WO2015105178A1 - 自走式機器 - Google Patents

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WO2015105178A1
WO2015105178A1 PCT/JP2015/050490 JP2015050490W WO2015105178A1 WO 2015105178 A1 WO2015105178 A1 WO 2015105178A1 JP 2015050490 W JP2015050490 W JP 2015050490W WO 2015105178 A1 WO2015105178 A1 WO 2015105178A1
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PCT/JP2015/050490
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English (en)
French (fr)
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阿部　功一
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Toshiba Corp
Toshiba Lifestyle Products and Services Corp
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Toshiba Corp
Toshiba Lifestyle Products and Services Corp
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Publication date
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Priority to EP15735283.2A priority patent/EP3093728B1/en
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    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0212—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles with means for defining a desired trajectory
    • G05D1/0225—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles with means for defining a desired trajectory involving docking at a fixed facility, e.g. base station or loading bay
    • G—PHYSICS
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    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/40—Control within particular dimensions
    • G05D1/43—Control of position or course in two dimensions [2D]
    • G—PHYSICS
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    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0231—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means
    • G05D1/0242—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means using non-visible light signals, e.g. IR or UV signals
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L2201/00—Robotic cleaning machines, i.e. with automatic control of the travelling movement or the cleaning operation
    • A47L2201/02—Docking stations; Docking operations
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D2111/00—Details of signals used for control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles
    • G05D2111/10—Optical signals
    • G05D2111/14—Non-visible signals, e.g. IR or UV signals

Definitions

  • Embodiment of this invention is related with the self-propelled apparatus provided with the marker which guide
  • a so-called self-propelled electric vacuum cleaner cleaning robot
  • cleaning robot that cleans a floor surface while autonomously running on the floor surface as a surface to be cleaned while detecting an obstacle using a sensor or the like
  • a driving wheel for traveling is arranged at the lower part of a main body case having a dust collecting portion and the like, and the driving wheel operates by power supply from a secondary battery housed in the main body case. It can run on the floor by being driven by a motor.
  • Such a vacuum cleaner when cleaning is completed, returns to a predetermined charger that also serves as a marker for guiding the traveling body to charge the secondary battery. Therefore, a signal for guiding the vacuum cleaner to the charger is constantly transmitted from a charger also serving as a marker, for example, using a carrier such as infrared rays in a wide transmission range. Therefore, even when the vacuum cleaner is not cleaning, even when it is not returning to the charger, if it is located near the charger, the signal transmitted from the charger will be sent to the vacuum cleaner The vacuum cleaner may not be able to receive this signal due to interference with other signals transmitted from, for example.
  • JP-A-6-125861 Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-322977
  • the problem to be solved by the present invention is to provide a self-propelled device that is difficult to block other signals transmitted to the traveling body by signals from the marker and that can reliably guide the traveling body with the marker.
  • the self-propelled device of the embodiment has a traveling body. Moreover, this self-propelled apparatus has a marker for guiding the traveling body.
  • the traveling body includes a main body case.
  • the traveling body includes a drive wheel that is rotatably provided in the main body case and that allows the main body case to travel. Further, the traveling body includes a motor that rotationally drives the drive wheels.
  • the traveling body includes a traveling body side transmission unit that transmits a signal including traveling body side identification information with directivity of a predetermined width.
  • the traveling body includes a traveling body side receiving unit that can receive a signal with a directivity wider than the directivity of the traveling body side transmitting unit.
  • the traveling body includes a transmission control unit that controls the traveling body side transmission unit to transmit signals in a plurality of directions. And this traveling body is provided with the motor control part which controls the drive of a motor.
  • a marker is provided with the marker side receiving part which receives the signal containing traveling body side identification information.
  • the marker includes a marker side transmission unit that transmits a signal including the marker side identification information when the marker side reception unit receives a signal including the traveling body side identification information.
  • the motor control unit drives the motor so that the main body case travels based on the direction in which the signal including the traveling body identification information is transmitted when the traveling body side receiving unit receives the signal including the marker side identification information. Control.
  • reference numeral 10 denotes a vacuum cleaner that is a self-propelled device.
  • the vacuum cleaner 10 is a vacuum cleaner 11 that is a traveling body, and a marker that can guide the vacuum cleaner 11. And a charger 12.
  • the vacuum cleaner 11 is a so-called self-propelled robot cleaner that cleans the floor F while autonomously running (self-propelled) on the floor F as a surface to be cleaned.
  • the vacuum cleaner 11 includes a hollow main body case 15, an electric blower 16 that is an operation unit accommodated in the main body case 15, and a dust collecting portion 17 that communicates with the suction side of the electric blower 16.
  • a side brush 21 as a pair of auxiliary cleaning parts (swivel cleaning part) attached so as to be turnable on the surface F
  • a turning motor 22 as a turning drive means (swivel drive part) for driving the side brushes 21 respectively.
  • Obstacle detection means for detecting obstacles such as walls and furniture, and first transmission as traveling body side transmission means (running body side transmission section) for transmitting signals to charger 12 by infrared rays or the like Part (vacuum side transmitter) 24, charger 12 and remote control (not shown)
  • a first receiving unit (cleaner side receiving unit) 25 which is a traveling body side receiving means (running body side receiving unit) for receiving a signal transmitted by infrared rays, etc., a first transmitting unit 24, a first receiving unit 25,
  • a first control unit (cleaner side control unit) 26 that is a motor control unit (motor control unit) as a transmission control unit (transmission control unit) that controls driving of the electric blower 16 and each motor 19 and the power supply unit
  • a secondary battery 27 which is a constituent battery.
  • the direction along the traveling direction of the vacuum cleaner 11 is the front-rear direction (arrows FR and RR shown in FIG. 2 and the like), and the left-right direction intersecting (orthogonal) with the front-rear direction. (Both sides direction) is described as the width direction.
  • the main body case 15 is formed in a flat cylindrical shape (disk shape), for example, with synthetic resin, etc., and a suction port 31 as a dust collection port communicating with the dust collection unit 17 is provided on the floor surface of the circular lower surface 15a. An opening is formed facing F. Although not shown, various operation panels, a display unit, and the like are arranged on the upper portion of the main body case 15.
  • the suction port 31 is formed in a longitudinal shape in the left-right direction, that is, in a horizontally long shape, and is opened at a position behind the center portion of the lower surface 15a of the main body case 15 and in the center portion in the left-right direction.
  • the suction port 31 is surrounded by a nozzle portion 32 whose outer edge protrudes downward from the lower surface 15a of the main body case 15 on the floor surface F side.
  • a rotary brush 33 as a rotary cleaning body is rotatably disposed in the suction port 31.
  • the nozzle portion 32 is formed so that the opening area gradually becomes narrower toward the lower side (front end side), and the lower end (front end) defines the front portion and the rear portion of the suction port 31.
  • the rotating brush 33 is configured, for example, by attaching a plurality of cleaning body portions protruding in a wall shape in a spiral manner on the outer peripheral surface of a long shaft portion.
  • the rotating brush 33 protrudes downward from the suction port 31 to the lower surface 15a of the main body case 15, and the rotating brush 33 has a cleaning body portion positioned on the lower side with the vacuum cleaner 11 placed on the floor F.
  • the tip is configured to contact the floor surface F.
  • the rotary brush 33 is rotationally driven by a drive motor 34 as a rotary cleaning body drive means (rotary cleaning body drive unit).
  • the drive motor 34 is housed inside the main body case 15 and is connected to the rotating brush 33 via a gear mechanism (not shown) as a mechanism portion.
  • the electric blower 16 is housed inside the main body case 15 with the suction side facing rearward and the axial direction along the front-rear direction (horizontal direction), for example, and the suction side communicates with the dust collecting portion 17. Yes.
  • the electric blower 16 may be unnecessary when dust on the floor surface F can be collected in the dust collecting portion 17 by, for example, rotational driving of the rotary brush 33.
  • the dust collecting unit 17 collects dust sucked from the suction port 31 by driving the electric blower 16, and is located, for example, at the rear part of the main body case 15.
  • Each drive wheel 18 travels (mainly travels) the main body case 15 (the vacuum cleaner 11) on the floor surface F, that is, for travel, and has a flat axis having a rotation axis (not shown) along the left-right width direction. It is formed in a disk shape. Further, these drive wheels 18 are arranged at positions near the center in the front-rear direction at the lower part of the main body case 15 and are spaced apart from each other in the width direction on both sides of the suction port 31. It has become.
  • Each motor 19 is disposed, for example, corresponding to each of the driving wheels 18, and can drive each driving wheel 18 independently. These motors 19 may be directly connected to each driving wheel 18 or may be connected to each driving wheel 18 via transmission means (transmission unit) (not shown) such as a gear or a belt.
  • transmission unit transmission unit
  • the swivel wheel 20 is located at a substantially central portion in the width direction of the main body case 15 and in front of the front wheel, that is, the drive wheel 18, and can swivel along the floor surface F so as to be in contact with the floor surface F. Is a driven wheel that rotates in the advancing direction of the main body case 15.
