JP2004201493A - 自動走行清掃機の自動充電装置及びその方法 - Google Patents

Abstract

【課題】自動走行清掃機が自ら障害物を回避することで、より迅速に充電器に接近して充電し得る自動走行清掃機の自動充電装置及びその方法を提供すること。
【解決手段】電源端子111を有する充電器110と、電源端子111と接触されるように自動走行清掃機30に装着された接触センサ部120と、電源端子111と選択的に接触されるように、自動走行清掃機30に滑動自在に装着された充電端子部130と、この充電端子部を選択的に引出し及び引入れさせる充電端子部駆動手段とを含んで自動走行清掃機の自動充電装置を構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動走行清掃機の自動充電装置及びその方法に係るもので、詳しくは、自動走行清掃機が自ら充電器に戻ることにより、自動的に充電がなされる自動走行清掃機の自動充電装置及びその方法に関するものである。

一般に、自動走行清掃機は、自ら室内を動き回りながら埃などを吸入して清掃を行う装置であって、方向転換用キャスターが円板状の本体底面の一方側に、また底面の他方側には一対の駆動輪がそれぞれ装着され、底面の前方側には埃吸入口が形成されている。

また、自動走行清掃機内部のバッテリを充電するために、自動走行清掃機の後方側に装着されたコードを充電器に連結する方式、または充電器感知部が自動走行清掃機に装着されることで、自動走行清掃機が自ら充電器をサーチして自動に充電する方式が使用される。

図10は、従来の発受光センサを利用した自動走行清掃機の自動充電装置を示した平面構成図で、図示されたように、従来の発受光センサを利用した自動走行清掃機の自動充電装置は、電源端子12が充電器11の一方側に、また発光センサ13が充電器の他方側にそれぞれ装着されている。また、駆動輪31が自動走行清掃機30の底面の両側に、充電端子部14が自動走行清掃機30の一方側に、受光センサ15が自動走行清掃機の他方側にそれぞれ装着されている。

このように構成された従来の発受光センサを利用した自動走行清掃機の自動充電装置は、発光センサ13が発するビームを受光センサ15が感知するように、自動走行清掃機30を所定位置に移動させながら電源端子12に充電端子部14を接触させる。図中、未説明符号Wは壁面のような固定構造物を示したものである。

図11は、従来のガイドを利用した自動走行清掃機の自動充電装置を示した平面構成図で、図示されたように、従来のガイドを利用した自動走行清掃機の自動充電装置は、電源端子22が充電器21の一方側に、ガイド23が充電器の他方側にそれぞれ装着されている。また、駆動輪31が自動走行清掃機30の底面両側に、充電端子部24が自動走行清掃機30の一方側に、接触センサ部25が自動走行清掃機の他方側にそれぞれ装着されている。このとき、θは、ガイドの装着角度あるいは自動走行清掃機の進入角度を示したものである。

このように構成された従来のガイドを利用した自動走行清掃機の自動充電装置は、自動走行清掃機30を移動させて接触センサ部25がガイド23に接触される時、自動走行清掃機30を前進あるいは後進させて電源端子22に充電端子部24を接触させる。

然るに、従来の自動走行清掃機は、図10に示したように、障害物などにより発光センサから発するビームを受光センサが感知できないため、自動走行清掃機が円滑に充電されないという不都合な点があった。

また、従来の自動走行清掃機は、図11に示したように、充電器に装着されたガイドの装着角度が非常に小さいため、自動走行清掃機は限定された角度で進入するしかない。よって、自動走行清掃機が充電器に接近するのが困難なだけでなく、接近する時間も非常に長く掛かるという不都合な点があった。

本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたもので、自動走行清掃機が自ら障害物を回避することで、より迅速に充電器に接近して充電し得る自動走行清掃機の自動充電装置及びその方法を提供することを目的とする。

