JP2018202038A - 自律型電気掃除装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】被掃除面の種類に応じて吸込負圧の強弱、回転ブラシの回転数、および駆動輪の回転数などを適宜に設定し、効率的な掃除が可能な自律型電気掃除装置を提案する。
【解決手段】吸込口１１に吸込負圧を生じさせる電動送風機１３と、吸込口１１に配置される回転清掃体１５と、回転清掃体１５を駆動させる回転清掃体駆動部１６と、掃除機本体１２を支える駆動輪１７と、駆動輪１７を駆動させる駆動輪駆動部１８と、被掃除面の種類を検知する被掃除面検知部２７と、被掃除面の種類に基づいて吸込負圧、回転清掃体１５の回転数、回転清掃体１５の回転方向、および駆動輪１７の回転数のいずれかの制御量を変更するロボット制御部１９と、を備え、被掃除面検知部２７は、制御量の変更対象よりも前方の検知位置で被掃除面の種類を検知し、ロボット制御部１９は、制御量の変更対象が被掃除面検知部２７の検知位置に達したときに制御量を変更する。
【選択図】 図３

Description

本発明に係る実施形態は、自律型電気掃除装置に関する。
カメラを備える自律型電気掃除装置が知られている。自律型電気掃除装置は、カメラで撮影した画像を利用して周辺環境の変化や動きを追跡する。
特開２００６−１３９７５３号公報
ところで、一般的な居室を掃除する場合において、自律型電気掃除装置は、カーペット、マット、タイル、およびフローリングを含む様々な種類の被掃除面を移動し、掃除する。これらの被掃除面は、塵埃の吸込み易さ（吸い込み難さ）、車輪の転がり抵抗、ブラシのような回転清掃体に対する回転負荷（回転抵抗）などの観点で、それぞれに異なる性質を有している。
また、自律型電気掃除装置は、電池（もっぱら二次電池）の電力を消費しつつ移動し、掃除を行う。
しかしながら、吸込負圧の強弱、回転ブラシの回転数、および駆動輪の回転数を実質的に同じにしたまま異なる種類の被掃除面を往来し、掃除することは、ある種類の被掃除面に対しては電力の過剰な消費を生じさせ、他の種類の被掃除面に対しては掃除が不十分になって塵埃の取り残しを生じさせてしまう可能性がある。
そこで、本発明は、被掃除面の種類に応じて吸込負圧の強弱、回転ブラシの回転数、および駆動輪の回転数などを適宜に設定し、効率的な掃除が可能な自律型電気掃除装置を提案する。
前記の課題を解決するため本発明の実施形態に係る自律型電気掃除装置は、被掃除面を自律して移動可能であり、底面に吸込口を有する掃除機本体と、前記吸込口に吸い込み負圧を生じさせる電動送風機と、前記吸込口に配置される回転清掃体と、前記回転清掃体を駆動させる回転清掃体駆動部と、前記掃除機本体を移動可能に支える駆動輪と、前記駆動輪を駆動させる駆動輪駆動部と、前記被掃除面の種類を検知する被掃除面検知部と、前記被掃除面検知部が検知した前記被掃除面の種類に基づいて前記吸込口に作用する吸込負圧の強弱、前記回転清掃体の回転数の大小、前記回転清掃体の回転方向、および前記駆動輪の回転数の大小の少なくともいずれかの制御量を変更する制御部と、を備え、前記被掃除面検知部は、前記吸込口、前記回転清掃体、および前記駆動輪のうち制御量の変更対象よりも前方の検知位置で前記被掃除面の種類を検知し、前記制御部は、制御量の変更対象が前記被掃除面検知部の検知位置との距離の差分を移動したときに前記変更対象の制御量を変更する。
本発明の実施形態に係る自律型電気掃除装置を左斜め上方から見た斜視図。 本発明の実施形態に係る自律型電気掃除装置を右斜め下方から見た斜視図。 本発明の実施形態に係る自律型電気掃除装置のブロック図。 本発明の実施形態に係る自律型電気掃除装置と被掃除面の検知位置との関係を示す図。 本発明の実施形態に係る自律型電気掃除装置と被掃除面の検知位置との関係を示す図。 本発明の実施形態に係る自律型電気掃除装置の制御量変更処理を示すフローチャート。 本発明の実施形態に係る自律型電気掃除装置の制御量変更処理の様子を例示する図。 本発明の実施形態に係る自律型電気掃除装置の制御量変更処理の様子を例示する図。 本発明の実施形態に係る自律型電気掃除装置の制御量変更処理の様子を例示する図。 本発明の実施形態に係る自律型電気掃除装置の制御量変更処理の様子を例示する図。 本発明の実施形態に係る自律型電気掃除装置の制御量変更処理の様子を例示する図。 本発明の実施形態に係る自律型電気掃除装置の制御量変更処理の様子を例示する図。 本発明の実施形態に係る自律型電気掃除装置の制御量変更処理の様子を例示する図。 本発明の実施形態に係る自律型電気掃除装置の制御量変更処理の様子を例示する図。 本発明の実施形態に係る自律型電気掃除装置の制御量変更処理の様子を例示する図。 本発明の実施形態に係る自律型電気掃除装置の制御量変更処理の様子を例示する図。 本発明の実施形態に係る自律型電気掃除装置の制御量変更処理の様子を例示する図。 本発明の実施形態に係る自律型電気掃除装置の制御量変更処理の様子を例示する図。
