WO2015033590A1 - 自走式電子機器 - Google Patents

Abstract

　走行面上を走行可能な筐体（２）と、前記筐体（２）を走行させる駆動部（２１）と、前記走行面上の状況を感知して信号を出力する走行センサ（１４）と、前記走行センサ（１４）からの出力に基づいて前記駆動部（２１）を制御する制御部（１１）とを備え、前記制御部（１１）は、前記筐体（２）を予め定められた走行距離または予め定められた期間走行する間に前記走行センサ（１４）から出力される信号に変化がないと判断したとき前記駆動部（２１）の駆動を停止するように制御する自走式電子機器。

Description

自走式電子機器

　この発明は、自走式電子機器に関し、より詳細には走行面上の障害物を感知して走行を制御する自走式電子機器に関する。

　自走式電子機器の一態様としていわゆるロボット掃除機が知られている（例えば、特許文献１参照）。一般の掃除機に対してロボット掃除機は、掃除機本体に自律走行機能を設け、掃除機を無人で自律走行させながら掃除を行う。また、自走式電子機器の異なる態様として、部屋の隅々まで浮遊塵を除去することを目的とした自走式空気清浄ロボットが提案されている（例えば、特許文献２参照）。

　このような自走式電子機器は、本来の目的である作業を行うために種々のセンサが設けられている。例えば、自走式電子機器は作業しながら室内等を走行するが、室内には障害物があるためにそれら障害物を回避して走行するように障害物センサが設けられている。障害物センサについては、自ら故障を診断し、ロボット掃除機の駆動を停止して故障を通報するものが提案されている（例えば、特許文献３参照）。即ち、衝突を検知するバンパーセンサが障害物との衝突を検知したときに、一定の距離後退するように駆動部を駆動させ、後退の繰り返し回数が基準回数以上に達した場合に駆動部を停止させるものである。

　しかし、障害物の種類や形状は多岐にわたるため、場合によっては自走式電子機器が立ち往生して走行できなくなること、即ち、スタックすることがある。例えば、室内に敷居、カーペットあるいは電源コードによる段差があって筐体がその段差に乗り上げてしまったり、走行面から一定の高さの隙間を有するソファーの下に進入したとき頂部がそのソファーの下部と接触して通過できなくなったりすることが起こりえる。

　例えば走行用に駆動輪を有する自走式電子機器がスタック状態に陥った場合、同じ箇所に留まったままで駆動輪を回転させ続けるとその駆動輪が接触している床面、畳、カーペットあるいは器物等を傷つけてしまう虞がある。スタック状態に陥ったことを確実に検出して脱出を試み、それでも脱出できない場合は駆動を停止させることが好ましい。

特開２００４－１９５２１５号公報 特開２００５－３３１１２８号公報 特開２００８－１３４９８４号公報

　スタック状態に陥ったことを検出して適切な対応をとるために、従来の自走式電子機器は、例えば筐体を走行させる駆動輪と別に自在車輪を設け、その自在車輪の回転を監視してスタックしたか否かを判断している。あるいは、筐体内に地磁気センサを設けてその出力を監視してスタックしたか否かを判断している。

　しかし、これらの手法はスタックを検知するために専用のセンサや回路を必要としており、コスト的な負担が大きかった。即ち、自在輪の回転検出回路や地磁気センサの回路は自走式電子機器の本来の作業のために設けられるのではなくスタック検知のために設けられている。

　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、専用のセンサや回路を設けなくてもスタックしたか否かを判断できる自走式電子機器を提供するものである。

　この発明は、走行面上を走行可能な筐体と、前記筐体を走行させる駆動部と、前記走行面上の状況を感知して信号を出力する走行センサと、前記走行センサからの出力に基づいて前記駆動部を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記筐体が予め定められた走行距離または予め定められた期間走行する間に前記走行センサから出力される信号に変化がないと判断したとき前記駆動部の駆動を停止するように制御する自走式電子機器を提供する。

　この発明において、制御部は、前記筐体を予め定められた走行距離または予め定められた期間走行する間に前記走行センサから出力される信号に変化がないと判断したとき前記駆動部の駆動を停止するように制御するので、専用のセンサや回路を設けなくても自律走行に用いる走行センサを用いてスタックしたか否かを判断できる。

この発明の自走式電子機器の一態様である自走式掃除機の概略構成を示すブロック図である。 図１の自走式掃除機の外観を概略的に示す斜視図である。 図１の自走式掃除機の底面を概略的に示す底面図である。 この発明の実施形態における超音波センサの詳細な構成を示す説明図である。 図４の超音波センサの信号波形の一例を示す波形図である。 この発明に係る制御部が実行する処理の手順を示すフローチャートである。（実施の形態１） この発明に係る制御部が実行する処理の手順を示すフローチャートである。（実施の形態２） この発明に係る制御部が実行する処理の手順を示すフローチャートである。（実施の形態３の前半） この発明に係る制御部が実行する処理の手順を示すフローチャートである。（実施の形態３の後半）

