自律型走行体的制作方法

本发明的实施形态涉及一种能够自律走行的自律型走行体。

背景技术：

从前，已知有一面在被扫除面等走行面上自律走行，一面扫除地面的所谓自律走行型的电吸尘器(扫除机器人)。

此种电吸尘器包括本体壳体、设置在所述本体壳体上的各种传感器、以及使所述本体壳体能够走行的驱动轮，利用所述驱动轮的驱动来进行走行控制，以避开传感器所检测到的周围的物体(障碍物)等。

然而，电吸尘器的走行距离是例如基于驱动轮的转速来检测。若为通常的扫除区域等，则在直线前进有某种程度的距离时，会确实地与障碍物或墙壁等接近或发生碰撞，且根据阶差或虚拟墙壁信号的感知而需要进行方向转换。因此，当检测到不进行方向转换而直线前进有规定距离以上时，可估计电吸尘器卡挂于走行面的阶差等，实际上并未走行，而驱动轮正在空转，因此理想的是以尝试摆脱所述状态的方式而构成。

作为摆脱驱动轮的空转状态的方法，可考虑电吸尘器交替地重复进行回旋及直线前进的方法，特别是可考虑多次重复进行如下控制，即，在使电吸尘器沿一个方向以规定角度回旋而直线前进之后，在其相反方向上以规定角度回旋而直线前进。但是，在所述方法中，由于使电吸尘器交替地沿相反方向回旋，因此例如进入至走行面的障碍的方向难以大幅改变，若一开始无法摆脱空转状态，则有可能再次重复出现空转状态。

现有技术文献

专利文献

专利文献1日本专利特开2015-152944号公报

技术实现要素：

发明所要解决的问题

本发明所欲解决的问题在于提供一种可有效地摆脱驱动轮的空转状态的自律型走行体。

解决问题的技术手段

实施形态的自律型走行体包括本体壳体、驱动部、控制元件及检测元件。驱动部使本体壳体能够走行。控制元件通过控制驱动部的驱动而使本体壳体自律走行。检测元件检测驱动部的空转。控制元件在经检测元件检测到驱动部的空转时，对驱动部的动作进行控制，以使得在使本体壳体后退固定距离的动作之后，多次连续进行使本体壳体沿规定的一个方向回旋而前进规定距离的动作。

附图说明

图1是表示第1实施形态的自律型走行体的内部构造的框图。

图2(a)是所述自律型走行体的俯视图，(b)是所述自律型走行体的仰视图。

图3(a)是表示所述自律型走行体的空转避免动作的一例的说明图，(b)是表示所述自律型走行体的空转避免动作的另一例的说明图。

图4(a)是表示利用所述自律型走行体的空转避免动作来摆脱驱动部的空转状态的状态的一例的说明图，(b)是利用所述自律型走行体的空转避免动作来摆脱驱动部的空转状态的状态的另一例的说明图。

图5(a)是表示第2实施形态的自律型走行体的空转避免动作的一例的说明图，(b)是表示所述自律型走行体的空转避免动作的另一例的说明图。

图6(a)是表示利用所述自律型走行体的空转避免动作来摆脱驱动部的空转状态的状态的一例的说明图，(b)是表示利用所述自律型走行体的空转避免动作来摆脱驱动部的空转状态的状态的另一例的说明图。

图7(a)是表示第3实施形态的自律型走行体的空转避免动作的一例的说明图，(b)是表示所述自律型走行体的空转避免动作的另一例的说明图。

具体实施方式

以下，参照图式，对第1实施形态的构成进行说明。

在图2(a)及图2(b)中，11是作为自律型走行体的电吸尘器，所述电吸尘器11是与未图示的充电装置(充电台)一并构成电吸尘装置(电吸尘系统)，其中所述充电装置(充电台)是以基地装置成为所述电吸尘器11的充电用的基地部。而且，电吸尘器11在本实施形态中，是一面在作为走行面的被扫除面即地面上进行自律走行(自走)，一面扫除地面的所谓自走式的机器人除尘器(扫除机器人)。

另外，所述电吸尘器11包括中空状的本体壳体20。此外，所述电吸尘器11包括使本体壳体20在地面上走行的图1所示的走行部21。另外，所述电吸尘器11也可包括对地面等的尘埃进行扫除的扫除部22。此外，所述电吸尘器11也可包括传感器部24。另外，所述电吸尘器11包括对走行部21及扫除部22等进行控制的控制器即控制元件(控制部)27。此外，所述电吸尘器11也可包括对走行部21、扫除部22、传感器部24及控制元件27等进行供电的蓄电池28。此外，在所述电吸尘器11中，也可包括例如与包含充电装置的外部装置进行通信的通信部等。再者，以下，将沿电吸尘器11(本体壳体20)的走行方向的方向设为前后方向(图2(a)等中所示的箭头fr方向、箭头rr方向)，将与所述前后方向交叉(正交)的左右方向(两侧方向)设为宽度方向来进行说明。