本発明に係る自律型電気掃除装置の実施形態について図１から図１８を参照して説明する。なお、複数の図面中、同一または相当する構成には同一の符号を付している。
本実施形態に係る自律型電気掃除装置１は、いわゆるロボットクリーナであり、自律して被掃除面を移動して被掃除面の塵埃を捕集する。
図１は、本発明の実施形態に係る自律型電気掃除装置を左斜め上方から見た斜視図である。
図２は、本発明の実施形態に係る自律型電気掃除装置を右斜め前、下方から見た斜視図である。
図３は、本発明の実施形態に係る自律型電気掃除装置のブロック図である。
図１および図２の実線矢印Ｆは、自律型電気掃除装置１の前進方向を示している。自律型電気掃除装置１の後退方向は、実線矢印Ｆの反対方向である。自律型電気掃除装置１の幅方向は、実線矢印Ｆに直交する方向である。自律型電気掃除装置１の左右は、前進方向に従う。
図１から図３に示すように、本実施形態に係る自律型電気掃除装置１は、底面１２ａに吸込口１１を有する掃除機本体１２と、吸込口１１に吸い込み負圧を生じさせる電動送風機１３と、吸込口１１に配置される回転清掃体１５と、回転清掃体１５を駆動させる回転清掃体駆動部１６と、掃除機本体１２を移動可能に支える駆動輪１７と、駆動輪１７を駆動させる駆動輪駆動部１８と、電動送風機１３、回転清掃体駆動部１６、および駆動輪駆動部１８を制御して掃除機本体１２を自律的に移動させるロボット制御部１９と、を備えている。
また、自律型電気掃除装置１は、掃除機本体１２の底面１２ａに設けられ、吸込口１１の左右それぞれの側方に配置される左右一対の第二回転清掃体２１と、それぞれの第二回転清掃体２１を駆動させる左右一対の第二回転清掃体駆動部２２と、を備えている。
さらに、自律型電気掃除装置１は、掃除機本体１２の後部に着脱自在に設けられる集塵容器２５と、電源としての二次電池２６と、を備えている。
さらにまた、自律型電気掃除装置１は、被掃除面の種類を検知する被掃除面検知部２７を備えている。
掃除機本体１２は、例えば円盤形状の中空体であり、例えば合成樹脂の成形品である。
吸込口１１は、掃除機本体１２の底面１２ａの後半部の幅方向中央部に配置されている。吸込口１１は、掃除機本体１２の幅方向に長い長方形状の開口である。吸込口１１は、掃除機本体１２の幅寸法、つまり直径寸法の３分の２程度の幅寸法を有している。吸込口１１は、集塵容器２５を経て電動送風機１３の吸込み側に流体的に接続されている。
電動送風機１３は、二次電池２６の電力によって駆動する電動機（図示省略）と、電動機によって回転し、吸込み負圧を生じさせる遠心ファン（図示省略）と、を備えている。電動送風機１３が発生させる吸込み負圧は、集塵容器２５を経て吸込口１１に作用する。
回転清掃体１５は、吸込口１１に配置されている。回転清掃体１５は、掃除機本体１２の幅方向に延びる回転中心のまわりに回転可能な軸状のブラシである。回転清掃体１５は、例えば長尺な軸部（図示省略）と、軸部の径方向に延び、かつ軸部の長手方向へ螺旋状に並ぶ複数条のブラシ（図示省略）と、を備えている。回転清掃体１５は、吸込口１１から突出し、自律型電気掃除装置１を被掃除面に置いた状態でブラシを被掃除面に接触させる。回転清掃体１５は、回転清掃体駆動部１６によって回転駆動されて被掃除面の塵埃を掻き上げ、また被掃除面の塵埃を拭い取る。
回転清掃体駆動部１６は、掃除機本体１２内に収容されている。回転清掃体駆動部１６は、二次電池２６の電力によって駆動する電動機である。
駆動輪１７は左右一対あって、掃除機本体１２の底面１２ａに配置されている。一対の駆動輪１７は、吸込口１１よりも前側に配置され、かつ吸込口１１の左右それぞれの側方に配置されている。
一対の駆動輪１７は、掃除機本体１２の底面１２ａから突出し、掃除機本体１２を被掃除面に置いた状態で被掃除面に接地する。また、一対の駆動輪１７は、掃除機本体１２の前後方向において略中央部に配置され、かつ吸込口１１の真正面を避けて底面１２ａの左右それぞれの側部寄りに配置されている。一対の駆動輪１７の回動軸は、掃除機本体１２の幅方向に沿って延びる直線上に配置されている。自律型電気掃除装置１は、左右の駆動輪１７を互いに同一方向に回転させることによって前進または後退し、左右の駆動輪１７を互いに反対方向に回転させることによって右回りまたは左回りに旋回する。
自律型掃除ユニット２は、駆動輪１７とともに掃除機本体１２を支える旋回輪２８を備えている。旋回輪２８は、旋回自在な従動輪であり、いわゆるキャスターである。旋回輪２８は、掃除機本体１２の底面１２ａの幅方向の略中央部、かつ、前部に配置されている。換言すると、掃除機本体１２は、一対の駆動輪１７と旋回輪２８との３点で被掃除面に接地し、支えられている。
駆動輪駆動部１８は、二次電池２６の電力によってそれぞれの駆動輪１７を独立に駆動させる一対の電動機である。
