自走式电子设备的制造方法
自走式电子设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及自走式电子设备，更详细地说，涉及感知行走面上的障碍物而控制行走的自走式电子设备。
【背景技术】
[0002]作为自走式电子设备的一方式，已知所谓的机器人吸尘器(例如，参照专利文献1)。与一般的吸尘器相比，机器人吸尘器是对吸尘器主体设置自动行走功能，一边使吸尘器以无人的方式自动行走一边进行吸尘。另外，作为自走式电子设备的别的方式，已提出以将部屋的每个角落的浮尘也除去为目的的自走式空气净化机器人(例如，参照专利文献2)。
[0003]这种自走式电子设备为了进行作为本来目的的作业而设置有各种传感器。例如，自走式电子设备一边进行作业一边在室内等行走，但由于室内有障碍物，因此，为了避开这些障碍物来行走而设置有障碍物传感器。关于障碍物传感器，已提出自行诊断故障并停止机器人吸尘器的驱动并通报故障的障碍物传感器(例如，参照专利文献3)。即，在探测碰撞的缓冲器传感器探测到与障碍物的碰撞时，驱动驱动部后退一定的距离，在后退的重复次数达到基准次数以上的情况下使驱动部停止。
[0004]但是，障碍物的种类、形状是各种各样的，因此，根据情况，有时自走式电子设备会进退不能而无法行走，即，有时会卡住。例如，有时会出现如下情况:在室内存在由门槛、地毯或者电源线所致的台阶而箱体跨上该台阶，或者在进入离行走面具有一定高度的间隙的沙发之下时顶部与该沙发的下部接触而无法通过。
[0005]例如在具有行走用的驱动轮的自走式电子设备陷入卡住状态的情况下，若停留于同一部位使驱动轮继续旋转，则有可能会损伤该驱动轮所接触的地板、榻榻米、地毯或者器物等。优选确切地检测出陷入卡住状态的情况并尝试摆脱，在即使如此也无法摆脱的情况下停止驱动。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1:特开2004-195215号公报
[0009]专利文献2:特开2005-331128号公报
[0010]专利文献3:特开2008-134984号公报
【发明内容】
[0011]发明要解决的问题
[0012]为了检测出陷入卡住状态的情况并采取恰当的应对，现有的自走式电子设备例如除了设置使箱体行走的驱动轮之外还设置自由车轮，监视该自由车轮的旋转来判断是否卡住。或者，在箱体内设置地磁传感器并监视其输出来判断是否卡住。
[0013]但是，这些方案为了探测出卡住而需要专用的传感器或电路，成本负担大。即，自由轮的旋转检测电路、地磁传感器的电路不是为了自走式电子设备的本来的作业而设置的，而是为了探测出卡住而设置的。
[0014]本发明是考虑到以上这样的状况而完成的，提供即使不设置专用的传感器或电路也能够判断出是否卡住的自走式电子设备。
[0015]用于解决问题的方案
[0016]本发明提供一种自走式电子设备，其具备:箱体，其可在行走面上行走;驱动部，其使上述箱体行走;行走传感器，其感知上述行走面上的状况而输出信号；以及控制部，其基于来自上述行走传感器的输出，控制上述驱动部，上述控制部在判断为在上述箱体行走了预先确定的行走距离或者预先确定的期间的这段时间内从上述行走传感器输出的信号没有变化时控制上述驱动部停止驱动。
[0017]发明效果
[0018]在本发明中，控制部在判断为在使上述箱体行走预先确定的行走距离或者预先确定的期间的这段时间内从上述行走传感器输出的信号没有变化时，控制上述驱动部停止驱动，因此，即使不设置专用的传感器或电路，也能够使用自动行走所使用的行走传感器来判断出是否卡住了。
【附图说明】
[0019]图1是表示作为本发明的自走式电子设备的一方式的自走式吸尘器的概略构成的框图。
[0020]图2是概略地表示图1的自走式吸尘器的外观的立体图。
[0021]图3是概略地表示图1的自走式吸尘器的底面的仰视图。
[0022]图4是表示本发明的实施方式中的超声波传感器的详细构成的说明图。
[0023]图5是表示图4的超声波传感器的信号波形的一例的波形图。
[0024]图6是表示本发明的控制部所执行的处理的次序的流程图。(实施方式1)
[0025]图7是表示本发明的控制部所执行的处理的次序的流程图。(实施方式2)
[0026]图8是表示本发明的控制部所执行的处理的次序的流程图。(实施方式3的前半部分)
[0027]图9是表示本发明的控制部所执行的处理的次序的流程图。(实施方式3的后半部分)
【具体实施方式】
[0028]以下，使用附图进一步详述本发明。此外，以下的说明在所有方面均为例示，不应被解释为限定本发明。
[0029]《自走式电子设备的具体方式》
[0030]作为本发明的自走式电子设备的一例，在以下的实施方式中说明自走式吸尘器。该实施方式的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，离开用户的手而自动进行吸尘动作。
[0031 ]此外，本发明的自走式电子设备不限于自走式吸尘器，例如也包括进行空气吸引并将净化后的空气排出的自动行走的空气净化器，还包括进行离子发生的自动行走的离子发生器。除此之外，还包括对用户提示必要的信息等或者对用户通过语音、表情、行动等给出的举动进行响应的可自动行走的机器人等。
[0032]《自走式吸尘器的构成》
[0033]图1是表示本发明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、行走传感器14、集尘部15。而且，具备驱动部21、右驱动轮22R、左驱动轮22L、吸气口 31、排气口 32、输入部51、存储部61、电动送风机115和离子发生部117。
[0034]本发明的自走式吸尘器一边在设置场所的地板上自动行走，一边吸入含有地板上的尘埃的空气，将除去尘埃后的空气排出，由此，对地板上进行吸尘。本发明的自走式吸尘器具有当吸尘结束时自动返回未图示的充电座的功能。
[0035]图2是概略地表示该实施方式的自走式吸尘器的外观的立体图。
[0036]图3是概略地表示该实施方式的自走式吸尘器的底面的仰视图。
[0037]如图2所示，作为本发明的自走式吸尘器的自走式吸尘器1具备圆盘形的箱体2。
[0038]箱体2具备:底板2a;顶板2b，其在中央部分装配有为了取放收纳在箱体2内的集尘部容器而可开闭的盖部3;俯视时为圆环形的侧板2c，其沿着底板2a和顶板2b的外周部设置。在顶板2b的前方部与中间部的边界附近形成有排气口32。此外，侧板2c分割为前后两个部分，侧板前部作为缓冲器发挥功能，并且在内部设置有检测侧板前部的碰撞的碰撞传感器14C。而且，如图2所示，在前方配置有前方超声波传感器14F，在左侧方配置有左方超声波传感器14L。虽然在图2中隐去了，但在右侧方配置有右方超声波传感器14R。
[0039]另外，如图3所示，在底板2a处形成有使前轮27、右驱动轮22R、左驱动轮22L和后轮26从箱体2内露出而向外部突出的多个孔部。而且，在吸气口 31的纵深处配置有旋转刷9，在吸气口 31的左右配置有侧刷10，在前轮27的前方配置有前轮地板检测传感器18，在左驱动轮22L的前方配置有左轮地板检测传感器19L，在右驱动轮22R的前方配置有右轮地板检测传感器19R。
[0040]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，在左右的驱动轮向同一方向反向旋转时后退，通过彼此向相反方向旋转而转向。例如，自走式吸尘器1在通过行走传感器14的各传感器检测出到达了吸尘区域的周缘的情况下以及检测出进路上有障碍物的情况下，使左右的驱动轮减速后停止。其后，使左右的驱动轮彼此向相反方向旋转，从而转向来改变朝向。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。[0041 ]在此，所谓前方，是指自走式吸尘器1的前进方向(在图3中，是在底板2a上从后轮26往前轮27的方向)，所谓后方，是指自走式吸尘器1的后退方向(在图3中，是在底板2a上从前轮27往后轮26的方向)。
[0042]以下，说明图1所示的各构成要素。
[0043]《自走式电子设备的构成例》
[0044]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，由主要包括CPU、RAM、I/0控制器、定时器等的微型计算机来实现。
[0045]CPU基于预先存储于后述的存储部61并展开到RAM的控制程序，有机地使各硬件动作，执行本发明的吸尘功能、行走功能等。
[0046]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，主要是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、N1-Cd电池等充电电池。
[0047]充电电池12的充电是通过在使自走式吸尘器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来进行。
