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JP6325946B2 - 自律走行体装置 - Google Patents

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JP6325946B2
JP6325946B2 JP2014173160A JP2014173160A JP6325946B2 JP 6325946 B2 JP6325946 B2 JP 6325946B2 JP 2014173160 A JP2014173160 A JP 2014173160A JP 2014173160 A JP2014173160 A JP 2014173160A JP 6325946 B2 JP6325946 B2 JP 6325946B2
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Description

本発明の実施形態は、走行面上に設置される基地装置と、走行面上を自律走行可能な自律走行体とを備えた自律走行体装置に関する。
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、被掃除面上を自律走行しながら掃除する、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、部屋内の掃除が終了すると、設置された所定の基地装置、例えば充電装置(充電台)を探索する。充電装置は、電気掃除機を誘導するビーコンを発信し、このビーコンを受信した電気掃除機は、このビーコンに沿って充電装置に向かって走行した後、この充電装置にドッキングすることで、掃除を終了するとともに、内蔵されている二次電池を充電する。
このように、電気掃除機が充電装置を探索してドッキングするときには、掃除や走行によって二次電池をある程度消費した状態となっているため、可能な限り早期に効率よく充電装置を見つけ出すことが求められる。特に、複数の部屋など、区切られた領域を複数有する掃除場所では、電気掃除機が現在いる領域と充電装置が設置されている領域とが異なる場合も考えられ、このような場合でも、短時間で充電装置を見つけ出すことが求められる。
特開２０１２−１７８１６２号公報
本発明が解決しようとする課題は、自律走行体が基地装置をより効率よく見つけ出すことができる自律走行体装置を提供することである。
実施形態の自律走行体装置は、基地装置と、自律走行体とを有する。基地装置は、走行面上に設置される。自律走行体は、本体ケースと、駆動輪と、物体検出手段と、基地装置検出手段と、制御手段とを備える。駆動輪は、本体ケースを走行面上で走行可能とする。物体検出手段は、本体ケースに設けられ所定距離以内の物体の存否を検出する。基地装置検出手段は、基地装置を検出する。制御手段は、物体検出手段および基地装置検出手段による検出に基づいて駆動輪の動作を制御することで本体ケースを自律走行させる。そして、制御手段は、第１走行モードと、第２走行モードとを備える。制御手段は、第１走行モードでは、本体ケースを直進させるとともに物体検出手段により物体を検出したときに本体ケースの走行方向を変えて直進させるように駆動輪の動作を制御する。制御手段は、第２走行モードでは、本体ケースを物体検出手段により検出した物体に沿わせつつ湾曲状に走行させるように駆動輪の動作を制御する。そして、制御手段は、第１走行モードにより領域内を走行して基地装置検出手段により基地装置を発見しないときに第２走行モードに切り換わる。また、制御手段は、第２走行モードにより異なる領域に移動したと所定回数以上判断したときに第１走行モードに切り換わる。
第１の実施形態の自律走行体装置を示す斜視図である。 同上自律走行体装置の自律走行体を下方から示す平面図である。 (a)は同上自律走行体の内部構造を示すブロック図、(b)は同上自律走行体装置の基地装置の内部構造を示すブロック図である。 (a)は自律走行体の第１走行モードでの走行ルートの一例を模式的に示す説明図、(b)は同上自律走行体の比較例として示す他の自律走行体の走行ルートの一例を模式的に示す説明図である。 (a)は自律走行体の第２走行モードでの通常の走行を模式的に示す説明図、(b)は第２走行モードで自律走行体が異なる領域に移動する場合を模式的に示す説明図である。 (a)は自律走行体の第２走行モードから第１走行モードに切り換わったときの走行ルートの一例を模式的に示す説明図、(b)は同上自律走行体の比較例として示す他の自律走行体の走行ルートの一例を模式的に示す説明図である。 同上自律走行体による基地装置探索動作の制御を示すフローチャートである。 同上自律走行体の第１走行モードの制御を示すフローチャートである。 同上自律走行体の第２走行モードの制御を示すフローチャートである。 第２の実施形態の自律走行体装置の自律走行体の第１走行モードでの走行ルートの一例を模式的に示す説明図である。
