JPH01284221A - 自律自走式掃除機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、自律自走式の掃除機に関する。

（従来の技術） 周知のように、一般的な電気掃除機は、専ら人手によっ
て吸込器を移動させたり、掃除機本体を移動させたりし
なければならない構造となっている。このため、掃除に
要する労力は必然的に多大となる。

このようなことから、最近、掃除中は人手を必要としな
い自律自走式掃除機が考えられている。

この自律自走式掃除機は、走行車と、この走行車に搭載
された走行駆動装置および操舵装置と、前記走行車に搭
載された複数の非接触式の距離センサと、これら距離セ
ンサの出力に基いて上記走行車と壁面や障害物等との間
の距離を検出する距離測定装置と、この距離測定装置の
出力および予め与えられた走行パターンを導入して前記
走行車を前記壁面や障害物等に一定距離以内近付けるこ
となしに上記走行パターンに応じた走行を行なわせるべ
く前記走行駆動装置および操舵装置を制御する走行制御
装置と、前記走行車に搭載されるとともに床面上の塵埃
を吸込むための吸込み口を有した吸込器を含む吸引式の
掃除機本体とで構成されている。このような自律自走式
掃除機では、対象とする部屋内に配置して適宜な走行パ
ターンを選択した後にスタートさせれば、以後９人手を
要することなくその部屋内を自動的に掃除する。したが
って、掃除に要する労力の軽減に大いに役立つことにな
る。

しかしながら、上記のように構成された従来の自律自走
式掃除機にあっても次のような問題があった。すなわち
１部屋の間仕切りである壁の内面には各種の小突部など
が存在していることが多い。

このような突部は走行車の走行を妨げる虞れがある。こ
のようなことから、従来の自律自走式掃除機では、走行
車が壁面に対して一定距離以内には近付かないように制
御して走行車を走行させるようにしている。このため１
部屋の中でも特に塵埃の多い壁際や隅部を掃除すること
ができないと言う問題があった。

（発明が解決しようとする課題） 上述の如く、従来の自律自走式掃除機にあっては、特に
塵埃の多い壁際や隅部を掃除することができず、これら
の部分については人手を煩わせることになり、労力を軽
減させると言う意味からは不十分なものであった。

そこで本発明は２部屋の中央部は勿論のこと。

壁際や隅部についても自動的に掃除を行なうことができ
る自律自走式掃除機を提供することを目的としている。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために１本発明に係る自律自走式掃
除機では、従来の構成に加えて次のような要素を設けて
いる。すなわち、掃除機本体の吸込器を床面と平行する
方向および床面に対して接離する方向に移動自在に支持
する支持機構と。

吸込器に対して床面と平行する方向および床面に対して
接離する方向の移動力を選択的に与える吸込器駆動装置
と、吸込器の周縁部に複数配置されて吸込器と壁面との
接触を検出する感圧センサと。

壁面に近接する走行パターン時に感圧センサの出力が一
定範囲に入る条件で吸込器の周縁部を壁面に押付けるべ
く吸込器駆動装置を制御する吸込器位置制御装置とを設
けている。

（作　用） 壁面に近接する走行パターン時には、走行車そのものは
壁面に接触しないように走行制御される。しかし、この
とき吸込器は、その縁部が壁面にほぼ一定圧で押付けら
れるような位置制御を受ける。したがって、走行車の走
行が妨げられることなく、壁際や隅部についての自動掃
除が実現できることになる。

（実施例） 以下１図面を参照しながら実施例を説明する。

第１図には２本発明の一実施例に係る自律自走式掃除機
１の外観図が示されている。この掃除機１は、走行車２
を備えている。走行車２は１箱型の台車３と、この台車
３を走行自在に支持する４つの車輪４ａ、４ｂ、４ｃ、
４ｄ　（ただし、車輪４ｄは図示せず。）とで構成され
ている。各車輪４ａ〜４ｄは、向きが可変可能にそれぞ
れ図示しない操舵軸に支持されており、また１対１の関
係に設けられたモータを主体とした後述する走行駆動装
置５から駆動力が与えられるようになっている。各車輪
４ａ〜４ｄを支持する操舵軸は１台車３の中心位置をず
らすことなく、その場所において走行車２のターンを可
能とする後述する操舵装置６に連結されている。

台車３の４つの側面には、これら側面に対向する壁面あ
るいは障害物までの距離を非接触状態に検出するための
距離センサ、たとえば超音波式の距離センサ７、が複数
設置されている。

