JP5243879B2

JP5243879B2 - 清掃ロボットのサイドブラシ支持装置

Info

Publication number: JP5243879B2
Application number: JP2008201275A
Authority: JP
Inventors: 元青山; 逸夫西原
Original assignee: Fuji Jukogyo KK
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2008-08-04
Filing date: 2008-08-04
Publication date: 2013-07-24
Anticipated expiration: 2028-08-04
Also published as: JP2010035773A

Description

本発明は、床面等を清掃する清掃ロボットのサイドブラシ支持装置に関する。

近年、自律走行機能と床面清掃機能とを有する清掃ロボットが開発されている。

この種の床面等を清掃する清掃ロボットに関しては、例えば特許文献１がある。この特許文献１の清掃ロボットは、自律走行が可能なようにロボット本体の下面にモータによって駆動される左右の駆動輪及びキャスタと、障害物や方位等の検知を行うセンサを有し、各センサの出力を用いてモータの動作を制御するマイクロコンピュータを備える。ロボット本体の下面には床面清掃が可能なようにパワーブラシモータによって回転駆動する円筒状のパワーブラシ及び塵埃を吸引収容するダストボックスの吸引口を設け、更にロボット本体の前部左右にやや拡開しながら延出する２本のアーム部にサイドブラシモータによって回転駆動する円錐台形状のサイドブラシを設ける。

そして、予め設定されたプログラムに従って回転駆動される駆動輪によって走行しつつ、回転するサイドブラシにより左右の塵埃を内側へ掃き寄せると共に、回転するパワーブラシによって掃き出された塵埃を吸引口からダストボックス内に吸引する。

また、特許文献２には、走行中において床面上の障害物や床面の段差等を検出し、その検出に基づいてサイドブラシやパワーブラシの回転や高さを制御する清掃ロボットが開示されている。

特開２０００−３４２４９６号公報特開２００６−２０９６４４号公報

しかし、特許文献１にあってはロボット本体から延出するアーム部の先端部にサイドブラシを備えることから、サイドブラシにより壁際等の清掃を行う際に、清掃ロボットが壁際に寄りすぎてサイドブラシが障害物や壁面に衝突することがある。同様に、引用文献２には、サイドブラシがロボット本体から突出してロボット本体に支持されることから、サイドブラシにより壁際等の清掃を行う際に清掃ロボットが壁際に寄りすぎてサイドブラシが障害物や壁面に衝突することがある。

サイドブラシが障害物や壁面に衝突すると、サイドブラシ或いはサイドブラシを支持するアーム部やロボット本体のサイドブラシ支持部が破損することが懸念される。また、円滑な清掃ロボットによる床面清掃が妨げられるおそれがある。このため壁際からある程度余裕を持った状態で床面清掃を行うと、清掃残し等を招くことになる。

従って、かかる点に鑑みなされた本発明の目的は、清掃ロボットが壁際等に寄りすぎてサイドブラシが障害物や壁面に衝突してもサイドブラシやその支持装置等の破損を招くことがなく円滑な床面清掃が得られる清掃ロボットのサイドブラシ支持装置を提供することにある。

上記目的を達成する請求項１に記載の清掃ロボットのサイドブラシ支持装置の発明は、走行部を備えたロボット本体の下面にサイドブラシ支持装置を介して該ロボット本体から幅方向外方でかつ前方に突出した状態に支持されると共に、回転駆動されて床面の塵埃をロボット本体の幅方向内方に掃き寄せるサイドブラシを有する清掃部を備えた清掃ロボットのサイドブラシ支持装置において、基端が第１揺動軸を介して上下方向に揺動自在にロボット本体の下面に支持されて前方に延出する昇降揺動部材と、該昇降揺動部材に基部が第２揺動軸を介して幅方向に揺動自在に連結されて前方に延出する第１揺動部材と、上記昇降揺動部材に対する第１揺動部材の幅方向外方及び内方の揺動端をそれぞれ使用位置と格納位置とに規制する第１揺動部材揺動端規制手段と、上記第１揺動部材の先端に基端部が第３揺動軸を介して幅方向に揺動自在に連結されて前方に延在する先端部にサイドブラシモータによって回転駆動されるサイドブラシを保持するサイドブラシモータカバーを支持する第２揺動部材と、上記第１揺動部材に対する第２揺動部材の幅方向外方及び内方の揺動端をそれぞれ使用位置と格納位置に規制する第２揺動部材揺動端規制手段と、上記第１揺動部材を上方から吊り下げる昇降動作牽引索及び該昇降動作牽引索を繰り出して上記第１揺動部材が下降した使用位置と牽引して上昇した格納位置との間で昇降揺動させる昇降用牽引アクチュエータと、上記サイドブラシモータカバーに先端が連結される格納動作牽引索及び該格納動作牽引索を使用位置に繰り出して上記第２揺動部材の揺動を許容する一方、格納位置に牽引してサイドブラシモータカバーを格納位置に保持する格納用牽引アクチュエータと、を備え、上記格納用牽引アクチュエータによる格納動作牽引索の使用位置への繰り出しにより上記第２揺動部材の揺動許容をして上記昇降用牽引アクチュエータによる昇降動作牽引索の使用位置への繰り出しによる上記第１揺動部材の使用位置において床面に接触するサイドブラシの回転に伴う床面からの反力により上記第１揺動部材及び第２揺動部材を幅方向外方に付勢する一方、昇降用牽引アクチュエータによる昇降動作牽引索の格納位置への牽引及び格納用牽引アクチュエータによる格納動作牽引索の格納位置への牽引でサイドブラシが床面から上昇した状態でロボット本体の下方に収納されることを特徴とする。

