JP2004236733A - 自走式掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】掃除人が操作することなく床面を掃除することができる自走式掃除機であって、狭いいりくんだ床面上のごみ、塵等も吸入することができ、万一障害物に接触したり、衝突したりしても前記障害物に損傷する可能性を減らすことができる自走式掃除機を提供する。
【解決手段】親機１及び子機２と、親機１と子機２とを接続する吸い込みホース３と、親機１及び（又は）子機２にて清掃を行うための清掃装置４と、親機１及び子機２それぞれに設けられた移動装置１１、２１と、親機１及び子機２それぞれに複数設けられた距離センサ１３、２３と、親機１及び子機２の動作を制御する制御装置１２、２２とを備えた自走式掃除機Ａ。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自立走行しながら清掃を行う自走式掃除機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、床面の掃除を行うのに掃除機が用いられている。従来の掃除機は、本体に内蔵された吸入手段と、連接されたホースの先端部にノズル又はブラシ付の先端部を有する吸塵口とを有するものである。ホースの先端部から所定の長さまでは折れ曲がらない硬いホースで形成されており、該硬いホース部を掃除する人が保持して先端部を床面に当てて床面のごみ、塵等の被吸入物を本体部に吸入していく。吸入された被吸入物は本体部に設けられた集塵箱に捕集される。捕集された被吸入物は一定量溜まるごとに、掃除人によって集塵箱より排出される。
【０００３】
掃除機を運搬するときや、掃除終了後、掃除機を収納するとき等にホースが邪魔になることがある。そこで、特開平８−１０７８４７号公報には、ホースを本体内部に自動的に巻き取る掃除機が開示されている。該開示された掃除機では、ホースを本体内部に自動的に巻き取ることでコンパクトに収納することができる。
【０００４】
また、多くの人が集まる場所は床面にごみ、塵等が頻繁に発生し床も汚れやすい。中でも、ホテル、病院、デパート等は汚れが目立つと非常に印象が悪く、毎日掃除しなければならない。上述のような施設においては、床面を絶えず人が往来するので、人の往来が激しい時間帯の床面清掃は難しく営業時間が終了した後又は営業時間開始前等の人の往来が少ないときに床面清掃を行うものがほとんどである。また上述以外の場所での床面清掃においても、２４時間勤務や作業環境が悪い所もあり、無人化、省力化が要望されている。
【０００５】
そこで、特公平５−７７４０８号公報には超音波センサ等により、障害物までの距離を測定しながら、自動走行して順次部屋の形状を記憶しながら走行掃除を行う自走式掃除機が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】
特公平５−７７４０８号公報
【特許文献２】
特公平５−７７４０８号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の自走式掃除機においては、掃除機本体の底部に吸塵口が設けられており、本体の底部が通過できる部分にあるごみ、塵等は吸塵口から吸入し本体部に設けられた集塵箱に収納することができるが、部屋の隅や家具の間の隙間、上部に障害物がある場所、壁際等前記自走式掃除機の本体が侵入できない部分に堆積したごみ、塵等は吸入することができない。
【０００８】
また、上述のような吸い込みホースを自動で巻き取る掃除機の場合、掃除機本体が入ることができない狭い場所であっても吸い込みホースを挿入し該狭い場所の床面のごみ、塵等を掃除することができ、吸い込みホースを自動で巻き取りコンパクト化することで掃除機の運搬、収納を容易にできるが、自走しないために、掃除人が掃除機を操作しなくてはならない。
【０００９】