[0048]行走传感器14感知存在于自走式吸尘器1行走的行走面的障碍物等周围的状况。特别是，分别感知左方、前方、右方的各区域的左方超声波传感器14L、前方超声波传感器14F、右方超声波传感器14R是在自走式吸尘器1行走中对接触或者接近室内的墙壁、桌、椅等障碍物进行检测的部分。即，以非接触的方式检测向障碍物的接近。也可以取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。
[0049]碰撞传感器14C检测自走式吸尘器1在行走时与障碍物接触的情况。碰撞传感器14C例如配置在箱体2的侧板2c的内部。CPU基于来自碰撞传感器14C的输出信号，来知晓侧板2 c与障碍物发生了碰撞。
[0050]前轮地板检测传感器18、左轮地板检测传感器19L和右轮地板检测传感器19R检测下行楼梯等台阶。
[0051]CPU基于从行走传感器14输出的信号，识别障碍物、台阶存在的位置。基于识别出的障碍物、台阶的位置信息，避开该障碍物、台阶而决定接下来应行走的方向。此外，左轮地板检测传感器19L和右轮地板检测传感器19R在前轮地板检测传感器18对台阶的检测失败的情况下或发生了故障的情况下检测下行台阶，防止自走式吸尘器1往下行台阶落下。
[0052 ]另外，行走传感器14具有照相机113C、图像解析部113A。
[0053]照相机113C逐次拍摄自走式吸尘器1的前方的状况，并将其作为图像信号输出到图像解析部113A。也可以构成为将照相机113C所拍摄的图像经由通信部121发送给外部的设备。所谓外部的设备，例如是自走式吸尘器1的用户所持有的智能手机、平板电脑或者计算机等。用户能够远程确认放置有自走式吸尘器1的室内的状况。
[0054]而且，图像解析部113A也可以使用周知的模式识别技术在该图像信号中映入有障碍物时对此进行识别，算出(即，判定)障碍物的方向和距离。根据该方式，能够使用照相机113C检测出障碍物。
[0055]此外，在图1中，示出了行走传感器14包含左方超声波传感器14L、前方超声波传感器14F、右方超声波传感器14R与照相机113C这两者的构成，但仅包含其中任一方的构成也包含在本发明的范围内。
[0056]CPU基于图像解析部113A进行的图像解析，在周边存在障碍物的情况下得到其信息。
[0057]驱动部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。通过以使左右的驱动轮可独立向正反两方向旋转的方式构成驱动电机，实现了自走式吸尘器1的前进、后退、旋转、加减速等行走状态。
[0058]吸气口 31和排气口 32分别是进行用于吸尘的空气的吸气和排气的部分。
[0059]集尘部15是执行收集室内的垃圾、灰尘的吸尘功能的部分，主要具备未图示的集尘容器、过滤部以及覆盖集尘容器和过滤部的罩部。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。在排出路上设置有电动送风机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导入集尘容器内，产生将集尘后的空气经由排出路从排气口 32向外部放出的气流。
[0060]在吸气口31的纵深处，设置有绕与底面平行的轴心旋转的旋转刷9，在吸气口 31的左右两侧设置有绕与底面垂直的旋转轴心旋转的侧刷10。旋转刷9是通过将刷螺旋状地植设于作为旋转轴的滚轮的外周面而形成的。侧刷10是通过将刷束辐射状地设置于旋转轴的下端而形成的。此外，旋转刷9的旋转轴和一对侧刷10的旋转轴枢接于箱体2的底板2a的一部分，并且与设置在其附近的刷电机119经由包括滑轮和带等的动力传递机构连结。
[0061]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。
[0062]另外，该实施方式的自走式吸尘器1具备作为附加功能的离子发生功能。在排出路上设置有离子发生部117。当该离子发生部117动作时，从排气口放出的气流会含有由离子发生部117生成的离子(例如也可以是等离子簇离子(7°歹X'Y夕歹只夕一 Y才注册商标)或者负离子)。含有该离子的空气从设置在箱体2的上表面的排气口 32排出。利用含有该离子的空气进行室内的除菌和除臭。另外，在负离子的情况下，也已知会给人带来放松效果。此时，空气从排气口 32朝向后方的斜上方排出，因此，能够防止地板的尘埃扬起，提高室内的清洁度。另外，还能够对尘埃除电，能可靠地进行集尘后的尘埃的丢弃。
[0063]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，从吸气口 31导入到流入路的气流内含有离子，因此，能够进行集尘部15所具有的未图示的集尘容器和过滤器的除菌和除臭。
[0064]输入部51是用户指示输入自走式吸尘器1的动作的部分，作为操作面板或者操作按钮设置在自走式吸尘器1的箱体的表面。
[0065]而且，除了上述的设置于吸尘器主体的操作面板或操作按钮以外，还设置有遥控器单元，该遥控器单元也相当于输入部51。当按下设置于该遥控器单元的操作按钮时，从遥控器单元送出红外线或无线电波信号，通过无线通信进行动作的指示输入。
[0066]输入部51包含主电源开关52M、电源开关52S和起动开关53。主电源开关52M是将从充电电池12往控制部11等的供电以电路的方式接通/断开的开关。电源开关52S是将自走式吸尘器1的电源接通/断开的开关。起动开关53是使清扫作业开始的开关。作为输入部51，还设置其它开关(例如，充电请求开关、运转模式开关、定时开关)。当作为输入部51的遥控器接受了来自用户的指示时，控制部11响应该指示，例如控制驱动部21向用户所指示的方向行走或者停止行走。另外，例如控制离子发生部117的离子发生。
[0067]存储部61是存储为了实现自走式吸尘器1的各种功能而需要的信息、控制程序的部分，使用闪存等非易失性的半导体存储元件、硬盘等存储介质。
[0068]在存储部61中，例如存储表示充电电池12的剩余容量等状态的电池信息62、表示自走式吸尘器1的当前位置的位置信息63、表示自走式吸尘器1的动作模式的动作模式信息71。动作模式信息71存储运转模式72、待机模式73和睡眠模式74。运转模式72是表示处于清扫作业中的运转模式的数据。待机模式73是表示自走式吸尘器的状态处于能够响应起动开关53而开始吸尘的待机模式的数据。睡眠模式74是表示处于省电状态的睡眠模式的数据。
[0069]以上是机器人吸尘器的具体的构成例，而自走式空气净化器的构成例是将图1?3所示的自走式吸尘器1的一部分变更而得到。具体地说，取代旋转刷9、集尘部15、离子发生部117和刷电机119而具有空气净化部，该空气净化部具有空气净化用的过滤器，将设置吸气口 31的位置从箱体的底板2a变更为顶板2b或者侧板2c。另外，自走式离子发生器的构成例如下:从图1?3所示的自走式吸尘器1去掉旋转刷9、集尘部15和刷电机119，将设置吸气口 31的位置从箱体的底板2a变更为顶板2b或者侧板2c。
[0070](实施方式1)
[0071]《行走传感器的构成例》
[0072]对于图1所示的行走传感器14之中与本发明关联较深的部分，阐述其详细情况。
[0073]卡住的探测也可以使用超声波传感器。在图1中，自走式吸尘器1具备感知区域不同的3个传感器，S卩，具备前方超声波传感器14F、左方超声波传感器14L和右方超声波传感器14R。可以仅使用其中任一个超声波传感器来进行卡住的探测，但也可以使用多个传感器。优选使用所有的传感器进行卡住状态的探测。
[0074]障碍物的有无是基于超声波麦克风129是否检测到被反射的超声波来判断，但卡住的探测是根据行走中障碍物的有无或者距离是否随着时间的经过发生变化来判断。在尽管处于行走中但障碍物的有无或者距离没有变化的情况下，判断为卡住状态。在周围没有障碍物的区域内行走时，检测不到被反射的超声波的状态会持续且不变化，因此有可能错误地判断为卡住状态。但是，无法想象自走式吸尘器1会在无限大的区域内行走。从而，只要是超过了在足够大的区域内行走的距离或者时间仍没有变化的情况下判断为卡住状态即可。
[0075]图4是表示该实施方式中的前方超声波传感器14F的详细构成的说明图。左方超声波传感器14L和右方超声波传感器14R也是同样的构成。
[0076]如图4所示，前方超声波传感器14F从超声波扬声器127向前方照射超声波。在感知范围内有障碍物135的情况下，所照射的超声波在障碍物135处反射回来，被反射回的超声波由超声波麦克风129检测到。根据所照射的超声波的反射的有无能够判断出障碍物的有无。另外，根据从照射至检测到反射的时间的长短能够推测出到障碍物的距离。
