JP2020010982A - 自走式掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】敷物に対する掃除の確実性を高めることができる自走式掃除機を提供する。【解決手段】自走式掃除機１００は、左右一対の車輪１３１を有し、床面上を移動して当該床面を掃除する本体部１０１と、本体部１０１に設けられて、本体部１０１を移動または旋回させるための移動部（駆動ユニット１３０）と、本体部１０１に設けられて、本体部１０１の周辺に存在する段差Ｂを検出する段差検出部（衝突センサ１１９、障害物センサ１７３、測距センサ１７４及びカメラ１７５）と、段差検出部の検出結果に基づいて、移動部を制御する制御部１５０とを備え、制御部１５０は、段差検出部が検出した段差Ｂの縁辺ｂ１に対して、本体部１０１における現在の進行方向Ｙ１が傾斜している場合には、段差Ｂの縁辺ｂ１に対して略直交する進路を含む変更進路Ｃ１で本体部１０１が段差Ｂに進入するように、移動部を制御する。【選択図】図５

Description

本発明は、自律的に走行しながら掃除を行う自走式掃除機に関する。

従来、自律的に走行しながら、床面上を掃除する自走式掃除機が知られている（例えば特許文献１参照）。

特許第４２７７２１４号公報

自走式掃除機は、例えば絨毯などの敷物に対して乗り上がって、当該敷物上を走行することで敷物を掃除することがある。自走式掃除機が敷物に乗り上がる際に、当該敷物に対して斜めに進入すると、敷物の縁に対して車輪が滑ってしまい、敷物に乗り上がれないおそれがある。自走式掃除機が敷物に乗り上がれないと、敷物を掃除できなくなってしまう。

本発明は上記課題を解決するものであり、敷物に対する掃除の確実性を高めることができる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に、本発明の１つである自走式掃除機は、左右一対の車輪を有し、床面上を移動して当該床面を掃除する本体部と、本体部に設けられて、本体部を移動または旋回させるための移動部と、本体部に設けられて、本体部の周辺に存在する段差を検出する段差検出部と、段差検出部の検出結果に基づいて、移動部を制御する制御部とを備え、制御部は、段差検出部が検出した段差の縁辺に対して、本体部における現在の進行方向が傾斜している場合には、段差の縁辺に対して略直交する進路を含む変更進路で本体部が前記段差に進入するように、移動部を制御する。

なお、前記自走式掃除機の各処理をコンピュータに実行させるためのプログラムを実施することも本発明の実施に該当する。無論、そのプログラムが記録された記録媒体を実施することも本発明の実施に該当する。

本発明によれば、敷物に対する掃除の確実性を高めることができる自走式掃除機を提供することができる。

図１は、実施の形態における自走式掃除機の外観を上方から示す平面図である。 図２は、実施の形態における自走式掃除機の外観を下方から示す底面図である。 図３は、実施の形態における自走式掃除機の外観を斜め上方から示す斜視図である。 図４は、実施の形態に係る持ち上げ部の概略構成を示す模式断面図である。 図５は、実施の形態に係る自走式掃除機の制御構成を示すブロック図である。 図６は、実施の形態に係る本体部の進行方向が段差の縁辺に対して傾斜していない場合を示す説明図である。 図７は、実施の形態に係る本体部の進行方向が段差の縁辺に対して傾斜している場合を示す説明図である。 図８は、実施の形態に係る自走式掃除機における段差に対する動作の流れを示すフローチャートである。 図９は、実施の形態に係る段差の縁辺に対して本体部が斜めに進入した場合の未掃除領域を示す説明図である。 図１０は、実施の形態に係る本体部が予定経路を外れた場合を示す説明図である。 図１１は、実施の形態に係る目的地である充電台が段差上にある場合を示す説明図である。 図１２は、実施の形態に係る目的地である充電台が段差外にある場合を示す説明図である。

次に、本発明における自走式掃除機の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施の形態は、本発明における自走式掃除機の一例を示したものに過ぎない。従って本発明は、以下の実施の形態を参考に請求の範囲の文言によって範囲が画定されるものであり、以下の実施の形態のみに限定されるものではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、本発明の課題を達成するのに必ずしも必要ではないが、より好ましい形態を構成するものとして説明される。

また、図面は、本発明を示すために適宜強調や省略、比率の調整を行った模式的な図となっており、実際の形状や位置関係、比率とは異なる場合がある。

図１は、実施の形態における自走式掃除機の外観を上方から示す平面図である。図２は、実施の形態における自走式掃除機の外観を下方から示す底面図である。図３は、実施の形態における自走式掃除機の外観を斜め上方から示す斜視図である。

自走式掃除機１００は、自律的に床面上などを移動しながら当該床面の掃除を実行することができる掃除ロボットである。具体的には、自走式掃除機１００は、環境地図に基づき所定の領域内を自律的に走行し、前記領域内に存在するごみを吸引するロボット掃除機である。自走式掃除機１００は、床面上を移動して、当該床面を掃除する本体部１０１と、駆動ユニット１３０（図２参照）、掃除エリアに存在するごみを吸引口１７８から吸引する清掃ユニット１４０（図２参照）、各種センサと、制御部１５０（図５参照）と、持ち上げ部１３３とを備えている。