この発明によると、昇降用牽引アクチュエータにより昇降動作牽引索を使用位置に繰り出して第１揺動部材が下降揺動すると共に格納用牽引アクチュエータにより格納動作牽引索を使用位置に繰り出して第２揺動部材の揺動を許容してサイドブラシを床面に接触させると、サイド部材の回転に伴う床面からの反力で第２揺動部材及び第１揺動部材が揺動してそれぞれ第１揺動部材揺動規制手段及び第２揺動部材揺動規制手段により使用位置に保持されてサイドブラシによる良好な清掃作業が行われる。

また、清掃作業においてサイドブラシが壁面や障害物に接触して外力がサイドブラシに作用した際には、サイドブラシに作用する床面から反力による幅方向外方側への付勢力に抗して第２揺動支持部材が幅方向内方に揺動してサイドブラシが壁面等から退避し、外力付与がなくなると復帰することから、サイドブラシ及びサイドブラシ支持装置等に過剰な力が加わるのが防止され、サイドブラシやサイドブラシ支持装置の破損が確実に回避される。その結果、サイドブラシ及びサイドブラシ支持装置等の破損を考慮することなく、清掃ロボットを壁際近傍に寄せた状態で清掃作業を行うことができ、良好な清掃作業を確保できる。

一方、昇降用牽引アクチュエータにより昇降動作牽引索を格納位置に牽引することによりサイドブラシが床面から引き上げられ、かつ格納用牽引アクチュエータにより格納動作牽引索を格納位置に牽引することにより第１揺動部材及び第２揺動部材が格納位置に揺動してサイドブラシ等が格納位置に保持される。

また、昇降動作牽引索及び格納動作牽引索が可撓性を有して引き回しが容易であり、昇降用牽引アクチュエータ及び格納用牽引アクチュエータの配置スペースが容易に確保できて設計の自由度が確保できる。更に、サイドブラシの回転に伴う床面からの反力で第１揺動部材及び第２揺動部材を幅方向外方に付勢することから、第１揺動部材及び第２揺動部材を幅方向に揺動させるシリンダ機構等のアクチュエータが不要であり、構成及び作動制御の簡素化が得られる。

請求項２に記載の発明は、請求項１の清掃ロボットのサイドブラシ支持装置において、上記昇降用牽引アクチュエータは、格納用牽引アクチュエータを兼備する牽引アクチュエータであることを特徴とする。

この発明によると、昇降用牽引アクチュエータ及び格納用牽引アクチュエータが単一のアクチュエータによって構成され、構造及び制御の簡素化が得られる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２の清掃ロボットのサイドブラシ支持装置において、上記サイドブラシモータカバーの周壁を被覆する弾性部材からなるサイドブラシバンパを備えたことを特徴とする。

この発明によると、サイドブラシモータカバーが弾性部材からなるサイドブラシバンパによって被覆されることから、仮に障害物等に接触しても傷害物に損傷を与えることが防止できる。特に人体に接触した際に人体に与えるダメージが抑制されて安全性が確保できる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項の清掃ロボットのサイドブラシ支持装置において、上記格納動作牽引索の先端がサイドブラシモータカバーに代えて第２揺動部材に連結されたことを特徴とする。

この発明は、格納動作牽引索の先端をサイドブラシモータカバーに代えて第２揺動部材に連結するものである。

本発明によると、ロボット本体の下面に揺動自在に取り付けられた揺動支持部材の先端部にサイドブラシが支持され、サイドブラシの回転に伴う床面からの反力により揺動支持部材が使用位置に揺動保持されてサイドブラシが使用位置に保持され、サイドブラシによる良好な清浄作業が確保できる。一方、例えば壁際に寄りすぎてサイドブラシが壁面や障害物に接触した際には、サイドブラシを支持する揺動支持部材がその外力によって揺動してサイドブラシ支持装置に壁面や障害物から過大な衝撃力が加わるのが防止できサイドブラシ及びサイドブラシ支持装置の破損が回避できる。

以下、本発明に係る清掃ロボットのサイドブラシ支持装置の実施の形態を図面を参照して説明する。

本発明の実施の形態を図１乃至図１１を参照して説明する。

図１は清掃ロボット１の概略を示す正面図、図２は清掃ロボット１の概略を示す側面図、図３はサイドブラシが突出した使用状態における清掃ロボット１の概略を示す平面図、図４は清掃ロボット１の概略を示す下面図であり、サイドブラシの使用状態を実線で示し、格納状態を仮想線で示す。なお、図１及び図２においてサイドブラシを支持するサイドブラシ支持装置は省略してある。また、図４において図面の明確化を図るためサイドブラシは破線で示してある。