  • Each side brush 21 includes a hub part 36 that is a cleaning part main body as a swivel main part, and brush hairs 37 as a plurality of cleaning bodies that protrude radially from the hub part 36 and come into contact with the floor surface F. Respectively.
  • the side brushes 21 and 21 are arranged at positions on both sides of the lower part of the main body case 15 in front of the drive wheels 18 and 18 and behind the swivel wheel 20.
  • the hub portion 36 is a pivot shaft whose central portion is pivotally supported on the lower surface 15a of the main body case 15 so as to be pivotable.
  • each brush bristle 37 is formed in a linear shape by a member such as a synthetic resin having flexibility (elasticity), for example, protrudes radially from the outside of the hub part 36, and by rotation (turning) of the hub part 36 It rotates integrally with the hub portion 36 to scrape off dust on the floor surface F.
  • a member such as a synthetic resin having flexibility (elasticity), for example, protrudes radially from the outside of the hub part 36, and by rotation (turning) of the hub part 36 It rotates integrally with the hub portion 36 to scrape off dust on the floor surface F.
  • Each turning motor 22 has a rotating shaft (not shown) projecting downward connected to each hub portion 36, and each side brush 21 is moved to the center side in the width direction of the main body case 15, in other words, the right side brush 21. To the left side, and the left side brush 21 to the right side, that is, each side brush 21 can rotate so as to scrape dust to the suction port 31 side.
  • the obstacle detection means 23 is a non-contact sensor such as an ultrasonic sensor, an infrared sensor, or an image sensor, for example, and is disposed over the front or both sides of the outer periphery of the main body case 15, for example. The presence or absence of obstacles (walls) and side obstacles (walls), the distance between them and the main body case 15 can be detected.
  • the first transmitting unit 24 is a light emitting unit (light emitting unit) that is a transmitting unit (transmitting unit) such as an infrared light emitting diode, and a transmission directivity setting unit such as a lens that sets the directivity width of light emitted from the light emitting unit. (Transmission directivity setting unit). And this 1st transmission part 24 is electrically connected with the 1st control part 26, for example, the 1st identification information (vacuum cleaner side identification) which is the traveling body side identification information produced
  • a directivity D1 having a relatively narrow predetermined width (for example, an acute angle range).
  • the signal including the first identification information is, for example, a signal obtained by modulating and superimposing the first identification information on infrared rays, and the first identification information is that a signal including the information is transmitted from the vacuum cleaner 11. Is the ID of the electric vacuum cleaner 11.
  • the 1st transmission part 24 can transmit a signal toward the front from the upper part of the main body case 15, not only the structure arrange
  • the first receiving unit 25 is, for example, a light receiving unit (light receiving unit) such as a phototransistor or a photocoupler, and a reception directivity setting unit (reception directivity setting unit) such as a lens for setting a directivity width of light reception by the light receiving unit. And.
  • the first receiving unit 25 is electrically connected to the first control unit 26.
  • the first receiving unit 25 has a directivity D2 having a wider width (eg, an obtuse angle range) than the directivity D1 of the first transmitting unit 24. Signal from.
  • a signal from the charger 12 or a signal from an operation means (remote controller) (not shown) for operating the vacuum cleaner 11 can be received from the front at the upper part of the main body case 15, and the received signal Is output to the first control unit 26.
  • the 1st receiving part 25 can receive a signal from the front in the upper part of the main body case 15, not only the structure arrange
  • the first control unit 26 includes, for example, a timer (timer) such as a timer, a storage unit (storage unit) such as a memory, and a control unit body such as a microcomputer.
  • the electric blower 16, each motor 19, and obstacle detection Means 23, first transmitter 24, first receiver 25, drive motor 34, etc. are electrically connected to the detection result by obstacle detector 23 and the analysis result of the signal received by first receiver 25. Based on this, it is possible to control the driving of the electric blower 16, each motor 19, and the like.
  • the secondary battery 27 supplies power to the first control unit 26, the electric blower 16, each motor 19, the obstacle detection means 23, the first transmission unit 24, the first reception unit 25, the drive motor 34, and the like. .
  • the secondary battery 27 is electrically connected to, for example, charging terminals 39 and 39 located on the lower surface 15a of the main body case 15, and the charging terminals 39 and 39 are electrically connected to the charger 12.
  • the secondary battery 27 can be charged by being connected.
  • the charger 12 includes a charger main body 41 which is a marker main body, connection terminals 42 and 42 provided in the charger main body 41, a charging circuit 43 for charging the secondary battery 27, and the vacuum cleaner 11.
  • Marker receiving means (marker side receiving section) 44 for receiving signals transmitted by infrared rays from the second receiving section (charger side receiving section) 44, marker for transmitting signals to the vacuum cleaner 11 by infrared rays, etc.
  • Second transmission unit (charger side transmission unit) 45 which is a side transmission unit (marker side transmission unit), and marker side control unit (marker side control unit) which controls driving of the second transmission unit 45 and the like.
  • 2 control unit (charger side control unit) 46 which is a side transmission unit (marker side transmission unit), and marker side control unit (marker side control unit) which controls driving of the second transmission unit 45 and the like.
  • connection terminals 42 and 42 are electrically connected to the charging circuit 43, exposed to the outside of the charger body 41, and can be mechanically and electrically connected to the charging terminals 39 and 39 of the vacuum cleaner 11. ing.
  • the charging circuit 43 is accommodated in the charger main body 41, and is electrically connected to, for example, a commercial AC power source e that is an external power source, and is connected to the secondary battery 27 through the connection terminals 42 and 42. Is a constant current circuit for charging the secondary battery 27 with a constant current.
  • the second receiving unit 44 includes, for example, a light receiving unit (light receiving unit) such as a phototransistor or a photocoupler, and a reception directivity setting unit (reception directivity setting unit) such as a lens for setting a directivity width of light received by the light receiving unit. And.
  • the second receiving unit 44 is electrically connected to the second control unit 46.
  • the second receiving unit 44 has a wider directivity D3 than the directivity D1 of the first transmission unit 24 (for example, an obtuse angle range). Can be received at a position above the charger main body 41, and the received signal is output to the second control unit 46.
  • the 2nd receiving part 44 can receive a signal from the front in the upper part of the charger main body 41, it will receive not only the structure arrange
  • the second transmitting unit 45 includes a light emitting unit (light emitting unit) that is a transmitting unit (transmitting unit) such as an infrared light emitting diode, and a transmission directivity setting unit such as a lens that sets the directivity width of light emitted from the light emitting unit. (Transmission directivity setting unit).
  • the second transmission unit 45 is electrically connected to the second control unit 46.
  • second identification information charger side identification
  • marker side identification information generated by the second control unit 46 is used.
  • Signal can be transmitted from the upper part of the charger main body 41 in the front direction with the directivity D4 having a width (for example, an obtuse angle range) wider than the directivity D1 of the first transmission unit 24.
  • the signal including the second identification information is, for example, a signal obtained by modulating and superimposing the second identification information on infrared rays.
  • the second identification information indicates that the signal including this information is transmitted from the charger 12. In other words, the ID of the charger 12 is shown.
  • the second transmission unit 45 and the first transmission unit 24 are configured to transmit signals in a time-division manner to each other so that these signals can be separated and identified without interference.
  • the 2nd transmission part 45 can transmit a signal toward the front from the upper part of the charger main body 41, not only the structure by which the whole is arrange
  • the directivity D3 of the second receiver 44 and the directivity D4 of the second transmitter 45 may be the same width or different widths, and the directivity D2 of the first receiver 25 of the vacuum cleaner 11 Wide or narrow.
  • the second control unit 46 includes, for example, a clocking means (timer unit) such as a timer, a storage unit (storage unit) such as a memory, and a control unit main body such as a microcomputer, and includes a charging circuit 43, a second receiving unit 44, and Based on the analysis result of the signal received by the second receiver 44 and electrically connected to the second transmitter 45 and the like, the driving of the second transmitter 45 and the like can be controlled.
  • a clocking means timer unit
  • storage unit storage unit
  • control unit main body such as a microcomputer
  • the first control unit 26 operates the electric blower 16, each turning motor 22 (each side brush 21), and the drive motor 34 (rotating brush). 33) is driven, and cleaning is started from the charger 12, for example.
  • the cleaning start position can be set at an arbitrary place such as the travel start position of the electric vacuum cleaner 11 or the entrance / exit of the room.
  • the first control unit 26 drives the motors 19 and 19 to rotate and autonomously travels on the floor surface F by the drive wheels 18 and 18.
  • the first control unit 26 detects, for example, a distance from the wall surrounding the periphery of the cleaning region or an obstacle in the cleaning region via the obstacle detection means 23, or via a step sensor (not shown).
