JP6764652B2 - 自律走行体 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、異なる複数の走行パターンで自律走行可能な自律走行体に関する。

従来、被掃除面としての床面上を自律走行しながら床面を掃除する、いわゆる自律走行型の電気掃除機(掃除ロボット)が知られている。

このような電気掃除機は、通常、互いに異なる複数の走行パターンを備え、これらの走行パターンを必要に応じて組み合わせることにより、掃除領域を効率よく走行して掃除できるようになっている。

電気掃除機を販売する店頭などにおいては、これら複数の走行パターンを展示することで、消費者へのアピール性を高めることができる。そのため、電気掃除機には、充電装置などの基地装置から離脱し、複数の走行パターンを順次行いつつ掃除をした後、基地装置へと帰還する、掃除の際の一連の動作を展示するように制御される、デモ用の走行モードが備えられていることが望ましい。

しかしながら、このようなデモ用の走行モードの場合、単に複数の走行パターンを順次展示するに過ぎず、基本的にユーザからの停止の命令のみを受け付け、電気掃除機の機能そのものを設定することは想定されていない。

特開２０１４−１８８００１号公報

本発明が解決しようとする課題は、アピール性をより高めた展示が実施できる自律走行体を提供することである。

実施形態の自律走行体は、本体ケースと、駆動輪と、掃除部と、二次電池と、制御手段とを有する。駆動輪は、本体ケースを走行可能とする。掃除部は、掃除をする。二次電池は、掃除部に給電する。制御手段は、駆動輪の駆動を制御することで所定時間内に異なる複数の走行パターンに順次切り換えて本体ケースを自律走行させた後、基地装置に帰還させるデモ用の走行モードを備える。そして、この制御手段は、デモ用の走行モード時に、二次電池の残量に応じてデモ用の走行モードを終了して本体ケースを基地装置に帰還させるか否かを判断するとともに、外部操作が入力された場合に、この入力に応じて掃除部の動作を、通常の動作と、この通常の動作よりも入力を低下した動作とに交互に切り換え、基地装置に帰還した場合、機能を変更する前のデモ用の走行モードに戻す。

一実施形態の自律走行体の内部構造を示すブロック図である。 (a)は同上自律走行体の上面図、(b)は自律走行体の下面図である。 同上自律走行体のデモモードでの動作を(a)ないし(e)の順に模式的に示す説明図である。 同上自律走行体の制御を示すフローチャートである。

以下、一実施形態の構成を、図面を参照して説明する。

図２(a)および図２(b)において、11は自律走行体としての電気掃除機であり、この電気掃除機11は、この電気掃除機11の充電用の基地部となる基地装置としての充電装置(充電台)12(図３(a))とともに電気掃除装置(電気掃除システム)を構成するものである。そして、電気掃除機11は、本実施形態において、走行面としての被掃除面である床面上を自律走行(自走)しつつ床面を掃除する、いわゆる自走式のロボットクリーナ(掃除ロボット)である。

また、この電気掃除機11は、中空状の本体ケース20と、この本体ケース20を床面上で走行させる図１に示す走行部21と、床面などの塵埃を掃除する掃除部22と、センサ部24と、走行部21および掃除部22などを制御するコントローラである制御手段(制御部)27と、これら走行部21、掃除部22、センサ部24および制御手段27などに給電する二次電池28とを備えている。さらに、この電気掃除機11には、例えば充電装置12(図３(a))やリモコンなどを含む外部装置と通信する通信部などを備えていてもよい。なお、以下、電気掃除機11(本体ケース20)の走行方向に沿った方向を前後方向(図２(a)などに示す矢印FR，RR方向)とし、この前後方向に対して交差(直交)する左右方向(両側方向)を幅方向として説明する。

図２(a)および図２(b)に示す本体ケース20は、例えば合成樹脂などにより扁平な円柱状(円盤状)などに形成されている。この本体ケース20の上面部には、図２(a)に示すように、例えば電気掃除機11を展示している店舗の店員などの展示者、あるいは店舗に来訪した客などの閲覧者などのユーザが掃除の開始や終了を入力する入力操作部(ユーザインターフェース)であるスタート／ストップボタン30が設けられている。また、この本体ケース20の床面に対向する下面部には、図２(b)に示すように、集塵口である吸込口31、および、図示しない排気口などがそれぞれ開口されている。さらに、この本体ケース20には、吸込口31に連通して、図２(a)に示す集塵部33が設けられている。

