JP2004310385A - 自走式清掃装置および自走式清掃方法 - Google Patents

Abstract

【課題】製造や開発に関するコストがかかるジャイロを用いなくても、低コストでもって直進走行を可能として、プールの底面の全体を効率よく、且つ、ムラのないようにプール底面の掃除ができる自走式清掃装置を提供すること。
【解決手段】前輪駆動操舵方式を採用し、プール壁面と当該装置Ａとの離間距離を検出する離間距離検出部１６が検出不能になっても、当該装置Ａの走行角度を従輪であるキャスター輪１０７の振れから計測し、その走行角度に基づいて前輪操舵制御する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、壁面に囲まれた掃除範囲を走行して掃除を行う自走式清掃装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、水を張った状態のプールの掃除を行うための、プールの底面を自動的に走行して底面に溜まったゴミを掃除する自走式清掃機が提案されている。
従来の自走式清掃機は、プールの壁面に突き当たると壁面を回避する機構を備え、プールの底面をランダムに走行することにより、プールの掃除を行っているのが一般的である。
【０００３】
また、プールのように壁面に囲まれた掃除範囲、すなわち家屋における部屋などを走行して掃除を行う清掃ロボットがある。
この種の清掃ロボットとして、例えば、本体前部に３つの障害物センサと、本体の左右側部に２つずつの障害物センサと、本体後部に３つの障害物センサを備えており、三種類の障害物センサによって、前方、側方および後方の障害物を検出する清掃ロボットがある。
この清掃ロボットは、特に本体側部にある２つの障害物センサによって、清掃ロボットは壁に対する自身の角度を認知し、壁と平行な姿勢をとる姿勢補正をしながら壁に沿って走行することが可能としている。
【０００４】
さらに、この清掃ロボットは、清掃ロボットの向き（姿勢角度）を検出するためのジャイロが本体前部中央に内蔵されており、その時々の向きの検出値と、その時々の移動距離とから、原点位置からの経路上の変位量を累積演算して現在位置を把握したり、このジャイロの検出値によって絶対方向（方角）も把握するとしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−３５３０１４号公報 （第３頁、第１図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
清掃ロボットは、部屋などの比較的に清掃面積が狭い場合、障害物センサの構成で自車の位置を把握しうるが、プールのように清掃面積が広い場合は、プール中央部付近になると清掃ロボットあるいは自走式清掃装置から壁面までの距離が長くなるため、障害物センサの検出ができず、自車の位置を把握できない。したがって、ロボットが本来行くべき軌道を外れないように、自車位置を把握、すなわち、なんらかの方向制御をする必要がある。
【０００７】
その点、上記した清掃ロボットは、ジャイロを内蔵させ、そのジャイロからの入力信号に基づき清掃ロボットの向き（姿勢角度）と、ヨーレート（姿勢角が変化するときの角速度）と、エンコーダからの入力信号に基づき清掃ロボットの走行速度とを検出しており、これら走行速度およびヨーレートの各データは、清掃ロボットを目標経路に乗せる走行制御に使用されている。
【０００８】
このジャイロによる方向制御は、様々な障害物が考えられる一般家庭などの部屋などでは、精度を確保するために必要なものと考えられるが、しかしながら、プールのように、さしたる障害物はなく、底に沈殿したゴミなどを吸い込んで清掃する装置においては、方向制御に関する開発コストがかかりすぎるし、仮に採用してもオーバースペックとなり採用できるものではない。
【０００９】