  • the position and running state of the vacuum cleaner 11 are monitored, and in response to detection from the obstacle detection means 23 and the step sensor, obstacles can be avoided and steps Run on the floor F while getting over.
  • the vacuum cleaner 11 causes the dust on the floor F collected by the side brushes 21 together with the air through the suction port 31 through which the negative pressure generated by the driving of the electric blower 16 acts via the dust collecting unit 17. Suction and scrape up to the dust collecting unit 17 by the rotating brush 33. The dust is separated and collected by the dust collecting unit 17, and the air from which the dust has been separated is sucked into the electric blower 16, and after cooling the electric blower 16, it becomes exhaust air and enters the main body case 15. The air is exhausted from an exhaust port (not shown) provided.
  • the first control unit 26 causes the electric vacuum cleaner 11 to autonomously travel to the position of the charger 12. At this time, the first control unit 26 controls the driving of the motors 19 and 19 to turn the body case 15 by a predetermined angle (super turning) to change the direction and to transmit the signal by the first transmission unit 24.
  • the first receiving unit 25 sequentially receives signals in a plurality of directions and makes one turn, thereby identifying the direction of the charger 12 with respect to the current position of the vacuum cleaner 11 (main body case 15).
  • the main body case 15 (the electric vacuum cleaner 11) is caused to travel based on the direction in which the signal including the identification information is transmitted.
  • the first control unit 26 sets the output intensity (signal level) of the signal transmitted from the first transmission unit 24 to a predetermined value, for example, 3 (step 1).
  • the first control unit 26 clears the stored reception table (step 2), and transmits a signal including the first identification information from the first transmission unit 24 (step 3).
  • the reception table refers to the second identification information transmitted from the second transmitter 45 of the charger 12 at a predetermined angle, for example, in a clockwise direction with respect to the front of the vacuum cleaner 11, for example, in a clockwise direction.
  • 6 is a table that stores whether or not a signal including the signal is received by the first receiving unit 25; In this embodiment, it is determined whether or not the signal is received by the first receiver 25 while turning the vacuum cleaner 11 by 10 ° clockwise, so that the reception table is 10 °, 20 °,. This is a table for storing results (numerical values) corresponding to 36 angles of 360 ° (0 °) independently.
  • the 1st control part 26 judges whether the signal containing the 2nd identification information transmitted from the 2nd transmission part 45 of the charger 12 by the 1st receiving part 25 was received (step 4). That is, the charger 12 transmits the signal including the second identification information from the second transmission unit 45 only when the signal including the first identification information is received by the second reception unit 44.
  • the vacuum cleaner 11 It is possible to determine whether or not the charger 12 is positioned approximately in front of (a direction in which a signal including the first identification information is substantially transmitted).
  • Step 4 If it is determined in step 4 that a signal has been received, the first control unit 26 records that the signal has been received as a numerical value in the reception table corresponding to the current turning angle of the vacuum cleaner 11 (Ste 5 (hereinafter referred to as reception recording) proceeds to Step 6. If the first control unit 26 determines in step 4 that no signal has been received, the process proceeds to step 6 as it is.
  • the first control unit 26 controls the driving of the motors 19 and 19 to turn the main body case 15 in a predetermined direction, for example, rightward (clockwise direction), by a predetermined angle, for example, 10 ° (step 6).
  • the first control unit 26 determines whether or not the main body case 15 has turned 360 ° (step 7). If the first control unit 26 determines in step 7 that the vehicle has not turned 360 °, the process returns to step 3. If it is determined in step 7 that the vehicle has made a 360 ° turn, the first control unit 26 refers to the reception table and determines whether the reception record corresponding to each turn angle is recorded in only one turn angle. (Step 8). In Step 8, when it is determined that the reception record is only one turning angle, it is determined that the charger 12 is positioned in that direction, and the first control unit 26 determines that the main body case 15 Is turned to the angle (step 9), moved forward in that direction by a predetermined distance (step 10), and the process returns to step 1.
  • step 8 determines whether the reception record is not only one turning angle. If it is determined in step 8 that the reception record is not only one turning angle, the first control unit 26 determines whether the reception record is continuous at two turning angles in the reception table ( Step 11). If it is determined in step 11 that the reception record is continuous at two turning angles, it is determined that the charger 12 is positioned in the middle of those directions, and the first control unit 26 The main body case 15 is turned to an intermediate angle between the turning angles (step 12), and the process proceeds to step 10.
  • step 11 determines whether the reception record is continuous at two turning angles. Judgment is made (step 13). In this step 13, when it is determined that the reception records are continuous at three turning angles, it is determined that the charger 12 is located in the middle of those directions, and the first control unit 26 The main body case 15 is turned to an intermediate angle between the turning angles (step 14), and the process proceeds to step 10.
  • the first control unit 26 determines whether the reception record is continuous at four or more turning angles in the reception table. Judgment is made (step 15). If it is determined in step 15 that the reception record is continuous at four or more turning angles, the signal transmitted from the first transmitter 24 of the vacuum cleaner 11 is used as the second receiver of the charger 12. The first control unit 26 determines that the first control unit 26 includes the case where the second reception unit 44 receives the signal directly received by the second reception unit 44 and the signal reflected by a wall or an obstacle disposed in the cleaning area. Decreases the output intensity of the signal transmitted from the first transmitter 24 by a predetermined amount, for example, 1 (step 16).
  • the process of step 16 reduces the output intensity of the signal transmitted from the first transmission unit 24, so that the signal intensity when the signal is reflected by a wall or an obstacle is reflected by the second reception unit 44.
  • the signal is not limited to a wall or an obstacle. It is intended that the relative positional relationship between the vacuum cleaner 11 and the charger 12 is made clearer by suppressing reflection by the second receiving unit 44 and indirect reception by the second receiving unit 44.
  • the first control unit 26 determines whether or not the output intensity of the signal transmitted from the first transmission unit 24 has become 0 (step 17). If the first control unit 26 determines in step 17 that the signal output intensity is not 0, the process returns to step 2. In step 17, when the first control unit 26 determines that the output intensity of the signal has become 0, the specification of the direction of the charger 12 with respect to the vacuum cleaner 11 is temporarily suspended, and the main body is moved to an arbitrary direction. After running the case 15 (step 18), the process returns to step 1.
  • Step 19 it is determined whether the reception record exists at a plurality of discontinuous turning angles in the reception table. If it is determined in step 19 that the reception records exist at a plurality of discontinuous turning angles, the signal transmitted from the first transmission unit 24 of the vacuum cleaner 11 is received by the second reception of the charger 12. It is determined that the signal is received directly by the unit 44 and the case where the second receiver 44 receives a signal reflected by a wall or an obstacle arranged in the cleaning area, and the process proceeds to step 16 . If it is determined in step 19 that reception records do not exist at a plurality of discontinuous turning angles, the process proceeds to step 18.
  • the electric vacuum cleaner 11 returns to the charger 12 in a stepwise manner by alternately repeating transmission / reception of signals and traveling in this manner.
  • the vacuum cleaner 11 that has returned to the position of the charger 12 stops the electric blower 16 and the like, and connects the charging terminals 39 and 39 (mechanically and electrically) to the connection terminals 42 and 42 of the charger 12. Then, the motors 19 and 19 are stopped, the operation is terminated, and the secondary battery 27 is charged.
  • the first controller 26 controls the driving of the motors 19 and 19 to change the direction of the main body case 15 (turn the main body case 15).
  • the first controller 26 controls the driving of the motors 19 and 19 to change the direction of the main body case 15 (turn the main body case 15).
  • the vacuum cleaner 11 when the vacuum cleaner 11 travels a predetermined distance based on the signal transmitted from the second transmitter 45 of the charger 12, the signal is transmitted from the first transmitter 24 again.
  • the main body case 15 is not turned around the entire circumference and a signal is transmitted from the first transmission unit 24 at each turning angle, but the main body case 15 is set only at an angle located in the vicinity of the traveling direction including the traveling direction. You may make it transmit by turning. That is, when the electric vacuum cleaner 11 is caused to travel back to the charger 12, when the electric vacuum cleaner 11 has traveled once by receiving a signal transmitted from the second transmitter 45 of the charger 12, the travel is performed.
  • the main body case 15 Since it is determined that the charger 12 exists on the direction side and the charger 12 does not exist on the opposite side or the like, the main body case 15 is swung only to the side where the charger 12 is determined to exist and the first case is turned. By transmitting a signal from the transmission unit 24, unnecessary signal transmission and traveling control (turning) of the main body case 15 can be omitted, and the battery 12 can be returned to the charger 12 in a shorter time.
  • a plurality of first transmission units 24 and a plurality of first reception units 25 of the first embodiment are arranged in the main body case 15, and the first control unit 26 includes the first transmission unit 24.
  • the first receiver 25 sequentially transmits and receives signals around the body case 15 in a plurality of directions.
  • the first transmission unit 24 can transmit a signal from a position around the upper part of the main body case 15, that is, at a predetermined angle in the circumferential direction, for example, every 10 °.
