JP2021022197A - 自走式電子機器、制御方法および制御プログラム - Google Patents
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Abstract
【課題】静止した障害物を回避できるだけでなく、移動体との衝突によって筐体へのダメージを軽減することができる自走式電子機器を提供する。【解決手段】移動体の近接を検知した検知信号に基づいて、当該移動体の移動方向および移動速度を検知する近接検知部50と、前記移動体の移動方向および移動速度と、前記自走式電子機器の移動方向および移動速度とから、当該移動体と当該自走式電子機器との衝突を予測する第1衝突判定部51と、前記予測された結果に応じて、前記衝突による被害を緩和する回避動作を実行する衝突回避部52とを備える自走式電子機器。【選択図】図6
Description
本発明は、自走式電子機器等に関する。
例えば、特許文献1には、室内を自走して掃除を行う自走式掃除機が開示されている。この自走式掃除機は、各種センサにより本棚等の障害物を検知して、同障害物を回避しながら走行を行う。
しかしながら、上述した自走式掃除機では、静止した障害物を回避できる一方で、移動している移動体を回避することができないため同自走式掃除機がダメージを被る可能性があった。
そこで、本開示の一態様は、例えば、移動体の衝突によるダメージを軽減する自走式電子機器等を実現することを目的とする。
本開示の一態様に係る自走式電子機器は、移動体の近接を検知した検知信号に基づいて、当該移動体の移動方向および移動速度を検知する近接検知部と、前記移動体の移動方向および移動速度と、前記自走式電子機器の移動方向および移動速度とから、当該移動体と当該自走式電子機器との衝突を予測する第1衝突判定部と、前記予測された結果に応じて、前記衝突による被害を緩和する回避動作を実行する衝突回避部とを備えた。
本開示の一態様に係る自走式電子機器は、近接センサと、可動部と、制御部を有し、前記制御部は、移動体の近接を検知した検知信号に基づいて、当該移動体の移動方向および移動速度を検知し、前記移動体の移動方向および移動速度と、前記自走式電子機器の移動方向および移動速度とから、当該移動体と当該自走式電子機器との衝突を予測し、前記予測された結果に応じて、前記衝突による被害を緩和する回避動作を実行する。
本開示の一態様に係る自走式電子機器の制御方法は、移動体の近接を検知した検知信号に基づいて、当該移動体の移動方向および移動速度を検知する近接検知ステップと、前記移動体の移動方向および移動速度と、前記自走式電子機器の移動方向および移動速度とから、当該移動体と当該自走式電子機器との衝突を予測する第1衝突判定ステップと、前記予測された結果に応じて、前記衝突による被害を緩和する回避動作を実行する衝突回避ステップとを含む。
本開示の一態様に係る制御プログラムは、自走式電子機器に、移動体の近接を検知した検知信号に基づいて、当該移動体の移動方向および移動速度を検知する近接検知機能と、前記移動体の移動方向および移動速度と、前記自走式電子機器の移動方向および移動速度とから、当該移動体と当該自走式電子機器との衝突を予測する第1衝突判定機能と、前記予測された結果に応じて、前記衝突による被害を緩和する回避動作を実行する衝突回避機能とを実現させる。
[実施形態1]
本開示の実施形態1では自走式電子機器として、以下に自走式掃除機を例に説明する。以下、図1〜図4に基づき、実施形態1の自走式掃除機の外観の構成を説明する。図1は、自走式掃除機を示す斜視図である。図2は、自走式掃除機を示す正面図である。図3は、自走式掃除機を示す背面図である。図4は、自走式掃除機を示す底面図である。
本開示の実施形態1では自走式電子機器として、以下に自走式掃除機を例に説明する。以下、図1〜図4に基づき、実施形態1の自走式掃除機の外観の構成を説明する。図1は、自走式掃除機を示す斜視図である。図2は、自走式掃除機を示す正面図である。図3は、自走式掃除機を示す背面図である。図4は、自走式掃除機を示す底面図である。
以下の実施例の記載によって、この発明が限定されるものではない。また、この発明は、一般的な自走式電子機器に適用可能であり、自走式掃除機のみに限定されるものではない。例えば、自走式電子機器は、イオン発生機を備え、室内を自走しながらイオンを放出する自走式イオン発生機や、吸い込んだ空気をフィルタによって濾過する自走式空気清浄機や、2足あるいは4足歩行可能な自走式ロボットや、走行する機構を有するロボット等でもよい。
図1に示すように、本開示の実施形態1における自走式掃除機1は、円盤形の筐体2を備えている。筐体2は、筐体2内に収容する集塵部容器を出し入れする開閉自在な蓋部3が中央部分に取付けられた天井部2bと、走行するための車輪が設けられる底部2aと、底部2aおよび天井部2bの外周部に沿って設けられた略平面視円環形の側部2cと、を備えている。
天井部2bには、前方と中央との中間位置に排気口31が形成される。
略円環形の側部2cは、前後に二分割される構造である。前方側の側部は、バンパーとして機能すると共に、側部への衝突を検出する衝突センサ14(例えば、図5参照)が内部に設けられる。
また、図2に示すように、側部2cの前方側中央には、前方超音波センサ13Fが配置される。側部2cの左側方には、左方超音波センサ13Lが配置される。側部2cの右側方には、右方超音波センサ13Rが配置される。
さらに、図3に示すように、後方側の側部2cには、移動する移動体Pを検出する近接センサ15が配置される。近接センサ15は、筐体2に近接し移動する移動体Pを検出し、検出した情報を後述する制御部11へ送信する。制御部11では、近接センサ15からの情報に基づいて、例えば、移動体の移動速度や移動体の移動方向を検出することができる。なお、近接センサ15は、筐体2の前方部分や左右部分にそれぞれ設けるようにしてもよい。なお、移動体には、一例として移動する人、移動する動物や移動する物体としての球体等を含む。
