JPH07152433A - 掃除機およびその制御方法 - Google Patents

掃除機およびその制御方法

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JPH07152433A
JPH07152433A JP6183813A JP18381394A JPH07152433A JP H07152433 A JPH07152433 A JP H07152433A JP 6183813 A JP6183813 A JP 6183813A JP 18381394 A JP18381394 A JP 18381394A JP H07152433 A JPH07152433 A JP H07152433A
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cleaner
microcomputer
vacuum cleaner
motor
cleaning
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JP6183813A
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Ji-Hyun Kim
▲ジ▼顯 金
Suk-Jin Han
錫鎭 韓
Jae-Bong Lee
在峯 李
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Samsung Electronics Co Ltd
Original Assignee
Samsung Electronics Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 電源ケーブルを搭載し自動、手動または遠隔
調整により掃除区域を掃除できる掃除機および制御方法
を提供することにある。 【構成】 物体にぶつかって反射されてくる超音波を受
信する物体感知手段と、前記物体感知手段から入力され
る物体にたいする情報を判別するマイクロコンピュータ
と、掃除機の動作モードを前記マイクロコンピュータに
セッティング可能にする機能選択手段と、前記マイクロ
コンピュータから印加される制御信号により掃除機能を
行う掃除手段と、前記物体感知手段から検出された物体
にたいする情報により移動経路を変更して掃除機を走行
させる駆動手段と、前記駆動手段の動作により掃除機の
走行のさいに引出、または引入される電源ケーブルの張
力を一定に保持するケーブル張力調整手段を具備してい
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、掃除機に関し、とくに
ＡＣ電源ケーブルを搭載して自動、手動、または遠隔調
整により掃除機能を行う掃除機に関する。
【０００２】また、本発明は掃除機の走行の基準となる
標準平面を設定し、掃除区域の全体を有効に掃除可能に
した掃除機の制御方法に関する。
【０００３】
【従来の技術】従来、自動により掃除機能を行う掃除機
は、有線型と無線型の２種がある。流線型掃除機は電源
ケーブルの巻回された電源ケーブルアセンブリーを内装
し、使用者は所定区域を掃除できるほどの十分な長さの
上記電源ケーブルを外部に引出後、コンセントを挿入し
て掃除機を動作させる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このように
電源ケーブルを床面にたらした状態で掃除機を動作させ
ると、椅子とか卓子等の障害物のない所では有効に掃除
機能を果しうるものになせうるが、障害物のある所で
は、すでに引出されてたれ下っている電源ケーブルが障
害物に引っかかるし、または電源ケーブルが長く引出さ
れた状態で掃除機が電源供給地点、つまりコンセントに
近い距離に移動する場合、電源ケーブルが床面に曲線状
態でおかれるため、掃除機の移動に障害となり、さらに
電源ケーブルそのものがよじれる問題点があった。
【０００５】無線型掃除機においては、電源ケーブルの
削除された構造で構成されているため、走行に障害物に
よる支障をうけるか、掃除区域に制限をうける問題点を
有効に解決できる。ところで、前記無線型掃除機は電源
ケーブルを削除する代わりに掃除機の動作に要求される
エネルギー源、たとえば、バッテリを搭載すべきであ
る。
【０００６】とくに、充電式のバッテリを使用するとき
には、使用者はそのバッテリを随時充電させるべきであ
るため、掃除機の使用時間に制約をうけることになる。
また、掃除機の主な電源消費手段はモータであり、その
モータは電力を多量に消費する部品であるため、バッテ
リの限られた容量により掃除機の出されうる出力もまた
制限される問題点があった。
【０００７】上記問題点の解決のためには、バッテリの
容量を増加させる方案も考慮しうる。しかし、バッテリ
の容量の増加では重量がさらに重くなり、厚さも同様に
増加するため、好ましい方法とはみなしえない。
【０００８】したがって、上記無線型掃除機と有線型の
長短所を補完した新たな掃除機が要求される。
【０００９】一方、前記無線型または有線型掃除機は、
共通に自走式で使用される。つまり、掃除機に超音波セ
ンサを装着し、その超音波センサから検出された障害物
の情報にしたがって掃除機が自ずと障害物からさけなが
ら、掃除を行うようになっている。
【００１０】しかし、上記においては、掃除機が一所で
くるくるまわり、限られた区域だけを繰返して掃除機能
を行う問題点があった。とくに、掃除機が自ずと掃除区
域を掃除するとしても、隅っこや掃除機に付着されたご
み収集用ブラシの及ばない所が生じるようになる。
【００１１】つまり、室内の掃除をするさい、不可避に
