JPH07110269B2

JPH07110269B2 - 自走式掃除機

Info

Publication number: JPH07110269B2
Application number: JP63140975A
Authority: JP
Inventors: 秀隆 ▲籔▼内; 保道小林; 修江口; 信二近藤
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1988-06-07
Filing date: 1988-06-07
Publication date: 1995-11-29
Anticipated expiration: 2010-11-29
Also published as: JPH01308521A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野発明は清掃機能と移動機能を備えた床面清掃用の自走式
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
の向上を図つた清掃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ユータと各種センサ類を搭載
することにより、清掃場所を自分で判断しながら移動し
清掃する、いわゆる自立誘導型の自走式掃除機の開発も
行われる。

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、移動機能として走行およ
び操舵手段と走行時の障害物を検知する障害物検知手段
と位置を認識する位置認識手段とを備え、この障害物検
知手段によつて清掃場所の周囲の壁などに沿つて移動し
つつ、位置認識手段によつて清掃区域を認識し、その清
掃区域内を塗りつぶすよう移動して清掃区域全体を清掃
するものである。さらに、清掃場所が壁などで囲まれて
いない場合に対応して、リモートコントロール装置によ
つて清掃区域を教示できるようにしたものもある。

発明が解決しようとする課題このような従来の構成では、例えば壁に沿つて移動し清
掃している場合でも壁に近づける距離に限界があるため
に壁際や部屋の隅部に未清掃の部分が残ることが避けら
れず、また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つた。そこで、従来のこの
ような自走式掃除機を用いる場合には、未清掃部分を清
掃するために吸込みホースを有する通常の掃除機を別に
準備しなければならなかつた。これは、掃除機を必ず２
台必要とし不経済であり、掃除機を準備する手間、集塵
室に溜まつたゴミを捨てる手間が二重になり、掃除機を
収納するスペースが大きくなるという課題がある。さら
に、清掃区域の認識を、従来では清掃場所の周囲の壁に
沿つて移動することにより行うことを基本としているた
め、開放された出入口などのように壁のない箇所や、ど
うしても行かせたくない箇所がある場合には、一時的に
つい立てなどの仮設の壁を設ける必要があつて、準備が
大変であり、実用的でなかつた。リモートコントロール
装置により人為的に本体を誘導して清掃区域を教示する
方法もあるが、はじめての使用者が任意に誘導するのは
容易ではなく、かなりの熟練を要するという課題があ
る。

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、この自動と手動の切換え操作
が容易な自走式掃除機を実現することを目的としてお
り、また、任意の清掃区域の教示が容易に行える自走式
掃除機を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段請求項１に記載の自走式掃除機は、掃除機本体を自走さ
せて前記本体の床ノズルで清掃するとともに、床ノズル
とは別の吸込みホースと、電動送風機の吸引方向を床ノ
ズルの側と吸込みホースの側のいずれかに切換える空気
通路切換装置と、前記吸込みホースの着脱状態を検知す
るホース着脱検知手段とを設け、前記空気通路切換装置
は前記ホース着脱検知手段の状態に応じて吸引方向を切
換える。

請求項２に記載の自走式掃除機は、掃除機本体を自走さ
せて前記本体の床ノズルで清掃するとともに、床ノズル
とは別の吸込みホースと、電動送風機の吸引方向を床ノ
ズルの側と吸込みホースの側のいずれかに切換える空気
通路切換装置と、前記吸込みホースを取付けるホース取
付台をおおう開閉自在の取付台カバーとを設け、前記空
気通路切換装置は前記取付台カバーの開閉と連動して吸
引方向を切換えることを特徴とする。

請求項３に記載の自走式掃除機は、請求項１または請求
項２において、掃除機本体からの吸込みホースの導出方
向を検出するホース方向検知センサと、吸込みホースが
引張られたことを検出するホース引張力検知センサと、
ホース方向検知センサとホース引張力検知センサの出力
に基づいて前記本体を吸込ホースの導出方向へ自走させ
る追随移動制御手段とを設けたことを特徴とする。

請求項４に記載の自走式掃除機は、請求項３において、
追随移動制御手段によつて指示されて移動した経路を記
憶手段に書き込んで、床ノズルによる清掃運転時に前記
記憶手段に書き込まれた移動経路の内側の区域を清掃区
域と判断して清掃運転するように構成したことを特徴と
する。