图2(a)及图2(b)所示的本体壳体20是利用例如合成树脂等而形成为扁平的圆柱状(圆盘状)等。另外，在所述本体壳体20的与地面相对向的下表面部，作为集尘口的吸入口31及未图示的排气口等分别开口。此外，在所述本体壳体20上，与吸入口31连通地设置有集尘部33。

走行部21包括多个(一对)作为驱动部的驱动轮34、驱动轮34，以及使各个驱动轮34驱动的、作为动作部的驱动元件即各个马达35(图1)。所述走行部21也可包括回旋用的回旋轮36。

各个驱动轮34是使电吸尘器11(本体壳体20)在地面上沿前进方向及后退方向走行(自律走行)的构件，即是走行用的构件，沿左右宽度方向具有未图示的旋转轴，在宽度方向上对称地配置。另外，这些驱动轮34中，与地面接触的外周由例如橡胶或弹性体等软质构件形成，以提高对地面的抓握力的方式而构成。

各个马达35(图1)是例如与驱动轮34分别相对应而配置，能够使各个驱动轮34独立地驱动。

回旋轮36是位于本体壳体20的下表面部的宽度方向上的大致中央部，且位于前部，能够沿地面回旋的从动轮。

图1所示的扫除部22包括例如位于本体壳体20(图2(a))内将尘埃自吸入口31(图2(b))与空气一并吸入且自排气口加以排出的电动鼓风机41。在所述扫除部22中，例如也可包括以能够旋转的方式安装在吸入口31而将尘埃拢上去的作为旋转清扫体的旋转刷、以能够旋转的方式安装在本体壳体20(图2(a))的前侧等的两侧而将尘埃拢在一起的作为回旋清扫部的辅助扫除元件(辅助扫除部)即边刷(sidebrush)等。

传感器部24也可包括作为例如对本体壳体20(图2(a))的周围的物体进行检测的物体检测元件(物体检测部)的障碍物传感器54。另外，所述传感器部24也可包括作为对各个驱动轮34(各个马达35)的转速进行检测的转速检测元件(转速检测部)的光编码器(opticalencoder)等转速传感器55。另外，所述传感器部24例如也可包括对地面的阶差进行检测的阶差检测元件、或对地面的尘埃量进行检测的尘埃量检测元件等。

障碍物传感器54是检测本体壳体20的周围的障碍物的有无的构件。作为所述障碍物传感器54，例如可使用例如红外线传感器或超声波传感器等非接触式传感器、或通过接触来检测物体的接触式传感器等。

转速传感器55利用经测定的驱动轮34(图2(b))或马达35的转速，来检测电吸尘器11(本体壳体20(图2(a)))的回旋角度或行进距离。因此，所述转速传感器55例如是对自充电装置等的基准位置算起的电吸尘器11(本体壳体20(图2(a)))的相对位置进行检测的位置检测传感器。

控制元件27是微型计算机，例如包括控制元件本体(控制部本体)即中央处理器(centralprocessingunit，cpu)、存储有利用所述cpu而读取的程序等固定的数据的存储部即只读存储器(readonlymemory，rom)、动态地形成成为利用程序而进行的数据处理的操作区域的工作区(workarea)等各种存储区的区存储部即随机存取存储器(randomaccessmemory，ram)(分别未图示)等。并且，所述控制元件27具备例如对各个驱动轮34(图2(b))即对各个马达35进行驱动而使电吸尘器11(本体壳体20(图2(a)))自律走行的走行模式。另外，所述控制元件27也可具备经由充电装置对蓄电池28进行充电的充电模式。此外，所述控制元件27也可具备动作待机中的待机模式。另外，所述控制元件27是在走行模式下，在经转速传感器55检测到的电吸尘器11(本体壳体20)的直线前进距离达到规定距离以上时检测出驱动轮34(马达35)正在空转。因此，利用所述转速传感器55及控制元件27，构成对驱动轮34的空转进行检测的检测元件(空转检测部)56。再者，所谓用以判断所述空转的规定距离，既可为例如10m等预先设定的固定距离，也可根据所述区域的走行历程，自动设定为大于过去最大行进的直线前进距离的值等。