走行部21(図１)は、図２(b)に示す複数(一対)の駆動部としての駆動輪34，34、各駆動輪34を駆動させる動作部としての駆動手段である図１に示すモータ35、および、図２(b)に示す旋回用の旋回輪36などを備えている。

各駆動輪34は、電気掃除機11(本体ケース20)を床面上で前進方向および後退方向に走行(自律走行)させる、すなわち走行用のものであり、左右幅方向に沿って図示しない回転軸を有し、幅方向に対称に配置されている。また、これら駆動輪34は、床面と接触する外周が、例えばゴムやエラストマなどの軟質部材により形成され、床面に対するグリップを向上するように構成されている。なお、これら駆動輪34は、例えば無限軌道などでもよい。

各モータ35(図１)は、例えば駆動輪34のそれぞれに対応して配置されており、各駆動輪34を独立して駆動させることが可能となっている。

旋回輪36は、本体ケース20の下面部の幅方向の略中央部で、かつ、前部に位置しており、床面に沿って旋回可能な従動輪である。

図１に示す掃除部22は、例えば本体ケース20(図２(a))内に位置して塵埃を吸込口31(図２(b))から空気とともに吸い込み排気口から排気する電動送風機41を備えている。この掃除部22には、例えば吸込口31(図２(b))に回転可能に取り付けられて塵埃を掻き上げる回転清掃体としての回転ブラシや、本体ケース20(図２(a))の前側などの両側に回転可能に取り付けられて塵埃を掻き集める旋回清掃部としての補助掃除手段(補助掃除部)であるサイドブラシなどを備えていてもよい。

センサ部24は、例えば本体ケース20(図２(a))の周囲の被検出物(物体、段差あるいは仮想的な物体など)との距離を検出する検出手段(検出部)としての測距センサである検出センサ45を備えている。このセンサ部24には、他に、例えば図２(b)に示す各駆動輪34(図１に示す各モータ35)の回転数を検出する回転数検出手段(回転数検出部)としての光エンコーダなどの回転数センサ、床面の段差を検出する段差検出手段(段差検出部)、および、床面の塵埃量を検出する塵埃量検出手段(塵埃量検出部)などを備えていてもよい。

検出センサ45は、例えば赤外線や超音波、あるいは画像などを用いた非接触センサでもよいし、被検出物に接触することで被検出物を検出する接触センサでもよい。

制御手段27は、例えば制御手段本体(制御部本体)であるＣＰＵ、このＣＰＵによって読み出されるプログラムなどの固定的なデータを格納した格納部であるＲＯＭ、プログラムによるデータ処理の作業領域となるワークエリアなどの各種メモリエリアを動的に形成するエリア格納部であるＲＡＭ(それぞれ図示せず)、計時手段であるタイマ、カウンタ、および不揮発性の記憶手段であるメモリなどを備えるマイコンである。そして、この制御手段27は、例えば各駆動輪34(図２(b))すなわち各モータ35を駆動して電気掃除機11(本体ケース20(図２(a)))を自律走行させる走行モードと、充電装置を介して二次電池28を充電する充電モードと、動作待機中の待機モードとを有している。また、この制御手段27は、走行モードにおいて、通常の掃除を行う通常モードと、店頭などでのデモ用のデモモードとを備えている。これら通常モードと、デモモードとは、例えば上記のメモリに書き込まれたフラグ情報に基づいて判定される。なお、一般のユーザが電気掃除機11を使用する際にデモモードは不要なモードであるため、例えば工場出荷時、制御手段27の走行モードは通常モードに設定されているが、店頭など、デモモードが必要な状況では、所定の操作やコマンドの入力によって、デモモードを呼び出し、メモリのフラグ情報をデモモードに書き換えることができるように設定されている。すなわち、通常モードとデモモードとは、所定の操作やコマンドの入力によって切り換えられ、それに応じてメモリのフラグ情報が書き換えられるように構成されている。