請求項５に記載の自走式掃除機は、請求項１または請求
項２または請求項３において、空気通路切換装置の切換
えに連動して、吸引方向が吸込みホースの側に切換わつ
たときに床ノズルを清掃面より上昇させる床ノズル昇降
装置を設けたことを特徴とする。

作用請求項１または請求項２の構成によると、自走させて掃
除できない狭い場所や机の上などでは、空気通路切換装
置で電動送風機，吸引方向を吸込みホースの側に切換え
て、吸込みホースを使用して手動で掃除する。

請求項３の構成によると、利用者が吸込みホースを引つ
張ると、掃除機本体は追随移動制御手段によつて吸込み
ホースが引つ張られた方向に自走して、利用者の後を追
随して移動する。

請求項４の構成によると、利用者が吸込みホースを引つ
張つて清掃区域を移動すると、掃除機本体は追随移動手
段によつて利用者の後を追随して自走しながら移動し、
このときの移動の経路が記憶手段に読み込まれ、次に自
動清掃を指示すると、記憶手段から清掃区域を読み出し
てその区域内を自走して掃除する。

請求項５の構成によると、空気通路切換装置による吸引
経路の切換えに連動して床ノズルが昇降するため、吸込
みホースによる清掃時には、床ノズルが上昇して本体の
移動を妨げない。また床ノズルの清掃時には上昇させて
いた床ノズルが降下する。

実施例以下、本発明の実施例を第１図〜第９図に基づいて説明
する。

第１図と第２図は本発明の自走式掃除機の全体構成を示
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の内部に設けたフイルタ4,5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。６は本体１の底部中央に設けた床ノズル
で、回転ブラシ７′を備えている。８は本体１の上部か
ら導出した吸込みホースで、ホース取付台９に着脱可能
に取付けられている。10は電動送風機２の吸引側を床ノ
ズル６の側と吸込みホース８の側のいずれかに切換える
空気通路切換装置で、下方に摺動自在に接続した床ノズ
ル接続パイプ11,12が取付けられ、その先端が床ノズル
６に接続されており、上方には吸込みホース接続パイプ
13が取付けられホース取付台９を介して吸込みホース８
に接続されている。空気通路切換装置10は切換モータ14
によつて吸引通路の切換えを行つている。また、切換モ
ータ14はクランク板15をともに回転駆動して、前述のよ
うに空気通路を切換えると同時にこれはリンク16を介し
て床ノズル接続パイプ12を昇降させて床ノズル６を昇降
させる。以上の14〜16により床ノズル昇降装置を構成し
ている。17,18は走行メカケース19に取付けられた走行
輪で、図には示していない走行減速機を介して走行モー
タ20によつて駆動される。21,22は本体１の後方に回転
自在に取付けられた従輪である。走行メカケース19はこ
れに取付けられた操舵軸23および操舵減速機24を介して
操舵モータ25によつて駆動されており、これによつて左
右に回転して走行方向が変えられる。以上の17〜25によ
つて走行手段および操舵手段を構成している。26は走行
モータ20の回転速度を検出する走行エンコーダ、27は同
じく操舵モータ25の回転速度を検出する操舵エンコーダ
である。28は操舵軸23に取付けられた方向検知センサ
で、本実施例ではレートジヤイロを用いている。そし
て、走行エンコーダ26が検出した回転速度および方向検
知センサ28が検出した走行輪17,18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。29は本体１の周
囲に設けた超音波センサ、フオトセンサ等の測距センサ
で、障害物までの距離を計測する。30は本体１の外周に
取付けたバンパー31に設けた接触センサで、バンパー31
が障害物に接触したことを検知する。測距センサ29と接
触センサ30とで障害物検知手段を構成している。32は全
体の制御を行う制御回路で、走行手段および操舵手段に
信号を出力する判断処理手段33と記憶装置34を有してい
る〔第３図参照〕。35は吸込みホース８の本体１からの
導出方向を検知するホース方向検知センサで、本実施例
ではエンコーダを用いている。36は吸込みホース８が引
つ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９の変位をスイツチで検出している。この
ホース方向検知センサ35とホース引張力検知センサ36と
で追随移動制御手段を構成している。37はホース取付台
９に設けたホース検知スイツチで、ホース取付台９に吸
込みホース８の着脱状態を検知するホース着脱検知手段
となつている。38はバツテリー等からなる電源である。
39は操作部で、操作スイツチ40と表示器41を備えてい
る。