  • the first receiving unit 25 can receive signals at the periphery of the upper portion of the main body case 15, that is, at a position spaced apart by a predetermined angle in the circumferential direction.
  • the first receiving unit 25 may receive signals from the entire circumference of the main body case 15. That is, the directivity D2 of the first receiving unit 25 has a wider range of directivity than the directivity D1 of the first transmitting unit 24. Therefore, the number of the arranged directing units D2 may be smaller than that of the first transmitting unit 24. Therefore, the reception table stored in the first control unit 26 is set so as to cover 360 ° for the plurality of first reception units 25 as a whole.
  • the first control unit 26 transmits a signal including the first identification information from any of the first transmission units 24 (step 21), and is transmitted from the second transmission unit 45 of the charger 12 by the first reception unit 25. It is determined whether or not a signal including the second identification information is received (step 22). If it is determined in step 22 that the signal has been received, the first control unit 26 sends the signal to the reception table corresponding to the angle of the first transmission unit 24 that transmitted the signal with respect to the front of the vacuum cleaner 11. The fact that it has been received is recorded (step 23, reception recording), and the process proceeds to step 24. If the first control unit 26 determines in step 22 that no signal has been received, the process proceeds to step 24 as it is.
  • the first control unit 26 causes the first transmission unit 24 that transmits a signal next to the first transmission unit 24 that transmitted the signal in step 21 to be adjacent to the first transmission unit 24 in the predetermined direction, for example, the clockwise direction. Switch to the transmitter 24 (step 24).
  • the first control unit 26 has returned to the first transmission unit 24 that transmitted the signal first, or in other words, transmitted signals from all the first transmission units 24. It is determined whether or not (whether or not the first transmission unit 24 that transmits a signal makes one round) (step 25). If the first control unit 26 determines in step 25 that signals are not transmitted from all the first transmission units 24, the process returns to step 21. In step 25, if the first control unit 26 determines that signals have been transmitted from all the first transmission units 24, the process proceeds to step 8.
  • a plurality of the first transmission units 24 and the first reception units 25 are arranged in the main body case 15, and the first control unit 26 is arranged around the main body case 15 by the first transmission unit 24 and the first reception unit 25.
  • the signal when the vacuum cleaner 11 travels a predetermined distance based on the signal transmitted from the second transmitter 45 of the charger 12, the signal is transmitted from the first transmitter 24 again.
  • the signal may be transmitted not only from all the first transmission units 24 but only from the first transmission unit 24 located in the vicinity of the traveling direction including the traveling direction. That is, when the electric vacuum cleaner 11 is caused to travel back to the charger 12, when the electric vacuum cleaner 11 has traveled once by receiving a signal transmitted from the second transmitter 45 of the charger 12, the travel is performed. Since it is determined that the charger 12 is present on the direction side and the charger 12 is not present on the opposite side, the signal is transmitted only from the first transmitter 24 located on the side where the charger 12 is determined to be present. Thus, unnecessary signal transmission and control can be omitted, and the battery 12 can be returned to the charger 12 in a shorter time.
  • the output intensity of the signal transmitted from the first transmission unit 24 is reduced to suppress indirect reception of this signal by the second reception unit 44.
  • the signal is received by the second reception unit 44. Even if the signal reception sensitivity is lowered, the same effect can be obtained.
  • the reception sensitivity of the signal received by the first receiving unit 25 is reduced or the second transmitting unit 45 transmits the signal so that indirect reception by the first receiving unit 25 of the signal transmitted from the second transmitting unit 45 is suppressed. Even if the output intensity of the signal is reduced, the same effect can be obtained.
  • the transmission units 24 and 45 and the reception units 25 and 44 may transmit and receive signals using wireless media such as ultrasonic waves and laser beams, for example, other than infrared rays.
  • the vacuum cleaner 11 basically travels in the direction in which the signal from the second transmitter 45 is received.
  • the traveling direction is a direction at a predetermined angle with respect to the reception direction. As long as the traveling direction has a predetermined relationship, the receiving direction and the traveling direction do not necessarily match.
  • the present invention can also be applied to a self-propelled device configured as described above.
  • a self-propelled device configured as described above.
  • a vehicle equipped with an imaging means (camera) as a traveling body
  • a user issues a command to the marker from a portable terminal or the like from outside, and the traveling body is guided to a predetermined position by the marker.
  • It can also be used as a self-propelled device for indoor monitoring, such as for taking pictures of the camera.
  • transmission control means transmission control section
  • motor control means motor control section
  • the signal including the first identification information is transmitted by the first transmission unit 24 of the vacuum cleaner 11 with the directivity D1 having a predetermined width, and this signal is transmitted to the second of the charger 12. Only when the signal is received by the receiver 44, the signal including the second identification information is transmitted from the second transmitter 45, so that the signal including the second identification information is constantly transmitted from the second transmitter 45. Thus, it is difficult to block other signals from the operation means (remote controller) received by the first receiver 25 by the signal transmitted from the second transmitter 45, for example. That is, signal interference to the vacuum cleaner 11 is unlikely to occur due to the signal transmitted from the second transmitter 45.
  • the signal including the second identification information is received by the first receiving unit 25 having the directivity D2 wider than the directivity D1 of the first transmitting unit 24, the signal including the first identification information is transmitted.
  • the first control unit 26 controls the driving of the motors 19 and 19 so that the main body case 15 travels based on the direction, so that the electric vacuum cleaner 11 can be reliably guided by the charger 12, for example, electric The vacuum cleaner 11 and the like can be reliably returned to the charger 12.
  • the vacuum cleaner 11 travels in the direction in which the signal including the second identification information transmitted from the second transmission unit 25 is basically received, when returning to the charger 12 There is little useless travel, the capacity of the secondary battery 27 can be used more effectively, and the cleaning time can be taken longer.
  • the output intensity of the first transmitting unit 24 is reduced to reduce the vacuum cleaner. It is possible to suppress the second receiver 44 from indirectly receiving the signal transmitted from the first transmitter 24 of 11 and to clarify the relative positional relationship between the vacuum cleaner 11 and the charger 12.
  • the transmission units 24 and 45 and the reception units 25 and 44 can be configured with inexpensive parts and the directivities D1 and D4 of the transmission units 24 and 45 can be easily controlled.
  • the first transmitter 24 can easily set the narrow directivity D1 using a simple configuration such as a slit.
  • the vacuum cleaner 11 can be reliably returned to the charger 12 in order to charge the secondary battery 27 when cleaning is completed.

