本发明涉及自走式电子设备,更具体地说,涉及检测外部的围栏(fence)信号发送器发出的无线信号而自主地控制行走的自走式电子设备。
背景技术:
已提出用于限定自走式电子设备移动的区域并将其约束在特定的场所的各种方案。作为其中之一,提出了如下系统,具备:可携带的边界信号发送器,其发送边界信号,上述主要以沿着界定边界的轴的方式具有指向性;以及移动机器人,其具备边界信号检测器,上述系统在移动机器人的边界信号检测器检测出上述边界信号时,使移动机器人的方向旋转至不再检测出该边界信号为止(例如参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:特开2003-228421号公报
技术实现要素:
发明要解决的问题
作为专利文献1的边界信号发送器的具体方式,可举出如下方式:将电池作为电源,为了防止与阳光或遥控装置等红外线设备的干扰,辐射按与通常的红外线比特流的频率不同的频率进一步调制后的红外线光束。
这样,在本说明书中,将为了划分自走式电子设备移动的区域并提供自走式电子设备应移动的路径的信息来引导自走式电子设备,而沿轴向辐射光、电波等无线信号(以下也称为围栏信号)的装置称为围栏信号发送器。
围栏信号发送器设置于不希望使自走式电子设备进入的区域的边界,使用围栏信号使自走式电子设备采取避开行动。在如以往那样使自走式电子设备旋转至不再检测出围栏信号为止的做法中,自走式电子设备会沿着围栏信号的轴前进,有可能重复多次避开行动。
本发明是考虑到以上这种情况而完成的,提供一种自走式电子设备,其能在行走中检测出向围栏信号的信号到达区域进入而盘转时,适当地控制从上述信号到达区域脱离的方向即盘转结束的定时而远离上述信号到达区域。
用于解决问题的方案
本发明提供一种自走式电子设备,其特征在于,具备:动力部,其进行至少前进和盘转的行走;围栏到达传感器,其对进入外部的围栏信号发送器具有指向性地输出的围栏信号的信号到达区域进行检测;控制部,其控制上述动力部,从而响应于向上述信号到达区域的进入而使盘转开始;以及盘转传感器,其用于判断上述盘转的结束,上述控制部进行控制,从而响应于来自上述盘转传感器的信号而使该盘转结束。
发明效果
本发明的自走式电子设备具备用于判断盘转的结束的盘转传感器,控制部进行控制从而响应于来自盘转传感器的信号而使该盘转结束,因此能在行走中检测出向围栏信号的信号到达区域的进入而盘转,并在此时适当地控制从上述信号到达区域脱离的方向即盘转结束的定时而远离上述信号到达区域。
附图说明
图1是表示本发明所涉及的自走式吸尘器的概略构成的框图。
图2是表示本发明所涉及的自走式吸尘器的一实施方式的外观图。(俯视图)
图3是表示本发明所涉及的自走式吸尘器的一实施方式的外观图。(侧视图)
图4是表示本发明所涉及的自走式吸尘器的一实施方式的外观图。(正视图)
图5是图4的A-A向视截面图。
图6是表示与图1~图5所示的自走式吸尘器不同的实施方式的外观图。(2个盘转传感器)
图7是表示与图1~图5所示的自走式吸尘器进一步不同的实施方式的外观图。(3个盘转传感器)
图8是表示本发明的实施方式所涉及的围栏信号发送器的例子的外观立体图。
图9是表示本发明的实施方式所涉及的围栏信号发送器的电概略构成的框图。
图10是示意性地表示从该实施方式所涉及的无指向性辐射部和指向性辐射部辐射的光信号的信号到达区域的说明图。
图11是表示本发明的实施方式所涉及的无线信号接收部反复辐射1帧的光信号时的波形的说明图。
图12是表示图1~图5所示的自走式吸尘器进入围栏信号的信号到达区域进入时控制部控制行走的情况的说明图。
图13是表示自走式吸尘器以与图12不同的进入角度进入信号到达区域时控制部控制行走的情况的说明图。
图14是表示本发明所涉及的控制部响应于向围栏信号的信号到达区域的进入而控制行走的处理的流程图。(至开始盘转为止)
图15是表示本发明所涉及的控制部响应于向围栏信号的信号到达区域的进入而控制行走的处理的流程图。(盘转结束)
图16是表示图6所示的自走式吸尘器进入围栏信号的信号到达区域时控制部控制行走的情况的说明图。
图17是表示图7所示的自走式吸尘器进入围栏信号的信号到达区域时控制部控制行走的情况的说明图。
图18是表示图1~图5所示的自走式吸尘器的不同的实施方式的外观图。(左右2个围栏信号传感器)
图19是表示图18所示的自走式吸尘器进入围栏信号的信号到达区域时控制部控制行走的情况的说明图。
具体实施方式
以下,使用附图进一步详述本发明。此外,以下的说明在全部方面均为例示,不应理解为对本发明的限定。
(实施方式1)
《自走式电子设备的具体方式》
说明作为本发明的自走式电子设备的一例的“自走式吸尘器”。该自走式吸尘器具备:在底面具有吸气口并且在内部具有集尘部的箱体;使箱体行走的驱动轮;控制驱动轮的旋转、停止和旋转方向等的控制部等,是指离开用户的手而自主地进行吸尘动作的吸尘器,通过后述的使用附图的实施方式示出一例。