駆動ユニット１３０は、自走式掃除機１００の平面視における幅方向の中心に対して左側及び右側にそれぞれ１つずつ配置されている。なお、駆動ユニット１３０の数は、２つに限られず、１つでもよいし、３つ以上でもよい。

駆動ユニット１３０は、本実施の形態の場合、床面上を走行する車輪１３１、車輪１３１にトルクを与える走行用モータ１３６（図５参照）及び走行用モータ１３６を収容するハウジングなどを有する。一対の駆動ユニット１３０の各車輪１３１は、本体部１０１の下面に形成された凹部に収容され、本体部１０１に対して回転できるように取り付けられている。また、自走式掃除機１００は、キャスター１７９を補助輪として備えた対向二輪型であり、一対の駆動ユニット１３０のそれぞれの車輪１３１の回転を独立して制御することで、前進、後退、左回転、右回転など自走式掃除機１００を自在に走行させることができる。自走式掃除機１００は、前進または後退しながら左回転、右回転する場合には、前進時あるいは後退時に右折または左折をすることになる。一方、自走式掃除機１００は、前進または後退しない状態で左回転、右回転する場合には、現地点で旋回することになる。このように駆動ユニット１３０は、本体部１０１を移動または旋回させるための移動部である。駆動ユニット１３０は、制御部１５０からの指示に基づき自走式掃除機１００を走行させる。

清掃ユニット１４０は、ゴミを集めて吸引するユニットであり、吸引口１７８内に配置されるメインブラシ、メインブラシを回転させるブラシ駆動モータなどを備えている。吸引口１７８からゴミを吸引する吸引装置は、本体部１０１の内部に配置されており、ファンケース及びファンケースの内部に配置される電動ファンを有する。清掃ユニット１４０は、制御部１５０からの指示に基づいて電動ファン及びブラシ駆動モータなどを動作させる。

自走式掃除機１００が備える各種センサとして以下のようなセンサを例示できる。

障害物センサ１７３は、本体部１０１の前方に存在する障害物を検出するセンサである。本実施の形態の場合、障害物センサ１７３は、超音波センサが用いられる。障害物センサ１７３は、本体部１０１の前方の中央に配置される発信部１７１及び発信部１７１の両側にそれぞれ配置される受信部１７２を有し、発信部１７１から発信されて障害物によって反射して帰ってきた超音波を受信部１７２がそれぞれ受信することで、障害物の距離や位置を検出することができる。

測距センサ１７４は、自走式掃除機１００の周囲に存在する障害物などの物体と自走式掃除機１００との距離を検出するセンサである。本実施の形態の場合、測距センサ１７４は、レーザ光をスキャンして障害物に反射した光に基づき距離を測定するいわゆるレーザーレンジスキャナである。

衝突センサ１１９は、自走式掃除機１００の周囲に取り付けられているバンパが、障害物に接触して自走式掃除機１００に対して押し込まれることに伴いオンされるスイッチ接触変位センサである。

カメラ１７５は、本体部１０１の前方空間を撮像する装置である。カメラ１７５で撮像された画像は、画像処理され、画像内の特徴点の位置から本体部１０１の前方空間にある障害物の形状を認識することができるものとなっている。

このように、障害物センサ１７３、測距センサ１７４及びカメラ１７５は、本体部１０１の周辺に存在する障害物を検出する障害物検出部である。

床面センサ１７６は、自走式掃除機１００の底面の複数箇所に配置され、掃除エリアとしての床面が存在するか否かを検出する。本実施の形態の場合、床面センサ１７６は、発光部及び受光部を有する赤外線センサであり、発光部から放射した赤外線光が戻ってくる場合は床面有り、閾値以下の光しか戻ってこない場合は床面無しとして検出する。

エンコーダ１３７は、駆動ユニット１３０に備えられており、走行用モータ１３６によって回転する一対の車輪１３１のそれぞれの回転角を検出する。エンコーダ１３７からの情報により、自走式掃除機１００の走行量、旋回角度、速度、加速度、角速度などを算出することができる。

加速度センサ１３８は、駆動ユニット１３０に備えられており、自走式掃除機１００が走行する際の加速度を検出する。角速度センサ１３５は、駆動ユニット１３０に備えられており、自走式掃除機１００が旋回する際の角速度を検出する。加速度センサ１３８、角速度センサ１３５により検出された情報は、車輪１３１の空回りによって発生する誤差を修正するための情報等に用いられる。

以上の障害物センサ１７３、測距センサ１７４、衝突センサ、カメラ１７５、床面センサ１７６、エンコーダは、例示であり、自走式掃除機１００は、他の種類のセンサを備えてもよい。

持ち上げ部１３３は、本体部１０１の少なくとも一部を持ち上げる装置である。図４は、実施の形態に係る持ち上げ部１３３の概略構成を示す模式断面図である。図４の（ａ）は、持ち上げ部１３３による本体部１０１の持ち上げが解除された状態（正常状態）を示している。図４の（ｂ）は、持ち上げ部１３３により本体部１０１が持ち上げられた状態（持ち上げ状態）を示している。

