JPH02241423A

JPH02241423A - 自走式掃除機

Info

Publication number: JPH02241423A
Application number: JP1062507A
Authority: JP
Inventors: Hidetaka Yabuuchi; 秀隆藪内; Yasumichi Kobayashi; 小林　保道; Osamu Eguchi; 修江口; Shinji Kondo; 信二近藤; Haruo Terai; 春夫寺井
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1989-03-15
Filing date: 1989-03-15
Publication date: 1990-09-26

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】産業上の利用分野この発明は、清掃機能と移動機能とを備え、自動的に清
掃を行なう自走式掃除機に関するものである。

従来の技術従来より、掃除機に移動機能を付加して清掃時の操作性
の向上を図った掃除機が開発されている。特に最近では
、これにマイクロコンピュータと各種センサ類を搭載し
た、いわゆる自立誘導型の自走式掃除機の開発も行なわ
れている。

この種の自走式掃除機は、清掃機能として本体底部に吸
込みノズルやブラシ等を備え、移動機能としてモータで
駆動される走行輪や操舵輪等を有し、本体の位置を認識
する位置認識手段と走行時の障害物を検知する障害物検
知手段とにより、清掃区域内を塗りつぶすように移動し
て清掃区域全体を清掃するものである。

発明が解決しようとする課題このような従来の自走式掃除機では、以下に示すような
課題があった。

東なわち、１．従来の自走式掃除機では、本体の幅より
狭い通路や家具のすきま等の清掃を行なうことは不可能
であり、このような未清掃部分を清掃するためには吸込
みホースを有する通常の掃除機を別に必要とする。

２、障害物検知手段や位置認識手段などからの判断処理
手段に入力される信号が多いために、階段などの床面の
段差を検出しても本体を停止させる処理が遅れることが
ある。

３、床面の材質あるいは汚れ具合いなとの清掃条件によ
って清掃部の切り換えが必要であったり、最適な清掃が
できないために無用な電源の消耗と騒音の発生が生じて
いる。

４、清掃幅に対して本体の形状が大きく取扱にくい。と
いう課題があった。

そこで、本発明は１台の掃除機で自動清掃機能と手動清
掃機能の両方を兼ね備え、しかも手動清掃時には吸込み
ホースに本体が自動追随する自走式掃除機を実現するこ
とを第１の目的としている。

第２の目的は、床面の段差を検出ずれば即本体を停止さ
せることのできるより安全な自走式掃除機を得ることに
ある。

第３の目的は、清掃条件によって清掃部の切り換えが不
要で、無用な電源の消耗と騒音の発生がない自走式掃除
機を得ることにある。

第４の目的は、本体の形状がコンパクトな自走式掃除機
を実現することにある。

課題を解決するための手段上記第１の目的を達成するために、本発明の自走式掃除
機は、清掃手段と、走行手段および操舵手段と、判断処
理手段と、本体から導出した吸込みホースと、吸込みホ
ースの状態を検知する吸込みホース検知手段とを本体に
備え、判断処理手段は、本体の移動経路を決定するメイ
ンプロセッサと、メインプロセッサの指令により本体の
前進、後退、停止、方向転換を制御する移動制御用のサ
ブプロセッサとを有し、吸込みホース検知手段の出力信
号が移動制御用のサブプロセッサに入力されていること
を、第１の手段とするものである。

また第２の目的を達成するために、清掃手段と、走行手
段および操舵手段と、判断処理手段と、床面の段差検出
手段とを本体に備え、判断処理手段は、本体の移動経路
を決定するメインプロセッサと、メインプロセッサの指
令により本体の前進、後退、停止、方向転換を制御する
移動制御用の・す゛ブプロセッサとを有し、段差検出手
段の出力信号が移動制御用のサブプロセッサに入力され
ていることを、第２の手段としている。

また第３の目的を達成するために、清掃手段と、走行手
段および操舵手段と、判断処理手段と、清掃条件を検知
する清掃条件検知手段とを本体に備え、判断処理手段は
、漬梳の開始・終了を決定するメインプロセッサと、メ
インプロセッサの指令により清掃手段の電動送風機また
は？ジテータを制御する清掃制御用のサブプロセッサと
を有し、清掃条件を検知する清掃条件検知手段の出力信
号が清掃制御用のサブプロセッサに入力されていること
を、第３の手段としている。

また第４の目的を達成するために、本体の底面形状が略
円形を成し、本体底部の直径部に設けた床ノズルと、床
ノズルの前方に設けた駆動輪を有する走行駆動部と、床
ノズルの後方に設けた従輪と、信号回路部と駆動回路部
とからなる制御回路と、電源とを備え、制御回路を２つ
に分離し本体の左右に振り分けて配置することを、第４
の手段としている。