清掃ロボット１は、ロボット本体２の下部前面に沿って弾性部材からなるバンパ３を備えると共に、ロボット本体２の下面に配設された走行部１０及び清掃部２０を有する。

走行部１０は、ロボット本体２の下面両側にそれぞれ駆動モータによって駆動される一対の駆動輪１１ａ、１１ｂ及び前後に配設されるキャスタ１２ａ、１２ｂを備え、各駆動モータにそれぞれ対応してモータドライバを設ける。このモータドライバは制御装置からの指令信号に基づいて駆動モータの動作をそれぞれ制御する。

更に、ロボット本体２の前方側に前方の障害物を検知する障害物センサ１３ａ及び側方の障害物を検知する障害物センサ１３ｂ、１３ｃを設けると共に、方位センサ及び各駆動モータの回転軸に清掃ロボット１の走行距離を測定する距離センサを設ける。これらの距離センサと、障害物センサ１３ａ〜１３ｃ、距離センサ、方位センサとからの各検知信号を制御部に送る。

制御部は、障害物センサ１３ａ〜１３ｃが検知した障害物の有無、距離センサからの検知信号に基づいて算出された走行距離、及び方位センサが検知した方位等に基づいて駆動モータに関する指令信号と清掃部の制御に関する指令信号を生成する。

駆動モータに関する指令信号は、左右の各モータドライバに与えられ、モータドライバが駆動モータの駆動を制御する。そして、例えば、図５に示されるような所定の清掃領域６１内を清掃ロボット１が矢印Ｄ１〜Ｄ１１で示された所定の経路に沿って走行するように駆動モータを制御する。また、清掃部の制御に関する指令信号を清掃部コントローラに送る。なお、制御部における駆動モータに関する指令信号と清掃部２０の制御に関する指令信号の生成については、本発明と直接関係がないので詳細な説明を省略する。

清掃部２０は、図６に示す清掃部コントローラ２１と、清掃ロボット１の下部にパワーブラシモータ２２によって回転駆動される円筒状のパワーブラシ２３、パワーブラシ２３の後方に吸込口２４が開口する吸込機構となるダストボックス、ロボット本体２の前部左右にそれぞれ配設されたサイドブラシ支持装置３１に支持されてサイドブラシモータ４６によって回転駆動する円錐台形のサイドブラシ４７を有する。ダストボックスはブロアモータ２５によって回転駆動されるブロアによって吸引し、吸込口２４から吸い込まれた塵埃等をダストボックス内に貯留する。

そして、予め設定されたプログラムに従って回転駆動される駆動輪１１ａ、１１ｂによって走行しつつ、回転するパワーブラシ２３で床面上の塵埃を掃き上げると共に、必要に応じてサイドブラシ４７によりパワーブラシ２３の清掃領域外の塵埃を内側、即ちパワーブラシ２３の清掃領域内へ掃き寄せる。これらパワーブラシ２３で掃き上げられた塵埃及びサイドブラシ４７によって掃き寄せられた塵埃を吸引口２４からダストボックス内に吸引する。

次に、サイドブラシ支持装置３１及びサイドブラシ４７について図７乃至図１１を参照して説明する。なお、左右のサイドブラシ支持装置３１及びサイドブラシ４７は同様の構成であり左側のサイドブラシ支持装置３１及びサイドブラシ４７についてのみ説明する。

図７はサイドブラシ支持装置３１及びサイドブラシ４７の概要を示す清掃ロボット１の要部正面図、図８は同要部平面図、図９は図８のＡ部拡大図、図１０は同要部側面図、図１１はＢ部拡大図である。

図７乃至図１１に示すように、ロボット本体２の下部にフレーム５が配置される。フレーム５は、前後方向に延在する複数の縦フレーム６及び幅方向に延在する複数の横フレーム７によって略格子状に形成し、このフレーム５に駆動輪１１ａ、１１ｂ、キャスタ１２ａ、１２ｂ、障害物センサ１３ａ〜１３ｃ、方位センサ等の走行装置１０を搭載乃至支持する。また、清掃部コントローラ２１、パワーブラシ２３、ダストボックス、及びサイドブラシ支持装置３１に支持されたサイドブラシ４７等の清掃装置２０を搭載乃至支持する。

サイドブラシ支持装置３１は、ロボット本体２の前部においてフレーム５の横フレーム７の端部に取り付けられた取付ブラケット８に、幅方向に延在する第１揺動軸３２によって基端部を上下方向に揺動自在に支持して前方向に延在する軸状の昇降揺動部材３３、昇降揺動部材３３に第２揺動軸３５を介して幅方向に揺動自在に支持された第１揺動部材３６及び該第１揺動部材３６に第３揺動軸４０を介して幅方向に揺動自在に支持された第２揺動部材４１を有する揺動支持部材を備える。