図４に示すように、持ち上げ部１３３は、駆動ユニット１３０に組み込まれている。具体的には、持ち上げ部１３３は、先端部で車輪１３１を回転可能に保持するアーム１３２と、当該アーム１３２の基端部を回転させることで、アーム１３２の先端部を本体部１０１から出没させる駆動モータ１３４（図５参照）とを備えている。図４の（ａ）に示すように、アーム１３２の先端部が本体部１０１内に収まっていると、本体部１０１は正常状態となる。正常状態であると、各種センサが上向くことがなく、種々の検出を正確に行うことができる。

一方、図４の（ｂ）に示すように、アーム１３２の先端部が本体部１０１から突出されていると、本体部１０１は持ち上げ状態となる。持ち上げ状態では、本体部１０１の前部が後部よりも持ち上がっており、本体部１０１の全体としては前部が後部よりも高位となるように傾いている。

持ち上げ部１３３は、本体部１０１の前部を持ち上げることで、本体部１０１が前進時に障害物に対して衝突せずに乗り上がることを支援できるようになっている。例えば、障害物が絨毯などの敷物である場合には、本体部１０１が持ち上げ状態でないと敷物に接触して、敷物を捲り上げてしまうおそれがある。敷物が捲り上がっていると、当該部分に本体部１０１が座礁してそれ以上の走行が阻害されてしまう。または、捲り上がった敷物に対して本体部１０１が差し込まれてしまい、敷物上を清掃できなくなってしまう。いずれにしろ敷物に対する清掃性が低下してしまう。本実施の形態では、持ち上げ部１３３によって本体部１０１が持ち上げ状態となってから敷物上に乗り上がるために、敷物に干渉しにくくなる。これにより、敷物に対して安定した清掃性を実現できるようになっている。

図５は、実施の形態に係る自走式掃除機１００の制御構成を示すブロック図である。図５に示すように、制御部１５０には、駆動ユニット１３０と、障害物センサ１７３と、測距センサ１７４と、カメラ１７５と、床面センサ１７６と、衝突センサ１１９と、清掃ユニット１４０と、持ち上げ部１３３とが電気的に接続されている。なお、図５においては、駆動ユニット１３０を一つしか図示していないが、実際には、左右の車輪１３１のそれぞれに対応して駆動ユニット１３０が設けられている。つまり、本実施の形態では駆動ユニット１３０は２つ設けられている。

制御部１５０は、例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどを備えており、ＣＰＵがＲＯＭに格納されたプログラムをＲＡＭに展開して実行することで、各部を制御する。

ここで、制御部１５０は、各種センサが検出した蓄積したデータを統合して環境地図を作成する。環境地図は、所定領域内であって自走式掃除機１００が移動し掃除を行う領域の地図である。環境地図を生成する方法は特に限定されるものではないが、例えばＳＬＡＭ（Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ Ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｍａｐｐｉｎｇ）等を例示することができる。制御部１５０は、自走式掃除機１００の走行実績に基づき実際に走行した領域の外形及び走行を阻害する障害物などを示す情報を環境地図として生成する。環境地図は、例えば２次元の配列データとして実現される。制御部１５０は、走行実績を例えば縦横１０ｃｍなどの所定の大きさの四角形で分割し、各四角形が環境地図を構成する配列の要素エリアであるとみなし、配列データとして処理してもよい。なお、環境地図は、自走式掃除機１００の外部から取得してもよい。

また、制御部１５０は、掃除時においては、その走行時における環境地図内の各座標を走行経路として記録する。具体的には、制御部１５０は、掃除時に各種センサが検出したデータに基づいて自走式掃除機１００の環境地図内の各座標を検出し、走行経路として記録する。

制御部１５０は、掃除時においては、清掃ユニット１４０を制御して、ブラシ駆動モータ及び電動ファンを制御して、メインブラシを回転させながら、床面上のゴミを吸引する。

また、制御部１５０は、障害部の有無に基づいて持ち上げ部１３３の駆動モータ１３４を制御して、正常状態と持ち上げ状態とを切り替える。具体的には、制御部１５０は、障害物検出部である障害物センサ１７３、測距センサ１７４及びカメラ１７５の少なくとも一つが障害物を検出した際に障害物検出部の検出結果に基づいて、以降の進路を決定する。ここで、障害物としては、自走式掃除機１００が乗り越え可能な障害物（段差Ｂ：図６等参照）と、乗り越えが不可能な障害物とに分類される。乗り越え可能な段差Ｂとしては、例えば絨毯などの敷物が挙げられる。また、乗り越え不可能な障害物としては、壁や家具などが挙げられる。制御部１５０は、乗り越えが可能な障害物か、不可能な障害物かの判断を、衝突センサ１１９の検出結果に基づいて行う。以降、乗り越えが可能な障害物を段差Ｂと称する。具体的には、制御部１５０は、障害物検出部が障害物を検出している状態で、衝突センサ１１９の検出結果がオンとなった場合には、乗り越え不可能な障害物であると判断し、衝突センサ１１９の検出結果がオフのままの場合には段差Ｂと判断する。このように、衝突センサ１１９、障害物センサ１７３、測距センサ１７４及びカメラ１７５は、本体部１０１の周辺に存在する段差Ｂを検出する段差検出部である。なお、カメラ１７５が取得した障害物の画像から当該障害物の厚みが検出できるのであれば、制御部１５０は、その厚みに基づいて障害物が段差Ｂか否かの判断を行ってもよい。また、段差検出部は、本体部１０１の周辺に存在する段差Ｂを検出できるのであれば、衝突センサ１１９、障害物センサ１７３、測距センサ１７４及びカメラ１７５の少なくとも一つから構成されていてもよい。