　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。
　≪自走式電子機器の具体的態様≫

　本発明の自走式電子機器の一例として、以下の実施形態では自走式掃除機について説明する。この実施形態における自走式掃除機は、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、停止および回転方向等を制御する制御部などを備え、ユーザの手を離れて自律的に掃除動作する。

　なお、本発明の自走式電子機器は、自走式掃除機に限定されず、例えば空気吸引を行い清浄化した空気を排気する空気清浄機が自走するもの、またイオン発生を行うイオン発生機が自走するものを含む。それ以外にユーザに対して必要な情報等を提示したり、ユーザが音声、表情、行動等により示すアクションに応答したりするロボット等であって自走可能なものを含む。

　≪自走式掃除機の構成≫
　図１は、この発明に係る自走式掃除機の一実施例の概略構成を示すブロック図である。図１に示すように、この発明に係る自走式掃除機は、主として、回転ブラシ９、サイドブラシ１０、制御部１１、充電池１２、走行センサ１４、集塵部１５を備える。さらに、駆動部２１、右駆動輪２２Ｒ、左駆動輪２２Ｌ、吸気口３１、排気口３２、入力部５１、記憶部６１、電動送風機１１５およびイオン発生部１１７を備える。

　この発明に係る自走式掃除機は、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。この発明に係る自走式掃除機は、掃除が終了すると、自律的に図示しない充電台に帰還する機能を有する。
　図２は、この実施形態における自走式掃除機の外観を概略的に示す斜視図である。
　図３は、この実施形態における自走式掃除機の底面を概略的に示す底面図である。

　図２に示すように、本発明の自走式掃除機である自走式掃除機１は、円盤形の筐体２を備えている。

　筐体２は、底板２ａと、筐体２内に収容された集塵部容器を出し入れするために開閉可能な蓋部３が中央部分に取付けられた天板２ｂと、底板２ａおよび天板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。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３２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、側板前部はバンパーとして機能すると共に、側板前部の衝突を検出する衝突センサ１４Ｃが内部に設けられている。さらに、図２に示すように、前方に前方超音波センサ１４Ｆが配置され、左側方に左方超音波センサ１４Ｌが配置されている。図２では隠れているが、右方超音波センサ１４Ｒが右側方に配置されている。

　また、図３に示すように、底板２ａには前輪２７、右駆動輪２２Ｒ、左駆動輪２２Ｌおよび後輪２６を筐体２内から露出させて外部へ突出させる複数の孔部が形成されている。さらに、吸気口３１の奥に回転ブラシ９、吸気口３１の左右にサイドブラシ１０、前輪２７の前方に前輪床面検出センサ１８、左駆動輪２２Ｌの前方に左輪床面検出センサ１９Ｌ、右駆動輪２２Ｒの前方に右輪床面検出センサ１９Ｒがそれぞれ配置されている。

　自走式掃除機１は、右駆動輪２２Ｒおよび左駆動輪２２Ｌが同一方向に正回転して前進し、前方超音波センサ１４Ｆが配置されている方向へ走行する。また、左右の駆動輪が同一方向に逆回転して後退し、互いに逆方向に回転することにより旋回する。例えば、自走式掃除機１は、走行センサ１４の各センサにより掃除領域の周縁に到達した場合および進路上に障害物を検出した場合、左右の駆動輪を減速させた後に停止させる。その後、左右の駆動輪を互いに逆方向に回転させて旋回し向きを変える。このようにして、自走式掃除機１は、設置場所の全体あるいは所望範囲全体に渡って障害物を避けながら自走する。

　ここで、前方とは、自走式掃除機１の前進方向（図３においては、底板２ａ上で後輪２６から前輪２７に向く方向）をいうものとし、後方とは、自走式掃除機１の後退方向（図３において、底板２ａ上で前輪２７から後輪２６へ向く方向）いうものとする。

　以下、図１に示す各構成要素を説明する。
　≪自走式電子機器の構成例≫
　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、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、後述する記憶部６１に予め格納され、ＲＡＭに展開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、この発明の掃除機能、走行機能などを実行する。

　充電池１２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、掃除機能および走行制御を行うための電力を供給する部分である。たとえば、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１２の充電は、図示しない充電台に自走式掃除機１を近接させた状態で、両者の露出した充電端子どうしを接触させることにより行う。

　走行センサ１４は、自走式掃除機１が走行する走行面にある障害物等、周囲の状況を感知する。特に左方、前方、右方の各領域をそれぞれ感知する左方超音波センサ１４Ｌ、前方超音波センサ１４Ｆ、右方超音波センサ１４Ｒは、自走式掃除機１が走行中に、室内の壁や机、いすなどの障害物に接触又は近づいたことを検出する部分である。即ち、非接触で障害物への近接を検出する。超音波センサに代えて、あるいは超音波センサと共に、赤外線測距センサなど他の方式の非接触センサを用いてもよい。

　衝突センサ１４Ｃは、自走式掃除機１が走行時に障害物と接触したことを検出する。衝突センサ１４Ｃは、例えば、筐体２の側板２ｃの内部に配置される。ＣＰＵは、衝突センサ１４Ｃからの出力信号に基づいて側板２ｃが障害物に衝突したことを知る。