第３図は本実施例のシステムブロツク図で、マイクロコ
ンピユータからなるメインプロセツサである判断処理手
段33に対して信号の入出力を示している。入力側のバス
ライン47には入力ポート43を介して、ホース方向検知セ
ンサ35に接続されたカウンタ42と、ホース引張力検知セ
ンサ36と、ホース検知スイツチ37および操作スイツチ40
が接続されている。この他、入力側のバスライン47には
測距センサ29、接触センサ30が接続された増幅器44が障
害物検知用サブプロセツサ45を介して、方向検知センサ
28が接続された積分器が入力ポート43を介して接続され
ている。出力側のバスライン47には出力ポート49を介し
て、表示器41と電動送風機２と回転ブラシ７′の駆動用
モータ７と切換えモータ14が接続された駆動回路が接続
されている。この他、出力側のバスライン47には操舵モ
ータ25を接続した駆動回路50が操舵モータ制御用サブプ
ロセツサ51を介して、同様に走行モータ20を接続した駆
動回路52が走行モータ制御用サブプロセツサ53を介して
接続されている。プログラムおよびデータを記憶する記
憶装置34と時間を計測するタイマ54もバスライン47を介
して判断処理手段33に接続されている。なお、一点鎖線
で囲んだ55は障害物検知ブロツク、56は操舵制御ブロツ
ク、57は走行制御ブロツク、58は位置認識ブロツクであ
る。

第４図〜第６図は空気通路切換装置10付近の具体構成を
示すもので、半円筒形のロータリ弁59に取付けた回転軸
60が回転軸歯車61、モータ歯車62およびモータ減速機1
4′を介して切換モータ14によつて駆動される。このロ
ータリ弁59が図示された位置にあるときは床ノズル６か
ら吸引された空気は矢印Ａ→Ｂ→Ｃの順に流れて集塵室
３に入る。回転軸60が切換モータ14によつて駆動され、
ロータリ弁59が90°回転して一点鎖線で示した位置にく
ると、吸込みホース８の先端から吸引された空気は矢印
Ｄ→Ｃの順に流れて集塵室３に入る。また、回転軸60の
両端にクランク板15が取付けられており、ロータリ弁59
と連動して回転する。リンク16はクランク板15の偏心位
置に設けた支持軸16′および床ノズル接続パイプ12に設
けた支持軸16″に回動自在に取付けられ両者を接続して
いる。ロータリ弁59が図示された位置にある場合、すな
わち吸引方向が床ノズル６の側のときは床ノズル６は床
面上に降下し、ロータリ弁59が一点鎖線で示した位置に
ある場合、すなわち吸引方向が吸込みホース８の側のと
きは床ノズル６は床面より上昇している。

第７図に追随移動制御手段の構成を示す、63はホース取
付台９に水平面内で矢印Ｅ方向に回転方向に回転自在に
支持された回転台で、吸込みホース８が接続される。こ
の回転台63の回転が、歯車64,65を介してホース方向検
知センサ35で検出される。ホース取付台９は本体１に固
定した取付軸66で枢支されており、吸込みホース８が引
張られると矢印（Ｆ）の方向に回転してホース引張力検
知センサ36を作動させる。

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８を
取り外ずした本体１を壁沿いに置いて操作スイツチ40を
操作してスタートさせる。この状態では吸込みホース８
が取り外ずされているので、これをホース検知スイツチ
37で検知し、切換モータ14を駆動して空気通路切換装置
10により電動送風機２の吸引方向を床ノズル６の側に切
換えると同時に、床ノズル６を床面上に降下させる。床
ノズル６がセツトされると電動送風機２およびモータ７
が作動し、走行モータ20が駆動され本体１が走行を開始
する。走行中は、測距センサ29および接触センサ30によ
り障害物を検知しつつ、操舵モータ25を駆動制御するこ
とにより走行方向を変更し、走行モータ20を駆動制御す
ることにより前進、停止、後退を繰返し障害物を回避し
ながら部屋の四方の壁に沿つて移動させて床面の清掃を
行う。このとき、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34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く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８を本体１に取付ける。吸込みホ
ース８がホース取付台９に接続されると、ホース検知ス
イツチ37でこれを検知し、前記とは逆に切換モータ14を
駆動して空気通路切換装置10により吸引方向を吸込みホ
ース８の側に切換え、同時に床ノズル６を床面より上昇
させる。この状態で、吸込みホース８に設けた手元スイ
ツチ（図示せず）により電動送風機２の電源の開閉を行
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８を引張るとホース引張力検知センサ36が
作動し、これにより走行モータ20を駆動して、一定距離
だけ本体１を走行させる。同時に、吸込みホース８の導
出方向をホース方向検知センサ35により検知し、常に走
行方向が吸込みホース８の導出方向と一致するように操
舵モータ25を駆動制御する。また、走行前方に障害物が
あるときは測距センサ29または接触センサ30によりこれ
を検知して停止する。したがつて、吸込みホース８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けれども、その移
動に要する操作力はかなり小さい。