此外,本发明不仅包括自走式吸尘器,还包括进行空气抽吸并将净化后的空气排出的自走式空气净化器,另外,包括产生离子的自走式离子发生器,除此以外,还包括能对用户提示所需的信息等并能满足用户所希望的请求的机器人等自走式设备。
《自走式吸尘器的构成》
图1是表示本发明所涉及的自走式吸尘器的一实施例的概略构成的框图。如图1所示,本发明所涉及的自走式吸尘器主要具备旋转刷9、侧刷10、控制部11、充电电池12、障碍物检测部14、集尘部15。而且,具备动力部21、右驱动轮22R、左驱动轮22L、吸气口31、排气口32、电动送风机115和离子发生部117。另外,还具备刷电机119和无线信号接收部217。
本发明所涉及的自走式吸尘器一边在被设置的场所的地面上自动行走,一边吸入包含地面上的尘埃的空气,并排出将尘埃除去后的空气,从而在地面上进行吸尘。本发明所涉及的自走式吸尘器具有当吸尘结束时自主地返回未图示的充电座的功能。
图2~图4是表示本发明所涉及的自走式吸尘器的一实施方式的外观图。图2是俯视图,图3是侧视图,图4是正视图。
另外,图5是图4的A-A向视截面图。
如图2~图5所示,自走式吸尘器1具有圆盘形的外观。不过,本发明的自走式电子设备的外观不特别限于圆盘形,可以是任意的形状。
自走式吸尘器1具有搭载吸尘器的内部机构的底板2a和形成有收纳集尘部15的凹部的顶板2b。底板2a的后侧一半部分的边缘被后方侧板2d包围。在顶板2b上配置有覆盖上述凹部的上方开口部的盖部3,且盖部3能打开关闭。底板2a、顶板2b和后方侧板2d相当于箱体。
自走式吸尘器1的外周部和从该外周部到盖部的上缘部被俯视时为圆环形的缓冲器2c覆盖。缓冲器2c从顶板2b的上方覆盖,在相对于顶板2b能在水平方向进行某种程度移位的状态下被固定。
在缓冲器的前方正面配置有前方超声波传感器14F,在左前方配置有左方超声波传感器14L。另外,在右前方配置有右方超声波传感器14R。
在该实施方式中,自走式吸尘器的从外周部到底板2a的下缘部的后半部分是后方侧板2d,前半部分是与缓冲器2c一体的裙部2e。在后方侧板2d的上方,与后方侧板2d大致齐平地配置有缓冲器2c。
无线信号接收部217的围栏到达传感器217a向上方突出而配置于缓冲器2c的前方上部。另外,无线信号接收部217的盘转传感器217b向上方突出而配置于缓冲器2c的后方上部。无线信号接收部217(围栏到达传感器217a和盘转传感器217b)是接收来自未图示的操作遥控器的遥控信号、来自充电座的感应信号、来自围栏单元的围栏信号等各种无线信号的光传感器(例如光电二极管)。在该实施方式中,围栏到达传感器217a检测从平面上的所有方向传来的光。另外,盘转传感器217b能检测从后方的平面上的所有方向传来的光。控制部11是安装于电路基板的微型计算机和周边电路,响应于来自操作遥控器、充电座、围栏信号发送器等的各种无线信号所表示的指示而控制自走式吸尘器1的行走或其它动作。
底板2a形成有使右驱动轮22R、左驱动轮22L和后轮26从底板2a露出而向下方突出的多个开口。而且,形成有吸气口31,在其进深处配置有旋转刷9,在吸气口31的左右配置有侧刷10,在前端部配置有前方地面检测传感器18,在左驱动轮22L的前方配置有左轮地面检测传感器19L,在右驱动轮22R的前方配置有右轮地面检测传感器19R。
自走式吸尘器1在右驱动轮22R和左驱动轮22L向同一方向正向旋转时前进,向配置有前方超声波传感器14F的方向行走。另外,左右的驱动轮向同一方向反向旋转时后退,向相互相反的方向旋转从而盘转。如从图5所示的右驱动轮22R和左驱动轮22L的位置可明确的,盘转的中心与圆盘状的自走式吸尘器1的中心点大致一致。此外,考虑到右驱动轮22R和左驱动轮22L的旋转轴与圆盘的中心的偏差、驱动轮与地面的打滑等而设为“大致”。
例如,自走式吸尘器1在通过障碍物检测部14的各传感器检测出到达了吸尘区域的周缘的情况和在前进道路上检测出障碍物的情况下,使左右的驱动轮减速后使其停止。之后,使左右的驱动轮向相互相反的方向旋转而盘转来改变方向。这样,自走式吸尘器1在整个设置场所或者整个期望范围内,一边避开障碍物一边自动行走。
在此,所谓前方是指自走式吸尘器1的前进方向(在图2中是沿着纸面的上方),所谓后方是指自走式吸尘器1的后退方向(在图2中是沿着纸面的下方)。
以下,说明图1所示的各构成要素。
图1的控制部11是控制自走式吸尘器1的各构成要素的动作的部分,主要通过包括CPU、作为能改写的非易失性存储器的ROM、RAM、I/O控制器、定时器等的微型计算机来实现。
CPU基于预先保存到上述ROM并展开到RAM的控制程序,使各硬件有机地动作,执行本发明的吸尘功能、行走功能等。
