JP2004194984A

JP2004194984A - 自走式掃除装置

Info

Publication number: JP2004194984A
Application number: JP2002368291A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Senoo; 敏弘妹尾; Takeshi Ogawa; 毅小河
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2002-12-19
Filing date: 2002-12-19
Publication date: 2004-07-15

Abstract

【課題】より高い清掃効果を得ることが可能であり、自動走行させるための複雑な経路設定をすることなく、所定の領域全体を自動的に清掃することが可能な自走式掃除装置を提供する。
【解決手段】自走式掃除装置１は、本体１１、駆動輪１２、キャスター１３を有する。本体１１側面には、清掃剤散布手段である散布ノズル１４と、清掃剤回収手段である回収ノズル１５とが設けられている。散布ノズル１４の下方には、清掃剤検知手段である撮像手段１６が設けられている。自走式掃除装置１は、撮像手段１６により床面に清掃剤が存在するかどうかを検知し、その情報をもとに領域内を自動走行して移動する。移動しながら、散布ノズル１４から清掃剤を散布し、その後、回収ノズル１５にて塵埃が付着した清掃剤を回収する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自律走行して清掃を実行する自走式掃除装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の掃除機においては、清掃手段として、塵埃吸込み体や床用ノズル等と呼ばれる吸引具が用いられている。これらは、一般的に、吸引具の先端に回転ブラシが取り付けられたものであり、延長管によってこの吸引具と掃除機本体が接続されている。吸引具に取り付けられた回転ブラシを回転させて塵埃を掻き上げ、掃除機本体に備えられた送風装置で塵埃を吸引することによって清掃を行う。回転ブラシは、モータによって、或いは吸引具を床に滑らせることによって回転させる。
【０００３】
また、掃除機に走行手段や各種センサ、及びこれらを制御する制御手段を搭載して、自動的に清掃領域を移動して清掃を実行する自律型の自走式掃除機が開発されている。この自走式掃除機は、走行手段として駆動輪等を有し、エンコーダやジャイロセンサ、超音波距離センサ、接触センサ等を位置認識手段、障害物検知手段として用いている。
【０００４】
このような自走式掃除機は、位置認識手段によって清掃領域と自分の位置を認識しながら、障害物検知手段によって周囲の壁や机、椅子等を検知する。そして、走行手段によってこれらの障害物を避けながら、領域全体を移動して清掃を完遂する。
【０００５】
ここで、清掃手段として上記のような従来の吸引具を使用し、清掃領域全体を蛇行して塗り潰すように自動走行する掃除機（特許文献１参照）が提案されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−２０４７６８号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記の特許文献１記載の掃除機では、塵埃を回転ブラシで掻き上げて吸引することにより清掃を行うので、いわゆる拭き掃除や洗浄作用のある清掃等を行うことはできない。さらに、回転ブラシが床面を傷付けてしまうという問題も生じる。また、掃除機の自動走行手法においては、清掃領域内を縦横に蛇行を繰り返すために、予め蛇行する往路と復路の間隔を設定しておく必要があり、多くの手間や時間を必要とする問題がある。
【０００８】