一方、走行車２には、第２図に示すように。

吸引式の掃除機本体１０が搭載されている。この掃除機
本体１０は、大きく分けて、真空吸引機構１１と、この
真空吸引機構１１にフレキシブルなホース１２を介して
接続された吸込器１３とで構成されている。真空吸引機
構１１は、一端側に吸込み口１４を有するとともに他端
側に排気口１５を有した真空室１６と、この真空室１６
内に入口部が吸込み口１４に通じるように配置されると
ともに通気性材料によって形成された集塵袋１７と。

排気口１５を介して真空室１６内を排気するファン１８
と、このファン１８を駆動するモータ１９とで構成され
ている。そして、吸込み口１４がホース１２を介して吸
込器１３に接続されている。

吸込器１３は、吸込み口を床Ｐ側に向けた薄い箱状に形
成されている。そして、床Ｐ側に位置した面には床Ｐと
の間の摩擦を軽減させるとともに床Ｐとの間に所定の隙
間を形成させるための小車輪２０が装着されている。

吸込器１３は１台車３に対して支持機構２１を介して支
持されている。この支持機構２１は、吸込器１３を第２
図中実線矢印２２で示すように床面と平行する方向およ
び図中実線矢印２３で示すように床面に対して接離する
方向に移動自在に支持しており、具体的には次のように
構成されている。すなわち、第１図に示すように、吸込
器１３の上面で車輪４ａ、４ｂを支持する操舵軸間を結
ぶ線と平行する線上に突起２４ａ、２４ｂを設け。

これら突起２４ａ、２４ｂを軸２５ａ、２５ｂを介して
１字型ロッド２６−ａ、２６ｂの短片の一端側に回動自
在に連結している。そして、１字型ロッド２６ａ、２６
ｂの短片の他端側を軸２７ａ。

２７ｂを介してベース２８から平行に延びたロッド２９
ａ、２９ｂの先端に回動自在に連結している。１字型ロ
ッド２６ａ、２６ｂの長片の遊端側は、第２図に示すよ
うにベース２８より上方へ延びて連結ロッド３０によっ
て連結されている。連結ロッド３０の中央部には、ねじ
３１の一端側か回動自在に連結されており、このねじ３
１の他端側はモータ３２によって回転駆動される図示し
ないナツトに螺合している。モータ３２は軸３３を介し
てベース２８に回動自在に連結されている。

一方、ベース２８の下面で連結ロッド３０の延びる方向
の中央部には、軸心線を図中左右方向に向けたナツト３
４が固定してあり、このナツト３４にはねじ３５が螺合
している。ねじ３５の一端側は軸受３６によって回転自
在に支持されており。

また他端側はモータ３７の回転軸に連結されている。上
記構成から判かるように、モータ３７を駆動することに
よって吸込器１３を図中実線矢印２２で示すように床Ｐ
と平行する方向へ移動させることができ、またモータ３
２を駆動することによって吸込器１３を図中実線矢印２
３で示すように床Ｐに対して接離する方向へ移動させる
ことができるようになっている。

吸込器１３の周縁部で、車輪４ａ、４ｂ側とは反対側に
位置する縁部には、感圧センサ４１ａ。

４１ｂが設置されている。この感圧センサ４１ａ。

４１ｂは、第３図に示すように、軸４２の先端に回転自
在に支持された小車輪４３で受圧部を構成し、この小車
輪４３の変位をばね４４の復元力に抗して感圧抵抗素子
４５に伝達するように構成されている。感圧抵抗素子４
５としては、受圧力の大きさにほぼ反比例して抵抗値が
低下するものが用いられている。そして、感圧抵抗素子
４５の抵抗値変化は、第４図に示す変換回路４６によっ
て電気信号に変換される。変換回路４６は、定電圧回路
４７の出力端と接地端と間にＮＰＮ形トランジスタ４８
と抵抗４９とを直列に接続するとともにトランジスタ４
８のベースを感圧抵抗素子４５と抵抗５０とを介して定
電圧回路４７の出力端に接続し、さらにトランジスタ４
８のベースを抵抗５１を介して接地したもので、トラン
ジスタ４８のエミッタ電圧を出力電圧ｅとして出力する
ようにしている。この変換回路４６によって得られる出
力電圧ｅは、圧力に対して第５図に示すような関係を有
している。