充电电池12是对自走式吸尘器1的各功能要素供应电力的部分,是主要供应用于进行吸尘功能和行走控制的电力的部分。例如,使用锂离子电池、镍氢电池、Ni-Cd电池等充电电池。充电电池12配置于控制部11的下方。
在使自走式吸尘器1接近未图示的充电座的状态下使两者的露出的充电端子彼此接触,从而进行充电电池12的充电。
障碍物检测部14、特别是左方、前方、右方的各传感器14L、14F、14R是在自走式吸尘器1行走过程中检测与室内的墙壁、桌子、椅子等障碍物接触或者接近的部分。障碍物检测部14使用超声波传感器检测向障碍物的接近。也可以替代超声波传感器或者与超声波传感器一起,使用红外线测距传感器等其它方式的非接触传感器。
左接触传感器14CL和右接触传感器14CR为了检测自走式吸尘器1在行走时与障碍物的接触而配置于缓冲器2c的内侧。CPU基于来自左接触传感器14CL和右接触传感器14CR的输出信号,获知缓冲器2c与障碍物发生了碰撞以及其方向。
前方地面检测传感器18、左轮地面检测传感器19L和右轮地面检测传感器19R检测下行楼梯等的台阶。
CPU基于从障碍物检测部14输出的信号,识别障碍物或台阶所在的位置。基于识别出的障碍物或台阶的位置信息,决定避开该障碍物或台阶而接下来应行走的方向。此外,左轮地面检测传感器19L和右轮地面检测传感器19R检测位于前方地面检测传感器18的检测范围外的行进方向的左前方或者右前方的台阶。由此,检测出下行楼梯,防止自走式吸尘器1向下行楼梯落下。
动力部21是通过使自走式吸尘器1的左右的驱动轮旋转和停止的驱动电机实现行走的部分。以能使左右的驱动轮独立地向正反两方向旋转的方式构成驱动电机,从而实现了自走式吸尘器1的前进、后退、盘转、加减速等行走状态。
吸气口31和排气口32分别是为了吸尘而进行空气的吸气和排气的部分。
集尘部15是执行收集室内的垃圾或尘埃的吸尘功能的部分,主要具备未图示的集尘容器、过滤器部、以及将集尘容器和过滤器部覆盖的罩部。另外,具有与吸气口31连通的流入路以及与排气口32连通的排出路。在排出路中配置有电动送风机115。电动送风机115从吸气口31吸入空气,将该空气经由流入路引导到集尘容器内,产生使集尘后的空气经由排出路从排气口32向外部释放的气流。
在吸气口31的进深处,设有绕与底面平行的轴心旋转的旋转刷9,在吸气口31的左右两侧设有绕与底面垂直的旋转轴心旋转的侧刷10。旋转刷9是通过在作为旋转轴的辊的外周面以螺旋状植设刷而形成的。侧刷10是通过在旋转轴的下端以辐射状设置刷束而形成的。此外,旋转刷9的旋转轴和一对侧刷10的旋转轴枢接于底板2a的一部分,并且经由在其附近设置的刷电机119以及包括滑轮和带等的动力传递机构连结。
该构成仅为一例,也可以设置使侧刷10旋转的专用的驱动电机。
另外,该实施方式所涉及的自走式吸尘器1具备作为附加功能的离子发生功能。在排出路中设有离子发生部117。当该离子发生部117动作时,从排气口释放的气流含有由离子发生部117生成的离子(例如可以是等离子簇离子(注册商标)或者负离子)。含有该离子的空气从设置于自走式吸尘器1的上表面的排气口32排出。通过含有该离子的空气进行室内的除菌和除臭。另外,也已知在负离子的情况下,会带给人放松效果。此时,空气从排气口32朝向后方的斜上方排出,因此能防止地面的尘埃的卷扬,能提高室内的净化度。另外,还能对尘埃进行除电,能可靠地进行集尘后的尘埃的废弃。
此外,也可以将由离子发生部117产生的离子的一部分导向流入路。这样,在从吸气口31引导到流入路的气流内含有离子,因此能进行集尘部15所具有的未图示的集尘容器和过滤器的除菌和除臭。
以上是自走式吸尘器1的具体的构成例,而自走式空气净化器的构成例是将图1~图5所示的自走式吸尘器1的一部分进行了变更。具体地说,替代旋转刷9、集尘部15、离子发生部117和刷电机119而具有空气净化部,将设置吸气口31的位置从箱体的底板2a变更为顶板2b,上述空气净化部具有空气净化用的过滤器。另外,自走式离子发生器的构成例是从图1~图5所示的自走式吸尘器1将旋转刷9、集尘部15和刷电机119除外,并将设置吸气口31的位置从箱体的底板2a变更为顶板2b。
另外,图6和图7是表示与图2所示的自走式吸尘器1不同的实施方式的外观图(俯视图)。图2的自走式吸尘器1仅具有1个盘转传感器217b。而图6的自走式吸尘器1与图2不同,其不具有后方中央部的盘转传感器217b,而是在比盘转中心靠后方且靠左的位置配置有盘转传感器217c,在比盘转中心靠后方且靠右的位置配置有盘转传感器217d。总共具有2个盘转传感器。
另外,图7的自走式吸尘器1具有3个盘转传感器217b、217c和217d。在后方的中心配置有盘转传感器217b,在比盘转中心靠后方左侧的位置配置有盘转传感器217c,在比盘转中心靠后方右侧的位置配置有盘转传感器217d。
《基于来自围栏信号发送器的无线信号的控制》