本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、より高い清掃効果を得ることが可能で、自動走行させるための複雑な経路設定をすることなく、所定の領域全体を自動的に清掃することが可能な自走式掃除装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明は、自走式掃除装置において、清掃剤を床面に散布する清掃剤散布手段と、前記清掃剤を床面から回収する清掃剤回収手段とを備えることとした。
【００１０】
ここで、清掃剤とは、例えば、泡状の洗剤や薬剤、表面が粘着性を有する材料で構成された固形物、或いは固形物を散布する直前にその表面に粘着性を有する素材を塗布するようなものなどである。また、このような粘着材料を使用せず、固形物を帯電させたものもある。これらを用いることで、化学反応によって床面の汚れを分解したり、固形の清掃剤に塵埃を付着させたりする。この構成によれば、拭き掃除と同等の塵埃捕集能力を有する清掃や洗浄作用のある清掃が可能となる。また、粘着材料によって床面にこびり付いた塵埃を強力に引き剥がすことが可能であり、静電吸着作用によって狭い隙間に入り込んだ塵埃を取り除くことが可能である。その結果、従来掃除機のように、塵埃を掻き上げて吸引する清掃手段と比較して、より高い清掃効果を得ることが可能となる。
【００１１】
また、前記自走式掃除装置が、前記清掃剤が床面上に存在するかどうかを検知する清掃剤検知手段を備えることとした。
【００１２】
この構成によれば、自走式掃除装置が、清掃剤が存在する領域を認識することができるので、清掃剤の散布済み領域へ重複して散布することがない。また、清掃剤が散布された床面と壁や障害物とを区別することができる。その結果、清掃剤の浪費を防止することが可能である。また、壁や障害物と衝突しないようにすることができるので、自動走行させるための複雑な経路設定をすることなく、所定の領域全体に自動的に清掃剤を散布することが可能である。同様に、複雑な移動を繰り返すことなく塵埃が付着した清掃剤を回収することが可能である。これにより、清掃剤の浪費がなく、消費電力の低減も可能であり、高効率な清掃を実現することが可能である。
【００１３】
また、本発明は、前記自走式掃除装置が、清掃剤を床面に散布する清掃剤散布手段を備えた第１の掃除機と、前記清掃剤を床面から回収する清掃剤回収手段を備えた第２の掃除機とにより構成されることとした。
【００１４】
この構成によれば、清掃領域全体の移動や清掃に必要な様々な機能を、複数の掃除機に分散させることができる。すなわち、清掃剤の散布と回収という２つの機能を、第１及び第２各々の掃除機に分散させることができる。その結果、様々な機能を１個の掃除機で負担する必要がないので、高効率な清掃を実行することが可能となる。例えば、第１の掃除機による清掃剤散布途中に、既に散布が済んだ領域に対して、清掃剤の効果が現れるタイミングを見計らって第２の掃除機が清掃剤の回収を始めれば、清掃剤の散布と回収とを同時に行うことが可能である。また、これらの掃除機が備える機能に特化した構造とすることが可能となり、構造や制御の簡素化が可能となる。さらに、これらの掃除機を複数個構成することによって、領域全体の様々な場所で同時に清掃を実行することができるので、より短時間で清掃を終了させることが可能となる。
【００１５】
また、前記第１の掃除機が、前記清掃剤が床面上に存在するかどうかを検知する清掃剤検知手段を備えることとした。
【００１６】
この構成によれば、第１の掃除機が、清掃剤が存在する領域を認識することができるので、清掃剤の散布済み領域へ重複して散布することがない。また、清掃剤が散布された床面と壁や障害物とを区別することができる。その結果、清掃剤の浪費を防止することが可能である。また、第１の掃除機は、壁や障害物と衝突しないようにすることができるので、自動走行させるための複雑な経路設定をすることなく、所定の領域全体に自動的に清掃剤を散布することが可能である。これにより、清掃剤の浪費がなく、消費電力の低減も可能である。
【００１７】
また、前記第２の掃除機が、前記清掃剤が床面上に存在するかどうかを検知する清掃剤検知手段を備えることとした。
【００１８】
