WO2014162782A1 - 自走式掃除機 - Google Patents

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WO2014162782A1
WO2014162782A1 PCT/JP2014/053490 JP2014053490W WO2014162782A1 WO 2014162782 A1 WO2014162782 A1 WO 2014162782A1 JP 2014053490 W JP2014053490 W JP 2014053490W WO 2014162782 A1 WO2014162782 A1 WO 2014162782A1
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WO
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self
housing
unit
propelled cleaner
cleaning
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PCT/JP2014/053490
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English (en)
French (fr)
Inventor
妹尾　敏弘
淳一 野入
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
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    • A—HUMAN NECESSITIES
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    • A47L9/00—Details or accessories of suction cleaners, e.g. mechanical means for controlling the suction or for effecting pulsating action; Storing devices specially adapted to suction cleaners or parts thereof; Carrying-vehicles specially adapted for suction cleaners
    • A47L9/28—Installation of the electric equipment, e.g. adaptation or attachment to the suction cleaner; Controlling suction cleaners by electric means
    • A47L9/2836—Installation of the electric equipment, e.g. adaptation or attachment to the suction cleaner; Controlling suction cleaners by electric means characterised by the parts which are controlled
    • A47L9/2852—Elements for displacement of the vacuum cleaner or the accessories therefor, e.g. wheels, casters or nozzles
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
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    • A47L9/28—Installation of the electric equipment, e.g. adaptation or attachment to the suction cleaner; Controlling suction cleaners by electric means
    • A47L9/2805—Parameters or conditions being sensed
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0231—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means
    • G05D1/0246—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means using a video camera in combination with image processing means
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L2201/00—Robotic cleaning machines, i.e. with automatic control of the travelling movement or the cleaning operation
    • A47L2201/02—Docking stations; Docking operations
    • A47L2201/022—Recharging of batteries
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L2201/00—Robotic cleaning machines, i.e. with automatic control of the travelling movement or the cleaning operation
    • A47L2201/04—Automatic control of the travelling movement; Automatic obstacle detection

Definitions

  • This invention relates to a self-propelled cleaner provided with a self-propelled means.
  • Patent Document 1 describes a self-propelled cleaner having an obstacle avoidance control mode that changes the movement direction of the main body when the obstacle detection means detects an obstacle during the movement of the main body. Yes.
  • Patent Document 2 discloses a mobile work robot that moves toward a start point and ends the work when it detects a decrease in battery voltage, and measures the distance of the outer periphery of the room by a travel distance measuring means. It describes what corrects the lower limit voltage value for determining the decrease in battery voltage to an optimum value based on the measured distance of the outer periphery of the room.
  • the time for ending the work is determined by the remaining amount of the battery. Therefore, when the work area is large, the cleaning is finished even when there is an uncleaned area. Met. On the other hand, when the work area is small, the already cleaned area is cleaned many times. That is, the conventional self-propelled cleaner has not been cleaned according to the size of the work area.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to determine the work area of the self-propelled cleaner from the position of surrounding obstacles, and to determine the size of the work area. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a self-propelled cleaner that can efficiently perform cleaning.
  • the present invention includes a casing, a traveling section that travels the casing, a cleaning section that cleans the floor, an obstacle detection section that detects the position of an obstacle around the casing, the traveling section, A control unit that controls the cleaning unit and the obstacle detection unit to perform the cleaning while allowing the casing to self-run, and the control unit causes the obstacle detection unit to detect the position of surrounding obstacles, A self-propelled cleaner is provided that determines a running time for cleaning based on the position of the obstacle.
  • the control unit causes the obstacle detection unit to detect the position of a surrounding obstacle, and determines a traveling time for cleaning based on the position of the obstacle.
  • the self-propelled type that determines the travel area where the self-propelled vacuum cleaner can self-propel from the position and sets the travel time that can ensure a certain work efficiency regardless of the area of the travel area.
  • a vacuum cleaner can be realized.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a self-propelled cleaner 1 and a charging stand 100 according to the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view schematically showing the external appearance of the self-propelled cleaner 1 shown in FIG.
  • the self-propelled cleaner 1 has a casing 2 having an air inlet 35 on the bottom surface and a dust collecting portion 31 inside, a pair of driving wheels 13 for running the casing 2, and rotation, stop and rotation of the driving wheels 13.
  • a traveling control unit 12 that controls the direction and the like is provided, and autonomously performs a cleaning operation.
  • the self-propelled cleaner 1 of the present invention mainly includes a control unit 11, a travel control unit 12, a drive wheel 13, a failure detection unit 14, a rechargeable battery 15, an operation input unit 17, and a voice input unit. 18, voice recognition unit 19, voice output unit 20, image acquisition unit 22, illumination unit 23, induction signal reception unit 24, charging connection unit 25, counter 27, communication unit 28, dust collection unit 31, ion generation unit 32, A ventilation control unit 33, an exhaust port 34, an intake port 35, and a storage unit 51 are provided.
  • a self-propelled cleaner 1 of the present invention has a three-dimensional housing 2 such as a disk shape, a cylindrical shape, or a rectangular parallelepiped shape, and various components are arranged on the surface or inside of the housing 2.
  • the driving wheel 13, the failure detection unit 14, the operation input unit 17, the voice input unit 18, the image acquisition unit 22, the illumination unit 23, the induction signal reception unit 24, and the charging connection unit 25 are arranged on the surface of the housing 2.
  • the other components are provided inside the housing 2.
  • the charging stand 100 is installed at a predetermined position in the room where cleaning is performed.
  • the charging stand 100 may be installed at any location where power supply can be received, such as near a commercial power outlet, near a wall of a room, or beside a desk.
  • the charging stand 100 includes a charging terminal unit 101 and an induction signal transmitting unit 102.
  • the self-propelled cleaner 1 is supplied with electric power from the charging stand 100,
  • the rechargeable battery 15 of the traveling vacuum cleaner 1 is charged.
  • the self-propelled cleaner 1 performs a cleaning function while automatically traveling away from the charging stand 100.
  • the self-propelled cleaner 1 of the present invention cleans the floor surface by sucking air containing dust on the floor surface and exhausting the air from which dust has been removed while traveling on the floor surface of the place where it is installed. It is a cleaning robot.
  • the self-propelled cleaner 1 of the present invention has a function of autonomously returning to the charging stand 100 when cleaning is completed.
  • the self-propelled cleaner 1 includes a disk-shaped housing 2, and a top plate 2 b, a side plate 2 c, a lid 3, a rotating brush, and a side brush are provided outside and inside the housing 2.
  • a plurality of driving wheels 13 driven for self-propulsion a fault detection unit 14, an operation input unit 17, a voice input unit 18, a voice output unit 20, an image acquisition unit 22, an illumination unit 23, and a driven wheel.
  • a front wheel and a rear wheel (not shown), an induction signal receiving unit 24, a communication unit 28 (not shown), a dust collecting unit 31 (not shown), an ion generating unit 32 (not shown), and an exhaust.
  • An opening 34, an electric blower 36, and other components shown in FIG. 1 are provided.
  • the part where the failure detection unit 14 is arranged is the front part of the casing 2
  • the part where the lid part 3 is arranged is the middle part of the casing 2
  • the opposite part across the middle part from the front part The part is called a rear part of the housing 2.
  • the front is the traveling direction FD of the self-propelled cleaner 1 indicated by the arrow in FIG. 2
  • the direction opposite to the traveling direction FD of the self-propelled cleaner 1 is the rear.
  • the housing 2 takes in and out a circular bottom plate having a suction port 35 (see FIG. 1) provided on the back surface (lower surface) and provided with a rotating brush, and a dust collecting portion 31 accommodated in the housing 2.
  • a top plate 2b having a lid 3 that opens and closes at the center is provided, and a side plate 2c having a ring shape in plan view provided along the outer periphery of the bottom plate and the top plate 2b.
  • the bottom plate is formed with a plurality of holes for projecting the front wheels forward, the pair of drive wheels 13 in the middle, and the rear lower portion of the rear wheels from the inside of the housing 2 to the outside.
  • An exhaust port 34 is formed in the vicinity of the boundary between the intermediate portion and the intermediate portion.
  • the side plate 2c is divided into two parts in the front-rear direction, and the front part of the side plate 2c functions as a bumper.
  • the self-propelled cleaner 1 detects the signal emitted from the induction signal transmission unit 102 of the charging stand 100 by the induction signal receiving unit 24 and recognizes the direction in which the charging stand 100 is present. For example, cleaning is completed. In this case, when the remaining charge of the rechargeable battery 15 is reduced, or when the set time of the set cleaning timer has elapsed, the vehicle travels autonomously on a route in a certain direction of the charging stand 100 and reaches the charging stand 100. Return. However, if there is an obstacle, it moves in the direction of the charging stand 100 while avoiding it.
  • 1 is a part that controls the operation of each component of the self-propelled cleaner 1, and is mainly realized by a microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM, an I / O controller, a timer, and the like.
  • the CPU organically operates each hardware based on a control program stored in advance in a ROM or the like, and executes a detection function, a calculation function, a drive function, and the like as described later.
  • the drive wheel 13 is a part which is arrange
  • the travel control unit 12 is a part that controls the autonomous travel of the self-propelled cleaner 1, and is a part that mainly controls the rotation of the drive wheels 13 to cause the housing 2 to travel autonomously.
  • the travel control unit 12 drives or stops the pair of drive wheels 13 to cause the self-propelled cleaner 1 to perform operations such as forward movement, backward movement, rotation, and stationary.
  • the drive wheel 13 and the travel control unit 12 are an example of a travel unit according to the present invention.
  • the obstacle detection unit 14 is a part that detects obstacles such as desks and chairs existing around the self-propelled cleaner 1, and for example, a distance measuring sensor including an ultrasonic sensor, an infrared distance measuring sensor, or the like is used. In the front part of the main body of the housing 2. A plurality of failure detection units 14 may be provided.
  • the CPU related to the control unit 11 recognizes the position where the obstacle exists based on the signal output from the obstacle detection unit 14. Based on the position information of the recognized obstacle, a direction to travel next is determined while avoiding the obstacle.
  • the self-propelled cleaner 1 may include a contact sensor that detects that the self-propelled cleaner 1 has come into contact with an obstacle.
  • the rechargeable battery 15 is a part that supplies power to each functional element of the self-propelled cleaner 1, and is a part that mainly supplies power for performing a photographing function, travel control, and the like.
  • a rechargeable battery such as a lithium ion battery, a nickel metal hydride battery, or a Ni—Cd battery is used.
  • the rechargeable battery 15 is charged in a state where the self-propelled cleaner 1 and the charging stand 100 are connected.
  • the connection between the self-propelled cleaner 1 and the charging stand 100 is performed by bringing the exposed connecting portion 25 for charging, which is a connecting portion, and the charging terminal portion 101 into electrical contact.
  • the operation input unit 17 is a part where the user inputs an instruction for the operation of the self-propelled cleaner 1, and the surface of the case 2 of the self-propelled cleaner 1, for example, as shown in FIG.
  • An operation panel or an operation button is provided on the upper surface panel at the rear.
  • a remote control unit may be provided separately from the main body, an infrared ray or a radio wave signal may be transmitted by pressing an operation button provided on the remote control unit, and an operation instruction may be input by wireless communication.
  • a power switch, a start switch, a charge request switch, and other switches (operation mode switch, timer switch) and the like are provided.
  • the voice input unit 18 is a part for inputting a human voice or sound (hereinafter collectively referred to as voice), and a microphone is used, for example.
  • voice a human voice or sound
  • the voice input from the voice input unit 18 is, for example, AD converted and stored in the storage unit 51 as input voice data 54 in a predetermined digital voice format.
  • the voice recognition unit 19 is a part that recognizes the input voice. That is, it is a part for recognizing a word or sentence included in the voice from the voice (input voice data 54) input from the voice input unit 18. Moreover, you may comprise as a part which specifies the person who uttered the sound.
  • voice registration information 53 is stored in the storage unit 51 in advance.
  • the voice registration information 53 is composed of, for example, a sample of voice data.
  • the voice output unit 20 is a part that outputs voice for responding to the voice from the user, other voice for communication with the user, and the like, and a speaker is used.