[0077]在图4中，信号振荡部125是生成超声波频段的脉冲信号的电路，其所生成的脉冲信号由超声波扬声器127转换为超声波后进行照射。放大检测部131在由超声波麦克风129将超声波转换为电信号后，将该电信号的电平放大，然后将其与预先确定的阈值比较后输出二值化信号。时间差计测部133是对信号振荡部125所生成的脉冲信号与放大检测部131所输出的二值化信号的时 间差进行计测的定时器电路。
[0078]图5是表示图4的前方超声波传感器14F的信号波形的一例的波形图。如图5所示，前方超声波传感器14F在行走中逐次接收作为来自控制部11的指示的触发信号。作为一例，触发信号的间隔是500毫秒。信号振荡部125响应触发信号，生成预先确定的期间脉冲信号(参照图5的“信号振荡部输出”)。作为一例，脉冲信号的发生期间是200毫秒。上述的触发信号的间隔和脉冲信号发生期间只不过是一例。它们只要根据自走式吸尘器1的行走速度或障碍物的检测距离由设计者适当决定即可。与脉冲信号对应的超声波信号从超声波扬声器127照射到前方(参照该图的“扬声器输出”)。当前方有障碍物135时，超声波被反射回来(参照该图的“麦克风输入”)。超声波麦克风129将被反射回的超声波转换为电信号。放大检测部131将来自超声波麦克风129的信号在内部放大并整流(参照该图的“放大检测部输出”)。然后，将整流得到的信号与预先确定的阈值(第1阈值、Thl)比较后输出二值化信号(参照该图的“二值化输出”)。
[0079]时间差计测部133计测从信号振荡部的脉冲信号发生到二值化输出的上升为止的时间(响应时间)Tr。此外，如果前方没有障碍物135，则由于所照射的超声波不会被反射回来，因而二值化输出不会上升，Tr在理论上成为无限大，但为了能与下一照射脉冲的反射信号区别开，而优选将触发信号的最大计测时间限制在触发信号的间隔以下。响应时间Tr会根据到障碍物135的距离而变化。可检测的最大距离由触发信号的间隔和超声波在空气中传播的速度决定。虽然依赖于障碍物的形状、到障碍物的距离而放大检测部的输出的电平不同，但通过恰当地设定第1阈值、Thl，只要在可检测范围内有障碍物就能得到二值化输出的上升，且响应时间Tr不大受障碍物的形状所左右而能得到与到障碍物的距离相应的值。
[0080]此外，作为变形例，也可以将放大检测部131和时间差计测部133之中的一部分通过软件处理。例如，也可以将放大检测部131的输出进行A/D转换，将从其结果得到的数字数据与第1阈值(Thl)的比较作为软件处理来进行。作为比较结果的二值化输出不再是信号，而是变为数据。另外，也可以将时间差的计测作为软件处理来进行。
[0081]《流程图》
[0082 ]说明控制部11在行走中探测卡住的处理的流程。
[0083]图6是表示在该实施方式中控制部11所执行的处理的次序的流程图。控制部11在行走中执行探测卡住的任务。任务是在多任务环境下与其它任务并行地执行，但为使说明容易理解，在流程图中仅表示出探测卡住的处理。
[0084]如图6所示，控制部11在开始行走时将卡住计数器初始化为零(步骤S11)，将该时点的前方超声波传感器14F、左方超声波传感器14L、右方超声波传感器14R的各传感器的感知状态即障碍物的有无和到障碍物的距离存储到RAM(步骤S13)。
[0085]其后，等到行走了预先确定的距离(步骤S15)，控制部11将该时点的前方超声波传感器14F、左方超声波传感器14L、右方超声波传感器14R的各传感器的感知状态存储到RAM的与上次不同的区域(步骤S17)。在此，感知状态是指障碍物的有无和到障碍物的距离。然后，查看各个传感器是否与上次的感知状态相比有变化(步骤S19和S21)。
[0086]在任一传感器的感知状态有变化的情况下(步骤S21中为“是”)，控制部11将卡住计数器的值重置为零(步骤S23)。其后，例程返回上述的步骤S15，再次等到行走了规定距离。
[0087]另一方面，如果在上述步骤S21中，任一传感器与上次的感知状态相比均未有变化(步骤S21中为“否”)，则控制部11使卡住计数器的值加1(步骤S25)。然后，查看卡住计数器的值是否超过3(步骤S27)。
[0088]如果卡住计数器的值为3以下(步骤S27中为“否”)，则例程返回上述的步骤S15，再次等到行走了规定距离。此外，上述的步骤S27中与卡住计数器的值比较的阈值“3”仅是一例。
[0089]另一方面，如果卡住计数器的值超过3(步骤S27中为“是”)，则控制部11判断为自走式吸尘器1陷入了卡住状态，使驱动部21的驱动停止(步骤S29)。此时，也可以执行用于从卡住状态摆脱的行走模式。例如，也可以尝试后退规定距离，查看超声波传感器的感知状态是否发生了变化。
[0090]另外，也可以为了将陷入了卡住状态的情况通知用户，而从未在图1中图示出的扬声器发出报警声或使输入部51的操作面板所设置的显示部进行报警的显示。或者，还可以为了防止充电电池12的无谓的消耗而将电源断开。
[0091]其后，控制部11结束探测卡住的处理。
[0092](实施方式2)
[0093]在实施方式1中，卡住的探测使用了超声波传感器，但在该实施方式中，卡住的探测使用照相机。在图1中，自走式吸尘器1具备照相机113C。照相机113C将图像逐次发送给远程的用户，使得用户能够实时地确认放置有自走式吸尘器1的室内的状况。或者，在行走中图像解析部113A逐次解析照相机的图像来识别障碍物的方向和距离，控制部11控制驱动部21避免与障碍物发生碰撞。
[0094]控制部11在行走中判断从照相机113C逐次输出的帧图像是否随着时间的经过发生变化。图像解析部113A也可以解析变化的有无来支援控制部11的处理。在尽管处于行走中但各帧图像没有变化或者即使有变化也是非常小的变化的情况下判断为卡住状态。所谓即使有变化也是非常小的变化的情况，是考虑自走式吸尘器1的驱动部21工作所带来的振动导致图像中有抖动的情况。与实施方式1同样，在超过了自走式吸尘器1在足够大的区域内行走的距离或者时间仍没有变化的情况下判断为卡住状态。
[0095]《流程图》
[0096]说明在该实施方式中控制部11在行走中探测卡住的处理的流程。
[0097]图7是表示在该实施方式中控制部11所执行的处理的次序的流程图。控制部11在行走中执行探测卡住的任务。任务是在多任务环境下与其它任务并行地执行，但为使说明容易理解，在流程图中仅表示出探测卡住的处理。
[0098]如图7所示，控制部11在开始行走时将卡住计数器初始化为零(步骤S31)，将照相机113C在该时点拍摄的帧图像存储到RAM(步骤S33)。
[0099]其后，等到行走了预先确定的距离(步骤S35)，控制部11将照相机113C在该时点拍摄的帧图像存储到RAM的与上次不同的区域(步骤S37)。然后，查看与上次的帧图像相比是否有变化(步骤S39和S41)。
[0100]在与上次的帧图像相比有变化的情况下(步骤S41中为“是”)，控制部11将卡住计数器的值重置为零(步骤S43)。其后，例程返回上述的步骤S35，再次等到行走了规定距离。
[0101]另一方面，如果在上述步骤S41中，与上次的帧图像相比没有变化(步骤S41中为“否”)，则控制部11使卡住计数器的值加1(步骤S45)。然后，查看卡住计数器的值是否超过3(步骤S47)。
[0102]如果卡住计数器的值为3以下(步骤S47中为“否”)，则例程返回上述的步骤S35，再次等到行走了规定距离。此外，上述的步骤S47中与卡住计数器的值比较的阈值“3”仅是一例。
[0103]另一方面，如果卡住计数器的值超过3(步骤S47中为“是”)，则控制部11判断为自走式吸尘器1陷入了卡住状态，使驱动部21的驱动停止(步骤S49)。此时，也可以执行用于从卡住状态摆脱的行走模式。例如，也可以尝试后退规定距离，查看照相机的撮像图像是否产生变化。其它，与实施方式1同样，也可以发出报警声或进行报警的显示，或者将电源断开。其后，控制部11结束探测卡住的处理。
[0104](实施方式3)
[0105]在实施方式1、2中，当在行走中卡住计数器的值超过预先确定的阈值时判断为陷入了卡住状态而使驱动停止，但在该实施方式中，在使驱动停止前尝试改变行走方向，然后查看传感器的状态是否产生变化。优选尝试改变360度方向，确认变化的有无。这样，能够更可靠地防止例如在没有障碍物等的大区域内行走的情况下判断为陷入了卡住状态这种误探测。
[0106]图8和图9是表示在该实施方式中控制部11所执行的处理的次序的流程图。图8的步骤S51?S67分别与图6的步骤S11?S27对应，因此省略说明。
[0107]在步骤S67中，在卡住计数器的值超过3的情况下，控制部11姑且将卡住计数器重置，然后控制驱动部21改变行走方向(步骤S69)。一边转换方向，一边等到经过了预先确定的时间或前进了预先确定的距离(图9的步骤S75)，控制部11将该时点的前方超声波传感器14F、左方超声波传感器14L、右方超声波传感器14R的各传感器的感知状态存储到RAM的与上次不同的区域(步骤S77)。然后，查看各个传感器是否与上次的感知状态相比有变化(步骤S79和S81)。
[0108]在任一传感器的感知状态有变化的情况下(步骤S81中为“是”)，控制部11将卡住计数器的值重置为零(步骤S83)。其后，例程返回上述的步骤S75，一边转换方向一边再次等到经过了规定时间或前进了规定距离。
