專利名稱：自動行走式清掃機及其運轉方法
技術領域：
本發明涉及自動行走進行清掃的自動行走式清掃機其及運轉方法。
背景技術：
現有的自動行走式清掃機的例子記載在專利文獻1中。該專利公報中記載的清掃機，每當在前方停止時確認主體前方的壁的狀態。而且，判斷在主體前方是否存在連續的平面，如果存在連續的平面則使主體與該平面成直角，設定方位傳感器的零點。
現有的自動行走式清掃機的其它例子記載在專利文獻2中。該專利公報中記載的清掃機備有使主體移動的行走部件、轉換主體移動方向的移動方向轉換部件、和控制主體移動的移動控制部件。移動控制部件使清掃機在一對直線夾著的區域內蛇行行走。而且，如果不能夠蛇行行走，則將主體行進方向轉換到離開阻礙蛇行行走行進的區域線的方向。此外，清掃機主體具有檢測位于清掃機主體的行進方向的障礙物的障礙物檢測部件，當檢測出障礙物時，將主體行的進方向轉換到避開障礙物的方向。
日本平成8年公布的8-215116號專利公報[專利文獻2]日本2002年公布的2002-204768號專利公報在上述專利文獻1中記載的現有的自動行走式清掃機中，檢測主體前方的墻壁，通過使主體與墻壁成直角地決定主體位置，設定方位傳感器的零點。然而在該方法中，當墻壁近似平面時能夠檢測方向，但是當墻壁具有凹凸不平時恐怕就不能夠正確地檢測墻壁的角度。又，當在清掃區域內存在椅子和桌子等的障礙物時，需要變更移動路徑避開障礙物，但是沒有充分考慮到這種情況。
另一方面，在上述專利文獻2記載的自動行走式清掃機中，當檢測出障礙物時轉換方向，避開障礙物。但是，在這種單純的回避方式中，因為即便障礙物很小也要很大地變更移動路徑，所以產生大的未能清掃到的區域。結果，存在著產生漏過清掃的區域，必須以后對未能清掃到區域進行清掃等的降低清掃效率的擔心。
發明內容
本發明就是鑒于上述現有技術的不適合情況提出的，本發明的目的是當用自動行走式清掃機進行清掃時，能夠迅速地沒有遺漏地進行清掃。
達到上述目的的本發明的特征是在可以自律行走的自動行走式清掃機中，設置使清掃機移動的移動部件、控制該移動部件的控制部件、檢測清掃機的方位角的方位角檢測部件、和位于清掃機的一個側部可以檢測壁面的壁面檢測部件，上述控制部件當使清掃機沿壁面檢測部件所檢測的用于區劃清掃對象的房間的壁面行走時，根據方位角檢測部件檢測出的方位角，決定矩形狀的行走路徑，為了使清掃機沿該行走路徑移動而驅動驅動部件。
而且在該特征中，最好設置檢測位于清掃機前方的障礙物的障礙物檢測部件，如果該障礙物檢測部件在行走路徑中檢測出障礙物，則控制部件為了避開障礙物移動地控制移動部件，又最好當障礙物檢測部件在清掃機的行進方向中檢測出障礙物時，為了沿障礙物右邊行走或沿障礙物左邊行走，控制部件對移動部件進行控制。又，設置可以存儲清掃對象區域的信息的地圖記錄部件，根據記錄在該地圖記錄部件中的信息，控制部件決定矩形狀的行走路徑。
達到上述目的的本發明的其它特征是在可以自律移動的自動行走式清掃機的運轉方法中，按照包含沿對置的一對壁面的行走路徑部分在內的多條環狀的行走路徑使自動行走式清掃機行走，在沿壁面的行走路徑部分的至少任何一條行走路徑部分中檢測自動行走式清掃機的基準方向，根據該基準方向決定沿壁面的行走路徑以外的行走路徑。
而且在該特征中，最好環狀的行走路徑具有與沿壁面的行走路徑部分大致正交的第1縱向移動路徑和第2縱向移動路徑，使這2條路徑的間隔為連續的2個矩形狀行走路徑間的間隔一半的奇數倍，連續的2個矩形狀行走路徑間的間隔在上述清掃部件的可以清掃的寬度的1倍到2倍之間。
達到上述目的的本發明的其它特征是在備有使在地板上移動的移動部件、控制該移動部件的控制部件、和清掃地板的清掃部件的自動行走式清掃機的運轉方法中，在開始清掃前用只沿右邊行走或沿左邊行走的任何一方探測壁面，如果探測到壁面，則根據檢測清掃機的方位角的方位角檢測部件和檢測壁面的壁面檢測部件檢測出的信息，使清掃機在相互部分地重合的多條螺旋狀的行走路徑上行走并進行清掃。