另外，蓄电池28与未图示的作为连接部的充电端子电性连接，通过这些充电端子与充电装置侧电性连接及机械连接，而经由所述充电装置被充电。

其次，对所述第1实施形态的动作进行说明。

一般而言，电吸尘装置大致分为电吸尘器11自律走行的走行操作、在本实施形态中利用电吸尘器11而进行扫除的扫除操作、以及利用充电装置而对蓄电池28进行充电的充电操作。充电操作是使用利用充电装置中所含的充电电路的已知的方法，因此仅对扫除操作进行说明。

在通常的扫除操作时，电吸尘器11是例如在达到预先设定的扫除开始时刻时、或者接收到由遥控器或外部装置发送的扫除开始的命令信号时等时机，控制元件27自待机模式切换成走行模式，所述控制元件27使各个马达35(各个驱动轮34)驱动而自充电装置脱离。

其次，电吸尘器11利用障碍物传感器54，来检测本体壳体20的周围的障碍物，且一面以避开所述检测到的障碍物的方式走行，一面利用扫除部22进行扫除。具体而言，电吸尘器11一面重复进行直线前进、及用以避开障碍物的后进或方向转换，一面在整个区域内走行。当直线前进或后进时，控制元件27使各个马达35(各个驱动轮34)沿相同方向(前进方向或后进方向)以相同转速(相同速度)转动。另外，当方向转换时，控制元件27使各个马达35(各个驱动轮34)的转速(转动速度)或转动方向彼此不同。在本实施形态中，在方向转换时，通过使各个马达35(各个驱动轮34)彼此向相反方向以相同转速(相同速度)转动，而控制电吸尘器11(本体壳体20)就地回旋(原地回旋)。

在扫除部22中，利用经控制元件27驱动的电动鼓风机41而经由吸入口31将地面的尘埃收集至集尘部33。并且，当扫除完成时，或在扫除操作过程中蓄电池28的容量下降至规定量而不足以使扫除或拍摄完成(蓄电池28的电压下降至放电终止电压附近)等规定条件时，在电吸尘器11中，利用控制元件27对各个马达35(各个驱动轮34)的动作进行控制以返回至充电装置。

此时，在检测元件56中，检测驱动轮34的空转。即，在通常的区域内走行时，电吸尘器11若某种程度地直线前进，则会利用传感器部24检测到障碍物，并转换方向以避开所述障碍物，因此当通过转速传感器55的检测，控制元件27判断为电吸尘器11(本体壳体20)不进行方向转换而直线前进有规定距离以上时，检测元件56判断为电吸尘器11发生车陷(stuck)等而使驱动轮34正在空转。

当检测到所述空转时，控制元件27对马达35(驱动轮34)的动作进行控制以进行空转避免动作。

具体而言，控制元件27首先使电吸尘器11(本体壳体20)后退固定距离。即，控制元件27使各个马达35(各个驱动轮34)沿后进方向以相同转速(相同速度)转动。通常在电吸尘器11发生车陷等而使驱动轮34空转的情况下，可认为其原因在于电吸尘器11(本体壳体20)在直线前进时卡挂于或搁置于阶差等之上，所以即便照旧使电吸尘器11(本体壳体20)前进，也难以认为空转状态得以消除，因此通过使电吸尘器11(本体壳体20)暂时后退，而可消除卡挂或搁置的可能性提高。

其次，控制元件27连续多次例如连续两次进行使电吸尘器11(本体壳体20)沿规定的一个方向回旋而前进规定距离的动作。即，控制元件27通过使各个马达35(各个驱动轮34)中的一者沿前进方向转动，使另一者沿后进方向以彼此相同的转速(相同速度)转动，而使电吸尘器11(本体壳体20)相对于前进方向沿一个方向以规定角度(45°以上，例如60°)回旋，而改变前进方向之后，控制元件27通过使各个马达35(各个驱动轮34)分别沿前进方向以彼此相同的转速(相同速度)转动，而进行多次(两次)使电吸尘器11(本体壳体20)前进规定距离(例如10m)的动作。

将利用所述动作而进行的电吸尘器11(本体壳体20)的走行轨迹tr示于图3(a)或图3(b)。图3(a)表示使电吸尘器11(本体壳体20)向右侧回旋的示例，图3(b)表示使电吸尘器11(本体壳体20)向左侧回旋的示例。在所述图3(a)、图3(b)所示的示例中，电吸尘器11(本体壳体20)实际上并未车陷，而照旧走行，但是例如，如图4(a)或图4(b)所示，在电吸尘器11卡挂于阶差d等而使驱动轮34正在空转的情况下，通过如上所述的走行控制，而会在相对于阶差d首先以向右60°或向左60°的角度进入之后，在与阶差d相离的方向(远离30°的方向)上走行(图4的走行轨迹tr)，从而可摆脱在阶差d的空转状态的可能性提高。电吸尘器11只要能够进行这些之中的至少一个走行控制即可，既能够进行两个走行控制，也可根据需要进行选择。再者，使电吸尘器11(本体壳体20)回旋的角度既可多次连续地为相同角度，也可至少一次设为与其他次不同的角度。另外，当使电吸尘器11(本体壳体20)回旋第二次以后时，也可设为暂时使电吸尘器11(本体壳体20)后进，然后使其回旋。

