JP2013180204A - 掃除システムおよびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】製品コストの低減を実現しながらも、掃除ロボットが仮想壁またはドッキングステーションの正確な位置を得ることができる掃除システムおよびその制御方法の提供を目的とする。
【解決手段】掃除ロボットを用いた掃除システムであって、磁場を形成する磁石を含むガイド物体と、制御信号に応じて掃除動作および移動動作を行う操作モジュールと、前記磁場に応じて第１の検知信号を発生する第１の検知モジュールと、前記制御信号を発生し、前記第１の検知信号に応じて前記掃除動作および前記移動動作のうちの少なくとも１つの効率を調整する制御モジュールを含む掃除ロボットとを含むことを特徴とする掃除ロボットを用いた掃除システムを採用する。
【選択図】図１

Description

本発明は、掃除システムおよびその制御方法に関し、特に、掃除ロボットを用いた掃除システムおよびその制御方法に関するものである。

床の掃除は多くの時間を要する。床掃除の時間を減らすために、例えば、ほうき、モップなど多くの清掃用具が開発されてきた。しかしながら、掃除用具は手動で清掃しなければならない。よって、従来の清掃用具は不便である。

技術的な発展に伴い、ロボットなど、多くの電子機器が開発されてきた。掃除ロボットを例に取ると、掃除ロボットは、掃除動作を自律的に実行することができる。ユーザーは、床を掃除するのに、手動で掃除ロボットを操作する必要がない。よって、掃除ロボットは、従来の清掃用具と徐々に置き換えられている。一般的に、掃除ロボットの従来の方法は、仮想壁を用いて掃除ロボットの走行経路を限定し、掃除作業が終了した後はドッキングステーションに戻り、掃除ロボットに充電が実行される。このような掃除ロボットは、仮想壁またはドッキングステーションの正確な位置を得ることで、仮想壁と衝突せず、または直ちにドッキングステーションと接続することができる。

例えば、特許文献１（特開２００２−３２５７０７号公報）には、外部充電装置での復帰を効率的に遂行することができるロボット掃除機とそのシステム及び外部充電装置復帰方法が開示されている。特許文献１のロボット掃除機システムは、複数の輪を駆動する駆動部と、外部環境を撮像できるように本体上に設置された少なくとも一つのカメラを具備したロボット掃除機及び前記ロボット掃除機と無線で交信する遠隔制御機を具備したものである。そして、前記ロボット掃除機が前記外部充電装置に復帰する時には、前記遠隔制御機は前記ロボット掃除機が外部充電装置との結合位置を認識できるイメージを前記カメラから受信して保存し、前記カメラにより撮像できた現在イメージと記憶された充電装置結合位置イメージを比較しながら前記ロボット掃除機が前記外部充電装置に結びつくことができるように前記ロボット掃除機を制御するものである（請求項６参照のこと。）。

特開２００２−３２５７０７号公報

しかしながら、この特許文献１に記載されているロボット掃除機システムおよびその制御方法では、ロボット掃除機の外部充電装置への帰還をより正確に行うために、予め保存されたイメージと新たに撮像したイメージとの比較に高い分析能力が必要とされ、また、高精度な撮像が可能な撮像装置が必要となるため、ロボット掃除機およびそのシステムの製品コストの増大を招いてしまう。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、製品コストの低減を実現しながらも、掃除ロボットが仮想壁またはドッキングステーションの正確な位置を得ることができる掃除システムおよびその制御方法を提供することを目的とする。

本発明に係る掃除システム： 本発明に係る掃除システムは、掃除ロボットを用いた掃除システムであって、磁場を形成する磁石を含むガイド物体と、制御信号に応じて掃除動作および移動動作を行う操作モジュールと、前記磁場に応じて第１の検知信号を発生する第１の検知モジュールと、前記制御信号を発生し、前記第１の検知信号に応じて前記掃除動作および前記移動動作のうちの少なくとも１つの効率を調整する制御モジュールを含む掃除ロボットとを含むことを特徴とする。

