JP2006172108A - 自走式掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】 コストの高騰を抑制するとともに、未清掃エリアの清掃を確実に行うことが可能な自走式掃除機の提供を課題とする。
【解決手段】 本体ＢＤが位置する現在位置の座標（Ｘｃ、Ｙｃ）、および、マッピングが行われることにより記憶された未清掃エリアの座標（Ｘｎ、Ｙｎ）から、下記式（１）を用いて得られる数値（Ｌ）の最小値を算出し、最小値とされた数値（Ｌ）にかかる未清掃エリアを特定するとともに、同未清掃エリアまで本体ＢＤを走行させて清掃を行うように構成されている。
Ｌ＝（Ｘｃ−Ｘｎ）２＋（Ｙｃ−Ｙｎ）２…式（１）
【選択図】 図７

Description

本発明は、掃除機構を備えた本体と、操舵と駆動を実現する駆動機構とを備える自走式掃除機に関するものである。

従来、掃除機構を備えた本体と、操舵および駆動を実現する駆動機構とを具備し、自動走行しながら清掃を行うことが可能であるとともに、走行していないエリア、すなわち、未清掃エリアを探索し、同未清掃エリアまで本体を走行させて清掃を行うように構成された自走式掃除機が知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。
このような自走式掃除機によれば、未清掃エリアを残すことがなく、室内を隈なく清掃することができる。
特開昭６１−２４５２１５号公報 特開２００４−３３３４０号公報 特開２０００−３９９１７号公報

しかしながら、上述した特許文献１〜３には、未清掃エリアを探索する具体的方法について記載されていない。複数の未清掃エリアの清掃を行う場合には、どのように未清掃エリアまで本体を到達させるかが、無駄な走行をせずバッテリ−の消費を抑えるために必要となるが、未清掃エリアの清掃を行う順番や走行経路を設定することとなると、ＣＰＵ等の演算処理回路を高性能にする必要があるとともに、ワ−クエリアとしてのＲＡＭ等も高性能なものが必要となってしまい、コストの高騰を招来してしまう。

本発明は、上記課題にかんがみてなされたものであり、コストの高騰を抑制するとともに、未清掃エリアの清掃を確実に行うことが可能な自走式掃除機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項２にかかる発明は、掃除機構を備えた本体と、操舵および駆動を実現する駆動機構とを具備するとともに、
上記掃除機構および上記駆動機構を制御して上記本体を走行させながら清掃を行わせつつ、清掃済みのエリアを清掃完了エリア、未清掃のエリアを未清掃エリアとしてそれぞれマッピングするマッピング手段とを具備する自走式掃除機において、
上記マッピング手段は、室内をｘ軸およびｙ軸の平面座標系と想定するとともに、停止時における上記本体の清掃範囲を単位エリアとして、上記清掃完了エリアおよび上記未清掃エリアの座標を記憶するように構成され、
上記本体が位置する現在の座標（Ｘｃ、Ｙｃ）、および、上記マッピング手段により記憶された上記未清掃エリアの座標（Ｘｎ、Ｙｎ）から、下記式（１）を用いて得られる数値（Ｌ）の最小値を算出することにより、上記本体の現在位置から直近の未清掃エリアを三択する未清掃エリア探索手段を具備する構成としてある。
Ｌ＝（Ｘｃ−Ｘｎ）２＋（Ｙｃ−Ｙｎ）２…式（１）

上記のように構成した請求項２において、自走式掃除機が本体に備えられた掃除機構によって掃除を行うにあたり、駆動機構が操舵と駆動とを実現する。また、自走式掃除機は、掃除機構および駆動機構を制御して本体の清掃走行を行わせつつ、清掃済みのエリアを清掃完了エリア、未清掃エリアを未清掃エリアとしてそれぞれマッピングするマッピング手段を具備している。すなわち、自走式掃除機の本体が走行した経路が清掃完了エリアとしてマッピングされるとともに、走行していない経路が未清掃エリアとしてマッピングされるのである。

また、上記マッピング手段は、室内をｘ軸およびｙ軸の平面座標系と想定するとともに、停止時における上記本体の清掃範囲を単位エリアとして、上記清掃完了エリアおよび上記未清掃エリアの座標を記憶するように構成されている。すなわち、清掃完了エリアおよび未清掃エリアが、例えば、（１、１）や、（２、４）というような座標にてそれぞれ記憶されることによりマッピングが行われるのである。