而且在該特征中，最好螺旋狀的行走路徑包含沿構成壁面的第1壁面區間的第1橫向移動路徑、與該第1橫向移動路徑連續的第1縱向移動路徑、沿與第1壁面區間對置的第2壁面區間與該第1縱向移動路徑連續的第2橫向移動路徑、和與該第2橫向移動路徑連續的第2縱向移動路徑。又，最好當清掃機至少按照第1或第2橫向移動路徑行走時，方位角檢測部件檢測方位角，根據該檢測的方位角設定第1和第2縱向移動路徑的方向，希望當使清掃機按照第1橫向移動路徑行走時，用方位角檢測部件檢測出的方位角和在存儲壁面信息的地圖記錄部件中存儲的第1壁面區間的方位角，時時刻刻校正方位角。進一步，當開始清掃前使清掃機沿壁面周轉移動，當該周轉移動時根據壁面檢測部件檢測出的壁面信息將壁面信息存儲在地圖記錄部件中。
達到上述目的的本發明的另一個其它特征是在用方位角檢測部件和檢測壁面的壁面檢測部件，清掃由多個壁面區間包圍的區域的自動行走式清掃機的運轉方法中，備有使清掃機在預定方向上移動直到接近障礙物或壁面區間為止的第1步驟、使清掃機移動直到物體接近清掃機的右側部分或左側部分中的任何一方為止，使清掃機沿物體周轉移動的第2步驟、在周轉移動中比較方位角檢測部件檢測出的方位角的累積變化的方向和上述預定方向的第3步驟、和當在第3步驟中累積變化的方向和預定方向的差在預先決定的允許范圍內時，使清掃機僅轉動預定角度從第1步驟開始重復的第4步驟。
圖1是說明與本發明有關的自動行走式清掃機的行走路徑的圖。
圖2是與本發明有關的自動行走式清掃機的一個實施例的上面截面圖和側面圖。
圖3是與本發明有關的自動行走式清掃機的運轉方法的一個實施例的程序操作圖。
圖4是與本發明有關的自動行走式清掃機的運轉方法的一個實施例的程序操作圖。
圖5是說明在與本發明有關的自動行走式清掃機中使用的地圖信息的圖。
圖6是說明與本發明有關的自動行走式清掃機的行走路徑的圖。
圖7是說明與本發明有關的自動行走式清掃機的行走路徑的圖。
圖8是說明與本發明有關的自動行走式清掃機的行走路徑的圖。
標號說明1……(自動行走式)清掃機，2……主體，3……吸入口，4……集塵機，5a、5b……車輪，6a、6b……馬達，7……控制裝置，8……電池，10……陀螺儀，11……前方接近傳感器，12……側方接近傳感器，15a、15b……轉動編碼器，20……壁面，21～24……壁面區間，30……房間，31、32……障礙物，41……地圖信息，42……記錄路徑，43……平均路徑，45……平均壁面，44……壁面標記，QS……基準方位，Q1……平均路徑的方位，Q2……平均壁面的方位，WS……行進寬度，WL……環路寬度具體實施方式
我們用
本發明的自動行走式清掃機及其運轉方法的一個實施例。圖1是表示用與本發明有關的自動行走式清掃機對清掃區域進行清掃的樣子的圖，圖2是用于進行圖1所示的清掃的自動行走式清掃機的一個實施例的上面截面圖和側面截面圖。
在圖2中，自動行走式清掃機1從右側向左側行走。自動行走式清掃機1備有主體2和圖中未畫出的遙控器。主體2具有基板2a、在該基板2a上搭載的電池8、位于基板2a前部，清掃地板時用的吸入口3、搭載在基板2a上從吸入口3吸入塵埃的集塵機4、當主體2在地板上移動時用的左右一對車輪5a、5b、個別地驅動這些車輪5a、5b搭載在基板2a上的馬達6a、6b、和控制主體2的工作搭載在基板2a前部的控裝置7。將檢測車輪的轉動速度的轉動編碼器15a、15b安裝在左右馬達6a、6b上。在作為基板2a的下面的后側，安裝著支持基板2a的小輪13。為了覆蓋搭載在基板2a上的各部件，在主體2的外周部安裝著具有頂蓋部分的圓筒形罩子14。
控制裝置7獨立地向馬達6a、6b發出指令。控制各馬達6a、6b的轉動速度和轉動方向，使主體2在地板上，前進、后退或旋轉。使吸入口3與地板接觸，集塵機4吸引地板上的垃圾。為了使吸入口3可以一直清掃到壁邊，可以使主體2向右側移動，為了能夠進行該移動，將吸入口移動機構16設置在基板2a上面與吸入口3對應的位置上。
在基板2a的后部，搭載著陀螺儀10。陀螺儀10是壓電振動陀螺儀等的角速度傳感器，檢測主體2在地板上的旋轉速度。控制裝置7對檢測出的角速度進行積分，得到方位角Q。具體地說，如下地計算方位角Q。將緊前的方位角Q作為方位角存儲值Qm存儲在控制裝置7中。將在方位角存儲值Qm上加上陀螺儀10檢測出的角速度與從上次算出方位角時的經過時間的乘積，作為現在的方位角。而且，用該求得的方位角改寫方位角存儲值Qm。