また、その一方で、プールの壁面に突き当たると壁面を回避する機構を備えた従来の自走式清掃装置では、プールの底面をランダムに走行させるために、長時間走行させなければプールの底面の全体を掃除することができない。しかも、何回も掃除される場所と、全く掃除されない場所とが存在することになり、その結果、掃除ムラが発生してしまう。
【００１０】
そこで本発明は、斯かる問題点を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、低コストでもって、プールの底面の全体を効率よく走行させることができ、短時間でプールの底面の全体をムラなく効率的に掃除することができる自走式清掃装置および自走式清掃方法を提供する点にある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明にかかる自走式清掃装置および自走式清掃方法は、下記の技術的手段を講じた。
【００１２】
すなわち、請求項１記載の発明の要旨は、壁面に囲まれた掃除範囲を走行して掃除を行う自走式清掃装置であって、操舵可能な前輪駆動部と、当該装置の走行角度を従輪である後輪の振れから計測して直進性を検出する直進検出部と、前記壁面と当該装置との離間距離を検出する離間距離検出手段と、前記離間距離検出手段で得られた距離データと予め記録され壁面と当該装置との最適離間距離データとを比較し算出された位置ずれデータと、該直進検出部からの直進データとに基づいて該前輪駆動部を該最適離間距離を維持しながら走行可能に操舵制御する第１軌道修正部を有した操舵制御手段とを有したことことを特徴とする自走式清掃装置に存する。
【００１３】
請求項２記載の発明の要旨は、自走距離を検出する自走距離検出手段を有すると共に、前記操舵制御手段は、前記最適離間距離を維持して当該装置の直進性が確保されたと判断した場合に直進原点として記録する直進原点記録部と、前記直進データを常時監視する直進データ監視部と、前記直進原点と前記直進データ監視部で監視した直進データとに相違が生じた場合に、軌道がずれた自走距離と走行角度とに基づいて軌道修正をかける第２軌道修正部とを、有したことを特徴とする請求項１記載の自走式清掃装置に存する。
【００１４】
請求項３記載の発明の要旨は、前記直進原点記録部は、所定時間内に前記直進データの変動がない場合に前記直進性が確保されたと判断することを特徴とする請求項２記載の自走式清掃装置に存する。
【００１５】
請求項４記載の発明の要旨は、前記直進原点記録部は、予め設定された走行距離を走行した後に直進性が確保されたと判断することを特徴とする請求項２記載の自走式清掃装置に存する。
【００１６】
請求項５記載の発明の要旨は、当該装置と前方の壁面との離間距離を検出する前方距離検出手段を有し、前記操舵制御手段は、前記前方距離検出手段で検出された離間距離データと予め設定された車体データとに基づいて、当該装置前部に設けられた被掃除物を吸引する吸込口部と対面の壁面とが当接または当接直前に走行を停止させると共に所定距離後進させてから当該装置を掃除実行方向に前進旋回する第１旋回制御部を有してなることを特徴とする請求項１〜４のいずれかの自走式清掃装置に存する。
【００１７】
請求項６記載の発明の要旨は、前記自走距離検出手段は、当該装置が前記最適離間距離を維持しながら走行している際に壁面に囲まれた掃除範囲領域の外郭距離を検出する共に、前記操舵制御手段は、該外郭距離データと被掃除物を吸引する吸込口部の吸引領域とに基づいて該掃除範囲領域内で最短な軌道が得られる最適旋回位置を算出し該最適旋回位置に達したときに当該装置を掃除実行方向に旋回する第２旋回制御部を有してなることを特徴とする請求項１〜５のいずれかの自走式清掃装置に存する。
【００１８】