以降の説明では、障害物として段差Ｂを例示して説明する。制御部１５０は、カメラ１７５が検出した段差Ｂの画像に基づいて当該段差Ｂの形状、大きさ、位置などを認識する。制御部１５０は、この認識結果から、本体部１０１の前方にある段差Ｂの縁辺ｂ１に対して、本体部１０１における現在の進行方向が傾斜しているか否かを判断する。なお、制御部１５０は、カメラ１７５以外の障害物検出部の検出結果に基づいて、本体部１０１の前方にある段差Ｂの縁辺ｂ１に対して、本体部１０１における現在の進行方向が傾斜しているか否かを判断してもよい。

図６は、実施の形態に係る本体部１０１の進行方向が段差Ｂの縁辺ｂ１に対して傾斜していない場合を示す説明図である。ここで、図６中、矢印Ｙ１は、本体部１０１の現在の進行方向を示している。制御部１５０は、カメラ１７５から取得した画像に基づいて段差Ｂの縁辺ｂ１を検出する。段差Ｂには複数の縁辺が存在しているが、制御部１５０は、本体部１０１に対して進行方向Ｙ１で対向する縁辺ｂ１を判断対象とする。制御部１５０は、判断対象である縁辺ｂ１と、本体部１０１の進行方向Ｙ１とがなす角度α１を算出する。

図６に示すように、制御部１５０は、角度α１が略９０度である場合には、縁辺ｂ１に対して現在の進行方向Ｙ１が略直交していると判断する。つまり、制御部１５０は、縁辺ｂ１に対して進行方向Ｙ１が傾斜していないと判断する。この場合に、本体部１０１は、現在の進行方向Ｙ１のままで段差Ｂに進入することになる。

なお、ここで「略」とは、完全に一致することを意味するだけでなく、実質的に一致する、すなわち、数％〜数十％程度の誤差を含むことも意味するものとする。

制御部１５０は、本体部１０１が段差Ｂに進入する直前に、持ち上げ部１３３の駆動モータ１３４を制御して、当該持ち上げ部１３３による持ち上げを行った状態（持ち上げ状態）とする。その後、制御部１５０は、本体部１０１が進行方向を変えずに段差Ｂ上に乗り上がるように駆動ユニット１３０の走行用モータ１３６を制御する。乗り上げ後においては、制御部１５０は、持ち上げ部１３３の駆動モータ１３４を制御して、当該持ち上げ部１３３による持ち上げを解除した状態（正常状態）とする。これにより、段差Ｂ上においても本体部１０１が正常状態であるので、段差Ｂに対して通常の吸引力を発揮することができる。

図７は、実施の形態に係る本体部１０１の進行方向が段差Ｂの縁辺ｂ１に対して傾斜している場合を示す説明図である。ここで、図７中、矢印Ｙ１は、本体部１０１の現在の進行方向を示している。制御部１５０は、上述したように判断対象である縁辺ｂ１と、本体部１０１の進行方向Ｙ１とがなす角度α２を算出する。

図７に示すように、制御部１５０は、角度α２が略９０度でない場合には、縁辺ｂ１に対して現在の進行方向Ｙ１が傾斜していると判断する。この場合には、本体部１０１は、現在の進行方向から方向を変え、変更進路Ｃ１で段差Ｂに進入することになる。変更進路Ｃ１は、段差Ｂの縁辺ｂ１に対して略直交する進路を含んでいる。本実施の形態では、変更進路Ｃ１は、全体として、段差Ｂの縁辺ｂ１に対して略直交する直線状の進路となっている。なお、変更進路Ｃ１は、段差Ｂに対して本体部１０１が進入する際の部分的な進路だけが、段差Ｂの縁辺ｂ１に対して略直交していればよい。

具体的には、制御部１５０は、本体部１０１が旋回して方向転換（図７中、矢印Ｙ２参照）した後に変更進路Ｃ１をとるように、駆動ユニット１３０の走行用モータ１３６を制御する。旋回後には、本体部１０１は段差Ｂに正対した状態であり、この状態で本体部１０１が変更進路Ｃ１をとることとなる。

制御部１５０は、本体部１０１が段差Ｂに進入する直前に、持ち上げ部１３３の駆動モータ１３４を制御して、当該持ち上げ部１３３による持ち上げを行った状態（持ち上げ状態）とする。その後、制御部１５０は、本体部１０１が変更進路Ｃ１で段差Ｂ上に乗り上がるように駆動ユニット１３０の走行用モータ１３６を制御する。乗り上げ後においては、制御部１５０は、持ち上げ部１３３の駆動モータ１３４を制御して、当該持ち上げ部１３３による持ち上げを解除した状態（正常状態）とする。これにより、段差Ｂ上においても本体部１０１が正常状態であるので、段差Ｂに対して通常の吸引力を発揮することができる。

