【IP ISSUE】手一つ動かさないようにしてあげる！ロボット掃除機の進化

生活の中で最も近い「ロボット」の一つ

皆さんはロボット掃除機を使われてますか？ＡＩ技術が早く進化して私たちは既に多くのロボットと一緒に生きています。その中でも最も積極的に私たちに手助けをくれているロボットの一つが「ロボット掃除機」です。

▲ gettyimagesbank.com

勝手に全部してくれるロボット掃除機の機能

「ロボット」という名前があるからか、最近のロボット掃除機は人がすることが一つもないくらい製品が進化しています。家の構造を把握するのはもちろん、水掃除、掃除した雑巾を自動で洗浄⇒乾燥⇒殺菌、そして交替まで自動で行います。また、汚水を人が直接捨てる必要もない直排水モデルも販売されています。このようにロボット掃除機の自動化技術は日々進化しています。

▲ ロボット掃除機の自動化技術（AI検索）

このように勝手に掃除を全部してくれていますが、特に若い世代はこの強力な便宜性でプレミアム製品にもお金を惜しまないそうです。

これからもっと成長するロボット掃除機市場

現在のロボット掃除機の市場規模は日々大きくなっていて、韓国の場合2023年を基準に4000憶ウォン台まで急成長して前年対比48%の成長率を見せたそうです。更に、家庭普及率が現在15％で集計されていて、今後の成長もまた十分であると見受けられます。このようにロボット掃除機が私たちの人生で大きい割合を占めることができたのは発展に発展を重ねている技術の早い成長だと言えます。それではロボット掃除機をもっとスマートにしてくれる特許技術にはどんなものがあるか調べてみたいと思います。

ロボット掃除機に関連する特許技術

1．周辺環境探索と領域区分

ロボット掃除機がセンサーを通じて周辺の障害物を感知、移動する技術は約20年前に初めて披露されました。その後、SLAM(Simultaneous Localization and Mapping)技術が導入されて本格的に掃除ロボットのナビゲーション及びマッピング技術が発展した時期は2000年代です。2020年代にはその当時よりセンサー技術が著しい発展を見せてより正確に障害物を感知して周辺を探索できるようになりました。

▲ ロボット掃除機の周辺探索　〈出処：サムスン電子、www.samsung.com〉

▲Wipsglobal.com、KR10-2297496、「人工知能を利用した移動ロボット及び移動ロボットの制御方法」

LG電子は2019年、掃除領域を多数の細部ドメインに分割してターゲット化した掃除動作を可能にする特許技術を出願しました。その特許によると、該当技術はイメージセンシング部を利用して周辺のビデオデータをキャプチャしながら制御機ではキャプチャされたデータを処理して、ロボットと障害物の間の空間関係をマップを形成しながら把握するようにします。これを通じてロボット掃除機は不要な移動をしないと同時に衝突を最小化してより短い時間に効率的に掃除を完了できるそうです。

2．乾燥掃除と湿式掃除を同時に

最近では水掃除機能が追加された製品が多数販売されてユーザーにもっと強力な便宜性を提供しています。以前には水掃除ができるとしても乾式そうじと同時にするのはできない製品が多かったです。しかし汚染物質の種類や床の環境によっては乾式掃除と湿式掃除が同時に必要な場合があるのも事実です。特にアジアでは友香を水雑巾で拭く掃除法が普遍的でこの機能の市場潜在力がもっと高いと言えます。

▲ 床状態によって最適化した掃除機能を選択　〈出処：ロボロック、us.roborock.com〉

そこで乾式掃除-スウィーピング(sweeping)または湿式掃除-雑巾(mopping)から一つだけを行うことができた既存のロボット掃除機の限界を解決した技術があります。2022年に中国のロボロック社が出願した技術です。

▲Wipsglobal.com、US 11612295(2303.28)、「自動洗浄装置(Autonomous cleaning device)」

この特許技術は床表面の条件によって洗浄パラメータを調整して、乾式/湿式洗浄モジュールが「リフティング構造」を通じて上下移動しながらお互いの高さを調整するようにします。これで各洗浄モジュールが床環境に合わせて高周波往復移動をすることで同時に他の種類の洗浄が可能になって洗浄効率と洗浄効果を改善するようになる原理です。

3．低い高さの障害物感知を正確に

過去には室内に手厚いカーペットや敷居、窓枠のような一定の高さ以下のオブジェクトが存在する場合、カメラやレーザーセンサーだけでは正確に認識できない問題がありました。これによって通過できないオブジェクトにもロボット掃除機が走行を続いて引っかかったり差し込まれたりする現象が発生したり、逆に通過できる対象にも関わらずロボット掃除機が回避して走行することで掃除が効果的にできなかった問題もありました。

▲ 敷居を自由に超えるロボット掃除機　〈出処：LG電子、lge.co.kr〉

韓国の一部住居施設の場合、部屋と共用空間の間にある敷居やドアのフレームのような要素があってロボット掃除機の自律走行と相反する部分がありました。しかし今ではマシーンラーニングと人工知能を通じてこのような問題を解決できます。

▲Wipsglobal.com、KR10-2550260、「ロボット掃除機」

LG電子は2018年、クリフセンサーのようなロウ‐レベルオブジェクト感知部とマシーンラーニング技術を利用して所定の高さ以下のオブジェクトを効果的に認識して通過または回避できる技術を出願しました。これを通じて私たちは床に置かれたケーブルや服を事前に移したり、敷居を超えられないロボット掃除機を直接移したりする必要がなくなりました。

4．掃除パッドも自ら交替

最近のロボット掃除機は雑巾機能で床の汚染物質をふき取ります。この機能が搭載された初期には使用者が直接雑巾モジュールを取り⇒洗濯をして⇒乾燥して⇒再付着しなければいけない不便さがありました。しかし以後発売されたモデルは雑巾モジュールをステーション内で自ら洗浄⇒殺菌⇒乾燥するように進化した形態を見せています。

▲ ロボット掃除機下段の掃除パッド　〈出処：サムスン電子、www.samsung.com〉

しかしこの方式も掃除パッド一つでは永久に使えるものではないので、複数回交替が必要な場合があります。こういう時にも使用者が直接管理することなく、自ら掃除パッドを交替できるようにする技術があります。

▲Wipsglobal.com、KR10-2618897、「ロボット掃除機、ステーション及び掃除システム」

2023年にサムスン電子が出願した特許技術では、パッド固定部とパッドに磁性体を含ませてこれを通じて駆動装置が動くようにするリフト装置を搭載しました。これを通じて必ずステーションにドッキングされた状態でなくても、ロボット掃除機本体は自ら汚くなったパッドを分離できて、ステーションに到着した時には保管されている新しいパッドを自動供給することができます。

次世代のロボット掃除機は？

ここまで、何年間で大きい発展を成し遂げて使用者における掃除の手間を忘れられるようにしてくれたロボット掃除機の特許技術について調べてみました。既に水雑巾掃除、自動掃除予約、自動給水と排水、ペットケア、ダストバッグ空き機能など数多くの便宜機能を提供してきたので、これ以上の技術があるのか！とも思います。いまでも私たちの生活空間をリアルタイムで感知して活躍している分、今後はもっと発展した技術を通じてスマートホームの中心ハブ、一足早く動くロボット‐助手のような役割を果たしてくれるのではないかと期待してい見ます。

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