請求項７記載の発明の要旨は、前記操舵制御手段は、前記離間距離検出手段が前記離間距離検出可能である場合は、前記第１軌道修正部と前記第１旋回制御部または前記第２旋回制御部に、否の場合は、第２軌道修正部と前記第２旋回制御部に、切り替え制御可能に構成されていることを特徴とする請求項６記載の自走式清掃装置に存する。
【００１９】
請求項８記載の発明の要旨は、前記吸込口部は、当該装置を構成する車体本体の前部に進行方向と直交する方向に張出すように、かつ、壁面などの障害物に該吸込口部が当接した際に後方へ逃げるように回動可能に設けられた可動吸込口体と、床面を転動し該吸込口部を支持するキャスター車輪とを備え、該吸込口部の上下動を吸収する懸架機構を介して該車体本体に取り付けられていると共に、該車体本体に細菌を死滅させる殺菌灯を具備したことを特徴とする請求項５〜７のいずれかの自走式清掃装置に存する。
【００２０】
請求項９記載の発明の要旨は、操舵可能な前輪駆動部と後輪部に設けられ当該装置の走行角度を従輪である後輪の振れから計測して直進性を検出する直進検出部とを備え壁面に囲まれた掃除範囲を走行して掃除を行う自走式清掃装置における自走式清掃方法であって、前記壁面と当該装置との離間距離を検出する離間距離検出工程と、前記離間距離検出工程で得られた距離データと予め記録され壁面と当該装置との最適離間距離データとを比較し算出された位置ずれデータと、該直進検出部からの直進データとに基づいて該前輪駆動部を該最適離間距離を維持しながら走行可能に操舵制御する第１軌道修正工程を有した操舵制御工程とを有したことを特徴とする自走式清掃方法に存する。
【００２１】
請求項１０記載の発明の要旨は、自走距離を検出する自走距離検出工程を有すると共に、前記操舵制御工程は、前記最適離間距離を維持して当該装置の直進性が確保されたと判断した場合に直進原点として記録する直進原点記録工程と、前記直進データを常時監視する直進データ監視工程と、前記直進原点と前記直進データ監視工程で監視した直進データとに相違が生じた場合に、軌道がずれた自走距離と走行角度とに基づいて軌道修正をかける第２軌道修正工程とを、有したことを特徴とする請求項９記載の自走式清掃方法に存する。
【００２２】
請求項１１記載の発明の要旨は、前記直進原点記録工程は、所定時間内に前記直進データの変動がない場合に前記直進性が確保されたと判断することを特徴とする請求項１０記載の自走式清掃方法に存する。
【００２３】
請求項１２記載の発明の要旨は、前記直進原点記録工程は、予め設定された走行距離を走行した後に直進性が確保されたと判断することを特徴とする請求項１０記載の自走式清掃方法に存する。
【００２４】
請求項１３記載の発明の要旨は、当該装置と前方の壁面との離間距離を検出する前方距離検出工程を有し、前記操舵制御工程は、前記前方距離検出工程で検出された離間距離データと予め設定された車体データとに基づいて、当該装置前部に設けられた被掃除物を吸引する吸込口部と対面の壁面とが当接または当接直前に走行を停止させると共に所定距離後進させてから当該装置を掃除実行方向に前進旋回する第１旋回制御工程を有してなることを特徴とする請求項９〜１２のいずれかの自走式清掃方法に存する。
【００２５】
請求項１４記載の発明の要旨は、前記自走距離検出工程は、当該装置が前記最適離間距離を維持しながら走行している際に壁面に囲まれた掃除範囲領域の外郭距離を検出する共に、前記操舵制御工程は、該外郭距離データと被掃除物を吸引する吸込口部の吸引領域とに基づいて該掃除範囲領域内で最短な軌道が得られる最適旋回位置を算出し該最適旋回位置に達したときに当該装置を掃除実行方向に旋回する第２旋回制御工程を有してなることを特徴とする請求項９〜１３のいずれかの自走式清掃方法に存する。
【００２６】
請求項１５記載の発明の要旨は、前記操舵制御工程は、前記離間距離検出工程が前記離間距離検出可能である場合は、前記第１軌道修正工程と前記第１旋回制御工程または前記第２旋回制御工程に、否の場合は、第２軌道修正工程と前記第２旋回制御工程に、切り替え制御可能に構成されていることを特徴とする請求項１４記載の自走式清掃方法に存する。