そして、制御手段27は、通常モードでは、充電装置12(図３(a))から出発して掃除を開始し、互いに異なる複数の走行パターンを適宜用いて掃除を行った後、掃除を終了して充電装置12(図３(a))に帰還するように各モータ35(各駆動輪34(図２(b)))の駆動および掃除部22の動作を制御する。本実施形態では、走行パターンは２種類であり、図３(c)に示す第１の走行パターンであるバウンド走行パターンと、図３(d)に示す第２の走行パターンである壁沿い走行パターンとを備えている。

図３(c)に示すバウンド走行パターンでは、制御手段27は、電気掃除機11(本体ケース20)を直進(前進)させ、検出センサ45により前方に被検出物を所定距離以内に検出した場合には、この被検出物を障害物であると判断し、電気掃除機11(本体ケース20)を旋回、または一旦後進させた後旋回させて進行方向を変えた後、再度電気掃除機11(本体ケース20)を直進させる。このとき、電気掃除機11(本体ケース20)を旋回させる角度は、予め設定された所定の角度でもよいし、１８０°未満の所定の角度範囲中から旋回の度にランダムに選択してもよい。また、電気掃除機11(本体ケース20)を旋回させる方向についても、毎回同一方向でもよいし、所定回数毎、例えば１回毎に旋回方向を反転させたり、所定回数毎、例えば１回毎にランダムに選択したりしてもよい。

また、図３(d)に示す壁沿い走行パターンでは、制御手段27は、電気掃除機11(本体ケース20)の所定方向すなわち右側、または左側のいずれか一側と検出センサ45により検出した被検出物(例えば壁)との距離を略一定に維持するように電気掃除機11(本体ケース20)を直進させ、検出センサ45により前方に被検出物を所定距離以内に検出した場合には、この被検出物を障害物であると判断し、電気掃除機11(本体ケース20)を旋回、または一旦後進させた後旋回させて進行方向を例えば９０°変えた後、再度電気掃除機11(本体ケース20)の右側、または左側のいずれか一側と検出センサ45により検出した被検出物(例えば壁)との距離を略一定に維持するように電気掃除機11(本体ケース20)を直進させる。

ここで、直進や後進の際には、図１に示す制御手段27は、各モータ35(各駆動輪34(図２(b)))を同方向(前進方向または後進方向)に同回転数(同速度)で回動させる。また、方向転換の際には、制御手段27は、各モータ35(各駆動輪34(図２(b)))の回転数(回動速度)や回動方向を互いに異ならせる。本実施形態では、方向転換の際に、各モータ35(各駆動輪34(図２(b)))を互いに反対方向に同回転数(同速度)で回動させることにより、電気掃除機11(本体ケース20(図２(a)))がその場で旋回(超信地旋回)するように制御される。

そして、制御手段27は、通常モードにおいて、バウンド走行パターンと壁沿い走行パターンとを、所定時間毎に切り換えたり、掃除モードや目的に応じて必要なものを選択したりする。例えば、制御手段27は、比較的広い走行領域すなわち掃除領域を走行(掃除)する場合などには、バウンド走行パターンを選択し、掃除領域の隅々を走行(掃除)したり、掃除領域のマップを生成したり、充電装置12に帰還したりする場合などには、壁沿い走行パターンを選択する。バウンド走行パターンを用いる場合には、広い掃除領域を短時間で掃除でき、壁沿い走行パターンを用いる場合には、掃除領域の形状に応じてきめ細かく掃除できる。

また、制御手段27は、デモモードでは、充電装置12(図３(a))から出発して掃除を開始し、上記通常モードに備えられる複数の走行パターンを順次行いつつ掃除した後、掃除を終了して充電装置12に帰還する一連の制御を所定の短時間で行い、この制御を所定回数繰り返すように各モータ35(各駆動輪34(図２(b)))の駆動および掃除部22の動作を制御する。この所定の短時間とは、通常モードで掃除をする際に要する掃除時間よりも短い時間である。さらに、この制御手段27は、このデモモードにおいて、スタート／ストップボタン30(図２(a))やリモコンなどからの入力を受け付けており、この入力操作に応じて、電気掃除機11に予め備えられた機能から、展示者あるいは閲覧者が必要な機能を設定および変更可能としている。具体的に、本実施形態では、例えば掃除部22の動作、より具体的には電動送風機41の動作を入力操作に応じて変更可能とする。電動送風機41には、通常の入力で駆動する通常動作モードと、吸込力(入力)を低減させて二次電池28の消費および駆動音を抑制するマナーモード(エコモード)との２つの機能(動作)が予め備えられており、デモモードでは、これらのモードを閲覧者などが入力操作によって変更できるようになっている。