さらに、自走式掃除機は、本体が位置する現在の座標（Ｘｃ、Ｙｃ）、および、マッピング手段により記憶された未清掃エリアの座標（Ｘｎ、Ｙｎ）から、上記式（１）を用いて得られる数値（Ｌ）の最小値を算出することにより、上記本体の現在位置から直近の未清掃エリアを探索する未清掃エリア探索手段を具備している。このように構成することにより、本体の現在位置から直近の未清清掃エリアを探索し、同未清掃エリアの清掃を行った後、その位置から更に直近の未清掃エリアを探索するというように、未清掃エリアまでの移動距離を最小にすることができるため、無駄な走行をせずバッテリ−の消費を抑えることが可能となる。また、本体の現在位置の座標と、未清掃完了エリアの座標とに基づいて、上記（１）により数値（Ｌ）を算出し、同数値（Ｌ）の最小値を演算するという比較的単純な演算により直近の未清掃エリアを探索することができるため、高性能のＣＰＵやメモリ等を必要とせず、コストの高騰を抑制することが可能となる。

また、請求項３にかかる発明は、上記未清掃エリア探索手段にて探索された直近の未清掃エリアまで本体を走行させ、清掃を行う未清掃エリア清掃手段を具備する構成としてある。
上記のように構成した請求項３において、未清掃エリアまで到達した後、同未清掃エリアの清掃を行うことが可能となる。

また、請求項４にかかる発明は、上記未清掃エリア清掃手段により清掃が行われた未清掃エリアを、上記マッピング手段から消去する消去手段を具備する構成としてある。
上記のように構成した請求項４において、一度清掃が行われた未清掃エリアが消去されるため、未清掃エリアの清掃が重複して行われることがなく、効率的に室内の未清掃エリアの清掃を行うことが可能となる。

さらに、請求項５にかかる発明は、上記本体の前方および左右側方の障害物を検知する障害物検知手段を具備し、
上記マッピング手段が、上記本体の前方および左右側方の障害物が存在する場合には、同障害物が存在する座標を記憶させることにより、障害物が存在する障害物エリアとしてマッピングを行う構成としてある。
上記のように構成した請求項５において、記憶された障害物の座標に基づいて、未清掃エリアまで走行する経路を設定することが可能となる。

さらに、請求項６にかかる発明は、上記本体の前方の障害物を検知する障害物検知手段として、超音波センサを具備する構成してある。
上記のように構成した請求項６において、前方の障害物により反射された超音波を受信することにより、前方の障害物を検知することが可能となる。

さらに、請求項７にかかる発明は、上記本体の左右側方の障害物を検知する障害物検知手段として、赤外線の発光部および受光部を備える横壁センサを具備する構成としてある。
上記のように構成した請求項７において、左右側方の障害物により反射した赤外線を検知することにより同障害物を検知することが可能となる。

以上説明したように請求項２にかかる発明によれば、無駄な走行をせずにバッテリ−の消費を抑えつつ未清掃エリアの清掃を確実に行うことが可能となるとともに、コストの高騰を抑制することが可能となる。
また、請求項３にかかる発明によれば、未清掃エリアまで到達した後、同未清掃エリアの清掃を行うことが可能となる。
さらに、請求項４にかかる発明によれば、効率的に室内の未清掃エリアの清掃を行うことが可能となる。
さらに、請求項５にかかる発明によれば、記憶された障害物の座標に基づいて、未清掃エリアまで走行する経路を設定することが可能となる。
さらに、請求項６にかかる発明によれば、前方の障害物により反射された超音波を受信することにより、前方の障害物を検知することが可能となる。
さらに、請求項７にかかる発明によれば、左右側方の障害物により反射した赤外線を検知することにより同障害物を検知することが可能となる。

以下、下記の順序に従って本発明の実施形態を説明する。
（１）自走式掃除機の外観：
（２）自走式掃除機の内部構成：
（３）自走式掃除機の動作：
（４）各種変形例：

（１）自走式掃除機の外観：
図１は、本発明にかかる自走式掃除機の外観斜視図であり、図２は、図１に示した自走式掃除機の裏面図である。なお、図１において、矢印Ａにより示した方向が自走式掃除機の進行方向である。図１に示すように、本発明にかかる自走式掃除機１０は、略円柱形状の本体ＢＤを備えており、本体ＢＤの裏側に設けられた２つの駆動輪１２Ｒ、１２Ｌ（図２参照）が個別に駆動されることにより、直進、後退および旋回を行うことが可能となっている。また、本体ＢＤの前面側中央部分には、撮像センサとしての赤外線ＣＣＤセンサ７３が設けられている。

また、赤外線ＣＣＤセンサ７３の下側には、本体ＢＤの前方の障害物（壁）を検知する障害物検知手段としての７つの超音波センサ３１（３１ａ〜３１ｇ）が設けられている。超音波センサ３１は、超音波を発生する発信部と、超音波の受信部とを備え、同発信部から発せられ、前方の障害物に反射して戻ってくる超音波を受信することにより前方の障害物を検知することができるとともに、上記発信部から発せられた超音波が上記受信部により受信されるまでの時間から、壁までの距離を算出することができるようになっている。これら７つの超音波センサ３１のうち、本体ＢＤの前面側中央に超音波センサ３１ｄが設けられており、超音波センサ３１ａおよび超音波センサ３１ｇ、超音波センサ３１ｂおよび超音波センサ３１ｆ、超音波センサ３１ｃおよび超音波センサ３１ｅは、それぞれ左右対称に設けられている。