本発明に係る掃除システムにおいて、前記ガイド物体は仮想壁であることが好ましい。

本発明に係る掃除システムにおいて、前記ガイド物体はドッキングステーションであることが好ましい。

本発明に係る掃除システムにおいて、前記操作モジュールは、前記移動動作を実行する複数のホイールを含み、前記掃除ロボットは、蓄電モジュールを更に含み、前記蓄電モジュールの電力が所定値より小さい時、前記制御モジュールは、前記ホイールを制御して前記ドッキングステーションに移動させることが好ましい。

本発明に係る掃除システムにおいて、前記第１の検知モジュールは、コンパスセンサ、ホールセンサ、ジャイロスコープおよびＧセンサのうちの少なくとも１つを含むことが好ましい。

本発明に係る掃除システムにおいて、前記掃除ロボットは、前記掃除ロボットの外部環境に応じて第２の検知信号を発生し、且つ前記第１の検知信号の変化の持続が所定時間を超えて所定値より小さい時、前記制御モジュールは、前記第２の検知信号に応じて前記掃除動作および前記移動動作のうちの少なくとも１つの効率を調整することが好ましい。

本発明に係る掃除システムにおいて、前記第２の検知モジュールは、前記外部環境の反射光に応じて、前記第２の検知信号を発生する光センサを含むことが好ましい。

本発明に係る掃除システムにおいて、前記第２の検知モジュールは、前記外部環境の反射音波に応じて前記第２の検知信号を発生する音波センサを含むことが好ましい。

本発明に係る掃除システムにおいて、前記磁石モジュールは、少なくとも１つのＮｄＦｅＢ磁石を含むことが好ましい。

本発明に係る掃除システムの制御方法： 本発明に係る掃除システムの制御方法は、掃除ロボットを用いた掃除システムの制御方法であって、磁石モジュールをガイド物体に配置して、磁場を形成するステップと、前記磁場を検知して検知結果を生成し、前記検知結果に応じて第１の検知信号を発生するステップと、前記第１の検知信号に応じて掃除動作および移動動作のうちの少なくとも１つの効率を制御するステップとを含むことを特徴とする。

本発明に係る掃除システムの制御方法において、前記磁場を検知するステップは、コンパスセンサ、ホールセンサ、ジャイロスコープおよびＧセンサのうちの少なくとも１つを用いて磁場を検知するステップであることが好ましい。

本発明に係る掃除システムの制御方法において、前記掃除ロボットの外部環境を検知し、第２の検知信号を発生するステップ、および前記第１の検知信号の変化の持続が所定時間を超えて所定値より小さい時、前記第２の検知信号に応じて前記掃除動作および前記移動動作のうちの少なくとも１つの効率を調整するステップを更に含むことが好ましい。

本発明に係る掃除システムの制御方法において、前記掃除ロボットの外部環境を検知するステップは、光センサを用い、前記光センサは、前記外部環境の反射光を検知して、前記第２の検知信号を発生することが好ましい。

本発明に係る掃除システムの制御方法において、前記掃除ロボットの外部環境を検知するステップは、音波センサを用い、前記音波センサは、前記外部環境の反射音波を検知して、前記第２の検知信号を発生するステップであることが好ましい。

本発明に係る掃除システムの制御方法において、前記磁石モジュールをガイド物体に配置するステップは、前記ガイド物体に少なくとも１つのＮｄＦｅＢ磁石を配置するステップであることが好ましい。

本発明に係る掃除システムおよびその制御方法は、製品コストの低減を実現しながらも、掃除ロボットが仮想壁またはドッキングステーションの正確な位置を得ることができる。そのため、本発明に係る掃除システムおよびその制御方法によれば、仮想壁と衝突せず、また、直ちにドッキングステーションと接続することができる。

本発明は、添付の図面と併せて後に続く詳細な説明と実施例を解釈することによって、より完全に理解されることができる。
本発明に係る掃除システムの一実施形態を示す概略図である。 本発明に係る掃除システムの制御方法の一実施形態のフローチャートである。 本発明に係る掃除システムの制御方法の別の実施形態のフローチャートである。

