JP2006007368A - 自走式掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】遊び相手としての魅力のある高い付加価値を有する自走式掃除機を提供する。
【解決手段】遊戯制御手段は、音声出力手段が所定のタイミングで繰り返し発する所定の遊戯用メッセージの各回毎の終了後において、人体検知手段が移動する遊戯者を検知した場合には、音声出力手段に所定の捕獲成功メッセージを出力させ、撮像手段に同遊戯者を撮像させ、かつ同撮像にかかる画像を画像表示手段に表示させるとともに、予め設定した人数の遊戯者が検知された場合、或いは、上記遊戯用メッセージが発せられている間に本体に配設された所定の遊戯終了キーが押されたことを検知した場合に遊戯を終了させる。その結果、自走式掃除機は掃除機能に加え、自走機能を生かして所定の遊戯を行なうに際し人間の対戦相手としての遊び相手機能を発揮する。
【選択図】図１５

Description

本発明は、掃除機構を備えた本体と、操舵及び駆動が可能な駆動機構とを備える自走式掃除機に関する。

従来より、ＲＦタグを使用して遊び活動を実現可能な家庭用清掃ロボットが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
また、常時は置物や手足を動かしつつ対話する玩具として使用可能な掃除玩具も知られている（例えば、特許文献２参照。）。
特表２００３‐５１５２１０号公報 特開２０００‐１３５１８６号公報

上記特許文献１においては、特定のＲＦタグを用意し、訓練モードにおいて家庭用清掃ロボットに同ＲＦタグを学習させる必要があった。そのため、家庭用清掃ロボットとの遊び活動を実現するには、多くの手間がかかるとともに、学習機能を有する高価な機器を用いなければならないという課題があった。
また、上記特許文献２においては、置物であったり、人間からの呼びかけに応じて特定の音声を発したり、部屋を走り回ったり手足を動かす程度であるため、観賞用或いは愛玩用としての価値は有するものの、人間の遊び相手としての魅力は低かった。

本発明は、上記課題にかんがみてなされたもので、自走可能である利点を生かした高い付加価値を有する自走式掃除機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にかかる発明は、塵埃を吸引する吸引モータを有する掃除機構を備えた本体と、同本体における左右に配置されて個別に回転を制御可能で操舵と駆動を実現する駆動輪を有する駆動機構とを備える遊戯機能を実行可能な自走式掃除機において、所定の音声を出力可能な音声出力手段と、周囲で移動する人体があるか否かを検知する人体検知手段と、撮像した画像を画像データとして出力可能な撮像手段と、上記画像データに基づく画像を表示する画像表示手段と、上記音声出力手段が所定のタイミングで繰り返し発する所定の遊戯用メッセージの各回毎の終了後において、人体検知手段が移動する遊戯者を検知した場合には、音声出力手段に所定の捕獲成功メッセージを出力させ、上記撮像手段に同遊戯者を撮像させ、かつ同撮像にかかる画像を画像表示手段に表示させる手段であって、予め設定した人数の遊戯者が検知された場合、或いは、上記遊戯用メッセージが発せられている間に本体に配設された所定の遊戯終了キーが押されたことを検知した場合に遊戯を終了させる遊戯制御手段と、上記人体検知手段が移動する遊戯者を検知する能力を複数段階に調整する人体検知能力調整手段とを備える構成としてある。

上記のように構成した請求項１に発明においては、自走式掃除機は、塵埃を吸引する吸引モータを有する掃除機構を備えた本体と、同本体における左右に配置されて個別に回転を制御可能で操舵と駆動を実現する駆動輪を有する駆動機構とを備えており、遊戯機能を実行可能である。
ここで、遊戯制御手段は、上記各構成を以下のように制御する。遊戯制御手段は、音声出力手段が所定のタイミングで繰り返し発する所定の遊戯用メッセージの各回毎の終了後において、移動する遊戯者を人体検知手段が検知した場合には、音声出力手段に所定の捕獲成功メッセージを出力させる。さらに、撮像手段に同遊戯者を撮像させ、かつ同撮像にかかる画像を画像表示手段に表示させる。つまり、遊戯者が、遊戯用メッセージが終了した後も移動を止めなかったために検知された場合、自走式掃除機に捕獲されたことになる。また、上記捕獲成功メッセージの出力と画像表示によって、どの遊戯者が検知されたのかを容易に確認できる。

遊戯制御手段は、予め設定した人数の遊戯者が移動しているところを人体検知手段が検知した場合、或いは、遊戯用メッセージが発せられている間に本体に配設された所定の遊戯終了キーが押されたことを検知した場合に遊戯を終了させる。つまり、遊戯者が遊戯用メッセージが発せられている間に遊戯終了キーを押せば、遊戯者の勝ちとして遊戯が終了する。一方、遊戯終了キーが押される前に、上記設定した人数すべてが捕獲された場合は、自走式掃除機の勝ちとして遊戯が終了する。

人体検知能力調整手段によって、人体検知手段が移動する遊戯者を検知する能力を複数段階に調整することができる。そのため、遊戯者の年齢やレベルに合わせて遊戯を楽しむことができる。
このように、本発明では、所定の遊戯における人間の対戦相手としての機能を自走式掃除機に持たせることで、同自走式掃除機をより魅力のある機器としている。

請求項２にかかる発明は、掃除機構を備えた本体と、操舵及び駆動が可能な駆動機構とを備える遊戯機能を実行可能な自走式掃除機において、所定の音声を出力可能な音声出力手段と、周囲で移動する人体があるか否かを検知する人体検知手段と、上記音声出力手段が発した所定の遊戯用メッセージの終了後において移動する遊戯者を人体検知手段が検知した場合に同検知した旨を外部に向かって出力し、人体検知手段が所定の人数の遊戯者を検知した場合、或いは、上記遊戯用メッセージが発せられている間に外部から遊戯を終了させる旨の所定の命令を受けた場合に遊戯を終了させる遊戯制御手段とを備える構成としてある。

上記のように構成した請求項２に発明においては、自走式掃除機は、掃除機構を備えた本体と、操舵及び駆動が可能な駆動機構とを備えており、遊戯機能を実行可能である。
具体的には、遊戯制御手段は、音声出力手段が発した所定の遊戯用メッセージの終了後において移動する遊戯者を人体検知手段が検知した場合に、同検知した旨を外部に向かって出力する処理を行う。つまり、遊戯用メッセージが終了した後も移動を止めず検知された場合、遊戯者は自走式掃除機に捕獲されたことになる。遊戯者が検知されたことは、上記出力行為によって確認する。そして、人体検知手段が所定の人数の遊戯者を検知した場合、或いは、上記遊戯用メッセージが発せられている間に外部から遊戯を終了させる旨の所定の命令を受けた場合に遊戯制御手段は遊戯を終了させる。つまり、遊戯者が遊戯用メッセージが発せられている間に上記命令を自走式掃除機に対して入力すれば遊戯者の勝ちとなり、遊戯終了キーが押される前に、全ての人数が捕獲された場合は自走式掃除機の勝ちとして遊戯が終了する。
このように、本発明においても請求項１と同様に、所定の遊戯における人間の対戦相手としての機能を自走式掃除機に持たせることで、同自走式掃除機をより魅力のある機器としている。

請求項３の発明は、請求項２に記載の自走式掃除機において、上記人体検知手段が移動する遊戯者を検知する能力を複数段階に調整可能である構成としてある。
人間対機械の対戦においては、音声に対する反応速度などはどうしても機械側に分がある。そこで、遊戯者の年齢やレベルに応じて、人体検知手段の検知能力を調整可能とすれば、人間同士で遊戯を行なう場合のような白熱した対戦となり、遊戯の面白さが一層向上する。

上記検知した旨の外部への出力処理の具体例として、請求項４の発明は、請求項２または請求項３のいずれかに記載の自走式掃除機において、上記遊戯制御手段は、人体検知手段が移動する遊戯者を検知した場合、上記音声出力手段に所定の捕獲成功メッセージを出力させる構成としてある。かかる、捕獲成功メッセージを出力すれば、遊戯者は遊戯用メッセージの終了後に動いてしまったことを認識できる。

請求項５の発明は、請求項２〜請求項４のいずれかに記載の自走式掃除機において、上記遊戯制御手段は、人体検知手段が移動する遊戯者を検知した場合、所定の撮像手段に同遊戯者を撮像させるとともに同撮像された画像を所定の画像表示手段に表示させる構成としてある。遊戯者が複数いる場合、捕獲成功メッセージを発する等の処理だけでは、どの遊戯者が捕獲されたか特定できない場合がある。上記のように、検知された遊戯者を撮像して画像を表示すれば、ある遊戯者が遊戯用メッセージ後に動いてしまったことを客観的に判断できるため、自走式掃除機の遊戯対戦相手としての完成度がより高まる。また、遊戯者は、自己の画像が表示されるとゲームから脱落したことになるため緊迫感が増し、より遊戯の趣向性が向上する。

