TWI653965B

TWI653965B - Electric sweeper

Info

Publication number: TWI653965B
Application number: TW106122327A
Authority: TW
Inventors: 丸谷裕樹; 渡邊浩太
Original assignee: 東芝生活電器股份有限公司
Priority date: 2016-11-09
Filing date: 2017-07-04
Publication date: 2019-03-21
Also published as: JP6831213B2; WO2018087952A1; JP2018075191A; US20190254490A1; GB2570240A; CN109922702A; CN109922702B; GB2570240B; TW201817361A; GB201906015D0

Abstract

電動掃除機(11)包括本體殼體、驅動輪、移行控制部(61)、掃除部(22)、周圍檢測感測器(43)及地圖生成部(64)。驅動輪使本體殼體能夠移行。移行控制部(61)藉由對驅動輪的驅動進行控制而使本體殼體自律移行。掃除部(22)進行掃除。周圍檢測感測器(43)檢測出本體殼體的周圍的形狀。地圖生成部(64)基於以如下方式、即藉由利用移行控制部(61)對驅動輪的驅動進行控制而使本體殼體在規定範圍內進行規定的初始動作的方式由周圍檢測感測器(43)所掃描到的周圍的形狀來製作掃除區域的初始地圖。

Description

電動掃除機

本發明的實施形態是有關於一種能夠自律移行的電動掃除機。

在習知上，已知有一邊在作為被掃除面的地面上進行自律移行，一邊對地面進行掃除的所謂自律移行型的電動掃除機（掃除機器人）。

此種電動掃除機包含如下技術：為實現效率佳的掃除，將要掃除的房間的大小、形狀及障礙物等反映並製作（繪製）於地圖中，基於所述製作的地圖設定最適合的移行路徑，沿該移行路徑進行移行。該地圖例如可基於使用配置於本體殼體的照相機拍攝到的圖像來製作。

在製作地圖的情況下，通常在自掃除開始位置進行預先決定的移行控制的同時，基於根據拍攝到的圖像可檢測到的障礙物依次製作地圖，因而存在效率差的情況。因此，要求提高自地圖的製作至基於該製作的地圖決定掃除動作為止的一連串動作的效率。另外，在製作地圖時，獲取無關於將要掃除的房間的形狀地由電動掃除機預先決定出的移行路線，故而使用者會看到電動掃除機胡亂地移行，因此難以宣傳電動掃除機的性能。 [現有技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利第5426603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提高掃除的效率並且可宣傳在瞭解移行場所的形狀後進行掃除這一情況的電動掃除機。 [解決問題的手段]

實施形態的電動掃除機包括本體殼體、驅動部、移行控制機構、掃除部、周圍檢測感測器及繪製機構。驅動部使本體殼體能夠移行。移行控制機構藉由對驅動輪的驅動進行控制而使本體殼體自律移行。掃除部進行掃除。周圍檢測感測器檢測出本體殼體的周圍的形狀。繪製機構基於周圍的形狀來製作移行場所的初始地圖，周圍的形狀是以利用移行控制機構對驅動部的驅動進行控制而藉此使本體殼體在規定範圍內進行規定的初始動作的方式由周圍檢測感測器所掃描到的。

以下，參照圖式對第1實施形態的構成進行說明。

在圖1至圖4中，11是作為自律移行體的電動掃除機，所述電動掃除機11與作為基地裝置的充電裝置（充電台）12一併構成作為自律移行體裝置的電動掃除裝置（電動掃除系統），所述充電裝置12成為所述電動掃除機11的充電用基地部。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律移行（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）。

並且，所述電動掃除機11包括中空狀的本體殼體20。另外，所述電動掃除機11包括驅動部即驅動輪21。進而，所述電動掃除機11包括對塵埃進行掃除的掃除部22。另外，所述電動掃除機11包括感測部23。進而，所述電動掃除機11包括控制器即作為控制機構的控制部24。另外，所述電動掃除機11包括作為告知機構的顯示部25。並且，所述電動掃除機11亦可包括供電用的電池即二次電池。另外，所述電動掃除機11例如亦可包括藉由有線或者無線而經由網路進行通訊的作為資訊發送機構的資料通訊機構（通訊部）。進而，所述電動掃除機11亦可包括與外部裝置或使用者之間進行訊號的輸入/輸出的輸入/輸出部。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、箭頭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例如是由合成樹脂等而形成。所述本體殼體20例如形成為扁平的圓柱狀（圓盤狀）等。另外，所述本體殼體20中，亦可將集塵口即吸入口31等設置於與地面對向的下部等。

驅動輪21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（自律移行）的構件，即移行用的構件。本實施形態中，所述驅動輪21例如在本體殼體20的左右成對設置。所述驅動輪21藉由作為驅動機構的馬達33進行驅動。再者，亦可替代所述驅動輪21而使用作為驅動部的履帶等。

馬達33與驅動輪21對應地配置。因此，本實施形態中，所述馬達33例如在左右成對設置。並且，所述馬達33可獨立地使各驅動輪21驅動。

掃除部22是將例如地面或牆壁面等被掃除部的塵埃去除的構件。所述掃除部22例如具有自吸入口31收集地面上的塵埃並清除、或將牆壁面擦乾淨的功能。所述掃除部22亦可包括自吸入口31與空氣一併吸入塵埃的電動鼓風機35、以可旋轉的方式安裝在吸入口31而將塵埃攏上去的作為旋轉清掃體的旋轉刷36及使所述旋轉刷36旋轉驅動的有刷馬達37、以可旋轉的方式安裝在本體殼體20的前側等的兩側而將塵埃攏集起來的作為迴旋清掃部的輔助掃除機構（輔助掃除部）即邊刷38以及使所述邊刷38驅動的邊刷馬達39的至少任一個。另外，所述掃除部22亦可包括與吸入口31連通而積存塵埃的集塵部40。