  • the audio output unit 20 is provided at a position on the side of the front surface of the housing 2 of the self-propelled cleaner 1. This is merely an example and can be provided at an arbitrary position.
  • the voice recognition unit 19 performs pattern matching between the input voice data 54 and the voice data stored in the voice registration information 53. If the voice data of the voice registration information 53 includes voice data having a high degree of coincidence satisfying a predetermined determination criterion, the control unit 11 self-runs so as to execute a function associated with the voice data. Each component of the vacuum cleaner 1 is controlled. For example, when the input voice data 54 “clean” is input from the voice input unit 18, pattern matching between the input voice data 54 and a plurality of voice data stored in the voice registration information 53 is performed. A function (for example, a cleaning function) associated with the voice data determined to match the input voice data 54 is executed.
  • a function for example, a cleaning function
  • the image acquisition unit 22 is a part that acquires an image outside the housing 2, and for example, a camera is used. As shown in FIG. 2, for example, one image acquisition unit 22 is arranged in the housing 2 at the front part in the traveling direction when the vehicle travels normally. Two image acquisition units 22 may be provided on the front left and right sides of the housing 2 in order to measure the distance to the target.
  • the image recognition unit 21 is a part that recognizes the acquired image. This is a part for recognizing and specifying a designated sign or person included in an image (acquired image data 56) acquired from an image acquisition unit 22 described later.
  • the image acquired from the image acquisition unit 22 is AD converted, for example, and stored in the storage unit 51 as acquired image data 56 in a predetermined digital image format.
  • the acquired image may be a still image or a moving image.
  • the acquired still image is stored in the storage unit 51 as acquired image data 56.
  • the illumination unit 23 is a part that illuminates the surroundings of the self-propelled cleaner 1, and, for example, an LED is used.
  • the illumination unit 23 is lit in conjunction with the activation of the camera that is the image acquisition unit 22 and is turned on before photographing by the camera.
  • the induction signal receiving unit 24 is an infrared sensor for receiving infrared rays, such as a beacon, and is disposed in the front part of the housing 2.
  • the induction signal receiving unit 24 receives a position indicator signal (beacon) emitted from an induction signal transmission unit 102 such as an LED provided on the charging stand 100.
  • an LED is used as the induction signal transmitting unit 102
  • the radiation range of the position marker signal can be controlled by covering a part of the LED. For example, when an LED having a radiation angle of about 30 to 40 degrees is used, it is possible to realize the spread of a position indicator signal having a desired radiation angle by covering one side thereof.
  • the counter 27 is a part that counts the encode signal based on the rotation angle of the motor that drives the drive wheels 13. In addition to the encoder based on the rotation angle of the motor, if the driving wheel 13 is driven by a pulse motor, the pulses may be counted. During the rotation of the drive wheel 13, the rotation angle is proportional to the count number CN measured by the counter 27, and if there is no slip between the drive wheel 13 and the floor surface, the travel distance of the housing 2 is driven. Since there is a proportional relationship with the rotation angle of the wheel 13 itself, the travel distance of the housing 2 can be estimated from the count number CN.
  • the communication unit 28 is a part that communicates with an external device via a network. That is, it is a part that transmits various information to an external device other than the self-propelled cleaner 1, and a part that receives data such as an operation request from the external device.
  • a network any network such as a wide area network (WAN) such as a LAN or the Internet, or a dedicated communication line may be used.
  • WAN wide area network
  • the wireless communication standard include Bluetooth (registered trademark) and IEEE802.11a, IEEE802.11b, IEEE802.11g, and IEEE802.11n, which are wireless LAN standards.
  • the communication unit 28 transmits the acquired image data 56 acquired by the image acquisition unit 22 to the external device.
  • the external device include a PC (not shown), a portable terminal, and a server.
  • the dust collection unit 31 is a part that performs a cleaning function to collect indoor garbage and dust, and mainly includes a dust collection container (not shown), a filter unit, and an openable / closable cover unit that covers the dust collection container and the filter unit.
  • the dust collection unit 31 has an inflow path that communicates with the intake port 35 and an exhaust path that communicates with the exhaust port 34, and air sucked from the intake port 35 passes through the inflow path into the dust collecting container. And is discharged from the exhaust port 34 to the outside through the filter portion and the discharge path.
  • the ventilation control part 33 which drives the electric blower 36 and the electric blower 36 is provided.
  • the dust collecting unit 31 is not controlled by the control unit 11, and detection means (mechanical switch, light detection switch) for detecting whether the dust collecting unit 31 is housed in the housing unit of the cleaner body. Etc.) is shown as being sent to the control unit 11.
  • the ion generator 32 is a part that is accommodated in the housing 2 and generates ions. Specifically, water molecules in the air are ionized by discharge, and H + (H 2 O) m (m is an arbitrary natural number) as positive ions and O 2 ⁇ (H 2 O) n (n is a negative ion). Any natural number).
  • the ion generation part 32 has each ion discharge
  • the ions to be generated are not particularly limited, and examples thereof include ions capable of purifying air, ions having a skin beautifying effect and an effect of suppressing bacterial growth on the skin surface, and the like.
  • plasma cluster ions registered trademark
  • the ion generator 32 is provided as, for example, a small rectangular parallelepiped ion generator.
  • the generated ions may be either negative ions or positive ions.
  • you may include the charged fine particle water droplet obtained using an electrostatic atomization phenomenon. In particular, when negative ions are generated, a relaxing effect can be given to the user.
  • the air blow control unit 33 mainly drives and controls a blower fan for performing air intake from the air intake port 35. Ions generated by the ion generation unit 32 are released into clean air that has passed through the filter unit of the dust collection unit 31, and are blown out from the exhaust port 34 together with the air.
  • the exhaust port 34 is, for example, an opening that is provided at a position on the upper surface of the housing 2 and discharges air containing ions generated by driving the ion generation unit 32 to the outside. Further, the air containing ions may be emitted from the upper surface of the housing 2 to the rear and slightly upward.
  • the self-propelled cleaner 1 sucks the dust on the floor surface together with the outside air through the air inlet 35, separates the dust at the dust collecting unit 31, and then exhausts the air from which the dust has been removed. Since it discharges
  • the self-propelled cleaner 1 and the self-propelled ion generator that does not have a cleaning function may be provided on the top plate 2b side as the inlet 35 instead of the bottom plate.
  • a filter unit that removes dust contained in the air in the path from the intake port 35 to the exhaust port 34 without the dust collection unit 31.
  • an exhaust opening / closing lid is provided at the exhaust port 34 in order to prevent foreign matter, dust, etc. from entering the inside from at least the exhaust port 34 except when ions are generated. Yes.
  • An intake opening / closing lid that opens and closes the intake port 35 is also provided in the intake port 35 as necessary.
  • the above ion generator is not provided with the ion generator 32, but is provided with a filter unit that removes and purifies dust contained in the air in the path from the intake port 35 to the exhaust port 34, and a blower fan is provided.
  • An air cleaner that purifies air by driving can also be configured. Needless to say, these are functions and devices that are included in the present invention.
  • the storage unit 51 is a part for storing information and programs necessary for realizing various functions of the self-propelled cleaner 1, and is used by a storage element such as a semiconductor element such as RAM or ROM, a hard disk, or a flash memory. It is done.
  • the storage unit 51 mainly stores traveling characteristic information 52, input voice data 54, acquired image data 56, and the like. In addition, information necessary for executing functions such as voice recognition, photographing, communication, and other functions is temporarily stored.
  • the travel characteristic information 52 is data relating to the travel characteristics of the housing 2, for example, data on the position coordinates of the housing 2, the travel distance, the count number CN, and the rotation angle at the time of turning.
  • the travel distance or rotation angle of the housing 2 is stored in the travel characteristic information 52 together with the count number CN required for travel or rotation. In this way, the travel history of the self-propelled cleaner 1 can be stored.
  • the storage unit 51 is an example of a travel history holding unit according to the present invention.
  • the voice registration information 53 is information stored in advance in association with a word to be recognized, voice data of the word, and information for specifying the name of the person who issued the voice data when performing voice recognition.
  • One voice registration information 53 stores a registered word, voice data, and the name of the person who uttered the voice data in association with each other.
  • it is necessary to register the person name to specify a person.
  • the voice data for example, digital information such as a voice analog waveform itself, waveform information, frequency information, a voice library, and registered word information is stored as one voice file.
  • the input voice data 54 is voice or sound data input from the voice input unit 18 and is, for example, digitized acoustic data.
  • the acquired image data 56 is an image acquired by the image acquisition unit 22. The image may be either a still image or a moving image.
  • FIG. 3 is a flowchart of the preparation operation process of the self-propelled cleaner 1 of the present invention.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing a preparation operation procedure of the self-propelled cleaner 1 of the present invention. 4B and 4C, reference numerals common to those in FIG. 4A are omitted.
  • Embodiment 1 demonstrates the method of determining the cleaning area
  • step S1 of FIG. 3 the control unit 11 advances the housing 2 (step S1).
  • the casing 2 of the self-propelled cleaner 1 is connected to the charging stand 100 installed on the side wall SW, and the induction signal of the charging stand 100
  • the route RT1 indicated by the arrow is moved along the guidance signal transmitted from the transmission unit 102.
  • the self-propelled cleaner 1 does not necessarily need to move a path
  • a rectangular room surrounded by the sidewall SW is assumed, and an inner wall along the Y-axis direction is formed in the middle of the room.
  • a direction along the side wall SW on which the charging stand 100 is installed is defined as an X-axis direction
  • a direction perpendicular to the X-axis direction is defined as a Y-axis direction.
  • step S2 the control unit 11 determines whether or not the failure detection unit 14 has detected an obstacle in front of the housing 2 (step S2).
  • step S2 the control unit 11 proceeds to step S3.
  • step S4 the control unit 11 proceeds to step S4.
  • step S3 the control unit 11 determines whether or not the housing 2 has advanced a predetermined distance (for example, 2 m) from the charging stand 100 (step S3).
  • a predetermined distance for example, 2 m
  • the control unit 11 proceeds to step S4.
  • the control unit 11 returns to step S1.
  • step S4 the control unit 11 stops the casing 2 in order to detect surrounding obstacles (step S4).
  • the detection position is not limited to one, and an obstacle may be detected at a plurality of positions.
  • an obstacle may be detected at a plurality of positions.
  • step S5 the control unit 11 causes the obstacle detection unit 14 to detect the direction in front of the housing 2 and the distance from the housing 2 to the obstacle, and stores the detected information in the storage unit 51 (step S5).
  • the control unit 11 uses the direction in which the housing 2 has advanced along the path RT1 (the Y-axis positive direction) as the reference direction to control the housing 2 from the failure detection unit 14.
  • the distance L1 to the obstacle ahead is stored in the storage unit 51.
  • step S6 the control unit 11 changes the direction of the housing 2 by 90 ° clockwise from the reference direction (step S6).
  • the housing 2 is turned 90 ° clockwise (RD direction) from the reference direction (Y-axis positive direction).
  • step S7 the control part 11 determines whether the housing
  • the control unit 11 proceeds to step S8.
  • the control unit 11 returns to step S5 and continues to detect the obstacle.
  • the control unit 11 detects the failure in front of the housing 2 from the direction and the failure detection unit 14.
  • the distance L2 to the object is stored in the storage unit 51.
  • the control unit 11 determines the direction and the distance from the obstacle detection unit 14 to the obstacle in front of the housing 2.
  • L3 is stored, and when the housing 2 is oriented 270 ° from the reference direction (X-axis negative direction), the direction and the distance L4 from the obstacle detection unit 14 to the obstacle in front of the housing 2 are stored. Stored in the unit 51.
  • Table 1 below shows an example of the results detected in this way.
  • the detection direction is the direction seen from the front of the housing 2, and is represented by the directions of arrows MD1 to MD4 in FIG.
  • the rotation angle represents an angle based on the direction (the direction along the route RT1 in FIG. 4A) in which the housing 2 has left the charging stand 100 and advanced to the cleaning region.
  • the distance to the obstacle represents the distance (m) from the obstacle detection unit 14 to the obstacle in front of the housing 2.
  • the distance to the obstacle is L1
  • the housing 2 is of the arrow MD2.
  • the distance to the obstacle is L2
  • the housing 2 faces the arrow MD3 direction (Y-axis negative direction, rotation angle 180 °).