[0109]另 一方面，如果在上述步骤S81中，任一传感器的感知状态均未有变化(步骤S81中为“否”)，则控制部11使卡住计数器的值加1(步骤S85)。然后，查看卡住计数器的值是否超过3(步骤S87)。
[0110]如果卡住计数器的值为3以下(步骤S87中为“否”)，则例程返回上述的步骤S75，再次等到经过了规定时间或者行走了规定距离。
[0111]另一方面，如果卡住计数器的值超过3(步骤S87中为“是”)，则控制部11判断为自走式吸尘器1陷入了卡住状态，使驱动部21的驱动停止(步骤S89)。
[0112]此外，也可以在使驱动部停止前，采用用于从卡住状态摆脱的行走模式，例如尝试后退规定距离，查看超声波传感器的感知状态是否产生变化。其它，与实施方式1同样，也可以发出报警声或进行报警的显示，或者将电源断开。
[0113](实施方式4)
[0114]在上述的图5中，放大检测部131将来自超声波麦克风129的信号在内部放大并整流，且与第1阈值Thl比较后输出二值化信号，时间差计测部133计测从信号振荡部的脉冲信号发生到二值化输出的上升为止的时间Tr来计测障碍物的有无及距离。另外，在卡住的探测中，控制部11在障碍物的有无及距离没有变化时判断为陷入了卡住状态。
[0115]根据该实施方式，放大检测部131将与第1阈值(Th1)不同的阈值(第2阈值、Th2)用于探测卡住。即，也可以生成用于探测卡住的别的二值化输出。第2阈值(Th2)设置得比第1阈值(Thl)低。这等于比障碍物的检测提高超声波传感器的感度。即，只要稍有变化，就会出现二值化输出的上升。从而，能够更可靠地防止误判断为陷入了卡住状态。
[0116]如上所述，
[0117]( i)本发明的特征在于，具备:箱体，其可在行走面上行走;驱动部，其使上述箱体行走;行走传感器，其感知上述行走面上的状况而输出信号；以及控制部，其基于来自上述行走传感器的输出，控制上述驱动部，上述控制部以在判断为在上述箱体行走了预先确定的行走距离或者预先确定的期间的这段时间内从上述行走传感器输出的信号没有变化时，控制上述驱动部停止驱动。
[0118]在本发明中，自走式电子设备在行走面上自动行走来进行作业等。其具体方式例如是机器人吸尘器或自走式空气净化器。在上述的实施方式中，自走式电子设备具有作为机器人吸尘器的方式。
[0119]另外，行走面是自走式电子设备行走之处。不需要一定是平面，也可以有些台阶或倾斜。其具体方式例如是配置机器人吸尘器的室内的地板。
[0120]另外，行走传感器感知行走面上的状况。其具体方式例如是感知行走面上的障碍物的障碍物传感器。或者，是逐次拍摄行走面和周围的状况的照相机。
[0121]驱动部驱动箱体而使其行走，例如是驱动配置于箱体的驱动轮的驱动电机和使该驱动电机动作的驱动电路。
[0122]控制部基于行走传感器的信号控制驱动部，具体地说，例如通过微型计算机执行预先存储于ROM的控制程序来实现作为控制部的功能。
[0123]进一步说明本发明的优选方式。
[0124](ii)也可以是:上述行走传感器是生成与到上述行走面上的障碍物的距离相应的感知信号并以非接触的方式感知上述障碍物的障碍物传感器，上述控制部基于将上述感知信号与预先确定的第1阈值比较后的信号控制上述驱动部避开障碍物来行走，且基于与不同于第1阈值的第2阈值比较后的信号，判断上述感知信号的变化的有无。
[0125]这样，控制部根据比判断障碍物的有无的第1阈值低的第2阈值来判断是否卡住了，因此，能够防止例如在障碍物处于远方时控制部误判断为卡住了。
[0126]此外，将感知信号与预先确定的第1阈值比较后的信号及与第2阈值比较后的信号均不限于电信号，也可以是将与第1阈值及第2阈值的比较用软件处理后的数据。即，是包括数据或者信息在内的广泛含义的信号。
[0127](iii)也可以是:上述障碍物传感器包括具有不同的感知区域的多个传感器，上述控制部在判断为这些传感器的感知信号均没有变化时使上述驱动部的驱动停止。
[0128]这样，在仅不同感知区域中的某一个区域有障碍物而其它区域没有障碍物的情况下，能够防止控制部误判断为卡住了。
[0129](iv)也可以是:上述行走传感器是逐次拍摄上述行走面并输出帧图像的信号的照相机，上述控制部在从上述照相机逐次输出的帧图像没有变化时判断为上述信号没有变化。
[0130]这样，在具备用于将自走式电子设备的设置场所的状况通知远程的用户的照相机的情况下，能够使用该照相机来判断是否卡住了。从而，即使不设置专用的传感器或电路，也能够判断出是否卡住。
[0131](V)也可以是:上述控制部按以下方式控制:在判断为在行走了预先确定的行走距离或者预先确定的期间的这段时间内从上述行走传感器输出的信号没有变化时，控制上述驱动部改变上述箱体的行走方向，在判断为在改变行走方向的这段时间内从上述行走传感器输出的信号没有变化时将上述驱动部的驱动停止。
[0132]这样，在从行走传感器输出的信号没有变化而有可能卡住时，通过改变行走方向来确认从行走传感器输出的信号是否变化，能够防止误判断为卡住了。
[0133]本发明的优选方式也包含上述的多个方式的任意组合。
[0134]除了上述的实施方式以外，本发明也可以有各种变形例。这些变形例不应被解释为不属于本发明的范围。本发明应当包含与权利要求等同的意思和上述范围内的所有变形。
[0135]附图标记说明
[0136]1:自走式吸尘器，2:箱体，2a:底板，2b:顶板，2c:侧板，3:盖部，9:旋转刷，10:侧刷，11:控制部，12:充电电池，14:行走传感器，14C:碰撞传感器，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:前轮地板检测传感器，19L:左轮地板检测传感器，19R:右轮地板检测传感器，21:驱动部，22L:左驱动轮，22R:右驱动轮，26:后轮，27:前轮，31:吸气口，32:排气口，51:输入部，52M:主电源开关，52S:电源开关，53:起动开关，61:存储部，62:电池信息，63:位置信息，71:动作模式信息，72:运转模式，
73:待机模式，74:睡眠模式，113A:图像解析部，113C:照相机，115:电动送风机，117:离子发生部，119:刷电机，121:通信部，125:信号振荡部，127:超声波扬声器，129:超声波麦克风，131:放大检测部，133:时间差计测部，135:障碍物。
【主权项】
1.一种自走式电子设备，其特征在于，具备: 箱体，其可在行走面上行走； 驱动部，其使上述箱体行走； 行走传感器，其感知上述行走面上的状况而输出信号；以及 控制部，其基于来自上述行走传感器的输出，控制上述驱动部， 上述控制部在判断为在上述箱体行走了预先确定的行走距离或者预先确定的期间的这段时间内从上述行走传感器输出的信号没有变化时，控制上述驱动部停止驱动。2.根据权利要求1所述的自走式电子设备， 上述行走传感器是生成与到上述行走面上的障碍物的距离相应的感知信号并以非接触的方式感知上述障碍物的障碍物传感器， 上述控制部基于将上述感知信号与预先确定的第1阈值比较后的信号控制上述驱动部避开障碍物来行走，且基于与不同于第1阈值的第2阈值比较后的信号，判断上述感知信号的变化的有无。3.根据权利要求2所述的自走式电子设备， 上述障碍物传感器包括具有不同的感知区域的多个传感器， 上述控制部在判断为这些传感器的感知信号均没有变化时使上述驱动部的驱动停止。4.根据权利要求1所述的自走式电子设备， 上述行走传感器是逐次拍摄上述行走面并输出帧图像的信号的照相机， 上述控制部在从上述照相机逐次输出的帧图像没有变化时判断为上述信号没有变化。5.根据权利要求1至4中的任一项所述的自走式电子设备， 上述控制部按以下方式控制:在判断为在行走了预先确定的行走距离或者预先确定的期间的这段时间内从上述行走传感器输出的信号没有变化时，控制上述驱动部改变上述箱体的行走方向，在判断为在改变行走方向的这段时间内从上述行走传感器输出的信号没有变化时控制上述驱动部停止驱动。
【专利摘要】一种自走式电子设备，具备：箱体(2)，其可在行走面上行走；驱动部(21)，其使上述箱体(2)行走；行走传感器(14)，其感知上述行走面上的状况而输出信号；以及控制部(11)，其基于来自上述行走传感器(14)的输出，控制上述驱动部(21)，上述控制部(11)在判断为在使上述箱体(2)行走了预先确定的行走距离或者预先确定的期间的这段时间内从上述行走传感器(14)输出的信号没有变化时控制上述驱动部(21)停止驱动。
【IPC分类】G05D1/02, A47L9/28
【公开号】CN105492984
【申请号】CN201480048061
【发明人】松原孝
【申请人】夏普株式会社
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2014年2月21日
【公告号】US20160202703, WO2015033590A1