在罩子14的上部最前部設置檢測前方障礙物的前方接近傳感器11。又，在右側車輪5a的上方，在罩子14的面上設置位于清掃機1右側的檢測壁面的側方接近傳感器12。用從傳感器11、12發出的紅外線光束射在物體上時產生反射光檢測到與傳感器11、12對置的物體的距離。為了確實地檢測物體也可以與接觸傳感器合用。將側方接近傳感器12，與沿壁行走的方向相應地設置在右側或左側的一方。在本實施例中，因為主體2沿右側的壁行走(以下，稱為“沿右邊行走”)，所以將側方接近傳感器12設置在主體2的右側。
控制裝置7根據轉動編碼器15a、15b和陀螺儀10、前方接近傳感器11、側方接近傳感器12檢測出的信息，驅動馬達6a、6b使主體2移動。控制裝置7是備有CPU和存儲器、輸入輸出電路的控制用計算機系統。為了實施控制裝置7的工作算法，將計算機程序內藏在存儲器中。控制裝置7的存儲器的一部分用于存儲地圖信息41。
這樣構成的自動行走式清掃機1一面只清掃吸入口3的寬度一面向前行走。這時，在本發明中通過使清掃機螺旋行走，減少未清掃區域。我們用圖1說明其方式。此外，在下面的描述中，將決定室內的可以移動的區域的外周的墻壁和門等總稱為“壁面”。
在壁面中包含成為房間邊界的墻壁和門、沿墻壁放置的架子等的家具。當在房間中形成開口部分時，為了不讓自動行走式清掃機1行走到房間外面，在開口部分上安裝磁帶和光束等的標志，但是壁面也包含由該標志區劃的假想的壁。將房間的4個壁面劃分成各個壁面。將它們稱為壁面區間。將在房間內部配置在離開壁面的位置上的椅子和桌子等，當不能夠清掃該配置區域時，稱為“障礙物”。
圖1和圖6表示室內的自動行走式清掃機1的行走路徑的例子。要清掃的房間30由具有4個壁面區間21、22、23、24的壁面20圍成。在房間30內放置著椅子、沙發等的障礙物31、32。將自動行走式清掃機1放置在房間30內的任意位置。開始時，使它認識清掃區域。其樣子如圖6所示。使清掃機1保持現在的方向前進，沿路徑201一直移動到壁面20。其次使清掃機1沿路徑202、203沿壁面20繞房間30行走一周。通過該行走設定清掃區域。至此準備作業結束。
其次轉移到清掃作業。因為設定了清掃區域，所以如圖1所示，開始清掃。當清掃時，最初沿壁面區間21行走。其次，轉移到沿矩形狀環路的路徑的螺旋清掃行走模式。在螺旋清掃行走模式中，如果看到障礙物31、32，則使清掃機沿障礙物在環路的內側移動，沿路徑223避開障礙物。其次，轉移到相鄰的環路，清掃還未清掃的部分。
下面，我們用圖3和圖4所示的操作程序圖說明自動行走式清掃機1的控制算法。圖3是表示準備作業的詳細情況的圖，圖4是表示清掃作業的詳細情況的圖。在步驟101，將“未確認”的標記寫入存儲在控制裝置7的存儲器中的地圖信息41上的全部場所。
地圖信息41的詳細情況如圖5所示。地圖信息41是2維排列數據m(i，k)。將包含清掃區域的地板分割成預定間隔的格子狀，作成小區域A(i，k)。將排列要素m(p，q)對應地加在各小區域A(p，q)上。在各排列要素m(p，q)上寫入“未確認”、“壁面”、“清掃完”或“障礙物”中的任何一個標記。在圖5中，用文字“W”顯示壁面標記44。空白的排列要素表示“未確認”。根據要清掃房間的大小和行走要求的精度、存儲器容量、計算速度等，將格子的間隔例如定為1cm左右。
在步驟102，對驅動左右車輪5a、5b用的馬達6a、6b進行驅動。如果前方接近傳感器11檢測出壁面或障礙物，則使自動行走式清掃機1直進直到接近壁面或障礙物的近旁為止。預先決定該接近量。如果自動行走式清掃機1接近到預先決定的接近位置，則在步驟103使自動行走式清掃機1向左旋轉90度。配置在自動行走式清掃機1的右側的側方接近傳感器12檢測壁面或障礙物。
在步驟104，為了使壁面或障礙物位于行進方向右側而決定清掃機1的位置，沿壁面或障礙物繞壁面或障礙物一周。并且，將“壁面”的標記寫入與清掃機1行走中檢測出壁面或障礙物的位置對應的地圖信息41的數據庫中。繞壁面一周的目的是為了高精度地取得壁面形狀的信息并提高清掃中的行走精度。