感測部23是感測對電動掃除機11（本體殼體20）的移行加以支持的各種資訊的構件。更具體而言，所述感測部23是感測例如地面的凹凸狀態（階差部）、或成為移行的障礙的牆壁或者障礙物、地面的塵埃量等的構件。所述感測部23包括周圍檢測感測器43。另外，所述感測部23例如亦可包括紅外線感測器44、或塵埃量感測器（灰塵感測器）45。

周圍檢測感測器43是檢測出本體殼體20的周圍的形狀的構件。所述周圍檢測感測器43具備作為攝像機構的照相機51。另外，所述周圍檢測感測器43包括判定部52。再者，所述周圍檢測感測器43亦可包括作為檢測輔助機構（檢測輔助部）的燈53。

照相機51是對本體殼體20的移行方向即前方，分別以規定的水平視角（例如105°等）每隔規定時間、例如每隔數十毫秒等地每隔微小時間，或每隔數秒等拍攝數位圖像的數位照相機。所述照相機51可為單個亦可為多個。本實施形態中，照相機51在左右成對設置。即，所述照相機51在左右隔開地配置於本體殼體20的前部。另外，該些照相機51、照相機51彼此的攝像範圍（視野）重合。因此，該些照相機51、照相機51所拍攝的圖像的攝像區域在左右方向上重疊。再者，藉由照相機51進行拍攝的圖像例如可為可見光區域的彩色圖像或黑白圖像，亦可為紅外線圖像。

判定部52構成為：藉由自照相機51所拍攝到的圖像中提取特徵點等而根據所拍攝到的圖像檢測出位於本體殼體20的周圍的物體（障礙物等）的形狀（物體的距離及高度等）。換言之，所述判定部52構成為：對基於照相機51所拍攝到的圖像算出了與本體殼體20相隔的距離的物體是否為障礙物進行判定。例如，所述判定部52構成為：利用已知的方法，基於照相機51拍攝到的圖像以及照相機51間的距離來計算物體（特徵點）的距離（深度）及三維座標。即，所述判定部52具體而言構成為：應用基於照相機51、照相機51與該些照相機51、照相機51所拍攝到的圖像G、圖像G的物體O（特徵點SP）的距離f（視差）及照相機51、照相機51間的距離l的三角測量，自照相機51、照相機51拍攝到的各圖像G、圖像G中檢測出表示同一位置的畫素點（pixel dot），計算所述畫素點的上下方向、左右方向及前後方向上的角度，根據該些角度及照相機51、照相機51間的距離來計算所述位置的與照相機51相隔的距離及高度，並且算出物體O（特徵點SP）的三維座標（圖4）。另外，所述判定部52例如構成為：將在規定的圖像範圍（例如對應於本體殼體20的寬度及高度而設定的圖像範圍）中拍攝的物體的距離與預先設定的或者是可變化地設定的閾值即設定距離進行比較，將位於該設定距離以下的距離（與電動掃除機11（本體殼體20）相隔的距離）的物體判定為障礙物。再者，所述判定部52例如亦可具備進行對照相機51拍攝到的原始圖像的透鏡畸變修正或雜訊去除、對比度調整、及圖像中心的一致化等一次圖像處理的圖像修正功能。另外，所述判定部52亦可設置於控制部24。進而，在照相機51為單個的情況下，判定部52亦可於電動掃除機11（本體殼體20）進行了移動時，根據對象物的座標的移動量來計算距離。

燈53是藉由對照相機51的攝像範圍進行照明而獲得攝像所需的亮度的構件。所述燈53在本實施形態中配置於照相機51、照相機51的中間位置，與各照相機51對應地設置。所述燈53例如使用發光二極體（Light Emitting Diode，LED）等。

紅外線感測器44向本體殼體20的外部射出紅外線，能夠利用所述所射出的紅外線經物體反射的反射波檢測出障礙物等。

塵埃量感測器45是設置於例如自集塵部40的上游側、即吸入口31向集塵部40連續的風路等上的光感測器。所述塵埃量感測器45包括射出光的發光部、及接收來自所述發光部的光的光接收部。並且，所述塵埃量感測器45能夠基於自發光部射出的光被光接收部所接收的量檢測出通過該些發光部與光接收部之間的塵埃量的多少。

控制部24使用包括例如控制機構本體（控制部本體）即CPU或唯讀記憶體（read only memory，ROM）及隨機存取記憶體（random access memory，RAM）等的微電腦（microcomputer）。所述控制部24包括使驅動輪21（馬達33）驅動的移行控制機構即移行控制部61。另外，所述控制部24包括與掃除部22電性連接的掃除控制機構即掃除控制部62。進而，所述控制部24包括與感測部23電性連接的感測器控制機構即感測器連接部63。另外，所述控制部24包括作為繪製機構（繪製部）的地圖生成部64。進而，所述控制部24包括時間推斷部65。另外，所述控制部24包括與顯示部25電性連接的作為顯示控制機構的顯示控制部66。即，所述控制部24與掃除部22、感測部23、顯示部25等電性連接。另外，所述控制部24與二次電池電性連接。並且，所述控制部24例如具有對驅動輪21即馬達33進行驅動而使電動掃除機11（本體殼體20）自律移行的移行模式、經由充電裝置12對二次電池進行充電的充電模式、以及動作待機中的待機模式。再者，所述控制部24例如亦可包括快閃記憶體（flash memory）等非揮發性記憶體等。另外，所述控制部24亦可包括對二次電池的充電進行控制的充電控制部。