  • the distance to the obstacle is L3
  • the casing 2 faces the direction of the arrow MD4 (X-axis negative direction, rotation angle 270 °)
  • the distance to the obstacle is L4.
  • the rotation angle of the direction change of the housing 2 does not need to be in units of 90 ° as shown in FIG. 4B, and may be set to an arbitrary rotation angle.
  • the direction of the housing 2 may be changed in units of 45 °.
  • a plurality of obstacle detection units 14 may be provided on the side surface of the housing 2 to detect obstacles in a plurality of directions at a time.
  • three obstacle detection units 14 having a detection angle different by 40 ° may be provided in the front part of the housing 2, and obstacles in three directions may be detected at the same time. Further, it is not always necessary to change the direction of the casing 2 in order to detect an obstacle.
  • the obstacle detection unit 14 is provided on the front, rear, left, and right sides of the casing 2 so You may make it detect the distance of an obstruction at once.
  • the image recognition unit 21 may analyze the image acquired by the image acquisition unit 22 to detect the distance and direction to the obstacle. Further, in the case where the casing 2 performs detection by moving a predetermined distance from the charging stand 100, detection in the direction from the casing 2 toward the charging stand 100 may be omitted. Further, when the room is symmetrical and the charging stand 100 is installed at the center of the side wall, the detection may be performed only in the left or right direction of the room as viewed from the charging stand 100.
  • step S8 the control unit 11 estimates the area of the cleaning area to be self-run based on the detection results in steps S5 to S7 (step S8).
  • step S9 the control unit 11 determines the travel time of the self-propelled cleaner 1 from the start of cleaning to the start of return to the charging stand 100 based on the estimated area of the cleaning region (step S9).
  • the control unit 11 determines, for example, by referring to the correspondence relationship between the estimated area (m 2 ) of the cleaning area and the travel time (minutes) as shown in Table 3 below.
  • the estimated area EA1 is about 24 (m 2 )
  • the estimated area is between 20 and 30 (m 2 ). Recognize.
  • the correspondence relationship in Table 3 indicates that when the self-propelled cleaner 1 is self-propelled in a room of each estimated area, for example, the self-propelled cleaner 1 covers 99% or more of the indoor area. It can be calculated from the average time required to travel.
  • the estimated area may be determined based on the size of a Japanese room such as 4 tatami mats, 6 tatami mats, and 8 tatami mats.
  • control unit 11 starts a cleaning operation, and causes the housing 2 to travel by random travel during the travel time.
  • the self-propelled cleaner 1 self-runs in the cleaning area CA1 by random running, and returns to the charging stand 100 when the running time elapses.
  • the rectangular cleaning area CA1 is assumed.
  • an elliptical similarity area CA1 may be assumed as illustrated in FIG.
  • the position of the obstacle is detected by measuring a number of directions (eight directions MD1 to MD8 in FIG. 4C) while rotating the housing 2, and the elliptical cleaning is performed based on the detected position.
  • a region CA1 is determined.
  • the travel time is determined based on the area of the elliptical cleaning area CA1.
  • a more realistic cleaning area CA1 considering an area in which the housing 2 can self-run as compared to a rectangular cleaning area CA1. Can be determined.
  • FIG. 5 is a flowchart of the cleaning operation process of the self-propelled cleaner 1 of the present invention.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram showing a cleaning operation procedure of the self-propelled cleaner 1 of the present invention. 6B and 6C, reference numerals common to those in FIG. 6A are omitted.
  • Embodiment 2 the operation when the self-propelled cleaner 1 goes out of the cleaning area CA1 during self-running in random running will be described.
  • the control unit 11 follows the procedure shown in the following steps.
  • control part 11 makes the housing
  • step S12 the control unit 11 determines whether or not the casing 2 has moved out of the cleaning area during self-running (step S12).
  • the determination as to whether or not the housing 2 has gone out of the cleaning area may be made by calculating coordinates based on the charging stand 100. For example, as shown in FIG. 6A, assuming a charging area 100 as a reference (origin), a rectangular cleaning area CA1 of ⁇ 2 m to +2 m in the X-axis direction and +0 m to +6 m in the Y-axis direction is assumed.
  • the position coordinates of the self-running casing 2 are out of the range of the (X, Y) coordinates of the cleaning area CA1, it is determined that the casing 2 has moved out of the cleaning area CA1.
  • step S12 when the housing
  • step S16 the control unit 11 determines whether or not the travel time determined in the preparation operation has elapsed (step S16).
  • the control unit 11 returns the housing 2 to the charging stand 100.
  • the traveling time has not elapsed (when the determination in step S16 is No)
  • the control unit 11 proceeds to step S17.
  • the housing 2 of the self-propelled cleaner 1 self-travels along a route RT11 in the cleaning area CA1.
  • the self-propelled cleaner 1 continues self-propelled during the travel time, but travels on a route RT12 that ends random travel and returns to the charging stand 100 as soon as the travel time elapses.
  • step S13 the control part 11 measures the length (dLX, dLY) of the path
  • the housing 2 runs out of the cleaning area CA1 and travels along the route RT13 and protrudes 2 m from the cleaning area CA1 in the positive direction of the X axis.
  • the length (dLX, dLY) of the path protruding in the (X, Y) direction is (2m, 0).
  • control unit 11 estimates the area of the new cleaning region based on the length (dLX, dLY) measured in step S13 (step S14).
  • the diameter of the housing 2 is set to LD (m).
  • LD m
  • step S15 the control unit 11 corrects the travel time until the start of feedback based on the updated cleaning region (step S15). Specifically, based on the updated size of the cleaning area, a new travel time is obtained from the correspondence relationship in Table 3.
  • EA1 (LD + L2 + L4 + dLX) ⁇ (LD + L1 + L3 + dLY).
  • the traveling time may be 50 minutes. Recognize. Therefore, the traveling time of the self-propelled cleaner 1 is updated from the traveling time 40 minutes corresponding to the immediately preceding cleaning area CA1 to the traveling time 50 minutes corresponding to the new cleaning area CA2.
  • the self-propelled cleaner 1 since the self-propelled cleaner 1 according to the second embodiment updates the cleaning area every time the casing 2 enters a new area during self-propelling, based on the area of the updated cleaning area, The travel time can be corrected in real time.
  • step S17 the control unit 11 refers to the remaining battery level of the self-propelled cleaner 1 to check whether the remaining battery level is sufficient (step S17). If the remaining battery level is sufficient (if the determination in step S17 is Yes), the control unit 11 returns to step S11 and continues the cleaning operation of the self-propelled cleaner 1 continuously. On the other hand, when the battery remaining amount is not sufficient (when the determination in step S17 is No), the control unit 11 returns the housing 2 to the charging stand 100.
  • the self-propelled cleaner 1 travels along a random route RT14 in a rectangular cleaning area CA3 as shown in FIG.
  • the estimated area of the cleaning area CA3 is about 42 (m 2 )
  • the traveling time is 60 minutes.
  • the size of the estimated area may be estimated in consideration of the length of the sidewall SW existing between the two cleaning areas.
  • the self-propelled cleaner 1 immediately travels on a route RT15 that ends random running and returns to the charging stand 100. To do.
  • the self-propelled cleaner 1 explained the case where the estimated area and the travel time are corrected based on the length of the protruding path. Not limited to that.
  • the estimated area and the traveling time may be corrected based on the time when the vehicle has gone out of the traveling region.
  • FIG. 7 is a flowchart of the cleaning operation process of the self-propelled cleaner 1 of the present invention.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram showing a cleaning operation procedure of the self-propelled cleaner 1 of the present invention. 8B and 8C, reference numerals common to those in FIG. 8A are omitted.
  • the control unit 11 follows the procedure shown in the following steps.
  • step S21 of FIG. 7 the control unit 11 causes the housing 2 to self-run in random travel (step S21).
  • step S22 the control part 11 determines whether the housing
  • step S21 the determination in step S21 is Yes
  • the control unit 11 proceeds to step S23.
  • step S22 the control unit 11 proceeds to step S26.
  • step S23 the control part 11 determines whether the housing
  • the control part 11 progresses to step S24.
  • the control part 11 progresses to step S25.
  • whether or not a new cleaning area has been entered can be determined based on whether or not the current coordinates of the housing 2 are within the range of the cleaning area that has been the object of cleaning so far.
  • step S24 the control unit 11 records the current coordinates and direction of the housing 2 in the storage unit 51 (step S24).
  • step S25 the control unit 11 returns to the previous cleaning area (step S25).
  • the case 2 is moved forward by 180 ° after changing its direction on the spot, or the case 2 is moved backward and then turned left and right. And returning to the previous cleaning area.
  • the housing 2 may not enter the new cleaning area during the self-running.
  • step S26 the control unit 11 determines whether or not the traveling time has elapsed (step S26).
  • the control unit 11 proceeds to step S28.
  • the traveling time has not elapsed (when the determination in step S26 is No)
  • the control unit 11 proceeds to step S27.
  • step S27 the control unit 11 refers to the remaining battery level of the self-propelled cleaner 1, and checks whether the remaining battery level is sufficient (step S27). When the remaining battery level is sufficient (when the determination in step S27 is Yes), the control unit 11 returns to step S21 and continues the cleaning operation of the self-propelled cleaner 1 continuously. On the other hand, when the battery remaining amount is not sufficient (when the determination in step S27 is No), the control unit 11 returns the housing 2 to the charging stand 100.
  • step S28 the control unit 11 determines whether or not a new cleaning area exists (step S28).
  • step S28 determines whether or not a new cleaning area exists (when the determination in step S28 is Yes).
  • step S29 the control unit 11 proceeds to step S29.
  • step S28 determines whether or not a new cleaning area exists (when determination in step S28 is Yes).
  • step S29 the control part 11 returns the housing
  • step S29 the control unit 11 refers to the remaining battery level of the self-propelled cleaner 1, and checks whether the remaining battery level is sufficient (step S29). If the remaining battery level is sufficient (if the determination in step S29 is Yes), the control unit 11 proceeds to step S30. On the other hand, when the battery remaining amount is not sufficient (when the determination in step S29 is No), the control unit 11 returns the housing 2 to the charging stand 100.
  • step S30 the control unit 11 refers to the current position coordinates of the housing 2 and the position coordinates of the new cleaning area stored in the storage unit 51, and determines the distance to the new cleaning area and The direction is calculated and the casing 2 is moved toward a new cleaning area.
  • the control unit 11 when the end of the travel time of the cleaning area CA1 approaches, the control unit 11 causes the housing 2 to travel along a route RT24 along the side wall SW. By running along the wall in this way, a new cleaning area can be reliably found. Thereafter, the control unit 11 returns to step S1 to execute a preparatory operation in a new cleaning area.
  • the self-propelled cleaner 1 uses the recorded coordinates and directions. Referring to the new cleaning area CA4 (route RT24). After entering the new cleaning area CA4, the self-propelled cleaner 1 moves forward in the new cleaning area as in the case of the first embodiment and detects an obstacle in front of the housing 2, or Stop after moving a predetermined distance in the new cleaning area CA4 (after traveling on the route RT25, the housing 2 is stopped at the reference point CP2).
  • the self-propelled cleaner 1 changes the direction of the housing 2 in units of 90 °, estimates the estimated area of the new cleaning area CA4, and determines the travel time based on the estimated area. To do. Thereafter, as shown in FIG. 8C, the self-propelled cleaner 1 self-propels in the new cleaning area CA4 by random travel (route RT26).
  • FIG. 9 is an explanatory diagram showing a cleaning operation procedure of the self-propelled cleaner 1 of the present invention. 9B, reference numerals common to those in FIG. 9A are omitted.
  • the control unit 11 causes the self-propelled cleaner 1 to pass through the area of the induction signal BS radiated from the induction signal transmission unit 102 of the charging stand 100. Detect the number of times
  • the induction signal BS is radiated from the charging stand 100 installed on the side wall SW at a constant radiation angle in the Y-axis direction (shaded portion in FIG. 9).
  • the self-propelled cleaner 1 self-travels in the cleaning area CA1 along a random route RT31, and counts the number of times the induction signal BS is detected each time the induction signal receiver 24 passes through the area of the induction signal BS.
  • the control unit 11 returns the self-propelled cleaner 1 to the charging stand 100.