　前輪床面検出センサ１８、左輪床面検出センサ１９Ｌおよび右輪床面検出センサ１９Ｒは下り階段等の段差を検出する。

　ＣＰＵは、走行センサ１４から出力された信号に基づいて、障害物や段差の存在する位置を認識する。認識された障害物や段差の位置情報に基づいて、その障害物や段差を避けて次に走行すべき方向を決定する。なお、左輪床面検出センサ１９Ｌおよび右輪床面検出センサ１９Ｒは、前輪床面検出センサ１８が段差の検出に失敗した場合や故障した場合に下り階段を検出し、自走式掃除機１の下り階段への落下を防止する。

　また、走行センサ１４は、カメラ１１３Ｃ、画像解析部１１３Ａを有する。
　カメラ１１３Ｃは、自走式掃除機１の前方の状況を逐次撮影し、画像信号として画像解析部１１３Ａに出力する。カメラ１１３Ｃが撮影した画像が、通信部１２１を介して外部の機器に送信されるように構成してもよい。外部の機器とは、たとえば自走式掃除機１のユーザが所有するスマートフォン、タブレットあるいはコンピュータ等である。ユーザは遠隔で自走式掃除機１が置かれた室内の状況を確認できる。

　さらに画像解析部１１３Ａは、周知のパターン認識技術を用いてその画像信号に障害物が写っているときにそれを認識し、障害物の方向と距離を算出（即ち、判定）してもよい。この態様によれば、カメラ１１３Ｃを用いて障害物を検出できる。

　なお、図１において走行センサ１４は、左方超音波センサ１４Ｌ、前方超音波センサ１４Ｆ、右方超音波センサ１４Ｒとカメラ１１３Ｃの両方を含む構成を示しているが、何れか一方のみを含む構成もこの発明の範囲に含まれる。

　ＣＰＵは、画像解析部１１３Ａによる画像解析に基づいて周辺に障害物が存在する場合にその情報を得る。

　駆動部２１は、自走式掃除機１の左右の駆動輪を回転および停止させる駆動モータによって走行を実現する部分である。左右の駆動輪を独立して正逆両方向に回転させ得るように駆動モータを構成することにより、自走式掃除機１の前進、後退、旋回、加減速などの走行状態を実現している。

　吸気口３１および排気口３２は、それぞれ掃除のための空気の吸気および排気を行う部分である。
　集塵部１５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、集塵容器およびフィルタ部を覆うカバー部とを備える。また、吸気口３１と連通する流入路と、排気口３２と連通する排出路とを有する。排出路には電動送風機１１５が配置されている。電動送風機１１５は、吸気口３１から空気を吸い込み、その空気を、流入路を介して集塵容器内に導き、集塵後の空気を排出路を介して排気口３２から外部へ放出する気流を発生させる。

　吸気口３１の奥には、底面と平行な軸心廻りに回転する回転ブラシ９が設けられており、吸気口３１の左右両側には底面と垂直な回転軸心廻りに回転するサイドブラシ１０が設けられている。回転ブラシ９は、回転軸であるローラの外周面に螺旋状にブラシを植設することにより形成されている。サイドブラシ１０は、回転軸の下端にブラシ束を放射状に設けることにより形成されている。なお、回転ブラシ９の回転軸および一対のサイドブラシ１０の回転軸は、筐体２の底板２ａの一部に枢着されると共に、その付近に設けられたブラシモータ１１９とプーリおよびベルト等を含む動力伝達機構を介して連結されている。
　この構成は単なる一例であり、サイドブラシ１０を回転させる専用の駆動モータを設けてもよい。

　また、この実施形態に係る自走式掃除機１は、付加機能としてイオン発生機能を備えている。排出路には、イオン発生部１１７が設けられている。このイオン発生部１１７が動作すると排気口より放出される気流はイオン発生部１１７で生成されたイオン（例えばプラズマクラスターイオン（登録商標）、または負イオンでもよい）を含む。そのイオンを含んだ空気は、筐体２の上面に設けた排気口３２から排出される。このイオンを含んだ空気により室内の除菌および脱臭が行われる。また負イオンの場合には、人にリラックス効果を与えることも知られている。このとき、排気口３２から後方の斜め上方に向けて空気が排気されるので、床面の塵埃の巻き上げが防止され、室内の清浄度を向上することができる。また塵埃を徐電することもでき、集塵された塵埃の廃棄を確実に行える。

　なお、イオン発生部１１７で発生したイオンの一部が流入路へ導かれるようにしてもよい。このようにすれば、吸気口３１から流入路に導かれる気流内にイオンが含まれるため、集塵部１５が有する図示しない集塵容器およびフィルタの除菌および脱臭を行うことができる。

　入力部５１は、ユーザが、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の筐体の表面に、操作パネル、あるいは操作ボタンとして設けられる。
　さらに、前述の掃除機本体に設けられた操作パネルや操作ボタンとは別にリモコンユニットが設けられており、このリモコンユニットも入力部５１に相当する。このリモコンユニットに設けられた操作ボタンを押すと、リモコンユニットから赤外線や無線電波信号が送出され、無線通信により動作の指示入力を行う。