四方を壁に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について説明する。清掃
区域の教示は吸込みホース８を本体１に取付けた状態に
して一但上記の手動清掃モードにし、操作スイツチ40を
操作して教示モードに切換える。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８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34に記憶していく。そして教
示が終われば吸込みホース８を本体１から取り外ずし、
操作スイツチ40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、これを清掃区域と判断し
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、壁に沿つて移動し、移動軌跡が閉ループにな
つ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。第８図は、この教示方
法で清掃区域を教示した場合の動作例を示すもので、図
のように吸込みホース８で手動清掃を行いながら、本体
１を矢印（Ｇ）上を追随移動させると、この移動軌跡を
記憶装置34に記憶し、これを清掃区域と判断して、矢印
（Ｈ）のようにこの区域内をくまなく自走して清掃を行
うものである。

以上のように、本発明の自走式掃除機では、空気通路切
換装置10によつて床ノズル６からでも吸込みホース８か
らでも吸引できるから、従来の自動清掃だけでは不可能
だつた場所の清掃を吸込みホース８を用いて行え、別の
掃除機を準備する必要がなくなり、手間が二重になつた
り、収納スペースが大きくなることがない。しかも吸込
みホース８の方向に追随移動するので、わずかな操作力
で本体１を移動させることができる。

また、空気通路切換装置10と連動する床ノズル昇降装置
により、電動送風機２の吸引方向が吸込みホース８の側
のときには床ノズル６は床面より上昇し、床ノズル６の
側のときには必ず床面上に降下するから、床ノズル６の
状態に気を使う必要がなく、手動清掃中や清掃場所への
移動中は床ノズル６が床面の突起等にひつかかることな
くスムーズに走行でき、しかも自動清掃時に床ノズル６
が上昇したままで清掃ができないということがない。

吸込みホース８を着脱可能にしホース着脱検知手段を備
えることにより、吸込みホース８を本体１に取付ければ
必ず電動送風機２の吸引方向は吸込みホース８の側にな
り、吸込みホースを本体から取外ずせば必ず床ノズル６
の側になるから、空気通路切換装置10の切換えを忘れて
正常に清掃できなくなることがなくなり、操作性が非常
にすぐれている。

さらに、吸込みホース８を用いて本体１を任意の軌跡上
を追随移動させ、この移動軌跡を記憶できるから、清掃
を行いたい清掃区域の教示に際して、特に熟練を要する
ことなく誰にでも容易に行える。また、この教示方法そ
のものは追随移動制御手段を用いたものであるから、従
来のようにリモートコントロール装置などの別の手段を
付加することなく実現できるものであり、使用者にとつ
ても別の操作方法を覚える必要がなく非常にすぐれた教
示方法であるといえる。

第９図は空気通路切換装置10の別の実施例を示す。上記
の実施例においてはロータリ弁59の切換えには切換モー
タ14が必要であつたが、この別の実施例では切換モータ
14が不要である。67はホース取付台９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に設
けたスライドガイド68と本体１の外壁との間に摺動自在
に取付けられ、開閉自在になつている。その下端部に設
けた取付ピン69には回転自在にラツク70が取付けられ、
これと噛合した中間歯車71を介してロータリ弁59に取付
けた歯車72に連結されている。この取付台カバー67を閉
じた状態、すなわち図示した状態ではロータリ弁59は上
部にあり電動送風機２の吸引方向は床ノズル６の側にな
つている。この取付台カバー67の上部設けたつまみ67′
を手で矢印Ｉの方向にスライドさせて開くと、ラツク70
が矢印Ｊの方向に移動しロータリ弁59は矢印Ｋの方向に
回転する。取付台カバー67を完全に開くとロータリ弁59
は90°回転し、吸引方向が吸込みホース８の側に切換わ
るものである。