また、二次電池28は、図示しない接続部としての充電端子と電気的に接続されており、これら充電端子が充電装置12側と電気的および機械的に接続されることで、この充電装置12を介して充電されるようになっている。

図３(a)などに示す充電装置12は、本実施形態では、電気掃除機11の掃除の開始地点となるとともに、掃除が終了したときの帰還地点となっている。この充電装置12は、図示しないが、定電流回路などの充電回路と、この充電回路と電気的に接続され電気掃除機11の充電端子と電気的および機械的に接続される充電用端子とを備えている。なお、この充電装置12には、例えば電気掃除機11の集塵部33(図２(a))に捕集した塵埃を移送して溜めるための塵埃溜部および電動送風機などの吸込手段が備えられていてもよい。

次に、上記一実施形態の動作を、図１ないし図４も参照しながら説明する。

一般に、電気掃除装置は、電気掃除機11が自律走行する走行作業、本実施形態では電気掃除機11によって掃除をする掃除作業と、充電装置12によって二次電池28を充電する充電作業とに大別される。充電作業は、充電装置12に備えられる充電回路を用いる既知の方法が用いられるため、掃除作業についてのみ説明する。

掃除作業時、電気掃除機11は、概略として、掃除の開始のタイミングで充電装置12から離脱し、通常モードが選択されている場合には、掃除領域内を掃除し、掃除が終了または二次電池28の容量が低下した場合には充電装置12に戻る。また、デモモードが選択されている場合には、電気掃除機11は、複数の走行パターンで順次走行しつつ掃除を行い、掃除が終了または二次電池28の容量が低下した場合には充電装置12に戻る動作を所定回数繰り返す。

より具体的に、まず、例えば展示者などのユーザがスタート／ストップボタン30を操作したとき、あるいはリモコンまたは外部装置によって掃除開始の指令信号を入力する(ステップ１)と、制御手段27が待機モードから走行モードに切り換わり、二次電池28からの給電により電源ランプが点灯するなどの所定の電源オン処理が行われる(ステップ２)。

次いで、掃除部22(電動送風機41)が起動するなどの所定の自動掃除開始処理が行われる(ステップ３)。

そして、制御手段27は、メモリに記憶されたフラグ情報を参照し、走行モードが通常モードであるか否かを判断する(ステップ４)。

このステップ４において、走行モードが通常モードであると判断した場合には、通常モード用の自動掃除処理を行う(ステップ５)。この通常モード用の自動掃除処理では、制御手段27が各モータ35(各駆動輪34)を駆動させ充電装置12から所定距離離脱した後、複数の走行パターンの少なくともいずれかにより電気掃除機11(本体ケース20)を走行させつつ、掃除部22によって掃除を行う。掃除部22では、制御手段27により駆動された電動送風機41により床面の塵埃を、吸込口31を介して集塵部33へと捕集する。

そして、制御手段27は、掃除が終了したか否かを判断し(ステップ６)、掃除が終了したと判断した場合には、各モータ35(各駆動輪34)の駆動を制御して電気掃除機11(本体ケース20)を充電装置12へと帰還させ(ステップ７)、走行モードを終了する。

また、ステップ６において、掃除が終了してないと判断した場合には、二次電池28の残りの容量が所定未満であるか否か、換言すれば二次電池28の残量が少ないか否かを判断する(ステップ８)。このステップ８において、二次電池28の残りの容量が所定未満でない(所定以上である)と判断した場合には、ステップ５に戻り、二次電池28の残りの容量が所定未満であると判断した場合には、ステップ７に進む。