　入力部５１は、主電源スイッチ５２Ｍ、電源スイッチ５２Ｓおよび起動スイッチ５３を含む。主電源スイッチ５２Ｍは、充電池１２から制御部１１等への給電を回路的にオン／オフするスイッチである。電源スイッチ５２Ｓは、自走式掃除機１の電源をオン／オフするスイッチである。起動スイッチ５３は、清掃作業をスタートさせるスイッチである。入力部５１としては、その他のスイッチ（例えば、充電要求スイッチ、運転モードスイッチ、タイマスイッチ）がさらに設けられる。入力部５１としてのリモコンがユーザからの指示を受けると、制御部１１はこの指示に応答し、例えば駆動部２１を制御してユーザが指示する方向へ走行させあるいは走行を停止させる。また、例えばイオン発生部１１７のイオン発生を制御する。

　記憶部６１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、制御プログラムを記憶する部分であり、フラッシュメモリ等不揮発性の半導体記憶素子やハードディスク等の記憶媒体が用いられる。
　記憶部６１には、例えば、充電池１２の残容量等の状態を示す電池情報６２、自走式掃除機１の現在位置を示す位置情報６３、自走式掃除機１の動作モードを示す動作モード情報７１を格納する。動作モード情報７１は、運転モード７２、スタンバイモード７３およびスリープモード７４を格納する。運転モード７２は、清掃作業中の運転モードであることを示すデータである。スタンバイモード７３は、自走式掃除機の状態が起動スイッチ５３に応答して掃除を開始できるスタンバイモードであることを示すデータである。スリープモード７４は、節電状態のスリープモードであることを示すデータである。

　以上が、ロボット掃除機の具体的な構成例であるが、自走式空気清浄機の構成例は、図１～３に示す自走式掃除機１の一部を変更したものである。具体的には、回転ブラシ９、集塵部１５、イオン発生部１１７およびブラシモータ１１９に代えて空気清浄用のフィルタを有する空気清浄部を有し、吸気口３１を設ける位置を筐体の底板２ａから天板２ｂあるいは側板２ｃに変更したものである。また、自走式イオン発生器の構成例は、図１～３に示す自走式掃除機１から回転ブラシ９、集塵部１５、およびブラシモータ１１９を除き、吸気口３１を設ける位置を筐体の底板２ａから天板２ｂあるいは側板２ｃに変更したものである。

　（実施の形態１）
　≪走行センサの構成例≫
　図１に示す走行センサ１４のうち、この発明に関連の深いものについて詳細を述べる。

　スタックの検知に超音波センサを用いてもよい。図１で自走式掃除機１は、感知領域の異なる３つのセンサ、即ち前方超音波センサ１４Ｆ、左方超音波センサ１４Ｌおよび右方超音波センサ１４Ｒを備える。何れか一つの超音波センサのみをスタックの検知に用いてもよいが、複数のセンサを用いてもよい。好ましくは全てのセンサを用いてスタック状態の検知を行う。

　障害物の有無は、超音波マイクロフォン１２９が反射された超音波を検出するか否かに基づいて判断するが、スタックの検知は走行中に障害物の有無または距離が時間の経過とともに変化するか否かで判断する。走行中にもかかわらず障害物の有無または距離に変化がない場合はスタック状態であると判断する。周囲に障害物がない領域を走行するとき、反射された超音波が検出されない状態が続き変化がないために、誤ってスタック状態と判断する可能性がある。しかし、自走式掃除機１が無限に広い領域を走行することは考えられない。よって、十分広い領域を走行する距離または時間を超えても変化がない場合にスタック状態であると判断すればよい。

　図４は、この実施形態における前方超音波センサ１４Ｆの詳細な構成を示す説明図である。左方超音波センサ１４Ｌおよび右方超音波センサ１４Ｒも同様の構成である。

　図４に示すように、前方超音波センサ１４Ｆは、超音波スピーカ１２７から超音波を前方に照射する。感知範囲内に障害物１３５がある場合、照射された超音波が障害物１３５に反射し、反射した超音波は超音波マイクロフォン１２９により検出される。照射された超音波の反射の有無により障害物の有無が判断できる。また、照射してから反射が検出されるまでの時間の長短により障害物までの距離が推測できる。

　図４で、信号発振部１２５は、超音波スピーカ１２７により超音波に変換され照射される超音波帯域のパルス信号を生成する回路である。増幅検波部１３１は、超音波マイクロフォン１２９により超音波が電気信号に変換された後、その電気信号のレベルを増幅して予め定められた閾値と比較し、２値化信号を出力する。時間差計測部１３３は、信号発振部１２５が生成したパルス信号と増幅検波部１３１が出力する２値化信号の時間差を計測するタイマー回路である。

