JPH0747044A

JPH0747044A - 移動作業ロボット

Info

Publication number: JPH0747044A
Application number: JP5193360A
Authority: JP
Inventors: Yoshifumi Takagi; 祥史高木; Masahiro Kimura; 昌弘木村; Yasumichi Kobayashi; 保道小林; Hidetaka Yabuuchi; 秀隆薮内; Mitsuyasu Ogawa; 光康小川; Toshiaki Fujiwara; 俊明藤原; Osamu Eguchi; 修江口; Hirofumi Inui; 弘文乾; Takafumi Ishibashi; 崇文石橋; Yoshitaka Kuroki; 義貴黒木
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1993-08-04
Filing date: 1993-08-04
Publication date: 1995-02-21
Anticipated expiration: 2017-08-12
Also published as: JP3314468B2

Abstract

(57)【要約】【目的】往復移動を繰り返しながら自動的に作業を行
う移動作業ロボットにおいて、絨毯目の検出の必要がな
いときは、絨毯目検出手段を上昇させて、検出の必要な
とき降下させる昇降手段を有する移動作業ロボットを提
供する。【構成】本体１を移動させる駆動輪２Ｌ，２Ｒ、駆動
モータ３Ｌ，３Ｒ、従輪９からなる駆動手段、操舵手段
と、前記駆動手段、操舵手段を制御し本体の走行制御を
行う走行制御手段２１と、絨毯目の方向と強さを検出す
る絨毯目検出手段２４と、絨毯目検出手段２４を昇降さ
せる昇降手段２５と、床面の清掃等の作業を行う作業手
段とを備えることにより、絨毯目検出手段２４を保護し
て検知性能を維持できるものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【産業上の利用分野】本発明は、自動床面掃除機、自動
床面仕上げ装置等のように往復移動を繰り返しながら自
動的に作業を行う移動作業ロボットに関するものであ
る。

【従来の技術】近年、作業機器に走行駆動装置、センサ
類および走行制御手段等を付加して、自動的に作業を行
う各種の移動作業ロボットが開発されている。例えば自
走式掃除機は、清掃機能として本体底部に吸込みノズル
やブラシなどを備え、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
よって清掃場所の周囲の壁等に沿って移動しながら位置
認識手段によって清掃区域を認識し、その清掃区域内全
体を往復移動して清掃するものである。ここで、本発明
に関連する絨毯目検出手段について説明する。まず、絨
毯目とは何かというと、絨毯の植毛が、基布に対して垂
直でなくやや斜めであるために生じる毛並みの性質のこ
とである。では、絨毯上を直進走行する場合の絨毯目の
影響について図１４，１５，１６に基づいて説明する。
図１４は、絨毯のない平坦な床面上で本体を直進運転さ
せた移動軌跡を示す。この時は絨毯がないので当然絨毯
目の影響はなく、本体１の移動軌跡はロボット運転者の
希望どおりの方向に直進した直線ａになる。一方図１５
に示すように、絨毯目の方向（毛並みが寝る方向）が例
えば左から右である絨毯の上で本体１を直進運転させる
と、走行中本体１は、所望の直線ａの方向を向いている
にもかかわらず、絨毯目の影響により逐次少しずつ右方
向に平行移動する。この結果、移動軌跡は、直線ａから
右へ角度θだけずれた直線ｂになる。この角度θのずれ
が生じる状態で往復移動した時、直進軌跡間で隙間がで
きて清掃のやり残しが生じたり、逆に軌跡間が狭くなっ
て同じ場所を何回か通過して清掃面積の効率が低下した
りする（角度θが大きいと意図した清掃方向と反対側に
進むこともある。）。そこで、この角度θを検出する方
法として、図１６に示す絨毯目検出手段が考えられた。
図１６を用いて従来の移動作業ロボットの絨毯目検出手
段の構成を説明する。ローラ４３は床面Ｆに接地し、ロ
ーラ軸４６を介して回転自由にレバー４２に支持されて
いる。レバー４２はレバー軸４５を介して回動自由に支
持軸４１に支持されている。ローラ４３も含め、レバー
４２から床面Ｆまでの部分でレバー部を構成している。
支持軸４１は本体１に固定された取付台４８に回転自由
に取り付けられており、その回転中心線は床面Ｆに垂直
（ラインｄ）である。一方回転検出器４７は取付台４８
に固定され、支持軸４１の本体１に対する回転角度を検
出する。レバー４２と支持軸４１は、スプリング等から
なる弾性体４４で連結されており、その力Ｓにより、ロ
ーラ４３は適切な荷重で床面Ｆに付勢されている。以上
の構成により動作は次のようになる。本体１が移動する
時、ローラ４３は本体１の移動軌跡の方向を向きながら
ローラ軸４６を中心にして床面Ｆ上を転がることによ
り、本体１に追従する。この時のローラ４３の方向（す
なわち本体１の移動軌跡の方向）は支持軸４１に伝達さ
れ、回転検出器４７がこの方向を検出する。さらにロー
ラ４３は、床面Ｆに付勢されているので、床面Ｆの凹凸
等の外乱による、不用意な角度振れが生じにくい。上述
の絨毯目検出手段による絨毯目検出の原理を、再び図１
５を用いて説明する。本体１に対して自由に向きを変え
ることのできるローラ４３は、これ自体は、絨毯目の影
響をほとんど受けず（発明者らは、ローラ４３の接地面
が面積が小さく、表面がなめらかで摩擦係数が小さい時
に、絨毯目の影響を受けにくいことを確認している）に
あくまで本体１の移動軌跡の方向を向いて転がることに
よって、絨毯目を検出できる。つまり、本体１が直線ａ
の方向を向きながら絨毯目によって直線ｂに沿って直進
する時、ローラ４３は直線ｂの方向を向いている。この
時本体１とローラ４３の間に相対的な角度差が生じる
が、この角度差が、すなわち前述した絨毯目によって生
じる本体１の向き（直線ａ）と移動軌跡（直線ｂ）との
ずれ角度θである。ちなみに、絨毯目の方向が右から左
（図と反対向き）であれば、ずれ角度θは反対向きに生
じるし、絨毯の毛足が長い、植毛密度が高い等により絨
毯目の影響が大きければ（絨毯目が強ければ）、ずれ角
度θは大きくなる。絨毯目検出手段はこの角度θを検出
する。さらに言えば、検出した角度θ、つまり絨毯目の
影響により右方向にずれる分だけ、本体１を左（直線
ｃ）に向けて直進させると、移動軌跡としては所望の直
線ａを得ることができる。なお、従来の移動作業ロボッ
トでは、常時、図１６に示すように、絨毯目検出手段の
ローラ４３を床面Ｆに接地させた状態であった。