そこで本発明は、掃除人が操作することなく床面を掃除することができる自走式掃除機であって、狭く入り組んだ床面上のごみ、塵等も吸い込むことができる自走式掃除機を提供することを目的とする。
【００１０】
また本発明は、万一障害物に接触したり、衝突したりしても前記障害物に損傷する可能性を減らすことができる自走式掃除機を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、親機及び子機と、前記親機と前記子機とを接続する吸い込みホースと、親機及び（又は）子機にて清掃を行うための清掃装置と、前記親機及び前記子機それぞれに設けられた移動装置と、前記親機及び前記子機それぞれに複数設けられた距離センサと、前記親機及び前記子機の動作を制御する制御装置とを備えた自走式掃除機であり、前記親機の底部及び前記子機の底部には床面上のごみ、塵等を吸入するための吸入口が設けられており、親機が自走しつつ、子機が親機の周囲を自走することで清掃を行うことができる。
【００１２】
この構成によると、前記親機は自走しつつ清掃し、前記子機は親機の周りを吸い込みホースの届く範囲で親機とは自律して自走して清掃を行うことができ、親機が入ることができない狭い範囲には、子機が移動して掃除を行うので掃除する部屋の障害物の有無にかかわらず床面の掃除ができ、あらゆる部屋に対して使用することが可能である。
【００１３】
本発明の上記構成において、清掃装置が前記親機及び前記子機いずれにも設置されているものを例示できる。
【００１４】
この構成によると、前記親機及び前記子機それぞれに独立して清掃装置が設置されており、いずれか一方に設置されている清掃装置が停止してしまっても清掃を継続することができる。
【００１５】
また本発明は、上記構成の清掃装置が前記親機にのみ設置されており、前記親機と前記子機のいずれか一方又は両方の吸い込み口からごみ、塵等を吸い込むものを採用することができる。
【００１６】
この構成によると、清掃装置が親機のみに設置されており、前記子機のサイズを小さくすることができるとともに、より狭い範囲に侵入することができ、それだけ、障害物が多い床面にも適応できるとともに、構造が簡単で製造コストを落とすことができる。
【００１７】
また、前記子機に前記清掃装置が配置されていないので該子機を軽量化することができ、万一、障害物等に接触、衝突してもそれだけ該障害物等を損傷しにくい。
【００１８】
また上記構成の制御装置として、前記親機を制御するための親機制御装置と、前記子機を制御するための子機制御装置とを有しているものを挙げることができる。
【００１９】
この構成によると、前記親機と前記子機いずれにも制御装置が設置されており、該親機及び子機を個別に制御するので、より細かい制御が可能である。
【００２０】
前記制御装置として、１つの制御装置で前記親機及び前記子機を一括制御するものを例示することができる。
【００２１】
前記制御装置が１つであり、制御装置に電力を供給するための配線が少なくてすみ、また、制御装置が個別に設けられている場合に比べると制御装置のメンテナンスが容易である。
【００２２】
前記制御装置にて前記親機の吸い込み口及び前記子機の吸い込み口での吸引力を調整することができるものを例示できる。吸引力の調整方法としてはバルブ等で流量を調整するものを例示できる。
【００２３】
前記親機に前記吸い込みホースを巻き取ることで前記子機を回収するものを例示できる。
【００２４】
この構成によると、前記吸い込みホース及び前記子機を前記親機に収容することができるので、自走式掃除機をコンパクトな状態で保管、移動することができる。
【００２５】
前記親機が自転することで、前記吸い込みホースを巻き取り、それによって前記子機を回収するものを例示できる。
【００２６】