在沿壁面或障礙物行走中，根據側方接近傳感器12檢測出的壁面或障礙物與傳感器12的距離，使清掃機1只離開壁面或障礙物預定距離。與側方接近傳感器12的精度相應，將到壁面或障礙物的距離設定得盡可能的短。因為吸入口移動機構16在主體2的右側向前推出吸入口3，所以可以直到壁面或障礙物的近旁進行清掃。當在行走中前方接近傳感器11檢測出壁面或障礙物時，使清掃機1向左旋轉。而且，在使清掃機1的右側面向著壁面或障礙物后，沿壁面或障礙物行走。
在清掃機1的行走中，積分陀螺儀10檢測出的角速度，求得自動行走式清掃機1的行進方向的方位角Q。左右的轉動編碼器15a、15b用檢測出的移動距離和方位角Q，得到清掃機1的移動量和移動方向作為矢量。將該移動矢量累加起來，求得自動行走式清掃機1的位置。隨時比較步驟104的初始狀態和現在位置，如果與初始位置的偏差在預定范圍內，則判斷已經轉動了一周。因此，清掃機1，為了不將障礙物31、32誤認為壁面20，備有壁面探測部件。在準備作業中，為了進行清掃最初并不決定放置自動行走式清掃機1的場所。所以，在步驟102，清掃機1不知道是否接近壁面20和障礙物31、32中的哪一個。
在步驟105，清掃機1調查行走中變化的方位角Q的方向。當方位角的變化方向右轉(順時鐘轉動)時行進到步驟106，當方位角的變化方向左轉(逆時鐘轉動)時行進到步驟107。在步驟106，使自動行走式清掃機1向左側在角度45度到135度左右的范圍內隨機地旋轉，重復上述步驟101到步驟105。當方位角的變化方向為逆時鐘方向時，在步驟107，使自動行走式清掃機1沿壁面20的右邊行走，如果達到角部則繼續行走直到轉彎結束。
在圖6中，因為將自動行走式清掃機1向著壁面區間21放置，所以當按照步驟102清掃機直進時，沿路徑201接近壁間區間21。此后，在步驟103和步驟104，自動行走式清掃機1沿路徑202沿壁面20轉動一周。繞房間30轉動一周期間自動行走式清掃機1的方位角Q累計向左轉動(逆時鐘轉動)360度。因此，在步驟105，判斷行進到步驟107。
與以上不同如圖7所示，通過將自動行走式清掃機1對著障礙物放置，通過沿步驟102的路徑204直進行走，清掃機1接近障礙物32。而且，按照步驟103和步驟104，自動行走式清掃機1圍繞障礙物32沿路徑205轉動一周。自動行走式清掃機1的方位角Q在圍繞障礙物32轉動一周期間累計向右轉動(順時鐘轉動)360度。所以在步驟105，判斷行進到步驟106。結果，自動行走式清掃機1向左旋轉，向著離開障礙物32的方向。
因為離開障礙物32，所以再次按照步驟101探測壁面。在再次探測中，自動行走式清掃機1按照步驟102～步驟104沿路徑206、207行進，完成沿壁面繞行一周的行走。根據本探測法，房間30內的障礙物30、31不與壁面20混同，能夠確實地探測壁面20。此外，即便選擇沿左邊行走也可以用同樣的步驟探測壁面。
因為實施步驟107，所以自動行走式清掃機1位于壁面區間21～24中的任何一端。而且，清掃機1使行進方向向著沿壁面區間的方向。在圖6中，沿路徑203行進到房間30的角34，位于壁面區間22的一端。
如果準備作業結束，根據圖4所示的算法，開始清掃。最初在步驟108，起動集塵機4，從吸入口3吸引地板上的垃圾。這時，將現在位置作為清掃開始點36存儲在記錄部件中。也可以在準備階段開始或中途起動集塵機4。
在步驟109，將基準方位QS設定在陀螺儀10檢測的現在行進方向，即，行走中的壁面區間方向。基準方位QS是成為決定移動路徑的基準的方向。代替將現在行進方向作為基準方位QS，如果從存儲在地圖信息41中的“壁面”信息，提取現在清掃機1所沿的壁面區間方向，將提取的方向設定為基準方位QS，則能夠更高精度地得到基準方位。
在步驟110，在初始設定去路基準線LA和來路基準線LB。去路基準線LA和來路基準線LB是假想的線，用于控制清掃機1的行走路徑。去路基準線LA是與基準方位QS(圖1中的壁面區間22方向)垂直的線，設定在從現在位置沿基準方位QS只離開行進寬度WS一半的距離的位置L4上。來路基準線LB是位于與基準方位QS的逆方向的直線，設定在從去路基準線LA只離開環路寬度WL的距離平行移動的位置L1上。
