JP2005211359A - 自律走行ロボットクリーナーシステム - Google Patents

Abstract

【課題】選択された掃除領域の掃除を掃除形態に従って自律走行しながら行うロボットクリーナーを含む自律走行ロボットクリーナーシステムであって、低コストで、かつ簡単な操作で容易に家庭内の複数の部屋を任意の掃除形態で順次自動的に掃除するものとする。
【解決手段】リモートコントローラの機能を持つ道しるべＮｏ．１からＮｏ．５、ＥＮＤが掃除領域の単位である部屋の入口近傍の廊下に設置され、ユーザ操作により部屋番号とその掃除形態及び掃除終了の領域に対応してその旨が設定される。ロボットクリーナー１は、自律走行しながら道しるべに設定された情報についてワイヤレス通信し、交信により取得した情報を基に部屋番号順に設定の掃除形態を選択し、選択された部屋に入って設定の掃除形態に従って部屋の掃除を行い、同時に掃除済み領域の地図情報を作成する。部屋の掃除が済んだら廊下に出て、次の道しるべと交信して上記動作を繰り返す。
【選択図】図６

Description

本発明は、自律走行しながら部屋の掃除を行う自律走行ロボットクリーナーシステムに関するものである。

自律走行ロボットクリーナーにおいて、ロボット移動範囲を容易に設定できるように、ロボットが受信できる信号を発生する誘導磁界発生手段を持つ移動終了ステーションを任意の位置に設けることが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、ホームサーバを用いてユーザが複数の掃除領域の中から任意の掃除領域を選択するとともにこの掃除領域における掃除形態を選択し、選択された掃除領域を自律走行しながら掃除形態に従って掃除を行うことで、煩わしい走行経路の入力作業を不要としたロボットクリーナーシステムが知られている（例えば、特許文献２参照）。
特開平５−２７８３３号公報 特開２００２−８５３０５号公報

しかしながら、上記特許文献１に示されたロボットクリーナーにおいては、移動終了ステーションを設ける構成であって、自律走行ロボットが複数の部屋を順次、自動的に掃除していく場合に対応したものではない。また、特許文献２に示されたロボットクリーナーシステムにおいては、ホームサーバからロボットを制御する形式であるため、構成が複雑で装置コストが高くなる。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、低コストで、かつ簡単な操作で容易に家庭内の複数の部屋を任意の掃除形態で順次自動的に掃除させることができる自律走行ロボットクリーナーシステムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１の発明は、自律走行のための自律走行用センサと、このセンサ出力に基づいて自律走行する走行手段と、複数の掃除領域の中から任意の掃除領域を選択するとともにこの選択した掃除領域における掃除形態を選択する選択手段と、前記選択手段により選択された掃除領域を自律走行しながら掃除する掃除手段とを備えたロボットクリーナーを含み、該ロボットクリーナーが前記選択手段により選択された掃除領域まで自律走行し、該選択された掃除領域の掃除を掃除形態に従って自律走行しながら行う自律走行ロボットクリーナーシステムにおいて、掃除領域の単位である部屋の入口近傍の廊下に設置され、ユーザ操作により当該部屋番号とその掃除形態及び掃除終了の領域に対応してその旨が設定される設定手段と、この設定手段に設定された情報について前記ロボットクリーナーとワイヤレス通信する通信手段とを有し、該ロボットクリーナーを部屋に誘導するためのリモートコントローラを備え、前記ロボットクリーナーは、廊下を掃除しながら自律走行している際に前記リモートコントローラとワイヤレス通信する通信手段と、掃除済みの領域について地図情報を作成し記憶する記憶手段とを備え、前記選択手段は、前記通信手段での交信により前記リモートコントローラから取得した情報を基に、部屋番号順に設定の掃除形態を選択するものであり、前記ロボットクリーナーは、廊下から前記により選択された部屋に入って設定の掃除形態に従って部屋の掃除を行うとともに、掃除済み領域の地図情報を作成し前記記憶手段に記憶させ、当該部屋の掃除が済んだら廊下に出て、次のリモートコントローラと交信して上記動作を繰り返し、全ての部屋についての動作終了後に掃除終了を示すリモートコントローラに遭遇したときに掃除終了とするものである。