このような目的を達成するため、本発明に係る自動走行清掃機の自動充電装置は、電源端子を有する充電器と、電源端子と接触されるように自動走行清掃機に装着された接触センサ部と、電源端子と選択的に接触されるように、自動走行清掃機に滑動自在に装着された充電端子部と、この充電端子部を選択的に引出し及び引入れさせる充電端子部駆動手段と、を含んで構成されることを特徴とする。

また、本発明に係る自動走行清掃機の自動充電方法は、自動走行清掃機を充電器側に接近させる第1段階と、自動走行清掃機を接近させる途中、接触センサ部が前方物体に接触すると充電端子部が引出される第2段階と、前方物体が充電器であるかを判断する第3段階と、充電端子部が前方物体に電気接続(通電）される場合、前方物体を充電器と認識して自動走行清掃機を充電する第4段階と、充電端子部が前方物体に電気接続されない場合、前方物体を障害物と認識して、充電端子部を元の位置に復帰させた後、前方物体を回避して自動走行清掃機を充電器側に再び接近させる第5段階と、を含んでいることを特徴とする。

以上説明したように、本発明によると、充電端子部が自動走行清掃機に内蔵されて、選択的に外部に引出されるため、自動走行清掃機の前進移動中、他の物体にぶつかって破損される現象を防止し得るという効果がある。

また、電源端子、接触センサ部及び充電端子部を全て円弧状に形成することで、自動走行清掃機の進入角度が広くなり、自動走行清掃機の充電誘導時間を大幅に短縮して、容易かつ迅速に充電し得るという効果がある。

以下、本発明の実施の形態に対し、図面に基づいて説明する。
図1は本発明に係る自動走行清掃機の自動充電装置を示す斜視図、図2は本発明に係る自動走行清掃機の自動充電装置を示す部分縦断面図、図3は本発明に係る自動走行清掃機に装着された充電端子部及び接触センサ部を示す平面図である。

図示されたように、本発明に係る自動走行清掃機の自動充電装置は、電源端子111を有する充電器110と、電源端子111と接触されるように自動走行清掃機30に装着された接触センサ部120と、電源端子111と選択的に接触されるように、自動走行清掃機30に滑動自在に装着された充電端子部130と、この充電端子部130を選択的に引出し及び引入れさせる充電端子部駆動手段と、を含んで構成されている。

また、充電端子部130が引出し及び引入れされるように接触センサ部120の中央部に開口120aが形成されている。
また、電源端子111は、充電器110の外周面に円弧状に形成され、電源端子111と相互対応するように、接触センサ部120も自動走行清掃機30の外周面に円弧状に形成されている。かつ、電源端子111と相互対応するように充電端子部130も前面が円弧状に形成されている。

従って、電源端子111、接触センサ部120及び充電端子部130を全て円弧状に形成することで、自動走行清掃機30の進入角度が広くなって自動走行清掃機30の充電誘導時間を大幅に短縮し、容易かつ迅速に充電することができる。
このとき、接触センサ部120には、タクトスイッチ、超音波や赤外線を利用する光センサ及び磁場の強さを感知する磁気センサを使用することができる。

また、充電端子部130は、自動走行清掃機30に内蔵されて選択的に外部に引出されるため、自動走行清掃機30が前進する時、他の物体にぶつかって破損される現象を防止する。かつ、充電端子部130は、自動走行清掃機30の外周面に形成された開口120aを通して自動走行清掃機30の半径方向に移動される。

また、充電端子部130が引出されて電源端子111に接続される時、相互円滑に接触されるように、電源端子111、接触センサ部120及び充電端子部130は、全てほぼ同一の高さに配置することが好ましい。

図4は本発明に係る自動走行清掃機の充電端子部駆動手段の第１実施形態を示した斜視図で、図示されたように、充電端子部駆動手段は、充電端子部130の一方側に形成されたラック141と、このラック141と噛合されるピニオン142と、このピニオン142を回転させる駆動モータ143とから構成され、充電端子部130は、充電端子本体131と、この充電端子本体131の前面に付着された充電電極132とから構成されている。