另外，控制元件27在即使进行所述空转避免动作，检测元件56也检测到驱动轮34的空转时，使马达35(驱动轮34)的驱动停止。在所述停止时，通过例如利用灯或声音来通知用户，或将电子邮件发送至用户所持有的外部装置而通知等，来令用户意识到驱动轮34在区域内的空转，从而也可促使改善为在地面上更容易走行的状态。

如上所述，根据所述第1实施形态，当经检测元件56检测到驱动轮34的空转时，对驱动轮34的动作进行控制，以使得在使本体壳体20(电吸尘器11)后退固定距离的动作之后，多次连续进行使本体壳体20(电吸尘器11)沿规定的一个方向回旋而前进规定距离的动作，由此可大幅改变电吸尘器11(本体壳体20)进入至地面的阶差等障碍的方向，从而能够有效地摆脱驱动轮34的空转状态。

即，通过在相同方向上重复进行多次回旋及直线前进，与交替地重复进行一个方向上的回旋与另一个方向上的回旋的情况相比，更容易进行方向转换以最终使电吸尘器11(本体壳体20)朝向与地面的阶差等障碍相离的方向(具有与朝向障碍的方向为相反方向的成分的方向)直线前进，从而可抑制因再次朝向障碍直线前进而使驱动轮34空转。

另外，在空转避免动作之后，经检测元件56检测到驱动轮34的空转时，通过使驱动轮34的动作停止，可抑制使驱动轮34不必要地继续空转，或浪费蓄电池28。

其次，参照图5，对第2实施形态进行说明。再者，关于与所述第1实施形态相同的构成及作用，标注相同的符号并省略其说明。

所述第2实施形态中，作为所述第1实施形态的空转避免动作，控制元件27以交替地进行第1动作及第2动作的方式对驱动轮34(马达35)的动作进行控制，所述第1动作是在使电吸尘器11(本体壳体20)后退固定距离的动作之后，多次连续进行使电吸尘器11(本体壳体20)沿规定的一个方向回旋而前进规定距离的动作，所述第2动作是多次连续进行使电吸尘器11(本体壳体20)沿与一个方向为相反方向的另一个方向回旋而前进规定距离的动作。

具体而言，在本实施形态中，与所述第1实施形态同样地，在第1动作时，控制元件27在使电吸尘器11(本体壳体20)暂时后退规定距离之后，重复进行例如两次使其沿一个方向回旋而直线前进规定距离的动作，然后，在第2动作时，控制元件27重复进行例如两次使电吸尘器11(本体壳体20)沿另一个方向回旋而直线前进规定距离的动作。与所述第1实施形态同样地，在第1动作时，或在第2动作时，使电吸尘器11(本体壳体20)回旋的角度既可多次连续地为相同的角度，也可至少一次设为与其他次不同的角度。另外，第1动作时的回旋角度与第2动作时的回旋角度既可相同，也可不同。

将利用所述动作而进行的电吸尘器11(本体壳体20)的走行轨迹tr示于图5(a)或图5(b)。图5(a)表示在使电吸尘器11(本体壳体20)首先向右侧连续回旋两次(走行轨迹tr1)之后，向左侧连续回旋两次(走行轨迹tr2)的示例，图5(b)表示使电吸尘器11(本体壳体20)首先向左侧连续回旋两次(走行轨迹tr1)之后，向右侧连续回旋两次(走行轨迹tr2)的示例。在所述图5(a)、图5(b)所示的示例中，也是电吸尘器11(本体壳体20)实际上并未车陷，而照旧走行，但是例如，如图6(a)或图6(b)所示，在电吸尘器11实际上卡挂于阶差(障碍)d而使驱动轮34空转的情况下，通过如上所述的走行控制，而与所述第1实施形态同样地摆脱在阶差d的空转状态之后，避开所述阶差d，而自所述阶差d的附近的位置起，换句话说，自较走行开始时的位置更靠近墙壁等障碍物o的位置起，沿与最早检测到空转之前前进着的方向相同的方向进一步行进。其结果是，若已成功摆脱空转状态，则在某种程度直线前进的阶段中利用传感器部24而容易检测到障碍物o，若未成功摆脱空转状态，则不会检测到障碍物，所以更容易判断是否已摆脱空转状态。