  • the control unit 11 determines, for example, with reference to a table showing the correspondence between the estimated size (m 2 ) of the cleaning area and the minimum number of detections (times) as shown in Table 5 below. .
  • the minimum number of detections is 10.
  • the minimum number of detections is 20 times.
  • the correspondence relationship in Table 5 is that when the charging stand 100 is installed at the center of the wall surface of the room so that the induction signal BS crosses the room of an arbitrary size and the self-propelled cleaner 1 is self-running in random running, for example, It can be obtained by counting the average minimum number of detections required for the self-propelled cleaner 1 to travel in an area of 99% or more of the indoor area.
  • a self-propelled cleaner detects a position of a housing, a traveling unit that travels the housing, a cleaning unit that cleans the floor, and an obstacle around the housing.
  • a fault detection unit and a control unit that controls the travel unit, the cleaning unit, and the fault detection unit to perform cleaning while allowing the casing to self-run, and the control unit is arranged around the fault detection unit.
  • the position of the obstacle is detected, and the traveling time for cleaning is determined based on the position of the obstacle.
  • the “self-propelled cleaner” refers to a housing having an air inlet on the bottom and a dust collecting portion inside, a drive wheel for running the housing, rotation, stop and rotation direction of the drive wheel, etc.
  • the “obstacle detection unit” is provided in a self-propelled cleaner and detects obstacles such as walls and furniture around the self-propelled cleaner.
  • the specific mode is, for example, a position where an obstacle sensor such as an ultrasonic sensor or an infrared distance measuring sensor is mounted on the front part of the housing of the self-propelled cleaner, and is separated from a surrounding obstacle by a predetermined distance.
  • the direction and the distance may be held by acquiring the distances to surrounding obstacles in a plurality of directions while changing the direction of the case by 360 °.
  • a plurality of obstacle sensors facing different directions may be mounted on each part of the side surface of the housing of the self-propelled cleaner, and obstacles in a plurality of directions may be measured simultaneously.
  • the self-propelled cleaner may be equipped with a camera and acquire and hold the direction and distance of the obstacle from an image taken by the camera.
  • a combination of these may also be used.
  • the obstacle is not necessarily an actual object, and may be an electronic obstacle made from a virtual wall signal, for example.
  • the “running time during which the housing can self-run” is, for example, an area of 99% or more of the indoor area when the self-propelled vacuum cleaner is self-propelled in a room. This is the average time required for the self-propelled cleaner to travel.
  • the specific aspect is required, for example, when the self-propelled vacuum cleaner travels in a predetermined ratio area when the self-propelled vacuum cleaner is allowed to self-propelled in a room of an arbitrary area.
  • Data of average required time may be stored in advance in the self-propelled cleaner, and the travel time may be determined by referring to the stored data. Alternatively, the travel time may be determined by the control unit based on a predetermined algorithm.
  • control unit may determine a travel region in which the housing can self-propell based on the position of the obstacle.
  • the “running region in which the housing can self-run” is, for example, a rectangular or (elliptical) circular region surrounding the housing. Further, the traveling area may be triangular, square, polygonal, or other shapes. When the travel area is polygonal, the travel area in which the housing can travel is a polygonal area surrounded by a line connecting the positions of a plurality of obstacles surrounding the housing.
  • control unit corrects the travel time when the casing that is self-propelled in the travel region goes out of the travel region. Also good.
  • the distance traveled by the casing outside the traveling area and / or The travel area and the travel time may be corrected based on time.
  • the self-propelled vacuum cleaner is self-propelled in a complex area of the room layout, it travels by sequentially determining each traveling area and traveling time. A self-propelled cleaner that travels reliably can be realized.
  • the obstacle detection unit when the casing that is self-propelled in the traveling area comes out of the traveling area, the obstacle detection unit has the obstacle around the obstacle detecting section.
  • the travel time may be corrected based on the position of the obstacle.
  • the self-propelled cleaner further includes an induction signal receiving unit that receives an induction signal emitted from the charging stand at a predetermined radiation angle, and the control unit is self-propelled of the casing.
  • the control unit is self-propelled of the casing.
  • the self-propelled vacuum cleaner can finish the self-running of the housing at an appropriate timing even if the room layout is complicated and the shape and area of the entire travel area cannot be accurately grasped. Can be realized.
  • a device such as a gyro sensor and a camera and a complicated function such as a mapping function are not necessary, so that the cost can be reduced.
  • Preferred embodiments of the present invention include combinations of any of the above-described plurality of embodiments.
  • various modifications of the present invention are possible. These modifications should not be construed as not belonging to the scope of the present invention.
  • the present invention should include the meaning equivalent to the scope of the claims and all modifications within the scope.