請求項６の発明は、請求項２〜請求項５のいずれかに記載の自走式掃除機において、無線ＬＡＮを介して外部に所定の情報を送出可能な無線ＬＡＮ通信手段を有し、上記遊戯制御手段は、人体検知手段が移動する遊戯者を検知した場合、所定の撮像手段に同遊戯者を撮像させるとともに同撮像によって取得された画像データを上記無線ＬＡＮ通信手段を介して外部に送出する構成としてある。

移動する遊戯者を検知して同遊戯者を撮像した場合、撮像した画像は、自走式掃除機の外部において表示しても良い。そこで、同撮像によって取得された画像データを上記無線ＬＡＮ通信手段を介して外部に送出する。その結果、無線ＬＡＮ通信の基地局となるアクセスポイントと接続したコンピュータ等、自走式掃除機の外部において、同画像データにかかる画像を表示することができる。

これまでは、自走式掃除機に上記遊戯における捕獲側の役を実行させる場合について説明したが、遊戯者が自走式掃除機を捕まえる場合、つまり、上記遊戯における被捕獲側の役を自走式掃除機に実行させることも可能である。
そこで、請求項７の発明は、請求項２〜請求項６のいずれかに記載の自走式掃除機において、清掃を行うために室内を徘徊する際に室内の地図情報を得て記憶するとともに、同地図情報中における所定のゴール位置情報を取得し、現在位置から上記ゴール位置までの走行経路を求める走行経路導出手段と、音声を認識可能な音声認識手段とを有し、上記遊戯制御手段は、遊戯状態として被捕獲モードを選択した場合、遊戯者が発した遊戯用メッセージの先頭音声を上記音声認識手段が認識した際に上記駆動機構にてゴール位置に向けた走行経路の走行を開始させ、同音声認識手段が遊戯用メッセージの末尾音声を認識し、かつ上記人体検知手段が同遊戯者が振り向いたことを検知した場合に同走行を停止させ、上記ゴール位置にまで到達した場合、或いは、遊戯者が発した所定の捕獲成功メッセージを音声認識手段によって認識した場合に遊戯を終了させる構成としてある。

自走式掃除機が被捕獲側となる場合は、先ず、走行経路導出手段が、清掃を行うために室内を徘徊する際に記憶した室内の地図情報における、所定のゴール位置情報を取得し、現在位置から上記ゴール位置までの走行経路を求める。そして、遊戯制御手段は、捕獲側となった遊戯者が発した遊戯用メッセージの先頭音声を音声認識手段が認識した際に、上記駆動機構にてゴール位置に向けた走行経路の走行を開始させる。一方、遊戯制御手段は、遊戯用メッセージの末尾音声を音声認識手段が認識し、かつ人体検知手段が同遊戯者が振り向いたことを検知した場合に、同走行を停止させる。つまり、自走式掃除機は、捕獲側の遊戯者が遊戯用メッセージを発声しており自身の側を向いていない間移動することで、上記ゴール位置に向かって距離を詰めていく。そして、遊戯制御手段は、上記ゴール位置にまで到達した場合、或いは、遊戯者が発した所定の捕獲成功メッセージを音声認識手段によって認識した場合に遊戯を終了させる。

むろん、上記ゴール位置にまで到達した場合は、自走式掃除機の勝ちとなり、捕獲成功メッセージを認識した場合は負けとなる。また、人体検知手段が遊戯者が振り向いたことを検知する能力を調整可能とすれば、遊戯者の年齢やレベルに合わせて、自走式掃除機が被捕獲側となる場合の遊戯を楽しむことができる。

以上説明したように、本発明によれば、掃除機能に加え、自走機能を生かして所定の遊戯を行なうに際し人間の対戦相手として充分に耐えうるレベルの遊び相手機能を発揮するため、ユーザは掃除機と一緒に遊戯を楽しむことができ、かつ、通常の自走式掃除機に対しては得られない愛着心を起こさせるという高い付加価値を備えた自走式掃除機を提供することができる。

図１は、本発明にかかる自走式掃除機の概略構成をブロック図により示している。
同図に示すように、各ユニットを制御する制御ユニット１０と、周囲に人間がいるか否か等を検知する人体感知ユニット２０と、周囲の障害物を検知するための障害物監視ユニット３０と、移動を実現する走行系ユニット４０と、掃除を行うためのクリーナ系ユニット５０と、所定範囲を撮影するカメラ系ユニット６０と、無線でＬＡＮに接続するための無線ＬＡＮユニット７０と、追加センサなどからなるオプションユニット８０とから構成されている。なお、本体ＢＤは薄型の略円筒形状をなしている。

図２は、各ユニットを具体的に実現する電気系の構成をブロック図により示している。
制御ユニット１０として、ＣＰＵ１１と、ＲＯＭ１３と、ＲＡＭ１２がバス１４を介して接続されている。ＣＰＵ１１は、ＲＯＭ１３に記録されている制御用プログラムおよび各種パラメータテーブルに従い、ＲＡＭ１２をワークエリアとして使用して各種の制御を実行する。上記制御用プログラムの内容については後述する。

また、バス１４には操作パネルユニット１５が備えられ、同操作パネルユニット１５には、各種の操作用スイッチ１５ａと、液晶表示パネル１５ｂと、表示用ＬＥＤ１５ｃが備えられている。液晶表示パネル１５ｂは多階調表示が可能なモノクロ液晶パネルを使用しているが、カラー液晶パネルなどを使用することも可能である。

本自走式掃除機はバッテリー１７を有しており、ＣＰＵ１１はバッテリ監視回路１６を介してバッテリー１７の残量をモニター可能となっている。なお、同バッテリー１７は誘導コイル１８ａを介して非接触で供給される電力を用いて充電する充電回路１８を備えている。バッテリー監視回路１６は主にバッテリー１７の電圧を監視して残量を検知する。

人体感知ユニット２０として、四つの人体センサ２１（２１ｆｒ，２１ｒｒ，２１ｆｌ，２１ｒｌ）が前方左右斜め方向と後方左右斜め方向に対面させて備えられている。各人体センサ２１は赤外線の受光センサを備えるとともに受光した赤外線の光量の変化に基づいて人体の有無等を検知するものであり、変化する赤外線照射物体を検知したとき出力用のステータスを変化させるため、ＣＰＵ１１は上記バス１４を介して同人体センサ２１の検知を取得することが可能となっている。すなわち、ＣＰＵ１１は所定時間毎に各人体センサ２１ｆｒ，２１ｒｒ，２１ｆｌ，２１ｒｌのステータスを取得しにいき、取得したステータスが変化していれば、同人体センサ２１ｆｒ，２１ｒｒ，２１ｆｌ，２１ｒｌの対向方向に人体の存在を検知することが可能となる。

ここでは赤外線の光量変化に基づくセンサによって人体センサを構成しているが、人体センサはこれに限られるものではない。ＣＰＵの処理量を上げ、カラー画像を撮影し、人体に特徴的な肌色の領域を探し、同領域の大きさ、変化に基づいて人体を検知するという構成を実現することもできる。

障害物監視ユニット３０は、オートフォーカス（以下、ＡＦと呼ぶ。）用測距センサとしてのＡＦ用パッシブセンサ３１（３１Ｒ，３１ＦＲ，３１ＦＭ，３１ＦＬ，３１Ｌ，３１ＣＬ）とその通信用インターフェイスであるＡＦセンサ通信Ｉ／Ｏ３２と、照明用ＬＥＤ３３と、各ＬＥＤに駆動電流を供給するＬＥＤドライバ３４とから構成されている。まず、ＡＦ用パッシブセンサ３１の構成について説明する。図３はＡＦ用パッシブセンサ３１の概略構成を示している。二軸のほぼ平行な光学系３１ａ１，３１ａ２と、同光学系３１ａ１，３１ａ２の結像位置にほぼそれぞれ配設されたＣＣＤラインセンサ３１ｂ１，３１ｂ２と、各ＣＣＤラインセンサ３１ｂ１，３１ｂ２の撮像イメージデータを外部に出力するための出力Ｉ／Ｏ３１ｃとを備えている。

ＣＣＤラインセンサ３１ｂ１，３１ｂ２は１６０〜１７０画素のＣＣＤセンサを有しており、各画素ごとに光量を表す８ビットのデータを出力可能となっている。光学系が二軸であるので、結像イメージには距離に応じたずれが生じており、それぞれのＣＣＤラインセンサ３１ｂ１，３１ｂ２が出力するデータのずれに基づいて距離を計測できる。例えば、近距離になるほど結像イメージのずれが大きく、遠距離になるほど結像イメージのずれはなくなっていく。従って、一方の出力データにおける４〜５画素毎のデータ列を画報の出力データ中でスキャンし、元のデータ列のアドレスと発見されたデータ列のアドレスとの相違を求め、相違量で予め用意しておいた相違量−距離変換テーブルを参照し、実際の距離を求めることになる。