本発明の詳細な説明は、添付の図面と併せて以下の実施形態に説明される。

以下の説明は、本発明を実施するベストモードが開示されている。この説明は、本発明の一般原理を例示する目的のためのもので本発明を限定するものではない。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲を参考にして決定される。

図１は、本発明に係る掃除システムの一実施形態を示す概略図である。掃除システム１００は、ガイド（ｇｕｉｄｉｎｇ）物体１１０および掃除ロボット１３０を含む。この実施形態では、ガイド物体１１０は、磁石モジュール１１１を含み、磁場を形成する。一実施形態では、磁石モジュール１１１は、少なくとも１つのＮｄＦｅＢ磁石１１３を含む。

本発明は、ガイド物体１１０の機能を限定しない。この実施形態では、ガイド物体１１０は、掃除ロボット１３０をガイドすることができる。なお、一実施形態において、ガイド物体１１０は、掃除ロボット１３０の走行経路を限定する仮想壁である。また、別の実施形態において、ガイド物体１１０は、掃除ロボット１３０を充電するドッキングステーションである。

掃除ロボット１３０は、操作モジュール１３１、検知モジュール１３２、および制御モジュール１３３を含む。操作モジュール１３１は、制御信号に応じて掃除動作および移動動作を行う。本発明は、操作モジュール１３１の回路構造を限定しない。どの素子も、それが掃除動作または移動動作を行うことができれば、操作モジュール１３１に含まれることができる。この実施形態では、操作モジュール１３１は、掃除ブラシ１３４、ホイール１３５，１３６、および吸引口１３７を含む。掃除ブラシ１３４および吸引口１３７は、掃除動作を実行する。ホイール１３５および１３６は、移動動作を実行する。

検知モジュール１３２は、磁石モジュール１１１によって発生された磁場に応じて検知信号を発生する。この実施形態では、検知モジュール１３２は、掃除ロボット１３０の側面に配置されるが、本発明はこれに限定されるものではない。他の実施形態では、検知モジュール１３２は、検知モジュール１３２が磁場を検出することができれば、掃除ロボット１３０のどの位置に配置されてもよい。また、本発明は、検知モジュール１３２の回路構造を限定するものではない。一実施形態では、検知モジュール１３２は、コンパスセンサ、ホールセンサ、ジャイロスコープおよびＧセンサのうちの少なくとも１つを含む。

制御モジュール１３３は、制御信号を発生し、第１の検知信号に応じて掃除動作および移動動作のうちの少なくとも１つの効率（ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）を調整する。

例えば、制御モジュール１３３は、検知モジュール１３２によって発生された検知信号に応じて、ホイール１３５，１３６の回転速度および方向を制御し、掃除ロボット１３０を停止または始動させるか、掃除ロボット１３０の移動速度または走行経路を調整する。なお、一実施形態において、掃除ロボット１３０の移動速度を加速または減速させることができる。また、他の実施形態において、制御モジュール１３３は、掃除ロボット１３０を制御して回転または巡回させる。

また、制御モジュール１３３は、検知モジュール１３２によって発生された検知信号に応じて、掃除ブラシ１３４のブラッシング速度、および吸引口１３７の吸引力または気流を制御し、掃除ロボット１３０の掃除動作の効率を調整する。

この実施形態では、掃除ロボット１３０がガイド物体１１０に接近した時、検知モジュール１３２は、磁場を検知することができ、このときの磁場は強い。逆に、掃除ロボット１３０がガイド物体１１０を離れた時、検知モジュール１３２で検知される磁場はないか、または検知モジュール１３２は僅かな磁場しか検出できない。

一実施形態では、ガイド物体１１０は、仮想壁とする。掃除ロボット１３０がガイド物体１１０に接近した時、制御モジュール１３３は、検知モジュール１３２によって発生された検知信号に応じて、掃除ロボット１３０の走行経路を制御する。言い換えると、制御モジュール１３３は、ホイール１３５，１３６の回転速度および方向を制御する。