請求項２の発明は、自律走行のための自律走行用センサと、このセンサ出力に基づいて自律走行する走行手段と、複数の掃除領域の中から任意の掃除領域を選択するとともにこの選択した掃除領域における掃除形態を選択する選択手段と、前記選択手段により選択された掃除領域を自律走行しながら掃除する掃除手段とを備えたロボットクリーナーを含み、該ロボットクリーナーが前記選択手段により選択された掃除領域まで自律走行し、該選択された掃除領域の掃除を掃除形態に従って自律走行しながら行う自律走行ロボットクリーナーシステムにおいて、掃除領域の単位である部屋の入口近傍に設置され、ユーザ操作により当該部屋番号とその掃除形態を設定するための設定手段と、この設定手段に設定された情報について前記ロボットクリーナーとワイヤレス通信する通信手段とを有し、該ロボットクリーナーを部屋に誘導するためのリモートコントローラを備え、前記ロボットクリーナーは、前記リモートコントローラとワイヤレス通信する通信手段を備え、前記選択手段は、前記通信手段での交信により前記リモートコントローラから取得した情報を基に、設定の掃除形態を選択するものである。

請求項３の発明は、請求項２に記載の自律走行ロボットクリーナーシステムにおいて、前記ロボットクリーナーは、選択された部屋に入って設定の掃除形態に従って部屋の掃除を行うとともに、掃除済み領域の地図情報を作成し記憶手段に記憶させ、当該部屋の掃除が済んだら、次のリモートコントローラと交信して上記動作を繰り返し、全ての部屋についての動作終了後に掃除終了を示すリモートコントローラに遭遇したときに掃除終了とするものである。

請求項１の発明によれば、リモートコントローラが部屋の入口近傍の廊下に設置され、ユーザ操作により当該部屋番号とその掃除形態及び掃除終了の領域に対応してその旨が設定されるので、ユーザは部屋毎のリモートコントローラに掃除形態等を設定するだけで、ホームサーバ等を用いない簡単な構成で容易にロボットクリーナーを部屋内に誘導させ、自律走行により部屋毎に設定の形態での掃除を順次、効率的に全ての部屋について抜けなく行わせることができ、低コストなシステムを提供することができる。

請求項２の発明によれば、リモートコントローラが部屋の入口近傍に設置され、ユーザ操作により当該部屋番号とその掃除形態が設定されるので、ユーザは部屋毎のリモートコントローラに掃除形態を設定するだけで、ホームサーバ等を用いない簡単な構成で容易にロボットクリーナーを部屋に誘導させ、自律走行により部屋毎に設定の形態での掃除を行わせることができ、低コストなシステムを提供することができる。

請求項３の発明によれば、上記効果に加えて、全ての部屋について抜けなく掃除動作を完了してから掃除終了とすることができる。

以下、本発明を具体化した実施形態について図面を参照して説明する。
図１は本実施形態による自律走行ロボットクリーナーシステムの構成の概略を示す。ロボットクリーナー１は、住居内の部屋の床面（掃除領域）を自律走行しながら床面を掃除する機器であり、機器本体２を走行させる左車輪３、右車輪４、前車輪５を備え、また、無線通信モジュール２５と赤外線通信モジュール２７(通信手段)を備えている。無線通信モジュール２５は、家屋内に設けられた監視センタ機能を持つ主制御装置５１の無線通信モジュール５２と無線通信ＬＡＮを介して通信を行い、各種情報を伝送する。主制御装置５１は、電話等の通信装置５３を介して外線と接続される。赤外線通信モジュール２７は、本発明の特徴とする部屋に対応して設置されたリモートコントローラ（リモコン）の機能を持つ複数の道しるべ６０とワイヤレス通信する。ロボットクリーナー１と道しるべ６０とから本システムは構成され、ロボットクリーナー１は、各道しるべ６０と交信することで、設定された掃除領域である部屋内に誘導され、設定の掃除形態に従って自律走行しながら掃除を行う。