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において、10は自律走行体装置としての電気掃除装置を示し、この電気掃除装置10は、自律走行体としての電気掃除機本体11と、この電気掃除機本体11の基地装置としての充電用の充電装置(充電台)12とを備えている。
図１、図２および図３(a)に示すように、電気掃除機本体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。そして、この電気掃除機本体11は、中空状の本体ケース15と、この本体ケース15を床面上で走行させる走行部16と、床面などの塵埃を掃除する掃除部17と、充電装置12を含む外部装置と通信する通信部18と、各種情報を表示する表示部19と、走行部16、掃除部17、通信部18および表示部19を制御する制御手段20と、これら走行部16、掃除部17、通信部18、表示部19および制御手段20などに給電する二次電池21とを備えている。なお、以下、電気掃除機本体11(本体ケース15)の走行方向に沿った方向を前後方向(図１および図２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。また、図４などに示す矢印Ｘの指す方向が、電気掃除機本体11(本体ケース15)の前側を表すものとする。
本体ケース15は、例えば合成樹脂などにより扁平な円柱状(円盤状)などに形成されており、床面に対向する下面に吸込口22および排気口23がそれぞれ開口されている。
走行部16は、複数(一対)の駆動部としての駆動輪25，25と、これら駆動輪25，25を駆動させる動作部としての駆動手段であるモータ26，26と、旋回用の旋回輪27と、各種センサを有するセンサ部28などを備えている。
各駆動輪25は、電気掃除機本体11(本体ケース15)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。
各モータ26は、例えば駆動輪25のそれぞれに対応して配置されており、各駆動輪25を独立して駆動させることが可能となっている。
旋回輪27は、本体ケース15の下面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。
センサ部28は、例えば本体ケース15の旋回角度を検出する旋回角度検出手段30と、所定距離以内の壁や家具などの物体(障害物)の存否を検出する障害物検出手段である物体検出手段31と、充電装置12などからの無線信号(赤外線信号)を受信するフォトトランジスタなどの基地装置検出手段としての受信手段33とを備えている。このセンサ部28には、他に、例えば床面の段差などを検出する赤外線センサなどの図示しない段差検出手段、床面の塵埃量を検出する図示しない塵埃量検出手段、および、充電装置12などへの衝突防止用の赤外線センサなどの衝突防止信号検出手段(衝突防止センサ)などを備えていてもよい。
旋回角度検出手段30は、例えば左右のモータ26(駆動輪25)の回転数をそれぞれ測定する光エンコーダなどであり、この測定した回転数によって本体ケース15の旋回角度を検出するようになっている。
物体検出手段31は、本実施形態では、本体ケース15の前側半分を構成する可動的な円弧状の接触子であるバンパ35と、このバンパ35の移動によって動作されるスイッチ36とを有し、バンパ35と物体との接触を検出する接触センサである。すなわち、本実施形態の物体検出手段31は、本体ケース15に対して接触する(ゼロ距離に位置する)物体を検出するようになっている。
バンパ35は、本体ケース15の径方向に沿って移動可能となっており、例えば図示しないばねなどの付勢手段によって、本体ケース15から突出する方向に付勢されている。なお、このバンパ35は、例えば本体ケース15の一側から前部を介して他側まで連続する半円弧状としてもよいし、本体ケース15の一側から前部を介して他側までの半円弧領域を複数に分割した円弧状としてもよい。このようにバンパ35を複数に分割して構成する場合には、左右対称な配置とすることが好ましく、例えば前部と左右両側との３箇所などに分割するものとする。