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Abstract

　電気掃除機へ送信される他の信号を充電器からの信号によって妨げにくく、かつ、電気掃除機を充電器によって確実に誘導できる電気掃除装置を提供する。電気掃除機11は、第１識別情報を含む信号を所定幅の指向性(D1)で送信する第１送信部(24)を備える。電気掃除機(11)は、信号を第１送信部(24)の指向性(D1)よりも広い指向性(D2)で受信する第１受信部(25)を備える。充電器(12)は、第１識別情報を含む信号を受信する第２受信部(44)を備える。充電器(12)は、第２受信部(44)により第１識別情報を含む信号を受信したときに、第２識別情報を含む信号を送信する第２送信部(45)を備える。第１制御部(26)は、第１受信部(25)により第２識別情報を含む信号を受信したときに、第１識別情報を含む信号を送信した方向に基づいて本体ケース(15)を走行させるようにモータの駆動を制御する。

Description

自走式機器
　本発明の実施形態は、走行体の位置を誘導するマーカを備えた自走式機器に関する。
　従来、例えばセンサなどを用いて障害物などを検出しつつ、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、いわゆる自走式の電気掃除機(掃除ロボット)が知られている。このような電気掃除機は、集塵部などを有する本体ケースの下部に走行用の駆動輪が配置されており、この駆動輪が本体ケース内に収容された二次電池からの給電により動作するモータによって駆動されることで、床面上を走行可能となっている。
　このような電気掃除機は、掃除が終了すると、走行体を誘導するマーカを兼ねる所定の充電器へと帰還して二次電池を充電するようになっている。そこで、マーカを兼ねる充電器から、電気掃除機を充電器へと誘導するための信号を、例えば赤外線などのキャリアを用いて広い送信範囲で常時送信している。そのため、電気掃除機が掃除中など、充電器に帰還するとき以外であっても、充電器の近傍に位置していると、充電器から送信されている信号が電気掃除機へと外部のリモコンなどから送信される他の信号と干渉することで、電気掃除機がこの信号を受信できなくなる場合がある。
特開平６－１２５８６１号公報 特開平７－３２２９７７号公報
　本発明が解決しようとする課題は、走行体へ送信される他の信号をマーカからの信号によって妨げにくく、かつ、走行体をマーカによって確実に誘導できる自走式機器を提供することである。
　実施形態の自走式機器は、走行体を有する。また、この自走式機器は、走行体を誘導するマーカを有する。走行体は、本体ケースを備える。また、この走行体は、本体ケースに回転可能に設けられ、この本体ケースを走行可能とする駆動輪を備える。さらに、この走行体は、駆動輪を回転駆動させるモータを備える。また、この走行体は、走行体側識別情報を含む信号を所定幅の指向性で送信する走行体側送信部を備える。さらに、この走行体は、信号を走行体側送信部の指向性よりも広い指向性で受信可能な走行体側受信部を備える。また、この走行体は、走行体側送信部を制御して複数の方向に向けて信号を送信させる送信制御部を備える。そして、この走行体は、モータの駆動を制御するモータ制御部を備える。マーカは、走行体側識別情報を含む信号を受信するマーカ側受信部を備える。また、このマーカは、マーカ側受信部により走行体側識別情報を含む信号を受信したときに、マーカ側識別情報を含む信号を送信するマーカ側送信部を備える。そして、モータ制御部は、走行体側受信部によりマーカ側識別情報を含む信号を受信したときに、走行体識別情報を含む信号を送信した方向に基づいて本体ケースを走行させるようにモータの駆動を制御する。
第１の実施形態の自走式機器を示す平面図であり、(a)は走行体側送信部からの信号をマーカ側受信部が受信しない状態を示し、(b)は走行体側送信部からの信号をマーカ側受信部が受信した状態を示す。 同上電気掃除機を下方から示す平面図であるである。 同上電気掃除機の側面図である。 同上電気掃除機の内部構造を示すブロック図である。 同上自走式機器の制御を示すフローチャートである。 第２の実施形態の自走式機器を示す平面図であり、(a)は走行体側送信部からの信号をマーカ側受信部が受信しない状態を示し、(b)は走行体側送信部からの信号をマーカ側受信部が受信した状態を示す。 同上自走式機器の制御を示すフローチャートである。
実施形態
　以下、第１の実施形態の構成を、図面を参照して説明する。
　図１ないし図４において、10は自走式機器である電気掃除装置を示し、この電気掃除装置10は、走行体である電気掃除機11と、この電気掃除機11を誘導可能なマーカである充電器12とを備えている。
　電気掃除機11は、本実施形態では、被掃除面としての床面Ｆ上を自律走行(自走)しつつ床面Ｆを掃除する、いわゆる自走式のロボットクリーナである。そして、この電気掃除機11は、中空状の本体ケース15と、この本体ケース15内に収容された動作部である電動送風機16と、この電動送風機16の吸込側に連通する集塵部17と、例えば複数(一対)の駆動輪18と、これら駆動輪18を駆動させる動作部である駆動手段(駆動部)としてのモータ19と、旋回用の旋回輪20と、本体ケース15の下部に床面Ｆ上を旋回可能に取り付けられた例えば一対の補助清掃部(旋回清掃部)としてのサイドブラシ21と、これらサイドブラシ21をそれぞれ駆動させる旋回駆動手段(旋回駆動部)としての旋回モータ22と、壁や家具などの障害物を検出する障害物検出手段(障害物センサ)23と、充電器12へと赤外線などで信号を送信する走行体側送信手段(走行体側送信部)である第１送信部(掃除機側送信部)24と、充電器12やリモコン(図示せず)などから赤外線などで送信された信号を受信する走行体側受信手段(走行体側受信部)である第１受信部(掃除機側受信部)25と、第１送信部24、第１受信部25、電動送風機16および各モータ19などの駆動を制御する送信制御手段(送信制御部)としてのモータ制御手段(モータ制御部)である第１制御部(掃除機側制御部)26と、電源部を構成する電池である二次電池27とを備えている。なお、以下、電気掃除機11(本体ケース15)の走行方向に沿った方向を前後方向(図２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。
　本体ケース15は、例えば合成樹脂などにより平坦な円柱状(円盤状)などに形成されており、円形状の下面15aに、集塵部17に連通する集塵口としての吸込口31が床面Ｆに対向して開口形成されている。また、本体ケース15の上部には、図示しないが、各種操作パネルおよび表示部などが配置されている。
　吸込口31は、左右方向に長手状、すなわち横長に形成され、本体ケース15の下面15aの中央部よりも後方の位置で、かつ、左右方向の中央部に開口されている。この吸込口31は、外縁部が本体ケース15の下面15aから床面Ｆ側である下方に向けて突出するノズル部32によって囲まれている。また、この吸込口31には、回転清掃体としての回転ブラシ33が回転可能に配置されている。
　ノズル部32は、開口面積が下側(先端側)へと徐々に狭くなるように形成されており、その下端(先端)が吸込口31の前部および後部を区画している。
　回転ブラシ33は、例えば長尺の軸部の外周面に、径方向に螺旋状に複数の清掃体部が壁状に突出して取り付けられて構成されている。この回転ブラシ33は、下側が吸込口31から本体ケース15の下面15aの下方へと突出しており、電気掃除機11を床面Ｆ上に載置した状態で下側に位置する清掃体部の先端が床面Ｆに接触するように構成されている。そして、この回転ブラシ33は、回転清掃体駆動手段(回転清掃体駆動部)としての駆動モータ34により回転駆動される。
　駆動モータ34は、本体ケース15の内部に収容されており、機構部としての図示しないギヤ機構を介して回転ブラシ33と接続されている。
　電動送風機16は、例えば吸込側を後方に向けて、かつ、軸方向を前後方向(水平方向)に沿わせて本体ケース15の内部に収容されており、吸込側が集塵部17と連通している。なお、この電動送風機16は、例えば回転ブラシ33の回転駆動によって床面Ｆの塵埃を集塵部17に捕集できる場合には不要となる場合もある。
　集塵部17は、電動送風機16の駆動により吸込口31から吸い込まれた塵埃を捕集するものであり、例えば本体ケース15の後部に位置している。
　各駆動輪18は、本体ケース15(電気掃除機11)を床面Ｆ上で走行(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する扁平な円盤状に形成されている。また、これら駆動輪18は、本体ケース15の下部の前後方向の中心付近の位置にて、吸込口31の両側方に幅方向に互いに離間されて配置されており、幅方向に対称な位置となっている。
　各モータ19は、例えば駆動輪18のそれぞれに対応して配置されており、各駆動輪18を独立して駆動させることが可能となっている。これらモータ19は、各駆動輪18に直接接続されていてもよいし、ギヤ、あるいはベルトなどの図示しない伝達手段(伝達部)を介して各駆動輪18と接続されていてもよい。
　旋回輪20は、本体ケース15の幅方向の略中央部で、かつ、前部、すなわち駆動輪18よりも前方に位置しており、床面Ｆに沿って旋回可能で床面Ｆとの接触によって本体ケース15の進行方向に回動する従動輪である。
　各サイドブラシ21は、旋回本体部としての清掃部本体であるハブ部36と、このハブ部36から径方向へと放射状に突出して床面Ｆと接触する複数の清掃体としてのブラシ毛37とをそれぞれ有している。そして、サイドブラシ21，21は、本体ケース15の下部にて駆動輪18，18の前方でかつ旋回輪20の後方の両側方の位置に配置されている。
　ハブ部36は、中央部が本体ケース15の下面15aに旋回可能に軸支されている旋回軸となっている。