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Abstract

　周囲の障害物の位置から自走式掃除機が自走し得る走行領域を決定し、前記走行領域の面積の大小によらず、一定の作業効率を確保可能な走行時間を設定して自走を行う自走式掃除機を提供する。　筐体（２）と、前記筐体（２）を走行させる走行部と、床面の掃除を行う清掃部と、前記筐体（２）の周囲の障害物の位置を検知する障害検知部（１４）と、前記走行部、前記清掃部及び前記障害検知部（１４）を制御して前記筐体（２）を自走させながら掃除を行わせる制御部（１１）とを備え、前記制御部（１１）は、前記障害検知部（１４）に周囲の障害物（ＳＷ）の位置を検知させ、前記障害物（ＳＷ）の位置に基づいて、掃除を行う走行時間を決定することを特徴とする自走式掃除機（１）。

Description

自走式掃除機
　この発明は、自走手段を備えた自走式掃除機に関する。
　近年、自律的に障害物を回避しながら自走する自走式掃除機が知られている。例えば、特許文献１には、本体の移動中に障害物検知手段が障害物を検知した場合、本体の移動方向を変える障害物回避制御モードを本体に具備した自走式掃除機が記載されている。
　このような自走式掃除機においては、部屋又は作業領域の大きさに応じて作業時間を設定することが望ましい。例えば、特許文献２には、電池電圧の低下を検出した場合、スタート地点に向かって移動させて作業を終了する移動作業ロボットであって、走行距離測定手段により部屋の外周の距離を測定し、測定した部屋の外周の距離に基づいて、電池電圧の低下を判定する下限電圧値を最適値に修正するものが記載されている。
特開２００２－０７８６５０号公報 特開２００５－１３５２７４号公報
　しかしながら、従来の自走式掃除機では、作業を終了する時間がバッテリ残量によって決定されるため、作業領域が広い場合には、未掃除の領域が存在するときでも掃除を終了してしまうものであった。一方、作業領域が狭い場合には、すでに掃除した領域を何度も掃除するものであった。すなわち、従来の自走式掃除機は、作業領域の大きさに応じた掃除を行うものではなかった。
　この発明は、以上のような事情を考慮してなされたものであって、その目的は、周囲の障害物の位置から自走式掃除機の作業領域を決定し、該作業領域の大きさに応じて効率的に掃除を行うことが可能な自走式掃除機を提供することにある。
　この発明は、筐体と、前記筐体を走行させる走行部と、床面の掃除を行う清掃部と、前記筐体の周囲の障害物の位置を検知する障害検知部と、前記走行部、前記清掃部及び前記障害検知部を制御して前記筐体を自走させながら掃除を行わせる制御部とを備え、前記制御部は、前記障害検知部に周囲の障害物の位置を検知させ、前記障害物の位置に基づいて、掃除を行う走行時間を決定することを特徴とする自走式掃除機を提供するものである。
　この発明によれば、前記制御部は、前記障害検知部に周囲の障害物の位置を検知させ、前記障害物の位置に基づいて、掃除を行う走行時間を決定するため、周囲の障害物の位置から自走式掃除機が自走し得る走行領域を決定し、前記走行領域の面積の大小によらず、一定の作業効率を確保可能な走行時間を設定して自走を行う自走式掃除機を実現できる。
この発明の自走式掃除機及び充電台の概略構成を示すブロック図である。（実施形態１） 図１に示す自走式掃除機の外観の一例を概略的に示す斜視図である。（実施形態１） この発明の自走式掃除機の準備動作処理のフローチャートである。（実施形態１） この発明の自走式掃除機の準備動作手順を示す説明図である。（実施形態１） この発明の自走式掃除機の掃除動作処理のフローチャートである。（実施形態２） この発明の自走式掃除機の掃除動作手順を示す説明図である。（実施形態２） この発明の自走式掃除機の掃除動作処理のフローチャートである。（実施形態３） この発明の自走式掃除機の掃除動作手順を示す説明図である。（実施形態３） この発明の自走式掃除機の掃除動作手順を示す説明図である。（実施形態４）
　以下、図面を用いてこの発明をさらに詳述する。なお、以下の説明は、すべての点で例示であって、この発明を限定するものと解されるべきではない。
　（実施形態１）
　＜自走式掃除機の構成＞
　この発明の実施形態１に係る自走式掃除機１について説明する。
　以下、図１及び図２に基づき、この発明の自走式掃除機１の構成を説明する。
　図１は、この発明の自走式掃除機１及び充電台１００の概略構成を示すブロック図である。
　図２は、図１に示す自走式掃除機１の外観を概略的に示す斜視図である。
　以下の実施形態では、主として、自走式掃除機１の概略構成と動作について説明する。
　自走式掃除機１は、底面に吸気口３５を有すると共に内部に集塵部３１を有する筐体２、筐体２を走行させる一対の駆動輪１３、並びに駆動輪１３の回転、停止及び回転方向等を制御する走行制御部１２を備え、自律的に掃除動作する。
　図１に示すように、この発明の自走式掃除機１は、主として、制御部１１、走行制御部１２、駆動輪１３、障害検知部１４、充電池１５、操作入力部１７、音声入力部１８、音声認識部１９、音声出力部２０、画像取得部２２、照明部２３、誘導信号受信部２４、充電用接続部２５、カウンタ２７、通信部２８、集塵部３１、イオン発生部３２、送風制御部３３、排気口３４、吸気口３５及び記憶部５１を備える。
　以下、図１に示す各構成要素を説明する。
　この発明の自走式掃除機１は、例えば円盤形、円柱形、あるいは直方体形等の立体形状の筐体２を有し、その筐体２の表面や内部に、各種構成要素が配置される。
　例えば、上記した駆動輪１３、障害検知部１４、操作入力部１７、音声入力部１８、画像取得部２２、照明部２３、誘導信号受信部２４及び充電用接続部２５は、筐体２の表面の外部から視認できる位置に設けられ、その他の構成要素は筐体２の内部に設けられる。
　また、掃除を行う部屋の所定の位置に充電台１００を設置する。充電台１００の設置場所は、商用電源のコンセント近辺、部屋の壁際、机の脇などで、電源電力の供給を受けられる場所であればよい。図１に示すように、充電台１００は、充電端子部１０１及び誘導信号送信部１０２を備える。充電台１００の充電端子部１０１と自走式掃除機１の充電用接続部２５とを電気的に接触することにより、自走式掃除機１は充電台１００からの電力の供給を受け、自走式掃除機１の充電池１５が充電される。また、自走式掃除機１は、充電台１００から離れ自動走行しながら掃除機能を実行する。
　この発明の自走式掃除機１は、設置された場所の床面を自走しながら、床面上の塵埃を含む空気を吸い込み、塵埃を除去した空気を排気することにより床面上を掃除する掃除ロボットである。この発明の自走式掃除機１は、掃除が終了すると、自律的に充電台１００に帰還する機能を有する。
　図２に示すように、自走式掃除機１は、円盤形の筐体２を備え、この筐体２の外部及び内部に、天板２ｂ、側板２ｃ、蓋部３、回転ブラシ、サイドブラシ１０、自走のために駆動される複数の駆動輪１３、障害検知部１４、操作入力部１７、音声入力部１８、音声出力部２０、画像取得部２２、照明部２３、従動する車輪であって前輪及び後輪からなる車輪（図示せず）、誘導信号受信部２４、通信部２８（図示せず）、集塵部３１（図示せず）、イオン発生部３２（図示せず）、排気口３４、電動送風機３６、図１に示したその他の構成要素が設けられている。
　図２において、障害検知部１４が配置されている部分を筐体２の前方部、蓋部３が配置されている部分を筐体２の中間部、前方部から中間部を挟んで反対側の部分を筐体２の後方部とそれぞれ呼ぶ。ここで、前方とは、図２の矢符で示す自走式掃除機１の進行方向ＦＤであり、自走式掃除機１の進行方向ＦＤと逆向きの方向を後方とする。
　筐体２は、裏面側（下面）に設けられ回転ブラシが設けられている吸気口３５（図１参照）を有する平面視円形の底板と、筐体２に収容する集塵部３１を出し入れする際に開閉する蓋部３を中央部分に有している天板２ｂと、底板及び天板２ｂの外周部に沿って設けられた平面視円環形の側板２ｃとを備えている。また、底板には、前方に前車輪、中間部に一対の駆動輪１３及び後方に後車輪の下部を筐体２内から外部へ突出させる複数の孔部が形成され、天板２ｂにおける前方部と中間部との境界付近には排気口３４が形成されている。なお、側板２ｃは、前後に二分割されており、側板２ｃの前部はバンパーとして機能する。
　さらに、自走式掃除機１は、充電台１００の誘導信号送信部１０２から出射された信号を誘導信号受信部２４で検知して充電台１００のある方向を認識し、例えば、掃除が終了した場合、充電池１５の充電残量が少なくなった場合、あるいは設定された掃除タイマーの設定時間が経過した場合に、充電台１００のある方向のルートを自律的に走行して、充電台１００まで帰還する。ただし、障害物があれば、それを避けながら充電台１００の方向へ移動する。
　以下、図１の自走式掃除機１の制御部分について説明する。
　図１の制御部１１は、自走式掃除機１の各構成要素の動作を制御する部分であり、主として、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏコントローラ、タイマー等からなるマイクロコンピュータによって実現される。
　ＣＰＵは、ＲＯＭ等に予め格納された制御プログラムに基づいて、各ハードウェアを有機的に動作させて、後述するようなこの発明の検知機能、算出機能、駆動機能などを実行する。
　駆動輪１３は、例えば筐体２の下部に配置され、筐体２を移動させる部分である。
　走行制御部１２は、自走式掃除機１の自律走行の制御を行う部分であり、主として駆動輪１３の回転を制御して筐体２を自律的に走行させる部分である。
　走行制御部１２は、一対の駆動輪１３を駆動又は停止させることにより、自走式掃除機１の前進、後退、回転、静止などの動作を行わせる。ここで、駆動輪１３及び走行制御部１２は、本発明に係る走行部の一例である。
　障害検知部１４は、自走式掃除機１の周囲に存在する机や椅子などの障害物を検知する部分であり、例えば、超音波センサ、赤外線測距センサ等からなる測距センサが用いられ、筐体２本体の前方部に配置される。また、障害検知部１４を複数個設けてもよい。
　制御部１１にかかるＣＰＵは、障害検知部１４から出力された信号に基づいて、障害物の存在する位置を認識する。認識された障害物の位置情報に基づいて、その障害物を回避して次に走行すべき方向を決定する。
　なお、自走式掃除機１は、障害検知部１４に加えて、自走式掃除機１が障害物に接触したことを検知する接触センサを備えてもよい。
　充電池１５は、自走式掃除機１の各機能要素に対して電力を供給する部分であり、主として、撮影機能及び走行制御等を行うための電力を供給する部分である。例えば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、Ｎｉ－Ｃｄ電池などの充電池が用いられる。
　充電池１５の充電は、自走式掃除機１と充電台１００とを接続した状態で行われる。
　自走式掃除機１と充電台１００との接続は、接続部である露出した充電用接続部２５と充電端子部１０１とを電気的に接触させることにより行う。
　操作入力部１７は、ユーザーが自走式掃除機１の動作を指示入力する部分であり、自走式掃除機１の筐体２の表面、例えば、図２に示すように、筐体２の後方部の上面パネル上に操作パネル又は操作ボタンとして設けられる。
　本体とは別にリモコンユニットを設け、リモコンユニットに設けられた操作ボタンを押すことによって赤外線や無線電波信号を送出し、無線通信により動作の指示入力をしてもよい。
　操作入力部１７としては、例えば、電源スイッチ、起動スイッチ、充電要求スイッチ、その他のスイッチ（運転モードスイッチ，タイマスイッチ）などが設けられる。
　音声入力部１８は、人の声あるいは音（以下、まとめて音声と呼ぶ）を入力する部分であり、例えばマイクが利用される。
　音声入力部１８から入力された音声は、例えば、ＡＤ変換され、所定のデジタル音声フォーマットで、入力音声データ５４として記憶部５１に記憶される。
　音声認識部１９は、入力された音声を認識する部分である。すなわち、音声入力部１８から入力された音声（入力音声データ５４）からその音声に含まれる単語あるいは文章を認識する部分である。また、その音声を発した人物を特定する部分として構成されてもよい。音声認識をするために、記憶部５１に、予め音声登録情報５３を記憶しておく。音声登録情報５３は、例えば、音声データのサンプルなどから構成される。
　音声出力部２０は、ユーザーからの音声に対して応答するための音声や、その他ユーザーとのコミュニケーションのための音声等を出力する部分であり、スピーカーが利用される。音声出力部２０は、自走式掃除機１の筐体２の前面の側方の位置に設けられている。なお、これは単なる一例で、任意の位置に設けることができる。
　音声認識部１９は、入力音声データ５４と、音声登録情報５３に記憶された音声データとのパターンマッチングを行う。そして、音声登録情報５３の音声データの中に、所定の判定基準を満たす一致度の高い音声データがあれば、制御部１１は、その音声データに対応づけられた機能を実行するように自走式掃除機１の各構成を制御する。
　例えば、音声入力部１８から、「きれいにして」という入力音声データ５４が入力された場合、その入力音声データ５４と音声登録情報５３に予め記憶されている複数の音声データとのパターンマッチングを行い、入力音声データ５４と一致すると判定された音声データに対応づけられた機能（例えば、掃除機能など）を実行する。