ＡＦ用パッシブセンサ３１Ｒ，３１ＦＲ，３１ＦＭ，３１ＦＬ，３１Ｌ，３１ＣＬのうち、ＡＦ用パッシブセンサ３１ＦＲ，３１ＦＭ，３１ＦＬは正面の障害を検知するために利用され、ＡＦ用パッシブセンサ３１Ｒ，３１Ｌは前方左右直前の障害を検知するために利用され、ＡＦ用パッシブセンサ３１ＣＬは前方天井までの距離を検知するために利用されている。

図４は正面と前方左右直前の障害をＡＦ用パッシブセンサ３１で検知する際の原理を示している。これらのＡＦ用パッシブセンサ３１は周囲の床面に対して斜めに向けて配置されている。対向方向に障害物が無い場合、ＡＦ用パッシブセンサ３１による測距距離はほぼ全撮像範囲においてＬ１となる。しかし、図面で一点鎖線で示すように段差がある場合、その測距距離はＬ２となる。測距距離が伸びたら下がる段差があると判断できる。また、二点鎖線で示すように上がる段差があれば測距距離はＬ３となる。障害物があるときも上がる段差と同様に測距距離は同障害物までの距離として計測され、床面よりも短くなる。

本実施形態においては、ＡＦ用パッシブセンサ３１を前方の床面に斜めに配向した場合、その撮像範囲は約１０ｃｍとなった。本自走式掃除機の幅が３０ｃｍであったので、三つのＡＦ用パッシブセンサ３１ＦＲ，３１ＦＭ，３１ＦＬについては撮像範囲が重ならないように僅かに角度を変えて配置している。これにより、三つのＡＦ用パッシブセンサ３１ＦＲ，３１ＦＭ，３１ＦＬにより前方方向の３０ｃｍの範囲での障害物と段差を検知できるようになっている。むろん、検知幅はセンサの仕様や取付位置などに応じて変化し、実際に必要となる幅に応じた数のセンサを利用すればよい。

一方、前方左右直前の障害を検知するＡＦ用パッシブセンサ３１Ｒ，３１Ｌについては撮像範囲を垂直方向を基準として床面に対して斜めに配置している。また、ＡＦ用パッシブセンサ３１Ｒを本体左方に取り付けつつ本体中央を横切って右方直前位置から本体幅を超えた右方の範囲を撮像するように対向させてあり、ＡＦ用パッシブセンサ３１Ｌを本体右方に取り付けつつ本体中央を横切って左方直前位置から本体幅を超えた左方の範囲を撮像するように対向させてある。

クロスさせないで左右の直前位置を撮影するようにすると、センサは急角度で床面に対面させなければならず、このようにすると撮像範囲が極めて狭くなってしまうので、複数のセンサが必要となる。このため、敢えてクロスさせる配置とし、撮像範囲を広げて少ない数のセンサで必要範囲をカバーできるようにしている。また、撮像範囲を垂直方向を基準として斜めに配置するのは、ＣＣＤラインセンサの並び方向が垂直方向に向くことを意味しており、図５に示すように撮像できる幅がＷ１となる。ここで、撮像範囲の右側で床面までの距離Ｌ４は短く、左側で距離Ｌ５が長くなっている。本体ＢＤの側面の境界ラインが図面上の波線位置Ｂであると、境界ラインまでの撮像範囲は段差の検知などに利用され、境界ラインを超える撮像範囲は壁面の有無を検知するために利用される。

前方天井までの距離を検知するＡＦ用パッシブセンサ３１ＣＬは天井に対面している。通常はＡＦ用パッシブセンサ３１ＣＬが検知する床面から天井までの距離が一定であるが、壁面に近づいてくると撮像範囲が天井ではなく壁面となるので、測距距離が短くなってくる。従って、前方壁面の存在をより正確に検知できる
図６は各ＡＦ用パッシブセンサ３１Ｒ，３１ＦＲ，３１ＦＭ，３１ＦＬ，３１Ｌ，３１ＣＬの本体ＢＤへの取り付け位置を示すとともに、それぞれの床面での撮像範囲を括弧付きの符号で対応させて示している。なお、天井については撮像範囲は省略している。

ＡＦ用パッシブセンサ３１Ｒ，３１ＦＲ，３１ＦＭ，３１ＦＬ，３１Ｌの撮像を証明するように白色ＬＥＤからなる右照明用ＬＥＤ３３Ｒと、左照明用ＬＥＤ３３Ｌと、前照明用ＬＥＤ３３Ｍを備えており、ＬＥＤドライバ３４はＣＰＵ１１からの制御指示に基づいて駆動電流を供給して照明できるようになっている。これにより、夜間であったり、テーブルの下などの暗い場所でもＡＦ用パッシブセンサ３１から有効な撮像イメージのデータを得ることができるようになる。

走行系ユニット４０は、モータドライバ４１Ｒ，４１Ｌと、駆動輪モータ４２Ｒ，４２Ｌと、この駆動輪モータ４２Ｒ，４２Ｌにて駆動される図示しないギアユニットと駆動輪を備えている。駆動輪は本体ＢＤの左右に一輪ずつ配置されており、この他に駆動源を持たない自由転動輪が本体の前方側中央下面に取り付けられている。駆動輪モータ４２Ｒ，４２Ｌは回転方向と回転角度をモータドライバ４１Ｒ，４１Ｌによって詳細に駆動可能であり、各モータドライバ４１Ｒ，４１ＬはＣＰＵ１１からの制御指示に応じて対応する駆動信号を出力する。また、駆動輪モータ４２Ｒ，４２Ｌと一体的に取り付けられているロータリーエンコーダの出力から現実の駆動輪の回転方向と回転角度が正確に検知できるようになっている。なお、ロータリーエンコーダは駆動輪と直結させず、駆動輪の近傍に自由回転可能な従動輪を取り付け、同従動輪の回転量をフィードバックさせることによって駆動輪にスリップが生じているような場合でも現実の回転量を検知できるようにしても良い。走行系ユニット４０には、この他に地磁気センサ４３が備えられており、地磁気に照らし合わせて走行方向を判断できるようになっている。また、加速度センサ４４はＸＹＺ三軸方向における加速度を検知し、検知結果を出力する。

ギアユニットや駆動輪は各種のものを採用可能であり、円形のゴム製タイヤを駆動させるようにしたり、無端ベルトを駆動させるようにして実現しても良い。
本自走式掃除機における掃除機構は、前方両サイドに配置されて本体ＢＤの進行方向における両側寄りのゴミなどを当該本体ＢＤにおける中央付近にかき寄せるサイドブラシと、本体の中央付近にかき寄せられたゴミをすくい上げるメインブラシと、同メインブラシによりすく上げられるゴミを吸引してダストボックス内に収容する吸引ファンとから構成されている。クリーナ系ユニット５０は、各ブラシを駆動するサイドブラシモータ５１Ｒ，５１Ｌとメインブラシモータ５２、それぞれのモータに駆動電力を供給するモータドライバ５３Ｒ，５３Ｌ，５４と、吸引ファンを駆動する吸引モータ５５と、同吸引モータに駆動電力を供給するモータドライバ５６とから構成されている。サイドブラシやメインブラシを使用した掃除は床面の状況やバッテリーの状況やユーザの指示などに応じてＣＰＵ１１が適宜判断して制御するようにしている。

カメラ系ユニット６０は、それぞれ視野角の異なる二つのＣＭＯＳカメラ６１，６２を備えており、本体ＢＤの正面方向であってそれぞれことなる仰角にセットされている。また、各カメラ６１，６２への撮像を指示するとともに撮像イメージを出力するためのカメラ通信Ｉ／Ｏ６３も備えられている。さらに、カメラ６１，６２の撮像方向に対面させて１５コの白色ＬＥＤからなるカメラ用照明ＬＥＤ６４と、同ＬＥＤに照明用駆動電力を供給するためのＬＥＤドライバ６５を備えている。

無線ＬＡＮユニット７０は、無線ＬＡＮモジュール７１を有しており、ＣＰＵ１１は所定のプロトコルに従って外部ＬＡＮと無線によって接続可能となっている。無線ＬＡＮモジュール７１は、図示しないアクセスポイントの存在を前提として、同アクセスポイントはルータなどを介して、室内に設置したモニター付きコンピュータや外部の広域ネットワーク（例えばインターネット）に接続可能な環境となっていることとする。従って、インターネットを介した通常のメールの送受信やＷＥＢサイトの閲覧といったことが可能である。なお、無線ＬＡＮモジュール７１は、規格化されたカードスロットと、同スロットに接続される規格化された無線ＬＡＮカードなどから構成されている。むろん、カードスロットは他の規格化されたカードを接続することも可能である。