他の実施形態では、ガイド物体１１０は、ドッキングステーションとする。掃除ロボット１３０の蓄電モジュール（不図示）の電力レベルが所定のレベルより小さい時、制御モジュール１３３は、ホイール１３５，１３６を制御してガイド物体１１０に移動させる。蓄電モジュールは、充電式バッテリーであることができる。掃除ロボット１３０は、検知モジュール１３２によって発生された検知信号に応じて、ガイド物体１１０の正確な位置を得て、ガイド物体１１０に接近するように移動する。

いくつかの実施形態では、制御モジュール１３３は、検知モジュール１３２によって発生された検知信号に応じて、掃除ロボット１３０の状態を得る。例えば、検知モジュール１３２によって発生された検知信号の変化の持続が所定時間を超えて所定値より小さい時、掃除ロボット１３０は、一定の場所にいることを示すことになる。一実施形態では、掃除ロボット１３０は、一定の場所で動かなくなる可能性がある。この場合、制御モジュール１３３は、ホイール１３５，１３６の方向を制御して掃除ロボット１３０を揺すり、掃除ロボット１３０を一定の場所から離れさせる。

また、制御モジュール１３３は、音響効果または光効果を送信して掃除ロボット１３０の動作状態を表示する。例えば、掃除ロボット１３０が一定の場所にいる時、制御モジュール１３３は、ブザー（不図示）を制御してブザーが鳴るのを制御し、警戒信号または警告灯を送信して、ユーザーに知らせ、ユーザーが異常な事象が発生していることを判定して異常な事象をなくすことができるようにする。

掃除ロボット１３０の走行経路を最適化するために、掃除ロボット１３０は、一実施形態においてもう１つの検知モジュール１３８を更に含む。検知モジュール１３８は、掃除ロボット１３０の外部環境に応じてもう１つの検知信号を発生する。制御モジュール１３３は、検知モジュール１３８によって発生された他の検知信号に応じて、操作モジュール１３１の掃除動作および移動動作のうちの少なくとも１つの効率を調整する。

例えば、制御モジュール１３３は、検知モジュール１３８によって発生された検知信号に応じて、掃除ロボット１３０が一定の場所にいることを検知した時、制御モジュール１３３は、ホイール１３５，１３６の方向を調整して掃除ロボット１３０を揺すり、検知モジュール１３８によって発生された検知信号に応じて、掃除ロボット１３０の走行経路を調整し、掃除ロボット１３０を一定の場所から離れさせる。

本発明は、検知モジュール１３８の回路構造を限定するものではない。一実施形態では、検知モジュール１３８は、光センサを含む。光センサは、外部環境の反射光に応じて、検知信号を発生する。別の実施形態では、検知モジュール１３８は、超音波センサなどの音波センサを含む。音波センサは、外部環境の反射音波に応じて検知信号を発生する。

図２は、本発明に係る掃除システムの制御方法の一実施形態のフローチャートである。まず、磁石モジュールは、ガイド物体に配置されて、磁場を形成する（ステップＳ２１０）。一実施形態では、少なくとも１つのＮｄＦｅＢ磁石は、ガイド物体に配置されるが、本発明はこれを限定するものではない。他の実施形態では、他の種類の磁石がガイド物体に配置されることもできる。

次に、磁場が検知される（ステップＳ２２０）。ステップＳ２２０は、コンパスセンサ、ホールセンサ、ジャイロスコープおよびＧセンサのうちの少なくとも１つを用いる。

次に、掃除ロボットによって行われる掃除動作および移動動作のうちの少なくとも１つの効率は、検知信号に応じて制御される（ステップＳ２３０）。一実施形態では、ステップ２３０は、掃除ブラシ１３４のブラッシング速度、または吸引口１３７の吸引力または気流を制御し、掃除ロボットの掃除動作の効率を調整する。また、ステップ２３０は、移動動作を制御する掃除ロボットのホイールの回転速度および方向を制御する。