　図５は、図４の前方超音波センサ１４Ｆの信号波形の一例を示す波形図である。図５に示すように、前方超音波センサ１４Ｆは、走行中に制御部１１からの指示であるトリガ信号を逐次受領する。トリガ信号の間隔は、一例で５００ミリ秒である。トリガ信号に応答して、信号発振部１２５は、予め定められた期間パルス信号を生成する（図５の「信号発振部出力」参照）。パルス信号の発生期間は、一例で２００ミリ秒である。上述のトリガ信号の間隔およびパルス信号発生期間は単なる一例に過ぎない。それらは、自走式掃除機１の走行速度や障害物の検出距離に応じて設計者が適宜決定すればよい。パルス信号に対応する超音波信号が超音波スピーカ１２７から前方に照射される（同図「スピーカ出力」参照）。前方に障害物１３５があると超音波が反射される（同図「マイクロフォン入力」参照）。超音波マイクロフォン１２９は、反射された超音波を電気信号に変換する。増幅検波部１３１は、超音波マイクロフォン１２９からの信号を内部で増幅し整流する（同図「増幅検波部出力」参照）。そして、整流された信号を予め定められた閾値（第１閾値、Ｔｈ１）と比較して２値化信号を出力する（同図「２値化出力」参照）。

　時間差計測部１３３は、信号発振部のパルス信号発生から２値化出力の立ち上がりまでの時間（応答時間）Ｔｒを計測する。なお、前方に障害物１３５がなければ、照射された超音波は反射されないため２値化出力の立ち上がりが無くなり、Ｔｒは理論的に無限大になるが、次の照射パルスの反射信号と区別を可能にするためにトリガ信号の最大計測時間はトリガ信号の間隔以下に制限することが好ましい。障害物１３５までの距離に応じて応答時間Ｔｒが変わる。検出可能な最大距離は、トリガ信号の間隔と超音波が空気中を伝搬する速さによって決まる。障害物の形状や障害物までの距離に依存して増幅検波部の出力のレベルが異なるが、第１閾値、Ｔｈ１を適切に設定することにより検出可能範囲に障害物があれば２値化出力の立ち上がりが得られ、かつ、応答時間Ｔｒは障害物の形状に大きく左右されずに障害物までの距離に応じた値が得られる。
　なお、変形例として、増幅検波部１３１および時間差計測部１３３のうちの一部がソフトウェア的に処理されてもよい。例えば、増幅検波部１３１の出力がＡ／Ｄ変換され、その結果得られるデジタルデータと第１閾値（Ｔｈ１）との比較がソフトウェア処理として行われてもよい。比較の結果である２値化出力は、信号でなくデータになる。また、時間差の計測がソフトウェア処理として行われてもよい。

　≪フローチャート≫
　制御部１１が走行中にスタックを検知する処理の流れを説明する。
　図６は、この実施形態において制御部１１が実行する処理の手順を示すフローチャートである。制御部１１は、走行中にスタック検知のタスクを実行する。タスクはマルチタスク環境下で他のタスクと並行して実行されるが、説明を分かり易くするためにスタック検知のみの処理をフローチャートで示している。

　図６に示すように、制御部１１は、走行開始時にスタックカウンタをゼロに初期化し（ステップＳ１１）、その時点における前方超音波センサ１４Ｆ、左方超音波センサ１４Ｌ、右方超音波センサ１４Ｒの各センサの感知状態、即ち障害物の有無および障害物までの距離をＲＡＭに格納する（ステップＳ１３）。

　その後、予め定められた距離だけ走行するのを待って（ステップＳ１５）、制御部１１は、その時点における前方超音波センサ１４Ｆ、左方超音波センサ１４Ｌ、右方超音波センサ１４Ｒの各センサの感知状態をＲＡＭの前回と異なる領域に格納する（ステップＳ１７）。ここで、感知状態とは障害物の有無および障害物までの距離である。そして、それぞれのセンサについて前回の感知状態から変化があるか否かを調べる（ステップＳ１９およびＳ２１）。

　何れかのセンサの感知状態に変化がある場合（ステップＳ２１のＹｅｓ）、制御部１１は、スタックカウンタの値をゼロにリセットする（ステップＳ２３）。その後、ルーチンは前述のステップＳ１５へ戻りさらに所定距離だけ走行するのを待つ。

　一方、前記ステップＳ２１で、何れかのセンサについて前回の感知状態から変化がなければ（ステップＳ２１のＮｏ）、制御部１１は、スタックカウンタの値を１つ増加させる（ステップＳ２５）。そして、スタックカウンタの値が３を超えたかどうかを調べる（ステップＳ２７）。
　スタックカウンタの値が３以下であれば（ステップＳ２７のＮｏ）、ルーチンは前述のステップＳ１５へ戻りさらに所定距離だけ走行するのを待つ。なお、前述のステップＳ２７でスタックカウンタの値と比較する閾値「３」は単なる一例である。

　一方、スタックカウンタの値が３を超えていれば（ステップＳ２７のＹｅｓ）、制御部１１は、自走式掃除機１がスタック状態に陥っていると判断して、駆動部２１の駆動を停止させる（ステップＳ２９）。このとき、スタック状態から脱出するための走行パターンを実行してもよい。例えば、所定距離だけ後退させてみて超音波センサの感知状態に変化が生じるか否かを調べるようにしてもよい。

　また、スタック状態に陥ったことをユーザに知らせるために図１に図示しないスピーカから警告音を発したり入力部５１の操作パネルに設けられた表示部に警告の表示を行ったりしてもよい。あるいはまた、充電池１２の無駄な消耗を防ぐために電源をオフしてもよい。
　その後、制御部１１は、スタック検知の処理を終了する。