第二回転清掃体２１は、補助的な清掃体である。一対の第二回転清掃体２１は、回転清掃体１５の真正面を避け、掃除機本体１２の底面１２ａの前部の左右それぞれの側部に配置されている。第二回転清掃体２１は、自律型電気掃除装置１の前進過程において回転清掃体１５が通過しない部位、つまり、吸込口１１の左右それぞれの側方から塵埃を掻き集めて吸込口１１、または吸込口１１の真正面へ導く。例えば、自律型電気掃除装置１が壁に沿って移動する場合には、第二回転清掃体２１は、壁際の被掃除面の塵埃を掻き集めて吸込口１１、または吸込口１１の真正面へ導く。
それぞれの第二回転清掃体２１は、掃除機本体１２の上下方向に延びる回転中心を有するブラシ基部３１と、ブラシ基部３１の径方向に向けて放射状に突出する例えば３つの線状清掃体３２と、を備えている。
それぞれのブラシ基部３１は、吸込口１１および一対の駆動輪１７よりも前方、かつ旋回輪２８よりも後方であって、吸込口１１よりも掃除機本体１２の左右それぞれの側部に寄せて配置されている。
複数の線状清掃体３２は、ブラシ基部３１から放射状、例えば三方向へ延び、ブラシ基部３１の周方向（回転方向）へ等間隔に並んでいる。なお、第二回転清掃体２１は、ブラシ基部３１ごとに４つ以上の線状清掃体３２を備えていてもよい。それぞれの線状清掃体３２は、先端側に清掃部材としての複数のブラシ毛を備えている。さらに、ブラシ毛は、掃除機本体１２の外周縁よりも外側へ拡がる軌跡を描いて旋回する。
それぞれの第二回転清掃体駆動部２２は、下方に突出して第二回転清掃体２１のブラシ基部３１に接続される回転軸（図示省略）を備えている。それぞれの第二回転清掃体駆動部２２は、被掃除面の塵埃を吸込口１１へ掻き集める方向へ第二回転清掃体２１を回転させる。
掃除機本体１２には、第二回転清掃体駆動部２２が収容されるハウジング３５が設けられている。ハウジング３５は、掃除機本体１２の水平面において掃除機本体１２の中心部から放射方向へ出没可能である。通常時、ハウジング３５は、掃除機本体１２から突出して一対の第二回転清掃体２１を掃除機本体１２の左右に広げてより広範囲から塵埃を掻き集める。他方、例えば掃除機本体１２が旋回してハウジング３５が壁や家具に干渉しそうな場合には、ハウジング３５は、掃除機本体１２の中心方向へ向かって移動し、壁や家具との干渉を回避する。
また、ハウジング３５は、掃除機本体１２の上下方向に昇降する。例えば掃除機本体１２がフローリングからカーペットに乗り上がる際、自律型電気掃除装置１は、ハウジング３５を上昇させて第二回転清掃体２１のブラシがカーペットとフローリングとの間に入り込むことを回避する。ハウジング３５の昇降は、ハウジング昇降駆動部３６によって行われる。ハウジング昇降駆動部３６は、二次電池２６の電力によって駆動する電動機である。
ロボット制御部１９は、マイクロプロセッサ（図示省略）、およびマイクロプロセッサが実行する各種演算プログラム、パラメータなどを記憶する記憶装置（図示省略）を備えている。ロボット制御部１９は、電動送風機１３、回転清掃体駆動部１６、駆動輪駆動部１８、第二回転清掃体駆動部２２、およびハウジング昇降駆動部３６に電気的に接続されている。
ロボット制御部１９は、マイクロプロセッサで実行される自律走行プログラムに従って電動送風機１３、回転清掃体駆動部１６、駆動輪駆動部１８、および第二回転清掃体駆動部２２を制御することによって被掃除面を自律的に移動し、被掃除面を掃除する。
詳細には、ロボット制御部１９は、電動送風機１３の入力を増減することによって吸込口１１に作用する吸込負圧の強弱を変更する。ロボット制御部１９は、回転清掃体駆動部１６の入力を増減することによって回転清掃体１５の回転数を変更する。ロボット制御部１９は、駆動輪駆動部１８の入力を増減することによって駆動輪１７の回転数を変更し、ひいては自律型電気掃除装置１の移動速度、および移動方向を変更する。ロボット制御部１９は、第二回転清掃体駆動部２２の入力を増減することによって第二回転清掃体２１の回転数を変更する。ロボット制御部１９は、ハウジング昇降駆動部３６の入力を増減することによってハウジング３５の昇降、ひいては第二回転清掃体２１を昇降させる。
また、ロボット制御部１９は、被掃除面検知部２７が検知した被掃除面の種類に基づいて吸込口１１に作用する吸込負圧の強弱、回転清掃体１５の回転数の大小、回転清掃体１５の回転方向、および駆動輪１７の回転数の大小の少なくともいずれかの制御量を変更する。換言すると、ロボット制御部１９は、被掃除面検知部２７が検知した被掃除面の種類に基づいて電動送風機１３の回転数、回転清掃体駆動部１６の回転数、および駆動輪駆動部１８の回転数の少なくともいずれかの制御量を変更する。