なお、制御部１５０は、掃除の予定経路が予め登録されている場合には、当該予定経路に対して変更進路Ｃ１が反映されるように予定経路を更新すればよい。また、予定経路が登録されていない場合には、制御部１５０は、各種センサの検出結果に基づいて、以降の本体部１０１の走行経路に変更進路Ｃ１が含まれるように駆動ユニット１３０を制御すればよい。

次に、自走式掃除機１００の動作のうち、段差Ｂに対する動作の一態様について説明する。図８は、実施の形態に係る自走式掃除機１００における段差Ｂに対する動作の流れを示すフローチャートである。なお、このフローチャートは掃除時に実行されているものとする。

ステップＳ１では、制御部１５０は、段差検出部が段差Ｂを検出したか否かを判断し、段差Ｂを検出していない場合には、そのままの進路で掃除を継続し、段差Ｂを検出した場合にはステップＳ２に移行する。

ステップＳ２では、制御部１５０は、段差検出部の検出結果に基づいて、本体部１０１の前方にある段差Ｂの縁辺ｂ１に対して、本体部１０１における現在の進行方向Ｙ１が傾斜しているか否かを判断する。なお、このとき、制御部１５０は、本体部１０１における前方の所定範囲内にある段差Ｂを対象とする。所定範囲とは、本体部１０１に対して接近した段差Ｂを判断するための範囲であり、例えば本体部１０１の全長よりも小さい範囲である。

そして、ステップＳ２において制御部１５０は、段差Ｂの縁辺ｂ１に対して、本体部１０１における現在の進行方向Ｙ１が傾斜していない場合にはステップＳ３に移行し、傾斜している場合にはステップＳ８に移行する。

ステップＳ３では、制御部１５０は、現在の進行方向で段差Ｂに進入することを決定し、ステップＳ４に移行する。

ステップＳ４では、制御部１５０は、持ち上げ部１３３の駆動モータ１３４を制御して、当該持ち上げ部１３３による持ち上げを行った状態（持ち上げ状態）とし、ステップＳ５に移行する。

ステップＳ５では、制御部１５０は、本体部１０１が進行方向を変えずに進行することで段差Ｂ上に乗り上がるように駆動ユニット１３０の走行用モータ１３６を制御し、ステップＳ６に移行する。

ステップＳ６では、制御部１５０は、各種センサの検出結果に基づいて、段差Ｂ上に本体部１０１が乗り上げたか否かを判断し、乗り上げていない場合にはステップＳ５に移行し、乗り上げている場合にはステップＳ７に移行する。

ステップＳ７では、制御部１５０は、持ち上げ部１３３の駆動モータ１３４を制御して、当該持ち上げ部１３３による持ち上げを解除した状態（正常状態）とする。これにより、本体部１０１は、段差Ｂ上でも通常の吸引力を発揮することが可能となる。その後、制御部１５０は、ステップＳ１に移行する。

ステップＳ８では、制御部１５０は、変更進路Ｃ１で段差Ｂに進入することを決定し、ステップＳ９に移行する。

ステップＳ９では、制御部１５０は、本体部１０１が変更進路Ｃ１で進行するように駆動ユニット１３０の走行用モータ１３６を制御し、ステップＳ１０に移行する。

ステップＳ１０では、制御部１５０は、段差検出部の検出結果に基づいて、本体部１０１の前方にある段差Ｂの縁辺ｂ１に対して、本体部１０１における現在の進行方向Ｙ１が傾斜しているか否かを判断する。なお、このときにおいても、制御部１５０は、本体部１０１における前方の所定範囲内にある段差Ｂを対象とする。そして、ステップＳ１０において制御部１５０は、段差Ｂの縁辺ｂ１に対して、本体部１０１における現在の進行方向Ｙ１が傾斜していない場合にはステップＳ１１に移行し、傾斜している場合にはステップＳ９に移行する。

ステップＳ１１では、制御部１５０は、持ち上げ部１３３の駆動モータ１３４を制御して、当該持ち上げ部１３３による持ち上げを行った状態（持ち上げ状態）とし、ステップＳ１２に移行する。

ステップＳ１２では、制御部１５０は、本体部１０１が変更進路Ｃ１で進行することで段差Ｂ上に乗り上がるように駆動ユニット１３０の走行用モータ１３６を制御し、ステップＳ１３に移行する。

ステップＳ１３では、制御部１５０は、各種センサの検出結果に基づいて、段差Ｂ上に本体部１０１が乗り上げたか否かを判断し、乗り上げていない場合にはステップＳ１２に移行し、乗り上げている場合にはステップＳ１４に移行する。

ステップＳ１４では、制御部１５０は、持ち上げ部１３３の駆動モータ１３４を制御して、当該持ち上げ部１３３による持ち上げを解除した状態（正常状態）とする。これにより、本体部１０１は、段差Ｂ上でも通常の吸引力を発揮することが可能となる。その後、制御部１５０は、ステップＳ１に移行する。