移行控制部61是藉由對馬達33的驅動進行控制，即對流入馬達33的電流的大小及方向進行控制，而使馬達33正轉或者逆轉地對馬達33的驅動進行控制，並藉由對馬達33的驅動進行控制而對驅動輪21的驅動進行控制的構件。所述移行控制部61亦可構成為基於後述的地圖生成部64所製作的地圖來設定最適合的移行路線。此處，作為所製作的最適合的移行路線，設定如下可有效率地進行移行（掃除）的路線：可以最短移行距離在地圖中的能夠掃除的區域（除障礙物或階差部等無法移行的區域以外的區域）進行移行的路線，例如電動掃除機11（本體殼體20）儘可能地徑直前進（方向變換最少）的路線，與成為障礙物的物體接觸少的路線，或者在相同的部位重複移行的次數最少的路線等。另外，所述移行控制部61亦可根據感測部23（周圍檢測感測器43及紅外線感測器44）所檢測到的障礙物而隨時變更移行路線。進而，移行控制部61亦可基於二次電池的餘量來設定電動掃除機11（本體殼體20）的移行速度或移行路線。例如，在二次電池的餘量不充分的情況下，亦可相對加快電動掃除機11（本體殼體20）的速度地進行設定，以便可以短時間掃除更廣的掃除區域。

掃除控制部62藉由對掃除部22的電動鼓風機35、有刷馬達37及邊刷馬達39的驅動進行控制，即對電動鼓風機35、有刷馬達37及邊刷馬達39的通電量分別各自進行控制，而對該些電動鼓風機35、有刷馬達37（旋轉刷36）及邊刷馬達39（邊刷38）的驅動進行控制。所述掃除控制部62亦可基於二次電池的餘量來對電動鼓風機35、有刷馬達37及邊刷馬達39的驅動進行控制。例如，在二次電池的餘量不充分的情況下，亦可減少電動鼓風機35、有刷馬達37及邊刷馬達39的驅動而抑制二次電池的使用量。

感測器連接部63是獲得感測部23（周圍檢測感測器43、紅外線感測器44、塵埃量感測器45）的檢測結果的構件。另外，所述感測器連接部63亦可具備對照相機51的動作（快門動作等）進行控制而使照相機51每隔規定時間拍攝圖像的攝像控制部或對燈53的動作（燈53的開閉（on-off））進行控制的照明控制部的功能。

地圖生成部64是基於周圍檢測感測器43所檢測出的本體殼體20的周圍的形狀（成為障礙物的物體的距離及高度），製作示出能否在掃除區域移行的地圖（繪圖）的構件。具體而言，所述地圖生成部64基於照相機51拍攝到的圖像中的物體的特徵點的三維座標，判斷電動掃除機11的自身位置及有無成為障礙物的物體，並且製作對位於配置有電動掃除機11（本體殼體20）的掃除區域內的物體（障礙物）等的位置關係及高度進行記錄的地圖。即，所述地圖生成部64中可使用已知的同步定位和測繪（simultaneous localization and mapping，SLAM）技術。

時間推斷部65構成為基於地圖生成部64所製作的地圖來推斷假定掃除中需要的掃除預定時間。具體而言，所述時間推斷部65構成為根據地圖生成部64所製作的地圖的廣度（面積），基於電動掃除機11（本體殼體20）的大小或電動掃除機11（本體殼體20）的平均移行速度來推斷掃除預定時間。

顯示控制部66以於顯示部25顯示各種資訊的方式進行控制。例如，藉由顯示控制部66，能夠使顯示部25顯示時間推斷部65所推斷出的掃除預定時間、掃除開始後的經過時間、掃除的剩餘時間、或者根據掃除時間算出的掃除結束預定時刻等。

輸入/輸出部是獲得自未圖示的遙控器等外部裝置發送的控制命令、或自設置於本體殼體20的開關或者觸控面板等輸入機構輸入的控制命令，並且對例如充電裝置12等發送訊號的構件。所述輸入/輸出部例如包括向充電裝置12等發送無線訊號（紅外線訊號）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或遙控器等的無線訊號（紅外線訊號）的例如光電晶體等未圖示的接收機構（接收部）等。

二次電池是對掃除部22、感測部23、控制部24及顯示部25等進行供電的構件。另外，所述二次電池與例如在本體殼體20的下部等露出的作為連接部的充電端子71電性連接，該些充電端子71與充電裝置12側電性且機械性連接，藉此經由所述充電裝置12進行充電。

充電裝置12內置有例如定電流電路等充電電路。另外，在所述充電裝置12中設置有二次電池的充電用的充電用端子73。所述充電用端子73與充電電路電性連接，且會與返回至充電裝置12的電動掃除機11的充電端子71機械性與電性連接。

外部裝置是在房屋的內部例如能夠經由家用閘道器而與網路進行有線或無線通訊，並且在房屋的外部能夠與網路進行有線或無線通訊的例如個人電腦（personal computer，PC）（平板終端機（平板PC））或智慧型手機（行動電話）等通用器件。所述外部裝置亦可具有顯示圖像的顯示功能。

其次，一邊參照圖示一邊對所述第1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對二次電池進行充電的充電作業。充電作業使用利用內置於充電裝置12中的充電電路的已知的方法，故而僅對掃除作業進行說明。另外，亦可另行包括根據來自外部裝置等的指令藉由照相機51對規定的對象物進行拍攝的攝像作業。