図4に示すように、底部2aには、複数の孔部が形成されており、各孔部から外部へ突出するように前輪21F、右駆動輪22R、左駆動輪22Lおよび後輪21Bを設けられる。
さらに、底部2aには、吸気口30の奥に回転ブラシ24a、吸気口30の左右にサイドブラシ24b、前輪21Fの前方に前輪床面検出センサ16F、左駆動輪22Lの前方に左輪床面検出センサ16L、右駆動輪22Rの前方に右輪床面検出センサ16R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13F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12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衝突体としての障害物(以下、障害物という)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。
さらに、自走式掃除機1は、走行センサ12の近接センサ15からの情報により筐体2に移動して近接する移動体Pの移動方向を検出し、移動体Pとの衝突を予測して、予測された結果に応じて、衝突による被害を緩和する回避動作を実行することにより、後述する移動体Pと筐体2との衝突によって自機が被るダメージを軽減することが可能となる。
ここで、前方とは、自走式掃除機1の前進方向(図4中の後輪21Bから前輪21F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4中の前輪21Fから後輪21Bへ向く方向)をいうものとする。
さらに、図5に示す自走式掃除機の概略構成を示すブロック図を参照しながら詳説する。
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。制御部11は、機能ブロックとして、後述する近接検知部51と、第1衝突判定部51と、衝突回避部52、回避判定部53、第2衝突判定部54、衝突位置算出部55、可動制御部56を含む。制御部11は、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40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、後述する回避機能、掃除機能、走行機能などを実行する。
走行センサ12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、後述する筐体2に移動して近接する移動体Pを感知する。特に左方、前方、右方の各領域を感知する左方超音波センサ13L、前方超音波センサ13F、右方超音波センサ13Rは、自走式掃除機1が走行中に、室内の壁や机、いすなどの他の衝突体としての障害物等に接触又は近づいたことを検出する。各超音波センサ13L,13F,13Rは、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14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14は、例えば、筐体2の側部2cの内部に配置される。CPUは、衝突センサ14からの出力信号に基づいて筐体2の側部2cが障害物に衝突したことを知る。
近接センサ15は、走行中の筐体2に移動して近接する移動体Pを検知し、検知した信号を後述する制御部11の近接検知部へ送信する。近接センサ15から出力信号には、例えば、移動体Pの移動速度や移動体Pの移動方向等が含まれる。
前輪床面検出センサ16F、左輪床面検出センサ16Lおよび右輪床面検出センサ16Rは下り階段等の段差を検出する。
CPUは、走行センサ12の近接センサ15から出力された信号に基づいて、移動する移動体の移動速度や移動方向等を認識する。認識された移動体に基づいて、その移動体を回避して次に走行すべき方向を決定する。
また、走行センサ12は、撮像部17、画像解析部18を有する。撮像部17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18に出力する。撮像部17が撮影した画像が、通信部19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18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Qが写っているときにそれを認識し、障害物の方向と筐体2から障害物Qまでの距離を算出する。この形態によれば、撮像部17を用いて障害物Qを検出できる。
なお、走行センサ12は、左方超音波センサ13L、前方超音波センサ13F、右方超音波センサ13Rと撮像部17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。
制御部11は、画像解析部18による画像解析に基づいて、周囲情報44として筐体2の周辺に障害物Qが存在する情報を得る。
充電池20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。充電池20は、掃除機能および走行制御を行うための電力を供給する。例えば、充電池には、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、Ni−Cd電池等が用いられる。充電池20への充電は、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同士を接触させることにより行う。