　画像取得部２２は、筐体２の外部の画像を取得する部分であり、例えば、カメラが利用される。画像取得部２２は、図２に示すように、例えば、通常走行の前進時に、進行する方向の前方部の筐体２内に１つ配置する。なお、画像取得部２２は、対象までの距離を測定するために、筐体２の前方左右に２個設けてもよい。
　画像認識部２１は、取得された画像を認識する部分である。後述する画像取得部２２から取得された画像（取得画像データ５６）からその画像に含まれる指定標識あるいは人物を認識し特定する部分である。
　画像取得部２２から取得された画像は、例えば、ＡＤ変換され、所定のデジタル画像フォーマットで、取得画像データ５６として記憶部５１に記憶される。
　取得する画像は、静止画であっても動画であってもよい。取得された静止画は、取得画像データ５６として記憶部５１に記憶される。
　照明部２３は、自走式掃除機１の周囲を照明する部分であり、例えば、ＬＥＤが利用される。照明部２３は、例えば、画像取得部２２であるカメラの起動と連動され、当該カメラによる撮影を行う前に点灯される。
　誘導信号受信部２４は、例えばビーコン等、赤外線を受信するための赤外線センサであり、筐体２の前方部に配置される。誘導信号受信部２４は、充電台１００に設けられたＬＥＤなどの誘導信号送信部１０２から出射された位置標識信号（ビーコン）を受信する。
　誘導信号送信部１０２としてＬＥＤを用いる場合、その一部に蓋をすることで、位置標識信号の放射範囲を制御することもできる。例えば、約３０～４０度の放射角を有するＬＥＤを用いる場合、その片側を覆うことで所望の放射角の位置標識信号の広がりを実現できる。
　カウンタ２７は、駆動輪１３を駆動するモータの回転角度に基づくエンコード信号をカウントする部分である。なお、モータの回転角度に基づくエンコーダのほか、駆動輪１３がパルスモータ駆動であれば、そのパルスをカウントしてもよい。駆動輪１３の回転中、その回転角度はカウンタ２７により計測されたカウント数ＣＮに比例し、駆動輪１３と床面との間にすべりの影響が全くない場合、筐体２の走行距離は駆動輪１３自体の回転角度と比例関係にあるので、カウント数ＣＮから筐体２の走行距離を見積もることができる。
　通信部２８は、ネットワークを介して、外部装置と通信する部分である。すなわち、自走式掃除機１以外の外部装置に対して、種々の情報を送信する部分であり、その外部装置から動作要求等のデータを受信する部分である。
　ネットワークとしては、ＬＡＮ、インターネットなどの広域ネットワーク（ＷＡＮ）、専用の通信回線などいずれのネットワークを利用してもよい。
　その無線通信規格としては、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）や無線ＬＡＮの標準規格であるＩＥＥＥ８０２．１１ａ、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ、ＩＥＥＥ８０２．１１ｇ、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎ等が挙げられる。
　例えば、外部装置から画像撮影要求が受信された場合など、所定の画像送信条件が満たされた場合に、通信部２８が、画像取得部２２によって取得した取得画像データ５６を外部装置へ送信する。外部装置としては、例えば、図示しないＰＣ、携帯端末、サーバなどがある。
　集塵部３１は、室内のゴミやちりを集める掃除機能を実行する部分であり、主として、図示しない集塵容器と、フィルタ部と、集塵容器及びフィルタ部を覆う開閉可能なカバー部とを備える。
　また、集塵部３１は、吸気口３５と連通する流入路と、排気口３４と連通する排出路とを有し、吸気口３５から吸い込まれた空気は、流入路を介して集塵容器内に導かれ、フィルタ部及び排出路を介して排気口３４から外部へ放出される。また、空気を流通させるために電動送風機３６及び電動送風機３６を駆動する送風制御部３３が設けられている。
　なお、集塵部３１は、制御部１１にて制御されるものでなく、集塵部３１が掃除機本体の収容部に収容されたか否かを検知する検知手段（機械式スイッチ、光検知スイッチ等）の検知信号を、制御部１１へ送るものとして図示している。
　イオン発生部３２は、筐体２内部に収容され、イオンを発生する部分である。
　具体的には、放電により空気中の水分子を電離し、正イオンとしてＨ+(Ｈ2Ｏ)ｍ（ｍは任意の自然数）、負イオンとしてＯ2 -(Ｈ2Ｏ)ｎ（ｎは任意の自然数）を生成する。
　イオン発生部３２は、排気経路に臨む部分に、正負のイオンを生成する場合、それぞれのイオン放出部を有している。
　発生するイオンとしては、特に限定されないが、例えば、空気を浄化することの可能なイオン、美肌効果と肌表面の菌増殖を抑制する効果のあるイオンなどが挙げられ、特に、従来から用いられている、例えば、上述したようなプラズマクラスターイオン（登録商標）を用いることができる。イオン発生部３２は、例えば、小型の直方体形状のイオン発生装置として提供される。
　なお、発生するイオンは、負イオン又は正イオンのどちらかでもよい。また、静電霧化現象を利用して得られる帯電した微粒子水滴を含んでもよい。特に、負イオンを発生する場合には、ユーザーにリラックス効果を与えることができる。
　送風制御部３３は、主として、吸気口３５より吸気を行うための送風ファンを駆動制御するものである。
　イオン発生部３２で発生したイオンは、集塵部３１のフィルタ部を通過した清浄な空気中に放出され、該空気と共に排気口３４から外部へ吹き出される。
　排気口３４は、例えば、筐体２の上面の位置に設けられ、イオン発生部３２を駆動することで発生したイオンを含む空気を外部へ放出する開口である。また、イオンを含む空気は、筐体２の上面から後方であってやや斜め上方に放出されるようにしてもよい。
　上述したように自走式掃除機１は、吸気口３５を介して床面の塵埃を外部の空気と共に吸引し、該塵埃を集塵部３１において分離した後、塵埃が取り除かれた空気を排気口３４からイオンと共に排出するので、床面の掃除に加えて、排気によってイオンを部屋に行き渡らせることができ、空気の清浄効果がある。
　以上は、自走式掃除機１であり、掃除機能を備えない自走式のイオン発生機については、吸気口３５としては底板でなく天板２ｂ側に設けられてもよい。この場合、集塵部３１がなく吸気口３５から排気口３４への経路中に空気中に含まれる塵埃を除去するフィルタ部が設けられる。排気口３４は、図２に示す位置に設けられている場合、吸気口３５は排気口３４とは別の位置に設けられる。
　このイオン発生機によれば、イオン発生時以外には、少なくとも排気口３４から異物、ほこり等、塵埃等が内部に入り込むのを避けるために、排気口３４には排気用開閉蓋が設けられている。また必要に応じて吸気口３５にも、吸気口３５を開閉する吸気用開閉蓋が設けられる。
　なお、以上のイオン発生機に対し、イオン発生部３２を備えず、吸気口３５から排気口３４への経路中に空気中に含まれる塵埃を除去し、浄化するフィルタ部を備え、送風ファンを駆動することで空気を浄化する空気清浄機を構成することもできる。これらは、機能、役割を果たす装置はこの発明に含まれることは言うまでもない。
　記憶部５１は、自走式掃除機１の各種機能を実現するために必要な情報や、プログラムを記憶する部分であり、ＲＡＭやＲＯＭ等の半導体素子、ハードディスク、フラッシュメモリ等の記憶媒体が用いられる。
　記憶部５１には、主として、走行特性情報５２、入力音声データ５４、取得画像データ５６などが記憶される。その他、音声認識、撮影、通信などの機能、その他の機能を実行するときに必要な情報が一時的に記憶される。
　走行特性情報５２は、筐体２の走行特性に関するデータであり、例えば、筐体２の位置座標、走行距離、カウント数ＣＮ及び方向転換時の回転角度のデータである。
　筐体２の走行距離又は回転角度は、走行又は回転に要したカウント数ＣＮとともに走行特性情報５２に記憶される。
　このようにして、自走式掃除機１の走行履歴を記憶することができる。ここで、記憶部５１は、本発明に係る走行履歴保持部の一例である。
　音声登録情報５３は、音声認識をする場合に、認識すべき単語と、その単語の音声データと、その音声データを発した人物名を特定する情報とを対応づけて予め記憶した情報である。
　１つの音声登録情報５３は、登録単語と、音声データと、その音声データを発声した人物名とが予め対応付けられて記憶される。
　ただし、人物を特定する場合は、人物名を登録しておく必要があるが、不特定多数の人が発声した単語認識のみを行い、人物の特定をしない場合は、人物名は登録しなくてもよい。
　音声データとしては、例えば、音声のアナログ波形そのものや、波形情報、周波数情報、音声ライブラリ、登録単語情報などのデジタル情報が、１つの音声ファイルとして記憶される。
　入力音声データ５４は、音声入力部１８から入力された音声あるいは音のデータであり、例えば、デジタル化された音響データである。
　取得画像データ５６は、画像取得部２２によって取得された画像である。画像としては、静止画あるいは動画のどちらでもよい。
＜自走式掃除機の自走時の準備動作手順の具体例＞
　次に、図３及び図４に基づき、自走式掃除機１の準備動作手順の具体例について説明する。
　図３は、この発明の自走式掃除機１の準備動作処理のフローチャートである。
　図４は、この発明の自走式掃除機１の準備動作手順を示す説明図である。
　図４（Ｂ）（Ｃ）において、図４（Ａ）と共通部分の符号は省略する。
　実施形態１では、掃除前の準備動作において自走式掃除機１が自走すべき掃除領域ＣＡ１を決定する方法について説明する。
　準備動作の開始後、制御部１１は、以下のステップに示す手順に従う。
　図３のステップＳ１において、制御部１１は、筐体２を前進させる（ステップＳ１）。
　図４（Ａ）に示すように、準備動作の開始時において、自走式掃除機１の筐体２は側壁ＳＷに設置された充電台１００に接続された状態から、充電台１００の誘導信号送信部１０２から送信された誘導信号に沿って矢印で表された経路ＲＴ１を移動する。なお、自走式掃除機１は、必ずしも誘導信号に沿って経路を移動する必要はない。
　図４（Ａ）において、側壁ＳＷに囲まれた矩形状の室内を想定し、室内の中間にはＹ軸方向に沿った内壁が形成されている。ここで、充電台１００が設置された側壁ＳＷに沿った方向をＸ軸方向とし、Ｘ軸方向に垂直な方向をＹ軸方向とする。
　図６，図８及び図９においても同様である。
　続くステップＳ２において、制御部１１は、障害検知部１４が筐体２の前方に障害物を検知したか否かを判定する（ステップＳ２）。
　障害検知部１４が筐体２の前方に障害物を検知しなかった場合（ステップＳ２の判定がＮｏの場合）、制御部１１は、ステップＳ３へ進む。
　一方、障害検知部１４が筐体２の前方に障害物を検知した場合（ステップＳ２の判定がＹｅｓの場合）、制御部１１は、ステップＳ４へ進む。
　次に、ステップＳ３において、制御部１１は、筐体２が充電台１００から所定の距離（例えば、２ｍ）だけ進んだか否かを判定する（ステップＳ３）。
　筐体２が充電台１００から所定距離だけ進んだ場合（ステップＳ３の判定がＹｅｓの場合）、制御部１１は、ステップＳ４へ進む。
　一方、筐体２が充電台１００から所定距離進んでいない場合（ステップＳ３の判定がＮｏの場合）、制御部１１は、ステップＳ１へ戻る。
　次に、ステップＳ４において、制御部１１は、周囲の障害物の検知のために筐体２を停止させる（ステップＳ４）。
　ここで、検知の位置は１箇所に限られず、複数の位置で障害物を検知してもよい。このように複数の位置で検知することによって、障害検知部１４の検知の精度が低くても、障害物の位置の正確な検知が可能になる。例えば、広い室内においては、充電台１００から筐体２が２ｍ進むごとに周囲の障害物を検知してもよい。
　続くステップＳ５において、制御部１１は、障害検知部１４に筐体２の前方の方向と、筐体２から障害物までの距離を検知させ、記憶部５１に保存する（ステップＳ５）。
　このとき、図４（Ａ）に示すように、筐体２が経路ＲＴ１に沿って前進した方向（Ｙ軸正方向）を基準方向として、制御部１１は、障害検知部１４から筐体２の前方の障害物までの距離Ｌ１を記憶部５１に保存する。
　続いて、ステップＳ６において、制御部１１は、筐体２を基準方向から右回りに９０°方向転換させる（ステップＳ６）。
　このとき、図４（Ｂ）に示すように、筐体２は基準方向（Ｙ軸正方向）から右回り（ＲＤ方向）に９０°方向転換する。
　次に、ステップＳ７において、制御部１１は、筐体２が基準方向から３６０°方向転換したか否かを判定する（ステップＳ７）。
　筐体２が基準方向から３６０°方向転換している場合（ステップＳ７の判定がＹｅｓの場合）、制御部１１は、ステップＳ８へ進む。
　一方、筐体２が基準方向から３６０°方向転換していない場合（ステップＳ７の判定がＮｏの場合）、制御部１１は、ステップＳ５に戻り、障害物の検知を続行する。
　図４（Ｂ）において、筐体２が基準方向から９０°の方向（Ｘ軸正方向）を向いているとき、制御部１１は、その方向及び障害検知部１４から筐体２の前方の障害物までの距離Ｌ２を記憶部５１に保存する。
　同様に、筐体２が基準方向から１８０°の方向（Ｙ軸負方向）を向いているとき、制御部１１は、その方向及び障害検知部１４から筐体２の前方の障害物までの距離Ｌ３を、そして、筐体２が基準方向から２７０°の方向（Ｘ軸負方向）を向いているとき、その方向及び障害検知部１４から筐体２の前方の障害物までの距離Ｌ４を記憶部５１に保存する。
　以下の表１は、このようにして検知された結果の一例を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　上の表１において、検知方向は、筐体２の前方から見た方向であり、図４（Ｂ）において、矢符ＭＤ１～ＭＤ４の方向によって表される。回転角は、筐体２が充電台１００を離れて掃除領域まで前進してきた方向（図４（Ａ）の経路ＲＴ１に沿った方向）を基準とした角度を表す。障害物までの距離は、障害検知部１４から筐体２の前方の障害物までの距離（ｍ）を表す。