第１揺動軸３２によって基端部が上下方向に揺動自在に支持して前方向に延在する軸状の昇降揺動部材３３は、下方揺動端規制手段であるストッパボルト３４が昇降揺動部材３３に当接することによって下方の移動端を調整する。

第１揺動部材３６は、上端部が第２揺動軸３５を介して幅方向に揺動自在に昇降揺動部材３３に支持されて下方に延在する基部３７と、基部３７の下端部に基端が結合されて前方に移行するに従って漸次幅方向外方に移行するように斜め前方に延在する上面部３８Ａ、下面部３８Ｂ、両側面部３８Ｃを備えた矩形断面形状のアーム部３８を有する。更に、基部３７から幅方向内方に突出する揺動規制ブラケット３９ａを設け、この揺動規制ブラケット３９ａの先端にストッパボルト３９ｂを設ける。このストッパボルト３９ｂがフレーム５に設けられた幅方向内方ストッパ３９ｃ或いは幅方向外方ストッパ３９ｄに当接して第１揺動部材３６の幅方向の揺動端を格納位置或いは使用位置に規制する第１揺動部材揺動端規制手段３９を形成する。

第１揺動部材３６のアーム部３８の先端において突出する上面部３８Ａ及び下面部３８Ｂの先端部に上下方向に延在する第３揺動軸４０を介して第２揺動部材４１を幅方向に揺動自在に支持する。第２揺動部材４１は先端部となる取付部４１Ｃの上端及び下端に基端部となる上面部４１Ａ及び下面部４１Ｂが第１揺動部材３６のアーム部３８における上面部３８Ａの下面及び下面部３８Ｂの上面に沿って延在する断面略コ字状であって、互いに対向する第１揺動部材３６及び第２揺動部材４１のアーム部３８における上面部３８Ａと４１Ａ及び下面部３８Ｂと４１Ｂを第３揺動軸４０によって回動自在に連結する。

更に、第２揺動部材４１の上面部４１Ａ及び下面部４１Ｂにそれぞれ第３揺動軸４０を中心とする円孔状に開口するストッパ溝４２Ａと、ストッパ溝４２A内を移動可能に貫通して両端部がアーム部３８の上面部３８Ａと下面部３８Ｂとの間に掛け渡したストッパ軸４２Ｂによって構成される第２揺動部材揺動端規制手段４２を備える。第２揺動部材４１が第３揺動軸４０を中心に第１揺動部材３６のアーム部３８に対して幅方向外方に揺動した際にストッパ溝４２Ａの外方端４２Ａａがストッパ軸４２Ｂに当接することにより第１揺動部材３６のアーム部３８に対する第２揺動部材４１の外方への揺動端となる使用位置に規制し、第２揺動部材４１が第１揺動部材３６のアーム部３８に対して幅方向内方に揺動した際にストッパ溝４２Ａの内方端４２Ａｂがストッパ軸４２Ｂに当接して第１揺動部材３６に対する第２揺動部材４１の内方への揺動端となる格納位置に規制する。

第２揺動部４１の取付部４１Ｃに取り付けるサイドブラシモータカバー４５は、矩形の頂面４５Ａ、頂面４５Ａの各周縁から下方に折曲形成された取付面壁４５Ｂ、取付面壁４５Ｂと対峙する前面壁４５Ｃ、取付面壁４５Ｂと前面壁４５Ｃの側端間に架設される両側面壁４５Ｄ、４５Ｅ等の周壁を備えた下方が開放する箱状であって、取付面壁４５Ｂを第２揺動部４１の取付部４１Ｃに取り付ける。

サイドブラシモータカバー４５内に回転軸４６ａがほぼ上下方向に延在するサイドブラシモータ４６を保持し、サイドブラシモータ４６の回転軸４６ａの先端にサイドブラシ４７を取り付ける。サイドブラシ４７は回転軸４６ａの先端に取り付けられる円板状の基部４７Ａ及び基部４７Ａの下面に円錐台形に植毛された線状のブラシ材４７Ｂを備える。このサイドブラシ４７は接地状態で清掃ロボット１の走行方向前方に所定角度で傾斜し、サイドブラシ４７の前部が接地するように設ける。このサイドブラシ４７はサイドブラシモータ４６によって図１０及び図１１に矢印Ｒで示すように接地する走行方向前方側が車幅方向外方側から内方側へ移動する方向、即ち、塵埃等を車幅方向外方側から内方側に掃き寄せる方向に回転する。

サイドブラシモータカバー４５の前面壁４５Ｃの外周から両側面壁４５Ｄ、４５Ｅの外周を覆う発泡ウレタン等の弾性材によってコ字状に形成されたサイドブラシバンパ４８を設ける。このサイドブラシバンパ４８はサイドブラシモータカバー４５の前面壁４５Ｃ及び両側面壁４５Ｄ、４５Ｅの外面を覆うと共に平面視状態において少なくともサイドブラシ４７の基部４７Ａを上方から覆う外形形状を有する。