　また、各ブラシ毛37は、例えば可撓性(弾性)を有する合成樹脂などの部材により線状に形成されており、ハブ部36の外部から放射状に突出し、ハブ部36の回転(旋回)によってこのハブ部36と一体的に回転して床面Ｆの塵埃を掻き取るようになっている。
　各旋回モータ22は、下方に突出する図示しない回転軸が各ハブ部36に接続されており、各サイドブラシ21を、本体ケース15の幅方向中心側へと、換言すれば右側のサイドブラシ21を左側へと、左側のサイドブラシ21を右側へと、すなわち各サイドブラシ21により塵埃を吸込口31側へと掻き集めるようにそれぞれ回転可能である。
　なお、サイドブラシ21および旋回モータ22は必須の構成ではない。
　障害物検出手段23は、例えば超音波センサ、赤外線センサ、あるいは画像センサなどの非接触のセンサであり、例えば本体ケース15の外周の前部ないし両側部に亘って配置され、本体ケース15の前方の障害物(壁部)および側方の障害物(壁部)などの有無、およびそれらと本体ケース15との距離などをそれぞれ検出可能となっている。
　第１送信部24は、例えば赤外線発光ダイオードなどの発信手段(発信部)である発光手段(発光部)と、この発光手段からの発光の指向幅を設定する例えばレンズなどの発信指向性設定手段(発信指向性設定部)とを備えている。そして、この第１送信部24は、第１制御部26と電気的に接続されており、例えばこの第１制御部26により生成された走行体側識別情報である第１識別情報(掃除機側識別情報)を含む信号を比較的狭い所定幅(例えば鋭角の範囲)の指向性D1で本体ケース15の上部から前方に向けて送信可能となっている。この第１識別情報を含む信号とは、例えば赤外線に第１識別情報を変調し重畳した信号であり、第１識別情報とは、この情報を含む信号が電気掃除機11から送信されていることを示す、いわば電気掃除機11のＩＤである。なお、第１送信部24は、信号を本体ケース15の上部から前方に向けて送信可能であれば、全体が本体ケース15の上部の前側に配置されている構成だけでなく、信号を送信する部分(例えば発信指向性設定手段の一部)のみが本体ケース15の上部の前側に位置し、他の部分は本体ケース15の他の位置に配置されている構成でもよい。
　第１受信部25は、例えばフォトトランジスタやフォトカプラなどの受光手段(受光部)と、この受光手段による受光の指向幅を設定する例えばレンズなどの受信指向性設定手段(受信指向性設定部)とを備えている。そして、この第１受信部25は、第１制御部26と電気的に接続されており、例えば第１送信部24の指向性D1よりも広い幅(例えば鈍角の範囲)の指向性D2で外部からの信号。例えば充電器12からの信号、あるいは、電気掃除機11の操作用の図示しない操作手段(リモコン)などからの信号などを本体ケース15の上部にて前方から受信可能であるとともに、この受信した信号を第１制御部26へと出力するように構成されている。なお、第１受信部25は、信号を本体ケース15の上部にて前方から受信可能であれば、全体が本体ケース15の上部の前側に配置されている構成だけでなく、信号を受信する部分(例えば受信指向性設定手段の一部)のみが本体ケース15の上部の前側に位置し、他の部分は本体ケース15の他の位置に配置されている構成でもよい。
　第１制御部26は、例えばタイマなどの計時手段(計時部)、メモリなどの記憶手段(記憶部)およびマイコンなどの制御部本体を備えており、電動送風機16、各モータ19、障害物検出手段23、第１送信部24、第１受信部25、および、駆動モータ34などと電気的に接続され、障害物検出手段23による検出結果および第１受信部25により受信した信号の解析結果に基づいて、電動送風機16および各モータ19などの駆動を制御可能である。
　二次電池27は、第１制御部26、電動送風機16、各モータ19、障害物検出手段23、第１送信部24、第１受信部25、および、駆動モータ34などに給電するものである。そして、この二次電池27は、例えば本体ケース15の下面15aなどに位置する充電端子39，39と電気的に接続されており、これら充電端子39，39が充電器12に対して電気的に接続されることで二次電池27が充電可能となっている。
　一方、充電器12は、マーカ本体である充電器本体41と、この充電器本体41に設けられた接続端子42，42と、二次電池27の充電用の充電回路43と、電気掃除機11から赤外線などで送信される信号を受信するマーカ側受信手段(マーカ側受信部)である第２受信部(充電器側受信部)44、電気掃除機11へと赤外線などで信号を送信するマーカ側送信手段(マーカ側送信部)である第２送信部(充電器側送信部)45、および、第２送信部45などの駆動を制御するマーカ側制御手段(マーカ側制御部)である第２制御部(充電器側制御部)46とを備えている。
　接続端子42，42は、充電回路43と電気的に接続されており、充電器本体41の外部に露出し、電気掃除機11の充電端子39，39と機械的および電気的に接続可能となっている。
　充電回路43は、充電器本体41の内部に収容されており、例えば外部電源である商用交流電源ｅと電気的に接続され、二次電池27に対して接続端子42，42を介して定電流を供給してこの二次電池27を定電流充電する定電流回路である。
　第２受信部44は、例えばフォトトランジスタやフォトカプラなどの受光手段(受光部)と、この受光手段による受光の指向幅を設定する例えばレンズなどの受信指向性設定手段(受信指向性設定部)とを備えている。そして、この第２受信部44は、第２制御部46と電気的に接続されており、例えば第１送信部24の指向性D1よりも広い幅(例えば鈍角の範囲)の指向性D3で外部からの信号を充電器本体41の上部の位置にて受信可能であるとともに、この受信した信号を第２制御部46へと出力するように構成されている。なお、第２受信部44は、信号を充電器本体41の上部にて前方から受信可能であれば、全体が本体ケース15の上部の前側に配置されている構成だけでなく、信号を受信する部分(例えば受信指向性設定手段の一部)のみが充電器本体41の上部の前側に位置し、他の部分は充電器本体41の他の位置に配置されている構成でもよい。
　第２送信部45は、例えば赤外線発光ダイオードなどの発信手段(発信部)である発光手段(発光部)と、この発光手段からの発光の指向幅を設定する例えばレンズなどの発信指向性設定手段(発信指向性設定部)とを備えている。そして、この第２送信部45は、第２制御部46と電気的に接続されており、例えばこの第２制御部46により生成されたマーカ側識別情報である第２識別情報(充電器側識別情報)を含む信号を第１送信部24の指向性D1よりも広い幅(例えば鈍角の範囲)の指向性D4で充電器本体41の上部から正面方向に向けて送信可能となっている。この第２識別情報を含む信号とは、例えば赤外線に第２識別情報を変調し重畳した信号であり、第２識別情報とは、この情報を含む信号が充電器12から送信されていることを示す、いわば充電器12のＩＤである。そして、この第２送信部45と第１送信部24とは、互いに信号を時分割で送信するように構成され、これらの信号が混信することなく分離識別できるようになっている。なお、第２送信部45は、信号を充電器本体41の上部から前方に向けて送信可能であれば、全体が充電器本体41の上部の前側に配置されている構成だけでなく、信号を送信する部分(例えば発信指向性設定手段の一部)のみが充電器本体41の上部の前側に位置し、他の部分は充電器本体41の他の位置に配置されている構成でもよい。また、第２受信部44の指向性D3と第２送信部45の指向性D4とは、同じ幅でも異なる幅でもよく、電気掃除機11の第１受信部25の指向性D2の幅に対して広くても狭くてもよい。
　第２制御部46は、例えばタイマなどの計時手段(計時部)、メモリなどの記憶手段(記憶部)およびマイコンなどの制御部本体を備えており、充電回路43、第２受信部44、および、第２送信部45などと電気的に接続され、第２受信部44により受信した信号の解析結果に基づいて、第２送信部45などの駆動を制御可能である。
　次に、上記第１の実施形態の動作を、図５に示すフローチャートも参照しながら説明する。
　電気掃除機11は、例えば第１制御部26に予め設定された所定時刻などとなると、第１制御部26が電動送風機16、各旋回モータ22(各サイドブラシ21)および駆動モータ34(回転ブラシ33)を駆動させ、例えば充電器12から掃除を開始する。なお、掃除の開始位置は、電気掃除機11の走行開始位置、あるいは部屋の出入り口など、任意の場所に設定可能である。
　この電気掃除機11は、第１制御部26がモータ19，19を回転駆動させて駆動輪18，18により床面Ｆ上を自律走行する。このとき、第１制御部26は、障害物検出手段23を介して例えば掃除領域の周囲を囲む壁部や掃除領域内の障害物などとの距離を検出したり、図示しない段差センサを介して本体ケース15の下部のクリアランスを検出したりすることで電気掃除機11の位置や走行状態を監視し、障害物検出手段23および段差センサからの検出に対応して、障害物を回避したり段差を乗り越えたりしながら床面Ｆ上を走行する。
　そして、電気掃除機11は、各サイドブラシ21によって掻き集められた床面Ｆ上の塵埃を、電動送風機16の駆動によって発生した負圧が集塵部17を介して作用した吸込口31により空気とともに吸い込み、かつ、回転ブラシ33によって集塵部17へと掻き上げる。この塵埃は、集塵部17により分離および捕集されるとともに、塵埃が分離された空気は、電動送風機16に吸い込まれ、この電動送風機16を冷却した後、排気風となって本体ケース15に設けられた図示しない排気口から外部へと排気される。
　掃除領域の掃除が終了したと判断した場合には、第１制御部26は、電気掃除機11を充電器12の位置まで自律走行させる。このとき、第１制御部26は、モータ19，19の駆動を制御して本体ケース15を所定角度ずつ旋回(超信地旋回)させて方向を変えつつ第１送信部24による信号の送信と第１受信部25による信号の受信とを複数の方向で順次行わせて１周旋回することで、電気掃除機11(本体ケース15)の現在位置に対する充電器12の方向を識別し、第１識別情報を含む信号を送信した方向に基づいて本体ケース15(電気掃除機11)を走行させる。