首先，對掃除的開始至結束為止的概略進行說明。電動掃除機11若開始掃除，在連接於充電裝置12的情況下則在自充電裝置12脫離的位置、在未連接於充電裝置12的情況下則在電動掃除機11所在的位置，對移行場所即掃除區域進行掃描。即，電動掃除機11在開始掃除前的掃描時不移動位置（移行）地進行規定的初始動作。並且，在記憶體中未記憶有地圖的情況下則藉由所述掃描來製作初始地圖，在記憶體中記憶有地圖的情況下則對所述地圖與藉由掃描而製作的初始地圖進行比較，藉此而確認掃除區域的地圖的變更或自身位置。本實施形態中，初始地圖是藉由以下方式進行更新而製作，即對最初藉由掃除區域的掃描（初始掃描）所製作的地圖，進而進行追加掃描而視需要進行擴充。即，本實施形態中，在掃除動作開始前，藉由地圖生成部64而製作儘可能詳細的初始地圖。並且，電動掃除機11基於地圖設定移行路線，一邊沿該設定出的移行路線移行一邊進行掃除，同時隨時更新從而完成地圖。若掃除結束，則電動掃除機11在返回至充電裝置12後，轉移至二次電池的充電作業。

若更具體地對所述控制進行說明，則為：電動掃除機11在例如達到預先設定的掃除開始時刻時、或輸入/輸出部接收到由遙控器或外部裝置所發送的掃除開始的控制命令時等時機，將控制部24自待機模式切換至移行模式。其次，電動掃除機11在連接於充電裝置12的情況下，在藉由移行控制部61對驅動輪21（馬達33）的驅動進行控制而徑直前進規定距離從而自充電裝置12脫離後，對掃除區域進行掃描（初始掃描）。在所述掃描時，電動掃除機11基於以如下方式、即藉由利用移行控制部61對驅動輪21（馬達33）的驅動進行控制而使本體殼體20在規定範圍內進行規定的初始動作的方式由周圍檢測感測器43所掃描到的周圍的形狀來製作掃除區域的初始地圖。此處，所謂規定範圍是指不依存於掃除場所的形狀（大小）的預先設定的範圍。本實施形態中，例如設定為以下動作：移行控制部61對驅動輪21（馬達33）的驅動進行控制，藉此本體殼體20（電動掃除機11）回旋規定角度、例如360°（圖5）。即，本實施形態中，電動掃除機11在原地進行掃描而不會自掃描開始位置移動。本實施形態中，所述回旋動作例如設定為：移行控制部61使其中一個驅動輪21（馬達33）與另一個驅動輪21（馬達33）彼此逆轉，藉此電動掃除機11（本體殼體20）在原地回旋（軸轉迴旋）。藉此，可獲得將自電動掃除機11（本體殼體20）觀察而成為物體（障礙物）O的背面的位置除外的掃除區域作為初始地圖PM。

進而，在本實施形態中，若在初始掃描後執行追加掃描，並在初始地圖的外部進一步檢測出移行場所即掃除區域，則更新並擴充初始地圖。即，對於初始掃描而言，例如在掃除區域中配置有沙發等家具的情況下，無法藉由周圍檢測感測器43檢測出自電動掃除機11的位置觀察而成為所述家具的所謂背面的位置，故而藉由實施追加掃描而將初始掃描未能檢測到的掃除區域反映於初始地圖中。

作為所述追加掃描時的電動掃除機11的動作，可為各種動作，例如可在初始地圖內的多個位置進行回旋來確認初始地圖的外部的移行場所（多次回旋）、或一邊沿初始地圖的邊緣部進行移行一邊確認初始地圖的外部的移行場所（邊緣部移行）、或一邊在初始地圖的範圍內進行移行一邊確認初始地圖的外部的移行場所（內部移行）、或在向初始地圖的邊緣部中遠離當前位置的位置移行後確認初始地圖的外部的移行場所（遠部移行）。

例如，在所述多次回旋的情況（圖6）下，在藉由初始掃描而製作的初始地圖PM的範圍內，藉由移行控制部61對驅動輪21（馬達33）的驅動進行控制而使本體殼體20向多個位置移動，在各個進行了移動的位置移行控制部61對驅動輪21（馬達33）的驅動進行控制，藉此而使本體殼體20分別回旋，同時利用周圍檢測感測器43檢測出初始地圖PM的外部的形狀（障礙物），藉此而確認位於初始地圖PM的外部的移行場所即掃除區域。

另外，在所述邊緣部移行的情況（圖7）下，在藉由初始掃描而製作的初始地圖PM的範圍內，藉由移行控制部61對驅動輪21（馬達33）的驅動進行控制而使本體殼體20沿初始地圖PM的邊緣部E移行，同時利用周圍檢測感測器43檢測出初始地圖PM的外部的形狀，藉此而確認位於初始地圖PM的外部的掃除區域EA。

進而，在所述內部移行的情況（圖8）下，在藉由初始掃描而製作的初始地圖PM的範圍內，藉由移行控制部61對驅動部21（馬達33）的驅動進行控制而使本體殼體20移行，同時利用周圍檢測感測器43檢測出初始地圖PM的外部的形狀，藉此而確認位於初始地圖PM的外部的掃除區域EA。此時，本實施形態中，設為使電動掃除機11（本體殼體20）在初始地圖PM內無規移行，但例如亦可呈鋸齒狀等規則地移行。