図２はロボットクリーナー１のブロック構成を示す。ロボットクリーナー１は、自律走行のために障害物等を検出するセンサ類として、機器本体２の前方センサ１１、左段差センサ１２、右段差センサ１３、天井センサ１４、加速度センサ３６及び地磁気センサ３８を備え、さらにセンサ用照明ランプ１５を備えている。前方センサ１１、左段差センサ１２、右段差センサ１３、天井センサ１４は、各々光学式の測距センサである。前方センサ１１は、機器本体２の前方の斜め下向きを監視し、段差、壁、柱、家具、テーブルやベッドの脚等の障害物までの距離を測定する。左段差センサ１２は、機器本体２の僅かに前方の左側方を斜め下向きに監視し、障害物までの距離を測定する。右段差センサ１３は、機器本体２の僅かに前方の右側方を斜め下向きに監視し、障害物までの距離を測定する。天井センサ１４は、機器本体２の前方を斜め上向きに監視し、機器本体２の前上方にある障害物（テーブルやベッドの下を通り抜けできるか否か）を検出し、その障害物の高さと障害物までの距離を測定する。加速度センサ３６は、機器本体２に作用する加速度を上下方向、前後方向、左右方向について各々独立して検出する。

また、ロボットクリーナー１は、吸引ノズルから吸引されるゴミを検出するゴミセンサ１６を備え、このゴミセンサ１６は、発光部と受光部とを有する透過型の光学式センサである。

さらに、ロボットクリーナー１は、ユーザにより操作される操作部１８と、表示部としてのＬＣＤ１９及びＬＥＤ２０と、スピーカ２１と、装置の各手段を制御する制御部４３と、地図情報メモリ４１（記憶手段）と、バッテリ４２とを備えている。操作部１８は、ロボットクリーナー１による掃除動作を開始・停止させ、また、その他の各種設定を行うために操作される。ＬＣＤ１９及びＬＥＤ２０は、ロボットクリーナー１の動作状況や各種メッセージを報知する。スピーカ２１は、ロボットクリーナー１の動作状況や各種メッセージを報知する。制御部４３は、上記各種センサ等から入力される信号や道しるべ６０とのワイヤレス通信により得られた情報を基に装置の各手段を制御するもので、位置・方向判定部４３ａ、走行制御部４３ｂ、及び掃除形態選択部４３ｃを備える。

位置・方向判定部４３ａは、前方センサ１１、左段差センサ１２、右段差センサ１３、天井センサ１４からの出力を基に、障害物の存在する領域及び掃除済みの領域についての地図情報を作成し、その地図情報を地図情報メモリ４１に記憶させる。また、加速度センサ３６からの前後方向の加速度検出値を時間微分することによりロボットクリーナー１の走行速度を算出し、その走行速度と走行時間を基に走行距離を算出する。また、地磁気センサ３８からの地磁気の方向に応じた出力値を基に機器本体２が向いている方向を判定する。

走行制御部４３ｂは、左車輪モータ３１及び右車輪モータ３２（走行手段）を駆動して左車輪３及び右車輪の回転方向と回転速度を制御することにより機器本体２の走行を制御する。地図情報メモリ４１の地図情報は、掃除動作中に随時更新され、ロボットクリーナー１はこれを参照して掃除動作を進めてゆく。

掃除形態選択部４３ｃは、掃除形態（モード）を選択制御するもので、選択された掃除形態に応じて、左車輪モータ３１及び右車輪モータ３２の駆動を制御して機器本体２の走行領域や走行速度を調整すると共に、サブブラシモータ３３、メインブラシモータ３４、及びゴミ吸引用モータ３５の駆動を制御してゴミを掻き集めて吸引する力を調節する。この制御部４３の各部の動作の詳細は、後述する。