在本實施例中，清掃機1的行走路徑是矩形狀的行走環路，將該行走環路的基準方位QS一側的長度作為環路寬度WL。行進寬度WS是連續的2個行走環路間的距離，是從環路寬度減去2個行走環路的重疊量的值。希望環路寬度WL是行進寬度WS的一半的奇數倍，在圖1中將環路寬度WL定為行進寬度WS的3/2倍。
在從下述步驟111到步驟121，清掃機1沿具有2對對置的路徑的環狀行走路徑行走。該對置的路徑是沿壁面區間22、24的第1、第2橫向移動路徑和與第1、第2橫向移動路徑正交的第1、第2縱向移動路徑。當清掃機1沿縱向移動路徑行走時，稱為去路行走和來路行走。在去路行走和來路行走中，清掃機1行走到壁面區間22、24之間。
如果在沿環狀行走路徑行走中檢測出障礙物，則沿障礙物右邊行走避開障礙物。具體地說，如果在去路行走中，則回到去路基準線LA繼續去路行走。同樣，如果在來路行走中，則回到來路基準線LB繼續來路行走。如果在去路行走中避開障礙物到達來路基準線LB，則轉移到來路行走回到壁面區間22。此外，也可以將去路基準線LA和來路基準線LB看作假想的壁面，沿去路基準線LA和來路基準線LB、實際的壁面和障礙物行走。
在步驟111，使自動行走式清掃機1在到達去路基準線LA或來路基準線LB以前，沿壁面20的右邊行走。即，自動行走式清掃機1沿壁面區間22沿路徑211行走，移動到去路基準線LA的位置L4。這時，將陀螺儀10和轉動編碼器15a、15b檢測出的位置作為記錄路徑42存儲在存儲器中。在行走并完成清掃的區域中，地圖信息41的數據的標記為“未確認”的地方，將“清掃完”的標記寫入地圖信息41。在后述的步驟115、116、118、20中也同樣地寫入該標記。
在步驟112，判定是否到達去路基準線LA。當判定到達去路基準線LA時，行進到步驟113，當沒有到達時，行進到步驟118。在步驟113和114，比較在步驟111的行走中記錄的記錄路徑42的方位角Q1和地圖信息41中記錄的壁面方位角Q2，對方位角Q的檢測誤差進行校正。
在圖7中，放大表示沿壁面20行走的自動行走式清掃機1的行走路徑的一部分。是與圖5所示的地圖信息表示的地方相同的場所。因為沿壁面20行走，所以用直線近似自動行走式清掃機1實際行走的路徑46求得的方向Q3與壁面20的方位角Q2相等。但是由于檢測出的方位角Q中包含的檢測誤差，在步驟111的行走中記錄的記錄路徑42的方向Q1與實際的行走方向Q3之間產生偏離，結果，存在著記錄路徑42的方向Q1與壁面20的方向Q2不一致的情形。在步驟113、114對這種偏離進行校正。
在步驟113，判斷是否用直線近似存儲在存儲器中的記錄路徑42。因為壁面凹凸不平和側方接近傳感器12的誤差、行走控制的搖擺，所以記錄路徑42成為曲線。當記錄路徑42的搖擺大時，不能夠得到正確的方向。當記錄路徑42離開直線的偏差E在預定范圍內將記錄路徑42看做直線時，行進到步驟114，校正方位角Q的檢測誤差，當不將記錄路徑42看做直線時，不校正方位角Q的檢測誤差，行進到步驟115。當判定偏差時，用直線近似由離散點表示的記錄路徑42求得平均路徑43。而且，計算記錄路徑42與平均路徑43的偏差E。
在步驟114，用自動行走式清掃機1沿壁面行走時的平均路徑43的方位角Q1和存儲在地圖信息41中壁面的方位角Q2，時時刻刻校正方位角存儲值Qm。具體地說，將方位角Q1與方位角Q2的偏差(Q1-Q2)加到上次的方位角存儲值Qmi，作為新的存儲值Qm(＝Qmi+1＝Qmi+Q2-Q1)存儲起來。當從地圖信息41求方位角Q2時如圖5所示，提取存儲在地圖信息41中的記錄路徑42近旁的壁面標記44。直線近似該提取的壁面標記44求得平均壁面45，從平均壁面45的傾斜度計算方位角45。在本實施例中，將自動行走式清掃機1沿壁面移動時測量的記錄路徑42用于校正方位角。這時，加長沿壁面的距離降低壁面凹凸不平等的影響。
在步驟115，自動行走式清掃機1在去路基準線LA上行走，直到自動行走式清掃機1到達壁面或障礙物為止。在圖1所示的例子中，自動行走式清掃機1沿路徑212行走到達壁面區間24。如果自動行走式清掃機1到達壁面區間24，則沿壁面或障礙物的右邊行走，直到到達去路基準線LA或來路基準線LB，或者，回到記錄路徑42上為止(步驟116)。在該行走中，在檢測出壁面或障礙物的地方將“障礙物”的標記記錄在地圖信息41中。但是，地圖信息41中的壁面信息限于“未確認”的情形。也在步驟120實施該記錄工作。