また、本体ＢＤの前面側の左右両側には、焦電センサ３５（３５ａ、３５ｂ）がそれぞれ設けられている。焦電センサ３５ａ、３５ｂは、人体から発生する赤外線を検出することにより、本体ＢＤの近傍に存在する人物を検知することが可能である。なお、図１には示していないが、本体ＢＤの裏側の左右両側にも、焦電センサ３５（３５ｃ、３５ｄ）がそれぞれ設けられており、本体ＢＤの周囲３６０°が検出範囲となるように構成されている。

図２において、本体ＢＤの裏側中央の左右両端部には、２つの駆動輪１２Ｒ、１２Ｌがそれぞれ設けられている。また、本体ＢＤの裏側の前側（進行方向側）には、３つの補助輪１３がそれぞれ設けられている。さらに、本体ＢＤの裏側の右上、右下、左上、左下には、路面の凹凸や段差を検知する段差センサ１４がそれぞれ設けられている。また、本体ＢＤの裏側中央より下側には、メインブラシ１５が設けられている。このメインブラシ１５は、メインブラシモ−タ５２（図示せず）により回転駆動され、路面上の塵埃を掻き出すことができる。また、メインブラシ１５が取り付けられている部分の開口は、吸引口であり、メインブラシ１５により塵埃を掻き出しながら、同掻き出された塵埃が吸引口に吸引されるようになっている。また、本体ＢＤの裏側の右上および左上側には、サイドブラシ１６がそれぞれ設けられている。
なお、本発明にかかる自走式掃除機１０は、図１および図２に示した超音波センサ３１、焦電センサ３５、段差センサ１４の他にも各種のセンサを備えているが、それらについては、後に図面（図３）を用いて説明する。

（２）自走式掃除機の内部構成：
図３は、図１、図２に示した自走式掃除機の構成を示すブロック図である。同図において、本体ＢＤには、制御部としてＣＰＵ２１と、ＲＯＭ２３と、ＲＡＭ２２がバス２４を介して接続されている。ＣＰＵ２１は、ＲＯＭ２３に記憶されている制御プログラムおよび各種パラメ−タテ−ブルに従い、ＲＡＭ２２をワ−クエリアとして使用して各種の制御を実行する。

本体ＢＤは、バッテリ−２７を有しており、ＣＰＵ２１は、バッテリ−監視回路２６を介してバッテリ−２７の残量をモニタ−可能となっている。また、バッテリ−２７は、後述する充電装置１００から充電を行うための充電端子２７ａを備えている。この充電端子２７ａには、充電装置１００の給電端子１０１が接続されて充電が行われる。バッテリー監視回路２６は主にバッテリー２７の電圧を監視して残量を検知する。また、本体ＢＤはバス２４と接続する音声回路２９ａを有しており、同音声回路２９ａにて生成した音声信号に応じてスピーカ２９ｂが音声を発する。

また、本体ＢＤは、距離計測手段としての超音波センサ３１（３１ａ〜３１ｇ）と、人体センサとしての焦電センサ３５（３５ａ〜３５ｄ）と、段差センサ１４とをそれぞれ備えている（図１、図２参照）。また、本体ＢＤは、図１、図２に示していない他のセンサとして、側方の壁を検出する横壁センサ３６Ｒ、３６Ｌを備えている。本実施形態では、この横壁センサ３６Ｒ、３６Ｌは、赤外線の発光部および受光部を備えた赤外線センサであるが、この他、例えば、パッシブセンサや超音波センサ等を採用することが可能である。さらに、本体ＢＤは、上記他のセンサとして、ジャイロセンサ３７を備えている。ジャイロセンサ３７は、本体ＢＤの進行方向の変化に起因する角速度の変化を検出する角速度センサ３７ａを備え、角速度センサ３７ａにより検出されたセンサ出力値を積算することにより本体ＢＤの向いている方向角を検出することが可能である。

本発明にかかる自走式掃除機１０は、駆動機構として、モ−タドライバ４１Ｒ、４１Ｌ
、駆動輪モ−タ４２Ｒ、４２Ｌ、および、駆動輪モ−タ４２Ｒ、４２Ｌと上述した駆動輪１２Ｒ、１２Ｌとの間に介装される図示しないギアユニットとを備えている。駆動輪モ−タ４２Ｒ、４２Ｌは、旋回走行を行う際に回転方向と回転角度とが、モ−タドライバ４１Ｒ、４１Ｌによって詳細に駆動制御される。各モータドライバ４１Ｒ，４１Ｌは、ＣＰＵ２１からの制御指示に応じて対応する駆動信号を出力する。なお、ギアユニットや駆動輪１２Ｒ、１２Ｌは各種のものを採用可能であり、円形のゴム製タイヤを駆動させるようにしたり、無端ベルトを駆動させるようにして実現しても良い。