【００２７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を添付図面を用いて説明をする。図中、符号Ａは自走式清掃装置を、Ｐはプールを、ｐ１は壁面を、それぞれ示す。
【００２８】
本実施形態の自走式清掃装置Ａは、車体本体１と操舵制御手段２とで構成される。
【００２９】
車体本体１は、図１〜図３に示すように、筐体１０と、前輪駆動部１１と、後輪部１２と、掃除部１３と、自走距離検出部１４と、直進検出部１５と、離間距離検出部１６と、前方距離検出部１７とで構成される。
【００３０】
筐体１０は、各機器類を搭載し各車輪を支持するシャーシ１０１と、該シャーシ１０１に取り付けられ前部が凸湾曲した略流線形状のフロントカバー１０２と、該フロントカバー１０２と連続するように該シャーシ１０１に取り付けられたリアカバー１０３とで構成される。このフロントカバー１０２は、後述するゴミ収納部１１３の上方に位置した部位が開閉可能になっている。
【００３１】
前輪駆動部１１は、シャーシ１０１前部に取り付けられた左右１組のパルスモータ１０４，１０５と、それぞれの該パルスモータ１０４，１０５の回転軸と接続された左右１組の車輪（前輪）とからなり、左右１組のパルスモータ１０４，１０５をシンクロ回転させることで自走式清掃装置Ａが前進または後進し、左右のパルスモータ１０４，１０５に回転差を付与させることで右折または左折するようになっている。
【００３２】
後輪部１２は、差込軸付きのキャスター輪１０７であり、差込軸がシャーシ１０１後部に取り付けられて左右方向に揺動可能になっている。このキャスター輪１０７は、動輪とした上記の前輪に対して従輪となっている。
【００３３】
掃除部１３は、ゴミ吸引機構部１０８と、吸込口部１０９と、懸架機構１１０と、殺菌灯部１１１とを備えてなる。
【００３４】
ゴミ吸引機構部１０８は、電動モータ（図示せず）とその電動モータの回転軸（図示せず）と接続されたポンプ（図示せず）とで構成された吸込発生部１１２と、吸込発生部１１２と連絡され吸引されたゴミを収納するゴミ収納部１１３とで構成された周知の構造のもので、ゴミ収納部１１３がフロントカバー１０２の開閉部下に配設されて、ゴミ収納部１１３に貯まったゴミを廃棄することができるようになっている。
【００３５】
吸込口部１０９は、固定吸込口体１１４と、可動吸込口体１１５とを備えてなる。
固定吸込口体１１４は、シャーシ１０１前部略中央部を基端としてシャーシ１０１前部右端部（図において上方）までフロントカバー１０２と沿うように且つ底部と基部とが開口した断面コ字状を呈し、その基端部近傍内面にはプールＰ床面を転動し吸込口部１０９を支持する車輪１１６が設けられている。そして、基端部近傍上面から上方に向かってゴミ吸込経路である中空パイプ１１７が延出しており、この中空パイプ１１７が、シャーシ１０１に上下方向スライド可能に接続されている。
【００３６】
可動吸込口体１１５は、底部と基部が開口した断面コ字状を呈しており、自走式清掃装置Ａの進行方向と直交する左方向（図において下方）に張出すように且つ壁面ｐ１などの障害物に可動吸込口体１１５が当接した際に後方へ逃げるように先部に回転ローラ１１８を設けると共に固定吸込口体１１４の中空パイプ１１７に可動吸込口体１１５の基部が回動可能に支持されている。
【００３７】
また、中空パイプ１１７と基部との接続部には、ねじりばね（図示せず）を介在させており、障害物に可動吸込口体１１５が当接して後方へ逃げても、当接から解放されれば、このねじりばねによって所定位置へ復帰するようになっている。
【００３８】