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
た従来の移動作業ロボットでは、絨毯目を検出する必要
のない時、例えば木床やＰタイル等のベアフロア床面の
清掃等の走行作業時や、作業を行わない部屋間移動等の
単なる本体移動時（以下非作業移動時と略す）にも、絨
毯目検出手段のローラを床面に接地させているので、不
必要な硬い床面との接触や敷居等の段差や突起への衝突
等により、ローラの接地面に傷つきや摩耗が生じて表面
のなめらかさがなくなり、いざ絨毯目の検出が必要な時
に絨毯目による角度ずれを感度よく検知できなくなっ
た。逆の視点から言えば、ローラ接地面の材質と床面に
付勢している関係上、硬い床面ではローラが床面を傷を
つけることもあった。また、絨毯目検出手段は、本体と
の固定部分の固定が不十分であると、がたついて正確な
角度θが検出できない。また、従来の絨毯目検出手段
は、スプリング等からなる弾性体および弾性体の両端を
支持する（付勢力を伝達する）部分が露出しているた
め、絨毯のむだ毛等が堆積しては落下して清掃の品質を
落としたり、対衝撃強度や塵混入による動作耐久性が良
くないという問題があった。また、非作業移動時に、床
面の清掃等を行う作業手段と絨毯目検出手段が、段差や
突起等へ衝突したり引っかかったりして損傷、あるいは
損傷しないまでもスムースな移動ができなかった。本発
明は上記従来の移動作業ロボットが有していた課題を解
決しようとするものであって、絨毯の上で床面の清掃等
の走行作業を絨毯目を検出することによって正確に行
い、しかも、検出が不必要な時に、絨毯目検出手段を上
昇させることにより、床面の段差や突起からこれを保護
する機能を備えることを第一の目的としている。また、
第一の目的に関連してその具体構成を示し、絨毯目の検
出が不必要なときは、絨毯目検出手段の接地面を床面か
ら浮かせて、検出の必要なときは接地させることによ
り、絨毯目検出手段の接地面を保護して検知性能を維持
し、床面の傷つきを防止できる移動作業ロボットを提供
することを第二の目的としている。また、第二の目的に
加えて、絨毯目検出手段にて絨毯目を検出するとき、本
体にしっかり固定されて正確な角度検知のできる移動作
業ロボットを提供することを第三の目的としている。ま
た、第一の目的に関連して、絨毯目検出手段のスプリン
グおよびこの付勢力を伝達する部分を防塵し、衝撃から
保護することにより、対衝撃強度や動作耐久性を向上
し、絨毯のむだ毛等が堆積しては落下して清掃の品質を
落とすことを防ぐことができる移動作業ロボットを提供
することを第四の目的としている。また、非作業移動時
には、床面の清掃等を行う作業手段と絨毯目検出手段は
不必要となるので、この時作業手段を上昇させ、かつこ
れに連動させて絨毯目検出手段も上昇させることによ
り、段差や突起等への衝突や引っかかりを防ぎ、非作業
移動がスムースで、昇降操作が簡素な移動作業ロボット
を提供することを第五の目的としている。