図３は、本発明に係る掃除システムの制御方法の別の実施形態のフローチャートである。図３は、ステップＳ３４０およびＳ３５０の追加を除き、図２と同様である。図３に表されたステップＳ３１０〜Ｓ３３０および図２に表されたステップＳ２１０〜Ｓ２３０は同じであるため、ステップＳ３１０〜Ｓ３３０の説明は省略する。

ステップＳ３４０では、ステップＳ３２０によって発生された検知信号の変化の持続が所定時間を超えて所定値より小さいか判定する。ステップＳ３２０によって発生された検知信号の変化の持続が所定時間を超えて所定値より小さい時、掃除ロボットは、一定の場所にいることを示すことになる。よって、掃除ロボットの外部環境は検知されて検知結果が生成され、掃除動作および移動動作のうちの少なくとも１つの効率は、検知結果に応じて調整される（ステップＳ３５０）。

例えば、掃除ロボットが一定の場所で動かなくなった時、移動動作は、まず調整されて掃除ロボットを揺する。次いで、もう１つの検知モジュールは、掃除ロボットの外部環境を検知し、他の検知結果を生成するのに用いられる。掃除ロボットの走行経路は、他の検知結果に応じて調整されため、掃除ロボットが一定の場所から離れる。また、掃除ロボットが一定の場所にいる時、掃除動作は停止される。掃除ロボットが一定の場所から離れた時、掃除動作は実行される。

一実施例では、ステップＳ３５０は、光センサを用い、光センサは、掃除ロボットの外部環境の反射光を検知する。もう１つの実施形態では、ステップＳ３５０は、音波センサを用いて、掃除ロボットの外部環境の反射音波を検知する。

ステップＳ３２０によって発生された検知信号の変化の持続が所定時間を超えないで所定値より小さい時、掃除ロボットは、一定の場所にないことを示すことになる。よって、ステップＳ３２０は、検知信号の変化を検知するように実行され、検知結果に応じて、掃除動作および移動動作のうちの少なくとも１つを制御する。また、ステップＳ３５０の実行後、ステップＳ３２０が行われ、磁場を検知する。

以上、本明細書で使用されるすべての用語（技術的および科学的用語を含む）は、特に定義されなければ、この発明が属する技術分野の当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有している。さらに理解されることであろうが、一般に使用される辞書で定義されているような用語は、関連した技術分野の文脈におけるその意味と一致した意味を持つものとして解釈されるべきであり、本明細書で明確にそのように定義されない限り、理想化された又は過度に形式的な意味で解釈されない。

この発明は、実施例の方法及び望ましい実施の形態によって記述されているが、本発明は、これらを限定するものではないことは理解される。逆に、種々の変更及び同様の配置をカバーするものである（当業者には明白なように）。よって、添付の特許請求の範囲は、最も広義な解釈が与えられ、全てのこのような変更及び同様の配置を含むべきである。

本発明の掃除ロボットを用いた掃除システムおよびその制御方法によれば、製品コストの低減を実現しながらも、掃除ロボットが仮想壁またはドッキングステーションの正確な位置を得ることができるため、掃除ロボットは、仮想壁と衝突せず、また、直ちにドッキングステーションと接続することができる。従って、本発明に係る掃除システムおよびその制御方法は、掃除が必要なあらゆる環境で好適に用いることができる。

１００ 掃除システム
１１０ ガイド物体
１３０ 掃除ロボット
１１１ 磁石モジュール
１１３ ＮｄＦｅＢ磁石
１３１ 操作モジュール
１３２ 検知モジュール
１３３ 制御モジュール
１３４ 掃除ブラシ
１３５、１３６ ホイール
１３７ 吸引口
１３８ 検知モジュール
Ｓ２１０〜Ｓ２３０、Ｓ３１０〜Ｓ３５０ ステップ

Claims (15)