以上のように、本実施の形態に係る自走式掃除機１００によれば、左右一対の車輪１３１を有し、床面上を移動して当該床面を掃除する本体部１０１と、本体部１０１に設けられて、本体部１０１を移動または旋回させるための移動部（駆動ユニット１３０）と、本体部１０１に設けられて、本体部１０１の周辺に存在する段差Ｂを検出する段差検出部（衝突センサ１１９、障害物センサ１７３、測距センサ１７４及びカメラ１７５）と、段差検出部の検出結果に基づいて、移動部を制御する制御部１５０とを備え、制御部１５０は、段差検出部が検出した段差Ｂの縁辺ｂ１に対して、本体部１０１における現在の進行方向Ｙ１が傾斜している場合には、段差Ｂの縁辺ｂ１に対して略直交する進路を含む変更進路Ｃ１で本体部１０１が段差Ｂに進入するように、移動部を制御する。

これによれば、本体部１０１における現在の進行方向Ｙ１が段差Ｂの縁辺ｂ１に対して傾斜している場合には、段差Ｂの縁辺ｂ１に対して略直交する進路を含む変更進路Ｃ１で本体部１０１が段差Ｂに進入する。これにより、本体部１０１は、段差Ｂの縁辺ｂ１に対して略直交する進路で乗り上がるので、段差Ｂに対して斜めに進入することが避けられる。このため、本体部１０１の車輪１３１も段差Ｂの縁辺ｂ１に対して滑りにくくなり、当該段差Ｂに本体部１０１が確実に乗り上がることができる。このように本体部１０１が確実に段差Ｂに乗り上がることができるので、段差Ｂ（敷物）に対する掃除の確実性を高めることができる。

また、段差Ｂに対して本体部１０１が斜めに進入する場合には、一方の車輪１３１のみが段差Ｂ上に乗り上がって、他方の車輪１３１が空転する場合がある。この空転が発生すると、本体部１０１の進行方向が変化したり、現在位置の検出に不具合が生じたりして走行制御が不安定となるおそれがある。しかし、本実施の形態では、段差Ｂの縁辺ｂ１に対して略直交する進路がとられることで、一対の車輪１３１も概ね同時に段差Ｂ上に乗り上がる。このため、一方の車輪１３１のみが段差Ｂ上に乗り上がった状態を避けることができ、走行制御の確実性を高めることができる。

また、自走式掃除機１００には、本体部１０１に設けられて、当該本体部１０１を床面に対して持ち上げる持ち上げ部１３３が備えられている。

これによれば、持ち上げ部１３３によって本体部１０１を持ち上げ状態とすることができる。したがって、本体部１０１を持ち上げ状態で段差Ｂ上に乗り上げさせることができるので、本体部１０１が段差Ｂに干渉しにくくなる。これにより、段差Ｂに対して安定した清掃性を実現できるようになっている。

ところで、本体部１０１が持ち上げ状態の場合には、吸引口１７８から床面または段差Ｂまでの間隔が正常状態よりも大きくなるので、吸引力が低下してしまう。このため、本体部１０１が持ち上げ状態では、通常の掃除が施されない領域（未掃除領域Ｑ）が発生する。

図９は、実施の形態に係る段差Ｂの縁辺ｂ１に対して本体部１０１が斜めに進入した場合の未掃除領域Ｑを示す説明図である。

図９に示すように、段差Ｂの縁辺ｂ１に対して本体部１０１が斜めに進入する際には、その縁辺ｂ１を完全に通過するまで本体部１０１は持ち上げ状態となっているので、未掃除領域Ｑが広範囲に形成される。しかしながら、上記したように段差Ｂの縁辺ｂ１に対して略直交する進路を含む変更進路Ｃ１で本体部１０１が段差Ｂに進入するのであれば、短時間で縁辺ｂ１を通過することができる。つまり、持ち上げ状態の時間を短縮することができ、未掃除領域Ｑを小さくすることができる。

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、本明細書において記載した構成要素を任意に組み合わせて、また、構成要素のいくつかを除外して実現される別の実施の形態を本発明の実施の形態としてもよい。また、上記実施の形態に対して本発明の主旨、すなわち、請求の範囲に記載される文言が示す意味を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例も本発明に含まれる。

例えば、制御部１５０は、掃除の予定経路を環境地図に基づいて自ら作成してもよいし、外部の機器から予定経路を受け取ってもよい。いずれの場合においても、制御部１５０が予定経路を取得することに含まれる。このように、制御部１５０が掃除の予定経路を取得していたとしても、変更進路Ｃ１が使用されると本体部１０１が予定経路から外れてしまう場合がある。