【技术领域】
[0001]本发明涉及自走式电子设备，更详细地说，涉及感知行走面上的障碍物而控制行走的自走式电子设备。
【背景技术】
[0002]作为自走式电子设备的一方式，已知所谓的机器人吸尘器(例如，参照专利文献1)。与一般的吸尘器相比，机器人吸尘器是对吸尘器主体设置自动行走功能，一边使吸尘器以无人的方式自动行走一边进行吸尘。另外，作为自走式电子设备的别的方式，已提出以将部屋的每个角落的浮尘也除去为目的的自走式空气净化机器人(例如，参照专利文献2)。
[0003]这种自走式电子设备为了进行作为本来目的的作业而设置有各种传感器。例如，自走式电子设备一边进行作业一边在室内等行走，但由于室内有障碍物，因此，为了避开这些障碍物来行走而设置有障碍物传感器。关于障碍物传感器，已提出自行诊断故障并停止机器人吸尘器的驱动并通报故障的障碍物传感器(例如，参照专利文献3)。即，在探测碰撞的缓冲器传感器探测到与障碍物的碰撞时，驱动驱动部后退一定的距离，在后退的重复次数达到基准次数以上的情况下使驱动部停止。
[0004]但是，障碍物的种类、形状是各种各样的，因此，根据情况，有时自走式电子设备会进退不能而无法行走，即，有时会卡住。例如，有时会出现如下情况:在室内存在由门槛、地毯或者电源线所致的台阶而箱体跨上该台阶，或者在进入离行走面具有一定高度的间隙的沙发之下时顶部与该沙发的下部接触而无法通过。
[0005]例如在具有行走用的驱动轮的自走式电子设备陷入卡住状态的情况下，若停留于同一部位使驱动轮继续旋转，则有可能会损伤该驱动轮所接触的地板、榻榻米、地毯或者器物等。优选确切地检测出陷入卡住状态的情况并尝试摆脱，在即使如此也无法摆脱的情况下停止驱动。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1:特开2004-195215号公报
[0009]专利文献2:特开2005-331128号公报
[0010]专利文献3:特开2008-134984号公报
【发明内容】
[0011]发明要解决的问题
[0012]为了检测出陷入卡住状态的情况并采取恰当的应对，现有的自走式电子设备例如除了设置使箱体行走的驱动轮之外还设置自由车轮，监视该自由车轮的旋转来判断是否卡住。或者，在箱体内设置地磁传感器并监视其输出来判断是否卡住。
[0013]但是，这些方案为了探测出卡住而需要专用的传感器或电路，成本负担大。即，自由轮的旋转检测电路、地磁传感器的电路不是为了自走式电子设备的本来的作业而设置的，而是为了探测出卡住而设置的。
[0014]本发明是考虑到以上这样的状况而完成的，提供即使不设置专用的传感器或电路也能够判断出是否卡住的自走式电子设备。
[0015]用于解决问题的方案
[0016]本发明提供一种自走式电子设备，其具备:箱体，其可在行走面上行走;驱动部，其使上述箱体行走;行走传感器，其感知上述行走面上的状况而输出信号；以及控制部，其基于来自上述行走传感器的输出，控制上述驱动部，上述控制部在判断为在上述箱体行走了预先确定的行走距离或者预先确定的期间的这段时间内从上述行走传感器输出的信号没有变化时控制上述驱动部停止驱动。
[0017]发明效果
[0018]在本发明中，控制部在判断为在使上述箱体行走预先确定的行走距离或者预先确定的期间的这段时间内从上述行走传感器输出的信号没有变化时，控制上述驱动部停止驱动，因此，即使不设置专用的传感器或电路，也能够使用自动行走所使用的行走传感器来判断出是否卡住了。
【附图说明】
[0019]图1是表示作为本发明的自走式电子设备的一方式的自走式吸尘器的概略构成的框图。
[0020]图2是概略地表示图1的自走式吸尘器的外观的立体图。
[0021]图3是概略地表示图1的自走式吸尘器的底面的仰视图。
[0022]图4是表示本发明的实施方式中的超声波传感器的详细构成的说明图。
[0023]图5是表示图4的超声波传感器的信号波形的一例的波形图。
[0024]图6是表示本发明的控制部所执行的处理的次序的流程图。(实施方式1)
[0025]图7是表示本发明的控制部所执行的处理的次序的流程图。(实施方式2)
[0026]图8是表示本发明的控制部所执行的处理的次序的流程图。(实施方式3的前半部分)
[0027]图9是表示本发明的控制部所执行的处理的次序的流程图。(实施方式3的后半部分)
【具体实施方式】
[0028]以下，使用附图进一步详述本发明。此外，以下的说明在所有方面均为例示，不应被解释为限定本发明。
[0029]《自走式电子设备的具体方式》
[0030]作为本发明的自走式电子设备的一例，在以下的实施方式中说明自走式吸尘器。该实施方式的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，离开用户的手而自动进行吸尘动作。
[0031 ]此外，本发明的自走式电子设备不限于自走式吸尘器，例如也包括进行空气吸引并将净化后的空气排出的自动行走的空气净化器，还包括进行离子发生的自动行走的离子发生器。除此之外，还包括对用户提示必要的信息等或者对用户通过语音、表情、行动等给出的举动进行响应的可自动行走的机器人等。
[0032]《自走式吸尘器的构成》
[0033]图1是表示本发明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、行走传感器14、集尘部15。而且，具备驱动部21、右驱动轮22R、左驱动轮22L、吸气口 31、排气口 32、输入部51、存储部61、电动送风机115和离子发生部117。
[0034]本发明的自走式吸尘器一边在设置场所的地板上自动行走，一边吸入含有地板上的尘埃的空气，将除去尘埃后的空气排出，由此，对地板上进行吸尘。本发明的自走式吸尘器具有当吸尘结束时自动返回未图示的充电座的功能。
[0035]图2是概略地表示该实施方式的自走式吸尘器的外观的立体图。
[0036]图3是概略地表示该实施方式的自走式吸尘器的底面的仰视图。
[0037]如图2所示，作为本发明的自走式吸尘器的自走式吸尘器1具备圆盘形的箱体2。
[0038]箱体2具备:底板2a;顶板2b，其在中央部分装配有为了取放收纳在箱体2内的集尘部容器而可开闭的盖部3;俯视时为圆环形的侧板2c，其沿着底板2a和顶板2b的外周部设置。在顶板2b的前方部与中间部的边界附近形成有排气口32。此外，侧板2c分割为前后两个部分，侧板前部作为缓冲器发挥功能，并且在内部设置有检测侧板前部的碰撞的碰撞传感器14C。而且，如图2所示，在前方配置有前方超声波传感器14F，在左侧方配置有左方超声波传感器14L。虽然在图2中隐去了，但在右侧方配置有右方超声波传感器14R。
[0039]另外，如图3所示，在底板2a处形成有使前轮27、右驱动轮22R、左驱动轮22L和后轮26从箱体2内露出而向外部突出的多个孔部。而且，在吸气口 31的纵深处配置有旋转刷9，在吸气口 31的左右配置有侧刷10，在前轮27的前方配置有前轮地板检测传感器18，在左驱动轮22L的前方配置有左轮地板检测传感器19L，在右驱动轮22R的前方配置有右轮地板检测传感器19R。
[0040]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，在左右的驱动轮向同一方向反向旋转时后退，通过彼此向相反方向旋转而转向。例如，自走式吸尘器1在通过行走传感器14的各传感器检测出到达了吸尘区域的周缘的情况下以及检测出进路上有障碍物的情况下，使左右的驱动轮减速后停止。其后，使左右的驱动轮彼此向相反方向旋转，从而转向来改变朝向。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。[0041 ]在此，所谓前方，是指自走式吸尘器1的前进方向(在图3中，是在底板2a上从后轮26往前轮27的方向)，所谓后方，是指自走式吸尘器1的后退方向(在图3中，是在底板2a上从前轮27往后轮26的方向)。
[0042]以下，说明图1所示的各构成要素。
[0043]《自走式电子设备的构成例》
[0044]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，由主要包括CPU、RAM、I/0控制器、定时器等的微型计算机来实现。
[0045]CPU基于预先存储于后述的存储部61并展开到RAM的控制程序，有机地使各硬件动作，执行本发明的吸尘功能、行走功能等。
[0046]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，主要是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、N1-Cd电池等充电电池。
[0047]充电电池12的充电是通过在使自走式吸尘器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来进行。