また、駆動輪モータ４２Ｒ，４２Ｌと一体的に取り付けられているロータリーエンコーダ（図示せず）の出力から現実の駆動輪の回転方向と回転角度が正確に検知できるようになっている。なお、ロータリーエンコーダは駆動輪と直結させず、駆動輪の近傍に自由回転可能な従動輪を取り付け、同従動輪の回転量をフィードバックさせることによって駆動輪にスリップが生じているような場合でも現実の回転量を検知できるようにしても良い。また、加速度センサ４４はＸＹＺ三軸方向における加速度を検知し、検知結果を出力する。ギアユニットや駆動輪は各種のものを採用可能であり、円形のゴム製タイヤを駆動させるようにしたり、無端ベルトを駆動させるようにして実現しても良い。

本発明にかかる自走式掃除機１０における掃除機構は、本体ＢＤの裏面側に設けられた２のサイドブラシ１６（図２参照）と、本体ＢＤの裏面中央部分に設けられたメインブラシ１５（図２参照）と、同メインブラシ１５により掻き出される塵埃を吸引してダストボックス（図示せず）内に格納する吸引ファン（図示せず）とから構成されている。メインブラシ１５は、メインブラシモ−タ５２により駆動され、また、上記吸引ファンは、吸引モ−タ５５により駆動される。メインブラシモ−タ５２、吸引モ−タ５５には、それぞれモ−タドライバ５４、５６から駆動電力が供給される。メインブラシ１５を使用した清掃は、床面の状況やバッテリ−の状況やユ−ザ−の指示等に応じてＣＰＵ２１が適宜判断して制御するようにしている。

本体ＢＤは、無線ＬＡＮモジュ−ル６１を有しており、ＣＰＵ２１は、所定のプロトコルに従って外部ＬＡＮと無線によって通信可能となっている。無線ＬＡＮモジュ−ル６１は、図示しないアクセスポイントの存在を前提として、同アクセスポイントは、ル−タ等を介して外部の広域ネットワ−ク（例えば、インタ−ネット）に接続可能な環境となっていることとする。従って、インタ−ネットを介した通常のメ−ルの送受信やＷＥＢサイトの閲覧といったことが可能である。なお、無線ＬＡＮモジュ−ル６１は、規格化されたカ−ドスロットと、同スロットに接続された規格化された無線ＬＡＮカ−ド等から構成されている。むろん、カ−ドスロットは、他の規格化されたカ−ドを接続することも可能である。

また、本体ＢＤは、赤外線ＣＣＤセンサ７３と、赤外線光源７２とを備えている。赤外線ＣＣＤセンサ７３にて生成された撮像信号は、バス２４を介してＣＰＵ２１に送出され、ＣＰＵ２１にて同撮像信号を対象とした各種処理が行われる。赤外線ＣＣＤセンサ７３は、正面を撮像可能な光学系を有しており、同光学系にて実現される視野から入力される赤外線に応じて電気信号を生成する。具体的には、上記光学系による結像位置における各画素に対応して配列された多数のフォトダイオードが備えられ、各フォトダイオードが入力された赤外線の電気エネルギ−に応じた電気信号を生成する。そして、ＣＣＤ素子は、画素毎に生成した電気信号を一時的に記憶し、各画素について電気信号が連続する撮像信号を生成する。そして、同生成された撮像信号を適宜、ＣＰＵ２１に対して出力する。

（３）自走式掃除機の動作：
次に、本発明にかかる自走式掃除機１０の清掃にかかる動作について説明する。
本発明にかかる自走式掃除機１０では、本体ＢＤを走行させながら清掃を行わせつつ、清掃済みのエリアを清掃完了エリア、未清掃のエリアを未清掃エリア、障害物が存在するエリアを障害物エリアとしてそれぞれマッピングするマッピング処理が行われる。このときの本体ＢＤは、直進走行を行いつつ、前方の障害物の手前に達すると９０度旋回して所定距離走行した後、同じ方向に再度９０させ、再度、障害物の手前に達するまで直進走行を行うジクザク走行を行う。
また、上述したマッピング処理により終端地点まで本体ＢＤの走行が行われると、複数のマッピングされた未清掃エリアのうち、本体ＢＤの現在位置から直近の未清掃エリアに本体ＢＤを移動させるとともに同未清掃エリアの清掃を行う未清掃エリア清掃処理が行われる。この未清掃エリア清掃処理は、室内の未清掃エリアの清掃が全て完了するまで続けて行われる。