另外，在所述遠部移行的情況（圖9）下，在藉由初始掃描而製作的初始地圖PM的邊緣部E附近，藉由移行控制部61對驅動輪21（馬達33）的驅動進行控制而使電動掃除機11（本體殼體20）向遠離當前位置的位置移行後，利用周圍檢測感測器43檢測出初始地圖PM的外部的形狀，藉此而確認位於初始地圖PM的外部的掃除區域EA。再者，所謂遠離當前位置的位置，例如設定為初始地圖PM的邊緣部E中，距電動掃除機11（本體殼體20）的位置距離最遠的位置、或者距離第二遠的位置等。

該些動作理想為根據初始地圖PM的形狀或對使用者而言的電動掃除機11的動作的呈現方式等製品規格進行選擇，例如亦可彼此組合，亦可依次進行任意的多個動作。

並且，地圖生成部64若在初始地圖PM的範圍的外部檢測出掃除區域EA，則將該掃除區域EA追加於初始地圖PM，製作更新的初始地圖PM1。再者，所述初始地圖PM記憶於控制部24等中所具備的記憶體中。

若製作初始地圖，則移行控制部61基於初始地圖來設定移行路線。

另一方面，電動掃除機11在未連接於充電裝置12的情況下，除自充電裝置12的脫離動作外，與以上所述的動作及控制同樣地進行來設定移行路線。即，在電動掃除機11未連接於充電裝置12的情況下，存在例如將其搬運至不同的地板等與前一次進行掃除的區域不同的區域來使用的可能性，故而需要對當前的場所與前一次的掃除區域是相同抑或不同進行確認。因此，在所述情況下，與電動掃除機11連接於充電裝置12的情況同樣地使用周圍檢測感測器43來對掃除區域進行掃描，在記憶體中未記憶有地圖的情況下則藉由所述掃描來製作初始地圖，在記憶體中記憶有地圖的情況下則對所述地圖與藉由掃描而製作的初始地圖進行比較，藉此而確認掃除區域的地圖的變更或自身位置。

另外，時間推斷部65基於地圖推斷掃除時間，將與該推斷出的掃除時間相關聯的顯示藉由顯示控制部66而顯示於顯示部25。

並且，藉由移行控制部61對驅動輪21（馬達33）進行控制而使本體殼體20沿所設定的移行路線自律移行，同時掃除控制部62使掃除部22進行動作而對掃除區域的地面進行掃除（掃除模式）。掃除部22例如藉由經控制部24（掃除控制部62）驅動的電動鼓風機35、有刷馬達37（旋轉刷36）或邊刷馬達39（邊刷38），而將地面的塵埃經由吸入口31收集至集塵部40。另外，電動掃除機11若在自律移行時，藉由感測部23的周圍檢測感測器43或紅外線感測器44而檢測出未記錄於初始地圖中的掃除區域內的障礙物等物體的三維座標或位置，則地圖生成部64便將其反映於地圖中，並記憶於記憶體中（圖10至圖12）。另外，控制部24亦可根據塵埃量感測器45所檢測到的塵埃量或地面的種類等來增減電動鼓風機35或旋轉刷36（有刷馬達37）、或者邊刷38（邊刷馬達39）的驅動力。例如在塵埃量感測器45所檢測到的塵埃量多的情況下提高該些的驅動力，在塵埃量相對少的情況下降低驅動力。

若走完所設定的移行路線則結束掃除動作，移行控制部61對驅動輪21（馬達33）的驅動進行控制而電動掃除機11返回至充電裝置12（圖13），與該充電裝置12連接（將充電端子71與充電用端子73機械性與電性連接），並在自該連接起規定時間後等規定的時機轉移至充電動作。

一邊參照圖14所示的流程圖一邊對以上所述的動作及控制進行說明。首先，若掃除開始，則控制部24對電動掃除機11是否連接於充電裝置12進行判斷（步驟S1）。在所述步驟S1中，在判斷為連接於充電裝置12的情況下，移行控制部61對驅動輪21（馬達33）的驅動進行控制而使電動掃除機11（本體殼體20）自充電裝置12脫離（步驟S2）。之後，地圖生成部64對記憶體中是否記憶有地圖進行判斷（步驟S3）。在所述步驟S3中，若判斷為未記憶有地圖，則電動掃除機11藉由如下方式、即移行控制部61對驅動輪21（馬達33）的驅動進行控制而使電動掃除機11（本體殼體20）進行規定的初始動作（例如回旋），同時周圍檢測感測器43檢測出周圍的形狀的方式對掃除區域進行掃描，並由地圖生成部64生成初始地圖（步驟S4）。其次，電動掃除機11藉由如下方式、即移行控制部61對驅動輪21（馬達33）的驅動進行控制而使電動掃除機11（本體殼體20）進行規定的動作，同時周圍檢測感測器43檢測出周圍的形狀的方式對掃除區域進行追加掃描，並由地圖生成部64更新初始地圖（步驟S5）。

另一方面，在步驟S1中，在判斷為未連接於充電裝置12的情況下，電動掃除機11藉由如下方式、即移行控制部61對驅動輪21（馬達33）的驅動進行控制而使電動掃除機11（本體殼體20）進行規定的初始動作（例如回旋），同時周圍檢測感測器43檢測出周圍的形狀的方式對掃除區域進行掃描（步驟S6）。然後，地圖生成部64對記憶體中是否記憶有地圖進行判斷（步驟S7）。在所述步驟S7中，若判斷為未記憶有地圖，則前進至步驟S4，若判斷為記憶有地圖，則地圖生成部64對藉由步驟S6的掃描所檢測到的周圍的形狀與地圖進行比較，藉此來確認自身位置、即把握當前位置（步驟S8），並前進至步驟S9。再者，在掃除區域中所配置的障礙物中，存在包含例如椅子等位置有時並不固定者的情況，故而在步驟S8中，在記憶體所記憶的地圖與藉由步驟S6的掃描所檢測出的周圍的形狀不同的情況下，亦可反映於所記憶的地圖中並更新地圖。