[0048]行走传感器14感知存在于自走式吸尘器1行走的行走面的障碍物等周围的状况。特别是，分别感知左方、前方、右方的各区域的左方超声波传感器14L、前方超声波传感器14F、右方超声波传感器14R是在自走式吸尘器1行走中对接触或者接近室内的墙壁、桌、椅等障碍物进行检测的部分。即，以非接触的方式检测向障碍物的接近。也可以取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。
[0049]碰撞传感器14C检测自走式吸尘器1在行走时与障碍物接触的情况。碰撞传感器14C例如配置在箱体2的侧板2c的内部。CPU基于来自碰撞传感器14C的输出信号，来知晓侧板2 c与障碍物发生了碰撞。
[0050]前轮地板检测传感器18、左轮地板检测传感器19L和右轮地板检测传感器19R检测下行楼梯等台阶。
[0051]CPU基于从行走传感器14输出的信号，识别障碍物、台阶存在的位置。基于识别出的障碍物、台阶的位置信息，避开该障碍物、台阶而决定接下来应行走的方向。此外，左轮地板检测传感器19L和右轮地板检测传感器19R在前轮地板检测传感器18对台阶的检测失败的情况下或发生了故障的情况下检测下行台阶，防止自走式吸尘器1往下行台阶落下。
[0052 ]另外，行走传感器14具有照相机113C、图像解析部113A。
[0053]照相机113C逐次拍摄自走式吸尘器1的前方的状况，并将其作为图像信号输出到图像解析部113A。也可以构成为将照相机113C所拍摄的图像经由通信部121发送给外部的设备。所谓外部的设备，例如是自走式吸尘器1的用户所持有的智能手机、平板电脑或者计算机等。用户能够远程确认放置有自走式吸尘器1的室内的状况。
[0054]而且，图像解析部113A也可以使用周知的模式识别技术在该图像信号中映入有障碍物时对此进行识别，算出(即，判定)障碍物的方向和距离。根据该方式，能够使用照相机113C检测出障碍物。
[0055]此外，在图1中，示出了行走传感器14包含左方超声波传感器14L、前方超声波传感器14F、右方超声波传感器14R与照相机113C这两者的构成，但仅包含其中任一方的构成也包含在本发明的范围内。
[0056]CPU基于图像解析部113A进行的图像解析，在周边存在障碍物的情况下得到其信息。
[0057]驱动部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。通过以使左右的驱动轮可独立向正反两方向旋转的方式构成驱动电机，实现了自走式吸尘器1的前进、后退、旋转、加减速等行走状态。
[0058]吸气口 31和排气口 32分别是进行用于吸尘的空气的吸气和排气的部分。
[0059]集尘部15是执行收集室内的垃圾、灰尘的吸尘功能的部分，主要具备未图示的集尘容器、过滤部以及覆盖集尘容器和过滤部的罩部。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。在排出路上设置有电动送风机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导入集尘容器内，产生将集尘后的空气经由排出路从排气口 32向外部放出的气流。
[0060]在吸气口31的纵深处，设置有绕与底面平行的轴心旋转的旋转刷9，在吸气口 31的左右两侧设置有绕与底面垂直的旋转轴心旋转的侧刷10。旋转刷9是通过将刷螺旋状地植设于作为旋转轴的滚轮的外周面而形成的。侧刷10是通过将刷束辐射状地设置于旋转轴的下端而形成的。此外，旋转刷9的旋转轴和一对侧刷10的旋转轴枢接于箱体2的底板2a的一部分，并且与设置在其附近的刷电机119经由包括滑轮和带等的动力传递机构连结。
[0061]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。
[0062]另外，该实施方式的自走式吸尘器1具备作为附加功能的离子发生功能。在排出路上设置有离子发生部117。当该离子发生部117动作时，从排气口放出的气流会含有由离子发生部117生成的离子(例如也可以是等离子簇离子(7°歹X'Y夕歹只夕一 Y才注册商标)或者负离子)。含有该离子的空气从设置在箱体2的上表面的排气口 32排出。利用含有该离子的空气进行室内的除菌和除臭。另外，在负离子的情况下，也已知会给人带来放松效果。此时，空气从排气口 32朝向后方的斜上方排出，因此，能够防止地板的尘埃扬起，提高室内的清洁度。另外，还能够对尘埃除电，能可靠地进行集尘后的尘埃的丢弃。
[0063]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，从吸气口 31导入到流入路的气流内含有离子，因此，能够进行集尘部15所具有的未图示的集尘容器和过滤器的除菌和除臭。
[0064]输入部51是用户指示输入自走式吸尘器1的动作的部分，作为操作面板或者操作按钮设置在自走式吸尘器1的箱体的表面。
[0065]而且，除了上述的设置于吸尘器主体的操作面板或操作按钮以外，还设置有遥控器单元，该遥控器单元也相当于输入部51。当按下设置于该遥控器单元的操作按钮时，从遥控器单元送出红外线或无线电波信号，通过无线通信进行动作的指示输入。
[0066]输入部51包含主电源开关52M、电源开关52S和起动开关53。主电源开关52M是将从充电电池12往控制部11等的供电以电路的方式接通/断开的开关。电源开关52S是将自走式吸尘器1的电源接通/断开的开关。起动开关53是使清扫作业开始的开关。作为输入部51，还设置其它开关(例如，充电请求开关、运转模式开关、定时开关)。当作为输入部51的遥控器接受了来自用户的指示时，控制部11响应该指示，例如控制驱动部21向用户所指示的方向行走或者停止行走。另外，例如控制离子发生部117的离子发生。
[0067]存储部61是存储为了实现自走式吸尘器1的各种功能而需要的信息、控制程序的部分，使用闪存等非易失性的半导体存储元件、硬盘等存储介质。
[0068]在存储部61中，例如存储表示充电电池12的剩余容量等状态的电池信息62、表示自走式吸尘器1的当前位置的位置信息63、表示自走式吸尘器1的动作模式的动作模式信息71。动作模式信息71存储运转模式72、待机模式73和睡眠模式74。运转模式72是表示处于清扫作业中的运转模式的数据。待机模式73是表示自走式吸尘器的状态处于能够响应起动开关53而开始吸尘的待机模式的数据。睡眠模式74是表示处于省电状态的睡眠模式的数据。
[0069]以上是机器人吸尘器的具体的构成例，而自走式空气净化器的构成例是将图1?3所示的自走式吸尘器1的一部分变更而得到。具体地说，取代旋转刷9、集尘部15、离子发生部117和刷电机119而具有空气净化部，该空气净化部具有空气净化用的过滤器，将设置吸气口 31的位置从箱体的底板2a变更为顶板2b或者侧板2c。另外，自走式离子发生器的构成例如下:从图1?3所示的自走式吸尘器1去掉旋转刷9、集尘部15和刷电机119，将设置吸气口 31的位置从箱体的底板2a变更为顶板2b或者侧板2c。
[0070](实施方式1)
[0071]《行走传感器的构成例》
[0072]对于图1所示的行走传感器14之中与本发明关联较深的部分，阐述其详细情况。
[0073]卡住的探测也可以使用超声波传感器。在图1中，自走式吸尘器1具备感知区域不同的3个传感器，S卩，具备前方超声波传感器14F、左方超声波传感器14L和右方超声波传感器14R。可以仅使用其中任一个超声波传感器来进行卡住的探测，但也可以使用多个传感器。优选使用所有的传感器进行卡住状态的探测。
[0074]障碍物的有无是基于超声波麦克风129是否检测到被反射的超声波来判断，但卡住的探测是根据行走中障碍物的有无或者距离是否随着时间的经过发生变化来判断。在尽管处于行走中但障碍物的有无或者距离没有变化的情况下，判断为卡住状态。在周围没有障碍物的区域内行走时，检测不到被反射的超声波的状态会持续且不变化，因此有可能错误地判断为卡住状态。但是，无法想象自走式吸尘器1会在无限大的区域内行走。从而，只要是超过了在足够大的区域内行走的距离或者时间仍没有变化的情况下判断为卡住状态即可。
[0075]图4是表示该实施方式中的前方超声波传感器14F的详细构成的说明图。左方超声波传感器14L和右方超声波传感器14R也是同样的构成。
[0076]如图4所示，前方超声波传感器14F从超声波扬声器127向前方照射超声波。在感知范围内有障碍物135的情况下，所照射的超声波在障碍物135处反射回来，被反射回的超声波由超声波麦克风129检测到。根据所照射的超声波的反射的有无能够判断出障碍物的有无。另外，根据从照射至检测到反射的时间的长短能够推测出到障碍物的距离。
[0077]在图4中，信号振荡部125是生成超声波频段的脉冲信号的电路，其所生成的脉冲信号由超声波扬声器127转换为超声波后进行照射。放大检测部131在由超声波麦克风129将超声波转换为电信号后，将该电信号的电平放大，然后将其与预先确定的阈值比较后输出二值化信号。时间差计测部133是对信号振荡部125所生成的脉冲信号与放大检测部131所输出的二值化信号的时 间差进行计测的定时器电路。