在圖1所示的行走中，因為最初的環路的來路基準線LB是壁面區間21的外側的線L1，所以自動行走式清掃機1沿路徑213沿壁面區間24行走到達壁面區間21。因為壁面區間22上的位置是作為現在的記錄路徑42的路徑211上的位置，所以結束步驟116。
在步驟117，判定自動行走式清掃機1是否到達去路基準線LA。如果自動行走式清掃機1到達去路基準線LA，則行進到步驟122。當自動行走式清掃機1沒有到達去路基準線LA時，使自動行走式清掃機1沿壁面或障礙物的右邊行走，直到自動行走式清掃機1到達來路基準線LB或回到記錄路徑42為止(步驟120)。步驟121是判斷自動行走式清掃機1是否回到記錄路徑42的步驟，如果回到記錄路徑42則行進到步驟122。如果自動行走式清掃機1沒有回到記錄路徑42則行進到步驟118。在圖1所示的行走例的最初的環路中，因為在步驟116已經到達記錄路徑42，所以不從該位置移動，從步驟117行進到步驟119、122。
如果到達記錄路徑42上的點，則為了在步驟122作成新環路，使去路基準線LA和來路基準線LB在基準方位QS的方向只行進行進寬度WS，分別位于L3和L6上。行進寬度WS在吸入口3的寬度的1倍到2倍之間。重復步驟111～122。這時，將去路基準線LA和來路基準線LB設定在L1～L17。
在該螺旋行走中，使去路基準線LA和來路基準線LB每次移動行進寬度WS，將作為兩者間隔的環路寬度WL設定為行進寬度WS的一半的奇數倍。因此，去路基準線LA和來路基準線LB不重疊。因為去路基準線LA和來路基準線LB以行進寬度WS的一半的間隔交互地出現，所以去路行走和來路行走不重疊，不會進行重復的清掃。
因為清掃機1的行走間隔為行進寬度WS的一半，所以為了以最高效率進行清掃，最好將行進寬度WS設定為吸入口3的寬度的2倍。但是，因為擔心由于行走誤差產生遺漏清掃的情形，所以希望行進寬度WS比吸入口3的寬度的2倍小。因此，將行進寬度WS設定在為吸入口3的寬度的1倍到2倍之間。
可是，在上述實施例中當第2次螺旋行走時，當自動行走式清掃機1在去路基準線L6上行走時，與障礙物31發生碰撞。這時自動行走式清掃機1沿障礙物右邊行走，暫時從去路基準線L6離開，但是如果在沿右邊行走(路徑223)中回到去路基準線L6位置則此后，在去路基準線L6(路徑224)上行走。在室內，放置了許多椅子腳等的小障礙物，但是繞過避開小障礙物。自動行走式清掃機1繼續沿壁面區間24行走(路徑225)和在去路基準線LB的位置L3上行走，回到壁面區間22。
又，當第5次螺旋行走時，當自動行走式清掃機1在去路基準線L12(路徑252)上行走時，與障礙物32發生碰撞。這時自動行走式清掃機1，與第2次螺旋行走時相同，沿障礙物右邊行走(路徑253)。但是因為障礙物32很大，所以自動行走式清掃機1在繞到障礙物32的相反側前，到達來路基準線LB的位置。因此中斷去路行走，轉移到來路行走(路徑254)。
這時，向著障礙物一側不能被清掃而殘留下來。但是，通過將行走基準線從L1變化到L17結束清掃后，如果活用地圖信息41掌握未清掃區域用與上述相同的方法，則能夠減少未清掃區域。當障礙物比環路寬度WL大時，如果根據減少繞過路徑的本方法，則能夠有效地進行清掃。
在步驟123，判定螺旋行走是否完成。如果反復進行螺旋行走，去路基準線LA和來路基準線LB移動到壁面區間23的外側，則不能夠使清掃機1在此以外行走。這時，判定完成螺旋行走。通過調查上次環狀行走路徑是否在新作成的環路內實施該判定。而且，當新環路不包含上次行走路徑時，判定完成螺旋行走。當完成螺旋行走時，行進到步驟124，當沒有完成時回到步驟111。
因為完成了螺旋行走，所以在步驟124沿壁面24的右邊行走，拐過下一個角移動到壁面區間23。在步驟125，調查現在位置是否是清掃開始點36。當不是清掃開始點36時，重復步驟109～步驟124。但是，參照地圖信息41，省去不要的行走。在各螺旋行走前，參照地圖信息41。而且當在第2橫向移動路徑上沒有標記為“未確認”的區域時，使第2橫向移動路徑接近第1橫向移動路徑。當在全部螺旋行走路徑中沒有標記為“未確認”的區域時，省去螺旋行走，沿壁面行進。因此，在壁面區間23中的螺旋行走成為虛線所示的路徑。減少了無用的行走，能夠迅速地結束清掃。