スイッチ36は、物体との接触によって相対的に後退したバンパ35との接触により動作すなわちオンオフが切り換わるもので、少なくとも本体ケース15の両側にてバンパ35の背面側に対向して配置されている。そして、これらスイッチ36のいずれのオンオフが切り換わったかにより、バンパ35の物体との接触、および、その接触位置(接触方向)を検出可能となっている。本実施形態では、例えば本体ケース15(バンパ35)の左右方向の中心位置を含む前側の左右略均等な所定角度ずつに亘る前側領域と、この前側領域の右側に隣接し本体ケース15(バンパ35)の右側部に亘る右側の所定角度の右側領域と、前側領域の左側に隣接し本体ケース15(バンパ35)の左側部に亘る左側の所定角度の左側領域とのそれぞれのうち、どの領域が物体と接触したかを検出可能となっている。
受信手段33は、充電装置12からの無線信号を検出することで充電装置12の位置を推定するためのものであり、例えば本体ケース15の前部の外周面などに複数配置されている。
掃除部17は、例えば本体ケース15内に位置して塵埃を吸い込む電動送風機37と、吸込口22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38およびこの回転ブラシ38を回転駆動させるブラシモータ39と、本体ケース15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であるサイドブラシ40およびこのサイドブラシ40を駆動させるサイドブラシモータ41と、塵埃を溜める集塵部42となどを備えている。なお、電動送風機37と、回転ブラシ38およびブラシモータ39と、サイドブラシ40およびサイドブラシモータ41とは、少なくともいずれかを備えていればよい。
通信部18は、充電装置12などに対して無線信号(赤外線信号)を送信する赤外線発光素子などの送信手段46を備えている。なお、この通信部18には、例えばアクセスポイントなどを介して外部装置との無線信号の送受信をする無線ＬＡＮデバイスなどとを備えていてもよい。
表示部19は、時刻や時間、あるいは電気掃除機本体11に関する各種情報などを表示するものであり、例えば本体ケース15の上部に配置されている。なお、この表示部19は、例えば使用者が各種設定を直接入力可能である入力操作手段の機能を兼ね備えるタッチパネルなどとしてもよい。
制御手段20は、例えばＣＰＵやタイマおよびカウンタなどを備えたマイコンであり、センサ部28による検出結果に基づいて、自律走行しつつ掃除部17により掃除をする掃除モードと、充電装置12を探索して充電装置12へと帰還する帰還モードと、充電装置12を介して二次電池21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。そして、掃除モード中および帰還モード中には、複数、例えば２つの走行モード、すなわち第１走行モードと第２走行モードとが設定されている。
第１走行モードは、物体(障害物)が少ない領域(オープンスペース)を効率よく走行するためのモードであり、電気掃除機本体11(本体ケース15)が部屋の中を物体に対して所定距離以内に接近する(物体に衝突する)毎に向きを変えつつ直進する、ランダムバウンド走行モードとも呼び得るもので、電気掃除機本体11(本体ケース15)を直進させるとともに、物体検出手段31により物体を所定距離以内に検出(電気掃除機本体11(本体ケース15(バンパ35))との接触を検出)するとその位置で所定の角度範囲内でランダムな旋回角度だけ旋回(超信地旋回)して走行方向をランダムに変え、さらに直進させるようにモータ26，26(駆動輪25，25)の動作を制御するものである(図４および図６中の矢印S1に示す)。なお、以下、直進とは、直線に沿って進行するものだけでなく、直線に近似した円弧などに沿って進行する、実質的な直進も含むものとする。
第２走行モードは、例えば物体の近傍を走行するためのモードであり、電気掃除機本体11(本体ケース15)が物体検出手段31により検出した物体(壁)などの部屋の外縁に沿ってアーチ状に繰り返しバウンドするように走行する、壁沿いアーチ走行モードとも呼び得るもので、電気掃除機本体11(本体ケース15)を壁に沿って円弧状(アーチ状)に湾曲した軌跡を描きながら走行させるとともに、物体検出手段31により電気掃除機本体11(本体ケース15)の所定距離以内に壁が位置する(電気掃除機本体11(本体ケース15(バンパ35))が壁に接触した)ことを検出するとその位置で所定角度だけ壁と反対方向に旋回(超信地旋回)して方向を変え、さらに壁に沿って円弧状(アーチ状)に湾曲して走行させるようにモータ26，26(駆動輪25，25)の動作を制御するものである(図４および図６中の矢印S2に示す)。なお、本実施形態では、第２走行モードは、以下、電気掃除機本体11(本体ケース15)の右側に壁を臨みながら、換言すれば電気掃除機本体11(本体ケース15)の右側を物体(壁)に沿わせながら走行する、いわゆる右手沿いのモードとするが、動作を左右反転した左手沿いのモードとしてもよいし、これら右手沿いのモードと左手沿いのモードとを所定条件に基づいて切り換えるようにしてもよい。
