‧作為攝像機構的相機
51b‧‧‧作為攝像機構的相機
53‧‧‧燈
55‧‧‧轉數感測器
61‧‧‧記憶體
62‧‧‧作為距離圖像生成機構的圖像生成部
63‧‧‧作為形狀獲取機構的形狀獲取部
64‧‧‧判定部
65‧‧‧圖像處理部
66‧‧‧移行控制部
67‧‧‧掃除控制部
68‧‧‧攝像控制部
69‧‧‧照明控制部

Claims (10)

  1. 一種電動掃除機,包括: 本體殼體; 驅動輪,使所述本體殼體能夠移行; 控制機構,藉由控制所述驅動輪的驅動而使所述本體殼體自主移行; 多個攝像機構,配置於所述本體殼體且相互隔開,對所述本體殼體的移行方向側進行拍攝; 距離圖像生成機構,藉由所述攝像機構所拍攝到的圖像,生成位於所述移行方向側的物體的距離圖像;以及 形狀獲取機構,根據所述距離圖像生成機構所生成的所述距離圖像,獲取所拍攝到的物體的形狀資訊。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的電動掃除機,其中 在根據所述距離圖像獲得的規定的距離,所述形狀獲取機構獲取所述物體的形狀資訊。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的電動掃除機,其中 在根據所述距離圖像獲得的規定的距離範圍內,所述形狀獲取機構獲取所述物體的形狀資訊。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的電動掃除機,其中 基於所述物體的形狀資訊,所述形狀獲取機構獲取狹窄處是否位於所述本體殼體的移行方向側。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的電動掃除機,其中 所述形狀獲取機構獲取位於所述本體殼體的移行方向側的物體的水平方向上的間隔。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的電動掃除機,其中 所述形狀獲取機構獲取位於所述本體殼體的移行方向側的物體的上下方向上的間隔。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的電動掃除機,其中 所述控制機構對所述驅動輪的動作進行控制,以便根據所述形狀獲取機構所獲取到的所述物體的形狀資訊對所述本體殼體的移行進行控制。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的電動掃除機,其中 所述控制機構對所述驅動輪的動作進行控制,以便根據所述形狀獲取機構所獲取到的所述物體的形狀資訊對所述本體殼體的移行速度進行控制。
  9. 如申請專利範圍第7項所述的電動掃除機,其中 所述控制機構對所述驅動輪的動作進行控制,以便根據所述形狀獲取機構所獲取到的所述物體的形狀資訊對所述本體殼體的移行方向進行控制。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的電動掃除機,其中 所述控制機構根據所述形狀獲取機構所獲取到的所述物體的形狀資訊對掃除部的動作進行控制。
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