掃除機を手動で作動させる場合も生じるようになるが、
上記でふれた従来の無線型掃除機は、電源ケーブルなし
に作動されるだけに、自動モード機能だけを有している
ため、手動による作動が不可能であるとの問題点があっ
たし、上記従来の有線型掃除機も自走式だけで動作する
よう構成されている。
【００１２】
【発明の目的】したがって、本発明は上記のごとき従来
の問題点の解決のためなされたものであって、電源ケー
ブルを搭載し自動、手動または遠隔調整により掃除区域
を掃除できる掃除機を提供することにある。
【００１３】本発明の他の目的は、ＡＣ相電源を主駆動
電源で使用することにより、掃除機の使用時間にたいす
る制約から逸脱し、連続的に長時間使用可能な掃除機を
提供することにある。
【００１４】本発明のさらに他の目的は、掃除区域の壁
面にたいする情報を有効に検出する超音波センサを利用
してその壁面中のいずれの１つを基準平面に設定して掃
除機を走行させることにより、掃除区域のすべてを有効
に掃除できる掃除機を提供することにある。
【００１５】本発明のさらに他の目的は、掃除機に搭載
された電源ケーブルが掃除機と電源供給地点との距離と
はかかわりなしに、常時一定の張力を保持可能に提供す
ることにある。
【００１６】本発明のさらに他の目的は、掃除区域にあ
る壁面中のいずれの１つを基準平面に設定して掃除機の
走行に基準となるようにすることにより、掃除機が特定
区域だけを徘徊することなく、有効に掃除できる掃除機
の制御方法を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明による掃除機は、掃除区域内にある物体の有無
および物体までの距離にたいする情報を検出可能に超音
波を放射し、物体にぶつかって反射されてくる反射波を
受信する物体感知手段と、前記物体感知手段の出力端に
接続され前記物体感知手段から入力される信号から物体
にたいする情報を判別するマイクロコンピュータと、使
用者が掃除機の動作モードを前記マイクロコンピュータ
にセッティング可能にする機能選択手段と、使用者が前
記機能選択手段を操作して掃除機の動作モードを選択す
るさい、前記マイクロコンピュータから出力される制御
信号により掃除機能を行う掃除手段と、前記マイクロコ
ンピュータに接続され前記物体感知手段から検出された
物体にたいする情報により掃除機が走行するよう、掃除
機の低面に設置された動力輪を駆動させる駆動手段と、
前記マイクロコンピュータに接続され、前記駆動手段の
動作により掃除機の走行のさいに引出、または引入され
る電源ケーブルの張力を一定に保持するケーブル張力調
整手段を具備したことを特徴とする。
【００１８】また、本発明による制御方法は、掃除機の
機能モードを選択する第１段階と、機能モードの選択に
応じて駆動モータと動力輪とを機具により接続させる第
２段階と、物体感知手段から印加される物体情報にたい
する信号から標準平面を設定する第３段階と、標準平面
との離隔距離を一定に保持させ掃除機を走行させる第４
段階と、走行経路上の障害物を検出する第５段階と、前
記第５段階らか検出する信号に応じて掃除機の走行方向
を変更する第６段階とからなることを特徴とする。
【００１９】
【実施例】以下、添付図面を参照し本発明の一実施例に
ついて詳述する。本発明による掃除機は、電源ケーブル
が巻回されている紡車筒を内装し、前記電源ケーブルを
外部へ引出し図示のない電源コンセントに連結すること
により電源が供給される。その掃除機は、自ずと掃除区
域を移動しつつ自動に掃除機能を行い、また遠隔にも調
整可能であり、とりわけ使用者が直接引きずりながら操
作可能な手動機能も有している。
【００２０】図１は、掃除機に付着された機能ファンネ
ル１１を示すものである。前記機能ファンネル１１で動
作、停止キー１２は掃除機に電源を供給するか、これを
遮断するために使用される。つまり、使用者が初期に掃
除機を動作させるときに使用されるものである。掃除機
を動作させるために、この動作、停止キー１２を押す
と、動作状態を表わす表示器、たとえば、発光ダイオー
ド１３が点燈され、この電源が供給される状態を表わ
す。もう一度前記動作、停止キー１２を押すと、電源供
給が遮断され、このさい発光ダイオード１３は消燈され
る。
【００２１】一方、初期に電源を供給された状態では、
掃除機の自動動作する状態も共に行われる。これにより
自動選択キー１２の動作状態を表わす発光ダイオード１
５も前記動作、停止キー１２を押すと同時に点燈され
る。
【００２２】また、前記動作、停止キーをもう一度押す
と電源供給が遮断され、ＬＥＤ１５は消燈される。
【００２３】このように、掃除機が自走式で走行経路を
設定し、掃除機能を行う自動モードにより動作されるよ
うになるときには、図２に示す遠隔制御機１６を利用し
て掃除機を遠隔により制御可能となる。つまり、無線方
式で自走式掃除機を遠隔調整するようになる。
【００２４】一方、前記自動選択キー１４を押すと、発
光ダイオード１５は消燈されるが、これは自動動作モー
ドが解除されながら、使用者が掃除機を直接引きずりな
がら手動による動作可能な状態を表わす。
【００２５】参照番号１７の電源ケーブル引入キーは掃
除機の外部へ引出された電源ケーブルを掃除機の内部に
設置された紡車筒に巻戻すのに使用されるもので、これ
は通常の掃除機に付着されたものと同一の機能を行う。
【００２６】つぎに、図２を参照して使用者が掃除機を
遠隔制御するのに使用される遠隔制御機について述べ
る。
【００２７】図１において、使用者が動作、停止キー１
２を押すと、電源供給が行われるとともに、掃除機が自
動モードで動作する状態もともに行われ、したがって、
掃除機は自走式で走行しながら掃除機機能を行う。