この構成によれば、第２の掃除機が、清掃剤が存在する領域を認識することができるので、清掃剤の未回収領域を残してしまうことがない。また、清掃剤が散布された床面と壁や障害物とを区別することができる。その結果、清掃が未達のままで作業を終了してしまうことを防止することが可能である。また、第２の掃除機は、壁や障害物と衝突しないようにすることができるので、自動走行させるための複雑な経路設定をすることなく、所定の領域全体で自動的に清掃剤を回収することが可能である。これにより、清掃剤の回収を完遂することができ、消費電力の低減も可能である。
【００１９】
また、前記第１及び第２の掃除機が、前記清掃剤が床面上に存在するかどうかを検知する清掃剤検知手段を備えることとした。
【００２０】
この構成によれば、第１及び第２の掃除機が、清掃剤が存在する領域を認識することができるので、清掃剤の散布済み領域へ重複して散布することがなく、清掃剤の未回収領域を残してしまうことがない。また、各々の掃除機は、清掃剤が散布された床面と壁や障害物とを区別することができる。その結果、清掃剤の浪費や、清掃が未達のままで作業を終了してしまうことを防止することが可能である。また、各々の掃除機は、壁や障害物と衝突しないようにすることができるので、自動走行させるための複雑な経路設定をすることなく、所定の領域全体で清掃剤を散布／回収することが可能である。これにより、清掃剤の浪費がなく、回収を完遂することができ、消費電力の低減も可能である。
【００２１】
また、床面を撮像する撮像手段によって前記清掃剤検知手段を構成することとした。
【００２２】
この構成によれば、視覚的に確実に清掃剤が存在する領域を認識することができる。その結果、所定の領域全体でより確実に清掃剤の散布／回収、及び自動走行を実行することが可能となる。これにより、さらに高効率な清掃を実現することが可能である。
【００２３】
また、前記清掃剤が、帯電した粒状の固形物であることとした。
【００２４】
この構成によれば、静電吸着作用により塵埃を清掃剤に付着させることができる。その結果、より高い清掃効果が得られるとともに、静電センサによって清掃剤の有無を検知することが可能である。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図に基づき説明する。
【００２６】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る自走式掃除装置の概略斜視図である。自走式掃除装置１は、本体１１を有する。本体１１の側面には、移動するために必要な駆動輪１２が本体１１を両側から挟むように２個設けられている。これら２個の駆動輪１２とともに本体１１を支えるために、本体１１の底面には、キャスター１３が１個設けられている。
【００２７】
２個の駆動輪１２は、各々別個のモータ（図示せず）によって、独立して駆動される。本体１１を前進させる時には両輪を同時に前進方向に回転させ、後退させる時には両輪を同時に後退方向に回転させる。曲がる時には、一方の駆動輪１２の回転速度を減速するか、或いは停止する。その場で旋回させる時には、両輪を異なる方向に回転させる。キャスター１３は、モータには接続せず、本体１１の移動とともに自由に回転する。また、キャスター１３は、本体１１が曲がる時には、自在に向きを変える。なお、本体１１には、このモータや後述する清掃剤散布／回収手段、清掃剤検知手段等の電源となる電池（図示せず）が内蔵されている。
【００２８】
本体１１側面のやや上方には、清掃剤散布手段である散布ノズル１４が設けられている。そして、その先端には散布口１４ａが設けられている。図１では、散布ノズル１４は本体１１側面のやや上方に１箇所設けられているが、複数であっても構わないし、床面に近い場所であっても構わない。また、散布口１４ａが横に向けて設けられているのを、本体１１の側面、或いは底面から、散布口１４ａが床面を向くように設けても構わない。
【００２９】
清掃剤としては、表面が粘着性を有する材料で構成された、直径が１ｍｍ程度の粒状の合成樹脂が使用される。後述するように、磁気による回収を行う場合は、この合成樹脂に磁性材料を混入して成型する。本体１１の内部には、使用前の清掃剤を収容する清掃剤収容部（図示せず）が設けられている。