また、二次電池21は、例えば本体ケース15の下面の後部の両側に露出する接続部としての充電端子48，48と電気的に接続されており、これら充電端子48，48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、充電装置12を介して充電されるようになっている。
一方、充電装置12は、壁の近傍など、掃除の妨げにならない位置に配置されている。図１および図３(b)に示すように、この充電装置12は、二次電池21(図３(a))の充電用の充電回路52が内蔵されているとともに、この充電回路52と電気的に接続された接続受部としての充電用端子53，53および商用電源と接続される給電用の電源コード54などが設けられ、かつ、例えば電気掃除機本体11を充電装置12へと誘導する帰還用の誘導信号である無線信号(赤外線信号)を出力する赤外線発光素子などの例えば左右一対の信号出力手段55、電気掃除機本体11の送信手段46からの無線信号(赤外線信号)を受信するフォトトランジスタなどの信号受信手段57、および、これら充電回路52、信号出力手段55および信号受信手段57などの動作をそれぞれ制御する装置制御手段58などを備えている。
信号受信手段57は、電気掃除機本体11の送信手段46から発光された無線信号(赤外線信号)を検出することで電気掃除機本体11と充電装置12との位置関係などを把握するためのものである。
装置制御手段58は、例えば信号出力手段55から送信する信号を生成したり、信号受信手段57により受信した電気掃除機本体11の送信手段46からの信号を処理したりするものである。そして、この装置制御手段58は、電気掃除機本体11を充電装置12に向かって誘導する誘導モードと、充電回路52を介して二次電池21を充電するための充電モードと、動作待機中の待機モードとを有しており、誘導モード時に、信号出力手段55から無線信号を送信させるように構成されている。
次に、上記第１の実施形態の動作を説明する。
一般に、電気掃除装置10は、電気掃除機本体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21を充電する充電作業とに大別される。そして、掃除作業は、充電装置12から電気掃除機本体11が離脱する離脱動作、この離脱動作の後掃除部17によって掃除をする掃除動作、この掃除動作の後あるいは掃除動作の最中に充電装置12の探索をする探索動作、この探索動作により検出した充電装置12に向かって電気掃除機本体11が走行する接近(アプローチ)動作、および、充電装置12に接近した電気掃除機本体11が充電装置12と接続(ドッキング)する接続動作などにより構成されている。
(掃除作業)
電気掃除機本体11は、例えば予め設定された掃除開始時刻となったときなど、掃除の開始のタイミングで、制御手段20が待機モードから掃除モードに切り換わり、掃除部17および走行部16などを駆動させ、充電装置12から例えば直線状に離脱する(離脱動作)。なお、充電装置12では、電気掃除機本体11が離脱してから所定時間経過した後などに装置制御手段58が待機モードから誘導モードに切り換わる。
次いで、制御手段20は、センサ部28からの検出に対応して駆動輪25，25(モータ26，26)を駆動させることで、障害物や段差などを回避しながら電気掃除機本体11(本体ケース15)を、第１走行モードと第２走行モードとのいずれかを用いて、あるいはそれらを所定の順番で所定時間ずつ用いて床面上を走行させつつ、掃除部17によって床面の塵埃を掃除して捕集する(掃除動作)。
そして、掃除領域の掃除が完了した、または、二次電池21の容量が所定量まで低下して掃除を完了させるのに不足している(二次電池21の電圧が放電終止電圧近傍まで低下している)などの所定条件時には、電気掃除機本体11は、制御手段20が帰還モードに切り換わり、この制御手段20により駆動輪25，25(モータ26，26)を駆動させて走行しながら充電装置12を探索する(探索動作)。