可動部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モータによって走行を実現する部分である。可動部21は、制御部11の可動制御部56からの信号に基づいて、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30および排気口31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32は、室内の塵などを集める掃除機能を実行する。集塵部32は、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30と連通する流入路と、排気口31と連通する排出路とを有する。排出路には、電動送風機23が配置されている。電動送風機23は、吸気口30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、集塵したあとの空気を排出路を介して排気口31から外部へ放出する気流を発生させる。
吸気口30の奥には、底面と平行な軸心廻りに回転する回転ブラシ24aが設けられる。吸気口30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24bがそれぞれ設けられる。
回転ブラシ24a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24b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24aの回転軸および一対のサイドブラシ24b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24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。
また、自走式掃除機1は、イオン発生機能を備えている。排出路には、イオン発生部22が設けられている。このイオン発生部22が動作すると排気口31より放出される気流はイオン発生部22で生成されたイオンを含む。イオンには例えば正負イオン、または負イオンのみでもよい。
イオンを含んだ空気は、筐体2の天井部2bに設けた排気口31から排出される。このとき、排気口31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。
入力部25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、筐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る。リモコンユニットは、入力部25に含まれる。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25は、主電源スイッチ26a、電源スイッチ26bおよび起動スイッチ26cを含む。主電源スイッチ26aは、充電池20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26b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26cは、清掃作業をスタートさせるスイッチである。
入力部25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、タイマスイッチが設けられる。入力部25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、例えば可動部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22のイオン発生を制御する。
記憶部40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40には、例えば、充電池20の残容量等の状態を示す電池情報42、自走式掃除機1の現在位置を示す位置情報43、自走式掃除機1の周囲の情報44、自走式掃除機1の動作モードを示す動作モード情報41を格納する。
動作モード情報41は、運転モード41a、スタンバイモード41bおよびスリープモード41cを格納する。運転モード41a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41bは、自走式掃除機の状態が起動スイッチ26c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41c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、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24a、集塵部32、イオン発生部22およびブラシモータ24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30を設ける位置を筐体の底部2aから天井部2bあるいは側部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、自走式掃除機1から回転ブラシ24a、集塵部32、およびブラシモータ24を除き、吸気口30を設ける位置を筐体の底部2aから天井部2bあるいは側部2cに変更したものである。
[近接センサおよび撮像部の構成例]
図6は、近接センサ15および撮像部17と制御部11の要部構成のブロック図である。図6を参照しつつ詳細を述べる。
図6は、近接センサ15および撮像部17と制御部11の要部構成のブロック図である。図6を参照しつつ詳細を述べる。
自走式掃除機1は、移動する移動体Pを検出する近接センサ15、筐体前方の状況を逐次撮影する撮像部17を含む。
近接センサ15は、例えばレーザ波を筐体2の後方に照射する。感知範囲内に移動する移動体Pがある場合、照射されたレーザ波が移動体Pに反射し、反射したレーザ波は検出部により出力される。出力された検知信号を制御部へ送信する。
制御部11は、近接検知部50、第1衝突判定部51、衝突回避部52、回避判定部53、第2衝突判定部54、衝突位置算出部55、可動制御部56等を含む。
近接検知部50は、近接センサ15の検知信号に基づいて、移動体Pの移動方向および移動速度を検知する。また、近接検知部50は、近接センサ15の検知信号に基づいて、自走式掃除機1から移動体Pまでの距離を検知し、移動体Pの移動方向に自走式掃除機1が存在することを検知する。