其次，参照图7对第3实施形态进行说明。再者，关于与所述第1实施形态同样的构成及作用，标注相同符号并省略其说明。

所述第3实施形态是在所述第2实施形态的空转避免动作中，控制元件27以如下方式对驱动轮34(马达35)的动作进行控制：在第1动作时，将使电吸尘器11(本体壳体20)沿一个方向回旋而前进的距离设为在即将开始所述动作之前使电吸尘器11(本体壳体20)沿一个方向回旋而前进时的距离以下，在第2动作时，将使电吸尘器11(本体壳体20)沿另一个方向回旋而前进的距离设为大于在即将开始所述动作之前使电吸尘器11(本体壳体20)沿另一个方向回旋而前进时的距离。

即，在第1动作时，控制元件27对驱动轮34(马达35)的动作进行控制，以使得每次重复进行回旋及直线前进时直线前进距离即变短，换句话说，例如当连续m次(m为2以上的自然数，在本实施形态中为2)使电吸尘器11(本体壳体20)回旋及直线前进时，第m次(m为2≤m≤m的自然数)回旋后的直线前进距离为第(m-1)次回旋后的直线前进距离以下。

另外，在第2动作时，控制元件27对驱动轮34(马达35)的动作进行控制，以使得每次重复进行回旋及直线前进时直线前进距离即变长，例如当连续n次(n为2以上的自然数，在本实施形态中为2)使电吸尘器11(本体壳体20)回旋及直线前进时，第n次(n为2≤n≤n的自然数)回旋后的直线前进距离大于第(n-1)次回旋后的直线前进距离。

将利用所述动作而进行的电吸尘器11(本体壳体20)的走行轨迹tr示于图7(a)或图7(b)。图7(a)表示使电吸尘器11(本体壳体20)首先向右侧连续地回旋两次(走行轨迹tr1)后，向左侧连续地回旋两次(走行轨迹tr2)的示例，图7(b)表示使电吸尘器11(本体壳体20)首先向左侧连续回旋两次(走行轨迹tr1)后，向右侧连续回旋两次(走行轨迹tr2)的示例。

其结果是，在进行了空转避免动作时假设无法摆脱空转状态的情况下，可抑制在相同的部位使驱动轮34不必要地继续空转。因此，难以产生例如驱动轮34的外周的软质构件与地面摩擦而在地面上产生脱色等的问题。

再者，在所述第2实施形态及第3实施形态中，将在第1动作中重复进行回旋及直线前进的次数与在第2动作中重复进行回旋及直线前进的次数设为相同数量(各两次)，但这些操作的次数(m及n)也可不同。

另外，在所述各实施形态中，自律型走行体是设为电吸尘器11，但也可设为不具备扫除部22等的扫除功能的自律型走行体。

根据以上所述的至少一个实施形态，可有效地摆脱驱动轮34的空转状态，从而可在更多样的地面上抑制电吸尘器11(本体壳体20)的车陷等，同时使电吸尘器11(本体壳体20)自律走行。因此，能够进行更复杂的区域的扫除。

已对本发明的若干实施形态进行说明，但这些实施形态是作为例示起提示作用，并不意图限定发明的范围。这些新颖的实施形态能够利用其他各种形态来实施，在未脱离发明的主旨的范围内，可进行各种省略、置换、变更。这些实施形态及其变形包含在发明的范围或主旨内，同时包含在权利要求书中所述的发明及其同等的范围内。

一种自律型走行体的控制方法，其特征在于：在自律走行时，检测到驱动部的空转时，后退固定距离之后，多次连续进行沿规定的一个方向回旋而前进规定距离的动作。

一种自律型走行体的控制方法，其特征在于：在空转避免动作之后，检测到驱动部的空转时，使驱动部的动作停止。

一种自律型走行体的控制方法，其特征在于：在检测到驱动部的空转时，交替地进行第1动作及第2动作，所述第1动作是在后退固定距离之后，多次连续进行沿规定的一个方向回旋而前进规定距离的动作，所述第2动作多次连续进行沿与一个方向为相反方向的另一个方向回旋而前进规定距离的动作。

一种自律型走行体的控制方法，其特征在于：在第1动作时，将沿一个方向回旋而前进的距离设为在即将开始此动作之前沿一个方向回旋而前进时的距离以下，在第2动作时，将沿另一个方向回旋而前进的距离设为大于在即将开始此动作之前沿另一个方向回旋而前进时的距离。