この探索動作では、電気掃除機本体11は、第１走行モードあるいは第２走行モードを切り換えつつ用いて走行しながら、充電装置12の信号出力手段から発信されている無線信号を受信手段により受信するかどうかを検出する。ここで、第１走行モードでは、局所的な領域内で充電装置12の探索を行い、第２走行モードでは、探索する領域を別の領域へと移行する。すなわち、第１走行モードを用いてその領域内に充電装置12の信号出力手段55から出力されている無線信号を受信手段33によって検出しない、換言すれば充電装置12を発見しないときには、その領域内に充電装置12がないものと判断し、制御手段20は第１走行モードから第２走行モードに切り換わり、第２走行モードを用いて新たな異なる領域に電気掃除機本体11(本体ケース15)が走行したと所定回数以上判断したときには、制御手段20は第２走行モードから第１走行モードに切り換わる。
この探索動作の処理アルゴリズムを図７に示すフローチャートも参照しながら説明すると、まず、第１走行モードを実行し(ステップ１)、制御手段20では、この制御手段20に記憶されている第２走行モードカウンタ履歴HWACが０であるかどうかを判断する(ステップ２)。このステップ２において、第２走行モードカウンタ履歴HWACが０でないと判断すると、制御手段20に記憶されている第２走行モードカウンタWACおよび第２走行モードカウンタ履歴HWACをそれぞれ０とし(ステップ３)、第２走行モードに切り換わる(ステップ４)。一方、ステップ２において、第２走行モードカウンタ履歴HWACが０であると判断すると、制御手段20に記憶されている第２走行モードカウンタWACおよび第２走行モードカウンタ履歴HWACをそれぞれ１とし(ステップ５)、ステップ４に進む。
ステップ４での第２走行モードの後、制御手段20は、第２走行モードカウンタWACが０であるかどうかを判断する(ステップ６)。そして、このステップ６において、第２走行モードカウンタWACが０でないと判断した場合には、第２走行モードカウンタWACから１を減算し(ステップ７)、ステップ４に戻る。また、ステップ６において、第２走行モードカウンタWACが０であると判断した場合には、ステップ１に戻る。
したがって、電気掃除機本体11では、受信手段33により充電装置12の信号出力手段55からの無線信号(誘導信号)を検出するまで、換言すれば充電装置12を発見するまで、制御手段20が、第１走行モードの１回の実施につき、第２走行モードの実施回数を、１回、２回、１回、２回、…と交互に切り換えるように制御する。換言すれば、電気掃除機本体11では、制御手段20が、第２走行モードから第１走行モードに切り換える際の所定回数を、第１走行モードから第２走行モードに切り換わる毎に切り換える。
また、ステップ１に示す第１走行モードでは、受信手段33により充電装置12の信号出力手段55からの無線信号(誘導信号)を検出しない限り、換言すれば充電装置12を発見しない限り、電気掃除機本体11(本体ケース15)が第１走行モードを開始した側と同側に到達したと判断するまで、本実施形態では電気掃除機本体11(本体ケース15(バンパ35))が物体に衝突した回数が所定回数以上になるまで第１走行モードを継続するようになっている。図８に示すフローチャートも参照しながら説明すると、この第１走行モードでは、制御手段20に記憶されている物体検出カウンタObCを０とし(ステップ10)、制御手段20がモータ26，26(駆動輪25，25)の動作を制御して、電気掃除機本体11(本体ケース15)を直進させる(ステップ11)。
次いで、制御手段20は、受信手段33を介して充電装置12からの無線信号を受信したかどうか、換言すれば充電装置12を発見したかどうかを判断し(ステップ12)、受信手段33を介して充電装置12からの無線信号を受信した、換言すれば充電装置12を発見したと判断した場合には、全てのカウンタを０として、探索動作を終了し後述する接近動作に移行する(ステップ13)。一方、ステップ12において、受信手段33を介して充電装置12からの無線信号を受信していない、換言すれば充電装置12を発見していないと判断した場合には、制御手段20は、物体検出手段31を介して物体を所定距離以内に検出したかどうか、換言すれば、本体ケース15(バンパ35)が物体と接触したかどうかを判断する(ステップ14)。