无线信号接收部217接收从操作遥控器作为无线信号发送的来自用户的指示,控制部11响应于接收到的指示而控制自走式吸尘器1的动作。而且,无线信号接收部217接收充电座发出的无线信号,以该无线信号为目标向充电座返回。
而且,围栏到达传感器217a从设置于行走区域的围栏信号发送器接收包含本发明所涉及的控制信息的无线信号(围栏信号)。围栏信号发送器的功能的一例是围栏功能。围栏功能作为不可见的墙壁发挥功能。当在自走式吸尘器1物理上能行走的区域内存在用户不希望使自走式吸尘器1进入的场所时,将围栏功能用的围栏信号发送器配置于该场所而形成看不到的边界。
在该实施方式中,使用基于红外光的光信号作为无线信号。作为信号的格式,能适用例如家电产品协会规定的所谓的家电产品协会格式等。不过,也可以不是使用光而是使用电波或其它介质进行通信的构成,所适用的信号的格式也不限于上述的家电产品协会格式。
此外,围栏信号发送器不是仅仅发出稳定的光而是发出具有特定的格式的信号,这是为了易于与外来光或照明等的光区分开,适用例如家电产品协会格式是为了易于与其它设备的遥控信号等区分开。
在上述数据格式中,将1帧定义为多个比特连续的红外线比特流。1帧包括开头的前导、其后的32比特的自定义码、数据码和末尾的停止比特。前导码包括3.2毫秒的导通和1.6毫秒的截止。自定义码是32比特的数据,例如开头的16比特分配的是每一企业所固有的值,接下来的8比特分配的是4比特的奇偶校验位和4比特的企业类别码,最后的8比特分配的是设备类型所固有的值。
数据码是16比特的数据,按用上述的自定义码识别的每一设备类型定义。例如对遥控器的每一按钮分配数据码,在该部分提供具体的信息。自定义码或数据码的比特值是0还是1,不是用红外线的有无来区分的,而是用红外线的有与有之间的期间的长度、即没有发出红外线的期间的长度来区分的。1个帧与其后的帧的分隔是由被称为帧空间(frame space)的8毫秒以上的长的空白期间来判断的。在帧空间的期间不发出红外线。
自走式吸尘器1的生产厂家预先决定围栏功能用的信号所使用的识别码。控制部11在围栏到达传感器217a接收到该识别码的光信号时,将其识别为来自围栏单元的围栏信号。然后,控制自走式吸尘器1的行走,使其不会越过该信号而向对方侧进入。围栏功能用的识别码是本发明所涉及的控制信息的一个方式。
图8是表示该实施方式所涉及的围栏信号发送器的例子的外观立体图。如图8所示,围栏信号发送器231呈大致长方体的形状,在上表面配置有将电源接通关断的电源开关233、表示电源的接通关断和电池243的状态的动作指示器235以及切换发光强度的传感器距离切换开关237。而且,配置有向所有方向辐射光信号的无指向性辐射部239a。在侧方配置有向一个方向辐射围栏信号的指向性辐射部239b。在围栏信号发送器231的内部具有收纳信号发生电路和作为电源的电池243的电池室,能打开底部的未图示的盖而取出、放入电池。
图9是表示围栏信号发送器231的一实施例的电概略构成的框图。如图9所示,该围栏信号发送器231具备电源开关233、动作指示器235、传感器距离切换开关237和信号辐射部239。信号辐射部239具有无指向性辐射部239a和指向性辐射部239b。在图8中示出它们的外观。而且,围栏信号发送器231具备收纳在电池室中的电池243、检测电池243的剩余容量的电池剩余量检测部241、预先存储有识别码的存储部242以及控制各部的发送器控制部240。发送器控制部240检测电源开关233、传感器距离切换开关237的操作。另外,参照存储部242所保存的上述识别码而使无指向性辐射部239a和指向性辐射部239b分别输出包含对应的识别码的光信号。
从无指向性辐射部239a辐射的是到达围栏信号发送器231的近旁的光信号,以使自走式吸尘器1不会靠近围栏信号发送器231而与其接触。
另一方面,从指向性辐射部239b向侧方辐射到达远方的指向性强的光信号(围栏信号)。从指向性辐射部239b辐射的围栏信号具有与来自无指向性辐射部239a的光信号不同的识别码。自走式吸尘器1的控制部11可以以根据两者的识别码使避开控制不同的方式进行控制。即,在围栏到达传感器217a横穿来自指向性辐射部239b的围栏信号而接收到该围栏信号时,进行本发明所涉及的控制,但在围栏到达传感器217a接收到来自无指向性辐射部239a的光信号时,例如以盘转180度的方式进行控制。能通过传感器距离切换开关237选择从指向性辐射部239b辐射的围栏信号在光轴方向上可到达的距离是2米还是4米。在围栏信号的到达距离是2米以下就足够的用途的情况下,只要选择电池243的寿命更长的2米一方即可。
动作指示器235是LED灯,在电源开关233关断的状态下熄灭,在电源开关233接通的状态下点亮。在电池243的剩余容量充足的期间以绿色点亮,在剩余容量减少而接近更换时期时以红色点亮。