一方、ステップ４において、走行モードが通常モードでない、すなわち走行モードがデモモードであると判断した場合には、デモモード用の自動掃除処理を行う(ステップ９)。

このデモモード用の自動掃除処理を、図３(a)ないし図３(e)も参照しながらより詳細に説明する。デモモード時には、一般的に、図３(a)に示すように所定の大きさの四角形状などの掃除領域CRに電気掃除機11および充電装置12を設置し、電気掃除機11が充電装置12に接続された状態から、制御手段27が各モータ35(各駆動輪34)を駆動させることで、図３(b)の矢印に示すように電気掃除機11(本体ケース20)を充電装置12から所定距離離脱させた後、図３(c)の矢印に示すように電気掃除機11(本体ケース20)をバウンド走行パターンで一定時間走行させ、次いで、図３(d)の矢印に示すように電気掃除機11(本体ケース20)を壁沿い走行パターンで一定時間走行させ、これらの走行制御の間、制御手段27は掃除部22を動作させて掃除をする。この掃除部22での掃除は、通常モードと同様である。

このステップ９の処理の間、制御手段27は、スタート／ストップボタン30やリモコンなどからの閲覧者などのユーザによる外部操作の入力を受け付け、この入力に応じて、機能を変更可能となっている。本実施形態では、このユーザの外部操作の入力により、掃除部22(電動送風機41)の駆動を、通常の動作と、特殊動作(入力を低下した動作)とに交互に切り換え可能となっている。

そして、制御手段27は、掃除が終了したか否かを判断し(ステップ10)、掃除が終了したと判断した場合には、各モータ35(各駆動輪34)の駆動を制御し、図３(e)の矢印に示すように電気掃除機11(本体ケース20)を充電装置12へと帰還させる(ステップ11)。充電装置12に塵埃溜部および吸込手段を備える場合には、電気掃除機11(本体ケース20)が充電装置12に帰還した後の所定のタイミングで集塵部33(図２(a))に捕集した塵埃を充電装置12の塵埃溜部に移送してもよい。

また、ステップ10において、掃除が終了してないと判断した場合には、二次電池28の残りの容量が所定未満であるか否か、換言すれば二次電池28の残量が少ないか否かを判断する(ステップ12)。このステップ12において、二次電池28の残りの容量が所定未満でない(所定以上である)と判断した場合には、ステップ９に戻り、二次電池28の残りの容量が所定未満であると判断した場合には、ステップ11に進む。

ステップ11の後、制御手段27は、ステップ９の処理中に変更させた機能の設定を初期化する(ステップ13)。そして、制御手段27は、ステップ９のデモモード用の自動掃除処理を所定回数繰り返したかを判断する(ステップ14)。

このステップ14において、所定回数繰り返していないと判断した場合には、制御手段27は、二次電池28の残りの容量が所定以上か、換言すれば二次電池28の残量がステップ９のデモモード用の自動掃除処理の１回分に足りるか否かを判断する(ステップ15)。そして、このステップ15において、二次電池28の残りの容量が所定以上と判断した場合には、ステップ３に戻る。一方、ステップ15において、二次電池28の残りの容量が所定以上でない(所定量未満である)と判断した場合には、充電装置12により二次電池28を充電した(ステップ16)後、ステップ３に戻る。

一方、ステップ14において、所定回数繰り返したと判断した場合には、そのまま走行モードを終了する。

走行モードが終了した後は、制御手段27は例えば充電モード、あるいは待機モードに切り換わる。

以上説明した一実施形態によれば、制御手段27が、デモ用の走行モード時に外部操作が入力された場合に、この入力に応じて機能を変更するので、予め設定された動作や機能の展示だけでなく、必要に応じて機能を変更した展示が可能となる。したがって、消費者に対して、アピール性をより高めた展示が実施できる。

すなわち、多様な動作や機能を備える電気掃除機11の場合、全ての動作や機能を展示することは、特に時間的な制約がある店頭のデモなどの際には非効率であるから、デモモードでは、基本的な(代表的な)動作や機能のみを展示し、その他に展示したい機能や動作への変更を、必要に応じて外部操作の入力によって行えるようにすることで、閲覧者の多様なニーズに応じた展示が可能となり、商品アピール性を向上できる。