前記親機の自転によって前記吸い込みホースを巻き取ることができ、それだけ、巻取りに必要なモータ等の駆動装置が不要であり、それだけ、簡単軽量、且つ、製造コストを低く製作することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１は本発明に係る自走式掃除機の一例の上面側斜視図である。図２は図１に示す自走式掃除機の下面側斜視図である。また、図３に、図１に示す自走式掃除機のブロック図を示す。
図１に示す自走式掃除機Ａは、自律して移動する親機１と、親機１の周囲を自走する子機２と、親機１と子機２とをつなぐための吸い込みホース３とを有している。
【００２８】
親機１は、親機１を移動させるための親機移動装置１１を有しており、また、内部には清掃装置４及び親機１の動作を制御するための親機制御装置１２（図３参照）を有している。親機１の側周面１０には障害物と側周面１０の距離を測定するための距離センサ１３（例えば、超音波センサ、赤外線センサ及び接触型センサ等）を複数個備えている。親機移動装置１１は、車輪の回転軸に駆動モータを接続したような機構を有するもの、重機に用いられるクローラのような機構のもの等考えられるがここでは、前者の駆動モータ１４に車輪の回転軸を接続したタイプを採用している。図１、２には自走式掃除機Ａの親機駆動装置１１が便宜上車輪が２輪のものを示しているが、それに限られるものではなく、親機１機動性を十分に確保できるものであれば、車輪数を限定しない。
【００２９】
また、親機１には清掃装置４が内蔵されており、清掃装置４はいわゆる一般の掃除機と同じ機能を果たす吸い込み用のモータとファンの組み合わせを有している。また、親機１の底面部１０１には床面のごみ、塵等を吸い込むための吸い込み口１５が設けられている。親機１の内部には親機吸い込み口１５にて吸い込んだごみ、塵等を蓄積しておくための集塵箱１６を有している。親機１には、親機移動装置１１、親機制御装置１２、清掃装置４等の駆動電源としてバッテリ５が搭載されている。バッテリ５は充電式であり、自走式掃除機Ａが動作していないときに充電しておき、自走式掃除機Ａが床面を掃除するときに、コンセントから電源を取る必要がないので、電源ケーブルの取り回し等を考えることなく自走することができる。
【００３０】
子機２は子機を移動させるための子機移動装置２１を有しており、また、子機２の動作を制御する子機制御装置２２（図３参照）を有している。子機の側周面２０には障害物と側周面２０の距離を測定するための距離センサ２３（親機１に搭載されているセンサ１３と同じものでも、異なるものでもよい）を複数個備えている。子機移動装置２１は、親機移動装置１１と同じくクローラ形状を有するもの等、考えられるが、ここでは親機移動装置１１と同じく、車輪が連結された回転軸に駆動モータ２４を接続したタイプを採用している。図１、２には自走式掃除機Ａの子機駆動装置２１が便宜上車輪が２輪のものを示しているが、それに限られるものではなく、子機２機動性を十分に確保できるものであれば、車輪数を限定しない。
【００３１】
吸い込みホース３は内部空間を塞がない程度に屈曲自在であり、軸方向にある程度伸縮可能である構造（例えば蛇腹構造）のものを採用している。吸い込みホース３には子機２の子機移動装置２１、子機制御部２２、センサ２３等に親機１に搭載されたバッテリ５から電力を供給するための配線が備えられている。
【００３２】
子機２の底面２０１には床面のごみ、塵等を吸い込むための子機吸い込み口２５を有しており、子機吸い込み口２５は吸い込みホース３の中空部と連結されており、子機吸い込み口２５より吸い込まれたごみ、塵等は吸い込みホース３を通って親機１に送られ、親機１内部の集塵箱１６に蓄積される。
【００３３】
また、子機２は親機１に比べてサイズが小さいため、壁際や障害物の隙間等親機１のみでは走行不可能である範囲や、こたつ、いす等の下といったような到達不可能な範囲も清掃することが可能である。子機２には、吸い込みファン、モータ、バッテリ等が不要であるので、子機２のサイズを小さくすることが可能であると同時に軽量化することができる。子機２を軽量化することで万一、壁面や障害物に衝突してしまった場合でも、壁面や障害物を損傷する可能性を減らすことができる。