在该实施方式中,内置于围栏信号发送器231的信号发生电路发出定为用于围栏功能的识别码和围栏信号发送器231所固有的识别码信息的光信号。
图10是示意性地表示从无指向性辐射部239a和指向性辐射部239b辐射的光信号能由自走式吸尘器1侧的无线信号接收部217接收到的信号到达区域的说明图。在图10中,来自无指向性辐射部239a的光信号所到达的第3信号到达区域245c是圆状的区域,来自指向性辐射部239b的围栏信号所到达的第2信号到达区域245b和第1信号到达区域245a是大致椭圆状的区域。通过传感器距离切换开关237设定为2米的可到达距离时对应于图10中用双点划线表示的第2信号到达区域245b,设定为4米的可到达距离时对应于图10中用实线表示的第1信号到达区域245a。箭头B表示从指向性辐射部239b辐射的围栏信号的光轴方向。
图11是表示信号辐射部239反复辐射1帧的光信号的波形的说明图。信号遵循家电产品协会格式。帧与帧之间由光信号的辐射中断8毫秒以上的帧空间分隔开。在图11中,将从辐射1帧的光信号到隔着帧空间辐射下一帧的光信号为止的期间设为帧周期。
当自走式吸尘器1沿箭头A的方向前进,围栏到达传感器217a的部分进入从围栏信号发送器231辐射的围栏信号的信号到达区域,并接收到围栏到达传感器217a时,控制部11解析接收到的信号所带的信息。即,基于识别码识别为围栏单元的信号,进而识别是来自哪个围栏信号发送器231的信号。然后,控制自走式吸尘器1的行走使其不会越过该信号而向对方侧进入。
《向围栏信号的信号到达区域进入时的控制》
接着,描述自走式吸尘器1向围栏信号的信号到达区域进入时的行走控制。
图12是表示自走式吸尘器1进入围栏信号的信号到达区域时控制部11控制行走的情况的说明图。图13是表示以与图12不同的进入角度进入信号到达区域时的情况的说明图。图14和图15是表示控制部11响应于向信号到达区域的进入而执行的处理的一例的流程图。
参照图12和图13并且沿着图14和图15的流程图说明行走控制。在自走式吸尘器1一边避开障碍物一边行走并进行作业的期间(图14的步骤S11),控制部11逐次监视围栏到达传感器217a是否检测出来自围栏信号发送器231的围栏信号(步骤S13)。若围栏到达传感器217a检测出围栏信号(步骤S13的“是”),则控制部11在预先决定的期间继续向信号到达区域内进入(参照图12(a)和图13(a)),在此期间查看是否接连检测出围栏信号(步骤S15)。这样做的原因是,考虑到在围栏信号到达区域的边界附近,围栏信号的检测变弱且不稳定的情况,而使自走式吸尘器1进入能进行稳定的检测的位置来进行可靠的检测。而且,这是为了使自走式吸尘器1预先向信号到达区域进入至在之后的盘转中盘转传感器能进行稳定的围栏信号的检测的位置为止。
若在预先决定的期间接连检测出围栏信号,则控制部11使自走式吸尘器停止(步骤S17),之后,使自走式吸尘器1向预先决定的方向盘转(参照步骤S19、图12(b)和图13(b))。如图12和图13所示,盘转的中心与圆盘形的自走式吸尘器1的中心大致一致。
在盘转中(步骤S21),控制部11逐次监视盘转传感器217b是否检测出围栏信号(步骤S23)。
若盘转传感器217b随着盘转而进入围栏信号的信号到达区域并检测出围栏信号(步骤S23中的“是”),则控制部11在预先决定的期间等待接连检测出围栏信号(步骤S25)。若通过在预先决定的期间盘转传感器217b检测出围栏信号从而判断为得到了稳定的围栏信号的检测(参照图12(c)和图13(c)),则控制部11使自走式吸尘器1的盘转停止(步骤S27)。此外,也可以以与上述步骤S15对应的方式预先决定上述的步骤S25的期间。
围栏到达传感器217a和盘转传感器217b配置于相对于盘转的中心大致对称的位置。因而,盘转传感器217b检测出围栏信号且控制部11使盘转停止的方向是相对于进入方向(在图12和图13中用箭头C表示的方向)成接近180°的角度的方向(箭头D)。
之后,控制部11一边避开障碍物一边使自走式吸尘器1行走而继续作业(参照步骤S29、图12(d)和图13(d))。
如上所示,自走式吸尘器1盘转至相对于向信号到达区域的进入方向(图12和图13所示的箭头C方向)成为接近180°的方向,然后从信号到达区域脱离(图12和图13所示的箭头D为脱离方向)。脱离方向为与进入方向大致相反的方向,因此能避免使脱离方向沿着围栏信号的轴向。
(实施方式2)
若使图14和图15所示的流程图的步骤S15的期间与S25的期间不同,则能使脱离方向不会与进入方向正相反。或者将围栏到达传感器217a和盘转传感器217b的配置设为相对于盘转中心为非对称的位置,从而能使脱离方向不会与进入方向正相反。所谓不设为对称的位置,是指例如使两者与盘转中心之间的距离不同而不会成为点对称,或者在从穿过盘转中心的直线上偏离的位置配置盘转传感器,使其不会与围栏到达传感器217a成为线对称。