並且，電動掃除機11中，時間推斷部65基於地圖推斷掃除時間並顯示於顯示部25（步驟S9），藉由掃除部22而進行掃除（步驟S10）。其次，藉由周圍檢測感測器43等而檢測出周圍的形狀，藉此地圖生成部64對是否檢測到地圖中不存在的障礙物或掃除區域進行判斷（步驟S11）。所述步驟S11中，在判斷為檢測到的情況下，地圖生成部64更新地圖（步驟S12），並前進至步驟S13。藉由所述地圖的更新，在需要變更移行路線的情況下，移行控制部61對移行路線進行再設定。另外，在步驟S11中，在判斷為未檢測到的情況下，移行控制部61對是否走完移行路線、即掃除是否已結束進行判斷（步驟S13）。在所述步驟S13中，在判斷為掃除並未結束的情況下，回到步驟S10，在判斷為掃除已結束的情況下，移行控制部61對驅動輪21（馬達33）的驅動進行控制而使電動掃除機11（本體殼體20）返回至充電裝置12（步驟S14），結束掃除。

如上所述，根據所述第1實施形態，對於基於以如下方式、即藉由利用移行控制部61對驅動輪21的驅動進行控制而使本體殼體20在規定範圍內進行規定的初始動作的方式由周圍檢測感測器43所掃描到的周圍的形狀而製作的掃除區域的初始地圖而言，存在未能檢測到掃除區域的全貌的可能性，故而藉由追加掃描而更新（擴充）初始地圖，藉此而可在掃除開始前製作詳細的初始地圖。因此，由移行控制部61進行的移行路線的設定等變得符合實際的掃除區域而精度更高，效率更佳，且可毫無遺漏地對掃除區域進行掃除。

例如，在初始掃描後，藉由利用移行控制部61對驅動輪21的驅動進行控制而使本體殼體20在多個位置分別回旋同時利用周圍檢測感測器43對初始地圖的外部的掃除區域進行確認的情況下，可進一步提高初始地圖的精度。

另外，在初始掃描後，地圖生成部64藉由利用移行控制部61對驅動輪21的驅動進行控制而使本體殼體20沿初始地圖的邊緣部移行的同時對初始地圖的外部的掃除區域進行確認的情況下，可容易地確認初始地圖的邊緣部的前方是否有掃除區域。

在初始掃描後，地圖生成部64藉由利用移行控制部61對驅動輪21的驅動進行控制而使本體殼體20在初始地圖的範圍內移行的同時對初始地圖的外部的掃除區域進行確認的情況下，藉由電動掃除機11（本體殼體20）在初始地圖內所謂徘徊地移行，而可容易地確認初始地圖的外部的掃除區域。

在地圖生成部64藉由利用移行控制部61對驅動輪21的驅動進行控制而使本體殼體20向初始地圖的邊緣部中遠離當前位置的位置移行後對初始地圖的外部的掃除區域進行確認的情況下，可容易地確認初始地圖的邊緣部的前方是否有掃除區域。

並且，地圖生成部64若檢測出初始地圖的外部的掃除區域，則更新該初始地圖，藉此可進一步提高地圖的精度。

其次，參照圖15至圖17對第2實施形態說明。再者，關於與所述第1實施形態同樣的構成及作用，標註相同符號並省略其說明。

該第2實施形態並不進行所述第1實施形態中在掃除開始後的初始地圖的製作後擴充（更新）該初始地圖的動作，而是一邊沿基於該初始地圖而設定的移行路線移行一邊進行掃除，同時隨時更新初始地圖而完成地圖。即，本實施形態中，在用以製作初始地圖的掃描（初始掃描）後，不進行追加的掃描而是直接轉移至掃除動作。換言之，本實施形態中，減少製作初始地圖所需的時間而儘早開始掃除，且一邊進行掃除一邊隨時更新地圖。因此，該第2實施形態中，將所述第1實施形態的圖14中示出的流程圖的步驟S5省略。

移行控制部61可基於初始地圖、或記憶體中所記憶的地圖而任意地設定移行路線，例如可為：以鋸齒狀在能夠掃除的區域移行的移行路線（鋸齒移行路線）；將初始地圖（地圖）劃分為多個區域，逐個區域地移行的移行路線（區域移行路線）；在移動至初始地圖（地圖）的距當前位置近的邊緣部後，將該位置作為基點進行移行的移行路線（近部移行路線）等。

例如，在鋸齒移行路線的情況（圖15）下，設定如下可有效率地進行移行（掃除）的路線：藉由移行控制部61對驅動輪21（馬達33）的驅動進行控制，而本體殼體20可以最短移行距離在初始地圖PM（地圖）中的能夠掃除的區域（除障礙物或階差部等無法移行的區域以外的區域）進行移行的路線，例如電動掃除機11（本體殼體20）儘可能地徑直前進（方向變換最少）的路線，與成為障礙物的物體接觸少的路線，或者在相同的部位重複移行的次數最少的路線等。

另外，在區域移行路線的情況（圖16）下，例如移行控制部61、或者地圖生成部64將初始地圖PM（地圖）分割為多個區域A，針對每個區域A設定鋸齒移行路線等移行路線。再者，例如在二次電池的餘量對於在初始地圖PM（地圖）的所有區域A移行並進行掃除而言並不充分的情況下，亦可基於該二次電池的餘量，以自該些多個區域A中僅對一部分區域A進行優先掃除的方式設定移行路線。