【００３４】
以下に自走式掃除機Ａの親機１と子機２の移動方法について説明する。親機１は子機２に比べてサイズが大きく、親機１及び子機２が移動するときは親機１の移動が主であり、その親機１の移動範囲の周囲を子機２が親機１の移動を妨げないように親機１に従ってついていく。親機１は外周面に取り付けられた距離センサ１３にて障害物を検知し移動可能な範囲を自律移動する。
【００３５】
上述の自走式掃除機の自律移動はさまざまな手法が考えられる。図４（Ａ）は自走式掃除機の自律移動の手法の一例の親機の軌跡を、図４（Ｂ）は掃除機の図４（Ａ）とは異なる自律移動の手法の例における親機の軌跡を示す。図４（Ａ）に示す自律移動の手法は、清掃するべき部屋Ｒｍの壁沿いに移動しつつ渦巻状に部屋の中心に向かって移動する手法である。初期位置Ｐ１から図面内下方の壁Ｗ１沿いに図面内右方向に進む。そして、図面内右側の壁Ｗ２まで来ると左回りに９０°転回し右側の壁Ｗ２沿いに図面内上方に進む。上方の壁Ｗ３、左側の壁Ｗ４沿いに移動し、左側の壁Ｗ４を図面内下方向に移動した後、図面内下方の壁Ｗ１の掃除機一台分手前Ｐ２で止まり、下方の壁Ｗ１に平行に右側に向かって移動する。これを繰り返すことで、自走式掃除機Ａは部屋Ｒｍ内をくまなく自律移動することができる。
【００３６】
図４（Ｂ）に示す自律移動の手法は、図４（Ａ）の初期位置Ｐ１と同じ位置Ｐ１’から図面内の左側の壁Ｗ４に沿って、上方に移動する。図面内上側の壁Ｗ３に到達したら掃除機は右回りに９０°転回し、掃除機一台分だけ上側の壁Ｗ３に沿って移動する。その後、右回りに９０°転回し、図面内下向きに移動し下側の壁Ｗ１に到達したら左回りに９０°転回し、掃除機一台分だけ下側の壁Ｗ１に沿って移動する。以上を繰り返すことで、自走式掃除機は部屋Ｒｍをくまなく自律移動することができる。自走式掃除機Ａの自律移動の手法はこれらの二手法のほか、室内をくまなく移動することができる手法を広く採用することができる。
【００３７】
以上は親機１の自律移動時の軌跡を示しているものであるが、このとき子機２は、親機１に従走するか又は子機移動装置２１にて、親機１の移動範囲の周囲で、吸い込みホース３が届く範囲を動き回り掃除を行う。親機１にて掃除することができる十分広い範囲においては、子機２は親機１に従走する。親機１にて掃除することができる部分は親機１の大きさや壁面に対する接近可能な限度距離によって変化する。そして、親機１が壁面等の障害物を検知すると子機２が子機２の届く範囲を清掃する。
【００３８】
図５に本発明に係る自走式掃除機の動作の一例のフローチャートを示す。
まず清掃を開始する（ステップＳ１）。このとき、自走式掃除機Ａの電源を入れ床面に掃除機Ａを配置する。そうすると、掃除機Ａの親機１が床面上を自律して自走移動し、親機１の底面に設けられた親機吸い込み口１５からごみ、塵等を吸い込み、掃除をする（ステップＳ２）。そのとき、親機１に内蔵された距離センサ１３を用いて、清掃する空間が親機１のみで清掃できる広い空間かどうか判別する。すなわち、清掃する空間に障害物があるかどうか判別する（ステップＳ３）。清掃する空間が十分に広い空間である場合（ステップＳ３でＹＥＳの場合）、子機２は親機１に従走する（ステップＳ４）。
【００３９】
もし清掃する空間が親機のみで清掃するのに十分な空間でない場合、すなわち、清掃する空間に障害物がある場合（ステップＳ３でＮＯの場合）、親機１に従走している子機２が障害物に向かって移動し、障害物周りの親機１では清掃できない部分を子機２が清掃する（ステップＳ５）。障害物周りを清掃する場合において、子機２に搭載された子機距離センサ２３にて障害物までの距離を測定しつつ清掃する。子機２が清掃可能な部分を清掃し（ステップＳ６）、清掃完了後、子機２は親機１のそばに戻る（ステップＳ７）。子機２が清掃している間は親機１は移動を中止しているか、わずかに動作している。これを繰り返すことで部屋全体の清掃を行う。