また、固定吸込口体１１４と可動吸込口体１１５との開口した底部の車体側縁部（図において右側）には、それぞれブラシ１２０が植設されており、プールＰ床面に沈殿したゴミなどの吸い込み漏れがないようになっており、対向した底部のプールＰ側縁部（図において左側）は大きめのゴミを誘導するための案内傾斜面が形成されている。
【００３９】
なお、本実施形態の自走式清掃装置Ａは、プールＰを時計回りに走行させるため、自走式清掃装置Ａと近接する壁面ｐ１は進行方向左側のみとなることから、装置左側のみに可動吸込口体１１５を設けているもので、中央部から左右それぞれ吸込口体を可動するように構成してもよいものである。
【００４０】
懸架機構１１０は、一端をシャーシ１０１に他端を吸込口部１０９に回動可能に接続した井桁状のリンク体１２１と、一端をシャーシ１０１に他端を吸込口部１０９に止着させ車輪１１６を介して吸込口部１０９をプールＰ床面に付勢するねじりばね（図示せず）とで構成される。
この車輪１１６を介して吸込口部１０９とプールＰ床面との間にはゴミを受け入れる間隙と上記した案内傾斜面が形成されているが、この間隙は、プールＰ床面に沈殿されると思われる最大ゴミ高さよりも若干高い位置に設定されている。
【００４１】
殺菌灯部１１１は、紫外線エネルギーを水底部に照射して細菌を死滅させる水中殺菌灯であり、懸架機構１１０を構成するリンク体１２１に、自走式清掃装置Ａの幅方向よりも若干広い領域に照射されるように取り付けられている。
【００４２】
自走距離検出部１４は、前記した前輪駆動部１１を構成する左右１組のパルスモータ１０４，１０５を有して構成され、車体データ（本実施形態にかかる自走式清掃装置Ａの固有値）として予め記録されたパルスモータ１０４，１０５の１パルス当たりの前輪外周の変位量と、自走式清掃装置Ａが自走した分の総パルス数とに基づいて、自走式清掃装置Ａの自走距離を検出するようになっている。
【００４３】
また、自走式清掃装置Ａが、最適離間距離Ｌ１を維持しながら走行している際に壁面ｐ１に囲まれた掃除範囲領域の外郭距離Ｌ２、Ｌ３を検出するようになっている。この外郭距離Ｌ２、Ｌ３は、効率的にプールＰ内を清掃走行するために、自走式清掃装置Ａをあみだ状に走らせる際の往復回数の割り出し計算を行うときに用いられる。
【００４４】
直進検出部１５は、後輪部１２（キャスター輪１０７）の差込軸の軸上に設けられたロータリーエンコーダー１２３を有して構成され、従輪である後輪の振れによって出力されたパルスをカウントすることによりリアルタイムで走行角度を検出できるようになっている。
【００４５】
離間距離検出部１６は、リアカバー１０３両側面に設けられた超音波センサ１２４を有して構成され、壁面ｐ１と自走式清掃装置Ａとの離間距離を検出できるようになっている。
前方距離検出部１７は、フロントカバー１０２前面に設けられた超音波センサ１２５を有して構成され、前方の壁面ｐ１と自走式清掃装置Ａとの離間距離を検出できるようになっている。
【００４６】
操舵制御手段２は、図４に示すように、各センサからの信号の入出力部であるインターフェース２１と、第１軌道修正部２０１と直進原点記録部２０２と直進データ監視部２０３と第２軌道修正部２０４と第１旋回制御部２０５と第２旋回制御部２０６とを有した制御プログラムと最適離間距離Ｌ１等の自走式清掃装置Ａの固有のデータである車体データ２０７とが格納されたＲＯＭ２２と、直進データなどの各種データを読み出し可能に記録するためのＲＡＭ２３と、制御プログラムを実行して自走式清掃装置Ａを操舵制御するＣＰＵ２４と、それらをデータ通信可能に接続したバス２５と、を有して構成される。
【００４７】
第１軌道修正部２０１は、その近傍の壁面ｐ１から予め設定されている最適離間距離Ｌ１（可動吸込口体１１５の先端部にある回転ローラ１１８が壁面ｐ１に接して転動、または、微少間隙が形成される距離）に走行制御にするもので、離間距離検出部１６で得られた壁面ｐ１と自走式清掃装置Ａとの離間距離データと、車体データ２０７である壁面ｐ１と自走式清掃装置Ａとの最適離間距離データとを比較して位置ずれ量を算出し、この算出された位置ずれデータと直進検出部１５からの直進データとに基づいて前輪駆動部１１の左右１組のパルスモータ１０４，１０５を回転制御（操舵）して、最適離間距離Ｌ１となるように自走式清掃装置Ａを走行させるようになっている。