【００３０】
本体１１の散布ノズル１４と対向する側面には、塵埃が付着した清掃剤を回収するための清掃剤回収手段である回収ノズル１５が設けられている。図１では、回収ノズル１５は本体１１側面のやや下方に１箇所設けられているが、前記散布ノズル１４の場合と同様に、複数であっても構わないし、本体１１の底面から、床面を向くように設けても構わない。清掃剤の回収方法は、従来のような吸引や、磁気或いは静電吸着などが用いられる。本体１１の内部には、塵埃が付着した清掃剤を貯めておく塵埃貯溜部（図示せず）が設けられている。
【００３１】
散布ノズル１４のやや下方の側面には、清掃剤検知手段である撮像手段１６が設けられている。清掃する領域に合わせ、予め清掃剤を着色しておくことで、床面と清掃剤との色の違いを判別することができる。例えば、仕事をするオフィスにおいては、淡色系の色の樹脂タイルが使用されていることが多いので、この場合は黒等の暗色の清掃剤を用いる。
【００３２】
次に、自走式掃除装置１の清掃動作について説明する。図２は、図１に示す自走式掃除装置による清掃剤の散布状況を示す概略上面図である。図３は、清掃剤の散布し残した領域への散布状況を示す概略上面図である。図４は、図１に示す自走式掃除装置による清掃剤の回収状況を示す概略上面図である。
【００３３】
まず、自走式掃除装置１を清掃したい領域Ｌの中央付近に配置する（図２）。ここでは、清掃領域Ｌの周りの４辺は壁であるとする。そして、自動清掃を開始させると、自走式掃除装置１はその場で本体１１を旋回させながら、散布ノズル１４から清掃剤を散布する（図２矢印Ａ）。図２において、領域Ｓが清掃剤の散布済み領域を、領域Ｎが未散布領域を示す。１００は、家具等の障害物である。本体１１の旋回が一周すると、清掃剤の散布をひとまず停止する。
【００３４】
その後、本体１１が最初に置かれた場所や清掃領域Ｌの四隅等、前記旋回動作によって清掃剤を散布できなかった場所に移動して散布を行う（図３中央及び矢印Ｂ）。この時、前記撮像手段１６により、清掃剤の存在を認識することができるので、清掃剤が散布されている場所を判別し、それを辿りながら清掃剤が存在しない場所を探して移動することができる。また、清掃剤の散布済み領域へ重複して散布することがない。このようにして、清掃剤の未散布領域Ｎがなくなれば、清掃剤の散布作業を終了する。
【００３５】
その後、清掃は、清掃剤が床面を転がり、床面の塵埃が清掃剤の表面に付着することでなされる。清掃剤の回収作業は、このような清掃効果が現れるタイミングを見計らって開始される。
【００３６】
次に、自走式掃除装置１は清掃領域Ｌの壁際に移動し、先に散布された清掃剤の回収を開始する（図４）。壁際への移動と回収のための移動においては、自走式掃除装置１は、撮像手段１６によって清掃剤が存在する床面と壁面や障害物とを区別することで、これらへの衝突を防ぎながら移動する（図４矢印Ｃ）。方向転換をする場合も、既に清掃剤を回収し終えた場所を判別することで、再び同じ場所へ移動してしまうようなロスを防ぐことができる。図４において、領域Ｓが清掃剤の散布領域を、領域Ｏが散布剤の回収済み領域を示す。このようにして移動を続け、清掃剤の散布領域Ｓがなくなれば、清掃剤の回収作業を終了し、清掃が完了する。
【００３７】
図５は、本発明の第２の実施形態に係る自走式掃除装置の概略斜視図である。自走式掃除装置１は、第１の掃除機２０と第２の掃除機３０とで構成される。第１の掃除機２０及び第２の掃除機３０は、各々複数であっても構わない。
【００３８】
第１の掃除機２０は、本体２１、駆動輪２２、補助輪２３を有する。そして、本体２１側面のやや上方には、清掃剤散布手段である散布ノズル２４が、そのやや下方には、清掃剤検知手段である撮像手段２５が設けられている。なお、第１の掃除機２０には、清掃剤回収手段である回収ノズルは設けられていない。後述するように、回収ノズルは第２の掃除機３０にのみ設けられている。また、散布ノズルは、第１の掃除機２０にのみ設けられている。
【００３９】