作用第１の手段による自走式掃除機は、吸込みホースを使用
して手動で清掃でき、使用者が吸込みホースを引っ張る
と吸込みホースの状態を吸込みホース検知手段が検知し
て移動制御用のサブプロセッサに信号を送り本体を吸込
みホースに追随移動する。

第２の手段によれば、段差検出手段の出力信号が直接移
動制御用のサブプロセッサに入力されているので、メイ
ンプロセッサの状態に関係なく直ちに本体の移動を停止
させる。　第３の手段によれば、清掃条件を検知する清
掃条件検知手段の出力信号が清掃制御用のサブプロセッ
サに入力されているので、メインプロセッサの動作とは
無関係に電動送風機またはアジテータが自動的に制御で
きる。

第４の手段によれば、本体幅と清掃幅がほぼ−致し、本
体高さを低く構成できる。

実施例以下、本発明の一実施例を添付図面に基づいて説明する
。第１図〜第３図は本発明の自走式掃除機の全体構成を
示す。本体の底面形状が略円形を成す自走式掃除機の本
体１の内部には、電動送風機２、集塵室３、この集塵室
３の内部に設けたフィルタ４からなる掃除機の基本的な
部分の他に次のようなものが設けられている。５は本体
１の底部の直径部に設けた床ノズルで、駆動モータ６で
駆動される回転ブラシからなるアジテータ７を備えてい
る。８はホース取付台で、第３図に示すように吸込みホ
ース９を本体１の上部に着脱自在に取り付けられる。１
０は電動送風機２の吸引側を床ノズル５の側と吸込みホ
ース９の側のいずれかに切り換える空気通路切換装置で
５下方に床ノズル接続バイブ１１が取り付けられ、その
先端が床ノズル５に接続されており、上方には吸込みポ
ース接続バイブ１２が取り付けられホース取付台８を介
して吸込みポース９に接続されている。

１３はホース取付台８を外部からおおう取付台カバーで
、屈曲自在の材料からなり、本体１の外壁に摺動自在に
取り付けられ、開閉自在になっている。そして空気通路
切換装置１０はこの取付台カバー１３と連動し、取付台
カバー１３を閉じた状態では電動送風機２の吸引側は床
ノズル５の側になっている。この取付台カバー１３の上
部に設けたつまみ１４を手で矢印Ａの方向にスライドさ
せて開（と、吸引側が吸込みホース５の側に切り換わる
ものである。１５．１６は床ノズル５の前方に設けた走
行駆動部１７に取り付けられた走行輪で、図には示して
いない減速機を介して走行モータ１８によって駆動され
る。１９．２０は床ノズル５の後方に回転自在に取り付
けられた従輪である。走行駆動部１７はこれに取り付け
られた操舵軸２１および操舵減速機２２を介して操舵モ
ータ２３によって駆動されており、これによって左右に
回転し走行方向が変えられる。以上の１５〜２３によっ
て走行手段および操舵手段を構成している。２４は走行
モータ１８の回転速度を検出するロータリエンコーダか
らなる走行エンコーダ、２５は同じくロータリエンコー
ダからなり操舵モータ２３の回転速度を検出する操舵エ
ンコーダである。２６は本体１の方向を検知する方向検
知センサで、本実施例ではレートジャイロを用いている
３、そして、走行エンコーダ２４が検出した回転速度お
よび方向検知センサ２６が検出した本体１の方向から本
体１の走行距離および走行方向を検知して位置を認識す
るようにして、位置認識手段を構成している。２７．２
８は本体１の周囲に設けた超音波センサからなる測距セ
ンサで、障害物までの距離を計測する。２９は本体１の
外周に取り付けたバンパーで、内部に接触センサを備え
、障害物に接触したことを検知する。測距センサ２７．
２８と接触センサ２９とで障害物検知手段を構成してい
る。３０は走行駆動部１７の前方に取り付けられた超音
波センサからなる床面センサで、超音波の床面での反射
状態により床面がじゅうたんであるかべ゛ｒフロｒであ
るがの原質の判別と床に段差があるかどうかを検知する
。すなわち、この床面センサ３０は段差検出手段と床面
判別手段を兼ねている。３１は床ノズル接続バイブ１１
に取り付けられたフォトインタラプタからなるゴミ通過
センサで、床ノズル接続バイブ１１内を通過するゴミの
量を検知する。上記床面センサ３０の床面判別手段とゴ
ミ通過センサ３１とで清掃条件検知手段を構成している
。３２は吸込みホース９の本体ｌからの導出方向を検知
するポース方向検知センサで、本実施例ではポテンショ
メータを用いている。３３は吸込みホース９が引っ張ら
れたことを検知するホース引張力検知センサで、ホース
取付台８の変位をスイッチで検出している。このホース
方向検知センサ３２とホース引張力検知センサ３３とで
吸込みホース検知手段を構成している。３４は空気通路
切換装置に設けた状態検知スイッチで、取付台カバー１
３の開閉状態を検出する。３５は全体の制御を行なう制
御回路で、信号回路部と駆動回路部とを分離し本体１の
左右に振り分けて配置している。３６は２個の蓄電池等
からなる電源で、走行駆動部１７の上部に配置して重量
バランスにより走行輪１５゜１６のスリップを極力抑え
ている。３７は操作部で、操作スイッチ３８と表示ラン
プ、ブザー等の表示器３９とを備える。