【００２８】また、使用者は図２に示す遠隔制御機１６
に構成された動作、停止キー１８を押すことにより、遠
隔により掃除機を動作させることができる。
【００２９】以後、走行停止キー１９を押すと、掃除機
は前方へ走行する。走行中、前方に障害物があるとき、
これを感知した使用者が走行停止キー１９を再度押す
と、掃除機は走行を停止させるようになる。
【００３０】このさい、使用者が後進キー２２を押す
と、掃除機は後進され、したがって障害物から離れる。
【００３１】このように、前方に障害物が現われたと
き、掃除機を停止させ、後進させるほか、走行方向の変
更も可能である。
【００３２】つまり、左回転キー２３を押すと、掃除機
は左側へ回転するようになり、右回転キー２４を押す
と、右側へ回転するようになる。
【００３３】とくに、使用者が回転キー２５を押すと、
掃除機は現位置で１９０度回転しながら、前とは反対方
向へ走行するようになり、前記機能キー等が押されると
きごとに、発光ダイオード２６は点燈される。
【００３４】上述のごとく、本発明による掃除機は自ず
からの判断により掃除区域を走行しながら自動掃除を行
う機能のほか、使用者が遠隔制御機１６を利用して掃除
機の走行方向を任意に変更しながら掃除機能の遂行が可
能となる。
【００３５】また、本発明による掃除機は、自動モード
から手動モードに切換されると、後述のごとく、使用者
が直接掃除機を引きずり歩きながら掃除が可能に構成さ
れている。
【００３６】つぎに、本発明による掃除機の横断面を示
す図３およびその縦断面を示す図４を参照して機具的構
造について述べる。
【００３７】図３において、符号３１は掃除用モータ
で、これはごみを吸入する吸引力を発生させるものであ
り、掃除区域の遂行に使用される。
【００３８】図３に示す掃除機は、掃除機が前方にある
物体、つまり障害物を避けながらの走行を可能にする物
体感知手段３２，３３，３４が設置させる。
【００３９】つまり、掃除機の先端部位には前方にある
障害物を探知する超音波センサの一種であるネビゲーシ
ョンセンサ３２が設置され、その左側面と右側面の所定
位置には掃除区域の壁面までの距離検出をしうる超音波
センサ３３，３４がそれぞれ設置される。前記ネビゲー
ションセンサ３２はモータ等の駆動ユニットで印加され
る回転力により前方を基準に左右１８０度回転しなが
ら、この回転範囲にある物体探知をするもので、超音波
センサ３３，３４は固定式による法線方向にある物体、
より具体的には掃除区域の壁面を検出する。
【００４０】掃除機の床面には掃除機の走行力を発生さ
せる左右一対の駆動手段が設けられる。
【００４１】その中の左側に設けられた駆動手段は、駆
動力が生じるモータ３５を含み、そのモータ３５は電子
クラッチ３６をとおして動力輪３７に機具的に連結され
る。
【００４２】前記電子クラッチ３６は、モータ３５から
動力輪３７に印加される動力輪３７の断続に使用され
る。
【００４３】つまり、掃除機を自動モードで動作させる
ときには、電子クラッチ３６はモータ３５と動力輪３７
とを機具的に連結させ、掃除機が手動モータに切換され
るときには、電子クラッチ３６はこれらを機具的に分離
させる作用をする。
【００４４】右側に設けられた駆動手段も前記左側に設
置された駆動手段と同一の構造をなす。つまり、動力を
発生させるモータが電子クラッチをとおして動力輪４２
に連結され電子クラッチ３９はモータ３８から動力輪４
２に印加される駆動力を断続するようになる。
【００４５】図４は掃除機の縦断図を示すもので、図３
と同一部分は同一符号を付す。図４において、掃除機の
先端部位には、前方の障害物を探知するネビゲーション
センサ３２が設けられ、その内部中央には掃除用モータ
３１が装着され、その床面には一対の動力輪３７，４２
が設置される。掃除機の後床面にはモータ等の動力源に
連結されていない無動力輪４３が設置されるが、その無
動力輪４３は掃除機の後端荷重を支持する。また、無動
力輪４３は、掃除機の走行経路の変更を容易ならしめる
よう、３６０度回転可能なものが使用される。
【００４６】前記動力輪３７，４２と無動力輪４３との
間には床面にあるごみを収集するブラシ４４が設置さ
れ、そのブラシ４４をとおして吸いこまれたごみは、フ
ード４５をとおして掃除機内部のごみ収集函４６に収集
される。
【００４７】一方、図４には掃除機を自動モードから手
動モードに切換えて動作時に使用されるノズル４７が示
されている。
【００４８】つまり、使用者が掃除機を自ずから引きず
りながら掃除機機能を行う手動モードにおいては、掃除
機の先端の図示のないふたの除去後、図４に示すごと
く、ノズル４７を掃除機の先端に挿着する。
【００４９】そのノズル４７は掃除機が手動モードで動
作されるときに限り設けられるものである。
【００５０】したがって、掃除機を自動モードで動作さ
せるさいには掃除機からノズル４７を除去し、ブラシ４
４をとおしてごみを収集するよう、フード４５の通路を
開き、このさい掃除機の先端部位に設けられた図示のな
いふたは、ノズルの挿入される穴を閉じる。
【００５１】図４には、本発明の理解のため、自動およ
び手動モードでごみ収集経路をともに示したが、モード
別に収集経路が形成されるのはもとよりである。
【００５２】つぎに、図５に示す電源ケーブルの張力調
整ユニットについて述べる。本発明による掃除機は、従
来の無線式とは異なり、電源ケーブル５１をとおして電
源が印加されるもので、掃除機が自走式により掃除機機
能を円滑に行うためには、無線型掃除機の場合と同様、
電源ケーブルの構成とはかかわりなしに、掃除機が自在
に走行すべきである。このため、本発明では電源ケーブ
ル５１の張力を掃除機の走行に支障をきたさないほど
に、常時一定に調整できる張力調整ユニットを構成す