図5は、本発明に係る自動走行清掃機の充電端子部駆動手段の第2実施形態を示した平面図で、図示されたように、充電端子部駆動手段は、充電端子部130の端部に固定された鉄材の移動板144と、この移動板144を引き寄せるように、自動走行清掃機30の内部に固定された電磁石145と、移動板144と電磁石145間に装着された弾性部材146とから構成されている。

また、電磁石145は、励磁されて移動板144を選択的に引き寄せ、充電端子部130を自動走行清掃機30の外部に引出または引入させるが、このとき、弾性部材146は、充電端子部130を元の位置に復帰させる役割をする。

図6は、本発明に係る自動走行清掃機の電源端子に接触センサ部が接触した状態を示す平面図であり、図7は、本発明に係る自動走行清掃機の電源端子に充電端子部が接触した状態を示す平面図である。

まず、図6に示したように、公知技術によって自動走行清掃機30が前進して充電器110に接近する。このとき、接触センサ部120により自動走行清掃機30が充電器110の電源端子111に接触したことを感知する。

この状態で、図７に示したように、駆動モータ143が動作してピニオン142を回転させると、このピニオン142の回転によりラック141の形成された充電端子部130が自動走行清掃機30の外部に引出されることで、充電端子部130が電源端子111に接触した状態を維持する。この状態で、充電端子部130と電源端子111とが電気接続されて、自動走行清掃機30の充電が行われる。

一方、図8に示したように、自動走行清掃機30が充電器110に向かって接近する途中、障害物200に当接すると、充電端子部130が自動走行清掃機30の外部に引出されて障害物200に接触した状態を維持する。この状態では、ほとんどの障害物200が不導体であるため、充電端子部130は、障害物200に電気接続されない。

このとき、自動走行清掃機30は、充電端子部130を元の位置に復帰させ、障害物200を回避して後進しながら充電器110に再び接近する。図中、未説明の符号32は補助輪を示したものである。

以下、本発明に係る自動走行清掃機の充電方法に対し、図9に基づいて説明する。
図9は、本発明に係る自動走行清掃機の自動充電方法を説明するフローチャートで、図示したように、本発明に係る自動走行清掃機の充電方法は、自動走行清掃機を充電器側に接近させる第1段階(S1)と、自動走行清掃機を接近させる途中、接触センサ部が前方物体に接触すると充電端子部が引出される第2段階(S2)と、前方物体が充電器であるかを判断する第3段階(S3)と、充電端子部が前方物体に電気接続される場合、前方物体を充電器と認識して自動走行清掃機を充電する第4段階(S4)と、充電端子部が前方物体に電気接続されない場合、前方物体を障害物と認識して、充電端子部を元の位置に復帰させた後、前方物体を回避して自動走行清掃機を充電器側に再び接近させる第5段階(S5)と、を含んでいる。

まず、第1段階では、自動走行清掃機が清掃を行う途中、既に設定された水準以下にバッテリ容量が低下すると、公知技術により充電器側に接近する。このとき、自動走行清掃機が充電器側に前進する間、障害物に当接するか、または障害物に当接せず充電器に直ちに接近する。

次に、第2段階では、自動走行清掃機を接近させる途中、接触センサ部により前方物体が接触する場合、充電端子部駆動手段により充電端子部を自動走行清掃機の外部に引出する。

そして、第3段階では、前方物体が充電器であるか、または障害物であるかを判断する。

次いで、第4及び第5段階では、充電端子部が前方物体に電気接続される場合、前方物体を充電器と認識して自動走行清掃機を充電する。その反面、充電端子部が前方物体に電気接続されない場合、前方物体を障害物と認識して、充電端子部を元の位置に復帰させた後、前方物体を回避して自動走行清掃機を充電器側に再び接近させる。