【課題を解決するための手段】第一の目的を達成するた
めの本発明の第一の手段は、本体を移動させる駆動手段
と、本体を操舵する操舵手段と、前記駆動手段と操舵手
段とを制御し本体の走行制御を行う走行制御手段と、本
体が走行中に絨毯目の方向と強さを検出する絨毯目検出
手段と、絨毯目検出手段を昇降させる昇降手段と、床面
の清掃等の作業を行う作業手段を備えた移動作業ロボッ
トとするものである。第二の目的を達成するための本発
明の第二の手段は、絨毯目検出手段を、本体に対して回
転自由な支持軸と、支持軸の一点を中心に回動するレバ
ー部と、レバー部を床面に接地付勢する弾性体と、支持
軸の回転角度を検出する回転検出器で構成し、昇降手段
が、絨毯目検出手段を上下方向に規制するガイドと、ガ
イドの規制に沿って絨毯目検出手段を昇降させる昇降駆
動部により構成されることを特徴とする請求項１記載の
移動作業ロボットとするものである。第三の目的を達成
するための本発明の第三の手段は、絨毯目検出手段を、
本体に対して回転自由な支持軸と、支持軸の一点を中心
に回動するレバー部と、レバー部を床面に接地付勢する
弾性体と、支持軸の回転角度を検出する回転検出器で構
成し、昇降手段が、その一端が絨毯目検出手段のレバー
部と連結したアームと、昇降時にアームの他端を保持す
るリングを有することを特徴とする請求項１記載の移動
作業ロボットとするものである。第四の目的を達成する
ための本発明の第四の手段は、絨毯目検出手段が、本体
に対して回転自由な支持軸と、支持軸に対して回動自由
なレバー軸と、レバー軸に固定されたレバー部と、レバ
ー軸を介してレバー部を床面に付勢するスプリングと、
スプリング力をレバー軸のねじり力として伝える付勢力
伝達部と、支持軸の回転角度を検出する回転検出器によ
り構成され、スプリングと付勢力伝達部を支持軸の内部
に配置した請求項１記載の移動作業ロボットとするもの
である。第五の目的を達成するための本発明の第五の手
段は、本体を移動させる駆動手段および操舵手段と、前
記駆動手段と操舵手段を制御し本体の走行制御を行う走
行制御手段と、本体が走行中に絨毯目の方向と強さを検
出する絨毯目検出手段と、床面の清掃等を行う作業手段
と、前記作業手段を昇降する昇降手段を設け、前記絨毯
目検出手段を昇降手段に連動させた移動作業ロボットと
するものである。

【作用】本発明の第一の手段は、絨毯目検出手段を設け
ることにより、絨毯の上での床面の清掃等の走行作業時
に、絨毯目を検出して正確な走行を行い、しかも、昇降
手段を設けることにより、絨毯目の検出が不必要な時
に、絨毯目検出手段を上昇させて、これを保護できる機
能を備えることができるものである。本発明の第二の手
段は、第一の手段の具体構成として、絨毯目の検出が不
必要なときは絨毯目検出手段の接地面を床面から浮かせ
て、検出の必要なときは接地させる動作を、絨毯目検出
手段全体を昇降させることにより行い、絨毯目検出手段
の接地面を保護して検知性能を維持し、床面の傷つきを
防止することができるものである。本発明の第三の手段
は、絨毯目検出手段の接地面を床面から浮かせたり接地
させたりする際、絨毯目検出手段のレバー部のみ昇降さ
せるもので、接地させて絨毯目を検出するとき、固定部
分のがたつきがないので正確な角度検知をすることがで
きるものである。本発明の第四の手段は、絨毯目検出手
段のスプリングとスプリング力をレバー軸のねじり力と
して伝える付勢力伝達部を支持軸の内部に配置すること
により、スプリングおよび付勢力伝達部を外界と遮断す
るので、防塵、衝撃からの保護をすることができるもの
である。本発明の第五の手段は、床面の清掃等を行う作
業手段を昇降させる昇降手段を設け、これに絨毯目検出
手段の昇降動作を連動させることにより、非作業移動時
には、作業手段を上昇し、かつこれに連動させて絨毯目
検出手段も上昇させるので、段差や突起等への衝突や引
っかかりを防ぎ、非作業移動をスムースにし、上昇操作
を簡素化することができるものである。