さらに、ロボット制御部１９は、被掃除面検知部２７が検知した被掃除面の種類に基づいて第二回転清掃体２１の回転数の大小、第二回転清掃体２１の回転方向、および第二回転清掃体２１の昇降位置の少なくともいずれかを変更しても良い。換言すると、ロボット制御部１９は、被掃除面検知部２７が検知した被掃除面の種類に基づいて第二回転清掃体駆動部２２の回転数、第二回転清掃体駆動部２２の回転方向、およびハウジング３５の昇降位置の少なくともいずれかを変更しても良い。
集塵容器２５は、電動送風機１３が発生させる吸込負圧によって吸込口１１から吸い込まれる塵埃を蓄積する。空気から塵埃を濾過して捕集するフィルタや、遠心分離(サイクロン分離)や直進分離などの慣性分離によって空気から塵埃を分離して蓄積する分離装置などが集塵容器２５に適用される。集塵容器２５は、吸込口１１よりも後方であって掃除機本体１２の後部に配置されている。
二次電池２６は、電動送風機１３、回転清掃体駆動部１６、駆動輪駆動部１８、第二回転清掃体駆動部２２、およびロボット制御部１９に電力を供給する。二次電池２６は、例えば旋回輪２８と吸込口１１との間に配置されている。二次電池２６は、掃除機本体１２の底面１２ａに配置される一対の充電端子４１に電気的に接続されている。
自律型電気掃除装置１は、居室の掃除を終えると、被掃除面の適宜の箇所に配置される充電台（図示省略）に帰巣し、充電台の充電電極（図示省略）に充電端子４１を接続して二次電池２６の充電を行いつつ次の掃除運転の開始を待機する。
被掃除面検知部２７は、掃除機本体１２の正面（図１および図２中に実線で示す被掃除面検知部２７）および底面１２ａ（図２中に破線で示す被掃除面検知部２７）の少なくともいずれかに配置されている。
被掃除面検知部２７は、カーペット、マット、フローリング、およびタイルなどの被掃除面の種類を検知する。被掃除面検知部２７は、検知位置ＤＰの画像を取得するイメージセンサ部４２、および検知位置ＤＰの赤外線を検知する赤外線センサ部４３の少なくともいずれかを含んでいる。被掃除面検知部２７は、イメージセンサ部４２が撮影した画像を解析し、または赤外線センサ部４３が検知した赤外線を解析して被掃除面の種類を識別し、特定する。この被掃除面の識別、または特定は、公知の画像処理技術によって処理され、またロボット制御部１９で処理しても良い。
図４および図５は、本発明の実施形態に係る自律型電気掃除装置と被掃除面の検知位置との関係を示す図である。
図４および図５に示すように、本実施形態に係る自律型電気掃除装置１の被掃除面検知部２７は、掃除機本体１２の正面に設けられる場合、掃除機本体１２よりも前方で被掃除面の種類を検知する（図４）。他方、被掃除面検知部２７は、掃除機本体１２の底面１２ａに設けられる場合、掃除機本体１２の真下で被掃除面の種類を検知する（図５）。
また、被掃除面検知部２７は、吸込口１１、回転清掃体１５、および駆動輪１７のうち制御量の変更対象よりも前方の検知位置ＤＰで被掃除面の種類を検知する。
具体的には、電動送風機１３の回転数を変更することによって吸込口１１に作用する吸込負圧の強弱を変更する場合には、被掃除面検知部２７は、少なくとも吸込口１１よりは前方の検知位置ＤＰで被掃除面の種類を検知する。
また、回転清掃体駆動部１６の回転数を変更することによって回転清掃体１５の回転数を変更する場合には、被掃除面検知部２７は、少なくとも回転清掃体１５、ひいては吸込口１１よりは前方の検知位置ＤＰで被掃除面の種類を検知する。
また、回転清掃体駆動部１６の回転方向を変更することによって回転清掃体１５の回転方向を変更する場合には、被掃除面検知部２７は、少なくとも回転清掃体１５、ひいては吸込口１１よりは前方の検知位置ＤＰで被掃除面の種類を検知する。
さらに、駆動輪駆動部１８の回転数を変更することによって駆動輪１７の回転数の大小を変更する場合には、被掃除面検知部２７は、少なくとも駆動輪１７よりは前方の検知位置ＤＰで被掃除面の種類を検知する。
本実施形態に係る被掃除面検知部２７は、吸込口１１、回転清掃体１５、および駆動輪１７よりも前方の検知位置ＤＰで被掃除面の種類を検知する。
また、制御量の変更対象には、第二回転清掃体２１が含まれていても良い。つまり、被掃除面検知部２７が検知した被掃除面の種類に基づいて第二回転清掃体駆動部２２の回転数、第二回転清掃体駆動部２２の回転方向、およびハウジング３５の昇降位置の少なくともいずれかが変更される場合、還元すると、被掃除面検知部２７が検知した被掃除面の種類に基づいて第二回転清掃体２１の回転数、回転方向、および昇降位置の少なくともいずれかが変更される場合、被掃除面検知部２７は、第二回転清掃体２１よりも前方の検知位置ＤＰで被掃除面の種類を検知する。
なお、「検知位置ＤＰ」とは、イメージセンサ部４２の画像に映り込む場所や範囲であり、赤外線センサ部４３が赤外線を検知する場所や範囲である。また、「検知位置」は、自律型電気掃除装置１が前進過程で通過する箇所に設定されている。
図６は、本発明の実施形態に係る自律型電気掃除装置の制御量変更処理を示すフローチャートである。