図１０は、実施の形態に係る本体部１０１が予定経路Ｃ１０を外れた場合を示す説明図である。図１０では、例えば段差Ｂを直線的に通過する予定経路Ｃ１０を制御部１５０が予め取得しているものとする。予定経路Ｃ１０上を本体部１０１が進行している途中で、制御部１５０は、段差検出部が検出した段差Ｂの縁辺ｂ１に対して、本体部１０１における現在の進行方向Ｙ１が傾斜していることを検出する。この検出により、制御部１５０は、段差Ｂの縁辺ｂ１に対して略直交する進路を含む変更進路Ｃ１で本体部１０１が段差Ｂに進入するように、駆動ユニット１３０を制御する。つまり、本体部１０１は、予定経路Ｃ１０から外れることになる。制御部１５０は、本体部１０１が予定経路Ｃ１０で段差Ｂに進入し、当該段差Ｂ上で方向転換可能な所定位置まで進行すると、段差Ｂ上で本体部１０１が予定経路Ｃ１０に復帰するように駆動ユニット１３０を制御する。具体的には、制御部１５０は、所定位置から段差Ｂ上にある予定経路Ｃ１０の途中位置までの復帰経路Ｃ１１で本体部１０１が復帰するように、駆動ユニット１３０を制御する。途中位置は、段差Ｂの縁辺ｂ１に極力接近した位置とする。これにより予定経路Ｃ１０の断続部分を小さくすることができる。

このように、制御部１５０は、掃除の予定経路Ｃ１０を取得しており、本体部１０１が段差Ｂに進入した際に予定経路Ｃ１０を外れた場合には、段差Ｂ上で本体部１０１が予定経路Ｃ１０に復帰するように移動部（駆動ユニット１３０）を制御する。

したがって、変更進路Ｃ１がとられたとしても段差Ｂ上で予定経路Ｃ１０上に確実に本体部１０１を復帰させることができる。これにより予定経路Ｃ１０にしたがって段差Ｂ上を確実に掃除することができる。

また、掃除の終盤においては、目的地である充電台３００（図１１、図１２参照）に本体部１０１が自動的に帰還する場合もある。充電台３００が段差Ｂ上にある場合には、本体部１０１は帰還時に段差Ｂ上に乗り上がる必要がある。一方、充電台３００が段差Ｂ外にある場合には、本体部１０１は帰還時に段差Ｂ上に必ずしも乗り上がらなくてもよい。このため、制御部１５０は、充電台３００が段差Ｂ上にあるか否かで異なる進路をとるように駆動ユニット１３０を制御する。なお、本体部１０１は、所定の領域内の掃除が概ね終わったタイミング、あるいは充電が必要なタイミングで充電台３００に帰還するものとする。

図１１は、実施の形態に係る目的地である充電台３００が段差Ｂ上にある場合を示す説明図である。環境地図には、予め充電台３００の座標が登録されており、この環境地図に基づいて制御部１５０は充電台３００の座標を取得している。本体部１０１の帰還時において、制御部１５０は、段差検出部が検出した段差Ｂ上に充電台３００があるか否かを判断している。具体的には、制御部１５０は、カメラ１７５が撮影した段差Ｂの画像に基づいて当該段差Ｂの形状、大きさ、位置などを認識し、この認識結果と充電台３００の座標とを比較することで、段差Ｂ上に充電台３００があるか否かを判断する。

制御部１５０は、図１１に示すように、充電台３００が段差Ｂ上にあると判断して、さらに段差Ｂの縁辺ｂ１に対して現在の進行方向Ｙ１が傾斜していると判断した場合には、本体部１０１が変更進路Ｃ１で段差Ｂに進入するように駆動ユニット１３０を制御する。一方、制御部１５０は、充電台３００が段差Ｂ上にあると判断して、さらに段差Ｂの縁辺ｂ１に対して現在の進行方向Ｙ１が傾斜していないと判断した場合には、本体部１０１が現在の進行方向Ｙ１のままで段差Ｂに進入するように駆動ユニット１３０を制御する。

その後、本体部１０１が段差Ｂ上に乗り上がると、制御部１５０は、本体部１０１が充電台３００まで戻るように駆動ユニット１３０を制御する。

図１２は、実施の形態に係る目的地である充電台３００が段差Ｂ外にある場合を示す説明図である。制御部１５０は、図１２に示すように、充電台３００が段差Ｂ外にあると判断した場合には、現在の進行方向Ｙ１から回避進路Ｃ２０に切り替える。回避進路Ｃ２０は、段差Ｂを回避して充電台３００まで至る進路である。制御部１５０は、本体部１０１が回避進路Ｃ２０で充電台３００まで戻るように駆動ユニット１３０を制御する。これにより、帰還時に本体部１０１が段差Ｂを乗り越える回数を低減することができる。

このように、制御部１５０は、掃除の最終的な充電台３００を取得しており、段差検出部が検出した段差Ｂ上に充電台３００がある場合には、本体部１０１が段差Ｂに進入するように駆動ユニット１３０を制御し、段差検出部が検出した段差Ｂ外に充電台３００がある場合には、段差Ｂを回避して充電台３００に到達するように、駆動ユニット１３０を制御する。

これにより、充電台３００が段差Ｂ外にある場合には、本体部１０１が段差Ｂを回避して充電台３００に到達するので、帰還時に本体部１０１が段差Ｂを乗り越える回数を低減することができる。したがって、本体部１０１が段差Ｂに対して座礁してしまう可能性を抑制することができる。