【実施例】

（実施例１）以下、本発明の第一の手段の実施例である
移動作業ロボットの構成を、自走式掃除機を例にとって
図１，図２に基づいて説明する。図１は本実施例の自走
式掃除機の縦断面図、図２は同じく横断面図である。１
は自走式掃除機の本体（以下単に本体と称する）、２
Ｌ，２Ｒはそれぞれ本体１の左右に設けた駆動輪で、駆
動モータ３Ｌ，３Ｒで左右独立に駆動される。９は、本
体１に回転自在に取り付けた従輪である。また５Ｌ，５
Ｒはそれぞれ駆動モータ３Ｌ，３Ｒに接続されたロータ
リエンコーダ等からなる回転検出手段で、駆動モータ３
Ｌ，３Ｒの軸回転数を検出している。以上、駆動輪２
Ｌ，２Ｒ、駆動モータ３Ｌ，３Ｒ、回転検出手段５Ｌ，
５Ｒ、従輪９は本体１を移動させる駆動手段と操舵手段
を構成している。３１は蓄電池であり、本体１の全体に
電力を供給している。１１は本体１の周囲に取り付けら
れた弾性材からなる緩衝体で、本体１が障害物に衝突し
たときの衝撃を和らげる。１２は本体１の周囲に本体１
より突出する接触検知手段で、本体１の周囲の壁面、
柱、床面からの突起物、段差、家具、人間等の障害物の
接触を検出する。２２は本体１の周囲の障害物までの距
離を計測する測距手段で、本体１の周囲に設けた超音波
センサから構成されている。２４は絨毯目検出手段で、
本体１の走行中に絨毯目の方向と強さを検出する。２５
は、絨毯目検出手段２４を昇降して床面Ｆに近づけたり
床面Ｆから遠ざけたりする昇降手段である。２１は、駆
動モータ３Ｌ，３Ｒを制御し、本体１の走行制御を行う
走行制御手段である。１４は電動送風機、１５は集塵
室、１６，１７はその内部に設けたフィルターである。
１８は本体１の底部に設けた床ノズルで、接続パイプ１
９を介して集塵室１５と連通している。以上、電動送風
機１４、集塵室１５、フィルター１６，１７、床ノズル
１８、接続パイプ１９は、清掃手段を構成している。以
上の構成により、本体１が絨毯の上で床面の清掃等の走
行作業を行う時に、絨毯目の影響によるずれ角度を絨毯
目検出手段２４が検出し、検出分を修正すれば正確な走
行作業を行える（参照：従来の技術）。しかも、昇降手
段２５を設けることにより、絨毯目の検出が不必要な時
に、絨毯目検出手段２４を上昇させて、床面の段差や突
起等からこれを保護するという機能を持つ移動作業ロボ
ットを構成することができる。なお、従来の技術で説明
した図１５では、本体１に左から右の方向に作用する力
として絨毯目をあげ、この影響により角度（θ）ずれが
生じるとしたが、絨毯目のかわりにこれを床面の傾斜に
置き換えても同様の影響を受ける。本実施例の移動作業
ロボットは、絨毯目検出手段２４により床面の傾斜の影
響によるずれ角度も絨毯目の影響と同様に検出できる。（実施例２）以下、本発明の第二の手段の実施例である
移動作業ロボットを、自走式掃除機を例にとって説明す
る。本体構成の詳細は前記実施例１の図１，図２と同様
なので説明を省略する。次に本発明の絨毯目検出手段２
４の構成の詳細を図３に基づいて説明する。４８は取付
台で本体１に固定されている。取付台４８には、ロータ
リエンコーダ等からなる回転検出器４７と、ベアリング
５２を介して回動自在に支持軸４１が取り付けられてい
る。回転検出器４７の検出軸４７’と支持軸４１は、相
互軸間の微小なセンターずれや角度ずれを吸収して軸回
転を伝達するカップリング４９により連結されている。
よって支持軸４１は本体１に対して回転自由であり、回
転検出器４７は支持軸４１の回転角度を検出する。支持
軸４１の下方には、ベアリング５０を介してレバー軸４
５が支持されており、このレバー軸４５にレバー４２が
固定されている。よってレバー４２は、レバー軸４５を
中心に支持軸４１に対して回動自由である。レバー４２
の一端にはローラ軸４６が固定されており、このローラ
軸４６にベアリング５１を介してローラ４３が取り付け
られている。ローラ４３、ローラ軸４６、レバー４２よ
りレバー部を構成している。レバー４２の他端にはスプ
リングなどで構成された弾性体４４の一端が取り付けら
れており、弾性体４４のもう一端は支持軸４１の上方に
取り付けられている。弾性体４４はレバー４２の一端を
引き上げようとするので、レバー４２の他端にあるロー
ラ４３は床面Ｆに付勢される。以上の構成により動作は
次のようになる。本体１が移動するに伴い、絨毯目検出
手段２４も移動するが、ローラ４３がローラ軸４６を中
心にして床面Ｆ上を転がることにより追従する。この時
ローラ４３はあくまでも本体１の移動方向に向き、この
向きは支持軸４１にそのまま伝達する。よってローラ４
３の向きが、回転検出器４７によって検出され絨毯目が
検出できる（参照：従来の技術）。また仮に床面Ｆが突
然なくなったとしても、レバー４２に設けたストッパー
５３が、支持軸４１に当接する位置までにレバー４２の
回動範囲を制限するので、ローラ４３が極端に垂れ下が
ることはない。次に、本発明の絨毯目検出手段を昇降す
る昇降手段について図４，図５を用いて説明する。図４
は昇降手段の縦断面図、図５は同じく上から見た図であ
る。まず構成について説明する。５４は取付台４８を上
下方向にのみ可動とするガイドである。ガイド５４に