図６に示すように、本実施形態に係る自律型電気掃除装置１のロボット制御部１９は、被掃除面検知部２７の検知位置ＤＰが掃除機本体１２の前方であっても、真下であっても、掃除機本体１２の移動過程（ステップＳ１からステップＳ５）で制御量の変更対象が被掃除面検知部２７の検知位置ＤＰとの距離の差分を移動したときに（ステップＳ３、ステップＳ４ Ｙｅｓ）変更対象の制御量を変更する（ステップＳ５）。
詳細には、ロボット制御部１９は、吸込口１１、回転清掃体１５、駆動輪１７、および第二回転清掃体２１のうち制御量の変更対象が現在対面している被掃除面（以下、「現被掃除面」と言う。）の種類と被掃除面検知部２７が検知する検知位置ＤＰの被掃除面（以下、「次期被掃除面」と言う。）の種類とを比較し（ステップＳ２）、制御量の変更対象が対面している現被掃除面の種類と被掃除面検知部２７が検知する次期被掃除面の種類とが異なる場合には（ステップＳ２ Ｙｅｓ）、制御量の変更対象が次期被掃除面に達したときに（ステップＳ３、ステップＳ４ Ｙｅｓ）変更対象の制御量を変更する（ステップＳ５）。
なお、「制御量の変更対象が次期被掃除面に達したとき」とは、「制御量の変更対象が被掃除面検知部２７の検知位置ＤＰとの距離の差分を移動したとき」と実質的に同じである。
また、ロボット制御部１９は、制御量の変更対象が対面している現被掃除面の種類と被掃除面検知部２７が検知する次期被掃除面の種類とが同じ場合には（ステップＳ２ Ｎｏ）、変更対象の制御量を保ったまま、つまり変更せずに移動を続ける（ステップＳ１）。
さらに、ロボット制御部１９は、制御量の変更対象が対面している現被掃除面の種類と被掃除面検知部２７が検知する次期被掃除面の種類とが異なっている場合（ステップＳ２ Ｙｅｓ）であっても、制御量の変更対象が次期被掃除面に達するまでは（ステップＳ４ Ｎｏ）変更対象の制御量を保ったまま、つまり変更せずに移動を続ける（ステップＳ３）。制御量の変更対象が次期被掃除面に達しているか否かの判断は、制御量の変更対象と被掃除面検知部２７との離間距離と自律型電気掃除装置１の移動距離、例えば駆動輪１７の回転回数との差異による。制御量の変更対象と被掃除面検知部２７との離間距離は、予め定められている。
具体的には、ロボット制御部１９は、変更対象の制御量に吸込口１１に作用する吸込負圧が含まれ、かつ吸込口１１が対面している現被掃除面の種類と被掃除面検知部２７が検知する次期被掃除面の種類とが異なる場合には、吸込口１１が次期被掃除面に達したときに電動送風機１３の回転数を変更する。
また、ロボット制御部１９は、変更対象の制御量に回転清掃体１５の回転数、または回転方向が含まれ、かつ回転清掃体１５が接している現被掃除面の種類と被掃除面検知部２７が検知する次期被掃除面の種類とが異なる場合には、回転清掃体駆動部１６が次期被掃除面に達したときに回転清掃体駆動部１６の回転数および回転方向の少なくともいずれかを変更する。
さらに、ロボット制御部１９は、変更対象の制御量に駆動輪１７の回転数が含まれ、かつ駆動輪１７が接している現被掃除面の種類と被掃除面検知部２７が検知する次期被掃除面の種類とが異なる場合には、駆動輪駆動部１８が次期被掃除面に達したときに駆動輪駆動部１８の回転数を変更する。
さらにまた、ロボット制御部１９は、変更対象の制御量に第二回転清掃体２１の回転数が含まれ、かつ第二回転清掃体２１が接している現被掃除面の種類と被掃除面検知部２７が検知する次期被掃除面の種類とが異なる場合には、第二回転清掃体２１が次期被掃除面に達したときに第二回転清掃体駆動部２２の回転数を変更する。
また、ロボット制御部１９は、変更対象の制御量に第二回転清掃体２１の回転方向が含まれ、かつ第二回転清掃体２１が接している現被掃除面の種類と被掃除面検知部２７が検知する次期被掃除面の種類とが異なる場合には、第二回転清掃体２１が次期被掃除面に達したときに第二回転清掃体駆動部２２の回転方向を変更する。
さらに、ロボット制御部１９は、変更対象の制御量に第二回転清掃体２１の昇降位置が含まれ、かつ第二回転清掃体２１が接している現被掃除面の種類と被掃除面検知部２７が検知する次期被掃除面の種類とが異なる場合には、第二回転清掃体２１が次期被掃除面に達したときにハウジング３５の昇降位置を変更する。
図７から図１４は、本発明の実施形態に係る自律型電気掃除装置の制御量変更処理の様子を例示する図である。
図７から図１０には、被掃除面検知部２７の検知位置が掃除機本体１２の前方に設定されている場合が図示されている。
図１１および図１４には、被掃除面検知部２７の検知位置が掃除機本体１２の真下に設定されている場合が図示されている。
図７および図１１に示すように、本実施形態に係る自律型電気掃除装置１は、電動送風機１３を低回転モード、回転清掃体１５を低回転モード、駆動輪１７を高回転モード（実線矢印Ｈ）に設定してフローリングＦＬを掃除する。