このステップ14において、物体を所定距離以内に検出していない、換言すれば、本体ケース15(バンパ35)が物体と接触していないと判断した場合には、ステップ11に戻る。また、このステップ14において、物体を所定距離以内に検出した、換言すれば本体ケース15(バンパ35)が物体と接触したと判断した場合には、制御手段20は物体検出カウンタObCに１を加算する(ステップ15)。この後、制御手段20は、物体検出カウンタObCが規定値以上となったかどうか、換言すれば物体に所定回数以上衝突したかどうかを判断する(ステップ16)。ここで、この規定値とは、電気掃除機本体11(本体ケース15)が、第１走行モードを開始したときの電気掃除機本体11(本体ケース15)の位置と同側に到達するために必要であると想定される、物体との衝突によって走行方向を変える回数(衝突回数)に対応するものであり、本実施形態では奇数回(例えば３回)に設定されている。具体的には、例えば図４(a)に示す例では、物体検出手段31が所定距離以内に物体Ｐを検出した(本体ケース15(バンパ35)が衝突した)回数が奇数回(３回)となったときに、電気掃除機本体11(本体ケース15)が第１走行モードの開始時と同側に到達している。
そして、ステップ16において、物体検出カウンタObCが規定値以上となっていない、換言すれば物体に所定回数以上衝突していないと判断した場合には、制御手段20は、モータ26，26(駆動輪25，25)の動作を制御して、電気掃除機本体11(本体ケース15)を所定の角度範囲内でランダムな旋回角度だけ旋回(超信地旋回)させ(ステップ17)、ステップ11に戻る。一方、ステップ16において、物体検出カウンタObCが規定値以上となった、換言すれば物体に所定回数以上衝突したと判断した場合には、ステップ２に進む。
したがって、第１走行モードでは、受信手段33により充電装置12の信号出力手段55からの無線信号(誘導信号)を検出しない限り、換言すれば充電装置12を発見しない限り、電気掃除機本体11(本体ケース15)が第１走行モードを開始した側と同側に到達したとき(電気掃除機本体11(本体ケース15(バンパ35))が物体に衝突した回数が所定回数(規定値)以上になったとき)に第２走行モードに切り換わる。
さらに、ステップ４に示す第２走行モードでは、受信手段33により充電装置12の信号出力手段55からの無線信号(誘導信号)を検出しない限り、換言すれば充電装置12を発見しない限り、電気掃除機本体11(本体ケース15)が所定角度、本実施形態では１００°以上旋回走行したことを検出するまで第２走行モードを継続するようになっている。図９に示すフローチャートも参照しながら説明すると、この第２走行モードでは、制御手段20は、モータ26，26(駆動輪25，25)の動作を制御して、まず、電気掃除機本体11(本体ケース15)を壁に対して離反する方向へと所定角度旋回させ(ステップ20)、次いで、電気掃除機本体11(本体ケース15)を壁に向かってアーチ状に走行、すなわち壁に向かう方向へと徐々に旋回させながら走行(旋回走行(信地旋回))させる(ステップ21)。
次いで、制御手段20は、受信手段33を介して充電装置12からの無線信号を受信したかどうか、換言すれば充電装置12を発見したかどうかを判断し(ステップ22)、受信手段33を介して充電装置12からの無線信号を受信した、換言すれば充電装置12を発見したと判断した場合には、全てのカウンタを０として、探索動作を終了し後述する接近動作に移行する(ステップ23)。一方、ステップ22において、受信手段33を介して充電装置12からの無線信号を受信していない、換言すれば充電装置12を発見していないと判断した場合には、制御手段20は、旋回角度検出手段30を介して電気掃除機本体11(本体ケース15)が所定角度(例えば１００°)以上旋回したかどうかを判断する(ステップ24)。
このステップ24において、所定角度以上旋回していないと判断した場合には、ステップ21に戻る。また、このステップ24において、所定角度以上旋回したと判断した場合には、ステップ６に進む。具体的に、例えば図５(b)に示す例では、電気掃除機本体11(本体ケース15)が１００°以上旋回したときに、走行していた領域Raから異なる新たな領域Rbに移動している。
したがって、第２走行モードでは、受信手段33により充電装置12の信号出力手段55からの無線信号(誘導信号)を検出しない限り、換言すれば充電装置12を発見しない限り、電気掃除機本体11(本体ケース15)が所定角度以上旋回したときに、この所定角度以上旋回した回数、すなわち異なる領域に移動した回数が所定回数以上であれば第１走行モードに切り換わる。
そして、探索動作によって探索して検出した充電装置12に向かうように電気掃除機本体11(本体ケース15)を走行させた後、所定距離まで近づくと、充電端子48，48を充電装置12に向けて、信号出力手段55から出力されている無線信号(誘導信号)に沿って直線状に充電装置12へと接近する(接近動作)。この接近動作時には、電気掃除機本体11は、物体(障害物)や段差、あるいは他装置からの無線信号(赤外線信号)などの回避動作も行い、この回避動作後も無線信号(誘導信号)を検出している場合には接近動作を継続し、無線信号(誘導信号)を検出しなくなった場合には例えば探索動作に戻る。この後、充電端子48，48を充電用端子53，53と接続(ドッキング)する(接続動作)。そして、電気掃除機本体11と充電装置12との接続が終了すると、制御手段20は、掃除部17および走行部16などを停止させて掃除作業を終了する。