は、取付台４８が水平面内で回転しないように溝５５が
設けてあり、一方、取付台４８には溝５５に対応する位
置にリブ６１が設けてある。また取付台４８には直動ギ
ア５６が上下方向に固定されている。本体１にはモータ
５９が設置されており、モータ軸５８には回転ギア５７
が固定されている。回転ギア５７と直動ギア５６は互い
にかみ合っており、動力伝達が行われる。６０はモータ
５９の回転数を検出するモータ回転検出手段でこの出力
に基づいてモータの回転数が制御される。直動ギア５
６、回転ギア５７、モータ５９は昇降駆動部を構成して
いる。以上の構成により次のような動作が実現する。ま
ず図４の絨毯目検出手段２４のローラ４３が接地状態に
おいて、回転ギア５７が時計回りに回転したとする。こ
の時、かみ合う直動ギア５６は上方に移動するが、当
然、これに固定されている取付台４８もガイド５４に沿
って上昇し、絨毯目検出手段２４全体が上昇する。ただ
し、わずかな上昇では、ローラ４３は弾性体４４によっ
て付勢されているため床面Ｆから離れないが、ある程度
以上上昇させると、ガイド５４の下端がレバー４２に当
接するため、レバー４２のローラ４３側は付勢力に抗し
て床面から離れる。さて、モータ回転検出手段６０が所
定の回転数を検出したところでモータ５９の回転を止め
れば、それに相当する所定分だけ絨毯目検出手段２４の
ローラ４３を上昇させることができる。そして、モータ
５９を反転させれば、再び絨毯目検出手段２４を降下さ
せることができる。この動作を必要に応じて行えば、絨
毯目の検出が不必要な時はローラ４３の接地面を浮かせ
て接地面を保護して検知性能を維持し、床面の傷つきを
防止することができ、そして、再びローラ４３を接地さ
せて絨毯目を検出することができるものである。なお、
昇降駆動部の駆動源としてモータ５９を用いたが、人が
操作するメカ的なものでもよく、例えば軸に巻いたワイ
ヤの端を引く等の手段でもよい。（実施例３）以下、本発明の第三の手段の実施例である
移動作業ロボットを、自走式掃除機を例にとって説明す
る。本体構成および絨毯目検出手段の詳細は前記実施例
１の図１，図２および実施例２の図３と同様なので説明
を省略する。次に、本発明の絨毯目検出手段を昇降する
昇降手段について図６，図７を用いて説明する。図６は
昇降手段の側面図、図７は図６の断面Ｓ−Ｓを上から見
た図である。まず構成について説明する。６２はその一
端をレバー４２の支持点６３に支持されたアームであ
る。６５は昇降時にアームの他端を保持するリングであ
り、円形を基本とする開口を有して、この開口のほぼ中
心に絨毯目検出手段２４の支持軸４１が位置する。リン
グ６５の一端には操作棒６８が延びており、操作棒６８
には適切な位置に本体１に固定して支点６６が設けてあ
る。アーム６２はローラ４３が接地している時には、レ
バー４２に設けたストッパー６４の規制によりリング６
５に触れないので、絨毯目を検出する支持軸４１の回転
を防げることがない。以上の構成により以下のような動
作が実現する。図６の絨毯目検出手段２４のローラ４３
が接地している状態で、操作棒６８を矢印ｇに示すよう
に押すと、支点６６に対して反対側にあるリング６５
は、矢印ｈの向きに上昇する。リング６５の開口はほぼ
円形であるため、支持軸４１が本体１に対して回転して
アーム６２がどの位置にあっても、上昇時には確実にア
ーム６２を保持し上昇させる。アーム６２が上昇すれば
レバー４２が上昇し、ローラ４３が床面Ｆから浮く。降
下時は上記の逆向きの動作となる。以上により、本実施
例の昇降手段によれば、取付台４８をまったく動作させ
ず、本体１にしっかり固定された状態のままで、アーム
６２を介してレバー部だけを昇降させるので、ローラ４
３の接地時に取付台４８ががたつかず、正確な角度（絨
毯目の影響によるずれ）検知をすることができる。（実施例４）以下、本発明の第四の手段の実施例である
移動作業ロボットを、自走式掃除機を例にとって説明す
る。本体構成の詳細は前記実施例１の図１，図２と同様
なので説明を省略する。次に絨毯目検出手段２４の構成
の詳細を図８，図９に基づいて説明する。図８は本実施
例の絨毯目検出手段の縦断面図、図９は同じく付勢力伝
達部付近の拡大図（図８のＢ−Ｂ断面）を示す。４８は
取付台で本体１に固定されている。取付台４８にはベア
リング５２を介して回転自由に中空の支持軸４１が取り
付けられている。また取付台４８には回転検出器４７が
固定されており、その検出軸４７’は支持軸４１に連結
され、支持軸４１の回転角度を検出する。支持軸４１の
下部には、ベアリング５０を介してレバー軸４５が保持
されており、このレバー軸４５にレバー４２が固定され
ているので、レバー４２は、レバー軸４５を中心に支持
軸４１に対して回動自由である。レバー４２の他端には
ローラ軸４６が固定されており、このローラ軸４６にベ
アリング５１を介してローラ４３が取り付けられてい
る。ローラ４３、ローラ軸４６、レバー４２よりレバー
部を構成している。レバー軸４５（基本的に断面は円
形）の中央には切り欠き４５’が設けてあり、ここには
圧縮バネからなるスプリング４４によって下方に付勢さ