自律型電気掃除装置１がカーペットＣの縁部に接近し、被掃除面検知部２７の視野、つまり検知位置ＤＰにカーペットＣが映り込むと、ロボット制御部１９は、現被掃除面と次期被掃除面との性質が異なることを判断する。
そして、図８および図１２に示すように、本実施形態に係る自律型電気掃除装置１は、次期被掃除面であるカーペットＣに達すると、電動送風機１３を高回転モード、回転清掃体１５を高回転モード、駆動輪１７を低回転モード（実線矢印Ｌ）に変更してカーペットＣを掃除する。
また、図９および図１３に示すように、本実施形態に係る自律型電気掃除装置１は、電動送風機１３を高回転モード、回転清掃体１５を高回転モード、駆動輪１７を低回転モード（実線矢印Ｌ）に設定してカーペットＣを掃除する。
自律型電気掃除装置１がカーペットＣの縁部に接近し、被掃除面検知部２７の視野、つまり検知位置ＤＰにフローリングＦＬが映り込むと、ロボット制御部１９は、現被掃除面と次期被掃除面との性質が異なることを判断する。
そして、図１０および図１４に示すように、本実施形態に係る自律型電気掃除装置１は、次期被掃除面であるフローリングＦＬに達すると、電動送風機１３を低回転モード、回転清掃体１５を低回転モード、駆動輪１７を高回転モード（実線矢印Ｈ）に変更してフローリングＦＬを掃除する。
つまり、自律型電気掃除装置１は、現被掃除面と次期被掃除面との種類（性質）が異なることを判断しても、変更対象の制御量を即時に変更するのではなく、現被掃除面と次期被掃除面と離間距離を移動した後に、変更対象の制御量を変更する。
カーペットＣはフローリングＦＬよりも塵埃を除去し難いため、自律型電気掃除装置１は、カーペットＣを掃除する際には、電動送風機１３および回転清掃体１５を高回転モードに設定する一方、駆動輪１７を低回転モードにして移動速度を遅め、確実に塵埃を除去する。
他方、フローリングＦＬはカーペットＣよりも塵埃を除去し易いため、自律型電気掃除装置１は、フローリングＦＬを掃除する際には、電動送風機１３および回転清掃体１５を低回転モードに設定する一方、駆動輪１７を高回転モードにして移動速度を早め、電力の消費を抑制しつつ迅速に掃除を行う。
このように、自律型電気掃除装置１は、被掃除面の種類に応じて変更対象の制御量を変更することによって、塵埃の除去力と電力の消費量とを好適にバランスさせる。
なお、被掃除面の種類には、例えばカーペット、マット、フローリング、およびタイルがある。これらの被掃除面は、カーペット、マット、フローリングの順に塵埃を除去し易い。この掃除のし易さの違いは、カーペット、マット、フローリングの順に表面の凹凸が細かくなること、この順に摩擦係数や転がり抵抗係数が小さくなることに起因している。
そこで、ロボット制御部１９は、吸込口１１が対面している現被掃除面に比べて被掃除面検知部２７が検知する次期被掃除面の凹凸が粗い場合には、電動送風機１３の回転数をより高回転に変更する。
また、ロボット制御部１９は、吸込口１１が対面している現被掃除面に比べて被掃除面検知部２７が検知する次期被掃除面の凹凸が細かい場合には、電動送風機１３の回転数をより低回転に変更する。
さらに、ロボット制御部１９は、回転清掃体１５が接している現被掃除面に比べて被掃除面検知部２７が検知する次期被掃除面の摩擦係数が大きい場合には、回転清掃体駆動部１６の回転数をより高回転に変更する。
また、ロボット制御部１９は、回転清掃体１５が接している現被掃除面に比べて被掃除面検知部２７が検知する次期被掃除面の摩擦係数が小さい場合には、回転清掃体駆動部１６の回転数をより低回転に変更する。
さらに、ロボット制御部１９は、回転清掃体１５が次期被掃除面に達したときに回転清掃体１５の回転方向を反転させても良い。回転清掃体１５を駆動輪１７と同じ方向へ回転させることで掃除機本体１２の推進力を補助したり、回転清掃体１５を駆動輪１７の逆方向へ回転させることで掃除機本体１２の推進力を弱めたりすることが可能になる。
また、ロボット制御部１９は、駆動輪１７が接している現被掃除面に比べて被掃除面検知部２７が検知する次期被掃除面の摩擦係数が大きい場合には、駆動輪駆動部１８の回転数をより低回転に変更する。
さらに、ロボット制御部１９は、駆動輪１７が接している現被掃除面に比べて被掃除面検知部２７が検知する次期被掃除面の摩擦係数が小さい場合には、駆動輪駆動部１８の回転数をより高回転に変更する。
また、ロボット制御部１９は、第二回転清掃体２１が接している現被掃除面に比べて被掃除面検知部２７が検知する次期被掃除面の摩擦係数が大きい場合には、第二回転清掃体駆動部２２の回転数をより高回転に変更する。
また、ロボット制御部１９は、第二回転清掃体２１が接している現被掃除面に比べて被掃除面検知部２７が検知する次期被掃除面の摩擦係数が小さい場合には、第二回転清掃体駆動部２２の回転数をより低回転に変更する。
さらに、ロボット制御部１９は、第二回転清掃体２１が被掃除面検知部２７の検知位置ＤＰに達したときに第二回転清掃体２１の回転方向を反転させても良い。