オプションユニット８０は、図１０に示すように、追加センサなどからなる。本実施形態においては、赤外線通信ユニット８３と音声出力装置８４と音声認識装置８６とを備えている。赤外線通信ユニット８３は後述するマーカー８５から送信される位置情報をコーディングした赤外線信号を受信可能であり、上記位置情報をデコードしてＣＰＵ１１に送出可能となっている。音声出力装置８４は遊戯者に対して所定のメッセージを出力できるものであり、スピーカを備えている。音声以外にも、サイレンやブザーなどを出力可能としてもよい。音声認識装置８６は、マイクを備えており、遊戯者が所定の音声を発したか否かを判断する。

図１１は上記マーカー８５の外観を示しており、外部には、液晶表示パネル８５ａと、十字キー８５ｂと、決定キー８５ｃと、戻るキー８５ｄとを備えている。内部には、１チップマイクロコンピュータと赤外線送受信ユニットとバッテリーなどが備えられており、１チップマイクロコンピュータは、上記決定キー８５ｃと戻るキー８５ｄとの操作に応じて液晶表示パネル８５ａでの表示を制御させつつ、同操作に応じた設定パラメータを生成し、同設定パラメータに応じた位置情報を上記赤外線送受信ユニットから出力できるようになっている。本実施形態において設定できるのは、部屋番号「１〜７と廊下」、清掃選択の「する」「しない」、特別指定としての「ＥＸＩＴ（出口）」「ＥＮＴ（入口）」「ＳＰ１（特別位置１）」「ＳＰ２（特別位置２）」「ＳＰ３（特別位置３）」「ＳＰ４（特別位置４）」である。本実施形態では、特別位置１〜４は、自走式掃除機が被捕獲側となった場合のゴール位置として利用可能である。ただし、後述するように、同ゴール位置の選択はマーカー８５の位置とする場合に限られない。なお、これらの設定に要するフローチャートは特別なものではなく当業者において通常の知識で生成可能なものである。

次に、上記構成からなる自走式掃除機の動作について説明する。
（１）走行制御及び清掃動作について
図７及び図８は上記ＣＰＵ１１が実行する制御プログラムに対応したフローチャートを示しており、図９は同制御プログラムに従って本自走式掃除機が走行する走行順路を示す図である。

電源オンにより、ＣＰＵ１１は図７の走行制御を開始する。ステップＳ１１０ではＡＦ用パッシブセンサ３１の検知結果を入力し、前方エリアを監視する。前方エリアの監視に使用するのはＡＦ用パッシブセンサ３１ＦＲ，３１ＦＭ，３１ＦＬの検知結果であり、平坦な床面であれば、その撮像イメージから得られるのは図４に示す斜め下方の床面までの距離Ｌ１である。それぞれのＡＦ用パッシブセンサ３１ＦＲ，３１ＦＭ，３１ＦＬの検知結果に基づき、本体ＢＤ幅に一致する前方の床面が平坦であるか否かが判断できる。ただし、この時点では、各ＡＦ用パッシブセンサ３１ＦＲ，３１ＦＭ，３１ＦＬが対面している床位置と本体の直前位置までの間の情報は何も得られていないので死角となる。

ステップＳ１２０ではモータドライバ４１Ｒ，４１Ｌを介して駆動輪モータ４２Ｒ，４２Ｌに対してそれぞれ回転方向を異にしつつ同回転量の駆動を指示する。これにより本体ＢＤはその場で回転を始める。同じ場所での３６０度の回転（スピンターン）に要する駆動モータ４２Ｒ，４２Ｌの回転量は予め分かっており、ＣＰＵ１１は同回転量をモータドライバ４１Ｒ，４１Ｌに指示している。

スピンターン中、ＣＰＵ１１はＡＦ用パッシブセンサ３１Ｒ，３１Ｌの検知結果を入力し、本体ＢＤの直前位置の状況を判断する。上述した死角はこの間の検知結果により、ほぼなくなり、段差、障害物が何も無い場合、周囲の平坦な床面の存在を検知できる。
ステップＳ１３０ではＣＰＵ１１はモータドライバ４１Ｒ，４１Ｌを介して駆動輪モータ４２Ｒ，４２Ｌに対してそれぞれ同回転量の駆動を指示する。これにより本体ＢＤは直進を開始する。直進中、ＣＰＵ１１はＡＦ用パッシブセンサ３１ＦＲ，３１ＦＭ，３１ＦＬの検知結果を入力し、正面に障害物がいないか判断しながら前進する。そして、同検知結果から正面に障害物たる壁面が検知できたら、その壁面の所定距離だけ手前で停止する。

ステップＳ１４０では右に９０度回転する。ステップＳ１３０で壁面の所定距離だけ手前で停止したが、この所定距離は本体ＢＤが回転動作するときに同壁面に衝突せず、また、直前および左右の状況を判断するためのＡＦ用パッシブセンサ３１Ｒ，３１Ｌが検知する本体幅の外側にあたる範囲の距離である。すなわち、ステップＳ１３０にてＡＦ用パッシブセンサ３１ＦＲ，３１ＦＭ，３１ＦＬの検知結果に基づいて停止し、ステップＳ１４０にて９０度回転するときには、少なくともＡＦ用パッシブセンサ３１Ｌが壁面の位置を検知できる程度の距離となるようにしている。また、９０度回転するときには、上記ＡＦ用パッシブセンサ３１Ｒ，３１Ｌの検知結果に基づいて直前位置の状況を判断しておく。図９はこのようにしてたどり着いた平面図で見たときの部屋の左下角を清掃開始位置として清掃走行を開始する状況を示している。

清掃走行開始位置へたどり着く方法はこれ以外にも各種の方法がある。壁面に当接する状況において右に９０度回転するだけでは、最初の壁面の途中から始めることになることもあるため、図９に示すように左下角の最適位置にたどり着くのであれば、壁面に当接して左９０度回転し、正面の壁面に当接するまで前進し、当接した時点で１８０度回転することも望ましい走行制御である。

ステップＳ１５０では、清掃走行を実施する。同清掃走行のより詳細なフローを図８に示している。前進走行するにあたり、ステップＳ２１０〜Ｓ２４０にて各種のセンサの検知結果を入力している。ステップＳ２１０では前方監視センサデータ入力しており、具体的にはＡＦ用パッシブセンサ３１ＦＲ，３１ＦＭ，３１ＦＬ，３１ＣＬの検知結果を入力し、走行範囲の前方に障害物あるいは壁面が存在しないか否かの判断に供することになる。なお、前方監視という場合には、広い意味での天井の監視も含めている。

ステップＳ２２０では段差センサデータ入力をしており、具体的にはＡＦ用パッシブセンサ３１Ｒ，３１Ｌの検知結果を入力し、走行範囲の直前位置に段差がないか否かの判断に供することになる。また、壁面や障害物に沿って平行に移動するときには壁面や障害物までの距離を計測し、平行に移動しているか否かの判断に供することになる。

ステップＳ２３０では地磁気センサデータ入力をしており、具体的には地磁気センサ４３の検知結果を入力し、直進走行中に走行方向が変化していないか否かを判断するのに利用する。例えば、清掃走行開始時の地磁気の角度を記憶しておき、走行中に検出される角度が記憶されている角度と異なった場合には、左右の駆動輪モータ４２Ｒ，４２Ｌの回転量をわずかに異ならせて進行方向を修正し、元の角度へ戻す。例えば、地磁気の角度に基づいて角度が増加する方向へ変化（３５９度から０度への変化は例外点となる）したら左方向へ軌道を修正する必要があり、右の駆動輪モータ４２Ｒの回転量を左の駆動輪モータ４２Ｌの回転量よりも僅かに増やすようにそれぞれのモータドライバ４１Ｒ，４１Ｌへ駆動を制御する指示を出力する。

ステップＳ２４０では、加速度センサデータ入力をしており、具体的には加速度センサ４４の検知結果を入力し、走行状態の確認に供することになる。例えば、直進走行開始時に概ね一定の方向への加速度を検知できれば正常な走行と判断できるが、回転する加速度を検知すれば片方の駆動輪モータが駆動されていないような異常を判断できる。また、正常な範囲の加速度値を超えたら段差などから落下したり、横転したような異常を判断できる。そして、前進中に後方にあたる方向への大きな加速度を検知したら前方の障害物に当接した異常を判断できる。このように、加速度値を入力して目標加速度を維持するとか、その積分値に基づいて速度を得るというような走行に対する直接的な制御をすることはないが、異常検出の目的として加速度値を有効に利用している。