(实施方式3)
在实施方式1中,当盘转传感器217b检测出围栏信号时将盘转停止。但是,也可以通过使用检测自走式吸尘器1的方向的变化的其它装置,使自走式吸尘器1相对于进入方向以大致180°盘转。
例如能用陀螺仪传感器检测自走式吸尘器1的方向的变化,实现盘转传感器的功能。
(实施方式4)
或者也可以是,左驱动轮22L和右驱动轮22R分别具备随着各驱动轮的旋转而输出脉冲信号的编码器,用该编码器的信号检测自走式吸尘器1的方向的变化。
(实施方式5)
该实施方式描述图6所示的自走式吸尘器1的行走控制。图6所示的自走式吸尘器1是具有2个盘转传感器的方式。即,是后方左侧的盘转传感器217c和后方右侧的盘转传感器217d。使自走式吸尘器1盘转至2个盘转传感器217c和217d均检测出围栏信号为止,从而能使其向相对于围栏信号的轴向接近直角的方向脱离。
图16是表示在图6所示的自走式吸尘器进入围栏信号的信号到达区域时控制部11控制行走的情况的说明图。图16(a)表示自走式吸尘器1以与图13(a)相同的进入角度进入信号到达区域的情况。图16(b)表示控制部11响应于围栏到达传感器217a检测出围栏信号而使自走式吸尘器1逆时针盘转的情况,与图13(b)是同样的。
在盘转中,控制部11逐次监视盘转传感器217c和217d,等待两者检测出围栏信号。例如在图16(b)中,盘转传感器217d正要进入信号到达区域,但盘转传感器217c仍在信号到达区域之外。即使仅盘转传感器217d检测出围栏信号,控制部11也不会使盘转结束。
不久,如图16(c)所示,盘转传感器217c和217d均进入信号到达区域。然后,若稳定地检测出围栏信号,则控制部11使盘转停止。之后,如图16(d)所示,从信号到达区域脱离。脱离方向(箭头D)相对于用箭头B表示的围栏信号的轴向接近直角。因而,能使自走式吸尘器1通过1次盘转向可靠地远离信号到达区域的方向行走。
(实施方式6)
该实施方式描述图7所示的自走式吸尘器1的行走控制。图7所示的自走式吸尘器1在后方具有3个盘转传感器、即后方中央的盘转传感器217b、后方左侧的盘转传感器217c和后方右侧的盘转传感器217d。使自走式吸尘器1盘转至3个盘转传感器中的多个或者全部检测出围栏信号为止,从而能更可靠地检测出围栏信号,能按优选的方向结束盘转。
图17是表示图7所示的自走式吸尘器进入围栏信号的信号到达区域时控制部控制行走的情况的说明图。图17(a)表示自走式吸尘器1以与图13(a)相同的进入角度进入信号到达区域的情况。图17(b)表示控制部11响应于围栏到达传感器217a检测出围栏信号而使自走式吸尘器1逆时针盘转的情况。
在盘转中,控制部11逐次监视盘转传感器217b、217c和217d,等待多个盘转传感器检测出围栏信号。例如在图17(b)中,盘转传感器217d正要进入信号到达区域,但其它盘转传感器217b和217c仍在信号到达区域之外。即使仅盘转传感器217d检测出围栏信号,控制部11也不会使盘转结束。
不久,如图17(c)所示,盘转传感器217d和217b进入信号到达区域,若由该2个盘转传感器稳定地检测出围栏信号,则控制部11使盘转停止。然后,使自走式吸尘器1从信号到达区域脱离(箭头D1)。
但是,例如在远离围栏信号发送器231的情况下,围栏信号微弱,有时盘转传感器217d或者217b无法稳定地检测出围栏信号。在该情况下,控制部使盘转继续。不久,如图17(d)所示,盘转传感器217c也进入信号到达区域。若盘转传感器217b、217d和217c中的任2个传感器稳定地检测出围栏信号,则控制部11使盘转停止。然后,使自走式吸尘器1从信号到达区域脱离(箭头D2)
这样,通过配置多个盘转传感器,能更可靠地检测围栏信号而使自走式吸尘器1脱离。
此外,图17表示出当3个盘转传感器中的2个检测出围栏信号则结束盘转的方式,但也可以设为当任1个盘转传感器检测出围栏信号就使盘转结束。另外,盘转传感器的数量也可以是2个,还可以是4个以上。只要适当地决定当这些盘转传感器中的几个检测出围栏信号就使盘转结束即可。
(实施方式7)
在该实施方式中,描述在与前进方向正交的左右方向的不同位置具备分别检测围栏信号的2个传感器,使其中一方作为围栏到达传感器发挥功能,使另一方作为盘转传感器发挥功能的方式。
图18是表示该实施方式所涉及的自走式吸尘器的方式的一例的外观图。如图18所示,自走式吸尘器1在左右的两端部分别具备围栏信号传感器219L和219R。
在一边避开障碍物一边行走的过程中,控制部11逐次监视围栏信号传感器219L和219R。
图19是表示图18所示的自走式吸尘器1进入围栏信号的信号到达区域时控制部控制行走的情况的说明图。图19(a)表示围栏信号传感器219L已到达围栏信号的信号到达区域。控制部11响应于围栏信号传感器219L检测出围栏信号而使定时器启动。或者也可以是,左驱动轮22L和右驱动轮22R具备随着各驱动轮的旋转而输出脉冲信号的编码器,取代上述的定时器而对该编码器的信号进行计数。编码器的计数值与行走距离成比例。