なお、ここでは目的地として充電台３００を例示したが、充電台３００以外の地点を目的地としてもよい。例えば、その他の目的地としては、予め目的地として制御部１５０に登録された地点または予定経路の最終地点などが挙げられる。

また、上記実施の形態では、制御部１５０は、カメラ１７５が撮影した画像に基づいて、本体部１０１の前方にある段差Ｂの縁辺ｂ１に対して、本体部１０１における現在の進行方向Ｙ１が傾斜しているか否かを判断する場合を例示した。しかし、本体部１０１における右前部と左前部とのそれぞれに測距センサを搭載することで、縁辺ｂ１に対する本体部１０１の進行方向Ｙ１の傾きを取得してもよい。具体的には、制御部１５０は、各測距センサの検出結果に基づいて、本体部１０１の右前部から段差Ｂまでの間隔と、本体部１０１の左前部から段差Ｂまでの間隔とをそれぞれ取得し、これらの間隔から縁辺ｂ１に対する本体部１０１の進行方向Ｙ１の傾きを検出する。

また、制御部１５０は、段差検出部が検出した段差Ｂの縁辺ｂ１に対して、本体部１０１における現在の進行方向Ｙ１が傾斜している場合には、縁辺ｂ１と進行方向Ｙ１とがなす角度によって異なる進路を選択してもよい。具体的には、制御部１５０は、縁辺ｂ１と進行方向Ｙ１とがなす鈍角側の角度が所定値未満であるときには変更進路Ｃ１で本体部１０１が段差Ｂに進入するように移動部を制御する。一方、制御部１５０は、縁辺ｂ１と進行方向Ｙ１とがなす鈍角側の角度が所定値以上であるときには段差Ｂを回避するように移動部を制御する。これにより、縁辺ｂ１と進行方向Ｙ１とがなす角度に応じて適切な進路が選択されることになり、効率的な掃除が可能となる。ここで、所定値とは、変更進路Ｃ１を選択するか、回避を選択するかを判断するための閾値であり、９０度以上の値である。所定値は、種々のシミュレーション、実験、経験則等により決まる値である。

本発明は、自律走行可能な自走式掃除機に適用可能である。

１００ 自走式掃除機
１０１ 本体部
１１９ 衝突センサ（段差検出部）
１３０ 駆動ユニット（移動部）
１３１ 車輪
１３２ アーム
１３３ 持ち上げ部
１３４ 駆動モータ
１３５ 角速度センサ
１３６ 走行用モータ
１３７ エンコーダ
１３８ 加速度センサ
１４０ 清掃ユニット
１５０ 制御部
１７１ 発信部
１７２ 受信部
１７３ 障害物センサ（段差検出部）
１７４ 測距センサ（段差検出部）
１７５ カメラ（段差検出部）
１７６ 床面センサ
１７８ 吸引口
１７９ キャスター
３００ 充電台
Ｂ 段差
ｂ１ 縁辺
Ｃ１ 変更進路
Ｃ１０ 予定経路
Ｃ１１ 復帰経路
Ｃ２０ 回避進路
Ｑ 未掃除領域
Ｙ１ 進行方向
α１、α２ 角度

Claims (5)

1. 左右一対の車輪を有し、床面上を移動して当該床面を掃除する本体部と、
   前記本体部に設けられて、前記本体部を移動または旋回させるための移動部と、
   前記本体部に設けられて、前記本体部の周辺に存在する段差を検出する段差検出部と、
   前記段差検出部の検出結果に基づいて、前記移動部を制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、
   前記段差検出部が検出した前記段差の縁辺に対して、前記本体部における現在の進行方向が傾斜している場合には、前記段差の縁辺に対して略直交する進路を含む変更進路で前記本体部が前記段差に進入するように、前記移動部を制御する
   自走式掃除機。
2. 前記本体部に設けられて、当該本体部を前記床面に対して持ち上げる持ち上げ部を備える
   請求項１に記載の自走式掃除機。
3. 前記制御部は、掃除の予定経路を取得しており、前記本体部が前記段差に進入した際に前記予定経路を外れた場合には、前記段差上で前記本体部が前記予定経路に復帰するように前記移動部を制御する
   請求項１または２に記載の自走式掃除機。
4. 前記制御部は、掃除の最終的な目的地を取得しており、
   前記段差検出部が検出した前記段差上に前記目的地がある場合には、前記本体部が前記段差に進入するように、前記移動部を制御し、
   前記段差検出部が検出した前記段差外に前記目的地がある場合には、前記段差を回避して前記目的地に到達するように、前記移動部を制御する
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の自走式掃除機。
5. 前記制御部は、前記段差検出部が検出した前記段差の縁辺に対して、前記本体部における現在の進行方向が傾斜している場合に、前記縁辺と前記進行方向とがなす鈍角側の角度が所定値未満であるときには前記変更進路で前記本体部が前記段差に進入するように、前記移動部を制御し、前記縁辺と前記進行方向とがなす鈍角側の角度が所定値以上であるときには前記段差を回避するように、前記移動部を制御する
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の自走式掃除機。

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