図４は、本発明にかかる自走式掃除機１０において実行されるマッピング処理の流れを示すフローチャートである。なお、図４に示すマッピング処理を説明するにあたり、図５に示す部屋の室内清掃を行うこととして説明する。また、図６は、マッピング処理が行われたときにＲＡＭ２２に記憶されるマッピングデ−タの一例を示している。この処理では、本体ＢＤの静止時における清掃範囲は、本体ＢＤの大きさ（３０ｃｍ×３０ｃｍ）と略同一であり、この範囲を単位エリアとするとともに、室内における縦方向（図５における上方向）をｘ軸、横方向をｙ軸として各単位エリアの座標を、清掃済みエリア、未清掃エリアまたは障害物エリアとしてＲＡ２２等に順次書き込んでいくのである。例えば、図５に示す本体ＢＤの座標は、（１、１）であり、その左側の壁Ｗは、（０、ｍ）、その下側の壁Ｗの座標は（ｎ、０）となる。

マッピング処理が開始されると、まず、ステップＳ１００において、清掃済みエリアとしてマッピングする処理を行う。この処理において、現在、本体ＢＤが位置している単位エリアの座標を、清掃済みエリアとして書き込む処理を行う。例えば、図５に示した本体ＢＤの座標は（１、１）であるので、この座標を清掃済みエリアとして書き込む。図６では、座標（１、１）が清掃済みエリア（○印で示す）として書き込まれている。

次に、ステップＳ１１０において、左側に障害物が存在するか否かを判断する。この処理において、左側の横壁センサ３６Ｌにより左側に存在する障害物が検知されたか否かを判断する。ステップＳ１１０において左側の障害物が存在すると判断した場合には、つぎに、ステップＳ１２０において障害物エリアとしてマッピングする処理を行う。すなわち、本体ＢＤが現在位置している座標の左隣の座標を障害物エリアとして書き込む。図６では、座標（１、１）の左隣の座標（０、１）には、障害物エリア（×印で示す）として書き込まれている。

一方、ステップＳ１１０において左側の障害物が存在しないと判断した場合には、次に、ステップＳ１３０において未清掃エリアとしてマッピングする処理を行う。すなわち、本体ＢＤが現在位置している座標の左隣の座標を未清掃エリアとして書き込む。図６では、この未清掃エリアは、無印（空白）により示される。なお、このステップＳ１３０において、一旦、未清掃エリアとして書き込まれても、後に本体ＢＤが同エリアを走行して清掃が行われると、清掃済みエリアとして上書きされることとなる。

ステップＳ１２０、または、ステップＳ１３０の処理が実行されると、次に、ステップＳ１４０において、右側に障害物が存在するか否かを判断する。この処理において、右側の横壁センサ３６Ｒにより本体ＢＤの右側に存在する障害物が検知されたか否かを判断する。ステップＳ１４０において右側の障害物が存在すると判断した場合には、次に、ステップＳ１５０において障害物エリアとしてマッピングする処理を行う。すなわち、本体ＢＤが現在位置している座標の右隣の座標を障害物エリアとして書き込む。

一方、ステップＳ１４０において右側の障害物が存在しないと判断した場合には、次に、ステップＳ１６０において未清掃エリアとしてマッピングする処理を行う。すなわち、本体ＢＤが現在位置している座標の右隣の座標を未清掃エリアとして書き込むのである。
ステップＳ１５０、または、ステップＳ１６０の処理を実行すると、次に、ステップＳ１７０において前方に障害物が存在するか否かを判断する。すなわち、超音波センサ３１により前方の障害物が検知されたか否かを判断するのである。なお、この処理は、本体ＢＤの現在の座標の前方隣の単位エリアに障害物が存在するか否かを判断するものであり、超音波センサにより前方の障害物までの距離により上記判断が行われる。例えば、図６において座標（１、８）に本体ＢＤが位置しているときには、前方隣の座標（１、９）の単位エリアに障害物が存在するか否かを判断するのである。

ステップＳ１７０において前方の障害物が検知されたと判断した場合には、次に、ステップＳ１８０において障害物エリアとしてマッピングする処理を行う。すなわち、現在、本体ＢＤが位置している単位エリアの前方隣の座標を、障害物エリアとして書き込む処理を行う。例えば、図６では、本体ＢＤの座標（１、８）の前方隣の座標（１、９）が障害物エリア（×印）として書き込まれている。

ステップＳ１８０の処理を実行すると、次に、本体ＢＤを９０度ターンさせる処理を行う。この処理が行われると、本体ＢＤが障害物に対して平行に走行するようになる。
ステップＳ１９０の処理を実行するか、または、ステップＳ１７０において前方に障害物が存在しないと判断した場合には、次に、ステップＳ２００において、本体ＢＤを前進走行させる処理を行う。この処理において、駆動モータ４２Ｒ、４２Ｌの制御を行い、本体ＢＤを、単位エリアだけ直進走行させる。例えば、本体ＢＤが座標（１、１）の座標に存在するときには、座標（１、２）まで走行する。また、例えば、本体ＢＤが座標（１、８）に位置し、上述したステップＳ１９０の処理により９０度タ−ンが行われた場合には、座標（２、９）に移動する。