れているスプリングガイド４９が当接しており、当接部
が床面Ｆに対してレバー４２側が高い斜めの角度に面が
形成されるように（図では断面がほぼ半円形）切り欠か
れている。よって、切り欠き４５’はカムの役割をし
て、スプリング４４の付勢力をレバー軸４５にねじり力
として伝達し、レバー軸４５のねじり力によりレバー４
２、ローラ軸４６を介してローラ４３が床面Ｆに付勢さ
れる。スプリングガイド４９とレバー軸４５の切り欠き
４５’は付勢力伝達部を構成している。以上の構成によ
り動作は次のようになる。本体１が絨毯上を走行移動す
る時、絨毯目検出手段２４は、ローラ４３がローラ軸４
６を中心にして床面Ｆ上を転がりながら本体１に追従す
る。この時ローラ４３は本体１の移動方向（絨毯目の影
響があれば本体１の方向とは異なる。参照：従来の技
術）に向き、レバー４２と支持軸４１も連動して本体１
に対して向きを変え、この支持軸４１の回転角度を回転
検出器４７で検出する。そして、床面Ｆにローラ４３を
付勢しているので、床面Ｆの凹凸等の不用意な外乱の影
響を受けにくく、安定した角度を検出できる。また仮に
床面Ｆが突然なくなったとしても、切り欠き４５’のス
プリングガイド４９との当接部が床面Ｆに対して斜めで
無くなる（図では切り欠き４５’の平面がスプリングガ
イド４９の下面と一致する）角度で、ローラ４３への付
勢力が無くなり、ローラ４３が極端に垂れ下がることは
ない。さらに、上記の絨毯目検出手段２４本来の性能を
満たしつつ、本実施例の特徴であるところの、付勢力伝
達部とスプリング４４を中空の支持軸４１の内部に配置
することにより、支持軸は外径が大きくなって対衝撃等
の機械的強度を増し、付勢力伝達部とスプリング４４が
外界と遮断されてこれらを防塵、対衝撃保護でき、さら
には絨毯目検出手段２４全体をコンパクトな構成にでき
る。なお、スプリング４４を圧縮バネとしたが、これを
ねじりコイルバネ等の他の種類の弾性体に置き換えて、
一端を支持軸４１に、多端をレバー軸４５に保持する構
成としても、本実施例の絨毯目検出手段２４と同様の構
成、動作が得られる。（実施例５）以下、本発明の実施例である移動作業ロボ
ットの構成を自走式掃除機を例にとって図８，図１０，
図１１に基づいて説明する。本体構成および絨毯目検出
手段の詳細は前記実施例１の図１，図２および実施例４
の図８，図９と基本的に同様なので共通部分の説明を省
略し、本実施例に関連する部分のみを説明する。図１０
は本実施例の自走式掃除機の縦断面図、図１１は同じく
横断面図（図１０のＡ−Ａ断面）を示す。まず図１０，
図１１において、昇降手段による昇降動作の対象となる
作業手段は床ノズル１８である。床ノズル１８は、一部
が伸縮自在な接続パイプ１９により集塵室１５と連通し
ており、上下可動となっている。８７は昇降支点であり
本体１に設けた支点支持部８６に保持された軸により構
成されている。８８は床ノズル１８に設けた昇降動作点
で床ノズル１８に保持された軸により構成されている。
８５は接続部で、左右一対のアームと左右アームを固定
し絨毯目検出手段２４の位置する箇所に開口を持つ板で
構成され、昇降支点８７と昇降動作点８８を接続支持し
ており、板の開口部およびその周囲は引っ掛け受け８９
となっている。引っ掛け受け８９は、絨毯目検出手段２
４の引っ掛け部８２（詳細後述）が支持軸４１の回転に
よりどの位置にあっても受けられるよう、開口は支持軸
４１を中心とした円形あるいはそれに類似した形状とな
っている。７０は接続部８５から上方に設けた操作部
で、接続部８５の上昇、下降を操作する。次に図８にお
いて、８２は絨毯目検出手段２４の引っ掛け部であり、
レバー４２に引っ掛け部支点８３により保持されてお
り、その先端Ｇは前記引っ掛け受け８９の開口半径より
外側に位置する。以上、接続部８５、昇降支点８７、昇
降動作点８８で、作業手段を昇降させる昇降手段を構成
する。上記の構成による動作を、本実施例に関連する部
分をピックアップして図示した縦断面図１２、横断面図
１３において説明する。通常の清掃移動時の状態は、図
１２に示すように床ノズル１８、絨毯目検出手段２４の
ローラ４３は床面Ｆに接地している。さて、操作部７０
を矢印Ｕに示すように上方に引くと、接続部８５は昇降
支点８７を中心に回動上昇する。この時、昇降動作点８
８が矢印Ｐ１に示すように上昇し、床ノズル１８が上昇
して床面Ｆから浮き上がる。同様に引っ掛け受け８９も
矢印Ｐ２に示すように上昇し、絨毯目検出手段２４のレ
バー４２に設けた引っ掛け部８２を接触支持しながら上
方に持ち上げるので、絨毯目検出手段２４のローラ４３
も床面Ｆから浮く。よって、非清掃移動時に操作部７０
を引き上げることにより、この時不必要な床ノズル１８
を上昇させ、この上昇動作に連動して同時に絨毯目検出
手段２４のローラ４３も床面Ｆから上昇するので、これ
らを段差や突起等への衝突や引っかかりから保護し、非
作業移動がスムースで、上昇操作を簡素にすることがで
きる。なお、床面近傍の清掃手段として吸い込み清掃の
床ノズルを挙げたが、床洗浄やポリッシングのパッド、
洗剤を噴霧する噴出口、ゴミや水分をかき集めるラバー
やブラシ等の清掃手段をあてはめてもよい。