[0078]图5是表示图4的前方超声波传感器14F的信号波形的一例的波形图。如图5所示，前方超声波传感器14F在行走中逐次接收作为来自控制部11的指示的触发信号。作为一例，触发信号的间隔是500毫秒。信号振荡部125响应触发信号，生成预先确定的期间脉冲信号(参照图5的“信号振荡部输出”)。作为一例，脉冲信号的发生期间是200毫秒。上述的触发信号的间隔和脉冲信号发生期间只不过是一例。它们只要根据自走式吸尘器1的行走速度或障碍物的检测距离由设计者适当决定即可。与脉冲信号对应的超声波信号从超声波扬声器127照射到前方(参照该图的“扬声器输出”)。当前方有障碍物135时，超声波被反射回来(参照该图的“麦克风输入”)。超声波麦克风129将被反射回的超声波转换为电信号。放大检测部131将来自超声波麦克风129的信号在内部放大并整流(参照该图的“放大检测部输出”)。然后，将整流得到的信号与预先确定的阈值(第1阈值、Thl)比较后输出二值化信号(参照该图的“二值化输出”)。
[0079]时间差计测部133计测从信号振荡部的脉冲信号发生到二值化输出的上升为止的时间(响应时间)Tr。此外，如果前方没有障碍物135，则由于所照射的超声波不会被反射回来，因而二值化输出不会上升，Tr在理论上成为无限大，但为了能与下一照射脉冲的反射信号区别开，而优选将触发信号的最大计测时间限制在触发信号的间隔以下。响应时间Tr会根据到障碍物135的距离而变化。可检测的最大距离由触发信号的间隔和超声波在空气中传播的速度决定。虽然依赖于障碍物的形状、到障碍物的距离而放大检测部的输出的电平不同，但通过恰当地设定第1阈值、Thl，只要在可检测范围内有障碍物就能得到二值化输出的上升，且响应时间Tr不大受障碍物的形状所左右而能得到与到障碍物的距离相应的值。
[0080]此外，作为变形例，也可以将放大检测部131和时间差计测部133之中的一部分通过软件处理。例如，也可以将放大检测部131的输出进行A/D转换，将从其结果得到的数字数据与第1阈值(Thl)的比较作为软件处理来进行。作为比较结果的二值化输出不再是信号，而是变为数据。另外，也可以将时间差的计测作为软件处理来进行。
[0081]《流程图》
[0082 ]说明控制部11在行走中探测卡住的处理的流程。
[0083]图6是表示在该实施方式中控制部11所执行的处理的次序的流程图。控制部11在行走中执行探测卡住的任务。任务是在多任务环境下与其它任务并行地执行，但为使说明容易理解，在流程图中仅表示出探测卡住的处理。
[0084]如图6所示，控制部11在开始行走时将卡住计数器初始化为零(步骤S11)，将该时点的前方超声波传感器14F、左方超声波传感器14L、右方超声波传感器14R的各传感器的感知状态即障碍物的有无和到障碍物的距离存储到RAM(步骤S13)。
[0085]其后，等到行走了预先确定的距离(步骤S15)，控制部11将该时点的前方超声波传感器14F、左方超声波传感器14L、右方超声波传感器14R的各传感器的感知状态存储到RAM的与上次不同的区域(步骤S17)。在此，感知状态是指障碍物的有无和到障碍物的距离。然后，查看各个传感器是否与上次的感知状态相比有变化(步骤S19和S21)。
[0086]在任一传感器的感知状态有变化的情况下(步骤S21中为“是”)，控制部11将卡住计数器的值重置为零(步骤S23)。其后，例程返回上述的步骤S15，再次等到行走了规定距离。
[0087]另一方面，如果在上述步骤S21中，任一传感器与上次的感知状态相比均未有变化(步骤S21中为“否”)，则控制部11使卡住计数器的值加1(步骤S25)。然后，查看卡住计数器的值是否超过3(步骤S27)。
[0088]如果卡住计数器的值为3以下(步骤S27中为“否”)，则例程返回上述的步骤S15，再次等到行走了规定距离。此外，上述的步骤S27中与卡住计数器的值比较的阈值“3”仅是一例。
[0089]另一方面，如果卡住计数器的值超过3(步骤S27中为“是”)，则控制部11判断为自走式吸尘器1陷入了卡住状态，使驱动部21的驱动停止(步骤S29)。此时，也可以执行用于从卡住状态摆脱的行走模式。例如，也可以尝试后退规定距离，查看超声波传感器的感知状态是否发生了变化。
[0090]另外，也可以为了将陷入了卡住状态的情况通知用户，而从未在图1中图示出的扬声器发出报警声或使输入部51的操作面板所设置的显示部进行报警的显示。或者，还可以为了防止充电电池12的无谓的消耗而将电源断开。
[0091]其后，控制部11结束探测卡住的处理。
[0092](实施方式2)
[0093]在实施方式1中，卡住的探测使用了超声波传感器，但在该实施方式中，卡住的探测使用照相机。在图1中，自走式吸尘器1具备照相机113C。照相机113C将图像逐次发送给远程的用户，使得用户能够实时地确认放置有自走式吸尘器1的室内的状况。或者，在行走中图像解析部113A逐次解析照相机的图像来识别障碍物的方向和距离，控制部11控制驱动部21避免与障碍物发生碰撞。
[0094]控制部11在行走中判断从照相机113C逐次输出的帧图像是否随着时间的经过发生变化。图像解析部113A也可以解析变化的有无来支援控制部11的处理。在尽管处于行走中但各帧图像没有变化或者即使有变化也是非常小的变化的情况下判断为卡住状态。所谓即使有变化也是非常小的变化的情况，是考虑自走式吸尘器1的驱动部21工作所带来的振动导致图像中有抖动的情况。与实施方式1同样，在超过了自走式吸尘器1在足够大的区域内行走的距离或者时间仍没有变化的情况下判断为卡住状态。
[0095]《流程图》
[0096]说明在该实施方式中控制部11在行走中探测卡住的处理的流程。
[0097]图7是表示在该实施方式中控制部11所执行的处理的次序的流程图。控制部11在行走中执行探测卡住的任务。任务是在多任务环境下与其它任务并行地执行，但为使说明容易理解，在流程图中仅表示出探测卡住的处理。
[0098]如图7所示，控制部11在开始行走时将卡住计数器初始化为零(步骤S31)，将照相机113C在该时点拍摄的帧图像存储到RAM(步骤S33)。
[0099]其后，等到行走了预先确定的距离(步骤S35)，控制部11将照相机113C在该时点拍摄的帧图像存储到RAM的与上次不同的区域(步骤S37)。然后，查看与上次的帧图像相比是否有变化(步骤S39和S41)。
[0100]在与上次的帧图像相比有变化的情况下(步骤S41中为“是”)，控制部11将卡住计数器的值重置为零(步骤S43)。其后，例程返回上述的步骤S35，再次等到行走了规定距离。
[0101]另一方面，如果在上述步骤S41中，与上次的帧图像相比没有变化(步骤S41中为“否”)，则控制部11使卡住计数器的值加1(步骤S45)。然后，查看卡住计数器的值是否超过3(步骤S47)。
[0102]如果卡住计数器的值为3以下(步骤S47中为“否”)，则例程返回上述的步骤S35，再次等到行走了规定距离。此外，上述的步骤S47中与卡住计数器的值比较的阈值“3”仅是一例。
[0103]另一方面，如果卡住计数器的值超过3(步骤S47中为“是”)，则控制部11判断为自走式吸尘器1陷入了卡住状态，使驱动部21的驱动停止(步骤S49)。此时，也可以执行用于从卡住状态摆脱的行走模式。例如，也可以尝试后退规定距离，查看照相机的撮像图像是否产生变化。其它，与实施方式1同样，也可以发出报警声或进行报警的显示，或者将电源断开。其后，控制部11结束探测卡住的处理。
[0104](实施方式3)
[0105]在实施方式1、2中，当在行走中卡住计数器的值超过预先确定的阈值时判断为陷入了卡住状态而使驱动停止，但在该实施方式中，在使驱动停止前尝试改变行走方向，然后查看传感器的状态是否产生变化。优选尝试改变360度方向，确认变化的有无。这样，能够更可靠地防止例如在没有障碍物等的大区域内行走的情况下判断为陷入了卡住状态这种误探测。
[0106]图8和图9是表示在该实施方式中控制部11所执行的处理的次序的流程图。图8的步骤S51?S67分别与图6的步骤S11?S27对应，因此省略说明。
[0107]在步骤S67中，在卡住计数器的值超过3的情况下，控制部11姑且将卡住计数器重置，然后控制驱动部21改变行走方向(步骤S69)。一边转换方向，一边等到经过了预先确定的时间或前进了预先确定的距离(图9的步骤S75)，控制部11将该时点的前方超声波传感器14F、左方超声波传感器14L、右方超声波传感器14R的各传感器的感知状态存储到RAM的与上次不同的区域(步骤S77)。然后，查看各个传感器是否与上次的感知状态相比有变化(步骤S79和S81)。
[0108]在任一传感器的感知状态有变化的情况下(步骤S81中为“是”)，控制部11将卡住计数器的值重置为零(步骤S83)。其后，例程返回上述的步骤S75，一边转换方向一边再次等到经过了规定时间或前进了规定距离。