　（実施の形態２）
　実施の形態１では、スタックの検知に超音波センサを用いたが、この実施形態ではスタックの検知にカメラを用いる。図１で自走式掃除機１は、カメラ１１３Ｃを備える。カメラ１１３Ｃは、遠隔のユーザに画像を逐次送信し、ユーザが自走式掃除機１の置かれた室内の状況をリアルタイムで確認できるようにする。あるいは、走行中に画像解析部１１３Ａがカメラの画像を逐次解析して障害物の方向および距離を認識し、制御部１１は障害物との衝突を回避するように駆動部２１を制御する。

　制御部１１は、走行中にカメラ１１３Ｃから逐次出力されるフレーム画像が時間の経過と共に変化するか否かを判断する。画像解析部１１３Ａが変化の有無を解析して制御部１１の処理を支援してもよい。走行中にもかかわらず各フレーム画像に変化がないか、あるいは変化があっても非常に小さい場合はスタック状態であると判断する。変化があっても非常に小さい場合とは、自走式掃除機１の駆動部２１が作動することによる振動により画像にブレがある場合を考慮している。実施の形態１と同様、自走式掃除機１が十分広い領域を走行する距離または時間を超えても変化がない場合にスタック状態であると判断する。

　≪フローチャート≫
　この実施形態において、制御部１１が走行中にスタックを検知する処理の流れを説明する。

　図７は、この実施形態において制御部１１が実行する処理の手順を示すフローチャートである。制御部１１は、走行中にスタック検知のタスクを実行する。タスクはマルチタスク環境下で他のタスクと並行して実行されるが、説明を分かり易くするためにスタック検知のみの処理をフローチャートで示している。

　図７に示すように、制御部１１は、走行開始時にスタックカウンタをゼロに初期化し（ステップＳ３１）、その時点においてカメラ１１３Ｃが撮影したフレーム画像をＲＡＭに格納する（ステップＳ３３）。

　その後、予め定められた距離だけ走行するのを待って（ステップＳ３５）、制御部１１は、その時点においてカメラ１１３Ｃが撮影したフレーム画像をＲＡＭの前回と異なる領域に格納する（ステップＳ３７）。そして、前回のフレーム画像から変化があるか否かを調べる（ステップＳ３９およびＳ４１）。

　前回のフレーム画像から変化がある場合（ステップＳ４１のＹｅｓ）、制御部１１は、スタックカウンタの値をゼロにリセットする（ステップＳ４３）。その後、ルーチンは前述のステップＳ３５へ戻りさらに所定距離だけ走行するのを待つ。

　一方、前記ステップＳ４１で、前回のフレーム画像から変化がなければ（ステップＳ４１のＮｏ）、制御部１１は、スタックカウンタの値を１つ増加させる（ステップＳ４５）。そして、スタックカウンタの値が３を超えたかどうかを調べる（ステップＳ４７）。
　スタックカウンタの値が３以下であれば（ステップＳ４７のＮｏ）、ルーチンは前述のステップＳ３５へ戻りさらに所定距離だけ走行するのを待つ。なお、前述のステップＳ４７でスタックカウンタの値と比較する閾値「３」は単なる一例である。

　一方、スタックカウンタの値が３を超えていれば（ステップＳ４７のＹｅｓ）、制御部１１は、自走式掃除機１がスタック状態に陥っていると判断して、駆動部２１の駆動を停止させる（ステップＳ４９）。このとき、スタック状態から脱出するための走行パターンを実行してもよい。例えば、所定距離だけ後退させてみてカメラの撮像画像に変化が生じるか否かを調べるようにしてもよい。その他、実施の形態１と同様に警告音を発したり警告の表示を行ったり電源をオフたりしてもよい。その後、制御部１１は、スタック検知の処理を終了する。

　（実施の形態３）
　実施の形態１、２では、走行中にスタックカウンタの値が予め定められた閾値を超えるとスタック状態に陥ったと判断して駆動を停止させたが、この実施形態では、駆動を停止させる前に走行方向を変えてみて、さらにセンサの状態に変化が生じるか否かを調べる。好ましくは、３６０度方向を変えてみて、変化の有無を確かめる。このようにすることで、例えば、障害物等のない広い領域を走行している場合にスタック状態に陥ったと判断してしまうような誤検知をより確実に防ぐことができる。

　図８および図９は、この実施形態において制御部１１が実行する処理の手順を示すフローチャートである。図８のステップＳ５１～Ｓ６７は、それぞれ図６のステップＳ１１～Ｓ２７に対応しているので、説明を省略する。

　ステップＳ６７で、スタックカウンタの値が３を超えた場合、制御部１１はスタックカウンタを一旦リセットし、さらに走行方向を変えるように駆動部２１を制御する（ステップＳ６９）。方向転換しながら、予め定められた時間が経過するか予め定められた距離だけ進むのを待って（図９のステップＳ７５）、制御部１１は、その時点における前方超音波センサ１４Ｆ、左方超音波センサ１４Ｌ、右方超音波センサ１４Ｒの各センサの感知状態をＲＡＭの前回と異なる領域に格納する（ステップＳ７７）。そして、それぞれのセンサについて前回の感知状態から変化があるか否かを調べる（ステップＳ７９およびＳ８１）。