図１は、本発明に係る自動走行清掃機の自動充電装置を示した斜視図である。 図２は、本発明に係る自動走行清掃機の自動充電装置を示した部分縦断面図である。 図３は、本発明に係る自動走行清掃機に装着された充電端子部及び接触センサ部を示した平面図である。 図４は、本発明に係る自動走行清掃機の充電端子部駆動手段の第1実施形態を示した斜視図である。 図５は、本発明に係る自動走行清掃機の充電端子部駆動手段の第2実施形態を示した平面図である。 図６は、本発明に係る自動走行清掃機の電源端子に接触センサ部が接触された状態を示した平面図である。 図７は、本発明に係る自動走行清掃機の電源端子に充電端子部が接触された状態を示した平面図である。 図８は、本発明に係る自動走行清掃機の充電端子部に障害物が接触された状態を示した平面図である。 図９は、本発明に係る自動走行清掃機の自動充電方法を説明するフローチャートである。 図１０は、従来の発受光センサを利用した自動走行清掃機の自動充電装置を示した平面構成図である。 図１１は、従来のガイドを利用した自動走行清掃機の自動充電装置を示した平面構成図である。

符号の説明

30：自動走行清掃機
31：駆動輪
110：充電器
111：電源端子
120：接触センサ部
130：充電端子部
131:充電端子本体
132：充電電極
141：ラック
142：ピニオン
143：駆動モータ

Claims (10)

1. 電源端子を有する充電器と、
   前記電源端子と接触されるように自動走行清掃機に装着された接触センサ部と、
   前記電源端子と選択的に接触されるように前記自動走行清掃機に滑動自在に装着された充電端子部と、
   該充電端子部を選択的に引出し及び引入れさせる充電端子部駆動手段と、を含んで構成されることを特徴とする自動走行清掃機の自動充電装置。
2. 前記充電端子部が引出し及び引入れされるように、前記接触センサ部の中央部に開口が形成されることを特徴とする請求項１記載の自動走行清掃機の自動充電装置。
3. 前記電源端子が、前記充電器の外周面に円弧状に形成され、また前記接触センサ部が、前記電源端子と相互対応するように、前記自動走行清掃機の外周面に円弧状に形成されることを特徴とする請求項１記載の自動走行清掃機の自動充電装置。
4. 前記電源端子及び前記接触センサ部は、同一の高さに配置されることを特徴とする請求項３記載の自動走行清掃機の自動充電装置。
5. 前記充電端子部の前面が、前記電源端子と相互対応するように、円弧状に形成されることを特徴とする請求項３記載の自動走行清掃機の充電装置。
6. 前記充電端子部は、
   充電端子本体と、該充電端子本体の前面に付着された充電電極と、を含んでいることを特徴とする請求項１記載の自動走行清掃機の充電装置。
7. 前記充電端子部は、前記自動走行清掃機の半径方向に移動されることを特徴とする請求項１記載の自動走行清掃機の自動充電装置。
8. 前記充電端子部駆動手段は、
   前記充電端子部の一方側に形成されたラックと、
   該ラックと噛合するピニオンと、
   該ピニオンを回転させる駆動モータと、から構成されることを特徴とする請求項１記載の自動走行清掃機の自動充電装置。
9. 前記充電端子部駆動手段は、
   前記充電端子部の端部に固定された鉄材の移動板と、
   該移動板を引き寄せるように、前記自動走行清掃機の内部に固定された電磁石と、
   それら移動板と電磁石間に装着された弾性部材と、から構成されることを特徴とする請求項１記載の自動走行清掃機の自動充電装置。
10. 自動走行清掃機を充電器側に接近させる第1段階と、
    前記自動走行清掃機を接近させる途中、接触センサ部が前方物体に接触すると充電端子部が引出される第2段階と、
    前記前方物体が充電器であるかを判断する第3段階と、
    前記充電端子部が前記前方物体に電気接続される場合、前記前方物体を充電器と認識して前記自動走行清掃機を充電する第4段階と、
    前記充電端子部が前記前方物体と電気接続されない場合、前記前方物体を障害物と認識して、前記充電端子部を元の位置に復帰させた後、前記前方物体を回避して自動走行清掃機を充電器側に再び接近させる第5段階と、を含んでいることを特徴とする自動走行清掃機の自動充電方法。
    
    

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