さらに、ロボットクリーナー１は、走行手段としての、左車輪３を駆動する左車輪モータ３１及び右車輪４を駆動する右車輪モータ３２と、掃除手段としての、サブブラシモータ３３と、メインブラシモータ３４と、ゴミ吸引用モータ３５とを備えている。左車輪３と右車輪４とは、各々独立して正転・逆転駆動される駆動輪であり、回転数制御により操舵を行う。前車輪５は従動輪である。

さらにまた、ロボットクリーナー１は、不法侵入者等の監視を行うセキュリティ機能を有しており、不法侵入者を検出する人体センサ２２と、不法侵入者等を撮影するカメラ２３と、カメラ用照明ランプ２４とを備えている。人体センサ２２は、人体から放射される赤外線を受光することにより機器本体２の周辺の人体の有無を検出する。カメラ２３は、立っている人の顔を撮影できるように、機器本体２の前方の斜め上方向に向けて配置されている。無線通信モジュール２５は、カメラ２３で撮影した画像をアンテナ２６を介して主制御装置５１へ無線で送信する。ロボットクリーナー１は、掃除動作を行わないときには、これら人体センサ２２、カメラ２３、カメラ用照明ランプ２４、及び無線通信モジュール２５を動作させて、不法侵入者等の監視を行う。

図３及び図４は、それぞれロボットクリーナー１の平面構成及び側断面構成を示す。ロボットクリーナー１には、上記各種センサ類、走行手段、掃除手段等が図示の通りに配設されている。ロボットクリーナー１は、掃除手段として、左右サブブラシ６、メインブラシ７、従動ローラ８、吸引ノズル９、ゴミ吸引ファン２８、ゴミを集めておくダストボックス１０を備えている。左右サブブラシ６はサブブラシモータ３３により、メインブラシ７はメインブラシモータ３４により、ゴミ吸引ファン２８はゴミ吸引用モータ３５により駆動される。吸引ノズル９は、メインブラシ７により掻き上げられたゴミ、及びローラ８により搬送されたゴミを吸引口から吸引してダストボックス１０に集塵するものである。吸引ノズル９の吸引口は、機器本体２の床面に対向する底面に進行方向に直交する車体幅方向に細長く開口している。

図５は、本システムにおけるロボットクリーナー１とリモコンとしての機能を持つ道しるべ６０との赤外線通信のためのブロック構成を示し、図６は、道しるべ６０が設置された実施例構成を示す。道しるべ６０は、各々、メモリ６２を有した制御部６１と、赤外線通信のための赤外線通信モジュール６３(通信手段)と、操作部６４と、表示部６５と、バッテリ６６とを備える。本例では、道しるべ６０は、Ｎｏ．１からＮｏ．５、及びＥＮＤから成り、掃除領域の単位である部屋の入口近傍の廊下に設置され、ロボットクリーナー１を部屋に誘導し、設定の掃除形態で掃除を行わせるためのものである。ＥＮＤの道しるべ６０は、掃除終了の領域に対応して設置される。

ユーザは、事前に、道しるべ６０の操作部６４を操作して、制御部６１のメモリ６２に当該部屋番号とその掃除形態を設定しておく。操作部６４及び制御部６１は設定手段を構成している。制御部６１は、設定された情報についてロボットクリーナー１の赤外線通信モジュール２７と赤外線通信する。ロボットクリーナー１は、この交信により道しるべ６０から取得した情報を基に部屋番号順に設定の掃除形態を選択する。ロボットクリーナー１の操作部１８と、道しるべ６０の操作部６４とは、複数の掃除領域の中から任意の掃除領域を設定する設定手段を構成する。ロボットクリーナー１の制御部４３の掃除形態選択部４３ｃは、掃除形態を選択する選択手段を構成する。

上記図６に示した例において、ロボットクリーナー１は、初期状態では廊下の奥端付近（スタート点）に配置されるものとし、各道しるべは、いずれも廊下の壁等に設置され、道しるべＮｏ．１は和室の入り口、道しるべＮｏ．２はリビングルームの入り口、道しるべＮｏ．３はダイニングキッチン（ＤＫ）の入り口、道しるべＮｏ．４は洗面所の入り口、道しるべＮｏ．５はトイレの入り口、道しるべＥＮＤは廊下の階段手前付近にそれぞれ設置される。