第1衝突判定部51は、近接検知部50で検知された移動体Pの移動方向および移動速度と、自走式掃除機1の移動方向および移動速度とから、当該移動体Pと当該自走式掃除機1との衝突を予測する。ここで、第1衝突判定部は、自走式掃除機1の移動方向および移動速度を、当該自走式掃除機1が備えた各種センサから取得できる。また、第1衝突判定部51は、移動体Pと自走式掃除機1とが衝突すると予測した場合、当該自走式掃除機1の衝突箇所を推定する。なお、第1衝突判定部51は、例えば、自走式掃除機1の移動方向を、移動体Pの移動方向に対する相対的な方向として求めてよい。例えば、第1衝突判定部51は、移動体Pの移動方向に対して、右135度の方向から自走式掃除機1が当該移動体Pに近接していることを算出できる。
衝突回避部52は、回避判定部53、第2衝突判定部54、衝突位置算出部55、可動制御部56等を含む。衝突回避部52は、第1衝突判定部51で予測された結果に応じて、移動体Pの衝突による筐体2の被害を緩和する回避動作を実行する。また、衝突回避部52は、後述する回避判定部53で判定する回避可能性に応じて、衝突を回避可能な位置に自走式掃除機1を移動させる動作を、回避動作として実行するようにしてもよい。さらに、衝突回避部52は、第1衝突判定部51で推定した衝突箇所が所定の箇所に対応する場合、自走式掃除機1を移動または回転させる動作を、回避動作として実行するようにしてもよい。さらにまた、衝突回避部52は、第2衝突判定部で判定した自走式掃除機1が移動体Pとは異なる他の衝突体Qに2次衝突する衝突可能性に応じて、2次衝突を回避可能な位置に自走式掃除機1を移動させる動作を、回避動作として実行するようにしてもよい。
回避判定部53は、第1衝突判定部51で予測された結果にしたがって、衝突の回避可能性を判定する。例えば、回避判定部53は、近接検知部50で得た移動体Pの移動速度から移動体Pが筐体2に到達する到達時間を算出し、かつ、自走式掃除機1が移動して移動体Pを回避する回避時間を算出する。回避判定部53は、当該到達時間と当該回避時間とを比較し、自走式掃除機1が移動体Pから回避可能か否かを判定するようにしてもよい。例えば、自走式掃除機1が移動して移動体Pを回避するとは、自走式掃除機1が移動体Pの移動方向から離れて、衝突しない位置まで移動することである。
第2衝突判定部54は、衝突によって生じた影響により、自走式掃除機1が移動体Pとは異なる他の衝突体Qに2次衝突する衝突可能性を判定する。例えば、自走式掃除機1が本棚(別の障害物)Qに衝突することを判定する。
衝突位置算出部55は、自走式掃除機1がそのままの進路で移動すれば、移動体Pが筐体2のどの部分に衝突するか算出する。
可動制御部56は、可動部21を稼働させて、自走式掃除機1を移動させる。
撮像部17は、撮影し、画像信号として画像解析部18に出力する。画像解析部18は、周知のパターン認識技術を用いてその画像信号に別の障害物Qが写っているときにそれを認識し、別の障害物Qの方向と距離を算出する。別の障害物Qの方向と距離の情報は、記憶部40へ送信されて周囲の情報44として保存される。なお、周囲情報44は、記憶部40から制御部11のRAMに保存するようにしてもよい。
本開示の実施形態における自走式掃除機における処理のフローの一例について説明する。図7は、本開示の実施形態における自走式掃除機1が備えた制御部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7に基づいて、自走式掃除機1の走行中に検出された移動体(例えば球体)から回避するための制御部11の処理の流れを説明する。
図7に示すように、制御部11は、自走式掃除機1が走行を開始すると近接センサ15により筐体2の後方に近接する移動体Pの検知を開始する(S11、図8)。例えば、図8に示すように、自走式掃除機1は、室内の中央から右方向に走行しつつ、筐体後方の近接センサ15により筐体2の左方向から近接する移動体Pを検知する。移動体Pと自走式掃除機1との移動方向は、それぞれ右方向を示している。なお、制御部11は、自走式掃除機1の位置情報、移動方向、移動速度などの情報を記憶部40に記憶する。
近接センサ15が筐体2の後方を移動する移動体Pを検知すると、検知信号を制御部11の近接検知部50に送信する(S12)。
近接検知部50は、近接センサ15の検知信号に基づいて、移動体Pの移動方向や移動体Pの移動速度や筐体2から移動体Pまでの距離を検知し、移動体Pの移動方向に筐体2が存在することを検知する(S13、YES)。
第1衝突判定部51は、近接検知部50で検知された移動体Pの移動方向および移動速度と、自走式掃除機1の移動方向および移動速度とから、当該移動体Pと自走式掃除機1との衝突を予測する。例えば、第1衝突判定部51は、記憶部40に記憶している自走式掃除機1の位置・移動に関する情報と、近接検知部50の検知結果から得られる移動体Pの移動に関する情報、および自走式掃除機1の位置から移動体Pの位置までの距離の情報などに基づいて、移動体Pと自走式掃除機1とが衝突するか否かを判定する。なお、自走式掃除機1の位置の情報は、GPSの位置の情報等を用いるようにしてもよい。
回避判定部53は、第1衝突判定部51で予測された結果にしたがって、衝突の回避可能性を判定する。例えば、回避判定部53は、近接検知部50で得た移動体Pの移動速度から移動体Pが筐体2に到達する到達時間を算出し、かつ、筐体2が移動して移動体Pを回避するまでの回避時間を算出する。そして、回避判定部53は、当該到達時間と当該回避時間とを比較し、筐体2が移動体Pから回避可能か否かを判定する(S14、YES)。
衝突回避部52は、上述した第1衝突判定部51で予測された結果に応じて、移動体Pの衝突による筐体2の被害を緩和する回避動作を実行する。例えば、衝突回避部52は、回避判定部53で回避可能と判定する場合に、衝突を回避可能な位置に自走式電子機器の自走式掃除機1を移動させる動作を、回避動作として実行する。