图19(b)表示围栏信号传感器219R已到达围栏信号的信号到达区域。控制部11响应于围栏信号传感器219R检测出围栏信号而使定时器停止。在取代定时器而对编码器信号进行计数时,将编码器信号的计数停止。然后,基于定时器或者编码器信号的计数值以及围栏信号传感器219L与219R之间的距离算出进入角度。此外,在定时器的情况下,考虑到行走速度而将时间的计数值换算为行走距离。在编码器信号的情况下,考虑到每1脉冲的行走距离而换算为行走距离。进入角度可根据围栏信号传感器219L与219R之间的距离以及在对定时器或者编码器信号进行计数的期间前进的距离而通过几何学的计算求出,这是显而易见的。
控制部11基于算出的进入角度和预先决定的脱离方向,决定到朝向脱离方向为止应盘转的角度。脱离方向可以定为例如与围栏信号的轴向(箭头B)正交的方向(参照图19(c)和(d))。或者也可以定为相对于围栏信号的轴向为正反射的角度。而且,在进入方向与轴向(箭头B)所成的角度小于预先决定的阈值(例如30°)的情况下,也可以定为按该阈值的角度脱离。
然后,控制部11使自走式吸尘器盘转至成为所决定的盘转的角度为止。因而,从后方检测出围栏信号的围栏信号传感器219R作为围栏到达传感器发挥功能。另一围栏信号传感器219L用于决定盘转的角度。换句话说,是用于决定盘转的结束,因此作为盘转传感器发挥功能。盘转的角度既可以由上述的编码器来监视,也可以以一定的盘转速度盘转而由定时器计算盘转时间。
根据该方式,能使用2个围栏信号的检测算出向信号到达区域的进入角度,求出向预先决定的脱离方向的盘转角度。因而,以任何进入角度进入时,均能向预先决定的脱离方向脱离。即,能使自走式吸尘器1通过1次盘转向可靠地远离信号到达区域的方向行走。
此外,围栏信号传感器219L和219R也可以不在左右方向的一条直线上。通过进行与从一条直线上的位置的偏差相应的校正,能实现同样的功能。
(实施方式8)
在以上的实施方式中,描述了在进入围栏信号的信号到达区域时控制部11控制自走式吸尘器1变更行走方向的各种方式。
此外,如在实施方式1中描述的,自走式吸尘器1具备前方超声波传感器14F、左方超声波传感器14L、右方超声波传感器14R,基于通过这些传感器进行的障碍物的检测而避开障碍物行走。
若将围栏信号也考虑成看不到的障碍物,则可以考虑针对围栏信号也同样地进行与通过超声波传感器进行的障碍物的检测和避开对应的处理。在该情况下,最优选的是使通过围栏信号传感器进行的围栏信号的检测与通过超声波传感器进行的障碍物的检测对应。即,优选与前方超声波传感器14F、左方超声波传感器14L、右方超声波传感器14R分别对应而在前方、左前方和右前方配置围栏信号传感器。这样,在与各超声波传感器对应配置的围栏信号传感器检测出围栏信号的情况下,能通过与对应的超声波传感器检测出障碍物的情况同样的处理来避开围栏信号的信号到达区域行走。
作为进入围栏信号的信号到达区域时的行走处理,能应用与通过障碍传感器进行的障碍物的避开共同的行走处理,因此与进行另外的处理的情况相比,能简化控制部的处理所涉及的开发和验证。
另外,图1~图5所示的自走式吸尘器1具备前方地面检测传感器18、左轮地面检测传感器19L、右轮地面检测传感器19R,基于通过这些传感器进行的台阶的检测而避开台阶行走。
因此,也可以设为通过与避开台阶行走同样的处理来避开围栏信号。在该情况下,优选与前方地面检测传感器18、左轮地面检测传感器19L、右轮地面检测传感器19R分别对应而在前方、左前方和右前方配置围栏信号传感器。这样,在与各地面检测传感器对应配置的围栏信号传感器检测出围栏信号的情况下,能通过与对应的地面检测传感器检测出台阶的情况同样的处理来避开围栏信号的信号到达区域行走。
作为进入围栏信号的信号到达区域时的行走处理,能应用与由地面检测传感器进行的台阶的避开共同的行走处理,因此与进行另外的处理的情况相比,能简化控制部的处理所涉及的开发和验证。
如上所述,
(i)本发明的自走式电子设备的特征在于,具备:动力部,其进行至少前进和盘转的行走;围栏到达传感器,其对进入外部的围栏信号发送器具有指向性地输出的围栏信号的信号到达区域进行检测;控制部,其控制上述动力部,从而响应于向上述信号到达区域的进入而使盘转开始;以及盘转传感器,其用于判断上述盘转的结束,上述控制部进行控制,从而响应于来自上述盘转传感器的信号而使该盘转结束。
在本发明中,自走式电子设备为了进行作业而自主地移动。其具体方式除了在实施方式中示出的自走式吸尘器以外,还可举出例如自走式地板擦拭机、自走式空气净化器、自走式离子发生器等。
另外,行走的代表性的方式是通过车轮的行走,但不限于此,也可以是具有履带的方式或从地面浮起而移动的方式。