如果對于壁面區間23結束螺旋行走，則對于壁面區間24、21同樣地進行螺旋行走。在本實施例中，因為沒有未清掃區域，所以清掃機1只是沿壁面區間24、21移動，回到清掃開始點36。因為回到清掃開始點36，所以行進到步驟126使集塵機4停止。如果根據本實施例，則也能夠用沿壁面區間22的螺旋行走清掃在障礙物背面的還沒有清掃的部分。通過使集塵機4停止，完成自動行走式清掃機1的清掃。
如果根據本實施例，則因為使自動行走式清掃機1沿壁面移動決定移動基準方向，進一步與預先求得的地圖信息上的壁面方向比較，對方位角Q進行校正，所以能夠減少自動行走式清掃機的行走方向的混亂。因為行走方向的混亂小，所以能夠減小重復清掃寬度，提高清掃效率。因為每次螺旋行走頻繁地校正方位角Q，所以方位角檢測傳感器可以不是高精度的，能夠利用便宜的傳感器。
在上述實施例中，在方位角檢測裝置中用陀螺儀10，但是也可以省去陀螺儀10，從轉動編碼器15a、15b的輸出求得左右車輪5a、5b的轉動速度之差，從該速度差檢測方位角Q。這時，在價格上便宜了與陀螺儀相當的費用。
在壁面探測和螺旋行走中，因為可以只有清掃機的一個側面沿著壁面和障礙物，所以可以只在一方設置側方接近傳感器12，減少了傳感器的數量，既使控制變得容易又降低了價格。又，可以使清掃壁邊的吸入口3只在一個方向上突出，使吸入口移動機構16變得簡單。即便在自動行走式清掃機1中設置清掃壁邊用的刷子的情形中，也可以只搭載在一方。所以，能夠使自動行走式清掃機1低成本化和小型化。
在上述實施例中，對于比螺旋行走的環路寬度小的障礙物，可以圍繞障礙物的周邊一周清掃對面一側。而且，對于比環路寬度大的障礙物，將清掃區域分成障礙物的前面一側和對面一側，當一連串的螺旋行走時清掃前面一側，當在另一個壁面區間行走時匯集地清掃對面一側。所以，沒有未能清掃到的區域，能夠迅速地進行清掃。
此外，在上述實施例中，最初沿壁面20行走一周，將壁面信息寫入地圖信息41。而且，根據寫入的信息，對方位角Q進行校正。所以，也可以省略在最初的準備作業中的繞壁面行走一周和作成地圖信息41。這樣，當沒有成為根源的信息時，在步驟114代替Q2用基準方向QS。因為將壁面20作為基準，校正第1和第2縱向移動路徑使它們總是與壁面垂直，所以能夠簡便地設定行走路徑。當清掃將4壁全部看成直線的房間時，用該方法可以不產生未清掃區域地進行清掃。
在上述實施例中，自動行走式清掃機具有遙控器，但是也可以代替遙控器在主體上設置操作部件。又，也可以設置除去儲存在自動行走式清掃機的集塵機中的塵埃的部件和對自動行走式清掃機的電池進行充電的部件。進一步，也可以通過對自動行走式清掃機進行程序控制，在操作者不在或不到場的狀態中使自動行走式清掃機進行定時器工作。又，也可以利用因特網和便攜式終端等使自動行走式清掃機進行工作。無論在哪種情形中，如果根據本發明，則因為自動行走式清掃機能夠不限制清掃區域地進行清掃，所以不一定要求操作者到場。
如果根據本發明，則因為當沿壁面行走時設定自動行走式清掃機的基準方位，用該基準方位使自動行走式清掃機螺旋行走，所以能夠用自動行走式清掃機迅速地進行清掃，并且能夠減少未清掃區域。
權利要求
1.一種可以自律行走的自動行走式清掃機，其特征在于設置使清掃機移動的移動部件、控制該移動部件的控制部件、檢測清掃機的方位角的方位角檢測部件、和位于清掃機的一個側部可以檢測壁面的壁面檢測部件，上述控制部件當使清掃機沿由上述壁面檢測部件所檢測的用于區劃清掃對象的房間的壁面行走時，根據由上述方位角檢測部件所檢測出的方位角，決定矩形狀的行走路徑，驅動上述驅動部件以便使清掃機沿該行走路徑移動。
2.權利要求1所述的自動行走式清掃機，其特征在于設置用于檢測位于清掃機前方的障礙物的障礙物檢測部件，如果該障礙物檢測部件在行走路徑中檢測出障礙物，則上述控制部件控制上述移動部件以便避開障礙物而移動。
3.權利要求2所述的自動行走式清掃機，其特征在于當上述障礙物檢測部件在清掃機的行進方向中檢測出障礙物時，上述控制部件對上述移動部件進行控制以便能沿障礙物右邊行走或沿障礙物左邊行走。