ステップＳ２５０では、ステップＳ２１０とステップＳ２２０で入力したＡＦ用パッシブセンサ３１ＦＲ，３１ＦＭ，３１ＣＬ，３１ＦＬ，３１Ｒ，３１Ｌの検知結果に基づいて障害物の判定を行う。障害物の判定は、正面、天井、直前のそれぞれの部位毎に行う。正面は障害物あるいは壁面の意味として判定し、直前は段差の判定とともに走行範囲外の左右の状況、例えば壁面の有無などを判定する。天井は鴨居などによって天井までの距離が下がってきているときに正面に障害物がないとしても、そこからは廊下であって室外に出てしまうことを判定するのに利用される。

ステップＳ２６０では、各センサからの検知結果を総合的に判断し、回避の必要があるか否かを判断する。回避の必要がない限りステップＳ２７０の清掃処理を実行する。清掃処理は、サイドブラシとメインブラシを回転させつつ、ゴミを吸引する処理であり、具体的にはモータドライバ５３Ｒ，５３Ｌ，５４，５６に各モータ５１Ｒ，５１Ｌ，５２，５５を駆動させる指示を出力する。むろん、走行中は常に同指示を出しているのであり、後述するように清掃走行の終端条件が成立したときに停止させることになる。

一方、回避が必要と判断されると、ステップＳ２８０にて右に９０度ターンを実施する。このターンは同じ位置での９０度ターンであり、モータドライバ４１Ｒ，４１Ｌを介して駆動輪モータ４２Ｒ，４２Ｌに対してそれぞれ回転方向を異にしつつ９０度ターンに必要なだけの回転量の駆動を指示する。回転方向は右の駆動輪に対して後退の方向であり、左の駆動輪に対して前進の方向となる。回転中は段差センサであるＡＦ用パッシブセンサ３１Ｒ，３１Ｌの検知結果を入力し、障害物の状況を判断する。例えば、正面に障害を検知し、右９０度ターンを実施したとき、ＡＦ用パッシブセンサ３１Ｒが前方右方の直前位置に壁面を検知しなければ単に正面の壁面に当接したといえるが、回転後も前方右方の直前位置に壁面を検知しているのであれば、角部に入り込んでいるといったことが判断できる。また、右９０度回転時にＡＦ用パッシブセンサ３１Ｒ，３１Ｌのいずれもが前方直前に障害を検知しなければ、壁面に当接したのではなく、小さな障害物などであったと判断できる。

ステップＳ２９０では障害物を走査しながらの進路変更のため前進する。壁面に当接し、右９０度回転後、前進していく。壁面の手前で停止したのであれば、前進の走行量は概ね本体ＢＤの幅分である。その分の前進後、ステップＳ３００では再度右９０度ターンを実施する。

以上の移動の間、正面の障害物、前方左右の障害物の有無は常に走査して状況を確認しており、部屋の中の障害物の有無の情報として記憶していく。
ところで、上述した説明では、右９０度ターンを２度実行したが、次に前方に壁面を検知した時点で右９０度ターンを実行すると元に戻ってしまうので、二度の９０度ターンは、右を繰り返したら、次は左を繰り返し、その次は右というように交互に行っていく。従って、奇数回目の障害物回避では右ターン、偶数回目の障害物回避では左ターンとなる。

以上のように障害物を回避しながら、部屋の中をつづら折り状に走査して清掃走行を継続していく。そして、部屋の終端にきたか否かをステップＳ３１０にて判断する。清掃走行の終端は、二度目のターン後に、壁面に沿って前進して清掃走行を実施し、その後で前方に障害物を検知した場合と、既に走行した部位に入り込んだ場合である。すなわち、前者はつづれ折り状に走行していった最後の端から端への走行後に生じる終了条件であり、後者は後述するように未清掃エリアを発見して再度清掃走行を開始したときの終了条件になる。

この終端条件が成立していなければ、ステップＳ２１０へ戻って以上の処理を繰り返す。終端条件が成立していれば、本清掃走行のサブルーチン処理を終了し、図７に示す処理へ復帰する。
復帰後、ステップＳ１６０では、これまでの走行経路と走行経路の周囲の状況から未清掃エリアが残っていないか判断する。未清掃エリアが見つかれば、ステップＳ１７０で未清掃エリアの開始点へと移動し、ステップＳ１５０に戻って清掃走行を再開する。
未清掃エリアが複数箇所に散在していたとしても、上述したような清掃走行の終端条件が成立するごとに、未清掃エリアの検出を繰り返していくことにより、最終的には未清掃エリアがなくなる。

（２）マッピングについて
未清掃エリアの有無の判断は、各種の手法を利用可能であるが、本実施例においては、図１２及び図１３に示すマッピングの手法で実現する。
図１２は、マッピングのフローチャートを示しており、図１３は、マッピングの手法を説明する図である。この例では、上述したロータリーエンコーダの検知結果に基づいて室内での走行経路と、走行中に検出した壁面の有無を記憶領域に確保してあるマップ上に書き込んでいっており、周囲の壁面が途絶えることなく連続し、かつ、室内の存在していた障害物の周囲も連続し、かつ、室内で障害物を除く範囲を全て走行したか否かで判断する。

マッピングのデータベースは、ｘ軸とｙ軸でアドレス指定可能な二次元のデータベースであり、（１，１）を室内の角部であるスタート地点とし、（ｎ，０）（０，ｍ）については仮の壁面を表している。本体ＢＤの走行に伴って、本体ＢＤの大きさ３０ｃｍ×３０ｃｍを単位エリアとして未走行エリア、掃除完了エリア、壁、障害物の区分をして室内をマッピングしていく。

ステップＳ４００では、スタートポイントのフラグを書き込む。図１３に示すように、スタートポイント（１，１）は部屋の角部である。３６０度スピンターンし、後方と左方に壁面が存在することを確認し、それぞれの単位エリア（１，０）、（０，１）に対して壁のフラグを書き込み（１）、壁と壁の交点（０，０）に対してさらに壁のフラグを書き込む（２）。ステップＳ４０２では本体ＢＤの前方に障害があるか否かを判断し、前方に障害がなければステップＳ４０４にて単位エリアだけ前進する。この前進は実際には上述した清掃を伴う前進であり、具体的には清掃に伴なう移動中にロータリーエンコーダの出力から単位エリア分だけ移動したときに同期して本マッピング処理が並行して行われることになる。

一方、前方に障害があると判断されたときは、ステップＳ４０６にてターン方向に障害があるか判断する。障害の回避は、９０度ターンと前進と９０度ターンで行うことにしている。ターン方向は、上述したように左と右を２度つつ繰り返して順次変更するようにしている。次の回避のためのターンが右方向であるとすると、前方に障害があるとき、右方向に進んでターンできるか否かを判断することになる。最初の頃は右方向は未清掃エリアであって、ターン方向に障害がないものと判断し、ステップＳ４０８にて通常回避運動を行う。

これらの移動後、ステップＳ４１０では走行した経路の単位エリアに走行部位フラグを書き込む。走行したということは掃除をしたということなので、清掃完了エリアを表すフラグを書き込む。ステップＳ４１２では周囲の壁面の状況を周壁フラグとして各単位エリア毎に書き込む。単位エリア（１，１）から、単位エリア（１，２）へ移動したとき、ＡＦパッシブセンサ３１Ｒ，３１Ｌの検知結果に基づき、（０，１）、（２，１）の単位エリアについて壁か否かの判断が可能であり、単位エリア（０，１）については壁を表すフラグを書き込み、単位エリア（２，１）については壁がない未走行かつ未清掃を表すフラグを書き込める。

一方、単位エリア（１，２０）では前方に障害を検出され、二度の９０度ターンと前進とで単位エリア（２，２０）へ移動しつつ進行方向は１８０度反転した。このときは、単位エリア（０，２０）、（２，２０）、（１，２１）、（２，２１）のそれぞれについてフラグを書き込む（４）ことができる。また、単位エリア（０，２１）については壁と壁の交点であるととの判断に基づき、壁を表すフラグを書き込む（５）。なお、走行済みかつ清掃済みの領域も障害として扱う。

前進をするとき、単位エリア（３，１０）と単位エリア（３，１１）では右方向に障害物を検知し、その時点では障害物のフラグを書き込む（６）。なお、単位エリア（３，１）〜（３，９）の移動時、進行方向右側には未走行かつ未清掃のエリアを検知しており、これらを表すフラグを書き込んでいる。同様に、後で単位エリア（８，９）〜（８，１）を移動する時、進行方向右側には未走行かつ未清掃のエリアを検知し、これらを表すフラグを書き込むことになる。