以上のような全体構成によると、底面形状が略円形を成
す本体１の底部直径部に床ノスル５に設けているので、
本体幅と清掃幅がほぼ一致し、床ノスル５の前方に駆動
輪１５．１６を、床ノズル５の後方に従輪１９．２０を
設けているので、本体１の方向転換時にも隅部まで清掃
が可能となり、制御回路３５を駆動部、清掃部、電源部
外側の左右のスペースに振り分けて配置しているので、
デッドスペースが生じず本体１の高さは低くコンパクト
になっている。また、制御回路でを信号回路部と駆動回
路部とを分離して配置しているので、駆動回路部から発
生するノイズが信号回路部に影響を与えることも少ない
。

第４図は本実施例のシステムブロック図で・マイクロコ
ンピュータからなり判断処理手段を構成するメインプロ
セッサ４０に対しての信号の入出力を示している。４１
〜４４は１チツプマイクロコンピユータからなるサブプ
ロセッサで、パスライン４５を介してメインプロセッサ
４０と接続している。４１は清掃制御用のサブプロセッ
サで、床面センサ３０、ゴミ通過センサ３１、状態検知
スイッチ３４および操作部３７の操作スイッチ３８から
の入力処理と、電動送風機２、駆動モータ６と接続する
駆動回路４６および操作部３７の表示器３９への出力処
理を行なう。４２は障害物検知用のサブプロセッサで、
測距センサ２７，２８およびバンパー２９と増幅器４７
を介して接続している。４３は走行モータ制御用のサブ
プロセッサで、走行モータ１８と走行エンコーダ２４と
接続するモータ制御回路４８および床面センサ３０、ホ
ース引張力検知センサ３３と接続している。４４は操舵
モータ制御用のサブプロセッサで、操舵モータ２３と操
舵エンコーダ２５と接続するモータ制御回路４９および
ホース方向検知センサ３２と接続している。この走行モ
ータ制御用のサブプロセッサ４３と操舵モータ制御用の
サブプロセッサ４４とが移動制御用のサブプロセッサに
なる。この他、メインプロセッサ４０のパスライン４５
には、入力ポート５０を介して方向検知センサ２６の積
分器５１と、プログラムおよびデータを記憶する記憶装
置５２と、時間を計測するタイマー５３か接続している
。

以上のように構成した自走式掃除機において四方を壁に
囲まれた部屋を清掃させる場合には、吸込みホース９を
取り外した本体１を壁沿いに置いて操作スイッチ３８を
操作する。この状態では取付台カバー１３は閉じている
ので空気通路切換装置１ｔ１０により電動送風機２の吸
引側は床ノズル５の側に切り換わっている。操作スイッ
チ３８が操作されると、メインプロセッサ４０は清掃制
御用のサブプロセッサ４１に清掃開始指令を出すと同時
に走行モータ制御用のサブプロセッサ４３と操舵モータ
制御用のサブプロセッサ４４とに移動指令を出し、電動
送風機２が作動し、走行モータ１８が駆動され本体１が
走行を開始する。走行中は、メインプロセッサ４０は測
距センサ２７，２８およびバンパー２９からの検知信号
に基づいた障害物データを障害物検知用のサブプロセッ
サ４２より受取りながら移動経路を決定し、走行モータ
制御用のサブプロセッサ４３と操舵モータ制御用のサブ
プロセッサ４４とに移動指令を出す。移動指令を受は取
った走行モータ制御用のサブプロセッサ４３および操舵
モータ制御用のサブプロセッサ４４は、それぞれ走行モ
ータ１８を駆動制御することにより前進、停止、後退を
繰り返し、操舵モータ２３を駆動制御することにより走
行方向を変更し、本体１は障害物を回避しながら部屋の
周囲の壁に沿って移動しながら床面の清掃を行なう。ま
た、本体１の移動中に床面に階段などの段差が前方に現
れた場合は、床面センサ３０からの段差検出信号を走行
モータ制御用のサブプロセッサ４３が受取り、直ちに走
行モータ１８を停止させた後、これをメインプロセッサ
４０に知らせ、新たな移動指令を受取り段差を回避する
。このような走行中は、前述した位置認識手段により移
動軌跡を認識し、これを記憶装置５２に記憶している。