【００４８】
なお、この第１軌道修正部２０１による操舵制御は、壁面ｐ１に対して自走式清掃装置Ａが直交するような急な操舵制御は行わず、４５度以内の操舵角度をもって最適離間距離Ｌ１となるように自走式清掃装置Ａを走行させるようになっており、また、位置ずれ量が検出できる範囲、すなわち壁面ｐ１から離間距離検出部１６の超音波センサが検出可能な距離に対して行われる。
【００４９】
直進原点記録部２０２は、位置ずれ量が検出できる範囲、すなわち壁面ｐ１から離間距離検出部１６の超音波センサが検出可能な距離に対して行われる。
この直進原点記録部２０２は、最適離間距離Ｌ１を維持して自走式清掃装置Ａの直進性が確保されたと判断した場合に直進原点として記録し、位置ずれ量が検出できない範囲を自走する際の直進度（まっすぐ走行しているか否か）の目安とするもので、その場合、所定時間内に前記直進データの変動がない場合に前記直進性が確保されたと判断したり、予め設定された走行距離を走行した後に直進性が確保されたと判断したりしても良いもので、本実施形態では前者の判断基準でもって説明を進める。
【００５０】
直進データ監視部２０３は、前記直進データを常時監視するもので、位置ずれ量が検出できない範囲を自走する際に機能するようになっている。
【００５１】
第２軌道修正部２０４は、位置ずれ量が検出できない範囲を自走する際に機能するようになっているもので、直進原点と直進データ監視部２０３で監視した直進データとに相違が生じた場合、すなわち、自走式清掃装置Ａが障害物に乗り上げたりして、曲がった方向に走行した場合に、その軌道がずれた分の自走距離と走行角度とに基づいて、本来のコースに復帰するように軌道修正をかけるようになっている。この場合も、適正なコースに対して自走式清掃装置Ａが直交するような急な操舵制御は行わず、４５度以内の操舵角度をもって最適離間距離Ｌ１となるように自走式清掃装置Ａを走行させるようになっている。
【００５２】
第１旋回制御部２０５は、前方距離検出部１７で検出された、前方の壁面ｐ１までの離間距離データと予め設定された車体データ２０７とに基づいて、吸込口部１０９と対面の壁面ｐ１とが当接または当接直前に走行を停止させ、しかる後、吸い込みムラが生じないように所定距離後進させてから自走式清掃装置Ａを掃除実行方向である右９０度に前進旋回するようになっている。この動作制御は、壁面ｐ１際に走行するときに行われるようになっている。
【００５３】
第２旋回制御部２０６は、外郭距離Ｌ２、Ｌ３データと吸込口部１０９の吸引幅とに基づいて掃除範囲領域内で最短な軌道が得られる最適旋回位置を算出し、最適旋回位置に達したときに自走式清掃装置Ａを掃除実行方向である時計回りに１８０度旋回するようになっている。
【００５４】
以上のように構成された本実施形態の自走式清掃装置Ａの一連の動作を図５の模式図と、図６〜図９のフローチャートを用いて説明する。なお、自走状態時は、ゴミ吸引機構部１０８を動作させると共に、殺菌灯部１１１の水中殺菌灯を照らしているものとする。
【００５５】
最初に第１軌道修正部２０１による制御が行われる。
まず、壁面ｐ１際の床面に、自走式清掃装置Ａが時計回りに走行するように置いて走行を開始させる。自走式清掃装置Ａは、離間距離検出部１６によって即座に壁面ｐ１までの距離検出を行う（ステップ１）。このとき検出ができなかった場合（ステップ１：Ｎｏ）は、後述する第２軌道修正制御部による制御に移行する（ステップ２）。
【００５６】