る。
【００５３】図５において、電源ケーブル５１は紡車筒
５２に巻取られ、紡車筒５２の中央には回転力を印加す
るモータ５３が内設され、これらの間には、一端が紡車
筒５２に固定され、その他端はモータ５３の軸上に固定
される螺旋形の板ばね５４が機具的に連結される。
【００５４】前記板ばね５４は、電源ケーブル５１が引
出されながら紡車筒５２が反時計方向へ回転するとき、
時計のぜんまい式で卷回される。
【００５５】また、板ばね５４はケーブルの引入時には
紡車筒５２が時計方向へ回転することにより解かれる
が、板ばね５４は卷回回数が増加されるさい、その弾性
率は増加され、これにつれて電源ケーブル５１の張力も
増加される。
【００５６】このさい、図６に示すマイクロコンピュー
タ６１は紡車筒５２の回転と同一方向にモータ５３を駆
動させ、板ばね５４を解除することにより、板ばね５４
の弾性率を適当水準に低めることになる。
【００５７】このような動作はセンサの利用により行わ
れる。つまり、前記紡車筒５２の側面には、これととも
に回転する回転板５６が設置され、この回転板５６の外
周面には歯形のシャッター５５が複数個形成され、その
回転板５６の近傍には一対の第１，２回転方向感知セン
サ、たとえば、光を印加する発光部とこの印加をうける
受光部とから構成されたホトカプラ５７，５８が設けら
れる。
【００５８】前記発光部から受光部に印加される光は、
これらの間へ回転板５６の外周縁に形成されたシャッタ
５５が通過するときごとに遮光され、マイクロコンピュ
ータ６１は第１，２カプラ５７，５８の光の遮断順にし
たがって、紡車筒５２の回転方向を感知する。
【００５９】たとえば、第１ホトカプラ５７の遮光後、
あいついで第２ホトカプラ５８の遮光のさいには、マイ
クロコンピュータ６１は紡車筒５２は反時計方向に回転
し、これにより電源ケーブル５１が引出中であるのを判
断するようになる。
【００６０】これに反し、第２ホトカプラ５８が先に遮
光され、その後第１ホトカプラ５７が遮光されるさいに
は、時計方向に回転し、これによりマイクロコンピュー
タ６１は電源ケーブル５１が引入中であるのを判断する
ようになる。
【００６１】前記ホトカプラ５７，５８は紡車筒５２の
回転数の測定にも使用される。つまり、前記シャッタ５
５の光遮断のときごとに、ホトカプラ５７，５８から方
形波が出力され、マイクロコンピュータ６１は出力され
る方形波の回数をカウントし、紡車筒５２の回転数が判
断される。
【００６２】このさい、マイクロコンピュータ６１は紡
車筒５２の回転数だけモータを駆動させ、板ばね５４を
巻回または解除する。
【００６３】前記モータ５３の回転数はセンサにより測
定される、つまりモータ５３の回転軸にはモータ軸の回
転数を検出するセンサ手段、たとえば、磁石６２とホー
ル素子６３とからなるホールセンサが設けられ、ホール
素子６３はマイクロコンピュータに接続される。
【００６４】したがって、マイクロコンピュータ６１
は、第１，２ホトカプラ５７，５８とホールセンサから
各々入力される信号をつなげてモータ５３を制御する。
つまり、マイクロコンピュータ６１はホトカプラ５７，
５８およびホールセンサで印加される信号から紡車筒５
２の回転方向およびその回転数を判別する。
【００６５】このさい、紡車筒５２は電源ケーブル５１
を引出される反時計方向へ回転すると、マイクロコンピ
ュータ６１は紡車筒５２の回転数だけモータ５３を反時
計方向へ回転させて板ばね５２を解除するが、このさい
モータ軸の回転数はホール素子６３から印加される直流
波形数を判別する。
【００６６】これに反し、紡車筒５２が電源ケーブル５
１の引入される時計方向へ回転すると、マイクロコンピ
ュータ６１はホトカプラ５７，５８から出力される信号
からこれを判別し、以後、マイクロコンピュータ６１は
紡車筒５２の回転数だけモータ５３を時計方向へ回転さ
せて板ばね５２を卷回することにより、電源ケーブル５
１の張力を一定に保持するようになる。
【００６７】つぎに、図６を参照し上述の掃除機の制御
回路について述べる。図５において、ＡＣ／ＤＣ変換手
段７１は、ＡＣ相電源ＤＣ電源に変換して、つぎに述べ
る各構成手段に必要な動力源を供給する。
【００６８】本発明による掃除機は、マイクロコンピュ
ータ６１を主制御源として使用して掃除用モータ駆動回
路部９１に接続された掃除用モータ３１を駆動させ掃除
機能を行う。
【００６９】図１に示す機能ファンネル１１はマイクロ
コンピュータ６１の入力端に、発光ダイオード１３，１
５から構成された表示部２１はその出力端にそれぞれ接
続される。
【００７０】また、マイクロコンピュータ６１の入力端
には図２に示す遠隔制御機１６からの送信信号を受信す
る受信回路部９２がバッファ５３をとおして接続され
る。上記構造でマイクロコンピュータ６１は使用者が遠
隔制御機１６をとおしての指示命令により掃除機の機能
を制御する。
【００７１】一方、掃除機が自動モードで動作するため
には、マイクロコンピュータ６１が超音波センサ３３，
３４にて構成された物体感知手段から入力される信号か
ら周囲環境、具体的には、障害物を判断し、その判断結
果により各種の駆動源を制御する。
【００７２】つまり、掃除機の先端には掃除機の前方へ
の走行中、走行前方の１８０度範囲内にある障害物を検
出するネビゲーションセンサ３２が設けられる。
【００７３】そのネビゲーションセンサ３２は、障害物
からの弱い反射信号を増幅する増幅器７３と、信号の含
まれた高調波雑音成分等を除去するフィルタ部７３をと
おしてマイクロコンピュータ６１の入力端に接続され
る。
【００７４】一方、前記ネビゲーションセンサ３２は回
転力を提供する駆動手段、たとえばステッフィングモー