第２の掃除機３０は、本体３１、駆動輪３２、補助輪３３を有する。そして、本体３１の後方側面のやや下方には、塵埃が付着した清掃剤を回収するための清掃剤回収手段である回収ノズル３４が設けられている。また、これと対向する位置には、清掃剤検知手段である撮像手段３５が設けられている。前述のように、回収ノズル３４は第２の掃除機３０にのみ設けられている。このように、第１の掃除機２０と第２の掃除機３０に、清掃剤の散布と回収の２つの機能を分散させることで、それらが備える機能に特化した構造とすることが可能となり、構造や制御の簡素化が可能となる。
【００４０】
なお、第２の掃除機３０は、第１の掃除機２０と比較して、全体的な大きさが小さい。これにより、第１の掃除機２０が進入できない狭い場所にも移動でき、さらに高速に移動することも可能である。
【００４１】
次に、第１の掃除機２０と第２の掃除機３０で構成される自走式掃除装置１の清掃動作について説明する。図６は、図５に示す自走式掃除装置による清掃剤の散布状況を示す概略上面図である。図７は、図５に示す自走式掃除装置による清掃剤の回収状況を示す概略上面図である。
【００４２】
まず、第１の掃除機２０を清掃したい領域Ｌの中央付近に配置する。また、第２の掃除機３０は、第１の掃除機２０が清掃剤の散布を始めた時に邪魔にならず、且つ散布開始後容易に清掃剤の存在を検知できる位置に配置する（図６）。或いは、第２の掃除機３０は、清掃領域Ｌの外に退避していても構わない。
【００４３】
そして、自動清掃を開始させると、第１の掃除機２０はその場で本体２１を旋回させながら、散布ノズル２４から清掃剤を散布する（図６矢印Ｄ）。第１の掃除機２０による清掃剤の散布開始直後、第２の掃除機３０は清掃剤の散布済み領域Ｓを検知し、領域Ｓ内に移動して散布の邪魔にならないようにする（図６矢印Ｅ）。その後、第１の掃除機２０が、その旋回動作によって清掃剤を散布できなかった場所に移動して散布を行う（図６矢印Ｆ）。１００及び１０１は、家具等の障害物である。第１の掃除機２０の動作により、清掃剤の未散布領域Ｎがなくなれば、清掃剤の散布作業を終了する。
【００４４】
清掃剤の散布終了後、清掃剤の回収作業は、清掃剤による清掃効果が現れるタイミングを見計らって開始される。第２の掃除機３０は清掃領域Ｌの壁際に移動し、先に散布された清掃剤の回収を開始する（図７矢印Ｇ）。第２の掃除機３０が清掃剤を回収している間、第１の掃除機２０は周囲の清掃剤の存在を検知し続け、清掃剤の回収済み領域Ｏを見つけて散布領域Ｓから退避することで、第２の掃除機３０の動作の邪魔にならないようにする（図７矢印Ｈ）。ここで、第２の掃除機３０は、全体的に第１の掃除機２０と比較して小さめの構造となっているので、第１の掃除機２０が進入できない狭い場所でも回収動作を行うことが可能である（図７矢印Ｉ）。このようにして移動を続け、清掃剤の散布領域Ｓがなくなれば、清掃剤の回収作業を終了し、清掃が完了する。
【００４５】
なお、第２の掃除機の清掃剤回収作業は、散布済み領域の清掃剤による清掃効果が現れるタイミングが早ければ、第１の掃除機の清掃剤散布作業の途中から開始することも可能である。この場合、清掃剤の散布と回収とを同時に進めることができるので、より短時間で清掃を終了することが可能で、高効率な清掃を実行することが可能である。
【００４６】
図８は、本発明の第３の実施形態に係る自走式掃除装置による清掃剤の回収状況を示す概略上面図である。自走式掃除装置１は、１個の第１の掃除機２０と、２個の第２の掃除機３０及び４０とで構成される。第１の掃除機２０と第２の掃除機３０及び４０の基本的な構造は、前記第２の実施形態に係る自走式掃除装置と同様である。
【００４７】
第１の掃除機２０による清掃剤の散布動作は、前記第２の実施形態と同様である。清掃剤の回収は、２個の第２の掃除機３０及び４０で、異なる方向から同時に行うことが可能である（図８矢印Ｊ）。第２の掃除機を複数個構成することによって、領域全体の様々な場所で同時に清掃剤の回収を実行することができるので、より短時間で清掃を終了させることが可能となる。
【００４８】