壁面ｐ１までの距離検出ができた場合（ステップ１：Ｙｅｓ）第１軌道修正制御に入り、即座に位置ずれ量の検出を行い（ステップ３）、その結果が最適離間距離Ｌ１よりプラスの値か否かを比較判断（ステップ４）する。値がプラスの場合（ステップ４：Ｙｅｓ）は、最適離間距離Ｌ１より遠いところに位置していると判断して前輪駆動部１１を左に操舵し走行させる（ステップ５）。値がマイナスの場合は、最適離間距離Ｌ１より近いところへ位置していると判断して前輪駆動部１１を右に操舵して走行させる（ステップ６）。
【００５７】
続いて、走行を開始した自走式清掃装置Ａが最適離間距離Ｌ１に位置したか否かを判断するが、この判断の基となる最適離間距離Ｌ１には、ある程度の幅方向の許容値を持たせており、その範囲内には入ったか否かを判断する（ステップ７）。
【００５８】
最適離間距離Ｌ１内に自走式清掃装置Ａが入っていない場合（ステップ７：Ｎｏ）は、ステップ４に戻って走行を続行する。最適離間距離Ｌ１内に自走式清掃装置Ａが入った場合（ステップ７：Ｙｅｓ）は、即座にカウンタによる時間計測を開始し（ステップ８）、最適離間距離Ｌ１許容内かを判断する（ステップ９）。最適離間距離Ｌ１許容外になった場合（ステップ９：Ｎｏ）は、ステップ４に戻って現在の位置ずれ量と最適離間距離Ｌ１との比較判断を行う。
【００５９】
そして、最適離間距離Ｌ１内である場合は、予め設定されている所定時間を経過したか否かを判断する（ステップ１０）。
所定時間を経過したとき（タイムアップ）は、直進性が確保されたと判断、すなわち、壁面ｐ１に対して最適離間距離Ｌ１を維持しながらへ平行に走行しているとして、直進原点記録部２０２が直進原点としてＲＡＭに記録する（ステップ１１）。
なお、この第１軌道修正部２０１による制御は、壁面ｐ１から離間距離検出部１６の超音波センサが検出可能な距離に対して行われるもので、その間、上記した直進原点は、常に上書きされるようになっている。
【００６０】
次に自走式清掃装置Ａは第１旋回制御部２０５による制御が行われる。
自走式清掃装置Ａは、前方距離検出部１７が前方壁面ｐ１を検出するまで壁面ｐ１に沿って走行する。自走式清掃装置Ａが前方壁面ｐ１の検出可能領域に入ると、即座に前方壁面ｐ１までの距離データを検出し（ステップ１２）、予め設定された停止位置、すなわち、吸込口部１０９と対面の壁面ｐ１とが当接または当接直前の位置に達しか否かを判断（ステップ１３）する。停止位置に達していない場合（ステップ１３：Ｎｏ）は、そのまま走行を続行し、停止位置に達した場合（ステップ１３：Ｙｅｓ）は即座に走行を停止する（ステップ１４）。
【００６１】
そして、その状態のまま後進して（ステップ１５）、所定距離後進したか否か、すなわち、吸い込みムラが生じず、かつ、旋回可能な位置に達したか否かを判断し（ステップ１６）、所定距離まで達していない場合（ステップ１６：Ｎｏ）は、そのまま後進する。所定距離に達した場合は、自走式清掃装置Ａを一旦停止させた後、右９０度旋回走行を開始する（ステップ１７）。続いて、この旋回走行が終了したか否かを判断（ステップ１８）する。旋回が終了していない場合（ステップ１８：Ｎｏ）は旋回を続行し、旋回が終了したら（ステップ１８：Ｙｅｓ）、前進するように操舵して前進走行を開始する（ステップ１９）。
【００６２】
この上記した第１軌道修正部２０１による制御と第１旋回制御部２０５による制御とで、壁面ｐ１際を走行した自走式清掃装置Ａは、清掃作業と同時に壁面ｐ１に囲まれた掃除範囲領域の外郭距離Ｌ２、Ｌ３を計測しＲＡＭ２３に記録する。後に、この外郭距離Ｌ２、Ｌ３データは、車体データ２０７とに基づいて、壁面ｐ１際より内側をあみだ状に走行する際の折り返し点を算出する際に用いられる。
【００６３】
次に第２軌道修正部２０４による走行制御を説明する。
図８に示すように、まず、自走式清掃装置Ａは位置ずれ量の検出が可能か否かを判断（ステップ２０）し、検出可能である場合（ステップ２０：Ｙｅｓ）は、そのまま第１軌道修正部２０１による走行制御を行い（ステップ２１）、位置ずれ量が検出できなくなると（ステップ２０：Ｎｏ）直前に取得した直進原点を目安とした第２軌道修正部２０４による走行制御に自動的に切り替わる。