タ７４に機具的に連結され、そのセンサ３２はステッフ
ィングモータ７４から駆動力が印加されて１８０度往復
回転動をする。
【００７５】前記ステッフィングモータ７４は駆動回路
７５をとおしてマイクロコンピュータ６１の出力端に接
続される。つまり、ネビゲーションセンサ３２はマイク
ロコンピュータ６１の制御により動作される。
【００７６】掃除機には物体感知手段で回転式により動
作するネビゲーションセンサ３２のほかに、固定式の超
音波センサ３３，３４が本体の左右側面に各々設けられ
る。
【００７７】そのうち、左側面に設けられた超音波セン
サ３３は、掃除機の走行方向を基準に左側に位置する物
体、具体的には掃除区域の左側壁面に向けての超音波放
射後、これにぶつかって反射してくる反射波を分析して
物体までの距離判別に使用される。
【００７８】前記超音波センサ３３は、左側壁面からの
弱い反射信号を増幅する増幅器７６と、信号の含まれた
高調波雑音成分等を除去するフィルタ部７７をとおして
マイクロコンピュータ６１の入力端に連結される。
【００７９】掃除機の右側面に固設され超音波センサ３
４は、上述の超音波センサ３３と同様、右側壁面にぶつ
かって反射してくる反射波を感知して、その感知された
信号をマイクロコンピュータ６１に出力することによ
り、マイクロコンピュータ６１が右側壁面までの距離判
別を可能にする。
【００８０】前記超音波センサ３４もまた同様、受信さ
れた弱い信号を増幅する増幅器７８と、受信信号に含ま
れた高調波等の雑音成分を除去するフィルタ部７９をと
おしてマイクロコンピュータ６１の入力端に連結され
る。
【００８１】このように、前記超音波センサ３３，３４
から壁面までの距離を表わす信号を受信したマイクロコ
ンピュータ６１は、左、右側壁面中の１つを標準平面と
して設定し、掃除機の走行方向を制御する。
【００８２】つまり、図７に示すごとく、掃除機が初期
にルートＡに沿って走行すると仮定するとき、掃除機の
左右側に設けられた超音波センサ３３，３４は左右側壁
面までの距離を表わす信号をマイクロコンピュータ６１
に出力する。
【００８３】ルートＡ上からみるとき、右側壁面より左
側壁面までの距離がより近いため、マイクロコンピュー
タ６１は左側壁面を基準平面として設定するようにな
る。このように、一応基準平面の設定後には、マイクロ
コンピュータ６１は掃除機がその反対壁面、つまり、右
側壁面に所定距離まで接近するときまで、すでに設定の
基準平面を変更しない。
【００８４】つまり、右側壁面に最近接したルートＢに
沿って走行する場合に限り、マイクロコンピュータ６１
ははじめて右側壁面を基準平面に設定し、掃除機を再度
左側壁面に向けて走行させる。
【００８５】上記では左側壁面最近接したルートＡから
掃除機が出発した場合にたいして述べたが、実線で図示
のルートＣから出発する場合、ルートＣに位置した掃除
機は、右側壁面により左側壁面に近く位置しているた
め、マイクロコンピュータ６１は左側壁面を基準平面に
設定するようになり、したがって、掃除機は右側壁面に
向けて走行しつつ掃除機能を行う。
【００８６】一方、左側壁面より右側壁面までの距離が
より近い点線で示すルートＤから掃除機が出発する場
合、マイクロコンピュータ６１は右側壁面を基準平面に
設定し、掃除機を左側壁面に移動するよう制御する。
【００８７】このように、左側壁面または右側壁面を検
出した場合、基準平面を容易に設定できるが、椅子や長
椅子等の障害物により基準平面が設定しがたいときに
は、マイクロコンピュータ６１は掃除機を所定距離に移
動させた後、再度基準平面を探すようになる。
【００８８】上記のごとく、物体感知手段で印加される
信号を分析して各種手段の制御のためには、マイクロコ
ンピュータ６１に内装された図示のないメモリ部ではメ
モリの容量が制限されるため、マイクロコンピュータ６
１の入出力ホトにバッファ９４をとおしてメモリ容量を
拡張可能な補助メモリ手段９７、たとえばＤＲＡＭ９７
が連結されうる。
【００８９】つぎに、掃除機の駆動システムについて述
べる。掃除機は、図４に示すごとく、床面に設けられた
左右側動力輪３７，４２の駆動により走行される。
【００９０】前記左側動力輪３７は、駆動モータ３５か
らの動力伝達をうけて、前記駆動モータ３５はモータ駆
動回路部８１をとおしてマイクロコンピュータ６１の出
力端に接続される。前記駆動モータ３５は、正逆回転可
能に使用され、そのモータを正、逆方向に回転するよう
制御するために、モータ駆動回路部８１では２つの制御
線が引出され、この制御線はマイクロコンピュータ６１
の２つの出力端に接続される。
【００９１】右側動力輪４２に連結されたモータ３８の
モータ駆動回路部８２もこれと同一構造でマイクロコン
ピュータ６１に接続される。
【００９２】つまり、右側動力輪４２は、駆動モータ３
８に機具的に連結され、モータ３８は２つの制御線をも
つモータ駆動回路部８２をとおしてマイクロコンピュー
タ６１の出力端に接続される。
【００９３】前記２つの出力端には、ハイまたはローレ
ベルの信号が選択的に出力される。つまり、マイクロコ
ンピュータ６１が第１出力端をとおしてモータ駆動回路
部８１，８２へともにハイ信号を出力すると、モータ３
５，３８は正方向回転をし、モータ３５，３８に連結さ
れた一対の動力輪３７，４２もこれと同一方向に回転し
ながら掃除機を前方に走行させる。
【００９４】一方、マイクロコンピュータ６１が第２出
力端をとおしてモータ駆動回路部８１，８２へハイ信号
を出力すると、モータ３５，３８と一対の動力輪３７，
４２は逆回転しながら掃除機を後進させる。
【００９５】掃除機の走行方向を変更するか、現在の位
置で１８０度回転させようとするときには、マイクロコ
ンピュータ６１はモータ駆動回路部８１，８２中の１つ