[0109]另 一方面，如果在上述步骤S81中，任一传感器的感知状态均未有变化(步骤S81中为“否”)，则控制部11使卡住计数器的值加1(步骤S85)。然后，查看卡住计数器的值是否超过3(步骤S87)。
[0110]如果卡住计数器的值为3以下(步骤S87中为“否”)，则例程返回上述的步骤S75，再次等到经过了规定时间或者行走了规定距离。
[0111]另一方面，如果卡住计数器的值超过3(步骤S87中为“是”)，则控制部11判断为自走式吸尘器1陷入了卡住状态，使驱动部21的驱动停止(步骤S89)。
[0112]此外，也可以在使驱动部停止前，采用用于从卡住状态摆脱的行走模式，例如尝试后退规定距离，查看超声波传感器的感知状态是否产生变化。其它，与实施方式1同样，也可以发出报警声或进行报警的显示，或者将电源断开。
[0113](实施方式4)
[0114]在上述的图5中，放大检测部131将来自超声波麦克风129的信号在内部放大并整流，且与第1阈值Thl比较后输出二值化信号，时间差计测部133计测从信号振荡部的脉冲信号发生到二值化输出的上升为止的时间Tr来计测障碍物的有无及距离。另外，在卡住的探测中，控制部11在障碍物的有无及距离没有变化时判断为陷入了卡住状态。
[0115]根据该实施方式，放大检测部131将与第1阈值(Th1)不同的阈值(第2阈值、Th2)用于探测卡住。即，也可以生成用于探测卡住的别的二值化输出。第2阈值(Th2)设置得比第1阈值(Thl)低。这等于比障碍物的检测提高超声波传感器的感度。即，只要稍有变化，就会出现二值化输出的上升。从而，能够更可靠地防止误判断为陷入了卡住状态。
[0116]如上所述，
[0117]( i)本发明的特征在于，具备:箱体，其可在行走面上行走;驱动部，其使上述箱体行走;行走传感器，其感知上述行走面上的状况而输出信号；以及控制部，其基于来自上述行走传感器的输出，控制上述驱动部，上述控制部以在判断为在上述箱体行走了预先确定的行走距离或者预先确定的期间的这段时间内从上述行走传感器输出的信号没有变化时，控制上述驱动部停止驱动。
[0118]在本发明中，自走式电子设备在行走面上自动行走来进行作业等。其具体方式例如是机器人吸尘器或自走式空气净化器。在上述的实施方式中，自走式电子设备具有作为机器人吸尘器的方式。
[0119]另外，行走面是自走式电子设备行走之处。不需要一定是平面，也可以有些台阶或倾斜。其具体方式例如是配置机器人吸尘器的室内的地板。
[0120]另外，行走传感器感知行走面上的状况。其具体方式例如是感知行走面上的障碍物的障碍物传感器。或者，是逐次拍摄行走面和周围的状况的照相机。
[0121]驱动部驱动箱体而使其行走，例如是驱动配置于箱体的驱动轮的驱动电机和使该驱动电机动作的驱动电路。
[0122]控制部基于行走传感器的信号控制驱动部，具体地说，例如通过微型计算机执行预先存储于ROM的控制程序来实现作为控制部的功能。
[0123]进一步说明本发明的优选方式。
[0124](ii)也可以是:上述行走传感器是生成与到上述行走面上的障碍物的距离相应的感知信号并以非接触的方式感知上述障碍物的障碍物传感器，上述控制部基于将上述感知信号与预先确定的第1阈值比较后的信号控制上述驱动部避开障碍物来行走，且基于与不同于第1阈值的第2阈值比较后的信号，判断上述感知信号的变化的有无。
[0125]这样，控制部根据比判断障碍物的有无的第1阈值低的第2阈值来判断是否卡住了，因此，能够防止例如在障碍物处于远方时控制部误判断为卡住了。
[0126]此外，将感知信号与预先确定的第1阈值比较后的信号及与第2阈值比较后的信号均不限于电信号，也可以是将与第1阈值及第2阈值的比较用软件处理后的数据。即，是包括数据或者信息在内的广泛含义的信号。
[0127](iii)也可以是:上述障碍物传感器包括具有不同的感知区域的多个传感器，上述控制部在判断为这些传感器的感知信号均没有变化时使上述驱动部的驱动停止。
[0128]这样，在仅不同感知区域中的某一个区域有障碍物而其它区域没有障碍物的情况下，能够防止控制部误判断为卡住了。
[0129](iv)也可以是:上述行走传感器是逐次拍摄上述行走面并输出帧图像的信号的照相机，上述控制部在从上述照相机逐次输出的帧图像没有变化时判断为上述信号没有变化。
[0130]这样，在具备用于将自走式电子设备的设置场所的状况通知远程的用户的照相机的情况下，能够使用该照相机来判断是否卡住了。从而，即使不设置专用的传感器或电路，也能够判断出是否卡住。
[0131](V)也可以是:上述控制部按以下方式控制:在判断为在行走了预先确定的行走距离或者预先确定的期间的这段时间内从上述行走传感器输出的信号没有变化时，控制上述驱动部改变上述箱体的行走方向，在判断为在改变行走方向的这段时间内从上述行走传感器输出的信号没有变化时将上述驱动部的驱动停止。
[0132]这样，在从行走传感器输出的信号没有变化而有可能卡住时，通过改变行走方向来确认从行走传感器输出的信号是否变化，能够防止误判断为卡住了。
[0133]本发明的优选方式也包含上述的多个方式的任意组合。
[0134]除了上述的实施方式以外，本发明也可以有各种变形例。这些变形例不应被解释为不属于本发明的范围。本发明应当包含与权利要求等同的意思和上述范围内的所有变形。
[0135]附图标记说明
[0136]1:自走式吸尘器，2:箱体，2a:底板，2b:顶板，2c:侧板，3:盖部，9:旋转刷，10:侧刷，11:控制部，12:充电电池，14:行走传感器，14C:碰撞传感器，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:前轮地板检测传感器，19L:左轮地板检测传感器，19R:右轮地板检测传感器，21:驱动部，22L:左驱动轮，22R:右驱动轮，26:后轮，27:前轮，31:吸气口，32:排气口，51:输入部，52M:主电源开关，52S:电源开关，53:起动开关，61:存储部，62:电池信息，63:位置信息，71:动作模式信息，72:运转模式，
73:待机模式，74:睡眠模式，113A:图像解析部，113C:照相机，115:电动送风机，117:离子发生部，119:刷电机，121:通信部，125:信号振荡部，127:超声波扬声器，129:超声波麦克风，131:放大检测部，133:时间差计测部，135:障碍物。
【主权项】
1.一种自走式电子设备，其特征在于，具备: 箱体，其可在行走面上行走； 驱动部，其使上述箱体行走； 行走传感器，其感知上述行走面上的状况而输出信号；以及 控制部，其基于来自上述行走传感器的输出，控制上述驱动部， 上述控制部在判断为在上述箱体行走了预先确定的行走距离或者预先确定的期间的这段时间内从上述行走传感器输出的信号没有变化时，控制上述驱动部停止驱动。2.根据权利要求1所述的自走式电子设备， 上述行走传感器是生成与到上述行走面上的障碍物的距离相应的感知信号并以非接触的方式感知上述障碍物的障碍物传感器， 上述控制部基于将上述感知信号与预先确定的第1阈值比较后的信号控制上述驱动部避开障碍物来行走，且基于与不同于第1阈值的第2阈值比较后的信号，判断上述感知信号的变化的有无。3.根据权利要求2所述的自走式电子设备， 上述障碍物传感器包括具有不同的感知区域的多个传感器， 上述控制部在判断为这些传感器的感知信号均没有变化时使上述驱动部的驱动停止。4.根据权利要求1所述的自走式电子设备， 上述行走传感器是逐次拍摄上述行走面并输出帧图像的信号的照相机， 上述控制部在从上述照相机逐次输出的帧图像没有变化时判断为上述信号没有变化。5.根据权利要求1至4中的任一项所述的自走式电子设备， 上述控制部按以下方式控制:在判断为在行走了预先确定的行走距离或者预先确定的期间的这段时间内从上述行走传感器输出的信号没有变化时，控制上述驱动部改变上述箱体的行走方向，在判断为在改变行走方向的这段时间内从上述行走传感器输出的信号没有变化时控制上述驱动部停止驱动。
【专利摘要】一种自走式电子设备，具备：箱体(2)，其可在行走面上行走；驱动部(21)，其使上述箱体(2)行走；行走传感器(14)，其感知上述行走面上的状况而输出信号；以及控制部(11)，其基于来自上述行走传感器(14)的输出，控制上述驱动部(21)，上述控制部(11)在判断为在使上述箱体(2)行走了预先确定的行走距离或者预先确定的期间的这段时间内从上述行走传感器(14)输出的信号没有变化时控制上述驱动部(21)停止驱动。
【IPC分类】G05D1/02, A47L9/28
【公开号】CN105492984
【申请号】CN201480048061
【发明人】松原孝
【申请人】夏普株式会社
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2014年2月21日
【公告号】US20160202703, WO2015033590A1
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