1. 掃除ロボットを用いた掃除システムであって、
   磁場を形成する磁石を含むガイド物体と、
   制御信号に応じて掃除動作および移動動作を行う操作モジュールと、
   前記磁場に応じて第１の検知信号を発生する第１の検知モジュールと、
   前記制御信号を発生し、前記第１の検知信号に応じて前記掃除動作および前記移動動作のうちの少なくとも１つの効率を調整する制御モジュールを含む掃除ロボットとを含むことを特徴とする掃除ロボットを用いた掃除システム。
2. 前記ガイド物体は仮想壁である請求項１に記載の掃除ロボットを用いた掃除システム。
3. 前記ガイド物体はドッキングステーションである請求項１に記載の掃除ロボットを用いた掃除システム。
4. 前記操作モジュールは、前記移動動作を実行する複数のホイールを含み、前記掃除ロボットは、蓄電モジュールを更に含み、前記蓄電モジュールの電力が所定値より小さい時、前記制御モジュールは、前記ホイールを制御して前記ドッキングステーションに移動させる請求項３に記載の掃除ロボットを用いた掃除システム。
5. 前記第１の検知モジュールは、コンパスセンサ、ホールセンサ、ジャイロスコープおよびＧセンサのうちの少なくとも１つを含む請求項１に記載の掃除ロボットを用いた掃除システム。
6. 前記掃除ロボットは、前記掃除ロボットの外部環境に応じて第２の検知信号を発生し、且つ前記第１の検知信号の変化の持続が所定時間を超えて所定値より小さい時、前記制御モジュールは、前記第２の検知信号に応じて前記掃除動作および前記移動動作のうちの少なくとも１つの効率を調整する請求項１に記載の掃除ロボットを用いた掃除システム。
7. 前記第２の検知モジュールは、前記外部環境の反射光に応じて、前記第２の検知信号を発生する光センサを含む請求項６に記載の掃除ロボットを用いた掃除システム。
8. 前記第２の検知モジュールは、前記外部環境の反射音波に応じて前記第２の検知信号を発生する音波センサを含む請求項６に記載の掃除ロボットを用いた掃除システム。
9. 前記磁石モジュールは、少なくとも１つのＮｄＦｅＢ磁石を含む請求項１に記載の掃除ロボットを用いた掃除システム。
10. 掃除ロボットを用いた掃除システムの制御方法であって、
    磁石モジュールをガイド物体に配置して、磁場を形成するステップと、
    前記磁場を検知して検知結果を生成し、前記検知結果に応じて第１の検知信号を発生するステップと、
    前記第１の検知信号に応じて掃除動作および移動動作のうちの少なくとも１つの効率を制御するステップとを含むことを特徴とする掃除ロボットを用いた掃除システムの制御方法。
11. 前記磁場を検知するステップは、コンパスセンサ、ホールセンサ、ジャイロスコープおよびＧセンサのうちの少なくとも１つを用いて磁場を検知するステップである請求項１０に記載の掃除ロボットを用いた掃除システムの制御方法。
12. 前記掃除ロボットの外部環境を検知し、第２の検知信号を発生するステップ、および
    前記第１の検知信号の変化の持続が所定時間を超えて所定値より小さい時、前記第２の検知信号に応じて前記掃除動作および前記移動動作のうちの少なくとも１つの効率を調整するステップを更に含む請求項１０に記載の掃除ロボットを用いた掃除システムの制御方法。
13. 前記掃除ロボットの外部環境を検知するステップは、光センサを用い、前記光センサは、前記外部環境の反射光を検知して、前記第２の検知信号を発生するステップである請求項１２に記載の掃除ロボットを用いた掃除システムの制御方法。
14. 前記掃除ロボットの外部環境を検知するステップは、音波センサを用い、前記音波センサは、
    前記外部環境の反射音波を検知して、前記第２の検知信号を発生するステップである請求項１２に記載の掃除ロボットを用いた掃除システムの制御方法。
15. 前記磁石モジュールをガイド物体に配置するステップは、前記ガイド物体に少なくとも１つのＮｄＦｅＢ磁石を配置するステップである請求項１０に記載の掃除ロボットを用いた掃除システムの制御方法。

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