ステップＳ２００の処理を実行すると、次に、先に９０度ターンが行われたか否かを判断する。この処理において、上述したステップＳ２００の前進走行にかかる処理が行われる前に、ステップＳ１９０の処理による９０度ターンが行われていたか否かを判断する。ステップＳ２１０において先に９０度ターンが行われていたと判断した場合には、次に、ステップＳ２２０において再度９０度ターンを行う。

一方、ステップＳ２１０において先に９０度ターンが行われていないと判断した場合には、次に、ステップＳ２３０において終端に到達したか否かを判断する。本マッピング処理では、前方と左右側方との両方に障害物が検知された場合と、既に走行した単位エリアに到達した場合とに、終端に到達したと判断される。ステップＳ２３０において終端に到達していないと判断した場合には処理をステップＳ１００に戻す一方、終端に到達したと判断した場合には、マッピング処理を終了させる。

図４に示したマッピング処理が行われることにより、図５において二点鎖線の矢印にて示した経路で本体ＢＤが走行するとともに、図５中、Ｅ地点（座標（１０、９））にて同処理が終了して本体ＢＤが停止するとともに、図６に示すようなマッピングデ−タが作成される。なお、図６に示す空白部分は、上述したように未清掃エリアを示しているが、この未清掃エリアには、実際に本体ＢＤが走行することができるエリアと、本体ＢＤが走行することができない障害物が存在するエリアとが含まれている。

次に、図４に示したマッピング処理が実行された後に行われる未清掃エリア清掃処理について説明する。なお、以下においては、図５において示した本体ＢＤの走行経路の終端であるＥ地点（座標（１０、９））をスタート地点として直近の未清掃エリアを探索する場合について説明する。図７は、図４に示したマッピング処理が行われた後に実行される未清掃エリア清掃処理の流れを示すフローチャートである。

未清掃エリア清掃処理が開始されると、まず、ステップＳ３００において、各未清掃エリアについて、その座標と本体ＢＤの現在位置の座標とから数値（Ｌ）を算出する処理を行う。この処理において、図６に示すマッピングデ−タに書き込まれた未清掃エリアの座標（Ｘｎ、Ｙｎ）の各々について、その座標と本体ＢＤの現在位置の座標（Ｘｃ、Ｙｃ）とから、下記（１）式を用いて数値（Ｌ）を算出する。
Ｌ＝（Ｘｃ−Ｘｎ）２＋（Ｙｃ−Ｙｎ）２…式（１）

ステップＳ３００の処理を実行すると、次に、ステップＳ３１０において、数値（Ｌ）の最小値を算出する処理を行う。すなわち、上述したステップＳ３００において未清掃エリアの各々について算出された数値（Ｌ）の最小値を算出する処理を行う。

ステップＳ３１０の処理を実行すると、次に、ステップＳ３２０において、本体ＢＤの直近の未清掃エリアを特定する処理を行う。この処理において、上述したステップＳ３１０において最小値として算出された数値（Ｌ）にかかる未清掃エリアを、本体ＢＤの直近の未清掃エリアとして特定するのである。

ステップＳ３２０の処理を実行すると、次に、ステップＳ３３０において、障害物エリアをマッピングしつつ直近の未清掃エリアまで走行する処理を行う。この処理において、上述したステップＳ３２０において特定された直近の未清掃エリアまで本体ＢＤを走行させるとともに、走行中に横壁センサ３６Ｌ、３６Ｒ、および、超音波センサ３１にて障害物の検知を行い、障害物が検知されたときには、本体ＢＤの前方、左側側方または右側側方の単位エリアを障害物エリアとしてマッピングしていく。このようにすることにより、未清掃エリア清掃処理の開始前に未清掃エリアとしてマッピングされていた単位エリアに、障害物が存在していたときには、同単位エリアを障害物エリアとして上書きすることによりマッピングデ−タの修正を行うことが可能となる。

ステップＳ３３０の処理を実行すると、次に、ステップＳ３４０において、清掃処理を行う。この処理では、上述したステップＳ３３０の処理の結果、本体ＢＤが到達した直近の未清掃エリアの清掃を行う。すなわち、ステップＳ３４０の処理が行われることにより、未清掃エリアの清掃が完了するのである。

ステップＳ３４０の処理を実行すると、次に、ステップＳ３５０において、未清掃エリアを消去する処理を行う。すなわち、上述したステップＳ３３０において清掃が行われた未清掃エリアを消去する処理を行う。このようにすることにより、一度清掃が行われた未清掃エリアが重複して清掃されることを防止することが可能となる。