また、外部入力により変更された機能を、電気掃除機11(本体ケース20)が充電装置12に帰還したときに自動的に初期化することにより、展示者や閲覧者が入力操作などを別途行うことなく、次回の動作時に初期設定の状態から一連の動作を展示できる。

すなわち、デモモードにおいて、電気掃除機11(本体ケース20)は、所定時間内に異なる複数の走行パターンで順次自律走行した後、充電装置12に帰還する動作を所定回数繰り返すので、上記のように外部入力により変更された機能を電気掃除機11(本体ケース20)が充電装置12に帰還する度に自動的に初期化するようにしておくことで、外部入力により機能を変更しても、電気掃除機11(本体ケース20)が充電装置12に一旦帰還すれば改めて初期設定の状態から一連の動作を行うようにすることができる。換言すれば、外部入力により変更された機能は、電気掃除機11(本体ケース20)が充電装置12に帰還するまでの１回の動作中にしか持続しない。そのため、例えば一の閲覧者のニーズに応じて外部入力により電気掃除機11の機能を変更した後、デモモード中にこの一の閲覧者が閲覧を終了してこの一の閲覧者と異なるニーズを有する他の閲覧者が閲覧するようになった場合でも、リセットなどの入力操作をすることなく、電気掃除機11(本体ケース20)が充電装置12に一旦帰還すれば、その後には他の閲覧者に対して電気掃除機11の初期設定での動作を展示することができる。

さらに、掃除部22(電動送風機41)の駆動を変更できるので、例えば吸込力を標準状態からより小さい状態に変更するなどの、電気掃除機11に予め備えられる機能の切り換えをすることで、電気掃除機11として消費者にアピール性が高い展示を実施できる。

なお、上記一実施形態において、電気掃除機11(本体ケース20)の走行パターンは、３種類以上あってもよい。

また、閲覧者などのユーザの入力操作に応じた掃除部22の機能の変更としては、回転ブラシ(ブラシモータ)や旋回ブラシ(旋回ブラシモータ)の駆動の強弱(回転数の大小)などを切り換えるようにすることもできるし、これらを任意に組み合わせた制御を変更できるようにしてもよい。

さらに、例えば電気掃除機11が撮像手段(カメラ)を備えるものなどの場合、デモモードにおいて、制御手段27は、閲覧者などのユーザの入力操作に応じて所定の位置に走行してカメラにより画像を撮像する制御など、通常のデモモードでは行わない制御のオンオフを切り換えるように機能を切り換えてもよい。すなわち、電気掃除機11は、閲覧者などのユーザの入力操作によって、任意の機能を設定および変更できるようにしてもよい。この場合には、掃除部22(電動送風機41)を備えない自律走行体にも適用できる。

本発明の一実施形態を説明したが、この実施形態は、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。この新規な実施形態は、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。この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。

11 自律走行体としての電気掃除機
12 基地装置としての充電装置
20 本体ケース
22 掃除部
27 制御手段
34 駆動輪

Claims (2)

1. 本体ケースと、
   この本体ケースを走行可能とする駆動輪と、
   掃除をする掃除部と、
   この掃除部に給電する二次電池と、
   前記駆動輪の駆動を制御することで所定時間内に異なる複数の走行パターンに順次切り換えて前記本体ケースを自律走行させた後、基地装置に帰還させるデモ用の走行モードを備えた制御手段とを具備し、
   前記制御手段は、前記デモ用の走行モード時に、前記二次電池の残量に応じて前記デモ用の走行モードを終了して前記本体ケースを前記基地装置に帰還させるか否かを判断するとともに、外部操作が入力された場合に、この入力に応じて前記掃除部の動作を、通常の動作と、この通常の動作よりも入力を低下した動作とに交互に切り換え、前記基地装置に帰還した場合、機能を変更する前の前記デモ用の走行モードに戻す
   ことを特徴とした自律走行体。
2. 制御手段は、デモ用の走行モードにおいて、所定時間内に異なる複数の走行パターンに順次切り換えて本体ケースを自律走行させた後、基地装置に帰還させる動作を所定回数繰り返すように駆動輪の駆動を制御する
   ことを特徴とした請求項１記載の自律走行体。
   

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