　表１に示すように、筐体２が矢符ＭＤ１の方向（Ｙ軸正方向、回転角０°）を向いたとき、障害物までの距離はＬ１であり、筐体２が矢符ＭＤ２の方向（Ｘ軸正方向、回転角９０°）を向いたとき、障害物までの距離はＬ２であり、筐体２が矢符ＭＤ３の方向（Ｙ軸負方向、回転角１８０°）を向いたとき、障害物までの距離はＬ３であり、筐体２が矢符ＭＤ４の方向（Ｘ軸負方向、回転角２７０°）を向いたとき、障害物までの距離はＬ４である。
　なお、筐体２の方向転換の回転角は、図４（Ｂ）に示すように９０°単位である必要はなく、任意の回転角に設定してもよい。例えば、４５°単位で筐体２を方向転換させてもよい。また、検知のために筐体２の回転動作を停止させる必要はなく、筐体２の回転動作を保ったまま、所定のタイミング（例えば、１秒間に１０回の割合）で障害物を検知するようにしてもよい。
　また、筐体２の側面に複数の障害検知部１４を設け、一度に複数の方向の障害物を検知するようにしてもよい。例えば、筐体２の前部に検知角が４０°異なる障害検知部１４を３つ設け、同時に３方向の障害物を検知するようにしてもよい。
　また、障害物を検知するために筐体２を必ずしも方向転換させる必要はなく、例えば、筐体２の前後左右に障害検知部１４を設け、筐体２を方向転換させることなく前後左右方向の障害物の距離を一度に検知するようにしてもよい。また、障害検知部１４を用いる代わりに、画像取得部２２で取得した画像を画像認識部２１で分析することによって、障害物までの距離及び方向を検知するようにしてもよい。
　また、筐体２が充電台１００から所定の距離だけ進んで検知を行う場合は、筐体２から充電台１００に向かう方向への検知を省略してもよい。また、部屋が対称形であって、充電台１００が側壁の中央に設置されている場合は、充電台１００から見て部屋の左右いずれかの方向の検知だけをするものであってもよい。
　次に、ステップＳ８において、制御部１１は、ステップＳ５～ステップＳ７の検知結果に基づき、自走すべき掃除領域の面積を推定する（ステップＳ８）。
　ここで、掃除領域の面積の具体的な推定方法としては、例えば、図４（Ｂ）のように矩形状の掃除領域ＣＡ１を想定した場合、筐体２の直径をＬＤ（ｍ）として、以下の表２のように推定できる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　次に、ステップＳ９において、制御部１１は、掃除領域の推定面積に基づき、掃除開始時から充電台１００への帰還開始までの自走式掃除機１の走行時間を決定する（ステップＳ９）。
　走行時間の具体的な決定方法として、制御部１１は、例えば、下の表３のような掃除領域の推定面積（ｍ2）と走行時間（分）との対応関係を参照して決定する。
　例えば、図４（Ｂ）に示すような矩形状の掃除領域ＣＡ１の場合、その推定面積ＥＡ１は、Ｘ軸方向の長さ×Ｙ軸方向の長さ、すなわち、ＥＡ１＝（ＬＤ＋Ｌ２＋Ｌ４）×（ＬＤ＋Ｌ１＋Ｌ３）である。ここで、推定面積ＥＡ１が約２４（ｍ2）であった場合、推定面積が２０～３０（ｍ2）の間にあるため、表３の対応関係から、走行時間が４０分であることがわかる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　ここで、表３の対応関係は、各推定面積の室内で自走式掃除機１をランダム走行で自走させたとき、例えば、室内領域の９９％以上の領域を自走式掃除機１が走行するために要する平均所要時間から算出することができる。
　また、４畳半、６畳、８畳といった和室の広さを単位として推定面積を定めてもよい。
　最後に、走行時間を決定した後、制御部１１は掃除動作を開始して、当該走行時間の間、ランダム走行で筐体２を自走させる。
　このとき、自走式掃除機１は、掃除領域ＣＡ１内をランダム走行で自走し、走行時間が経過すると充電台１００に帰還する。
　このようにして、準備動作において周囲の障害物の位置から自走式掃除機１が自走し得る掃除領域を決定し、その推定面積から最適な走行時間を見積もることができる。
　　＜実施形態１の変形例＞
　次に、実施形態１の変形例について説明する。
　実施形態１において、矩形状の掃除領域ＣＡ１を想定したが、実施形態１の変形例においては、図４（Ｃ）に示すように、楕円形状の相似領域ＣＡ１を想定してもよい。この場合、筐体２を回転させながら多数の方向（図４（Ｃ）においては、ＭＤ１～ＭＤ８の８方向）を測定することにより、障害物の位置を検知し、それに基づいて楕円形状の掃除領域ＣＡ１を決定する。そして、楕円形状の掃除領域ＣＡ１の面積に基づき、走行時間を決定する。
　このように、楕円形状の掃除領域ＣＡ１を想定することにより、矩形上の掃除領域ＣＡ１を想定した場合と比べて、筐体２が自走可能な領域を考慮した、より現実的な掃除領域ＣＡ１の決定が可能となる。
　＜実施形態２＞
　次に、図５及び図６に基づき、実施形態２に係る自走式掃除機１の掃除動作手順の具体例について説明する。
　図５は、この発明の自走式掃除機１の掃除動作処理のフローチャートである。
　図６は、この発明の自走式掃除機１の掃除動作手順を示す説明図である。
　図６（Ｂ）（Ｃ）において、図６（Ａ）と共通部分の符号は省略する。
　実施形態２においては、自走式掃除機１がランダム走行での自走中に掃除領域ＣＡ１の外に出た場合の動作について説明する。
　実施形態２において、自走式掃除機１の掃除動作開始後、制御部１１は、以下のステップに示す手順に従う。
　図５のステップＳ１１において、制御部１１は、筐体２をランダム走行で自走させる（ステップＳ１１）。
　続くステップＳ１２において、制御部１１は、筐体２が自走中に掃除領域外に出たか否かを判定する（ステップＳ１２）。
　筐体２が掃除領域外に出たか否かの判定は、充電台１００を基準とした座標を計算することにより行ってもよい。例えば、図６（Ａ）に示すように、充電台１００を基準（原点）として、Ｘ軸方向に－２ｍ～＋２ｍ、Ｙ軸方向に＋０ｍ～＋６ｍの矩形状の掃除領域ＣＡ１を想定した場合、自走中の筐体２の位置座標が掃除領域ＣＡ１の（Ｘ，Ｙ）座標の範囲外に出たとき、筐体２が掃除領域ＣＡ１外に出たものと判定する。
　ステップＳ１２において、筐体２が自走中に掃除領域外に出ていない場合、（ステップＳ１２の判定がＮｏの場合）、制御部１１は、ステップＳ１６へ進む。
　一方、筐体２が自走中に掃除領域外に出た場合、（ステップＳ１２の判定がＹｅｓの場合）、制御部１１は、ステップＳ１３へ進む。
　次に、ステップＳ１６において、制御部１１は、準備動作において決定された走行時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ１６）。
　走行時間が経過した場合（ステップＳ１６の判定がＹｅｓの場合）、制御部１１は、筐体２を充電台１００に帰還させる。
　一方、走行時間が経過していない場合（ステップＳ１６の判定がＮｏの場合）、制御部１１は、ステップＳ１７へ進む。
　ここで、図６（Ａ）に示すように、自走式掃除機１の筐体２が掃除領域ＣＡ１内の経路ＲＴ１１を自走する場合を想定する。自走式掃除機１は、走行時間内は自走を継続する一方で、走行時間が経過すると直ちにランダム走行を終了して充電台１００に帰還する経路ＲＴ１２を走行する。
　次に、ステップＳ１３において、制御部１１は、筐体２が掃除領域を（Ｘ，Ｙ）方向にはみ出た経路の長さ（ｄＬＸ，ｄＬＹ）を計測する（ステップＳ１３）。
　ここで、図６（Ｂ）に示すように、筐体２が掃除領域ＣＡ１をはみ出して経路ＲＴ１３を走行し、掃除領域ＣＡ１からＸ軸の正方向に２ｍはみ出した場合を想定する。このとき、（Ｘ，Ｙ）方向にはみ出した経路の長さ（ｄＬＸ，ｄＬＹ）は、（２ｍ，０）となる。
　続くステップＳ１４において、制御部１１は、ステップＳ１３において計測した長さ（ｄＬＸ，ｄＬＹ）に基づき、新たな掃除領域の面積を推定する（ステップＳ１４）。
　ここで、新たな掃除領域の面積の具体的な推定方法としては、例えば、図６（Ｂ）のような矩形状の掃除領域ＣＡ２を想定した場合、筐体２の直径をＬＤ（ｍ）として、以下の表４に示すように推定できる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　次に、ステップＳ１５において、制御部１１は、更新された掃除領域に基づき、帰還開始までの走行時間を修正する（ステップＳ１５）。
　具体的には、更新された掃除領域のサイズに基づき、表３の対応関係から新たな走行時間を求める。
　例えば、図６（Ｂ）に示すような矩形状の掃除領域ＣＡ２を想定した場合、その推定面積ＥＡ２は、Ｘ軸方向の長さ×Ｙ軸方向の長さ、すなわち、ＥＡ１＝（ＬＤ＋Ｌ２＋Ｌ４＋ｄＬＸ）×（ＬＤ＋Ｌ１＋Ｌ３＋ｄＬＹ）である。ここで、推定面積ＥＡ２が約３６（ｍ2）であった場合、推定面積が３０～４０（ｍ2）の間にあるため、表３の対応関係から、走行時間が５０分であることがわかる。
　それゆえ、自走式掃除機１の走行時間は、直前の掃除領域ＣＡ１に対応した走行時間４０分から、新たな掃除領域ＣＡ２に対応した走行時間５０分に更新されることになる。
　このように、実施形態２に係る自走式掃除機１は、自走中に筐体２が新たな領域に入る都度、掃除領域の更新を行うため、更新された掃除領域の面積に基づき、走行時間をリアルタイムに修正することが可能となる。
　最後に、ステップＳ１７において、制御部１１は、自走式掃除機１のバッテリ残量を参照してバッテリ残量が十分にあるか否かを確認する（ステップＳ１７）。
　バッテリ残量が十分にある場合（ステップＳ１７の判定がＹｅｓの場合）、制御部１１は、ステップＳ１１に戻り、引き続き自走式掃除機１の掃除動作を継続させる。
　一方、バッテリ残量が十分にない場合（ステップＳ１７の判定がＮｏの場合）、制御部１１は、筐体２を充電台１００に帰還させる。
　なお、掃除領域の推定面積が大きいほど、自走式掃除機１が充電台１００まで帰還するのに多くのバッテリ残量を要することから、自走中の掃除領域の推定面積に応じて、バッテリ残量の判定基準を変化させてもよい。
　このようにすれば、自走式掃除機１の充電台１００への帰還のタイミングを掃除領域の推定面積に応じて適切に設定できる。
　ここで、図６（Ｃ）に示すような矩形状の掃除領域ＣＡ３内を自走式掃除機１がランダムな経路ＲＴ１４を走行する場合を想定する。掃除領域ＣＡ３の推定面積が約４２（ｍ2）の場合、表３の対応関係から走行時間は６０分であることがわかる。
　なお、複数の掃除領域にまたがって掃除をする場合、２つの掃除領域間に存在する側壁ＳＷの長さも考慮に入れて推定面積の大きさを見積もってもよい。
　また、図６（Ｃ）に示すように、自走中にバッテリ残量が足りなくなった場合、自走式掃除機１は、直ちにランダム走行を終了して充電台１００に帰還する経路ＲＴ１５を走行する。
　なお、本実施形態においては、筐体２が掃除領域外に出た場合、自走式掃除機１は、はみ出た経路の長さに基づいて推定面積及び走行時間を修正する場合について説明したが、それだけに限られない。例えば、はみ出た走行領域外に出た時間に基づいて推定面積及び走行時間を修正してもよい。
　＜実施形態３＞
　次に、図７及び図８に基づき、実施形態３に係る自走式掃除機１の掃除動作手順の具体例について説明する。
　図７は、この発明の自走式掃除機１の掃除動作処理のフローチャートである。
　図８は、この発明の自走式掃除機１の掃除動作手順を示す説明図である。
　図８（Ｂ）（Ｃ）において、図８（Ａ）と共通部分の符号は省略する。
　実施形態３においては、自走式掃除機１が順次掃除領域を特定しながら着実に掃除動作を行う場合について説明する。
　実施形態３において、自走式掃除機１の掃除動作開始後、制御部１１は、以下のステップに示す手順に従う。
　図７のステップＳ２１において、制御部１１は、筐体２をランダム走行で自走させる（ステップＳ２１）。
　続くステップＳ２２において、制御部１１は、筐体２が自走中に掃除領域外に出たか否かを判定する（ステップＳ２２）。
　筐体２が自走中に掃除領域外に出た場合（ステップＳ２１の判定がＹｅｓの場合）、制御部１１は、ステップＳ２３へ進む。
　一方、筐体２が自走中に掃除領域外に出ていない場合（ステップＳ２２の判定がＮｏの場合）、制御部１１は、ステップＳ２６へ進む。
　ステップＳ２３において、制御部１１は、筐体２が新たな掃除領域内に入ったか否かを判定する（ステップＳ２３）。
　筐体２が新たな掃除領域内に入った場合（ステップＳ２３の判定がＹｅｓの場合）、制御部１１は、ステップＳ２４へ進む。
　一方、筐体２が新たな掃除領域内に入っていない場合（ステップＳ２３の判定がＮｏの場合）、制御部１１は、ステップＳ２５へ進む。
　ここで、新たな掃除領域内に入ったか否かは、筐体２の現在座標が、これまで掃除の対象となった掃除領域の範囲内にあるか否かで判定できる。
　次に、ステップＳ２４において、制御部１１は、筐体２の現在の座標及び方向を記憶部５１に記録する（ステップＳ２４）。
　続くステップＳ２５において、制御部１１は、直前の掃除領域内に戻る（ステップＳ２５）。
　ここで、直前の掃除領域内に戻る具体的な動作としては、その場で筐体２を１８０°方向転換した後に前進させる動作や一旦筐体２を後進移動させた後、左右に方向転換して直前の掃除領域内に戻すなどの動作が挙げられる。
　このように動作させることによって、ランダム走行での自走中に偶然、筐体２が掃除領域外に出るようなことがあっても、再び掃除領域内に戻すことができる。また、ステップＳ２４において記憶された新たな掃除領域の位置座標を参照することによって、それ以後は、筐体２が自走中に新たな掃除領域内に入ることがないようにしてもよい。