進而，在近部移行路線的情況（圖17）下，在初始地圖PM（地圖）的邊緣部E附近，藉由移行控制部61對驅動輪21（馬達33）的驅動進行控制而使電動掃除機11（本體殼體20）向靠近當前位置的位置移行後，以將該位置作為基點而在掃除區域內例如鋸齒移行的方式來設定移行路線。再者，所謂靠近當前位置的位置，例如設定為初始地圖PM（地圖）的邊緣部E中，距電動掃除機11（本體殼體20）的位置距離最近的位置、或者距離第二近的位置等。

並且，若在進行掃除的同時在初始地圖PM的範圍的外部檢測出掃除區域EA，則將該掃除區域EA追加於初始地圖PM而隨時更新地圖。移行控制部61亦可藉由基於更新的地圖追加、修正移行路線而對移行路線進行再設定。

如上所述，若藉由規定的初始動作（回旋）而對掃除區域進行掃描並製作初始地圖，則直接轉移至所述初始地圖的能夠掃除的區域的掃除，因而可縮短初始地圖的製作所需的時間，可儘早開始掃除。

即，在製作初始地圖的掃描時可掃描大部分掃除區域的情況下，亦會浪費追加掃描所需的時間，故而藉由不進行追加掃描地開始掃除，更有助於掃除的效率化。特別是在將二次電池作為電源的電動掃除機11的情況下，可削減追加掃描所需的二次電池的容量，故而二次電池的容量亦可有效利用。

例如，在地圖生成部64製作出初始地圖後，移行控制部61對驅動輪21的驅動進行控制而使本體殼體20在該初始地圖的範圍內移行的同時掃除部22進行掃除的情況下，首先可先對初始地圖內部的能夠掃除的區域進行掃除，因而可縮短掃除所需要的時間，可進一步提高掃除的效率。

另外，在地圖生成部64製作出初始地圖後，移行控制部61對驅動輪21的驅動進行控制而使本體殼體20在該初始地圖內的每個分割出的區域依次移行的同時掃除部22進行掃除的情況下，將初始地圖細分為多個區域，可使電動掃除機11效率良好地移行。

進而，在地圖生成部64製作出初始地圖後，移行控制部61對驅動輪21的驅動進行控制而使本體殼體20移動至該初始地圖的最近的邊緣部並在該初始地圖的範圍內移行的同時掃除部22進行掃除的情況下，可自最近的邊緣部起儘早開始掃除。

再者，所述第2實施形態中，藉由移行控制部61而設定的移行路線亦可應用於所述第1實施形態。

另外，所述各實施形態中，地圖的資料不僅記憶於記憶體中，且可由資料通訊機構，經由網路而發送至伺服器來記憶，或者發送至外部裝置而記憶於外部裝置的記憶體中或顯示於外部裝置。

進而，作為周圍檢測感測器43，除使用照相機51者以外，亦可應用例如使用雷射者等檢測出物體的三維座標的任意的構成。

另外，作為告知機構，不僅可使用藉由圖像等進行顯示的顯示部25，亦可使用例如藉由聲音進行告知的聲音輸出機構（發聲部）等。

進而，設定為移行控制部61、掃除控制部62、感測器連接部63、地圖生成部64、時間推斷部65及顯示控制部68等分別由控制部24具備的構成，亦可各自獨立地具備，亦可任意一體地組合。

根據以上說明的至少一實施形態，基於以如下方式、即藉由利用移行控制部61對驅動輪21的驅動進行控制而使本體殼體20在規定範圍內進行規定的初始動作的方式由周圍檢測感測器43所掃描到的周圍的形狀來製作掃除區域的初始地圖，因而基於所述初始地圖而可容易且精度良好地設定移行路線等，可提高掃除的效率。另外，關於電動掃除機11的藉由規定的初始動作（回旋）而對周圍進行掃描的情況，使用者可目視，因而電動掃除機11不會胡亂地對掃除區域進行掃除，可向使用者宣傳在瞭解掃除區域的形狀後進行掃除這一情況。

另外，在利用地圖生成部64製作初始地圖時，藉由移行控制部61對驅動輪21的驅動進行控制而使本體殼體20回旋，因而可容易地檢測出本體殼體20的周圍的形狀，並且可向使用者宣傳對掃除區域進行掃描這一情況而可提高商品性。

並且，藉由在顯示部25顯示掃除時間而進行告知，使用者可獲知大致的掃除時間，可進一步提高商品性。

已對本發明的若干實施形態進行說明，但該些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。該些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。該些實施形態及其變形包含於發明的範圍或主旨內，並且包含於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