　何れかのセンサの感知状態に変化がある場合（ステップＳ８１のＹｅｓ）、制御部１１は、スタックカウンタの値をゼロにリセットする（ステップＳ８３）。その後、ルーチンは前述のステップＳ７５へ戻り、方向転換をしながらさらに所定時間が経過するか所定距離だけ走行するのを待つ。

　一方、前記ステップＳ８１で、何れのセンサの感知状態にも変化がなければ（ステップＳ８１のＮｏ）、制御部１１は、スタックカウンタの値を１つ増加させる（ステップＳ８５）。そして、スタックカウンタの値が３を超えたかどうかを調べる（ステップＳ８７）。

　スタックカウンタの値が３以下であれば（ステップＳ８７のＮｏ）、ルーチンは前述のステップＳ７５へ戻りさらに所定時間が経過するかまたは所定距離だけ走行するのを待つ。

　一方、スタックカウンタの値が３を超えていれば（ステップＳ８７のＹｅｓ）、制御部１１は、自走式掃除機１がスタック状態に陥っていると判断して、駆動部２１の駆動を停止させる（ステップＳ８９）。

　なお、駆動部を停止させる前に、スタック状態から脱出するための走行パターン、例えば、所定距離だけ後退させてみて超音波センサの感知状態に変化が生じるか否かを調べるようにしてもよい。その他、実施の形態１と同様に警告音を発したり警告の表示を行ったり電源をオフしたりしてもよい。

　（実施の形態４）
　前述の図５で、増幅検波部１３１は、超音波マイクロフォン１２９からの信号を内部で増幅し整流し、第１閾値Ｔｈ１と比較して２値化信号を出力し、時間差計測部１３３は、信号発振部のパルス信号発生から２値化出力の立ち上がりまでの時間Ｔｒを計測して障害物の有無と距離とを計測する。また、スタック検知において、制御部１１は、障害物の有無と距離とに変化がなければスタック状態に陥ったと判断する。

　この実施形態によれば、増幅検波部１３１は、第１閾値（Ｔｈ１）と異なる閾値（第２閾値、Ｔｈ２）をスタック検知用に適用する。即ち、スタック検知用に異なる２値化出力を生成してもよい。第２閾値（Ｔｈ２）は、第１閾値（Ｔｈ１）よりも低く設定される。これは、障害物の検出よりも超音波センサの感度を高くすることに等しい。即ち、少しの変化があれば２値化出力の立ち上がりが現われる。よって、誤ってスタック状態に陥ったと判断してしまうことをより確実に防ぐことができる。

　以上に述べたように、
（ｉ）この発明による走行面上を走行可能な筐体と、前記筐体を走行させる駆動部と、前記走行面上の状況を感知して信号を出力する走行センサと、前記走行センサからの出力に基づいて前記駆動部を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記筐体が予め定められた走行距離または予め定められた期間走行する間に前記走行センサから出力される信号に変化がないと判断したとき前記駆動部の駆動を停止するように制御することを特徴とする。

　この発明において、自走式電子機器は、走行面上を自律的に走行して作業等を行うものである。その具体的な態様は、例えば、ロボット掃除機や自走式の空気清浄器である。前述の実施形態で自走式電子機器はロボット掃除機としての態様を有している。

　また、走行面は、自走式電子機器が走行する箇所である。必ずしも平面である必要はなく、多少の段差や傾斜があってもよい。その具体的な態様は、例えば、ロボット掃除機が配置される室内の床面である。

　また、走行センサは、走行面上の状況を感知するものである。その具体的な態様は、例えば、走行面上の障害物を感知する障害物センサである。あるいは、走行面および周囲の状況を逐次撮影するカメラである。
　駆動部は、筐体を駆動して走行させるものであり、たとえば筐体に配された駆動輪を駆動する駆動モータおよびその駆動モータを動作させる駆動回路である。

　制御部は、走行センサの信号に基づいて駆動部を制御するもので、具体的には、例えばマイクロコンピュータがＲＯＭに予め格納された制御プログラムを実行することによって制御部としての機能が実現される。

　さらに、この発明の好ましい態様について説明する。
　（ii）前記走行センサは、前記走行面上の障害物までの距離に応じた感知信号を生成し、前記障害物を非接触で感知する障害物センサであり、前記制御部は、前記感知信号が予め定められた第１閾値と比較された信号に基づき障害物を回避して走行するよう前記駆動部を制御し、かつ、第１閾値と異なる第２閾値と比較された信号に基づき前記感知信号の変化の有無を判断してもよい。

　このようにすれば、制御部は、障害物の有無を判断する第１閾値よりも低い第２閾値でスタックしているか否かを判断するので、例えば障害物が遠方にあるときに制御部が誤ってスタックしていると判断するのを防ぐことができる。
　なお、感知信号が予め定められた第１閾値と比較された信号および第２閾値と比較された信号は、いずれも単なる電気信号に限るものでなく、第１および第２閾値との比較がソフトウェアで処理されたデータであってもよい。即ち、データあるいは情報を含む広範な意味での信号である。