　図８（Ａ）において、自走式掃除機１が掃除領域ＣＡ１外に出た場合（経路ＲＴ２１）、自走式掃除機１は、現在の座標及び方向を記録した上で筐体２を方向転換させて、掃除領域ＣＡ１内に戻って自走を再開させる（経路ＲＴ２２）。
　また、掃除領域ＣＡ１を自走中にバッテリ残量が十分でなくなった場合、自走式掃除機１は直ちに充電台１００に帰還する（経路ＲＴ２３）。
　次に、ステップＳ２６において、制御部１１は、走行時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ２６）。
　走行時間が経過した場合（ステップＳ２６の判定がＹｅｓの場合）、制御部１１は、ステップＳ２８へ進む。
　一方、走行時間が経過していない場合（ステップＳ２６の判定がＮｏの場合）、制御部１１は、ステップＳ２７へ進む。
　次に、ステップＳ２７において、制御部１１は、自走式掃除機１のバッテリ残量を参照してバッテリ残量が十分にあるか否かを確認する（ステップＳ２７）。
　バッテリ残量が十分にある場合（ステップＳ２７の判定がＹｅｓの場合）、制御部１１は、ステップＳ２１に戻り、引き続き自走式掃除機１の掃除動作を継続させる。
　一方、バッテリ残量が十分にない場合（ステップＳ２７の判定がＮｏの場合）、制御部１１は、筐体２を充電台１００に帰還させる。
　次に、ステップＳ２８において、制御部１１は、新たな掃除領域が存在するか否かを判定する（ステップＳ２８）。
　新たな掃除領域が存在する場合（ステップＳ２８の判定がＹｅｓの場合）、制御部１１は、ステップＳ２９へ進む。
　一方、新たな掃除領域が存在しない場合（ステップＳ２８の判定がＮｏの場合）、制御部１１は、筐体２を充電台１００に帰還させる。
　続いて、ステップＳ２９において、制御部１１は、自走式掃除機１のバッテリ残量を参照してバッテリ残量が十分にあるか否かを確認する（ステップＳ２９）。
　バッテリ残量が十分にある場合（ステップＳ２９の判定がＹｅｓの場合）、制御部１１は、ステップＳ３０へ進む。
　一方、バッテリ残量が十分にない場合（ステップＳ２９の判定がＮｏの場合）、制御部１１は、筐体２を充電台１００に帰還させる。
　最後に、ステップＳ３０において、制御部１１は、現在の筐体２の位置座標と、記憶部５１に保存された新たな掃除領域の位置座標とを参照して、新たな掃除領域までの距離及び方向を算出し、新たな掃除領域へ向かって筐体２を走行させる。
　この場合、図８（Ｂ）に示すように、掃除領域ＣＡ１の走行時間の終了時が近づいたときに、制御部１１は、筐体２を側壁ＳＷに沿った経路ＲＴ２４を走行させる。このように壁際を走行させることによって、新たな掃除領域を確実に見つけることができる。
　制御部１１はその後、ステップＳ１に戻り、新たな掃除領域内での準備動作を実行させる。
　図８（Ｂ）に示すように、走行時間が経過して掃除領域ＣＡ１の掃除が完了した後、新たな掃除領域ＣＡ４がある場合は、自走式掃除機１は、記録した座標及び方向を参照して、新たな掃除領域ＣＡ４へ向かう（経路ＲＴ２４）。
　新たな掃除領域ＣＡ４に入った後、自走式掃除機１は、実施形態１の場合と同様に新たな掃除領域内を前進させて、筐体２の前方に障害物を検知するか、又は新たな掃除領域ＣＡ４内を所定距離移動させてから停止させる（経路ＲＴ２５を走行したのち、基準点ＣＰ２で筐体２を停止させる）。
　その後、実施形態１の場合と同様に、自走式掃除機１は、筐体２を９０°単位で方向転換させて、新たな掃除領域ＣＡ４の推定面積を推定し、それに基づき走行時間を決定する。
　その後、図８（Ｃ）に示すように、自走式掃除機１は、新たな掃除領域ＣＡ４内をランダム走行で自走させる（経路ＲＴ２６）。
　このようにして、順次掃除領域を特定しながら着実に掃除動作を行わせることが可能となる。
　＜実施形態４＞
　最後に、図９に基づき、実施形態４に係る自走式掃除機１の掃除動作手順の具体例について説明する。
　図９は、この発明の自走式掃除機１の掃除動作手順を示す説明図である。
　図９（Ｂ）において、図９（Ａ）と共通部分の符号は省略する。
　実施形態４において、自走式掃除機１が掃除動作の開始後、制御部１１は、充電台１００の誘導信号送信部１０２から放射された誘導信号ＢＳの領域を自走式掃除機１が通過した回数を検知する。
　図９（Ａ）において、誘導信号ＢＳは、側壁ＳＷに設置された充電台１００からＹ軸方向に一定の放射角で放射されている（図９の網掛け部分）。
　自走式掃除機１は、掃除領域ＣＡ１内をランダムな経路ＲＴ３１で自走し、誘導信号ＢＳの領域を誘導信号受信部２４が通過する度に、誘導信号ＢＳの検知回数をカウントする。そして、予め定められた検知回数（最低検知回数）に到達したとき、制御部１１は、自走式掃除機１を充電台１００に帰還させる。
　最低検知回数の決定方法として、制御部１１は、例えば、下の表５のような掃除領域の推定サイズ（ｍ2）と最低検知回数（回）との対応を示す表を参照して決定する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
　表５によれば、例えば、掃除領域ＣＡ１（推定面積約２４（ｍ2））の場合は、最低検知回数は１０回となる。
　一方、図９（Ｂ）に示すように、掃除領域ＣＡ３内をランダムな経路ＲＴ３２で自走する場合、掃除領域ＣＡ３の推定面積が約４２（ｍ2）とすると、最低検知回数は２０回となる。
　表５の対応関係は、任意のサイズの室内を誘導信号ＢＳが横切るように室内の壁面中央に充電台１００を設置して自走式掃除機１をランダム走行で自走させたとき、例えば、室内領域の９９％以上の領域を自走式掃除機１が走行するために要する平均の最低検知回数をカウントすることによって求めることができる。
　このようにして、掃除領域の推定サイズから誘導信号ＢＳの検知回数を見積もることにより、室内の間取りが複雑な場合であっても、極めて簡単に終了時間を見積もることが可能となる。
　以上に述べたように、
　（i）この発明の自走式掃除機は、筐体と、前記筐体を走行させる走行部と、床面の掃除を行う清掃部と、前記筐体の周囲の障害物の位置を検知する障害検知部と、前記走行部、前記清掃部及び前記障害検知部を制御して前記筐体を自走させながら掃除を行わせる制御部とを備え、前記制御部は、前記障害検知部に周囲の障害物の位置を検知させ、前記障害物の位置に基づいて、掃除を行う走行時間を決定することを特徴とする。
　この発明において、「自走式掃除機」とは、底面に吸気口を有すると共に内部に集塵部を有する筐体、筐体を走行させる駆動輪、駆動輪の回転、停止及び回転方向等を制御する制御部などを備え、自律的に掃除動作する掃除機を意味し、前述の図面を用いた実施形態によって一例が示される。
　また、「障害検知部」は、自走式掃除機が備え、自走式掃除機の周囲の壁や家具などの障害物を検知するものであり。その具体的な態様は、例えば、自走式掃除機の筐体の前部に超音波センサ又は赤外線測距センサ等からなる障害物センサを搭載し、周囲の障害物から所定の距離隔てた位置において、筐体を３６０°方向転換させながら複数の方向で周囲の障害物までの距離を取得して方向及び距離を保持するものであってもよい。あるいは、自走式掃除機の筐体側面の各部に異なる方向を向いた複数の障害物センサを搭載し、同時に複数の方向の障害物を計測するものであってもよい。あるいは、自走式掃除機がカメラを搭載しそのカメラで撮影した画像から障害物の方向と距離を取得して保持するものであってもよい。また、これらを組み合わせたものであってもよい。
　また、障害物は、必ずしも実在する物体である必要はなく、例えば、バーチャルウォール信号から作られた電子的な障害物であってもよい。
　この発明において、「前記筐体が自走し得る走行時間」は、室内で自走式掃除機をランダム走行で自走させたときに、室内の面積のうち、例えば、９９％以上の面積を自走式掃除機が走行するために要する平均所要時間である。その具体的な態様は、例えば、任意の面積の室内で自走式掃除機をランダム走行で自走させたときに、予め定められた比率の面積を自走式掃除機が走行するために要する平均所要時間のデータを自走式掃除機内に予め記憶させ、記憶されたデータを制御部が参照して走行時間を決定するものであってもよい。あるいは、制御部が予め定められたアルゴリズムに基づき前記走行時間を決定するものであってもよい。
　さらに、この発明の好ましい態様について説明する。
　（ii）この発明による自走式掃除機において、前記制御部は、前記障害物の位置に基づいて、前記筐体が自走し得る走行領域を決定するものであってもよい。
　このようにすれば、筐体が自走し得る走行領域を決定する自走式掃除機を実現できる。
　この発明において、「筐体が自走し得る走行領域」とは、例えば、筐体を取り囲む矩形状又は（楕）円形状の領域である。
　また、走行領域は、三角形状、正方形状、多角形状又はその他の形状であってもよい。走行領域が多角形状の場合、筐体が自走し得る走行領域は、筐体を取り囲む複数の障害物の位置を結ぶ線内に囲まれる多角形の領域である。
　（iii）この発明による自走式掃除機において、前記制御部は、前記走行領域内を自走中の前記筐体が前記走行領域外に出たとき、前記走行時間を修正するものであってもよい。
　このようにすれば、自走式掃除機が自走中に走行領域外に出てしまった場合であっても、既に決定した走行時間を修正する自走式掃除機を実現できる。
　（iv）この発明による自走式掃除機において、前記走行領域内を自走中の前記筐体が前記走行領域外に出たとき、前記走行領域外を前記筐体が走行した距離及び／又は時間に基づき前記走行領域及び前記走行時間を修正するものであってもよい。
　このようにすれば、自走式掃除機が室内の間取りの複雑な領域を自走する場合であっても、１つ１つの走行領域及び走行時間を順次決定して走行するため、全ての領域を確実に走行する自走式掃除機を実現できる。
　（v）この発明による自走式掃除機において、前記制御部は、前記走行領域内を自走中の前記筐体が前記走行領域外に出たとき、前記障害検知部に周囲の前記障害物の位置を検知させ、前記障害物の位置に基づき前記走行時間を修正するものであってもよい。
　このようにすれば、筐体の周囲の障害物の位置に基づき、適切な走行時間で走行する自走式掃除機を実現できる。
　（vi）この発明による自走式掃除機において、予め定められた放射角で充電台から発せられた誘導信号を受信する誘導信号受信部をさらに備え、前記制御部は、前記筐体の自走中に前記誘導信号受信部が前記誘導信号を受信した回数が予め定められた基準回数以上になったとき、前記筐体の自走を終了させて前記筐体を前記充電台まで帰還させるものであってもよい。
　このようにすれば、室内の間取りが複雑なため走行領域全体の形状や面積を正確に把握できなくても、適切なタイミングで筐体の自走を終了させることが可能な自走式掃除機を実現できる。特に、走行領域の形状や面積を把握するためにジャイロセンサやカメラといった機器やマッピング機能のような複雑な機能も不要であるため、コストの削減が可能である。
　この発明の好ましい態様は、上述した複数の態様のうちの何れかを組み合わせたものも含む。
　前述した実施形態の他にも、この発明について種々の変形例があり得る。それらの変形例は、この発明の範囲に属さないと解されるべきものではない。この発明には、請求の範囲と均等の意味及び前記範囲内でのすべての変形とが含まれるべきである。
１：自走式掃除機、　　２：筐体、　　２ｂ：天板、　　２ｃ：側板、　　３：蓋部、　　１０：サイドブラシ、　　１１：制御部、　　１２：走行制御部、　　１３：駆動輪、　　１４：障害検知部、　　１５：充電池、　　１７：操作入力部、　　１８：音声入力部、　　１９：音声認識部、　　２０：音声出力部、　　２２：画像取得部、　　２３：照明部、　　２４：誘導信号受信部、　　２５：充電用接続部、　　２７：カウンタ、　　２８：通信部、　　３１：集塵部、　　３２：イオン発生部、　　３３：送風制御部、　　３４：排気口、　　３５：吸気口、　　電動送風機３６、　　５１：記憶部、　　５２：走行特性情報、　　５３：音声登録情報、　　５４：入力音声データ、　　５６：取得画像データ、　　１００：充電台、　　１０１：充電端子部、　　１０２：誘導信号送信部、　　ＣＮ：カウント数、　　ＦＤ：進行方向、　　ＳＷ：側壁

Claims (5)

  1. 　筐体と、前記筐体を走行させる走行部と、床面の掃除を行う清掃部と、前記筐体の周囲の障害物の位置を検知する障害検知部と、前記走行部、前記清掃部及び前記障害検知部を制御して前記筐体を自走させながら掃除を行わせる制御部とを備え、
    　前記制御部は、前記障害検知部に周囲の障害物の位置を検知させ、前記障害物の位置に基づいて、掃除を行う走行時間を決定することを特徴とする自走式掃除機。
  2. 　前記制御部は、前記障害物の位置に基づいて、前記筐体が自走し得る走行領域を決定する請求項１に記載の自走式掃除機。
  3. 　前記制御部は、前記走行領域内を自走中の前記筐体が前記走行領域外に出たとき、前記走行時間を修正する請求項２に記載の自走式掃除機。
  4. 　前記制御部は、前記走行領域内を自走中の前記筐体が前記走行領域外に出たとき、前記走行領域外を前記筐体が走行した距離及び／又は時間に基づき前記走行領域及び前記走行時間を修正する請求項３に記載の自走式掃除機。
  5. 　前記制御部は、前記走行領域内を自走中の前記筐体が前記走行領域外に出たとき、前記障害検知部に周囲の前記障害物の位置を検知させ、前記障害物の位置に基づき前記走行時間を修正する請求項３に記載の自走式掃除機。
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