また、サイドブラシモータカバー４５とサイドブラシバンパ４８との間に、予め設定された外力、即ち衝撃荷重がサイドブラシバンパ４８に作用した際にその衝撃を検知する圧電素子等からなる図示しない衝撃検知センサを設ける。この衝撃センサが所定値以上の衝撃を検知した際には走行装置１０及び清掃装置２０の動作を停止する。

次に、サイドブラシ４７を床面Ｇに接地した使用位置と床面Ｇから上昇して格納位置に移動せしめるサイドブラシ移動手段５０について説明する。

サイドブラシ移動手段５０は、フレーム５に搭載されて後述する昇降動作用牽引索となる第１牽引ケーブル５２を牽引及び繰り出す昇降用牽引アクチュエータと格納動作用牽引索となる第２牽引ケーブル５５を牽引及び繰り出す格納用牽引アクチュエータを兼備する牽引アクチュエータであるシリンダモータ５１を有し、シリンダモータ５１の軸部５１ａの伸長及び収縮によって第１牽引ケーブル５２及び第２牽引ケーブル５５を使用位置と格納位置との間で牽引及び繰り出す。

第１牽引ケーブル５２は、可撓性を有し基端がクレビス５３ａを介してシリンダモータ５１の軸部５１ａに連結し、先端がフレーム５の下部に前後方向に延在して配設されたケーブルガイド５３ｂ及びサイドブラシ支持装置３１より幅方向内方でかつ上方においてフレーム５に上下方向に延在して配設されたケーブルガイド５３ｃに誘導されて幅方向内方でかつ上方から傾斜して垂下すると共にクレビス５３ｄを介して第１揺動部材３６のアーム部３８の基端近傍を吊下する。

シリンダモータ５１により第１牽引ケーブル５２を格納位置に牽引した際に第１揺動軸３２を中心にサイドブラシ支持装置３１が上方に揺動し、昇降揺動部材３３がストッパボルト３４に当接することによってサイドブラシ支持装置３１の上昇揺動が規制されると共に、第２揺動軸３５を中心に第１揺動部材３６が幅方向内方に揺動して揺動規制ブラケット３９ａの先端に設けたストッパボルト３９ｂが幅方向ストッパ３９ｃに当接して第１揺動部材３６の幅方向内方揺動端となる格納位置に規制する。

一方、シリンダモータ５１により第１牽引ケーブル５２を使用位置に繰り出した際に、第１牽引ケーブル５２によって吊り下げられたサイドブラシ支持装置３１が第１揺動軸３２を中心に下方に揺動し、かつ昇降揺動部材３３がストッパボルト３４に当接してサイドブラシ支持装置３１の下方揺動端である使用位置に規制される。また、第１牽引ケーブル５２を使用位置に繰り出した際にサイドブラシ４７が床面Ｇに接地したときには、昇降揺動部材３３がストッパボルト３４に当接することなく牽引ケーブル５２が若干撓み、サイドブラシ４７の接地状態が維持できる。

第２牽引ケーブル５５は、可撓性有し基端がクレビス５６ａを介してシリンダモータ５１の軸部５１ａに連結し、先端がフレーム５の下部に前後方向に延在して設けられたケーブルガイド５６ｂ及び第１揺動部材３６の基部３７に前後方向に延在して設けられたケーブルガイド５６ｃに誘導されて第３揺動軸４０より幅方向内方を経由してサイドブラシモータカバー４５の取付面壁４５Ｂにおける幅方向内方端近傍にクレビス５６ｄを介して結合する。

シリンダモータ５１により第２牽引ケーブル５５を格納位置に牽引した際にサイドブラシモータカバー４５の車幅方向内方端が牽引されて図８及び図９に仮想線で示すように第３揺動軸４０を中心にサイドブラシモータカバー４５及び第２揺動部材４１が、その上面部４１Ａ及び下面部４１Ｂに形成されたストッパ溝４２Ａの内方端４２Ａｂがストッパ軸４２Ｂに当接する揺動端まで揺動して格納位置に停止する。

一方、シリンダモータ５１により第２牽引ケーブル５５を使用位置に繰り出した際に、第２牽引ケーブル５５による牽引が解除され、サイドブラシモータカバー４５及び第２揺動部材４１が、その上面部４１Ａ及び下面部４１Ｂに形成されたストッパ溝４２Ａの外方端４２Ａａ或いは内方端４２Ａｂがストッパ軸４２Ｂに当接して揺動端が使用位置と格納位置との範囲で揺動可能にある。

次に、このように構成されたサイドブラシ支持装置３１及びサイドブラシ４７を備えた清掃ロボット１の作用について説明する。

清掃ロボット１は、予め設定されたプログラムに従って回転駆動される駆動輪１１ａ、１１ｂによって清掃領域内の所定系路を走行しつつ、回転するパワーブラシ２３で床面Ｇ上の塵埃を掃き上げると共に、必要に応じてサイドブラシ４７によりパワーブラシ２３の清掃領域外の塵埃を内側、即ちパワーブラシ２３の清掃領域内へ掃き寄せ、これらパワーブラシ２３で掃き上げられた塵埃及びサイドブラシ４７によって掃き寄せられた塵埃を吸引口２４からダストボックス内に吸引する。