を選択して第１出力端をとおしてハイ信号を出力する。
【００９６】つまり、駆動回路部８１だけに第１制御線
をとおしてハイ信号を出力すると、右側動力輪４２は停
止状態で左側動力輪３７だけ駆動するため、掃除機は右
側へ回転され、モータ駆動回路部８２の第１制御線にて
ハイ信号が出力されると、掃除機は左回転されるが、信
号印加周期を延ばすと掃除機は１８０度回転される。
【００９７】前記左側動力輪３７の回転軸上には、車輪
の回転数測定をするカウンタ８３が設けられ、カウンタ
８３の出力端はマイクロコンピュータ６１の入力端に接
続される。右側動力輪４２に連結されたカウンタ８９も
これと同一構造をもつ。
【００９８】マイクロコンピュータ６１は、カウンタ８
３，８９からの入力信号から左右側動力輪の回転数を判
別するが、このさいマイクロコンピュータ６１は左右側
動力輪の回転数が一致するよう、左右側モータ駆動回路
部８１，８２を制御し、また掃除機の走行如否もともに
判断しうる。
【００９９】つまり、モータ駆動回路部８１，８２をと
おして制御信号が出力したにもかかわらず、掃除機が障
害物に引っかかりカウンタ８３，８９から車輪の回転数
データの不入力のとき、マイクロコンピュータ６１はこ
れを判断し、駆動回路部９５をとおしてスピーカ９６を
駆動させ、使用者はスピーカから生じる警報音を耳にし
て掃除機が円滑に動作するよう周辺を整理する。
【０１００】一方、本発明による掃除機は、おのずから
掃除区域を走行しながら自動掃除ができる機能のほか
に、ときによっては、使用者が手動で引きずり歩きなが
ら掃除できるようにした。
【０１０１】このように、使用者が手動で掃除機を動作
しうるように、図４に示す駆動モータ３５，３８と、右
側動力輪３７，４２間にはこれらを機具的に連結、分離
させるクラッチ３６，３９が設けられる。
【０１０２】とくに、クラッチ３６，３９は電子で動作
される電子駆動式クラッチが使用され、このクラッチ３
６，３９はクラッチ駆動回路部８４，８５の入力端に接
続されたマイクロコンピュータ６１により制御される。
【０１０３】つまり、使用者が図１に示す自動選択キー
１４の解除によりマイクロコンピュータ６１が掃除機能
を手動操作するよう指示をうけると、マイクロコンピュ
ータ６１はクラッチ駆動回路部８４，８５に使用者の命
令による制御信号を出力し、クラッチ駆動回路部８４，
８５は左右側動力輪３７，４２と駆動モータ３５，３８
との動力伝達系が分離されるよう、クラッチ３６，３９
を駆動させるようになる。
【０１０４】このように、動力輪３７，４２と駆動モー
タ３５，３８との動力伝達系が分離された状態では、動
力輪３７，４２は同一し、これにより使用者が掃除機を
直接引きずり掃除が可能となる。
【０１０５】本発明の特徴中の１つは、掃除機が電源ケ
ーブル５１とはかかわりなしに自在に掃除区域を走行し
ながら掃除機能を行うもので、このため、ケーブル張力
調整手段がマイクロコンピュータ６１に接続される。
【０１０６】つまり、図５において、電源ケーブルの巻
回された紡車筒５２とその側面に付着された回転板５６
と板ばね５４とから構成されたケーブルアセンブリ８６
が駆動モータ５に機具的に連結され、駆動モータ５３は
モータ駆動回路部８７をとおしてマイクロコンピュータ
６１に接続される。
【０１０７】前記駆動モータ５３は、正逆回転可能なも
のが使用され、そのモータ５３を正、逆方向に回転する
よう制御するために、モータ駆動回路部８７では２つの
制御信号が引出され、この制御信号はマイクロコンピュ
ータ６１の２つの出力端に接続される。
【０１０８】前記出力端にはハイまたはローレベルをも
つ制御信号が選択的に出力される。つまり、第１出力端
をとおしてハイ信号が出力されると、モータ５３は正方
向回転をしながら、ケーブルアセンブリ８６に構成され
た板ばね５４を巻回し、第２出力端をとおしてハイ信号
が出力されると、モータ５３の逆回転により板ばね５４
を解除する。
【０１０９】一方、前記ケーブルアセンブリ８６を構成
する紡車筒５２に隣接しては電源ケーブル５１が引入、
引出するときごとに回転する紡車筒５２の回転方向を感
知する一対の第１，２方向感知センサ５７，５８たとえ
ばポートカプラーが設けられ、これらのセンサ５７，５
８はそれぞれマイクロコンピュータ６１の入力端に接続
される。
【０１１０】したがって、図５に示す回転５６板のシャ
ッタ５５によりセンサ５７，５８から出る光の遮断時差
によりマイクロコンピュータ６１は紡車筒５２の回転方
向を判別する。
【０１１１】たとえば、第１センサ５７の光の遮断後、
第２センサ５８の光が遮断されるときには、マイクロコ
ンピュータ６１は電源ケーブル５１が引出されながら、
紡車筒５２が反時計方向への回転が判断される。
【０１１２】この過程で板ばね５４の弾力は増加され、
これにより電源ケーブル５１の張力が増加するため、マ
イクロコンピュータ６１はモータ５３が反時計方向へ回
転するようモータ駆動回路部８７に制御信号を印加す
る。
【０１１３】一方、電源ケーブル５１が紡車筒５２に引
入されるときには、紡車筒５２は時計方向へ回転される
が、このさい第２センサ５８の光の遮断後、第１センサ
５７の光が遮断され、マイクロコンピュータ１はセンサ
５７，５８から入力される信号から紡車筒５２の回転方
向を判断する。
【０１１４】このように、紡車筒５２が時計方向へ回転
するとき、板ばね５４の弾力は減少し、これにより電源
ケーブル５１の張力も減少するため、マイクロコンピュ
ータ６１は板ばね５４を巻回する時計方向へモータ５３
が回転するよう、モータ駆動回路部８７に制御信号を印
加する。
【０１１５】一方、方向感知センサ５７，５８からケー
ブルアセンブリ８７の回転方向を判別するとともに、そ