また、単位エリア（４，１２）では前方に障害物を検知して回避運動を行うが、このときは単位エリア（４，１１）に障害物のフラグを書き込んであるので、移動に伴って単位エリア（４，１１）には障害物のフラグを書き込む。
ステップＳ４１４では走行した単位エリアにおいて上述したマーカー８５から位置情報の通信を行ったか否かを判断し、マーカーとの通信を行ったときにはステップＳ４１６にてマーカーから得た情報に基づくフラグを書き込む。例えば、ユーザーが遊戯におけるゴール位置を指定するためにマーカー８５の操作キー８５ｂ〜８５ｄで操作して特定の単位エリアに置いてあったとすると、本体ＢＤが同単位エリアを通過するときに赤外線通信ユニット８３にて同位置情報を取得するので、当該単位エリアにはゴール位置を表すフラグを書き込む。

前進や回避運動を繰り返し、単位エリア（１０，２０）では進行方向左方に障害を発見する。この場合は、単位エリア（１０，２１）が連続する壁と判断されているので、単位エリア（１１，２０）について壁を表すフラグを書き込み（４）、次いで交点（１１，２１）についても壁を表すフラグを書き込む（５）。

前進や回避運動を繰り返す結果、単位エリア（１０，１）では前方に障害を発見し、かつ、ターン方向にも障害があると判断される。従って、この場合はステップＳ４１８にて終端か否かを判断する。なお、単位エリア（１０，１）については、前方の障害と進行方向左方に壁を発見する（７）（８）。

終端か否かは、未走行かつ未清掃を表すフラグが書き込まれている単位エリアがあるか否かが第一の判断項目となる。未走行かつ未清掃を表すフラグが書き込まれている単位エリアが発見されなくなった場合には、スタートポイントで書き込んだ壁のフラグが連続して一周しているか判断する。一周していれば、室内をＸ方向とＹ方向にスキャンしてフラグが書き込まれていない領域を探す。なお、障害物と判断した領域についても壁と同様に一連続した領域として判断して障害物の検出の完了となる。

終端でない場合は、ステップＳ４２０にて未走行エリアを検出し、ステップＳ４２２にて未走行エリアのスタートポイントへ移動し、上述した処理を繰り返す。そして、最終的に終端と判断されれば、マッピング処理を完了する。マッピングの完了時には室内の壁と走行エリアが一目瞭然となっており、これを各部屋の地図情報として利用する。

全部屋と廊下について以上のマッピング処理を完了し、廊下などについては各部屋への入口をマーカー８５にて指定しておく。図１４は各部屋と廊下のそれぞれで形成した地図情報を連結する手法を示している。全部屋と廊下について、各部屋の部屋番号（１〜３）と出入口（Ｅ）と、廊下からの各部屋への入口（１〜３）などを指定しておくことにより、各部屋毎に得られた地図情報は平面的に連結することができる。

（３）遊戯処理について
図１５は、自走式掃除機が所定の遊戯における捕獲側である場合の、ＣＰＵ１１が実行するプログラムの内容をフローチャートにより示している。本実施形態において自走式掃除機は、いわゆる「だるまさんが転んだ」を遊戯者とともに行なう。以下においては「だるまさんが転んだ」の捕獲側を「鬼」、被捕獲側を「プレーヤ」と呼ぶ。

ステップＳ４４０では、ＣＰＵ１１は、操作用スイッチ１５ａと液晶表示パネル１５ｂを介して遊戯者が設定した各種初期設定値を取得した上で、遊戯を開始する。遊戯者は、所定のメニューから「だるまさんが転んだ」を選択するとともに、自走式掃除機に「鬼モード」と「プレーヤモード」との何れを実行させるかの選択（図１５においては「鬼モード」を選択）もする。また、「鬼モード」を設定した場合には、遊戯に参加するプレーヤの人数も設定する。その他、後述する、人体センサ２１におけるプレーヤの検知能力等を設定可能であり、ＣＰＵ１１は、かかる各設定値を取得する。

ステップＳ４４２では、終了キーが押されたか判断し、ステップＳ４４４では、ゲーム時間が終了したか否か判断する。
ステップＳ４４６では、音声出力装置８４を制御してメッセージ「だるまさんがころんだ」をスピーカから出力する。すなわちプレーヤは、上記メッセージが発声されている間に、所定のスタート位置から自走式掃除機に向かって移動する。上記メッセージは、あるときはゆっくり発声し、あるときは早口で発声させるなどしてメッセージの読上げ速度に変化を与えるとすれば遊戯の面白みが増す。

ステップＳ４４８では、上記メッセージの終了後に人体センサ２１を作動させ、上記メッセージの終了後も動きを止めないプレーヤがいるか否か検知する。かかる検知は、上記メッセージの終了後、所定の検知期間が経過するまで行なわれ、同期間中に動いたプレーヤは検知される。上述したように、ＣＰＵ１１は所定時間毎に各人体センサ２１から出力されるステータスを取得し、同出力されるステータスに変化が生じている人体センサ２１の対向方向にプレーヤの存在を検知する。遊戯中においては、自走式掃除機の周囲にはプレーヤがいるが、上記メッセージの終了後、人体センサ２１が作動した時点で既にプレーヤが静止していれば何れの人体センサ２１のステータスも変化しないため、プレーヤは検知されない。一方、メッセージ終了後もプレーヤが動いている場合は、何れかの人体センサ２１において出力するステータスに変化が生じるため、ＣＰＵ１１は同人体センサ２１の対抗方向にプレーヤを検知することができる。

以上が人体センサ２１によるプレーヤの検知方法であるが、プレーヤにとっては、完全に静止し続けることは困難であるし、上記メッセージ終了後、直ちに静止することも困難である。そこで本実施形態では、人体センサ２１の検知能力を様々に設定可能とする。例えば、上記メッセージ終了後、人体センサ２１を作動させるまでの時間を、「０，５秒」「０，８秒」「１，２秒」等に設定可能としたり、ステータスの変化量が所定の基準値を超えたときにプレーヤを検知するとした場合の基準値を複数段階用意したりする。また、上記検知期間を、「３秒」「５秒」「１０秒」等に設定可能としても良い。このように人体センサ２１の検知能力に複数のレベルを設けておき、遊戯者が上記初期設定を行なう際に選択して設定可能とする。その結果、遊戯者は年齢や競技能力に応じた設定で上記遊戯を楽しむことができる。

上記検知期間中に動くプレーヤを検知した場合、ステップＳ４５０において、音声出力装置８４を制御して、捕獲成功メッセージ（例えば、「見つけた」）をスピーカから出力する。
さらに、ステップＳ４５２においては、ＣＭＯＳカメラ６１，６２に撮影指示え与え、上記検知したプレーヤを撮影するとともに、同撮影にかかる画像データに基づく画像表示を、液晶表示パネル１５ｂ上に行なわせる。上記撮影においては、ＣＭＯＳカメラ６１，６２の両方を用いても良いし、いずれか一方を用いても良い。なお、ＣＭＯＳカメラ６１，６２は本体ＢＤの正面方向に向かってセットされているが、検知されたプレーヤは本体ＢＤの正面にいるとは限らない。そこで、ＣＰＵ１１は上記撮影に先立って、検知したプレーヤと本体ＢＤの正面との相対角度を求めるとともに、同相対角度に本体ＢＤの正面が対面するようにポジショニングを行なう。

具体的には、以下のように行なう。
ＣＰＵ１１は、各人体センサ２１ｆｒ，２１ｒｒ，２１ｆｌ，２１ｒｌの検知結果に基づいてプレーヤと本体ＢＤとの相対角度を検知する。相対角度の検知方法は、各人体センサ２１が赤外線発光動体における赤外線強度を出力する場合と、単に赤外線発光動体の有無を出力する場合とがある。

赤外線強度を出力する場合、単一の人体センサ２１だけが検知するのではなく、複数の人体センサ２１が検知すると考えられる。この場合、強度の強い二つの人体センサ２１の検知出力を得て、それぞれの対向方向に挟まれる９０度の角度範囲内で赤外線発光動体の角度を検知する。この場合、二つの人体センサ２１の検知出力の強度比を求め、同強度比を利用して予め実験して作成しておいたテーブルを参照する。このテーブルには強度比と角度との対応が関連づけて記憶されているので、同９０度の範囲内での検知対象物の角度が判断でき、さらに検知出力を利用した二つの人体センサ２１の取り付け位置に基づいて本体ＢＤとの相対角度を求める。例えば、検知出力の強度の強い二つの人体センサ２１が右側面の人体センサ２１ｆｒ，２１ｒｒであり、かつ、強度比から９０度の範囲内における人体センサ２１ｆｒの側の３０度の角度が上記テーブルから参照されたとすると、右側面の９０度の範囲内で前方側の３０度の角度であるから、本体正面に対しては、４５度＋３０度＝７５度の相対角度ということになる。