【００４０】
子機２が親機１の入ることができない狭い部分を掃除し、掃除が完了して親機１に戻るときに、吸い込みホース３が絡まったり、経路をふさいだりすることがある。吸い込みホース３が絡まり、子機２がそれ以上戻れない場合には、再度前進し、可能であれば別の経路にて親機１に戻ることを試みる。また、子機２が親機１にもどる経路を吸い込みホース３が塞いでしまう場合は、親機１がホース３を引っ張る方向に移動し、吸い込みホース３を引っ張ることで子機２が親機１に戻る経路を確保する。また、吸い込みホース３が親機１に引っ張られることで、損傷するのを避けるため、吸い込みホース３と親機１とは所定の張力にて脱離するように形成されている。親機１と吸い込みホース３との着脱方式については、所定の張力にて脱離するものを広く採用することができるが、ここでは、親機１と吸い込みホース３の接続部のいずれか又は両方に磁石を配して該磁石の磁力によって連結するものを採用している。
【００４１】
子機２を戻すために親機１が吸い込みホース３を引っ張るときに、子機２又は吸い込みホース３が障害物等に引っかかっていたり、吸い込みホース３が絡まっていたりすると、吸い込みホース３に張力がかかる。その張力が吸い込みホース３と親機１を連結している磁石の磁力よりも大きくなったときに、吸い込みホース３は親機１から離脱する。そのとき、バルブ等を用いて吸い込みホース３の取り付け口からの吸い込みを中止し、親機吸い込み口１５からのみ吸い込みを行う。それと同時に、親機１は音、光等を発して自走式掃除機Ａの利用者に警告を発する。これにより、吸い込みホース３が脱離しても清掃作業効率の低下を防ぐことができる。
【００４２】
また、親機１と子機２の清掃範囲を分担して清掃するようにしてもよい。すなわち、広い（親機１のみで清掃することができる）範囲は親機１の親機吸い込み口１５からごみ、塵等を吸い込み、狭い（親機１で清掃することができない）範囲の清掃を行うときには親機１の親機吸い込み口１５からの吸い込みを停止し、子機２の子機吸い込み口２５からごみ、塵等を吸い込むようにする。これにより、親機吸い込み口１５からごみ、塵等を吸い込むときは子機吸い込み口２５からの吸い込みは停止しており、子機吸い込み口２５に分散される吸い込み力のロスを低減することができる。また、子機吸い込み口２５からごみ、塵等を吸い込む場合も同様に親機吸い込み口１５に分散される吸い込み力のロスを低減することができる。また、子機吸い込み口２５からごみ、塵等を吸い込む場合、吸い込み力が小さくてすむので、清掃装置の出力を抑えることができる。
【００４３】
図６に本発明に係る自走式掃除機の子機及び吸い込みホースを収納した状態の一例の上面側斜視図を示す。
図６に示す自走式掃除機Ｂは親機１ａと子機２とを連結する吸い込みホース３を巻き取る装置が設けられている。図６に示す自走式掃除機Ｂには便宜上移動装置を示していないが、移動装置を備えている。自走式掃除機Ｂは吸い込みホースを巻き取る装置以外は図１に示す自走式掃除機Ａと実質上同じ構成であり、実質上同じ部分には同じ符号を付してある。子機２は親機１ａから離れていくときは、子機２の子機移動装置２１を用いて前進していく。また逆に子機２が親機１に戻る場合は、親機１は吸い込みホース３をホース巻き取り装置を用いて、吸い込みホース３を巻き取っていく。子機２は子機駆動装置２１にモータ２４を接続していない状態（ニュートラル状態）にして、吸い込みホース３の巻き取りに従って後退する。このことによって、吸い込みホース３が絡まって子機２が親機１ａに戻れなくなるのを防ぐことができる。
【００４４】
また、図６に示す自走式掃除機Ｂにおいては親機１ａの周囲に吸い込みホース３を巻き取る構造になっているが、親機１ａが自転することで吸い込みホース３の繰り出し、巻き取りを行うものも例示できる。親機１ａが自転することで吸い込みホースを巻き取ることにより親機１内部にホース巻き取り用のリールを駆動するための巻き取り用のモータを設ける必要がなく、構造の簡素化、軽量化することができ、それだけ製造コストの低減を行うことができる。