の回転数を判別し、モータ５３を制御する。このため、
モータ５３の軸上には回転数感知センサ８８、たとえ
ば、ホール素子などから構成されたホールセンサが連結
され、回転数感知センサ８８はマイクロコンピュータ６
１の入力端に接続される。
【０１１６】したがって、前記マイクロコンピュータ６
１は方向感知センサ５７，５８から紡車筒５２の回転方
向およびその回転数を判断し、回転数感知センサ８８か
らはモータ５３の軸回転数を判別する。
【０１１７】その後、マイクロコンピュータ６１は紡車
筒５２の回転した方向へモータ５３を回転可能にモータ
駆動回路部８７を制御し、このときに回転されるモータ
５３軸の回転数は、回転数感知センサ８８をとおして判
別されるため、所定回転数だけモータ５３が回転される
よう、マイクロコンピュータ６１はモータ駆動回路部制
御可能になる。
【０１１８】つぎに、図８に示すフローチャートを参照
して本発明による掃除機の制御方法について述べる。
【０１１９】使用者が掃除機から引出した電源ケーブル
５１をコンセントに接続し、動作キー１２を押圧するこ
とにより掃除機は作動を開始する。
【０１２０】マイクロコンピュータ６１は、ステップＳ
１で図１に示す自動選択キー１４の状態を判別する。
【０１２１】このさい、使用者が自動選択キー１４を掃
除機の手動モードで選択した場合、掃除機の自動モード
は終了されるが、これを自動モードで選択したときに
は、マイクロコンピュータ６１はステップＳ２でクラッ
チ駆動回路部８４，８５を駆動させて左右クラッチ３
６，３９をオンさせる。つまり、駆動モータ３５，３８
と左右動力輪３７，４２を機具的に連絡せしめる。
【０１２２】以後、マイクロコンピュータ６１はステッ
プＳ３で掃除機の左、右側面に設けられた超音波センサ
３３，３４からの入力信号を判別して走行方向の基準と
なる標準平面の有無を判別する。
【０１２３】このさい、掃除機の置かれた位置で掃除区
域の壁面が即時検出され、ステップＳ４で標準平面が有
効に設定されると、ステップＳ５に進んで駆動モータ３
５，３８を構成された駆動手段を動作させることにより
設定された標準平面を基準に掃除機を走行させるように
なる。
【０１２４】しかし、前記ステップＳ３で掃除機が障害
物によりとり囲まれているときには、標準平面を容易に
設定不可能なため、マイクロコンピュータ６１は一定時
間のカウント後に、ステップＳ６に進んで左または右側
動力輪３７，４２に連結された駆動モータ３５，３８を
選択的に駆動させて掃除機を回転させるようになる。
【０１２５】つまり、マイクロコンピュータ６１が左側
動力輪３５を構成する手段に連結された２つの出力端中
第１出力端からハイレベルの制御信号を出力すると、左
側駆動モータ３５は正方向回転をし、これによりモータ
３５に連結の左側動力輪３７も正方向の時計方向へ回転
する。
【０１２６】このさい、掃除機は右側に回転される。こ
れとは反対に右側動力輪３５を構成する駆動手段に連結
された第１出力端からハイレベルの制御信号を出力する
と、左側駆動モータ３８の駆動により右側動力輪４２は
時計方向へ回転され、このさい掃除機は左側へ回転す
る。
【０１２７】このように、掃除機の回転中、マイクロコ
ンピュータ６１は左右側超音波センサ３３，３４からの
入力信号を判別して標準平面を検出する。所定時間の経
過後、マイクロコンピュータ６１はステップＳ７で再度
標準平面の有無を判別する。
【０１２８】このさい、標準平面が存在すると判断され
ると、ステップＳ４に進んで設定された標準平面を基準
に駆動手段を駆動させるが、標準平面がないと判別され
るときには、ステップＳ８に進んで標準平面の設定を放
棄した後、ステップＳ９で標準平面の基準なしに駆動手
段を駆動させて掃除機を走行させ、順にステップＳ１０
に進んでネビゲーションセンサ３２からの入力信号から
前方への障害物の存在を判別する。
【０１２９】一方、前記ステップＳ４で標準平面がある
と判別されたときには、この標準平面を有効であると確
定し、ステップＳ５で左右側動力輪３７，４２を駆動さ
せて掃除機を前方へ走行させる。
【０１３０】マイクロコンピュータ６１は、ステップＳ
１１で超音波センサ３３，３４から検出信号をつづけて
印加されて、標準平面との離隔路離の持続的保持の如否
を判別し、左側または右側動力輪を選択的に駆動させる
ステップＳ１２を繰返し行いつつ走行方向が随時調整さ
れる。
【０１３１】マイクロコンピュータ６１は、掃除機の標
準平面との距離保持の如否を判別するとともに、ステッ
プＳ１０に進んでネビゲーションセンサ３２から物体に
たいする感知信号の印加を受けて移動経路上への障害物
の存在を判別する。
【０１３２】このさい、障害物を検出させたくないとき
には、ステップＳ１３で超音波センサ３３，３４から印
加される信号から既存の標準平面の有効如否を判別され
る。
【０１３３】このさい、既存標準平面の設定が有効なも
のであるときには、ステップＳ５に進んで、以前に標準
平面が不設定されたとか、反対の壁面に近接して標準平
面を変更するときには、ステップＳ９に進んで、以後、
ステップ等を繰返して行う。
【０１３４】一方、ステップＳ１０でマイクロコンピュ
ータ６１が前方に障害物が存在すると判断されたときに
は、ステップＳ１４に進んで前方を基準に右側または左
側中いずれの方向が物体との離隔距離が近いかを判別す
る。
【０１３５】その判別結果、右側方向が障害物から近距
離のときは、マイクロコンピュータ６１はステップＳ１
５で右側動力輪３８を反時計方向へ駆動させ掃除機が左
側へ回転するようにする。
【０１３６】その反対の場合であって、左側方向が障害
物からもっと近距離のときは、ステップＳ１６で左側動
力輪３８を駆動させ掃除機が右側へ回転するようにす