部屋を一周し終わると、位置認識手段によりこれを検知
し、この移動軌跡内部を清掃区域と判断し、この清掃区
域内を障害物を回避しながら（まなく走行して清掃区域
全体を自動清掃する。そして、この自動清掃中は、床ノ
ズル５から吸引されるゴミｉがゴミ通過センサ３１で検
知され、清掃制御用のサブプロセッサ４１は吸引される
ゴミ量が少なければ電動送風機２の吸引力を小さくし、
多ければ吸引力を大きくするよう制御するので、清掃能
力を落とすことな（電源３６の無用な消耗を防止すると
ともに吸引時の騒音も最小になる。

また同特に清掃制御用のサブプロセッサ４１は床面セン
サ３０の床面判別信号を入力し、床面がじゅうたんであ
れば駆動モータ６を制御してアジテータ７を回転させ、
ベアフロアであれば回転を停止トさせる。したがって、
異なる床材が組合わさった場所であっても連続的に清掃
ができる。

このように、メインプロセッサ４０は清掃の開始・終了
の指令を出すだけで、清掃制御用のナブプロセッサ４１
が床面センサ３０の床面判別手段とゴミ通過センサ３１
からなる清掃条件検知手段からの出力信号によって電動
送風機２または°ｒジテータ７の駆動モータ６を制御す
るので、メインプロセッサ４０が障害物データを見落と
したり指令を出すのが遅れたりすることはない。

また、この自動清掃では清掃できない部分、例えば家具
と家具のすきまや机の上などを清掃する場合は、吸込み
ホース９を本体１に取り付ける。

取付台カバー１３を開くと空気通路切換装置１０により
電動送風機２の吸引側は吸込みホース９の側に切り換わ
り吸込みホース９での清掃が可能になる。吸込みホース
９に設けた手元スイッチ（図示せず）により電動送風機
２の０Ｎ１０ＦＦを行ない通常の掃除機と同様に手動で
清掃できる。このとき、吸込みホース９を引っ張るとホ
ース引張力検知センサ３３が作動し、これにより走行モ
ータ制御用のサブブロセッ＋１４３は走行モータ１８を
駆動して、一定距離だけ本体１を走行させる。

同時に、操舵モータ制御用のサブプロセッサ４４は吸込
みホース９の導出方向をホース方向検知センサ３２によ
り検知し、常に走行方向が吸込みホース９の導出方向と
一致するように操舵モータ２３を駆動制御する。このよ
うに、手動清掃時には、移動制御用のサブプロセッサす
なわち走行モータ制御用のサブプロセッサ４３と操舵モ
ータ制御用のザブプロセッサ４４は、吸込みホース検知
手段すなわちホース引張力検知センサ３３とホース方向
検知センサ３２の信号を直接入力できるので、迅速な処
理が可能となり使用者の後を遅れることなく追随移動で
きるとともにメインプロセッサ４０への負担は全くない
。

また、走行酵方に障害物があるときは測距センサ２７，
２８またはバンパー２９によりこれを検知して停止する
。したがって、吸込みホース９を用いれば本体１はいつ
も使用者の後を追随移動するから、本体１の重量は通常
の掃除機より大きいが、その移動に要する操作力は非常
に小さい。

周囲を壁で囲まれていない部屋や任意の場所を自動清掃
させる場合等の清掃区域の教示は吸込みホース９を本体
１に取り付けた状態にして一旦上記の手動清掃モードに
し、操作スイッチ３８を操作して教示モードに切り換え
る。このモードは見かけの動作は手動清掃時と全く同様
であるが、本体１を吸込みホース９の方向に追随移動さ
せた移動軌跡を位置認識手段により認識し、記憶装置５
２に記憶していく。そして教示が終われば吸込みホース
９を本体１から取り外し、操作スイッチ３８を操作して
再スタートさせる。教示した移動軌跡が閉ループであれ
ば、こ清掃区域と判断して、この清掃区域内を障害物を
回避しながらくまなく走行して清掃区域全体を清掃する
。また、教示した移動軌跡が閉ループでない場合、すな
わち部屋の半分だけを清掃させるためにその境界線を教
示した場合などは、再スタート後、壁に沿って移動し、
移動軌跡が閉ループになった時点でその移動軌跡を清掃
区域と判断し、上と同様にその清掃区域全体を清掃する
。