発明の効果以上のように請求項１または請求項２に記載の構成によ
ると、床ノズルによる自走の清掃だけでなく、空気通路
切換装置によつて吸引方向を切り換えて吸込みホースを
使用して手動で掃除することができるため、掃除機本体
が入り込めない狭い場所や机の上などの１台の自走式掃
除機だけで掃除でき、しかも吸込みホースを本体に取付
けたときには必ず吸引方向は吸込みホースの側に切換わ
つているので操作性にすぐれる。

請求項３の構成によると、追随制御手段を設け、吸込み
ホースを引張るだけで掃除機本体がその方向に自走して
追随していくため、掃除機本体が重い場合であつても手
動による清掃中の操作性が良好である。

請求項４の構成によると、吸込みホースを引つ張つて清
掃区域を歩くことによつてその経路が記憶素子に書き込
まれ、自動清掃を指示するとその経路を清掃区域として
自走して床ノズルで清掃するため、清掃区域の教示操作
が従来よりも簡単で操作性が良好である。

請求項５の構成によると、吸込みホースによると手動の
清掃時には、床ノズルが床ノズル昇降装置によつて上昇
して床面から離れるため、本体の移動を妨げない。ま
た、床ノズルの清掃に空気通路切換装置を切り換える
と、床ノズルが床に降下して、床ノズルのおろし忘れも
なく確実な自動清掃を期待できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の自走式掃除機の側断面図、第２図は同
水平断面図、第３図は同装置のブロツク図、第４図と第
５図は同装置における空気通路切換装置の縦断面図と水
平断面図、第６図は同装置における床ノズル昇降装置の
詳細図、第７図は同装置における追随移動制御手段の詳
細を示す断面図、第８図は清掃区域の教示方法の説明
図、第９図は他の実施例を示す断面図である。１……掃除機本体、２……電動送風機、６……床ノズ
ル、８……吸込みホース、９……ホース取付台、10……
空気通路切換装置、15……クランク板、16……リンク、
17,18……走行輪、20……走行モータ、21,22……従輪、
25……操舵モータ、26……走行エンコーダ、28……方向
検知センサ、29……測距センサ、30……接触センサ、32
……制御回路、34……記憶装置、35……ホース方向検知
センサ、36……ホース引張力検知センサ、37……ホース
検知スイツチ、38……電源。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者近藤信二大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (56)参考文献特開昭62−170219（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】掃除機本体を自走させて前記本体の床ノズ
ルで清掃するとともに、床ノズルとは別の吸込みホース
と、電動送風機の吸引方向を床ノズルの側と吸込みホー
スの側のいずれかに切換える空気通路切換装置と、前記
吸込みホースの着脱状態を検知するホース着脱検知手段
とを設け、前記空気通路切換装置は前記ホース着脱検知
手段の状態に応じて吸引方向を切換える自走式掃除機。
【請求項２】掃除機本体を自走させて前記本体の床ノズ
ルで清掃するとともに、床ノズルとは別の吸込みホース
と、電動送風機の吸引方向を床ノズルの側と吸込みホー
スの側のいずれかに切換える空気通路切換装置と、前記
吸込みホースを取付けるホース取付台をおおう開閉自在
の取付台カバーとを設け、前記空気通路切換装置は前記
取付台カバーの開閉と連動して吸引方向を切換える自走
式掃除機。
【請求項３】掃除機本体からの吸込みホースの導出方向
を検出するホース方向検知センサと、吸込みホースが引
張られたことを検出するホース引張力検知センサと、ホ
ース方向検知センサとホース引張力検知センサの出力に
基づいて前記本体を吸込みホースの導出方向へ自走させ
る追随移動制御手段とを設けた請求項１または請求項２
に記載の自走式掃除機。
【請求項４】追随移動制御手段によつて指示されて移動
した経路を記憶手段に書き込んで、床ノズルによる清掃
運転時に前記記憶手段に書き込まれた移動経路の内側の
区域を清掃区域と判断して清掃運転するように構成した
請求項３に記載の自走式掃除機。
【請求項５】空気通路切換装置の切換えに連動して、吸
引方向が吸込みホースの側に切換わつたときに床ノズル
を清掃面より上昇させる床ノズル昇降装置を設けた請求
項１または請求項２または請求項３に記載の自走式掃除
機。