一方、単に赤外線発光動体の有無を出力する場合は、基本的に本体ＢＤに対する８つの相対角度だけを検知する。すなわち、いずれか一つの人体センサ２１だけが検知出力を出した場合は、同検知出力を出力した人体センサ２１の取付位置の角度を相対角度とし、二つの人体センサ２１が検知出力を出した場合は、これら二つの人体センサ２１の取付位置の中間の角度を相対角度とし、三つの人体センサ２１が検知出力を出した場合は、人体センサ２１の取付位置の角度を相対角度とする。すなわち、等間隔で複数の人体センサ２１が取り付けられている場合、偶数個であれば二つの人体センサ２１の取付位置の中間であり、奇数個であれば中央の人体センサ２１の取付位置となる。

相対角度が求められたら、同相対角度に本体ＢＤの正面が対面するように左右の駆動輪を駆動させるポジショニングを行う。回転動作であるから、同じ場所でのターン動作であり、左右の駆動輪モータ４２Ｒ，４２Ｌを逆方向に所定の回転量だけ駆動させるようにモータドライバ４１Ｒ，４１Ｌに指示を与える。ポジショニングを終了したら、ＣＰＵ１１は上記撮影を行なわせ、撮影後に画像データを取得する。撮影の指示とデータの取得はバス１４とカメラ通信Ｉ／Ｏ６３を介して行なう。

このように、人体センサ２１で動きを検知したプレーヤを撮影し、画像を液晶表示パネル１５ｂに表示すれば、あるプレーヤがメッセージ「だるまさんがころんだ」の終了後に動いていたことが客観的に判断できる。特に複数人で遊戯を行なうときに捕獲された者とそうでない者とを判別するのに役立つ。
なお、一人のプレーヤが動いたために上記撮影がなされる場合だけでなく、複数人が動いたために複数の人体センサ２１が反応して上記撮影がなされる場合がある。この場合、一つの画像に複数のプレーヤが写っていたり、何れのプレーヤもフレームから切れていることが考えられるが、撮影された画像に最も大きく写っているプレーヤを捕獲された者とする等の対応をとればよい。

ステップＳ４５４では、鬼がプレーヤ全員を捕獲したか否かを判断する。ここでは、上記捕獲成功メッセージを発した回数をカウントし、ステップＳ４４０で取得したプレーヤの数だけ上記捕獲成功メッセージを発した場合に全員捕獲したものと判断する。プレーヤを全員捕獲した場合は、ＣＰＵ１１は遊戯処理を終了させる（鬼の勝ち）。
一方、全員の捕獲がなされていない場合や、上記検知期間内にプレーヤを検知できなかった場合（ステップＳ４５６においてイエス）は、自走式掃除機は上記メッセージ「だるまさんがころんだ」を繰り返し出力し、プレーヤの捕獲を試みる。

ステップＳ４４２では、終了キーが押されたか判断している。終了キーとは、自走式掃除機の体表の任意位置に形成されたキーであり、操作用スイッチ１５ａの何れかとしても良いし、液晶表示パネル１５ｂ上のタッチパネルとしても良い。同終了キーを外部から押されたことを検知すると、ＣＰＵ１１は実行中の遊戯処理を終了させる。「鬼モード」においては、いずれかのプレーヤが鬼に捕獲されることなく、繰り返し発せられる上記メッセージ中の移動によって鬼の位置にまで到達し終了キーを押した場合に遊戯が終了する（プレーヤの勝ち）。

ステップＳ４４４では、ゲーム時間が終了したか否か判断している。ゲーム時間とは、一回の遊戯に与えられた時間を言い、遊戯開始からカウントされる。同時間内に何れのプレーヤも終了キーを押せず、かつ鬼が全プレーヤの捕獲を完遂できなかった場合には、時間切れとなって遊戯処理を終了させる（引き分け）。なお、ＣＰＵ１１による遊戯処理が終了されるケースとしては、上記以外にも、遊戯の継続中において既に捕獲されたプレーヤが終了キーを押して遊戯を強制的に終了させる場合などが考えられる。

ステップＳ４５２の説明においては、撮影した画像を液晶表示パネル１５ｂに表示するとしたが、かかる構成に限る必要はない。撮影によって取得した画像データは、無線ＬＡＮモジュール７１によって、外部に送信しても良い。つまり、同画像データを、無線ＬＡＮモジュール７１との間でアクセスポイントを介して通信可能なコンピュータなどに送信し、保存する。そして、遊戯が終了した後において同コンピュータのモニター上で同画像データに基づく画像表示をさせ、捕獲されたプレーヤを確認しても良い。

図１６は、自走式掃除機が上記遊戯「だるまさんが転んだ」におけるプレーヤである場合の、ＣＰＵ１１が実行するプログラムの内容をフローチャートにより示している。
ステップＳ４６０では、操作パネルユニット１５を介して遊戯者が設定した各種初期設定値を取得する。同図においては、遊戯者は、所定のメニューから「だるまさんが転んだ」を選択するとともに、「プレーヤモード」を選択する。「プレーヤモード」を選択した場合、遊戯者は自走式掃除機のためのゴール位置も設定する。具体的には、所定の設定画面上の操作によって、上記マッピングで完備した地図情報に基づいて一の単位エリアをゴール位置として設定したり、上述したマーカー８５の特別位置ＳＰ１〜ＳＰ４のいずれかをゴール位置として設定する。ＣＰＵ１１は、上記設定されたゴール位置をゴール位置情報として保存する。ゴール位置の設定は、基本的には鬼となる遊戯者の近傍とする。

ステップＳ４６２では、上記ゴール位置までの走行経路を取得する。先ず、ＣＰＵ１１は、上記地図情報から現時位置を取得し、保存する。次に、現在位置から上記保存したゴール位置までの走行経路を求める。走行経路を得るのは公知の迷路の解答手法を採用可能である。例えば、右手法などによって進行方向に沿って常に右手を壁面に触れながら進行していくと、いずれゴール位置へとたどり着ける。その後、冗長な経路を順次消していく。例えば、１８０度ターンして戻ったところを順次消していく。また、室内であるので、コの字形のターンをしている部位を探し、障害がない限りターン部位を手前側にしていって経路を詰めていく。むろん、このように自動的に走行経路を求めるのではなく、ユーザーに対して走行経路を指示するインターフェイスを提供しても良い。

以上の処理によって自走式掃除機がプレーヤとして遊戯に参加する準備が整う。
ステップＳ４６４で終了キーが押されたか判断した後、ステップＳ４６６では、メッセージ「だるまさんがころんだ」における先頭の「だ」（先頭音声）が鬼によって発せられた否かを判断する。当該判断は、マイクを備えた上記音声認識装置８６によって行なう。音声認識装置８６は、予め先頭音声としての「だ」の音を登録しておき、マイクを通して入力される音声が登録した先頭音声と所定の範囲で近似する場合は先頭音声が発せられたものと判断する。音声認識の精度を高めるために上記先頭音声として、「だる」や「だるま」といった音声を採用してもよい。

上記先頭音声を認識したら、上記走行経路に従いゴール位置を目指して走行を開始する（ステップＳ４６８）。かかる走行中は、上記設定したゴール位置に到達したか否かを絶えず判断する（ステップＳ４７０）とともに、上記メッセージにおける末尾音声「だ」が鬼によって発せられたか否かも音声認識装置８６によって判断する（ステップＳ４７２）。つまり、停止している状態で音声「だ」を認識した場合は移動を開始し、走行状態で音声「だ」を認識した場合は、次に記す人体センサ２１の出力をチェックする処理に移行する。ただし、音声認識装置８６において登録しておく音声を、先頭音声を「だ」とした場合は、末尾音声を「んだ」としたり、先頭音声を「だる」として末尾音声を「だ」とする等、先頭音声と末尾音声との音を異ならせることも当然に可能である。この場合、音声を認識した後に実行すべき処理が一義的に決まる。

上記末尾音声を認識したら、ステップＳ４７４において、鬼が振り向いたか否かを検知する。かかる振向き検知について説明する。ＣＰＵ１１は、ステップ４６８以後の走行中においては、本体ＢＤの正面と上記ゴール位置との相対角度を所定時間毎に求めているものとする。そして、各人体センサ２１ｆｒ，２１ｒｒ，２１ｆｌ，２１ｒｌのうち、上記求めた相対角度方向と最も近い方向を向いている人体センサ２１を振向き検知用センサとして選択する。かかる振向き検知用センサの選択状況は、走行する自走式掃除機の位置やその正面方向の変化に合わせて変化しうる。