図７はロボットクリーナー１が掃除動作するときの手順を示すフローチャートであり、図８は道しるべ６０の各々に設定した掃除モード例を示す。ロボットクリーナー１は、掃除動作の指示があると、図６に示したスタート点から自律走行することで廊下の掃除を開始し（＃１）、定期的にリモコンコマンド（コード）を送出し（＃２）、道しるべからの応答を待ち（＃３）、道しるべＮｏ．１と交信が出来たなら（＃４、＃５でＹＥＳ）、道しるべＮｏ．１に設定されている和室についての掃除モードを選択して掃除を行う（＃６）。図６の実線矢印はロボットクリーナー１の走行経路を示している。ロボットクリーナー１は、走行用センサ類からの検出信号に基づいて掃除済みの領域について地図情報を作成し地図情報メモリ４１に記憶する。和室の掃除が済んだら廊下に出て、自律走行しながら再度、廊下の掃除を行い、次の道しるべＮｏ．２と交信が出来たなら（＃７でＹＥＳ、＃８でＹＥＳ）、道しるべＮｏ．２に設定されているリビングルームの掃除モードを選択して掃除動作を行う（＃９）。こうして、順次、道しるべＮｏ．３、Ｎｏ．４、Ｎｏ．５との交信による動作を繰り返し、全ての部屋についての動作終了後に、最終の道しるべＥＮＤに遭遇し交信したなら（＃１１、＃１２）、掃除動作を終了する。

図８に示したユーザ設定の掃除モードにおいて、例えば、通常掃除は、図６に示した和室の掃除経路（綴り折状）で走行して掃除し、念入り掃除は、２回掃除を行い、又は、縦方向と横方向にクロスの経路で走行して掃除し、スポット掃除は、部屋の中心のみを旋回経路で走行して掃除するものとする。掃除モード不要は、その部屋の掃除を省略するものである。なお、掃除を行う対象の各部屋の入口ドアは、ロボットクリーナー１が入室できるように開放しておくものとする。また、地図情報メモリ４１に記憶させる掃除済みの領域についての地図情報は、掃除動作毎に、更新するものとする。

以上のような設定・動作によりロボットクリーナー１は、各掃除領域である各部屋に対応して設置された道しるべに設定されている掃除モードにて自律走行しながら掃除を行う。従って、ユーザは部屋毎の道しるべに掃除形態等を設定するだけで、従来のようにホームサーバ等を用いない簡単な構成で低コストかつ容易に、ロボットクリーナー１を部屋内に誘導させ、自律走行により部屋毎に設定の形態で掃除を順次、効率的に行わせることができる。

なお、掃除途中で、ロボットクリーナー１のバッテリ４２の容量が足りなくなった場合には、ロボットクリーナー１は、無線通信モジュール２５，５２を経由して、主制御装置５１にその旨を報知し、又は、図示していない充電ロボットに報知するようにすればよい。また、主制御装置５１にロボットクリーナー１の現在位置を表示するようにすることで、ユーザは直ちにロボットクリーナー１の位置を確認でき、捜す手間が不要になる。

また、本発明は上記実施形態の構成に限られることなく種々の変形が可能であり、例えば、道しるべとの通信手段として、赤外線通信モジュールを用いる例を示したが、超音波や無線を用いても構わない。

本発明の実施形態に係る自律走行ロボットクリーナーシステムの構成図。 同システムにおけるロボットクリーナーのブロック構成図。 同ロボットクリーナーの平面図 同ロボットクリーナーの側断面図。 同システムにおける道しるべのブロック構成図。 道しるべ設置の実施例を示す平面図。 同システムの動作を示すフローチャート。 道しるべの設定内容例を示す図。