4.權利要求1所述的自動行走式清掃機，其特征在于設置可以存儲清掃對象區域的信息的地圖記錄部件，根據記錄在該地圖記錄部件中的信息，上述控制部件決定矩形狀的行走路徑。
5.一種可以自律行走的自動行走式清掃機的運轉方法，其特征在于按照包含沿相對的一對壁面的行走路徑部分在內的多條環狀的行走路徑而使自動行走式清掃機行走，在沿壁面的行走路徑部分的至少任何一條行走路徑部分中檢測自動行走式清掃機的基準方向，根據該基準方向決定沿壁面的行走路徑部分以外的行走路徑。
6.一種自動行走式清掃機的運轉方法，該自動行走式清掃機備有在地板上移動的移動部件、控制該移動部件的控制部件、和清掃地板的清掃部件，其特征在于在開始清掃前用只沿右邊行走或沿左邊行走的任何一方來探測壁面，如果探測到壁面，則根據檢測清掃機的方位角的方位角檢測部件和檢測壁面位置的壁面檢測部件所檢測出的信息，使清掃機在相互部分地重合的多條螺旋狀的行走路徑上行走并進行清掃。
7.權利要求6所述的自動行走式清掃機的運轉方法，其特征在于上述螺旋狀的行走路徑包含沿構成壁面的第1壁面區間的第1橫向移動路徑、與該第1橫向移動路徑連續的第1縱向移動路徑、沿與第1壁面區間相對的第2壁面區間并與該第1縱向移動路徑連續的第2橫向移動路徑、和與該第2橫向移動路徑連續的第2縱向移動路徑。
8.權利要求6所述的自動行走式清掃機的運轉方法，其特征在于當清掃機至少按照上述第1或第2橫向移動路徑行走時，上述方位角檢測部件檢測方位角，根據該檢測的方位角設定第1和第2縱向移動路徑的方向。
9.權利要求8所述的自動行走式清掃機的運轉方法，其特征在于當使清掃機按照上述第1橫向移動路徑行走時，用由方位角檢測部件檢測出的方位角和在存儲壁面信息的地圖記錄部件中所存儲的上述第1壁面區間的方位角，時時刻刻校正方位角。
10.權利要求9所述的自動行走式清掃機的運轉方法，其特征在于在開始清掃前使清掃機沿壁面周轉移動，在該周轉移動時根據壁面檢測部件所檢測出的壁面信息而將壁面信息存儲在地圖記錄部件中。
11.權利要求5所述的自動行走式清掃機的運轉方法，其特征在于環狀的行走路徑具有與沿壁面的行走路徑部分大致正交的第1縱向移動路徑和第2縱向移動路徑，使這2條移動路徑的間隔成為連續的2個矩形狀行走路徑間的間隔一半的奇數倍。
12.權利要求5所述的自動行走式清掃機的運轉方法，其特征在于連續的2個矩形狀行走路徑間的間隔在上述清掃部件的可以清掃的寬度的1倍到2倍之間。
13.一種自動行走式清掃機的運轉方法，該自行走式清掃機用方位角檢測部件和檢測壁面的壁面檢測部件，清掃由多個壁面區間包圍的區域，其特征在于備有使清掃機在預定方向上移動直到接近障礙物或壁面區間為止的第1步驟、使清掃機移動直到物體接近清掃機的右側部分或左側部分中的任何一方為止，并使清掃機沿物體周轉移動的第2步驟、在上述周轉移動中比較由方位角檢測部件所檢測出的方位角的累積變化的方向和上述預定方向的第3步驟、和當在第3步驟中累積變化的方向和預定方向的差在預定的允許范圍內時，使清掃機僅轉動預定角度后從第1步驟開始重復的第4步驟。
全文摘要
提供一種自動行走式清掃機及其運轉方法。能夠用自動行走式清掃機迅速地無遺漏地進行清掃。在用自動行走式清掃機(1)進行清掃中，開始時使清掃機的吸入口(3)的側面沿房間(30)的一個壁面(21)移動。在該移動中，設定清掃機的行進方向的基準。其次，如果達到房間的角部(36)則在直角沿壁面(22)行進預定距離后進一步拐過直角，按照先前設定的基準方向行走。如果達到與壁面(22)對置的壁面(24)則描繪螺旋形狀地沿壁面(24)移動。這時，確認并校正先前設定的基準方向。如果在行走途中存在障礙物(31、32)，則按照預先決定的基準沿避開路徑(223)行走，或者，在到該障礙物之間沿描繪螺旋的路徑(252、253、254)行走。
文檔編號A47L9/28GK1535646SQ20041003002
公開日2004年10月13日 申請日期2004年3月17日 優先權日2003年3月17日
發明者柄川索, 亮子, 荒井穰, 一野瀨亮子, 文, 朝康博, 田中博文 申請人:株式會社日立制作所, 日立家用電器公司