このように、上記走行中には、各人体センサ２１ｆｒ，２１ｒｒ，２１ｆｌ，２１ｒｌの何れかが振向き検知用センサとして選択されている状況において、ステップＳ４７４では、同振向き検知用センサから出力されるステータスの変化に基づいて、鬼が振向いたか否かを判断する。上述したように、鬼は上記ゴール位置の近傍にいるからである。例えばＣＰＵ１１は、末尾音声の認識の後、振向き検知用センサからのステータスを所定時間毎に複数回取得し、同ステータスの所定時間あたりの変化量が所定の基準値を越えた場合には、鬼が振向いたものと判断する。

鬼が振向いたと判断した場合、ステップＳ４７６では走行を停止する。つまり、自走式掃除機は、鬼が上記メッセージを言い終わって振向くまでは走行を続けゴール位置を目指すが、鬼に見つかったらその時点で捕獲されたことになるため、停止する。プレーヤが自走式掃除機以外にもいる場合は、人体センサ２１は鬼以外の人間の動きも検知し得る。しかし、上記振向き検知は、鬼が末尾音声を発した場合にのみ行われるため、鬼のいる方向における人の動きを検知する振向き検知用センサは、殆どの場合、鬼の動きによってその出力を変化させるものと考えられる。また、鬼の近くまで進んだ他のプレーヤの動きに反応して走行を停止させる場合も考えられるが、振向いた鬼に動いているところを発見される前に停止することが重要なので、停止の理由が他のプレーヤの動きによるものであっても構わない。なお、振向き検知の手法は上記に限られず、例えば、ＣＭＯＳカメラ６１，６２でゴール位置方向を撮影した際のカラー画像中の肌色領域の変化に基づいて、鬼が振向いたことを検知しても良い。

ステップＳ４７８では、自走式掃除機が鬼に呼ばれたか否か判断する。鬼は、振向いたときに自走式掃除機や他のプレーヤがまだ動いている場合、その動いている対象を呼んで捕獲する。自走式掃除機を呼ぶときは、予め決めた呼びかけを行なう。音声認識装置８６では、上記呼びかけの音声（例えば、「クリーナ見つけた」）を登録しておき、マイクを通して入力される音声が登録した呼びかけと所定の範囲で近似する場合は呼ばれたものと判断する。鬼に呼ばれたと判断した場合は、ＣＰＵ１１は鬼に捕獲されたものとして遊戯処理を終了させる（自走式掃除機の負け）。一方、鬼に呼ばれたと判断しなかった場合は、その場で待機し、再度鬼が上記メッセージを発声するのを待つ（ステップＳ４６６）。

上記処理を繰り返し、鬼に捕獲されることなく上記ゴール位置にまで到達することがでた場合も遊戯処理を終了させる（鬼の負け）。また、終了キーが押されたか否かの判断処理（ステップＳ４６４）を一連の処理の中でループさせており、終了キーが押された場合も遊戯処理を終了させる。「プレーヤモード」において終了キーが押される場合とは、他のプレーヤが自走式掃除機よりも先に鬼のいる位置まで到達して遊戯を終了させる場合や、人間の都合で遊戯を途中で終わらせる場合が考えられる。

プレーヤモードにおいても遊戯の面白みを増すために、上記振向き検知のレベルを様々に設定可能としても良い。例えば、末尾音声の認識後ＣＰＵ１１が振向き検知用センサからステータスを取得する間隔や、ステータスの変化量の比較の対象となる基準値等を異ならせて設定した、複数の振向き検知レベルを用意しておき、遊戯者が上記初期設定を行なう際に同振向き検知レベルを選択可能としても良い。その結果、遊戯者は年齢や競技能力に応じたレベルで、自走式掃除機と一緒に遊戯を楽しむことができる。

本発明にかかる自走式掃除機の概略構成を示すブロック図である。 同自走式掃除機のより詳細なブロック図である。 ＡＦ用パッシブセンサのブロック図である。 ＡＦ用パッシブセンサを床面に対して斜め下方に配向した場合における床面の状況と測距距離の変化の状況を示す説明図である。 直前位置用のＡＦ用パッシブセンサを床面に対して斜め下方に配向した場合における撮像範囲の測距距離を示す説明図である。 それぞれのＡＦ用パッシブセンサの配置位置と測距部位を示す図である。 走行制御のフローチャートである。 清掃走行のフローチャートである。 室内の走行経路を示す図である。 オプションユニットの構成を示す図である。 マーカーの外観を示すである。 マッピング処理のフローチャートである。 マッピングを説明する図である。 マッピング後に各部屋の地図情報を連結する手法を説明する図である。 遊戯において鬼である場合のフローチャートである。 遊戯においてプレーヤである場合のフローチャートである。

符号の説明

１０…制御ユニット
２０…人体感知ユニット
３０…障害物監視ユニット
４０…走行系ユニット
５０…クリーナ系ユニット
６０…カメラ系ユニット
７０…無線ＬＡＮユニット
８０…オプションユニット

Claims (7)

1. 塵埃を吸引する吸引モータを有する掃除機構を備えた本体と、同本体における左右に配置されて個別に回転を制御可能で操舵と駆動を実現する駆動輪を有する駆動機構とを備える遊戯機能を実行可能な自走式掃除機において、
   所定の音声を出力可能な音声出力手段と、
   周囲で移動する人体があるか否かを検知する人体検知手段と、
   撮像した画像を画像データとして出力可能な撮像手段と、
   上記画像データに基づく画像を表示する画像表示手段と、
   上記音声出力手段が所定のタイミングで繰り返し発する所定の遊戯用メッセージの各回毎の終了後において、人体検知手段が移動する遊戯者を検知した場合には、音声出力手段に所定の捕獲成功メッセージを出力させ、上記撮像手段に同遊戯者を撮像させ、かつ同撮像にかかる画像を画像表示手段に表示させる手段であって、予め設定した人数の遊戯者が検知された場合、或いは、上記遊戯用メッセージが発せられている間に本体に配設された所定の遊戯終了キーが押されたことを検知した場合に遊戯を終了させる遊戯制御手段と、
   上記人体検知手段が移動する遊戯者を検知する能力を複数段階に調整する人体検知能力調整手段とを備えることを特徴とする自走式掃除機。
2. 掃除機構を備えた本体と、操舵及び駆動が可能な駆動機構とを備える遊戯機能を実行可能な自走式掃除機において、
   所定の音声を出力可能な音声出力手段と、
   周囲で移動する人体があるか否かを検知する人体検知手段と、
   上記音声出力手段が発した所定の遊戯用メッセージの終了後において移動する遊戯者を人体検知手段が検知した場合に同検知した旨を外部に向かって出力し、人体検知手段が所定の人数の遊戯者を検知した場合、或いは、上記遊戯用メッセージが発せられている間に外部から遊戯を終了させる旨の所定の命令を受けた場合に遊戯を終了させる遊戯制御手段とを備えることを特徴とする自走式掃除機。
3. 上記人体検知手段が移動する遊戯者を検知する能力を複数段階に調整可能であることを特徴とする請求項２に記載の自走式掃除機。
4. 上記遊戯制御手段は、人体検知手段が移動する遊戯者を検知した場合、上記音声出力手段に所定の捕獲成功メッセージを出力させることを特徴とする請求項２または請求項３のいずれかに記載の自走式掃除機。
5. 上記遊戯制御手段は、人体検知手段が移動する遊戯者を検知した場合、所定の撮像手段に同遊戯者を撮像させるとともに同撮像された画像を所定の画像表示手段に表示させることを特徴とする請求項２〜請求項４のいずれかに記載の自走式掃除機。
6. 無線ＬＡＮを介して外部に所定の情報を送出可能な無線ＬＡＮ通信手段を有し、上記遊戯制御手段は、人体検知手段が移動する遊戯者を検知した場合、所定の撮像手段に同遊戯者を撮像させるとともに同撮像によって取得された画像データを上記無線ＬＡＮ通信手段を介して外部に送出することを特徴とする請求項２〜請求項５のいずれかに記載の自走式掃除機。
7. 清掃を行うために室内を徘徊する際に室内の地図情報を得て記憶するとともに、同地図情報中における所定のゴール位置情報を取得し、現在位置から上記ゴール位置までの走行経路を求める走行経路導出手段と、
   音声を認識可能な音声認識手段とを有し、
   上記遊戯制御手段は、遊戯状態として被捕獲モードを選択した場合、遊戯者が発した遊戯用メッセージの先頭音声を上記音声認識手段が認識した際に上記駆動機構にてゴール位置に向けた走行経路の走行を開始させ、同音声認識手段が遊戯用メッセージの末尾音声を認識し、かつ上記人体検知手段が同遊戯者が振り向いたことを検知した場合に同走行を停止させ、上記ゴール位置にまで到達した場合、或いは、遊戯者が発した所定の捕獲成功メッセージを音声認識手段によって認識した場合に遊戯を終了させることを特徴とする請求項２〜請求項６のいずれかに記載の自走式掃除機。

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