例えば、衝突回避部52の回避動作としては、可動制御部56が可動部21を制御し、左右の駆動輪21L,21Rを回転して、筐体2を衝突回避できる位置まで移動する(S16、図9)。例えば、図9に示すように、自走式掃除機1は、移動方向を右方向(X軸方向)から上方向(Y軸方向)に90度回転変更して、もとの中央位置から上方向の位置に移動する。このように自走式掃除機1が上方位置に移動することにより、右方向から中央に向かって移動する移動体Pを回避している。
また、近接検知部50が近接センサ15の検知信号に基づいて、移動する移動体Pの移動方向に筐体2が存在しないことを検知する場合(S13、NO、図10)、例えば、図10に示すように、自走式掃除機1は右斜め上方向に移動しつつ、近接センサ15で斜め後方向の移動体Pを検知する。検知された移動体Pの移動方向は右方向(X軸方向)を示しており、移動する移動体Pの移動方向に筐体2が存在しないこととなる。衝突回避部52は、自走式掃除機1そのままの位置で停止させる(S21、図11)。例えば、図11に示すように、自走式掃除機1を停止して、移動体Pが自走式掃除機1のそばを通過して、右方向(X軸方向)に移動することとなる。自走式掃除機1はそのままの位置で停止することで、当該自走式掃除機1は移動体Pが通過するのを待つこととなり、事前に移動体Pとの衝突を回避することができる。
また、第1衝突判定部51が、移動体Pが自走式掃除機1に衝突すると予測した場合に、回避判定部53は、近接検知部50で得た、移動体Pが自走式掃除機1に到達するまでの到達時間と、自走式掃除機1が移動して移動体Pを回避するまでの回避時間とを比較し、回避時間より到達時間の方が短いなら自走式掃除機1が移動体Pを回避できないと判定する(S14、NO)。
第2衝突判定部54は、衝突によって生じた影響により、自走式掃除機1が移動体Pとは異なる別の障害物Q(他の衝突体)に2次衝突する衝突可能性を判定する。例えば、第2衝突判定部54は、自走式掃除機1の周囲情報44より自走式掃除機1の周囲に移動体Pと異なる他の衝突体としての障害物Qが存在し、衝突によって生じた影響により、自走式掃除機1が移動体Pとは異なる別の障害物Qに2次衝突すると判定するか否かを判定する(S22、YES)。
衝突回避部52は、第2衝突判定部54で判定した自走式掃除機1が移動体Pとは異なる他の障害物Qに2次衝突する衝突する場合に応じて、2次衝突を回避可能な位置に自走式掃除機1を移動させる動作を、回避動作として実行する。例えば、回避動作として可動制御部56は、可動部21を制御し、自走式掃除機1を移動させて移動体Pとの衝突点をずらし、他の障害物Qに衝突する2次衝突を回避する(S23、図12)。例えば、図12に示すように、自走式掃除機1は、移動方向を斜め下方向とし、もとの位置から移動することで、左方向(X軸方向)から移動している移動体Pとの衝突点がずれて、自走式掃除機1が本棚等の他の障害物Qに2次衝突することを回避している。
また、周囲情報44より自走式掃除機1の周囲に他の障害物Qが存在せず、第2衝突判定部54は、衝突によって生じた影響により、自走式掃除機1の筐体が他の障害物Qに2次衝突しないと判定する(S22、NO、図13)。例えば、図13に示すように、自走式掃除機1の周囲には、本棚等の他の障害物Q(図示しない)が存在しないため、左方向(X軸方向)から移動している移動体Pが、移動方向が斜め下方向の自走式掃除機1に衝突しても他の障害物Qに衝突することはない。
次に、衝突位置算出部55は、自走式掃除機1がそのままの進路であれば、移動体Pが筐体2のどの部分に衝突するか算出する(S24)。
衝突位置算出部55の結果に基づいて、第1衝突判定部51は、筐体2の弱点部に衝突すると推定する場合には、可動制御部56は可動部21を制御して筐体2の別の箇所(弱点部以外の箇所)に衝突するように自走式掃除機1を移動させる(S25)。例えば、筐体の弱点部(所定の箇所)としては、各種センサを備えた正面側の側部や、後方側の側部等である。
走行中に画像解析部18が撮像部17の画像を逐次解析して周囲の移動体Pと異なる他の障害物Qの方向および距離を認識し、制御部11は他の障害物Qとの衝突を回避するように可動部21を制御する。
以上の処理によれば、自走式掃除機1は移動する移動体Pを近接センサ15で検知し、近接検知部50が近接センサ15の検知信号に基づいて、移動体Pの移動方向に筐体2が存在することを検出する。第1衝突判定部51が近接検知部50で検知された移動方向から移動体Pとの衝突を予測する。衝突回避部52が第1衝突判定部51で、予測された結果に応じて、衝突による被害を緩和する回避動作を実行することにより、自走式掃除機1の筐体Pへのダメージを軽減することができる。
また、以上の処理によれば、自走式電子機器1は、回避判定部53が第1衝突判定部51で、予測された結果にしたがって、衝突の回避可能性を判定する。衝突回避部52は、回避判定部53での回避可能性に応じて、衝突を回避可能な位置に自走式電子機器1を移動させる動作を、回避動作として実行することにより、筐体2が移動体Pからの衝突を回避することができる。
また、以上の処理によれば、第1衝突判定部51が移動体Pと自走式電子機器1とが衝突すると予測した場合、当該自走式電子機器1の衝突箇所を推定することにより、移動体が自走式掃除機の故障・破損しやすい箇所に衝突することを回避することができる。
また、以上の処理によれば、衝突回避部52は衝突箇所が所定の箇所に対応する場合、自走式電子機器1を移動または回転させる動作を、回避動作として実行することにより、自走式電子機器1の故障・破損しやすい箇所への移動体の衝突を回避することができる。
また、前記の構成によれば、第2衝突判定部54は、衝突によって生じた影響により、自走式電子機器1が移動体Pとは異なる他の障害物Qに2次衝突する衝突可能性を判定する。衝突回避部52は、衝突可能性に応じて、2次衝突を回避可能な位置に自走式電子機器1を移動させる動作を、回避動作として実行することにより、移動体Pが自走式掃除機1に衝突しても、自走式掃除機1が移動体Pとは異なる他の障害物Qへ2次衝突を回避することができる。
〔変形例〕