サイドブラシ４７を必要としないときには、サイドブラシモータ４６によるサイドブラシ４７の回転駆動を停止した状態で、図４に仮想線で示すロボット本体２の下方の格納位置に保持する。

サイドブラシ４７を格納位置に移動する作動は、サイドブラシ移動手段５０のシリンダモータ５１により第１牽引ケーブル５２及び第２牽引ケーブル５５を使用位置から格納位置に牽引する。このシリンダモータ５１による第１牽引ケーブル５２を格納位置へ牽引すると、第１牽引ケーブル５２の先端５２ｂが連結されたサイドブラシ支持装置３１の第１揺動部材３６が第１揺動軸３２を中心に上方に揺動して引き上げられると共に第２揺動軸３５を中心に揺動して幅方向内方に牽引される。これにより第１揺動軸３２を中心にサイドブラシ支持装置３１が上方に揺動してサイドブラシ４７が接地位置、即ち床面Ｇから離れ、昇降揺動部材３３がストッパボルト３４に当接して上昇揺動が規制される。また、第１牽引ケーブル５２による幅方向内方への牽引により第２揺動軸３５を中心に第１揺動部材３６が幅方向内方に揺動して揺動規制ブラケット３９ａに設けられたストッパボルト３９ｂが幅方向内方ストッパ３９ｃに当接して第１揺動部材３６の幅方向内方へ格納位置に規制される。

一方、第２牽引ケーブル５５の格納位置への牽引に伴って、第２牽引ケーブル５５の先端が連結されたサイドブラシモータカバー４５の車幅方向内方端が牽引されて第３揺動軸４０を中心に第２揺動部材４１が、その上面部４１Ａ及び下面部４１Ｂに形成されたストッパ溝４２Ａの内方端４２Ａｂがストッパ軸４２Ｂに当接する揺動端まで揺動して格納位置に停止する。

これによりサイドブラシ支持装置３１に保持されたサイドブラシ４７は接地位置から離れると共にサイドブラシモータカバー４５がほぼロボット本体２の下面に格納される。また、サイドブラシモータカバー４５の一部がバンパ３の前部に突出した状態で格納されてもサイドブラシモータカバー４５の前面壁４５Ｃ及び側面壁４５Ｄ、４５Ｅが弾性部材からなるサイドブラシバンパ４８によって被覆されることから、仮に障害物等に接触しても傷害物に損傷を与えることが防止できる。特に人体に接触した際に人体に与えるダメージが抑制されて安全性が確保できる。

一方、サイドブラシ４７を使用する床面Ｇの清掃にあたっては、サイドブラシ移動手段５０のシリンダモータ５１により第１牽引ケーブル５２及び第２牽引ケーブル５５を使用位置に繰り出す。この第１牽引ケーブル５２の繰り出しに伴って、第１牽引ケーブル５２による上方及び幅方向内方への牽引が解除されて第１揺動軸３２を中心にサイドブラシ支持装置３１、サイドブラシモータ４６及びサイドブラシ４７等の自重により下方に揺動してサイドブラシ４７の前方部分が床面Ｇ上に接触すると共に、第１揺動部材３６の第２揺動軸３５を中心とした揺動が許容される。

一方、第２牽引ケーブル５５の伸長に伴って第２牽引ケーブル５５によるサイドブラシモータカバー４５の牽引が解除されて第２揺動部材４１の第３揺動軸４０を中心とする揺動が許容される。

このようにサイドブラシ４７の前方部分がサイドブラシ支持装置３１及びサイドブラシ４７の自重による予め設定された接地荷重で床面Ｇに接触した状態でサイドブラシ４７を回転駆動すると、回転するサイドブラシ４７に作用する床面Ｇからの反力に伴ってサイドブラシモータ４６を支持するサイドブラシモータカバー４５が幅方向外方に付勢され、サイドブラシモータカバー４５に結合された第２揺動部材４１が第３揺動軸４０を中心として幅方向外方に揺動してその上面部４１Ａ及び上面部４１Ｂに形成されたストッパ溝４２Ａの外方端４２Ａａがストッパ軸４２Ｂに当接して第１揺動部材３６に対する第２揺動部材４１の相対揺動が規制される。更なるサイドブラシ４７に作用する床面Ｇからの反力に伴うサイドブラシモータカバー４５の幅方向外方への付勢によって第２揺動部材４１と第１揺動部材３６が一体的に第２揺動軸３５を中心として幅方向外方に揺動し、第１揺動部材３６に結合されて揺動する揺動規制ブラケット３９ａに設けられたストッパボルト３９ｂが幅方向外方ストッパ３９ｄに当接して第１揺動部材３６の揺動が規制される。