符号の説明

１ ロボットクリーナー
６ 左右サブブラシ（掃除手段）
７ メインブラシ（掃除手段）
１８ 操作部（設定手段）
２７ 赤外線通信モジュール(通信手段)
２８ ゴミ吸引ファン（掃除手段）
３１ 左車輪モータ（走行手段）
３２ 右車輪モータ（走行手段）
４１ 地図情報メモリ（記憶手段）
４３ 制御部
４３ａ 掃除形態選択部（選択手段）
５１ 主制御装置
６０ 道しるべ（リモートコントローラ）
６１ 制御部
６３ 赤外線通信モジュール(通信手段)
６４ 操作部（設定手段）

Claims (3)

1. 自律走行のための自律走行用センサと、このセンサ出力に基づいて自律走行する走行手段と、複数の掃除領域の中から任意の掃除領域を選択するとともにこの選択した掃除領域における掃除形態を選択する選択手段と、前記選択手段により選択された掃除領域を自律走行しながら掃除する掃除手段とを備えたロボットクリーナーを含み、該ロボットクリーナーが前記選択手段により選択された掃除領域まで自律走行し、該選択された掃除領域の掃除を掃除形態に従って自律走行しながら行う自律走行ロボットクリーナーシステムにおいて、
   掃除領域の単位である部屋の入口近傍の廊下に設置され、ユーザ操作により当該部屋番号とその掃除形態及び掃除終了の領域に対応してその旨が設定される設定手段と、この設定手段に設定された情報について前記ロボットクリーナーとワイヤレス通信する通信手段とを有し、該ロボットクリーナーを部屋に誘導するためのリモートコントローラを備え、
   前記ロボットクリーナーは、廊下を掃除しながら自律走行している際に前記リモートコントローラとワイヤレス通信する通信手段と、掃除済みの領域について地図情報を作成し記憶する記憶手段とを備え、
   前記選択手段は、前記通信手段での交信により前記リモートコントローラから取得した情報を基に、部屋番号順に設定の掃除形態を選択するものであり、
   前記ロボットクリーナーは、廊下から前記により選択された部屋に入って設定の掃除形態に従って部屋の掃除を行うとともに、掃除済み領域の地図情報を作成し前記記憶手段に記憶させ、当該部屋の掃除が済んだら廊下に出て、次のリモートコントローラと交信して上記動作を繰り返し、全ての部屋についての動作終了後に掃除終了を示すリモートコントローラに遭遇したときに掃除終了とすることを特徴とする自律走行ロボットクリーナーシステム。
2. 自律走行のための自律走行用センサと、このセンサ出力に基づいて自律走行する走行手段と、複数の掃除領域の中から任意の掃除領域を選択するとともにこの選択した掃除領域における掃除形態を選択する選択手段と、前記選択手段により選択された掃除領域を自律走行しながら掃除する掃除手段とを備えたロボットクリーナーを含み、該ロボットクリーナーが前記選択手段により選択された掃除領域まで自律走行し、該選択された掃除領域の掃除を掃除形態に従って自律走行しながら行う自律走行ロボットクリーナーシステムにおいて、
   掃除領域の単位である部屋の入口近傍に設置され、ユーザ操作により当該部屋番号とその掃除形態が設定される設定手段と、この設定手段に設定された情報について前記ロボットクリーナーとワイヤレス通信する通信手段とを有し、該ロボットクリーナーを部屋に誘導するためのリモートコントローラを備え、
   前記ロボットクリーナーは、前記リモートコントローラとワイヤレス通信する通信手段を備え、
   前記選択手段は、前記通信手段での交信により前記リモートコントローラから取得した情報を基に、設定の掃除形態を選択することを特徴とする自律走行ロボットクリーナーシステム。
3. 前記ロボットクリーナーは、前記により選択された部屋に入って設定の掃除形態に従って部屋の掃除を行うとともに、掃除済み領域の地図情報を作成し記憶手段に記憶させ、当該部屋の掃除が済んだら、次のリモートコントローラと交信して上記動作を繰り返し、全ての部屋についての動作終了後に掃除終了を示すリモートコントローラに遭遇したときに掃除終了とすることを特徴とする請求項２に記載の自律走行ロボットクリーナーシステム。

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