　具体的に、まず、第１制御部26は、第１送信部24から送信する信号の出力強度(信号レベル)を所定値、例えば３に設定する(ステップ１)。
　次いで、第１制御部26は、記憶している受信テーブルをクリアし(ステップ２)、第１送信部24から第１識別情報を含む信号を送信させる(ステップ３)。ここで、受信テーブルとは、電気掃除機11の例えば前方を基準として所定方向、例えば時計回り方向へと所定角度毎に、充電器12の第２送信部45から送信された第２識別情報を含む信号を第１受信部25によって受信したかどうかを記憶するテーブルである。本実施形態では、電気掃除機11を時計回り方向に１０°ずつ旋回させながら第１受信部25によって信号を受信したかどうかを判断するので、受信テーブルは、１０°、２０°、…、３５０°、３６０°(０°)の３６の角度に対応する結果(数値)を独立して記憶するテーブルとなっている。
　そして、第１制御部26は、第１受信部25により充電器12の第２送信部45から送信された第２識別情報を含む信号を受信したかどうかを判断する(ステップ４)。すなわち、充電器12は、第１識別情報を含む信号を第２受信部44により受信したときにのみ、第２送信部45から第２識別情報を含む信号を送信するので、第１受信部25により第２識別情報を含む信号を受信したかどうかを判断することで、充電器12が第１識別情報を含む信号を第２受信部44により受信したかどうか、換言すれば、電気掃除機11の略前方(第１識別情報を含む信号の略送信方向)に充電器12が位置しているかどうかを判断できる。このステップ４において、信号を受信したと判断した場合には、第１制御部26は、電気掃除機11の現在の旋回角度に対応する受信テーブルに、信号を受信したことを数値として記録し(ステップ５、以下、受信記録という)、ステップ６に進む。ステップ４において、信号を受信していないと第１制御部26により判断した場合には、そのままステップ６に進む。
　次いで、第１制御部26は、モータ19，19の駆動を制御することで、本体ケース15を所定方向、例えば右方向(時計回り方向)に所定角度、例えば１０°旋回させる(ステップ６)。
　この後、第１制御部26は、本体ケース15が３６０°旋回したかどうかを判断する(ステップ７)。そして、このステップ７において、３６０°旋回していないと第１制御部26により判断した場合には、ステップ３に戻る。また、ステップ７において、３６０°旋回したと判断した場合には、第１制御部26は受信テーブルを参照し、各旋回角度に対応する受信記録が１つの旋回角度のみに記録されているかを判断する(ステップ８)。そして、このステップ８において、受信記録が１つの旋回角度のみであると判断した場合には、その方向に充電器12が位置しているものと判断し、第１制御部26は、本体ケース15をその角度に旋回させ(ステップ９)、その方向へと所定距離前進し(ステップ10)、ステップ１に戻る。
　また、ステップ８において、受信記録が１つの旋回角度のみでないと判断した場合には、第１制御部26は、受信記録が受信テーブル中の２つの旋回角度で連続しているかどうかを判断する(ステップ11)。このステップ11において、受信記録が２つの旋回角度で連続していると判断した場合には、それらの方向の中間の方向に充電器12が位置しているものと判断し、第１制御部26は、本体ケース15をそれらの旋回角度の中間の角度に旋回させ(ステップ12)、ステップ10に進む。
　さらに、ステップ11において、受信記録が２つの旋回角度で連続していないと判断した場合には、第１制御部26は、受信記録が受信テーブル中の３つの旋回角度で連続しているかどうかを判断する(ステップ13)。このステップ13において、受信記録が３つの旋回角度で連続していると判断した場合には、それらの方向の中間の方向に充電器12が位置しているものと判断し、第１制御部26は、本体ケース15をそれらの旋回角度の中間の角度に旋回させ(ステップ14)、ステップ10に進む。
　また、ステップ13において、受信記録が３つの旋回角度で連続していないと判断した場合には、第１制御部26は、受信記録が受信テーブル中の４つ以上の旋回角度で連続しているかどうかを判断する(ステップ15)。このステップ15において、受信記録が４つ以上の旋回角度で連続していると判断した場合には、電気掃除機11の第１送信部24から送信された信号を充電器12の第２受信部44が直接受信した場合と、その信号が掃除領域に配置された壁や障害物などによって反射された信号を第２受信部44が受信した場合とを含むものと判断し、第１制御部26は、第１送信部24から送信する信号の出力強度を所定量、例えば１低下させる(ステップ16)。ここで、電気掃除機11の第１送信部24から送信された信号を充電器12の第２受信部44が直接受信した場合と、その信号が掃除領域に配置された壁や障害物などによって反射された信号を第２受信部44が受信した場合(間接受信)とでは、受信強度が異なり、直接受信した場合の方が、受信強度が大きい。そのため、ステップ16の処理は、第１送信部24から送信する信号の出力強度を低下させることで、その信号が壁や障害物などによって反射されたときの信号の強度を第２受信部44によって受信できないレベルに低下させることにより、電気掃除機11の第１送信部24から送信する信号の方向とは異なる方向に充電器12が位置しているにも拘らず、その信号が壁や障害物などによって反射されて第２受信部44によって間接受信されることを抑制し、電気掃除機11と充電器12との相対的な位置関係をより明確にすることを意図している。
　次いで、第１制御部26は、第１送信部24から送信する信号の出力強度が０になったかどうかを判断する(ステップ17)。そして、このステップ17において、信号の出力強度が０になっていないと第１制御部26により判断した場合には、ステップ２に戻る。また、ステップ17において、信号の出力強度が０になったと第１制御部26により判断した場合には、電気掃除機11に対する充電器12の方向の特定を一旦保留し、任意の方向へと本体ケース15を走行させ(ステップ18)た後、ステップ１に戻る。
　一方、ステップ15において、受信記録が４つ以上の旋回角度で連続していないと判断した場合には、受信記録が受信テーブル中の不連続な複数の旋回角度で存在しているかどうかを判断する(ステップ19)。このステップ19において、受信記録が不連続な複数の旋回角度で存在していると判断した場合には、電気掃除機11の第１送信部24から送信された信号を充電器12の第２受信部44が直接受信した場合と、その信号が掃除領域に配置された壁や障害物などによって反射された信号を第２受信部44が受信した場合とを含むものと判断し、ステップ16に進む。また、ステップ19において、受信記録が不連続な複数の旋回角度で存在していないと判断した場合には、ステップ18に進む。
　このように信号の送受信と走行とを交互に繰り返すことで、電気掃除機11は充電器12へと段階的に接近するように帰還する。
　そして、充電器12の位置まで帰還した電気掃除機11は、電動送風機16などを停止させるとともに、充電器12の接続端子42，42に充電端子39，39を(機械的および電気的に)接続させてモータ19，19を停止させ、運転を終了して二次電池27を充電する。
　上述したように、上記第１の実施形態によれば、第１制御部26によりモータ19，19の駆動を制御して本体ケース15の方向を変える(本体ケース15を旋回させる)ことで第１送信部24による信号の送信と第１受信部25による信号の受信とを複数の方向で順次行わせることにより、第１送信部24と第１受信部25とをそれぞれ少なくとも１つ備えるだけで、複数の方向に対して信号の送受信が可能となる。したがって、第１送信部24および第１受信部25を複数備える場合と比較して、電気掃除機11をより安価に構成できる。
　なお、上記第１の実施形態において、充電器12の第２送信部45から送信された信号に基づいて電気掃除機11が所定距離走行した後、再度第１送信部24から信号を送信する際には、本体ケース15を全周旋回させてそれぞれの旋回角度において第１送信部24から信号を送信するのではなく、その走行方向を含むその走行方向近傍に位置する角度にのみ本体ケース15を旋回させて信号を送信するようにしてもよい。すなわち、電気掃除機11を充電器12へと帰還させるように走行させる場合、充電器12の第２送信部45から送信された信号を受信して電気掃除機11が一旦走行したときには、その走行方向側に充電器12が存在し、その反対側などには充電器12が存在しないものと判断されるので、充電器12が存在すると判断される側にのみ本体ケース15を旋回させて第１送信部24から信号を送信するようにすることで、不要な信号送信や本体ケース15の走行制御(旋回)を省略して、充電器12へとより短時間で帰還できる。
　次に、第２の実施形態を図６および図７を参照して説明する。なお、上記第１の実施形態と同様の構成および作用については、同一符号を付してその説明を省略する。
　この第２の実施形態は、上記第１の実施形態の第１送信部24および第１受信部25がそれぞれ複数ずつ本体ケース15に配置され、第１制御部26が、これら第１送信部24および第１受信部25により、本体ケース15の周囲に複数の方向へと信号の送受信を順次行わせるものである。
　第１送信部24は、本体ケース15の上部の周囲、すなわち周方向に所定角度、例えば１０°毎に離間された位置から信号を送信可能となっている。
　また、第１受信部25は、本体ケース15の上部の周囲、すなわち周方向に所定角度離間された位置にて信号を受信可能となっている。ここで、この第１受信部25は、本体ケース15の全周方向からの信号を受信できるようにすればよい。すなわち、この第１受信部25の指向性D2は、第１送信部24の指向性D1よりも指向性の幅が広いため、第１送信部24と比較して配置する個数は少なくてよい。したがって、第１制御部26に記憶される受信テーブルは、複数の第１受信部25全体で３６０°分をカバーするように設定されている。