これにより第１揺動部材３６及び第２揺動部材４１の幅方向外方への揺動が規制されてサイドブラシ４７が通常使用位置に保持される。

この通常使用位置にサイドブラシ４７が通常使用位置に予め設定されたプログラムに従って回転駆動される駆動輪１１ａ、１１ｂによって自律走行しつつ、回転するパワーブラシ２３で床面Ｇ上の塵埃を掃き上げると共に、サイドブラシ４７によりパワーブラシ２３の清掃領域外の塵埃を内側、即ちパワーブラシ２３の清掃領域内に掃き寄せ、これらパワーブラシ２３で掃き上げられた塵埃及びサイドブラシ４７によって掃き寄せられた塵埃を吸引口２４からダストボックス内に吸引する。

また、サイドブラシ４７の前方部分がサイドブラシ支持装置３１、サイドブラシモータ４６及びサイドブラシ４７等の自重による接地荷重で床面Ｇに接触した状態でサイドブラシ４７が回転するので、床面Ｇに塵埃や土砂等が固く付着している場合でも、固く付着している塵埃や土砂等によってサイドブラシ４７が押し上げられることがなく、そのように付着している塵埃や土砂も床面から掃き寄せられ、掃き残しがなく良好に清掃できる。

壁際の清掃を行う際には、走行ロボット１が壁際に寄った状態で走行する。そして、サイドブラシ４７の回転により壁際にある塵埃がパワーブラシ２３の清掃領域内に掃き寄せられる。清掃ロボット１が壁際に寄りすぎてサイドブラシ４７或いはサイドブラシバンパ４８が壁面や障害物に接触して、サイドブラシ４７或いはサイドブラシバンパ４８に対して回転するサイドブラシ４７に作用する床面から反力による幅方向外方側への付勢力以上の外力が加わると、サイドブラシ４７及びサイドブラシバンパ４８はサイドブラシモータカバー４５や第２揺動部材４１と共に第３揺動軸４０を中心に清掃ロボット１の幅方向内方に回動する。

サイドブラシ４７或いはサイドブラシバンパ４８に加わる力、即ち外力が、回転するサイドブラシ４７に作用する床面から反力による幅方向外方側への付勢力より小さくなると、サイドブラシ４７及びサイドブラシバンパ４８は、回転するサイドブラシ４７に作用する床面Ｇから反力によってサイドブラシモータカバー４５及び第２揺動部材４１と共に第３揺動軸４０を中心にストッパ溝４２Ａの外方端４２Ａａがストッパ軸４２Ｂに当接するまで揺動して通常使用位置に復帰する。

即ち、サイドブラシ４７或いはサイドブラシバンパ４８は、サイドブラシ４７或いはサイドブラシバンパ４８に幅方向外方から加わる力に対応して、サイドブラシモータカバー４５及び第２揺動部材４１と共に第３揺動軸４０を中心に幅方向に揺動される。

従って、サイドブラシ４７或いはサイドブラシバンパ４８が壁面や障害物に接触しても、サイドブラシ４７或いはサイドブラシバンパ４８に過剰な力が加わるのが防止され、サイドブラシ４７やサイドブラシ４７を支持するサイドブラシ支持装置３１の破損が確実に回避される。また、サイドブラシ４７やサイドブラシバンパ４８の接触により発生する壁面や障害物の損傷が防止できる。

その結果、サイドブラシ４７及びサイドブラシ支持装置３１等の破損を考慮することなく、清掃ロボット１を壁際近傍に寄せた状態で清掃作業を行うことができ、良好な清掃状態を確保できる。

また、種々の実験の結果、清掃ロボット１の進行方向に対するサイドブラシ４７の突出角度、即ち、進行方向に対する揺動中心となる第３揺動軸４０とサイドブラシ４７の回転中心となるサイドブラシモータ４６の回転軸４６ａとを結ぶ仮想線の延在方向が４５°以内においてサイドブラシ４７或いはサイドブラシバンパ４８に幅方向外方から加わる力に対応して良好に第３揺動軸４０を中心に幅方向に揺動することが確認された。

また、シリンダモータ５１により第１牽引ケーブル５２及び第２牽引ケーブル５５の繰り出しによりサイドブラシ４７を下降して床面Ｇと接触させ、サイドブラシ４７の回転に伴う床面Ｇからの反力で第１揺動部材３６及び第２揺動部材４１を幅方向外方に付勢することから、第１揺動部材３６及び第２揺動部材４１を幅方向に揺動させるシリンダ機構等のアクチュエータが不要であり、構成及び作動制御の簡素化が得られる。更に第１牽引ケーブル５２及び第２牽引ケーブル５５は可撓性を有し、引き回しが容易でシリンダモータ５１の設置場所の選択が容易でその設置スペースが容易に確保できて設計の自由度が確保できる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、上記実施の形態では第２牽引ケーブルの先端をサイドブラシモータカバー４５に連結したが第２揺動部材４１に連結することもできる。上記実施の形態では第１牽引ケーブル５２及び第２牽引ケーブル５５を単一の牽引アクチュエータであるシリンダモータ５１によって格納位置に牽引すると共に使用位置に繰り出すことにより構造及び制御の簡素化を図ったが、それぞれ別個の昇降用牽引アクチュエータ及び格納用牽引アクチュエータを使用することもできる。また、サイドブラシ４７を清掃ロボット１の左右にそれぞれ配置したが、左右の一方にのみ配置することもできる。また、パワーブラシを省略した清掃ロボットや、洗浄液を散水すると共に清掃ブラシで床面を清掃して汚水を吸引回収する清掃ロボット等種々のタイプのサイドブラシ等に広く適用することができる。