上記のように本発明の実施形態を示したが、この他、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。
【００４９】
例えば、清掃剤として、固形物を散布する直前にその表面に粘着性を有する素材を塗布するようなものを使用しても構わない。また、粘着材料を使用せず、合成樹脂を帯電させ、静電吸着作用により塵埃を清掃剤に付着させることも可能である。さらに、泡状の洗剤や薬剤を用いることで、化学反応によって床面の汚れを分解することも可能である。
【００５０】
そして、撮像手段１６に代わる清掃剤検知手段としては、清掃剤に磁性材料を混入した場合には磁気センサを用いたり、清掃剤を帯電させた場合には静電センサを用いたりすることも可能である。
【００５１】
【発明の効果】
本発明の上記の構成によれば、清掃剤の散布／回収によって清掃を実行するので、拭き掃除や洗浄作用のある清掃が可能となる。その結果、従来掃除機のように、塵埃を掻き上げて吸引する清掃手段と比較して、より高い清掃効果を得ることが可能となる。
【００５２】
また、清掃剤が存在する領域を認識することができるので、清掃剤の散布済み領域へ重複して散布することがなく、清掃剤の未回収領域を残してしまうことがない。そして、清掃剤が散布された床面と壁や障害物とを区別することができる。その結果、清掃剤の浪費や、清掃が未達のままで作業を終了してしまうことを防止することが可能である。さらに、走行可能な床面を判別することができるので、自動走行させるための複雑な経路設定をすることなく、所定の領域全体で清掃剤を散布／回収することが可能である。これにより、清掃剤の浪費がなく、回収を完遂することができ、消費電力の低減も可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る自走式掃除装置の概略斜視図
【図２】図１に示す自走式掃除装置による清掃剤散布状況を示す概略上面図
【図３】清掃剤の散布し残した領域への散布状況を示す概略上面図
【図４】図１に示す自走式掃除装置による清掃剤回収状況を示す概略上面図
【図５】本発明の第２の実施形態に係る自走式掃除装置の概略斜視図
【図６】図５に示す自走式掃除装置による清掃剤散布状況を示す概略上面図
【図７】図５に示す自走式掃除装置による清掃剤回収状況を示す概略上面図
【図８】本発明の第３の実施形態に係る自走式掃除装置による清掃剤回収状況を示す概略上面図
【符号の説明】
１自走式掃除装置
１１、２１、３１本体
１２、２２、３２駆動輪
１３、２３、３３補助輪
１４、２４散布ノズル
１４ａ、２４ａ散布口
１５、３４回収ノズル
１６、２５、３５撮像手段
２０第１の掃除機
３０、４０第２の掃除機

Claims

清掃剤を床面に散布する清掃剤散布手段と、前記清掃剤を床面から回収する清掃剤回収手段とを備えることを特徴とする自走式掃除装置。
前記清掃剤が床面上に存在するかどうかを検知する清掃剤検知手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の自走式掃除装置。
清掃剤を床面に散布する清掃剤散布手段を備えた第１の掃除機と、前記清掃剤を床面から回収する清掃剤回収手段を備えた第２の掃除機とにより構成されることを特徴とする請求項１に記載の自走式掃除装置。
前記第１の掃除機が、前記清掃剤が床面上に存在するかどうかを検知する清掃剤検知手段を備えることを特徴とする請求項３に記載の自走式掃除装置。
前記第２の掃除機が、前記清掃剤が床面上に存在するかどうかを検知する清掃剤検知手段を備えることを特徴とする請求項３に記載の自走式掃除装置。
前記第１及び第２の掃除機が、前記清掃剤が床面上に存在するかどうかを検知する清掃剤検知手段を備えることを特徴とする請求項３に記載の自走式掃除装置。
床面を撮像する撮像手段によって前記清掃剤検知手段を構成することを特徴とする請求項２、及び請求項４ないし請求項６のいずれかに記載の自走式掃除装置。
前記清掃剤が、帯電した粒状の固形物であることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の自走式掃除装置。