【発明の効果】以上のように本発明の第一の手段によれ
ば、絨毯目検出手段が絨毯目を検出することによって、
本体が絨毯の上で床面の清掃等の走行作業を行う時に、
絨毯目の影響によるずれを検出でき、この分を修正して
正確な走行作業を行える移動作業ロボットが実現でき、
さらに昇降手段を設けることにより、絨毯目の検出が不
必要な時に、絨毯目検出手段を上昇させて、これを保護
するという機能を持った移動作業ロボットを構成するこ
とができる。また、本発明の第二の手段によれば、昇降
手段が、絨毯目検出手段を上下方向に規制するガイド
と、ガイドの規制に沿って絨毯目検出手段を昇降させる
昇降駆動部により構成されることを特徴とする移動作業
ロボットとすることにより、絨毯目検出の必要に応じ
て、絨毯目検出手段全体を昇降させることにより、その
接地面を床面から浮かせたり接地させたりするもので、
絨毯目の検出が不必要な時は接地面を浮かせ、絨毯目検
出手段の接地面を保護して検知性能を維持し、また床面
の傷つきを防止することができ、検出の必要なときは接
地させることができるものである。また、本発明の第三
の手段によれば、昇降手段が、その一端が絨毯目検出手
段のレバー部と連結したアームと、昇降時にアームの他
端を保持するリングを有することを特徴とする移動作業
ロボットとすることにより、絨毯目検出手段の接地面を
床面から浮かせたり接地させたりする際、絨毯目検出手
段のレバー部のみ昇降させるもので、絨毯目を検出する
とき、絨毯目検出手段の本体固定部分のがたつきがない
ので正確な角度検知をすることができるものである。ま
た、本発明の第四の手段によれば、絨毯目検出手段のス
プリングとスプリング力をレバー軸のねじり力として伝
える付勢力伝達部を支持軸の内部に配置することによ
り、スプリングおよび付勢力伝達部を防塵し、衝撃から
保護して、対衝撃強度や動作耐久性を向上でき、絨毯の
むだ毛等が堆積しては落下して清掃の品質を落とすこと
を防ぐことができるものである。また、本発明の第五の
手段によれば、床面の清掃等を行う作業手段を昇降させ
る昇降手段を設け、この昇降動作に絨毯目検出手段を昇
降動作を連動させることにより、非清掃移動時に不必要
な作業手段と絨毯目検出手段を同時に上昇させて、段差
等への衝突や引っかかりから保護することができ、非作
業移動がスムースで、昇降操作を簡素化できるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一、第二、第三、第四の手段の実施
例である移動作業ロボットの縦断面図