なお、所定時間(例えば３０分)以内に電気掃除機本体11により充電装置12を発見しない場合、二次電池21の残量が所定以下に低下した場合、あるいは脱輪や集塵部42の外れなどを検出した場合などには、例えば電気掃除機本体11は探索動作を中止し、その場や所定の位置などで各部の動作を停止するとともに、表示部19にエラー表示をする。これにより二次電池21の残量を使い切ることがなく、二次電池21の劣化を防止できる。
また、例えば探索動作の最中に使用者により表示部19、あるいはリモコンなどを介して停止が入力された場合には、探索動作を終了し、その後、使用者により表示部19、あるいはリモコンなどを介して開始が入力されたときには掃除動作に移行する。すなわち、本実施形態では、探索動作は一時停止および再開をしないものとする。
(充電作業)
充電装置12に電気掃除機本体11が接続された後、所定のタイミング、例えば予め設定された充電開始時刻となったとき、あるいは電気掃除機本体11が充電装置12に接続されてから所定時間が経過したときなどに、制御手段20および装置制御手段58はそれぞれ充電モードに移行して充電回路52を駆動させ、二次電池21の充電を開始する。そして、二次電池21の電圧が所定の使用可能電圧まで上昇したと判断すると、制御手段20および装置制御手段58が充電回路52による充電を停止させて充電作業を終了し、制御手段20および装置制御手段58がそれぞれ待機モードとなる。
このように、上記第１の実施形態によれば、制御手段20は、本体ケース15を直進させるとともに物体検出手段31により物体を検出したときに本体ケース15の走行方向を変えて直進させるように駆動輪25の動作を制御する第１走行モードにより領域内を走行して受信手段33により充電装置12を発見しないときに、本体ケース15を物体検出手段31により検出した物体に沿わせつつ湾曲状に走行させるように駆動輪25の動作を制御する第２走行モードに切り換わり、この第２走行モードにより異なる領域に移動したと所定回数以上判断したときに第１走行モードに切り換わるので、複数の異なる領域に跨って充電装置12を短時間で効果的に探索することができる。すなわち、第２走行モードを用いると、領域内で壁などに沿ってよりきめ細かく充電装置12を探索できるものの、探索に時間を要するので、充電装置12の探索には、各領域内を短時間で探索する第１走行モードを基本的に用い、この第１走行モード時に充電装置12を発見できないときにのみ第２走行モードを用いて異なる領域へと電気掃除機本体11(本体ケース15)を走行させるようにすることで、電気掃除機本体11が充電装置12を短時間でより効率よく見つけ出すことができる。
また、第２走行モード時には、電気掃除機本体11(本体ケース15)の旋回角度が所定角度未満であれば、単に物体(壁)Ｐに沿ってアーチ状に走行しているに過ぎない(図５(a))ものの、旋回角度が所定角度以上となれば、物体(壁)Ｐを回り込んで異なる領域Rbに到達した(図５(b))と想定されるので、制御手段20が、第２走行モード時に電気掃除機本体11(本体ケース15)が所定角度以上旋回したことを検出したときに異なる領域Rbに移動したと判断して第１走行モードに切り換わることで、電気掃除機本体11をより確実に異なる領域Rbへと到達したことを判断できる。
さらに、第１走行モードでは、物体に向けて直進した後、物体検出手段31によって所定距離以内に物体を検出すると、走行方向を変えて直進するので、制御手段20が、第１走行モードを開始したときと反対側に到達した位置で第２走行モードに切り換わると、現在の領域Rbから再度領域Raに戻ってしまうおそれがある(図４(b))。そこで、制御手段20は、第１走行モードにより本体ケース15がこの第１走行モードを開始した側と同側に到達したと判断したときに第２走行モードに切り換わることで、第２走行モードによってさらに異なる領域Rcへと電気掃除機本体11(本体ケース15)を到達する確率を向上できる(図４(a))。
そして、制御手段20が第２走行モードから第１走行モードに切り換える際に、例えば１回毎に交互に切り換えると、現在の領域Rbから再度領域Raに戻ってしまうおそれがある(図６(b))。そこで、制御手段20は、第２走行モードから第１走行モードに切り換える際の所定回数、すなわち第１走行モードに切り換わる前に第２走行モードを連続して実施する回数を、第１走行モードから第２走行モードに切り換わる毎に切り換え、例えば１回、２回、１回、２回、…などとすることで、さらに異なる領域Rcへと電気掃除機本体11(本体ケース15)を到達する確率を向上できる(図６(a))。