これら変更対象の制御量の強弱関係、大小関係、および回転方向の関係は、自律型電気掃除装置１を使用する被掃除面の性質や、塵埃の除去のし易さ（し難さ）に応じて適宜に設定される。つまり、想定される現被掃除面と次期被掃除面との性質の違いによっては、変更対象の制御量の変更の態様が逆転（強弱関係、大小関係、方向関係を逆に設定）していても良い。
なお、タイルはフローリングと同程度に塵埃を除去し易い。
また、自律型電気掃除装置１は、電動送風機１３、回転清掃体１５、駆動輪１７、および第二回転清掃体２１を同時に変更しても良いし、次期被掃除面に到達する順にバラバラに変更しても良い。
図１５から図１８は、本発明の実施形態に係る自律型電気掃除装置の制御量変更処理の様子を例示する図である。
図１５に示すように、本実施形態に係る自律型電気掃除装置１は、第二回転清掃体２１を低位置に設定してフローリングＦＬを掃除する。
自律型電気掃除装置１がカーペットＣの縁部に接近し、被掃除面検知部２７の視野、つまり検知位置ＤＰにカーペットＣが映り込むと、ロボット制御部１９は、現被掃除面と次期被掃除面との性質が異なることを判断する。
そして、図１６に示すように、本実施形態に係る自律型電気掃除装置１は、次期被掃除面であるカーペットＣに達すると、第二回転清掃体２１を高位置に変更してカーペットＣに侵入する。
カーペットＣやマットのような敷物は、フローリングＦＬとの間に段差を生じる。第二回転清掃体２１を低位置に設定してフローリングＦＬを掃除しながらカーペットＣに侵入すると、第二回転清掃体２１のブラシの先端がカーペットＣとフローリングＦＬとの段差に引っ掛かり、あるいはカーペットＣとフローリングＦＬとの間に入り込んでしまう虞がある。そこで、自律型電気掃除装置１は、フローリングＦＬからカーペットＣへ乗り込む際には、第二回転清掃体２１を低位置に設定して第二回転清掃体２１の引っ掛かりや入り込みを回避する。
図１７に示すように、本実施形態に係る自律型電気掃除装置１は、第二回転清掃体２１を高位置に設定してカーペットＣを掃除する。
カーペットＣやマットのような敷物は、第二回転清掃体２１による塵埃の掻き集め効果が小さい。そこで、自律型電気掃除装置１は、カーペットＣを掃除する際に、敢えて第二回転清掃体２１を高位置に設定し、回転を停止させている。
そして、図１８に示すように、本実施形態に係る自律型電気掃除装置１は、次期被掃除面であるフローリングＦＬに達すると、第二回転清掃体２１を低位置に変更してフローリングＦＬの塵埃を掻き集める。
本実施形態に係る自律型電気掃除装置１は、制御量の変更対象、例えば電動送風機１３、回転清掃体１５、駆動輪１７、または第二回転清掃体２１が被掃除面検知部２７の検知位置ＤＰとの距離の差分を移動したときに変更対象の制御量を変更するため、被掃除面の種類に応じて吸込負圧の強弱、回転清掃体１５の回転数、および駆動輪１７の回転数などを適宜に設定し、塵埃の除去力と電力の消費量とを好適にバランスさせることができる。換言すれば、自律型電気掃除装置１は、無駄な電力の消費が抑えられて効率化される。
また、本実施形態に係る自律型電気掃除装置１は、掃除機本体１２よりも前方で被掃除面の種類を検知するため、進行方向の状態に応じた事前処理、例えば画像の解析や認識を行うための処理時間を確保しやすい。
さらに、本実施形態に係る自律型電気掃除装置１は、掃除機本体１２の真下で被掃除面の種類を検知するため、仮に進行経路上に障害物が置かれていたとしても、これら障害物に邪魔されることなく、制御量の変更処理を現在位置の直近で的確に行うことができる。
さらにまた、本実施形態に係る自律型電気掃除装置１は、検知位置ＤＰの画像を取得するイメージセンサ部４２を有しているため、画像解析によって被掃除面の種類を正確に特定することができる。
また、本実施形態に係る自律型電気掃除装置１は、検知位置ＤＰの赤外線を検知する赤外線センサ部４３を有しているため、安価な構成で被掃除面の種類を特定することができる。
したがって、本実施形態に係る自律型電気掃除装置１によれば、被掃除面の種類に応じて吸込負圧の強弱、回転清掃体１５の回転数、および駆動輪１７の回転数などを適宜に設定し、効率的な掃除が可能である。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
１…自律型電気掃除装置、１１…吸込口、１２…掃除機本体、１２ａ…底面、１３…電動送風機、１５…回転清掃体、１６…回転清掃体駆動部、１７…駆動輪、１８…駆動輪駆動部、１９…ロボット制御部、２１…第二回転清掃体、２２…第二回転清掃体駆動部、２５…集塵容器、２６…二次電池、２７…被掃除面検知部、２８…旋回輪、３１…ブラシ基部、３２…線状清掃体、３５…ハウジング、３６…ハウジング昇降駆動部、４１…充電端子、４２…イメージセンサ部、４３…赤外線センサ部。

Claims (16)

  1. 被掃除面を自律して移動可能であり、底面に吸込口を有する掃除機本体と、