　（iii）前記障害物センサは、異なる感知領域を有する複数のセンサからなり、前記制御部は、それらのセンサの何れについても感知信号に変化がないと判断したときに前記駆動部の駆動を停止させてもよい。

　このようにすれば、異なる感知領域の何れか一つの領域にのみ障害物があって他の領域に障害物がない場合に、制御部が誤ってスタックしていると判断するのを防ぐことができる。

　（iv）前記走行センサは、前記走行面を逐次撮影しフレーム画像の信号を出力するカメラであり、前記制御部は、前記カメラから逐次出力されるフレーム画像に変化がないときに前記信号に変化がないと判断してもよい。

　このようにすれば、自走式電子機器が設置された場所の状況を遠隔のユーザに知らせるためのカメラを備える場合に、そのカメラを用いてスタックしているか否かを判断することができる。よって、専用のセンサや回路を設けなくてもスタックか否かを判断することができる。

　（ｖ）前記制御部は、予め定められた走行距離または予め定められた期間走行する間に前記走行センサから出力される信号に変化がないと判断したとき、前記筐体の走行方向を変えるように前記駆動部を制御し、走行方向が変化する間に前記走行センサから出力される信号に変化がないと判断したとき前記駆動部の駆動を停止するように制御してもよい。

　このようにすれば、走行センサから出力される信号が変化せずスタックした虞があるときに、走行方向を変えて走行センサから出力される信号が変化するか確認することで、誤ってスタックしていると判断するのを防ぐことができる。
　この発明の好ましい態様には、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まれる。

　前述した実施の形態の他にも、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およ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、　　２ａ：底板、　　２ｂ：天板、　　２ｃ：側板、　　３：蓋部、　　９：回転ブラシ、　　１０：サイドブラシ、　　１１：制御部、　　１２：充電池、　　１４：走行センサ、　　１４Ｃ：衝突センサ、　　１４Ｆ：前方超音波センサ、　　１４Ｌ：左方超音波センサ、　　１４Ｒ：右方超音波センサ、　　１５：集塵部、　　１８：前輪床面検出センサ、　　１９Ｌ：左輪床面検出センサ、　　１９Ｒ：右輪床面検出センサ、　　２１：駆動部、　　２２Ｌ：左駆動輪、　　２２Ｒ：右駆動輪、　　２６：後輪、　　２７：前輪、　　３１：吸気口、　　３２：排気口、　　５１：入力部、　　５２Ｍ：主電源スイッチ、　　５２Ｓ：電源スイッチ、　　５３：起動スイッチ、　　６１：記憶部、　　６２：電池情報、　　６３：位置情報、　　７１：動作モード情報、　　７２：運転モード、　　７３：スタンバイモード、　　７４：スリープモード、　　１１３Ａ：画像解析部、　　１１３Ｃ：カメラ、　　１１５：電動送風機、　　１１７：イオン発生部、　　１１９：ブラシモータ、　　１２１：通信部、　　１２５：信号発振部、　　１２７：超音波スピーカ、　　１２９：超音波マイクロフォン、　　１３１：増幅検波部、　　１３３：時間差計測部、　　１３５：障害物

Claims (5)

1. 　走行面上を走行可能な筐体と、
   　前記筐体を走行させる駆動部と、
   　前記走行面上の状況を感知して信号を出力する走行センサと、
   　前記走行センサからの出力に基づいて前記駆動部を制御する制御部とを備え、
   　前記制御部は、前記筐体が予め定められた走行距離または予め定められた期間走行する間に前記走行センサから出力される信号に変化がないと判断したとき前記駆動部の駆動を停止するように制御する自走式電子機器。
2. 　前記走行センサは、前記走行面上の障害物までの距離に応じた感知信号を生成し、前記障害物を非接触で感知する障害物センサであり、
   　前記制御部は、前記感知信号が予め定められた第１閾値と比較された信号に基づき障害物を回避して走行するよう前記駆動部を制御し、かつ、第１閾値と異なる第２閾値と比較された信号に基づき前記感知信号の変化の有無を判断する請求項１に記載の自走式電子機器。
3. 　前記障害物センサは、異なる感知領域を有する複数のセンサからなり、
   　前記制御部は、それらのセンサの何れについても感知信号に変化がないと判断したときに前記駆動部の駆動を停止させる請求項２に記載の自走式電子機器。
4. 　前記走行センサは、前記走行面を逐次撮影しフレーム画像の信号を出力するカメラであり、
   　前記制御部は、前記カメラから逐次出力されるフレーム画像に変化がないときに前記信号に変化がないと判断する請求項１に記載の自走式電子機器。
5. 　前記制御部は、予め定められた走行距離または予め定められた期間走行する間に前記走行センサから出力される信号に変化がないと判断したとき、前記筐体の走行方向を変えるように前記駆動部を制御し、走行方向が変化する間に前記走行センサから出力される信号に変化がないと判断したとき前記駆動部の駆動を停止するように制御する請求項１～４の何れか一つに記載の自走式電子機器。

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