【図２】同移動作業ロボットの横断面図

【図３】本発明の第一、第二、第三の手段の実施例であ
る移動作業ロボットの絨毯面検出手段の詳細図

【図４】本発明の第二の手段の実施例である移動作業ロ
ボットの昇降手段の縦断面図

【図５】同移動作業ロボットの同手段の上から見た図

【図６】本発明の第三の手段の実施例である移動作業ロ
ボットの昇降手段の側面図

【図７】同移動作業ロボットの同手段の断面図

【図８】本発明の第四、第五の手段の実施例である移動
作業ロボットの絨毯目検出手段の断面図

【図９】同移動作業ロボットの同手段の付勢力伝達部付
近の拡大図

【図１０】本発明の第五の手段の実施例である移動作業
ロボットの縦断面図

【図１１】同移動作業ロボットの横断面図

【図１２】本発明の第五の手段の実施例である移動作業
ロボットの動作を説明する側面図

【図１３】同移動作業ロボットの動作を説明する平面図

【図１４】従来の移動作業ロボットのベアフロア上での
直進走行を示す図

【図１５】同移動作業ロボットの絨毯上での直進走行お
よび絨毯目の検知原理を示す図

【図１６】同移動作業ロボットの絨毯目検出手段の概略
図

【符号の説明】

１本体２駆動輪３駆動モータ５回転検出手段９従輪１４電動送風機１５集塵室１６，１７フィルター１８床ノズル１９接続パイプ２１走行制御手段２４絨毯目検出手段２５昇降手段４１支持軸４２レバー４３ローラ４４弾性体またはスプリング４５レバー軸４５’ 切り欠き４６ローラ軸４７回転検出器４９スプリングガイド５４ガイド５６直動ギア５７回動ギア５９モータ６２アーム６３支持点６５リング８２引っ掛け部８５接続部８７昇降支点８８昇降動作点８９引っ掛け受け

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者薮内秀隆大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者小川光康大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者藤原俊明大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者江口修大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者乾弘文大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者石橋崇文大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者黒木義貴大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】本体を移動させる駆動手段と、本体を操
舵する操舵手段と、前記駆動手段と操舵手段とを制御し
本体の走行制御を行う走行制御手段と、本体が走行中に
絨毯目の方向と強さを検出する絨毯目検出手段と、絨毯
目検出手段を昇降させる昇降手段と、床面の清掃等の作
業を行う作業手段を備えた移動作業ロボット。
【請求項２】絨毯目検出手段を、本体に対して回転自
由な支持軸と、支持軸の一点を中心に回動するレバー部
と、レバー部を床面に接地付勢する弾性体と、支持軸の
回転角度を検出する回転検出器で構成し、昇降手段が、
絨毯目検出手段を上下方向に規制するガイドと、ガイド
の規制に沿って絨毯目検出手段を昇降させる昇降駆動部
により構成されることを特徴とする請求項１記載の移動
作業ロボット。
【請求項３】絨毯目検出手段を、本体に対して回転自
由な支持軸と、支持軸の一点を中心に回動するレバー部
と、レバー部を床面に接地付勢する弾性体と、支持軸の
回転角度を検出する回転検出器で構成し、昇降手段が、
その一端が絨毯目検出手段のレバー部と連結したアーム
と、昇降時にアームの他端を保持するリングを有するこ
とを特徴とする請求項１記載の移動作業ロボット。
【請求項４】絨毯目検出手段が、本体に対して回転自
由な支持軸と、支持軸に対して回動自由なレバー軸と、
レバー軸に固定されたレバー部と、レバー軸を介してレ
バー部を床面に付勢するスプリングと、スプリング力を
レバー軸のねじり力として伝える付勢力伝達部と、支持
軸の回転角度を検出する回転検出器により構成され、ス
プリングと付勢力伝達部を支持軸の内部に配置した請求
項１記載の移動作業ロボット。
【請求項５】本体を移動させる駆動手段および操舵手
段と、前記駆動手段と操舵手段を制御し本体の走行制御
を行う走行制御手段と、本体が走行中に絨毯目の方向と
強さを検出する絨毯目検出手段と、床面の清掃等を行う
作業手段と、前記作業手段を昇降する昇降手段を設け、
前記絨毯目検出手段を昇降手段に連動させた移動作業ロ
ボット。