走行車２内には、第６図に示すように、各距離センサ７
の出力を導入して台車３と壁面や障害物との間の距離を
測定する距離測定装置６１と、距離測定装置６１の出力
を導入するとともに主制御装置６２に予め記憶されてい
る走行パターンを読み出して走行車２を壁面や障害物等
に一定距離ノ以内近付けることなしに上記走行パターン
に応じた走行を行なわせるべく走行駆動装置５および操
舵装置６を制御する走行制御装置６３と、゛感圧センサ
４１ｇ、４１ｂの出力を導入して圧力を測定する圧力測
定装置６４と、距離測定装置６１および圧力測定装置６
４の出力に応じて前記主制御装置６２から与えられる制
御信号によって吸込器側動用のモータ３２，３７および
真空吸引機構１１のモータ１９を後述する関係に制御す
る掃除機本体制御装置６５とで構成されている。

次に、上記のように構成された自律自走式掃除機１の動
作を第７図乃至第１０を適宜参照しながら説明する。

まず、この自律自走式掃除機１を第１０図に示すように
、掃除を行なおうとする部屋Ｑ内に配置する。このとき
、吸込器１３は第８図に示すように床Ｐから離れた位置
にある。この状態で、主制御装置６２に幾つか記憶され
ている走行パターンの中から、たとえば周回走行後にピ
ッチ走行を行なう走行パターンを選択してスタートさせ
たとする。

第７図に示すように、スタート指令が与えられる（ｆｌ
）と、走行車２は第１０図に示すように吸込器１３側を
前にして前進を開始する（ｆ２）。この前進によって走
行車２は部屋Ｑの間仕切りを構成している壁の壁面Ｒ１
に徐々に近付く。このとき距離センサ７は動作している
。そして、第８図に示すように壁面Ｒ１に対して一定距
離ノまで近付くと、距離測定装置６１の出力に基づいて
壁面有りと判定しくｆ３）、前進を停止するとともに上
記距離ノを保った状態で吸込器１３における壁面Ｒ１側
の縁部が壁面Ｒ１と平行するように走行駆動装置５およ
び操舵装置６を制御する（ｆ４）。次に、モータ３２を
駆動して、第９図に示すように吸込器１３を床Ｐの上面
に接触させ、続いてモータ３７を駆動して吸込器１３を
第９図に示すように壁面Ｒ１に向けて前進させる（ｒ５
）。この前進によって。

ついには吸込器１３の縁部が壁面Ｒ１に接触する。

この接触によって感圧抵抗素子４５に加わる圧力が徐々
に増加する。そして、感圧センサ４１ａ。

４１ｂの出力が予め定められた範囲であるか否かを判定
しく［６）、たとえば１８０〜２００ｇの範囲に入った
時点でモータ３７を停止させ、吸込器・１３の前進を停
止させる（ｆ７）。次に、真空吸引機構１１のモータ１
９を回転開始させる（ｒ８）。これによって、掃除機本
体１０は床面からの塵埃の吸込みを開始する。次に、操
舵角を９０度に設定する（ｆ９）。

この設定によって各車輪４ａ〜４ｄは壁面Ｒ１と平行状
態となる。次に、走行駆動装置５を制御して走行車２を
壁面Ｒ１と平行に移動させる（ｒｌｏ）。

この移動によって、走行車２は、吸込器１３の縁部をほ
ぼ一定圧で壁面Ｒ１に押付けたままの状態で第１０図中
矢印７１で示す方向へ走行を開始する。したがって、壁
面Ｒ１の壁際に存在する塵埃は良好に除去されることに
なる。このとき、進行方向前方に存在している壁面Ｒ２
との間の距離は常に計測される（ｆ’ｌｌ）。そして、
この距離がノになった時点で走行車２の壁面Ｒ１に対す
る平行移動を停止させる（ｆｌ２）。次に、操舵各を０
度に設定しくｆｌ３）　、一定距離後退させる（ｆｌ４
）。この後退方向は第１０図において壁面Ｒ２と平行す
る方向である。次に、操舵角を４５度に設定しくｆｌ５
）　。

その位置で９０度スピンターンさせる（ｆｌ６）。この
スピンターンによって、吸込器１３は壁面Ｒ２側に位置
する。次に１図示しない手法によって一周したか否かを
判定する。この位置は、集塵を開始した位置ではない。

このため、再びｆ２に戻って上述した動作を繰返す。し
たがって、こんどは壁面Ｒ２の壁際の塵埃が除去される
ことになる。このようにして壁面Ｒ１ｒ　Ｒ２＊　Ｒ３
＊　Ｒ４に沿って一周すると、こんどは第１０図中破線
矢印で示すようにピッチ走行に切換わって部屋Ｑの壁際
や隅部以外の場所の掃除が行われる。