ステップＳ３５０の処理を実行すると、次に、ステップＳ３６０において、清掃済みエリアをマッピングする処理を行う。この処理において、ステップＳ３４０において消去された未清掃エリアの座標を清掃済みエリアとして書き込む。

ステップＳ３６０の処理を実行すると、次に、ステップＳ３７０において、全ての未清掃エリアの清掃が終了したか否かを判断する。全ての未清掃エリアの清掃が終了していないと判断した場合には処理をステップＳ３００に戻す一方、終了したと判断した場合には未清掃エリア清掃処理を終了させる。

次に、図７に示した未清掃エリア清掃処理が実行されるときの具体例を図８、図９を用いて説明する。まず、図５に示した本体ＢＤの走行経路の終端（座標（１０，９））をスタ−ト地点として、マッピングデ−タに書き込まれている複数の未清掃エリアについて、上記（１）式を用いて数値（Ｌ）を算出するステップＳ３００）。そして、各未清掃エリアについて算出された数値（Ｌ）の最小値を算出し（ステップＳ３１０）、本体ＢＤの現在位置から直近の未清掃エリアを特定する（ステップＳ３２０）。なお、図８において、スタート地点から数値（Ｌ）が最小値となる未清掃エリアは、座標（１１、１０）および座標（１１、８）であるが、この座標にかかる単位エリアには本体ＢＤが走行することができないため、この未清掃エリアは除外され、図８中、番号１で示される座標（１０、９）が直近の未清掃エリアとして特定される。

その後、障害物エリアのマッピングを行いつつ、特定された直近の未清掃エリアまで本体ＢＤを走行させる。図８中、本体ＢＤの走行経路を２点鎖線の矢印にて示しているが、番号１にて示される座標（１０、９）に到達したときに、座標（１１、１０）および座標（１０、６）の座標の単位エリアに存在する障害物が検知され、障害物エリアとしてマッピングされる。その後、到達した直近の未清掃エリアの清掃が行われ（ステップＳ３４０）、更にその後、同未清掃エリアの消去が行われるとともに（ステップＳ３５０）、同エリアが清掃済みエリアとしてマッピングされる（ステップＳ３６０）。

上述したような直近の未清掃エリアの清掃が行われると、次に、図９に示すように、未清掃エリアの清掃が行われた番号１にて示す地点（座標（１０、７））を現在位置として、再度未清掃エリアの探索、および、清掃が行われるのであるが、この場合、図９中に示す２点鎖線の矢印にて示す走行経路に沿って本体ＢＤが走行し、番号２にて示す地点（座標（１０、５））に到達し、その未清掃エリアの清掃が行われるのである。

（４）各種変形例：

（４）各種変形例：
上述した実施形態においては、撮像センサが赤外線ＣＣＤセンサである場合について説明したが、本発明の自走式掃除機に適用される撮像センサは、これに限定されるものではなく、例えば、所定の色光（例えば、青色光）について受光感度を有するカメラ等であってもよい。この場合、上記発光装置としては、上記所定の色光を発生するもの（例えば、青色ＬＥＤランプ等）が用いられる。

また、上述した実施形態においては、本体ＢＤが隣の単位エリアに到達する毎に、未清掃エリアのマッピングを行う場合について説明したが、本発明では、本体ＢＤの走行中に、障害物エリアと清掃済みエリアとのマッピングのみを行い、終端に到達した時点でマッピングが行われなかった単位エリアを、まとめて未清掃エリアとしてマッピングするように構成されていてもよい。

（５）まとめ：
以上、説明したように、実施形態にかかる自走式掃除機１０では、本体ＢＤが位置する現在位置の座標（Ｘｃ、Ｙｃ）、および、マッピングが行われることにより記憶された未清掃エリアの座標（Ｘｎ、Ｙｎ）から、下記式（１）を用いて得られる数値（Ｌ）の最小値を算出し、最小値とされた数値（Ｌ）にかかる未清掃エリアを特定するとともに、同未清掃エリアまで本体ＢＤを走行させて清掃を行うように構成されているため、本体ＢＤの現在位置から未清掃エリアでの移動距離を最小とすることができ、バッテリ−の消費を抑えることが可能となる。また、単純な演算により直近の未清掃エリアを探索することができるため、高性能のＣＰＵやメモリ等を必要とせず、コストの高騰を抑制することが可能となる。
Ｌ＝（Ｘｃ−Ｘｎ）２＋（Ｙｃ−Ｙｎ）２…式（１）

本発明にかかる自走式掃除機の外観斜視図である。 図１に示した自走式掃除機の裏面図である。 図１、図２に示した自走式掃除機の構成を示すブロック図である。 マッピング処理の流れを示すフロ−チャ−トである。 室内の様子および本体の走行経路を示す図である。 図６は、マッピング処理が行われたときにＲＡＭに記憶されるマッピングデ−タの一例を示す図である。 未清掃エリア清掃処理の流れを示すフロ−チャ−トである。 マッピングデ−タの一例を示す図である。 マッピングデ−タの一例を示す図である。