【００４５】
上述の実施例においては、制御装置として親機制御装置１２、子機制御装置２２を有しているものを示しているが、それに限定されるものではなく、１つの制御装置にて親機１、子機２いずれも制御することができるものを採用することができる。
【００４６】
また、上述の実施例においては、清掃装置が親機にのみ備えられたものを例示しているが、それに限定されるものではなく、子機にも親機同様の清掃装置を備えてられていてもよい。そのときに、子機にバッテリが内蔵されているものも採用することができる。
【００４７】
【発明の効果】
本発明によると、掃除人が操作することなく床面を掃除することができる自走式掃除機であって、狭いいりくんだ床面上のごみ、塵等も吸入することができる自走式掃除機を提供することができる。
【００４８】
また本発明によると、万一障害物に接触したり、衝突したりしても前記障害物に損傷する可能性を減らすことができる自走式掃除機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る自走式掃除機の上面側斜視図である。
【図２】図１に示す自走式掃除機の仮面側斜視図である。
【図３】図１に示す自走式掃除機の概略配置のブロック図である。
【図４】図（Ａ）は本発明に係る自走式掃除機の自律走行の一例を、図（Ｂ）は本発明に係る自走式掃除機の自律走行の図（Ａ）とは異なる例を示す。
【図５】本発明に係る自走式掃除機の動作を示すフロー図である。
【図６】本発明に係る自走式掃除機の他の例の上面側斜視図である。
【符号の説明】
Ａ、Ｂ 自走式掃除機
１ 親機
１１ 親機移動装置
１２ 親機制御装置
１３ 親機センサ
１４ 駆動モータ
１５ 親機吸い込み口
１６ 集塵箱
２ 子機
２１ 子機移動装置
２２ 子機制御装置
２３ 子機センサ
２４ 駆動モータ
２５ 子機吸い込み口
３ 吸い込みホース
４ 清掃装置
５ バッテリ

Claims (8)

1. 親機及び子機と、
   前記親機と前記子機とを接続する吸い込みホースと、
   親機及び（又は）子機にて清掃を行うための清掃装置と、
   前記親機及び前記子機それぞれに設けられた移動装置と、
   前記親機及び前記子機それぞれに複数設けられた距離センサと、
   前記親機及び前記子機の動作を制御する制御装置とを備えた自走式掃除機であって、
   前記親機の底部及び前記子機の底部には床面上のごみ、塵等を吸入するための吸い込み口が設けられており、親機が自走しつつ、子機が親機の周囲を自走することで清掃を行うことができることを特徴とする自走式掃除機。
2. 前記清掃装置は前記親機及び前記子機いずれにも内蔵されている請求項１に記載の自走式掃除機。
3. 前記清掃装置は前記親機に内蔵されており、
   前記清掃装置は親機の吸い込み口及び吸い込みホースを介して子機の吸い込み口に連結されており、
   前記親機及び前記子機いずれも又は一方の吸い込み口にて清掃をおこなう請求項１に記載の自走式掃除機。
4. 前記制御装置は、前記親機を制御する親機制御装置と前記子機を制御する子機制御装置とを有している請求項１、２又は３いずれかに記載の自走式掃除機。
5. 前記制御装置は、前記親機と前記子機とを一括に制御する制御装置である請求項１、２又は３いずれかに記載の自走式掃除機。
6. 前記制御装置は前記親機の吸い込み口及び前記子機の吸い込み口での吸引力を調節する請求項３から請求項５いずれかに記載の自走式掃除機。
7. 前記親機が吸い込みホースを巻き取ることで前記子機を回収する請求項１から請求項６いずれかに記載の自走式掃除機。
8. 前記親機が自転することで前記吸い込みホースを巻き取る請求項７に記載の自走式掃除機。

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