る。上記のごとく、掃除機が方向を変えながら掃除機能
を行い、マイクロコンピュータ６１はステップＳ１７か
ら出発した元の位置に戻ってきたかを判別する。つま
り、掃除区域のすべてを掃除したかを判別する。
【０１３７】その判別の結果、掃除が終了されたときに
は、掃除機能を終了し、しからざるときにはステップＳ
１３に戻り、掃除機能が終了されるまで上記過程を繰返
して行う。
【０１３８】
【発明の効果】上述のごとく、本発明はＡＣ電源ケーブ
ルを搭載して自動、手動、または遠隔調整により掃除機
能を行うことができ、また自動、手動、または、遠隔調
整により掃除機能を行うとき、電源ケーブルをとおして
電源を持続的に供給されているため、使用時間にたいす
る制約から逸脱し、つづけて長時間にわたって使用可能
で、掃除区域の室内の壁面中のいずれの１つを基準平面
に設定して掃除区域を走行することにより、掃除区域の
区分なしに、掃除区域のすべてを完璧に掃除でき、とく
に電源ケーブルは掃除機と電源供給地点間の離隔距離の
遠近とはかかわりなく、常時一定の張力を保持可能であ
るため、掃除機能が円滑に行われるなどの効果を有す
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による機能ファンネルの構成図である。
【図２】同上の遠隔制御機の構成図である。
【図３】同上の掃除機の横断面図である。
【図４】同上の掃除機の縦断面図である。
【図５】同上の電源ケーブルの張力調整ユニットの分離
斜視図である。
【図６】同上の掃除機の制御回路図である。
【図７】同上の掃除機の移動経路図である。
【図８】同上の掃除機の動作順を説明したフローチャー
トである。
【図９】同上の掃除機の動作順を説明したフローチャー
トである。
【符号の説明】
１１ 機能ファンネル ３２ ネビゲーションセンサ ３３，３４ 超音波センサ ３６，３９ 電子クラッチ ５１ 電源ケーブル ５２ 紡車筒 ５６ 回転板 ７４ ステッフィングモータ ８３ カウンタ

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 掃除機において、掃除区域内にある物体
    にたいする情報を検出可能に超音波を放射し、物体にぶ
    つかって反射されてくる超音波を受信する物体感知手段
    と、 前記物体感知手段の出力端に接続され前記物体感知手段
    から入力される物体にたいする情報を判別するマイクロ
    コンピュータと、使用者が掃除機の動作モードを前記マ
    イクロコンピュータにセッティング可能にする機能選択
    手段と、前記マイクロコンピュータに接続され前記機能
    選択手段をとおして掃除機の動作モードが選択されるさ
    い、前記マイクロコンピュータから印加される制御信号
    により掃除機能を行う掃除手段と、前記マイクロコンピ
    ュータに接続され前記物体感知手段から検出された物体
    にたいする情報により移動経路を変更して掃除機を走行
    させる駆動手段と、前記マイクロコンピュータに接続さ
    れ、前記駆動手段の動作により掃除機の走行のさいに引
    出し、または引入される電源ケーブルの張力を一定に保
    持するケーブル張力調整手段を具備したことを特徴とす
    る掃除機。
  2. 【請求項２】 前記機能選択手段は、掃除機に設置され
    た機能ファンネルと、前記マイクロコンピュータに引入
    される遠隔信号受信回路部と遠隔制御機とからなる遠隔
    制御手段によって構成され、掃除機が自動、手動および
    遠隔制御により掃除機能を遂行可能にされたことを特徴
    とする請求項１記載の掃除機。
  3. 【請求項３】 前記駆動手段は、前記マイクロコンピュ
    ータの出力端に接続され前記マイクロコンピュータから
    制御信号を受信するモータ駆動回路部と、前記制御信号
    に応答してモータ駆動部から印加される駆動電流の流れ
    方向にしたがって正回転または逆回転するモータと、前
    記モータの駆動力の伝達をうけて回転する動力輪と、モ
    ータと動力輪との間に連結され、モータの駆動力を断続
    するクラッチと、前記マイクロコンピュータの出力端に
    接続され前記マイクロコンピュータに印加される制御信
    号により前記クラッチに駆動電流を印加するクラッチ駆
    動回路部を含むことを特徴とする請求項１記載の掃除
    機。
  4. 【請求項４】 前記物体感知手段は、前記掃除機の走行
    経路上にある障害物の探知手段と、掃除区域の壁面を感
    知し走行経路の基準となる標準平面の設定手段とからな
    ることを特徴とする請求項１記載の掃除機。
  5. 【請求項５】 掃除機の制御方法において、掃除機の機
    能モードを選択する第１段階と、機能モードの選択に応
    じて駆動モータと動力輪とを機具により接続させる第２
    段階と、物体感知手段から印加される物体情報にたいす
    る信号から標準平面を設定する第３段階と、標準平面の
    離隔距離を一定に保持させ掃除機を走行させる第４段階
    と、走行経路上の障害物を検出する第５段階と、前記第
    ５段階から検出する信号に応じて掃除機の走行方向を変
    更する第６段階とからなることを特徴とする掃除機の制
    御方法。
  6. 【請求項６】 前記掃除機の走行のさい、引出または引
    入される電源ケーブルの張力を調整する段階を追って含
    むことを特徴とする請求項５記載の掃除機の制御方法。
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