20‧‧‧本體殼體

21‧‧‧驅動輪（驅動部）

22‧‧‧掃除部

23‧‧‧感測部

24‧‧‧控制部

25‧‧‧作為告知機構的顯示部

31‧‧‧吸入口

33‧‧‧馬達

35‧‧‧電動鼓風機

36‧‧‧旋轉刷

37‧‧‧有刷馬達

38‧‧‧邊刷

39‧‧‧邊刷馬達

40‧‧‧集塵部

43‧‧‧周圍檢測感測器

44‧‧‧紅外線感測器

45‧‧‧塵埃量感測器

51‧‧‧照相機

52‧‧‧判定部

53‧‧‧燈

61‧‧‧移行控制部（移行控制機構）

62‧‧‧掃除控制部

63‧‧‧感測器連接部

64‧‧‧作為繪製機構的地圖生成部

65‧‧‧時間推斷部

66‧‧‧顯示控制部

71‧‧‧充電端子

73‧‧‧充電用端子

A‧‧‧區域

E‧‧‧邊緣部

EA‧‧‧掃除區域

f、l‧‧‧距離

FR、RR‧‧‧箭頭

G‧‧‧圖像

O‧‧‧物體

PM、PM1‧‧‧初始地圖

S1～S14‧‧‧步驟

SP‧‧‧特徵點

x、y、z‧‧‧座標軸

圖1是表示第1實施形態的電動掃除機的方塊圖。圖2是表示具備所述電動掃除機的電動掃除裝置的立體圖。圖3是自下方表示所述電動掃除機的平面圖。圖4是示意性地表示所述電動掃除機的周圍檢測感測器計算物體的三維座標的計算方法的說明圖。圖5是表示所述電動掃除機的初始動作的一實施例的說明圖。圖6是表示所述電動掃除機的追加掃描的一實施例的說明圖。圖7是表示所述電動掃除機的追加掃描的另一實施例的說明圖。圖8是表示所述電動掃除機的追加掃描的又一實施例的說明圖。圖9是表示所述電動掃除機的追加掃描的又一實施例的說明圖。圖10是表示所述電動掃除機的掃除動作的一實施例的說明圖。圖11是表示所述電動掃除機的掃除動作的接續圖10的動作的說明圖。圖12是表示所述電動掃除機的掃除動作的接續圖11的動作的說明圖。圖13是表示所述電動掃除機的掃除動作的接續圖12的動作的說明圖。圖14是表示所述電動掃除機的控制的流程圖。圖15是表示第2實施形態的電動掃除機的掃除動作的一實施例的說明圖。圖16是表示所述電動掃除機的掃除動作的另一實施例的說明圖。圖17是表示所述電動掃除機的掃除動作的又一實施例的說明圖。

Claims

一種電動掃除機，包括：本體殼體；驅動部，使所述本體殼體能夠移行；移行控制機構，藉由對所述驅動部的驅動進行控制而使所述本體殼體自律移行；掃除部，進行掃除；周圍檢測感測器，檢測出所述本體殼體的周圍的形狀；以及繪製機構，基於所述周圍的形狀來製作移行場所的初始地圖，所述周圍的形狀是以利用所述移行控制機構對所述驅動部的驅動進行控制而藉此使所述本體殼體在不依存於所述移行場所的形狀的預先設定的規定範圍內不自掃描開始位置移動而在原地進行規定的初始動作的方式由所述周圍檢測感測器所掃描到的。
如申請專利範圍第1項所述的電動掃除機，其中所述移行控制機構在利用所述繪製機構製作所述初始地圖時，藉由對所述驅動部的驅動進行控制而使所述本體殼體回旋。
如申請專利範圍第2項所述的電動掃除機，其中所述繪製機構在藉由利用所述移行控制機構對所述驅動部的驅動進行控制而使所述本體殼體在多個位置分別回旋的同時，利用所述周圍檢測感測器對所述初始地圖的外部的移行場所進行確認。
如申請專利範圍第1項所述的電動掃除機，其中所述繪製機構在藉由利用所述移行控制機構對所述驅動部的驅動進行控制而使所述本體殼體沿所述初始地圖的邊緣部移行的同時，利用所述周圍檢測感測器對所述初始地圖的外部的移行場所進行確認。
如申請專利範圍第1項所述的電動掃除機，其中所述繪製機構在藉由利用所述移行控制機構對所述驅動部的驅動進行控制而使所述本體殼體在所述初始地圖的範圍內移行的同時，利用所述周圍檢測感測器對所述初始地圖的外部的移行場所進行確認。
如申請專利範圍第1項所述的電動掃除機，其中所述繪製機構在藉由利用所述移行控制機構對所述驅動部的驅動進行控制而使所述本體殼體向所述初始地圖的邊緣部中遠離當前位置的位置移行後，利用所述周圍檢測感測器對所述初始地圖的外部的移行場所進行確認。
如申請專利範圍第4項至第6項中任一項所述的電動掃除機，其中所述繪製機構若檢測出所述初始地圖的外部的移行場所，則更新所述初始地圖。
如申請專利範圍第1項所述的電動掃除機，其中在所述繪製機構製作出所述初始地圖後，所述移行控制機構對所述驅動部的驅動進行控制而使所述本體殼體在所述初始地圖的範圍內移行的同時，所述掃除部進行掃除。
如申請專利範圍第1項所述的電動掃除機，其中在所述繪製機構製作出所述初始地圖後，所述移行控制機構對所述驅動部的驅動進行控制而使所述本體殼體在所述初始地圖內的每個分割出的區域依次移行的同時，所述掃除部進行掃除。
如申請專利範圍第1項所述的電動掃除機，其中在所述繪製機構製作出所述初始地圖後，所述移行控制機構對所述驅動部的驅動進行控制而使所述本體殼體移動至所述初始地圖的最近的邊緣部並在所述初始地圖的範圍內移行的同時，所述掃除部進行掃除。
如申請專利範圍第8項至第10項中任一項所述的電動掃除機，其中所述繪製機構在利用所述移行控制機構對所述驅動部的驅動進行控制而使所述本體殼體移行並利用所述掃除部進行掃除的期間亦隨時更新所述初始地圖。
如申請專利範圍第1項至第6項中任一項所述的電動掃除機，包括：告知機構，基於所述初始地圖的大小來推斷掃除時間並進行告知。