上記実施形態では、制御部11は自走式掃除機1において、記憶部40、近接センサ15、撮像部17および可動部21等と一体に構成されていたが、制御部11と記憶部40、近接センサ15、撮像部17および可動部21はそれぞれ別個の装置であり、例えば、少なくとも近接センサ15、撮像部17、可動部21は同一装置に設けて、制御部11と記憶部40は外部のサーバ等に設けて、同装置と同サーバとが有線または無線通信で接続されてもよい。
上記実施形態では、制御部11は自走式掃除機1において、記憶部40、近接センサ15、撮像部17および可動部21等と一体に構成されていたが、制御部11と記憶部40、近接センサ15、撮像部17および可動部21はそれぞれ別個の装置であり、例えば、少なくとも近接センサ15、撮像部17、可動部21は同一装置に設けて、制御部11と記憶部40は外部のサーバ等に設けて、同装置と同サーバとが有線または無線通信で接続されてもよい。
本開示に係る実施形態2においては、自走式電子機器は、2足歩行可能な自走式ロボットに適用される。なお、図面については、上述した同一又は同等の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
図14は、本開示の実施形態2に係る自走式ロボットRを示す正面図である。本開示の実施形態2における自走式ロボットRは、頭部R20、胴体部R30、両腕部R40、両足部R50含む筐体2を備えた人型構造である。頭部R20の頭頂部には、後方を移動する移動体Pを検知する近接センサ15と前方を撮影する撮像部17を備えている。自走式ロボットRの頭部R20の前頭部R20bにはその両眼部R21,R21の上方向にそれぞれ1つずつマイクMが配置される。さらに、後頭部R20cには1つのマイクMが配置されている。
胴体部R30および両腕部R40には、当該胴体部R30および当該両腕部R40を可動させるための可動部21を備えている。また、両足部R50には、自走式ロボットRを歩行移動させるための可動部21を備えている。なお、本実施形態においては、各部に可動部21をそれぞれ設けているが、胴体部に共通の可動部を設けて、可動部の動力を連動機構により両腕部R40や両足部R50に電動伝達して駆動するようにしてもよい。
図15は、自走式ロボットRの構成を示すブロック図である。図15に示す自走式ロボットRの各構成には、上記実施形態1の自走式掃除機1のブロック図に示す各構成と同じ符号を付して重複する説明を省略する。また、自走式ロボットRは、図6に示す要部の制御ブロック図と同様に、近接センサ15、撮像部17、制御部11、可動部21を備えている。制御部11は、近接検知部50、第1衝突判定部51、衝突回避部52、回避判定部53、第2衝突判定部54、衝突位置算出部55、可動制御部56を含む。
自走式ロボットRの処理の流れについては、上述した図7に示す処理の流れと同一であり、重複する説明を省略する。自走式ロボットRは、図7に示す処理の流れに沿って制御することにより、自走式ロボットRの移動中に検出された移動体から回避して、筐体へのダメージを軽減することができる。また、自走式ロボットRによれば、本開示の実施形態1における自走式掃除機1と同様の効果を奏する。
〔変形例〕
上記実施形態では、制御部110は自走式ロボットRにおいて、記憶部40、マイクMおよび撮像部17等と一体に構成されていたが、制御部11と記憶部40、マイクM、撮像部17はそれぞれ別個の装置であり、例えば、少なくともマイクM、撮像部17、可動部は同一装置に設けて、制御部11と記憶部40は外部のサーバ等に設けて、同装置と同サーバとを有線または無線通信で接続されてもよい。
上記実施形態では、制御部110は自走式ロボットRにおいて、記憶部40、マイクMおよび撮像部17等と一体に構成されていたが、制御部11と記憶部40、マイクM、撮像部17はそれぞれ別個の装置であり、例えば、少なくともマイクM、撮像部17、可動部は同一装置に設けて、制御部11と記憶部40は外部のサーバ等に設けて、同装置と同サーバとを有線または無線通信で接続されてもよい。
例えば、自走式ロボットRと別のサーバが制御部11および記憶部40を含んでいてもよい。
[ソフトウェアによる実現例]
制御部11の制御ブロックは、集積回路(ICチップ)等に形成された論理回路(ハードウェア)によって実現してもよいし、CPU(Central Processing Unit)を用いてソフトウェアによって実現してもよい。
制御部11の制御ブロックは、集積回路(ICチップ)等に形成された論理回路(ハードウェア)によって実現してもよいし、CPU(Central Processing Unit)を用いてソフトウェアによって実現してもよい。
後者の場合、制御部11は、各機能を実現するソフトウェアであるプログラムの命令を実行するCPU、上記プログラムおよび各種データがコンピュータ(またはCPU)で読み取り可能に記録されたROM(Read Only Memory)または記憶装置(これらを「記録媒体」と称する)、上記プログラムを展開するRAM(Random Access Memory)などを備えている。
そして、コンピュータ(またはCPU)が上記プログラムを上記記録媒体から読み取って実行することにより、本発明の目的が達成される。上記記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、例えば、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。
また、上記プログラムは、該プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体(通信ネットワークや放送波等)を介して上記コンピュータに供給されてもよい。なお、本発明の一形態は、上記プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。
[まとめ]