発明の効果以上のように本発明の自走式掃除機は、吸込みホースを
使用して手動で清掃でき、使用者が吸込みホースを引っ
張ると吸込みホースの状態を吸込みホース検知手段が検
知して移動制御用のサブプロセッサに信号を送り本体を
吸込みホースに追随移動するから、１台の掃除機で自動
清掃機能と手動清掃機能の両方を兼ね備え、しかも非常
に使いかっての良い自走式掃除機を実現することができ
る。

また、段差検出手段の出力信号が直接移動制御用のサブ
プロセッサに入力されているので、メインプロセッサの
状態に関係なく直ちに本体の移動を停止させるから、床
面の段差を検出すれば即本体を停止させることのできる
より安全な自走式掃除機を得ることができる。

また、清掃条件を検知する清掃条件検知手段の出力信号
が清掃制御用のサブプロセッサに入力されているので、
メインプロセッサの動作とは無関係に電動送風機または
アジテータが自動的に制御できるから、清掃条件によっ
て清掃部の切り換えが不要で、無用な電源の消耗と騒音
の発生がない自走式掃除機を得ることができる。

さらに、本体幅と清掃幅がほぼ一致し、本体高さを低く
構成できるから、形状が非常にコンパクトで取扱いが容
易な自走式掃除機を実現することできるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す自走式掃除機の水平断面
図、第２図は同自走式掃除機の倒断面図、第３図は同自
走式掃除機の外観図、第４図は同自走式掃除機のシステ
ムブロック図である。１・・・本体、２・・・電動送風機、３・・・集塵室、
４・・・フィルタ、５・・・床ノズル、９・・・吸込み
ホース、１５．１６・・・走行輪、１７・・・走行駆動
部、１８・・・走行モータ、１９．２０・・・従輪、２
３・・・操舵モータ、３０・・・床面センサ、３１・・
・ゴミ通過センサ、３２・・・ホース方向検知センサ、
３３・・・ホース引張力検知センサ、３５・・・制御回
路、３６・・・電源、４Ｏ・・・メインプロセッサ、４
１・・・清掃制御用のサブプロセッサ、４３・・・走行
モータ制御用のザブプロセッサ、４４・・・操舵モータ
制御用のサブプロセッサ。代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　ほか１名！・−′＄
、体２−を勧迭風抵３−ｓ襄ヱ１５−　　芝行輪

Claims

【特許請求の範囲】

（１）清掃手段と、走行手段および操舵手段と、判断処
理手段と、本体から導出した吸込みホースと、吸込みホ
ースの状態を検知する吸込みホース検知手段とを本体に
備え、判断処理手段は、本体の移動経路を決定するメイ
ンプロセッサと、メインプロセッサの指令により本体の
前進、後退、停止、方向転換を制御する移動制御用のサ
ブプロセッサとを有し、吸込みホース検知手段の出力信
号が移動制御用のサブプロセッサに入力されている自走
式掃除機。
（２）清掃手段と、走行手段および操舵手段と、判断処
理手段と、床面の段差検出手段とを本体に備え、判断処
理手段は、本体の移動経路を決定するメインプロセッサ
と、メインプロセッサの指令により本体の前進、後退、
停止、方向転換を制御する移動制御用のサブプロセッサ
とを有し、段差検出手段の出力信号が移動制御用のサブ
プロセッサに入力されている自走式掃除機。
（３）清掃手段と、走行手段および操舵手段と、判断処
理手段と、清掃条件を検知する清掃条件検知手段とを本
体に備え、判断処理手段は、清掃の開始・終了を決定す
るメインプロセッサと、メインプロセッサの指令により
清掃手段の電動送風機またはアジテータを制御する清掃
制御用のサブプロセッサとを有し、清掃条件検知手段の
出力信号が清掃制御用のサブプロセッサに入力されてい
る自走式掃除機。
（４）本体の底面形状が略円形を成し、本体底部の直径
部に設けた床ノズルと、床ノズルの前方に設けた駆動輪
を有する走行駆動部と、床ノズルの後方に設けた従輪と
、信号回路部と駆動回路部とからなる制御回路と、電源
とを備え、制御回路を２つに分離し本体の左右に振り分
けて配置した自走式掃除機。