　そして、この第２の実施形態では、上記第１の実施形態のステップ３ないしステップ７の処理に代えて、以下のステップ21ないしステップ25の処理をする。
　すなわち、第１制御部26は、いずれかの第１送信部24から第１識別情報を含む信号を送信し(ステップ21)、第１受信部25により充電器12の第２送信部45から送信された第２識別情報を含む信号を受信したかどうかを判断する(ステップ22)。このステップ22において、信号を受信したと判断した場合には、第１制御部26は、信号を送信した第１送信部24の電気掃除機11の前方に対する角度に対応する受信テーブルに、信号を受信した旨を記録し(ステップ23、受信記録)、ステップ24に進む。ステップ22において、信号を受信していないと第１制御部26により判断した場合には、そのままステップ24に進む。
　次いで、第１制御部26は、次に信号を送信する第１送信部24を、ステップ21において信号を送信した第１送信部24に対して、所定方向、例えば時計回り方向に隣接する第１送信部24に切り換える(ステップ24)。
　この後、第１制御部26は、信号を送信する第１送信部24が最初に信号を送信した第１送信部24に戻ったか、換言すれば、全ての第１送信部24から信号を送信したかどうか(信号を送信する第１送信部24が１周したかどうか)を判断する(ステップ25)。そして、このステップ25において、全ての第１送信部24から信号を送信していないと第１制御部26により判断した場合には、ステップ21に戻る。また、ステップ25において、全ての第１送信部24から信号を送信したと第１制御部26により判断した場合には、ステップ８に進む。
　このように、第１送信部24および第１受信部25を、本体ケース15にそれぞれ複数配置し、第１制御部26がこれら第１送信部24および第１受信部25により本体ケース15の周囲に複数の方向へと信号の送受信を順次行わせることで、本体ケース15の方向を変えることなく複数の方向に対して信号を送受信できるので、制御がより簡単であるとともに、本体ケース15の方向を変える時間なども不要で、より短時間で複数の方向に対して信号の送受信ができるため、充電器12へとより短時間で帰還可能となる。しかも、本体ケース15の方向を変える際に要する二次電池27の電力の消費が不要となるので、二次電池27の容量をより有効に利用でき、より長時間の掃除が可能になる。
　なお、上記第２の実施形態において、充電器12の第２送信部45から送信された信号に基づいて電気掃除機11が所定距離走行した後、再度第１送信部24から信号を送信する際には、全ての第１送信部24からではなく、その走行方向を含むその走行方向近傍に位置する第１送信部24のみから信号を送信するようにしてもよい。すなわち、電気掃除機11を充電器12へと帰還させるように走行させる場合、充電器12の第２送信部45から送信された信号を受信して電気掃除機11が一旦走行したときには、その走行方向側に充電器12が存在し、その反対側などには充電器12が存在しないものと判断されるので、充電器12が存在すると判断される側に位置する第１送信部24のみから信号を送信するようにすることで、不要な信号送信や制御を省略して、充電器12へとより短時間で帰還できる。
　上記各実施形態において、第１送信部24から送信する信号の出力強度を低下させることでこの信号の第２受信部44による間接受信を抑制するようにしたが、第２受信部44により受信する信号の受信感度を低下させても同様の作用効果を奏することができる。また、第２送信部45から送信する信号の第１受信部25による間接受信を抑制するように、第１受信部25により受信する信号の受信感度を低下させたり、第２送信部45から送信する信号の出力強度を低下させたりしても同様の作用効果を奏することができる。
　また、送信部24，45および受信部25，44は、それぞれ赤外線以外でも、例えば超音波やレーザ光線などの無線媒体を用いて信号を送受信してもよい。
　さらに、電気掃除機11は、基本的に第２送信部45からの信号を受信した方向側へと走行するが、例えば受信方向に対して所定角度の方向を走行方向とするなど、受信方向と走行方向とが所定の関係を有していれば、受信方向と走行方向とは必ずしも一致しなくてもよい。
　そして、電気掃除機11と、その二次電池27を充電するための充電器12とにより構成された電気掃除装置10だけでなく、任意の走行体と、その走行体の位置を誘導するマーカとにより構成された自走式機器に対しても適用できる。例えば、走行体として撮像手段(カメラ)を備えたものを用い、使用者が屋外などから携帯型端末などによりマーカに対して指令を出し、走行体をマーカによって所定の位置に誘導してその位置を撮像するなどの、屋内監視用の自走式機器などとしても用いることができる。
　また、送信制御手段(送信制御部)とモータ制御手段(モータ制御部)とは、別個に備えることもできる。
　以上説明した少なくとも１つの実施形態によれば、第１識別情報を含む信号を所定幅の指向性D1で電気掃除機11の第１送信部24により送信し、この信号を充電器12の第２受信部44により受信したときにのみ、第２識別情報を含む信号を第２送信部45から送信するので、第２送信部45から第２識別情報を含む信号を常時送信している場合と比較して、第２送信部45から送信される信号によって第１受信部25が受信する例えば操作手段(リモコン)などからの他の信号を妨げにくい。すなわち、第２送信部45から送信される信号によって電気掃除機11への信号の混信が生じにくい。
　そして、第１送信部24の指向性D1よりも広い幅の指向性D2を有する第１受信部25により第２識別情報を含む信号を受信したときに、第１識別情報を含む信号を送信した方向に基づいて本体ケース15を走行させるように第１制御部26がモータ19，19の駆動を制御することにより、充電器12によって電気掃除機11を確実に誘導でき、例えば掃除が終了した電気掃除機11などを充電器12へと確実に帰還させることができる。
　また、電気掃除機11は、基本的に第２送信部25から送信された第２識別情報を含む信号を受信した方向に向けて走行することとなるため、充電器12へと帰還する際に無駄な走行が少なく、二次電池27の容量をより有効に利用でき、掃除時間をより長く取ることができる。
　さらに、第２識別情報を含む信号を第１受信部25が所定以上(４つ以上)の複数の方向から受信したときに、第１送信部24の出力強度を低下させることで、電気掃除機11の第１送信部24から送信された信号を第２受信部44が間接受信することを抑制し、電気掃除機11と充電器12との相対的な位置関係をより明確にできる。
　また、送信部24，45および受信部25，44として赤外線を利用することで、安価な部品によって構成できるとともに、送信部24，45の指向性D1，D4を容易に制御できる。特に、第１送信部24は、例えばスリットなどの簡単な構成を用いて容易に狭い指向性D1を設定できる。
　そして、電気掃除装置10とすることで、掃除が終了すると二次電池27を充電するために電気掃除機11を充電器12へと確実に帰還させることができる。
　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。

Claims (5)

  1. 　走行体と、
    　この走行体を誘導するマーカとを具備し、
    　前記走行体は、
    　本体ケースと、
    　この本体ケースに回転可能に設けられ、この本体ケースを走行可能とする駆動輪と、
    　この駆動輪を回転駆動させるモータと、
    　走行体側識別情報を含む信号を所定幅の指向性で送信する走行体側送信部と、
    　信号を前記走行体側送信部の指向性よりも広い指向性で受信可能な走行体側受信部と、
    　前記走行体側送信部を制御して複数の方向に向けて信号を送信させる送信制御部と、
    　前記モータの駆動を制御するモータ制御部とを備え、
    　前記マーカは、
    　前記走行体側識別情報を含む信号を受信するマーカ側受信部と、
    　このマーカ側受信部により前記走行体側識別情報を含む信号を受信したときに、マーカ側識別情報を含む信号を送信するマーカ側送信部とを備え、
    　前記モータ制御部は、前記走行体側受信部により前記マーカ側識別情報を含む信号を受信したときに、前記走行体識別情報を含む信号を送信した方向に基づいて前記本体ケースを走行させるように前記モータの駆動を制御する
    　ことを特徴とした自走式機器。
  2. 　送信制御部は、モータ制御部であり、モータの駆動を制御して本体ケースの方向を変えることにより走行体側送信部による信号の送信と走行体側受信部による信号の受信とを複数の方向で順次行わせる
    　ことを特徴とした請求項１記載の自走式機器。
  3. 　走行体側送信部および走行体側受信部は、本体ケースにそれぞれ複数配置され、
    　送信制御部は、前記走行体側送信部および前記走行体側受信部により前記本体ケースの周囲に複数の方向へと信号の送受信を順次行わせる
    　ことを特徴とした請求項１記載の自走式機器。
  4. 　マーカ側識別情報を含む信号を走行体側受信部が所定以上の複数の方向から受信したときに、走行体側送信部の出力強度と前記走行体側受信部の受信感度との少なくともいずれか一方を低下させる
    　ことを特徴とした請求項２または３記載の自走式機器。
  5. 　走行体は、二次電池を備えた電気掃除機であり、
    　マーカは、前記電気掃除機が接続可能で、接続された前記電気掃除機の前記二次電池を充電する充電器である
    　ことを特徴とした請求項１ないし４いずれか一記載の自走式機器。
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