本発明の形態1に係る自走式電子機器(制御部11)は、移動体の近接を検知した検知信号に基づいて、当該移動体の移動方向および移動速度を検知する近接検知部(近接検知部50)と、前記移動体の移動方向および移動速度と、前記自走式電子機器の移動方向および移動速度とから、当該移動体と当該自走式電子機器との衝突を予測する第1衝突判定部(第1衝突判定部51)と、前記予測された結果に応じて、前記衝突による被害を緩和する回避動作を実行する衝突回避部(衝突回避部52)とを備える。
本発明の形態1に係る自走式電子機器(制御部11)は、移動体の近接を検知した検知信号に基づいて、当該移動体の移動方向および移動速度を検知する近接検知部(近接検知部50)と、前記移動体の移動方向および移動速度と、前記自走式電子機器の移動方向および移動速度とから、当該移動体と当該自走式電子機器との衝突を予測する第1衝突判定部(第1衝突判定部51)と、前記予測された結果に応じて、前記衝突による被害を緩和する回避動作を実行する衝突回避部(衝突回避部52)とを備える。
前記の構成によれば、自走式電子機器は、移動する移動体を近接センサで検知し、近接検知部が近接センサの検知信号に基づいて、移動体の移動方向に筐体が存在することを検出する。第1衝突判定部が近接検知部で検知された移動方向から移動体との衝突を予測する。衝突回避部が第1衝突判定部で、予測された結果に応じて、前記衝突による被害を緩和する回避動作を実行することにより、移動体との衝突によって筐体へのダメージを軽減することができる。
本発明の形態2に係る自走式電子機器は、前記形態1において、前記予測された結果にしたがって、前記衝突の回避可能性を判定する回避判定部(回避判定部53)をさらに備え、前記衝突回避部は、前記回避可能性に応じて、前記衝突を回避可能な位置に前記自走式電子機器を移動させる動作を、前記回避動作として実行するようにしてもよい。
前記の構成によれば、自走式電子機器は、回避判定部が第1衝突判定部で、予測された結果にしたがって、衝突の回避可能性を判定する。衝突回避部は、回避判定部での回避可能性に応じて、衝突を回避可能な位置に自走式電子機器を移動させる動作を、回避動作として実行することから、筐体が移動体からの衝突を回避することができる。
本発明の形態3に係る自走式電子機器は、前記形態1または2において、前記第1衝突判定部は、前記移動体と前記自走式電子機器とが衝突すると予測した場合、当該自走式電子機器の衝突箇所を推定するようにしてもよい。
前記の構成によれば第1衝突判定部が前記移動体と前記自走式電子機器とが衝突すると予測した場合、当該自走式電子機器の衝突箇所を推定することにより、自走式電子機器の故障・破損しやすい箇所への移動体の衝突を回避することができる。
本発明の形態4に係る自走式電子機器は、前記形態1から3において、前記衝突回避部は、前記衝突箇所が所定の箇所に対応する場合、前記自走式電子機器を移動または回転させる動作を、前記回避動作として実行するようにしてもよい。
前記の構成によれば、衝突回避部は前記衝突箇所が所定の箇所に対応する場合、前記自走式電子機器を移動または回転させる動作を、前記回避動作として実行することにより、自走式電子機器の故障・破損しやすい箇所への移動体の衝突を回避することができる。
本発明の形態5に係る自走式電子機器は、前記形態1から4において、前記衝突によって生じた影響により、前記自走式電子機器が前記移動体とは異なる他の衝突体に2次衝突する衝突可能性を判定する第2衝突判定部(第2衝突判定部54)をさらに備え、前記衝突回避部は、前記衝突可能性に応じて、前記2次衝突を回避可能な位置に前記自走式電子機器を移動させる動作を、前記回避動作として実行するようにしてもよい。
前記の構成によれば、第2衝突判定部は、衝突によって生じた影響により、前記自走式電子機器が前記移動体とは異なる他の衝突体に2次衝突する衝突可能性を判定する。衝突回避部は、前記衝突可能性に応じて、前記2次衝突を回避可能な位置に前記自走式電子機器を移動させる動作を、前記回避動作として実行することにより、自走式電子機器が他の衝突体に衝突する2次衝突を回避することができる。
本発明の形態6に係る自走式電子機器は、近接センサと、可動部と、制御部を有し、前記制御部は、移動体の近接を検知した検知信号に基づいて、当該移動体の移動方向および移動速度を検知し、前記移動体の移動方向および移動速度と、前記自走式電子機器の移動方向および移動速度とから、当該移動体と当該自走式電子機器との衝突を予測し、前記予測された結果に応じて、前記衝突による被害を緩和する回避動作を実行する。
前記の構成によれば、近接センサと、可動部と、制御部を有し、前記制御部は、移動体の近接を検知した検知信号に基づいて、当該移動体の移動方向および移動速度を検知し、前記移動体の移動方向および移動速度と、前記自走式電子機器の移動方向および移動速度とから、当該移動体と当該自走式電子機器との衝突を予測し、前記予測された結果に応じて、前記衝突による被害を緩和する回避動作を実行することにより、自走式電子機器の衝突による被害を緩和することができる。
本発明の形態7に係る自走式電子機器の制御方法は、移動体の近接を検知した検知信号に基づいて、当該移動体の移動方向および移動速度を検知する近接検知ステップと、前記移動体の移動方向および移動速度と、前記自走式電子機器の移動方向および移動速度とから、当該移動体と当該自走式電子機器との衝突を予測する第1衝突判定ステップと、前記予測された結果に応じて、前記衝突による被害を緩和する回避動作を実行する衝突回避ステップとを含む。前記の処理によれば、前記形態1に記載の自走式電子機器と同様の効果を奏する。
本発明の形態8に係る制御プログラムは、自走式電子機器に、移動体の近接を検知した検知信号に基づいて、当該移動体の移動方向および移動速度を検知する近接検知機能と、前記移動体の移動方向および移動速度と、前記自走式電子機器の移動方向および移動速度とから、当該移動体と当該自走式電子機器との衝突を予測する第1衝突判定機能と、前記予測された結果に応じて、前記衝突による被害を緩和する回避動作を実行する衝突回避機能とを実現させる。