本実施の形態における清掃ロボットの概略を示す正面図である。同じく、清掃ロボットの概略を示す側面図である。同じく、サイドブラシが突出した使用状態における清掃ロボットの概略を示す平面図である。同じく、サイドブラシが突出した使用状態を実線で示し、収納状態を仮想線で示す清掃ロボットの概略を示す下面図である。清掃ロボットが清掃領域を走行する経路の一例を示す平面図である。清掃部の回路構成を示すブロック図である。サイドブラシ支持装置及びサイドブラシの概要を示す清掃ロボットの要部正面図である。同、サイドブラシ支持装置及びサイドブラシの概要を示す要部平面図である。同、図８のＡ部拡大図である。同、サイドブラシ支持装置及びサイドブラシの概要を示す要部側面図である。同、図１０のＢ部拡大図である。

符号の説明

１清掃ロボット
２ロボット本体
１０走行部
２０清掃部
３１サイドブラシ支持装置
３２第１揺動軸
３３昇降揺動部材（揺動部材）
３３ａ基端部
３３ｂ先端
３４ストッパボルト（下方揺動端規制手段）
３５第２揺動軸
３６第１揺動部材（揺動部材）
３９第１揺動部材揺動端規制手段
４０第３揺動軸
４１第２揺動部材（揺動部材）
４２第２揺動部材揺動端規制手段
４５サイドブラシモータカバー
４６サイドブラシモータ
４７サイドブラシ
４８サイドブラシバンパ
５０サイドブラシ移動手段
５１シリンダモータ（牽引アクチュエータ）
５２第１牽引ケーブル（昇降動作牽引策）
５５第２牽引ケーブル（収納動作牽引策）

Claims

走行部を備えたロボット本体の下面にサイドブラシ支持装置を介して該ロボット本体から幅方向外方でかつ前方に突出した状態に支持されると共に、回転駆動されて床面の塵埃をロボット本体の幅方向内方に掃き寄せるサイドブラシを有する清掃部を備えた清掃ロボットのサイドブラシ支持装置において、
基端が第１揺動軸を介して上下方向に揺動自在にロボット本体の下面に支持されて前方に延出する昇降揺動部材と、
該昇降揺動部材に基部が第２揺動軸を介して幅方向に揺動自在に連結されて前方に延出する第１揺動部材と、
上記昇降揺動部材に対する第１揺動部材の幅方向外方及び内方の揺動端をそれぞれ使用位置と格納位置とに規制する第１揺動部材揺動端規制手段と、
上記第１揺動部材の先端に基端部が第３揺動軸を介して幅方向に揺動自在に連結されて前方に延在する先端部にサイドブラシモータによって回転駆動されるサイドブラシを保持するサイドブラシモータカバーを支持する第２揺動部材と、
上記第１揺動部材に対する第２揺動部材の幅方向外方及び内方の揺動端をそれぞれ使用位置と格納位置に規制する第２揺動部材揺動端規制手段と、
上記第１揺動部材を上方から吊り下げる昇降動作牽引索及び該昇降動作牽引索を繰り出して上記第１揺動部材が下降した使用位置と牽引して上昇した格納位置との間で昇降揺動させる昇降用牽引アクチュエータと、
上記サイドブラシモータカバーに先端が連結される格納動作牽引索及び該格納動作牽引索を使用位置に繰り出して上記第２揺動部材の揺動を許容する一方格納位置に牽引してサイドブラシモータカバーを格納位置に保持する格納用牽引アクチュエータと、を備え、
上記格納用牽引アクチュエータによる格納動作牽引索の使用位置への繰り出しにより上記第２揺動部材の揺動許容をして上記昇降用牽引アクチュエータによる昇降動作牽引索の使用位置への繰り出しによる上記第１揺動部材の使用位置において床面に接触するサイドブラシの回転に伴う床面からの反力により上記第１揺動部材及び第２揺動部材を幅方向外方に付勢する一方、昇降用牽引アクチュエータによる昇降動作牽引索の格納位置への牽引及び格納用牽引アクチュエータによる格納動作牽引索の格納位置への牽引でサイドブラシが床面から上昇した状態でロボット本体の下方に収納されることを特徴とする清掃ロボットのサイドブラシ支持装置。
上記昇降用牽引アクチュエータは、格納用牽引アクチュエータを兼備する牽引アクチュエータであることを特徴とする請求項１に記載の清掃ロボットのサイドブラシ支持装置。
上記サイドブラシモータカバーの周壁を被覆する弾性部材からなるサイドブラシバンパを備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の清掃ロボットのサイドブラシ支持装置。
上記格納動作牽引索の先端がサイドブラシモータカバーに代えて第２揺動部材に連結されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の清掃ロボットのサイドブラシ支持装置。