符号の説明

１０…自走式掃除機
１２Ｒ、１２Ｌ…駆動輪
１４…段差センサ
２１…ＣＰＵ
２２…ＲＡＭ
２３…ＲＯＭ
２６…バッテリ−監視回路
２７…バッテリ−
２７ａ…充電端子
２９ａ…音声回路
２９ｂ…スピ−カ
３１（３１ａ〜３１ｇ）…超音波センサ
３５（３５ａ〜３５ｄ）…焦電センサ
３６Ｒ、３６Ｌ…横壁センサ
３７…ジャイロセンサ
３７ａ…角速度センサ
７２…赤外線光源
７３…赤外線ＣＣＤセンサ

Claims (7)

1. 掃除機構を備えた本体と、操舵および駆動を実現する駆動機構とを具備するとともに、
   上記掃除機構および上記駆動機構を制御して上記本体を走行させながら清掃を行わせつつ、清掃済みのエリアを清掃完了エリア、未清掃のエリアを未清掃エリアとしてそれぞれマッピングするマッピング手段とを具備する自走式掃除機において、
   上記本体の前方の障害物を検知する超音波センサと、上記本体の左右側方の障害物を検知する横壁センサとを具備し、
   上記マッピング手段は、室内をｘ軸およびｙ軸の平面座標系と想定するとともに、停止時における上記本体の清掃範囲を単位エリアとして、上記清掃完了エリアおよび上記未清掃エリアの座標を記憶するとともに、
   上記本体の前方および左右側方に障害物が存在する場合には、同障害物が存在する座標を記憶するように構成され、
   上記本体が位置する現在の座標（Ｘｃ、Ｙｃ）、および、上記マッピング手段により記憶された上記未清掃エリアの座標（Ｘｎ、Ｙｎ）から、下記式（１）を用いて得られる数値（Ｌ）の最小値を算出することにより、上記本体の現在位置から直近の未清掃エリアを探索する未清掃エリア探索手段と、
   上記未清掃エリア探索手段にて探索された直近の未清掃エリアまで本体を走行させ、清掃を行う未清掃エリア清掃手段と、
   上記未清掃エリア清掃手段により清掃が行われた未清掃エリアを、上記マッピング手段から消去する消去手段と
   を具備することを特徴とする自走式掃除機。
   Ｌ＝（Ｘｃ−Ｘｎ）２＋（Ｙｃ−Ｙｎ）２…式（１）
2. 掃除機構を備えた本体と、操舵および駆動を実現する駆動機構とを具備するとともに、
   上記掃除機構および上記駆動機構を制御して上記本体を走行させながら清掃を行わせつつ、清掃済みのエリアを清掃完了エリア、未清掃のエリアを未清掃エリアとしてそれぞれマッピングするマッピング手段とを具備する自走式掃除機において、
   上記マッピング手段は、室内をｘ軸およびｙ軸の平面座標系と想定するとともに、停止時における上記本体の清掃範囲を単位エリアとして、上記清掃完了エリアおよび上記未清掃エリアの座標を記憶するように構成され、
   上記本体が位置する現在の座標（Ｘｃ、Ｙｃ）、および、上記マッピング手段により記憶された上記未清掃エリアの座標（Ｘｎ、Ｙｎ）から、下記式（１）を用いて得られる数値（Ｌ）の最小値を算出することにより、上記本体の現在位置から直近の未清掃エリアを探索する未清掃エリア探索手段を具備することを特徴とする自走式掃除機。
   Ｌ＝（Ｘｃ−Ｘｎ）２＋（Ｙｃ−Ｙｎ）２…式（１）
3. 上記未清掃エリア探索手段にて探索された直近の未清掃エリアまで本体を走行させ、清掃を行う未清掃エリア清掃手段を具備することを特徴とする請求項２に記載の自走式掃除機。
4. 上記未清掃エリア清掃手段により清掃が行われた未清掃エリアを、上記マッピング手段から消去する消去手段を具備することを特徴とする請求項３に記載の自走式掃除機。
5. 上記本体の前方および左右側方の障害物を検知する障害物検知手段を具備し、
   上記マッピング手段は、上記本体の前方および左右側方に障害物が存在する場合には、同障害物が存在する座標を記憶させることにより、障害物が存在する障害物エリアとしてマッピングを行うことを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の自走式掃除機。
6. 上記本体の前方の障害物を検知する障害物検知手段として、超音波センサを具備することを特徴とする請求項５に記載の自走式掃除機。
7. 上記本体の左右側方の障害物を検知する障害物検知手段とて、赤外線の発光部および受光部を備える横壁センサを具備することを特徴とする請求項５または６に記載の自走式掃除機。
   

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