本発明の各形態に係る自走式電子機器は、コンピュータによって実現してもよく、この場合には、コンピュータを上記自走式電子機器が備える各部(ソフトウェア要素)として動作させることにより上記自走式電子機器をコンピュータにて実現させる自走式電子機器の制御プログラム、およびそれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体も、本発明の範疇に入る。
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
P 移動体
Q 他の障害物
R 自走式ロボット
1 自走式掃除機
2 筐体
3 蓋部
11 制御部
12 走行センサ
13F 前方超音波センサ
13L 左方超音波センサ
13R 右方超音波センサ
14 衝突センサ
15 近接センサ
16F 前輪床面検出センサ
16L 左輪床面検出センサ
16R 右輪床面検出センサ
17 撮像部
18 画像解析部
19 通信部
20 充電池
21 可動部
21F 前輪
21B 後輪
21L 左駆動輪
21R 右駆動輪
22 イオン発生部
23 電動送風機
24a 回転ブラシ
24b サイドブラシ
25 入力部
26a 主電源スイッチ
26b 電源スイッチ
26c 起動スイッチ
30 吸気口
31 排気口
32 集塵部
40 記憶部
41 動作モード情報
41a 運転モード
41b スタンバイモード
41c スリープモード
42 電池情報
43 位置情報
44 周囲情報
50 近接検知部
51 第1衝突判定部
52 衝突回避部
53 回避判定部
54 第2衝突判定部
55 衝突位置算出部
56 可動制御部
Q 他の障害物
R 自走式ロボット
1 自走式掃除機
2 筐体
3 蓋部
11 制御部
12 走行センサ
13F 前方超音波センサ
13L 左方超音波センサ
13R 右方超音波センサ
14 衝突センサ
15 近接センサ
16F 前輪床面検出センサ
16L 左輪床面検出センサ
16R 右輪床面検出センサ
17 撮像部
18 画像解析部
19 通信部
20 充電池
21 可動部
21F 前輪
21B 後輪
21L 左駆動輪
21R 右駆動輪
22 イオン発生部
23 電動送風機
24a 回転ブラシ
24b サイドブラシ
25 入力部
26a 主電源スイッチ
26b 電源スイッチ
26c 起動スイッチ
30 吸気口
31 排気口
32 集塵部
40 記憶部
41 動作モード情報
41a 運転モード
41b スタンバイモード
41c スリープモード
42 電池情報
43 位置情報
44 周囲情報
50 近接検知部
51 第1衝突判定部
52 衝突回避部
53 回避判定部
54 第2衝突判定部
55 衝突位置算出部
56 可動制御部
Claims (8)
- 自走式電子機器であって、
移動体の近接を検知した検知信号に基づいて、当該移動体の移動方向および移動速度を検知する近接検知部と、
前記移動体の移動方向および移動速度と、前記自走式電子機器の移動方向および移動速度とから、当該移動体と当該自走式電子機器との衝突を予測する第1衝突判定部と、
前記予測された結果に応じて、前記衝突による被害を緩和する回避動作を実行する衝突回避部とを備えた自走式電子機器。 - 前記予測された結果にしたがって、前記衝突の回避可能性を判定する回避判定部をさらに備え、
前記衝突回避部は、前記回避可能性に応じて、前記衝突を回避可能な位置に前記自走式電子機器を移動させる動作を、前記回避動作として実行することを特徴とする請求項1に記載の自走式電子機器。 - 前記第1衝突判定部は、前記移動体と前記自走式電子機器とが衝突すると予測した場合、当該自走式電子機器の衝突箇所を推定する、
ことを特徴とする請求項1または2に記載の自走式電子機器。 - 前記衝突回避部は、前記衝突箇所が所定の箇所に対応する場合、前記自走式電子機器を移動または回転させる動作を、前記回避動作として実行することを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の自走式電子機器。
- 前記衝突によって生じた影響により、前記自走式電子機器が前記移動体とは異なる他の衝突体に2次衝突する衝突可能性を判定する第2衝突判定部をさらに備え、
前記衝突回避部は、前記衝突可能性に応じて、前記2次衝突を回避可能な位置に前記自走式電子機器を移動させる動作を、前記回避動作として実行することを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の自走式電子機器。 - 自走式電子機器であって、
近接センサと、可動部と、制御部を有し、
前記制御部は、移動体の近接を検知した検知信号に基づいて、当該移動体の移動方向および移動速度を検知し、
前記移動体の移動方向および移動速度と、前記自走式電子機器の移動方向および移動速度とから、当該移動体と当該自走式電子機器との衝突を予測し、
前記予測された結果に応じて、前記衝突による被害を緩和する回避動作を実行する自走式電子機器。 - 自走式電子機器の制御方法であって、
移動体の近接を検知した検知信号に基づいて、当該移動体の移動方向および移動速度を検知する近接検知ステップと、
前記移動体の移動方向および移動速度と、前記自走式電子機器の移動方向および移動速度とから、当該移動体と当該自走式電子機器との衝突を予測する第1衝突判定ステップと、
前記予測された結果に応じて、前記衝突による被害を緩和する回避動作を実行する衝突回避ステップとを含む自走式電子機器の制御方法。 - 自走式電子機器に、
移動体の近接を検知した検知信号に基づいて、当該移動体の移動方向および移動速度を検知する近接検知機能と、
前記移動体の移動方向および移動速度と、前記自走式電子機器の移動方向および移動速度とから、当該移動体と当該自走式電子機器との衝突を予測する第1衝突判定機能と、
前記予測された結果に応じて、前記衝突による被害を緩和する回避動作を実行する衝突回避機能とを実現させる制御プログラム。
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