このように、掃除機本体１０の吸込器１３を床Ｐと平行
する方向および床面に対して接離する方向に移動自在に
支持する支持機構２１と、吸込器１３に対して床Ｐと平
行する方向および床面に対して接離する方向の移動力を
選択的に与えるモータ３２，３７等からなるいわゆる吸
込器駆動装置と、吸込器１３の周縁部に複数配置されて
吸込器１３と壁面との接触を検出する感圧センサ４１ａ
。

４１ｂと、壁面に近接する走行パターン時に感圧センサ
４１ａ、４１ｂの出力が一定範囲に入る条件で吸込器１
３の周縁部を壁面に押付けるべく上記吸込器駆動装置を
制御する。いわゆる吸込型位置制御装置とを設けている
ので、走行車２の走行を妨げることなく、壁際や隅部に
ついても自動的に掃除を行なわせることが可能となる。

したがって、自走式掃除機としての付加価値を一層高め
ることができる。

なお、上述した実施例では周回走行後にピッチ走行を行
なう走行パターンを選択しているが、ピッチ走行だけを
行なう走行パターンを選択しても同様の掃除動作を行な
わせることができる。また。

吸込器１３を床と平行移動および床面に接離させるため
の支持ならびに駆動機構は実施例の構成に限定されるも
のではない。

［発明の効果］ 以上述べたように１本発明によれば、壁際や隅部につい
ても自動的に掃除を行なわせることができ１人手による
作業を最小限度に抑えることができるので、使い易い自
律自走式掃除機を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る自律自走式掃除機の外
観図、第２図は同掃除機における要部だけを取出して示
す縦断面図、第３図は同掃除機の吸込器に取付けられた
感圧センサの要部の分解構成図、第４図は感圧センサの
出力を電気信号に変換する変換回路の構成図、第５図は
変換回路の出力例を示す図、第６図は同掃除機に搭載さ
れた制御系全体を示すブロック構成図、第７図は同掃除
機の動作を説明するための流れ線図、第８図から第１０
図は同掃除機の掃除動作時の動作をより具体的に説明す
るための図である。 １・・・自律自走式掃除機、２．・・・走行車、３・・
・台車。 ４ａ〜４ｂ・・・車輪、５・・・駆動装置、６・・・操
舵装置。 ７・・・距離センサ、１０・・・掃除機本体、１１・・
・真空式吸引機構、１２・・・ホース、１３・・・吸込
器。 ２１・・・支持機構、３２．３７・・・駆動装置として
のモータ、４１ａ、４１ｂ・・・感圧センサ、４５・・
・感圧抵抗素子、４６・・・変換回路、６１・・・距離
測定装置、６２・・・主制御装置、６３・・・走行制御
装置。 ６４・・・圧力測定装置、６５・・・掃除機本体制御装
置。 出願人代理人　　弁理士　鈴江武彦 第１　図 第２図 第６０ 第　／　図 ビ 第８図 第９図 第１０図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　走行車と、この走行車に搭載された走行駆動装置およ
   び操舵装置と、前記走行車に搭載された複数の非接触式
   の距離センサと、これら距離センサの出力に基いて前記
   走行車と壁面や障害物等との間の距離を検出する距離測
   定装置と、この距離測定装置の出力および予め与えられ
   た走行パターンを導入して前記走行車を前記壁面や障害
   物等に一定距離以内近付けることなしに上記走行パター
   ンに応じた走行を行なわせるべく前記走行駆動装置およ
   び操舵装置を制御する走行制御装置と、前記走行車に搭
   載されるとともに床面上の塵埃を吸込むための吸込み口
   を有した吸込器を含む吸引式の掃除機本体とを備えてな
   る自律自走式掃除機において、前記掃除機本体の前記吸
   込器を床面と平行する方向および床面に対して接離する
   方向に移動自在に支持する支持機構と、前記吸込器に対
   して床面と平行する方向および床面に対して接離する方
   向の移動力を選択的に与える吸込器駆動装置と、前記吸
   込器の周縁部に複数配置されて上記吸込器と壁面との接
   触を検出する感圧センサと、前記壁面に近接する走行パ
   ターン時に前記感圧センサの出力が一定範囲に入る条件
   で上記吸込器の周縁部を壁面に押付けるべく前記吸込器
   駆動装置を制御する吸込器位置制御装置とを具備してな
   ることを特徴とする自律自走式掃除機。