围栏信号是为了限定自走式电子设备移动的区域并将其约束在特定的场所而沿轴向具有指向性地输出的无线信号。作为信号,除了在实施方式中描述的红外线信号以外,还可以使用光、电磁波、超声波等。围栏到达传感器和盘转传感器是检测上述围栏信号的传感器。
而且,盘转是以某点为中心改变方向的动作。不过,其是包括由于打滑等而致使中心随着动作而振动的情况在内的广义的盘转动作。
进一步说明本发明的优选方式。
(ii)也可以是,上述围栏到达传感器比盘转的中心位置靠前方侧配置,上述盘转传感器比盘转的中心位置靠后方侧配置而检测上述围栏信号,上述控制部响应于上述盘转传感器通过盘转进入上述信号到达区域并检测出上述围栏信号,而使上述盘转结束。
这样,以比盘转中心靠后方侧配置的盘转传感器进入围栏信号的信号到达区域为触发而使盘转结束,因此,能使自走式电子设备在朝向远离上述信号到达区域的方向的状态下结束盘转。
(iii)也可以是,上述盘转传感器包括分别配置于不同的位置的多个传感器,上述控制部响应于该多个传感器进入上述信号到达区域并检测出上述围栏信号,而使上述盘转结束。
这样,以多个传感器进入信号到达区域为触发而使盘转结束,因此,与使用1个盘转传感器的情况相比,能使自走式电子设备更准确地朝向远离上述信号到达区域的方向。
(iv)也可以是,具备配置在与前进方向正交的左右方向的一条直线上并分别检测上述围栏信号的2个围栏信号传感器,上述控制部使先进入上述信号到达区域并检测出上述围栏信号的围栏信号传感器作为上述盘转传感器发挥功能,使后进入上述信号到达区域并检测出上述围栏信号的围栏信号传感器作为上述围栏到达传感器发挥功能而使盘转开始,基于上述盘转传感器和上述围栏到达传感器分别检测出上述围栏信号的时间差和在此期间的行走速度,决定盘转结束的定时。
这样,能基于配置在左右方向的一条直线上的2个传感器检测出围栏信号的时间差算出相对于信号到达区域的轴向的进入角度,决定盘转角度从而使自走式电子设备朝向预先决定的脱离方向。
(v)也可以是,上述盘转传感器检测伴随盘转的方向的变化,上述控制部响应于上述围栏到达传感器进入上述信号到达区域并检测出上述围栏信号,而使盘转开始,响应于该盘转所致的方向的变化已达到预先决定的范围,而使上述盘转结束。
这样,通过使用检测围栏信号的1个传感器和检测伴随盘转的方向的变化的传感器,能使自走式电子设备在朝向远离上述信号到达区域的方向的状态下结束盘转。
(vi)上述盘转传感器也可以是陀螺仪传感器。
(vii)也可以是,上述动力部包括左右的驱动轮,上述盘转传感器是输出各个驱动轮的旋转信号的编码器。
(viii)也可以是,本发明的自走式电子设备具备:检测行走道路上的障碍物的障碍传感器或者检测地面的台阶的防落下传感器;检测围栏信号的围栏信号传感器;以及控制行走的控制部,上述控制部控制上述动力部从而响应于通过上述障碍传感器进行的障碍物的检测来避开该障碍物,或者控制上述动力部从而响应于通过上述防落下传感器进行的台阶的检测来避开该台阶,在上述围栏信号传感器检测出上述围栏信号时,进行与通过上述障碍传感器进行的障碍物的避开或者通过上述防落下传感器进行的台阶的避开同样的控制。
这样,作为进入围栏信号的信号到达区域时的行走处理,能应用与通过障碍传感器进行的避开障碍物的处理或者通过防落下传感器进行的避开台阶的处理共同的行走处理,因此,与进行另外的处理的情况相比,能简化控制部的处理所涉及的开发和验证。
在本发明的优选方式中还包括将上述多个方式中的任意的方式组合而得到的方式。
除了上述实施方式以外,关于本发明还能有各种变形例。这些变形例应理解为属于本发明的范围。在本发明中应包括与权利要求等同的含义和上述范围内的所有变形。
附图标记说明
1:自走式吸尘器;2a:底板;2c:缓冲器;2d:后方侧板;2e:裙部;3:盖部;9:旋转刷;10:侧刷;11:控制部;12:充电电池;14:障碍物检测部;14CL:左接触传感器;14CR:右接触传感器;14F:前方超声波传感器;14L:左方超声波传感器;14R:右方超声波传感器;15:集尘部;18:前方地面检测传感器;19L:左轮地面检测传感器;19R:右轮地面检测传感器;21:动力部;22L:左驱动轮;22R:右驱动轮;31:吸气口;32:排气口;115:电动送风机;117:离子发生部;119:刷电机;217:无线信号接收部;217a:围栏到达传感器;217b、217c、217d:盘转传感器;219L、219R:围栏信号传感器;231:围栏信号发送器;233:电源开关;235:动作指示器;237:传感器距离切换开关;239:信号辐射部;239a:无指向性辐射部;239b:指向性辐射部;240:发送器控制部;241:电池剩余量检测部;242:存储部;243:电池;245a:第1信号到达区域;245b:第2信号到达区域;245c:第3信号到达区域。