なお、上記第１の実施形態において、図１０に示す第２の実施形態のように、第２走行モードから第１走行モードに切り換わる際に、そのまま直進せずに、一旦進行方向と反対方向(壁から離反する方向)に旋回(超信地旋回)した後、直進するようにしてもよい。この場合には、電気掃除機本体11(本体ケース15)が第１走行モードの開始時と同側に到達するまでの物体検出手段31による物体Ｐの検出回数(本体ケース15(バンパ35)の物体Ｐとの衝突回数)が偶数回となるので、規定値を偶数、例えば２回などと設定することにより、上記第１の実施形態と同様の作用効果を奏することができる。すなわち、第２走行モードから第１走行モードに切り換わる際には、任意の制御を取ることができるので、第１走行モードから第２走行モードに切り換えるかどうかを判断するための上記のステップ16の規定値は、この第２走行モードから第１走行モードに切り換わる際の制御に応じて、第１走行モードの開始時と同側に到達したときとなるように設定すればよい。
また、上記各実施形態において、基地装置としては、二次電池21を充電する充電装置12としたが、例えば集塵部42に捕集した塵埃を廃棄するためのダストステーションなど、任意の基地装置とすることができる。
さらに、掃除動作は、充電装置12から開始する他に、掃除領域中の任意の位置を開始位置とすることができる。
また、物体検出手段31としては、例えば超音波センサあるいは赤外線センサなどの非接触型の測距センサを用い、所定距離以内に位置する物体を接触することなく検出するようにしてもよい。
そして、電気掃除機本体11に自律走行体の機能を持たせたが、自律走行体としては、掃除をするものに限定されない。
以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、電気掃除機本体11が充電装置12をより効率よく見つけ出すことができ、例えば複数の領域に跨って掃除をする場合などでも、電気掃除機本体11を充電装置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。
10 自律走行体装置としての電気掃除装置
11 自律走行体としての電気掃除機本体
12 基地装置としての充電装置
15 本体ケース
20 制御手段
25 駆動輪
31 物体検出手段
33 基地装置検出手段としての受信手段

Claims (4)

  1. 走行面上に設置される基地装置と、
    本体ケースと、この本体ケースを走行面上で走行可能とする駆動輪と、前記本体ケースに設けられ所定距離以内の物体の存否を検出する物体検出手段と、基地装置を検出する基地装置検出手段と、前記物体検出手段および前記基地装置検出手段による検出に基づいて前記駆動輪の動作を制御することで前記本体ケースを自律走行させる制御手段とを備えた自律走行体とを具備し、
    前記制御手段は、前記本体ケースを直進させるとともに前記物体検出手段により物体を検出したときに前記本体ケースの走行方向を変えて直進させるように前記駆動輪の動作を制御する第１走行モードと、前記本体ケースを前記物体検出手段により検出した物体に沿わせつつ湾曲状に走行させるように前記駆動輪の動作を制御する第２走行モードとを備え、前記第１走行モードにより領域内を走行して前記基地装置検出手段により基地装置を発見しないときに前記第２走行モードに切り換わり、前記第２走行モードにより異なる領域に移動したと所定回数以上判断したときに前記第１走行モードに切り換わる
    ことを特徴とした自律走行体装置。
  2. 制御手段は、第２走行モード時に本体ケースが所定角度以上旋回したことを検出したときに異なる領域に移動したと判断して第１走行モードに切り換わる
    ことを特徴とした請求項１記載の自律走行体装置。
  3. 制御手段は、第１走行モードにより本体ケースがこの第１走行モードを開始した側と同側に到達したと判断したときに第２走行モードに切り換わる
    ことを特徴とした請求項１または２記載の自律走行体装置。
  4. 制御手段は、第２走行モードから第１走行モードに切り換える際の前記所定回数を、前記第１走行モードから前記第２走行モードに切り換わる毎に切り換える
    ことを特徴とした請求項１ないし３いずれか一記載の自律走行体装置。
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