    前記吸込口に吸い込み負圧を生じさせる電動送風機と、
    前記吸込口に配置される回転清掃体と、
    前記回転清掃体を駆動させる回転清掃体駆動部と、
    前記掃除機本体を移動可能に支える駆動輪と、
    前記駆動輪を駆動させる駆動輪駆動部と、
    前記被掃除面の種類を検知する被掃除面検知部と、
    前記被掃除面検知部が検知した前記被掃除面の種類に基づいて前記吸込口に作用する吸込負圧の強弱、前記回転清掃体の回転数の大小、前記回転清掃体の回転方向、および前記駆動輪の回転数の大小の少なくともいずれかの制御量を変更する制御部と、を備え、
    前記被掃除面検知部は、前記吸込口、前記回転清掃体、および前記駆動輪のうち制御量の変更対象よりも前方の検知位置で前記被掃除面の種類を検知し、
    前記制御部は、制御量の変更対象が前記被掃除面検知部の検知位置との距離の差分を移動したときに前記変更対象の制御量を変更する自律型電気掃除装置。
  2. 前記被掃除面検知部は、前記掃除機本体よりも前方で前記被掃除面の種類を検知する請求項１に記載の自律型電気掃除装置。
  3. 前記被掃除面検知部は、前記掃除機本体の真下で前記被掃除面の種類を検知する請求項１に記載の自律型電気掃除装置。
  4. 前記被掃除面検知部は、前記検知位置の画像を取得するイメージセンサ部を有している請求項１から３のいずれか１項に記載の自律型電気掃除装置。
  5. 前記被掃除面検知部は、前記検知位置の赤外線を検知する赤外線センサ部を有している請求項１から３のいずれか１項に記載の自律型電気掃除装置。
  6. 前記制御部は、前記吸込口が対面している現被掃除面の種類と前記被掃除面検知部が検知する次期被掃除面の種類とが異なる場合には、前記電動送風機の回転数を変更する請求項１から５のいずれか１項に記載の自律型電気掃除装置。
  7. 前記制御部は、前記回転清掃体が接している現被掃除面の種類と前記被掃除面検知部が検知する次期被掃除面の種類とが異なる場合には、前記回転清掃体駆動部の回転数および回転方向の少なくともいずれかを変更する請求項１から６のいずれか１項に記載の自律型電気掃除装置。
  8. 前記制御部は、前記駆動輪が接している現被掃除面の種類と前記被掃除面検知部が検知する次期被掃除面の種類とが異なる場合には、前記駆動輪駆動部の回転数を変更する請求項１から７のいずれか１項に記載の自律型電気掃除装置。
  9. 前記制御部は、前記吸込口が対面している現被掃除面に比べて前記被掃除面検知部が検知する次期被掃除面の凹凸が粗い場合には、前記電動送風機の回転数をより高回転に変更する請求項６に記載の自律型電気掃除装置。
  10. 前記制御部は、前記吸込口が対面している現被掃除面に比べて前記被掃除面検知部が検知する次期被掃除面の凹凸が細かい場合には、前記電動送風機の回転数をより低回転に変更する請求項６または９に記載の自律型電気掃除装置。
  11. 前記制御部は、前記回転清掃体が接している現被掃除面に比べて前記被掃除面検知部が検知する次期被掃除面の摩擦係数が大きい場合には、前記回転清掃体駆動部の回転数をより高回転に変更する請求項７に記載の自律型電気掃除装置。
  12. 前記制御部は、前記回転清掃体が接している現被掃除面に比べて前記被掃除面検知部が検知する次期被掃除面の摩擦係数が小さい場合には、前記回転清掃体駆動部の回転数をより低回転に変更する請求項７または１１に記載の自律型電気掃除装置。
  13. 前記制御部は、前記被掃除面検知部が検知する次期被掃除面に前記回転清掃体が達したときに前記回転清掃体の回転方向を反転させる請求項７、１１および１２のいずれか１項に記載の自律型電気掃除装置。
  14. 前記制御部は、前記駆動輪が接している現被掃除面に比べて前記被掃除面検知部が検知する次期被掃除面の摩擦係数が大きい場合には、前記駆動輪駆動部の回転数をより低回転に変更する請求項８に記載の自律型電気掃除装置。
  15. 前記制御部は、前記駆動輪が接している現被掃除面に比べて前記被掃除面検知部が検知する次期被掃除面の摩擦係数が小さい場合には、前記駆動輪体駆動部の回転数をより高回転に変更する請求項８または１４に記載の自律型電気掃除装置。
  16. 前記掃除機本体の底面に設けられ、前記吸込口の左右それぞれの側方に配置される左右一対の第二回転清掃体と、
    それぞれの前記第二回転清掃体を駆動させる左右一対の第二回転清掃体駆動部と、を備え、
    前記制御部は、前記被掃除面検知部が検知する次期被掃除面に前記第二回転清掃体が達したときに前記第二回転清掃体の回転数の大小、前記第二回転清掃体の回転方向、および前記第二回転清掃体の昇降位置の少なくともいずれかを変更する請求項１から１５のいずれか１項に記載の自律型電気掃除装置。
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