【００６４】
走行をしている自走式清掃装置Ａは、直進原点と常時検出している直進データとに相違が無いかを比較判断して、自走式清掃装置Ａが曲がった方向に向かって走行していないかを判断する（ステップ２２）。直進原点と直進データとに相違がない場合（ステップ２２：Ｎｏ）はそのまま自走させる。直進原点と直進データとに相違が生じた場合（ステップ２２：Ｙｅｓ）は、直進原点に対して直進データがプラスの値か否かを判断して操舵方向を決定する（ステップ２３）。
【００６５】
たとえばプラス値の場合（ステップ２３：Ｙｅｓ）は、進行方向に対して自走式清掃装置Ａが右側に逸れたとして、左方向へ操舵走行し（ステップ２４）、マイナス値の場合（ステップ２３：Ｎｏ）は、進行方向に対して自走式清掃装置Ａが左側に逸れたとして、右方向へ操舵走行して（ステップ２５）、ステップ２２に戻って直進原点となるまで操舵制御する。
【００６６】
このような直進制御のもと、プールＰ内の掃除領域を効率よく自走して清掃する。図９に示したように、まず、自走式清掃装置Ａは位置ずれ量の検出が可能か否かを判断（ステップ２６）し、検出可能である場合（ステップ２６：Ｙｅｓ）は、そのまま第１旋回制御部２０５による旋回制御を行い（ステップ２７）、位置ずれ量が検出不可能である場合は（ステップ２６：Ｎｏ）直前に取得した直進原点を目安とした第２軌道修正部２０４による走行制御に自動的に切り替わる。
【００６７】
既知である掃除範囲領域の外郭距離Ｌ２、Ｌ３データと車体データ２０７とに基づいて、壁面ｐ１際より内側をあみだ状に走行する際の折り返し点を算出（ステップ２８）し、それに基づいて自走していく。そして、旋回位置に達しか否かの判断（ステップ２９）をして、旋回位置に達していないと判断した場合（ステップ２９：Ｎｏ）は、そのまま直進する。
【００６８】
旋回位置に達したと判断した場合は、自走式清掃装置Ａを右１８０度旋回動作に入り（ステップ３０）、旋回終了したか否かを判断する（ステップ３１）。旋回途中の場合（ステップ３１：Ｎｏ）はそのまま旋回動作を続行し、旋回動作が終了したら（ステップ３１：Ｙｅｓ）直進走行を開始する（ステップ３２）。
【００６９】
このあみだ状の走行を算出された折り返し数繰り返して、掃除領域内を清掃する。そして清掃走行が終了したら、そこから最短の壁面ｐ１近傍の距離を算出し、それに基づいて自走式清掃装置Ａが自走して一連の処理が終了する。
【００７０】
以上、本実施形態の自走式清掃装置Ａを説明したが、このものに限定されず、上記と同一動作手順を踏んだ清掃方法でも良いものである。
【００７１】
【発明の効果】
本発明によれば、前輪駆動操舵方式を採用し、壁面と当該装置との離間距離を検出する離間距離検出手段が検出不能になっても、当該装置の走行角度を従輪である後輪の振れから計測し、その走行角度に基づいて前輪操舵するから、製造や開発に関するコストがかかるジャイロを用いなくても直進走行ができ、したがって、低コストでもって、プールの底面の全体を効率よく走行して、ムラのないプール底面の掃除を行う自走式清掃装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態にかかる自走式清掃装置の平面図である。
【図２】側面図である。
【図３】正面図である。
【図４】電気的構成図である。
【図５】自走経路を示す説明図である。
【図６】第１軌道修正部による一連の軌道修正制御を示すフローチャートである。
【図７】第１旋回制御部による一連の旋回制御を示すフローチャートである。
【図８】第２軌道修正部による一連の軌道修正制御を示すフローチャートである。
【図９】第２旋回制御部による一連の旋回制御を示すフローチャートである。
【符号の説明】
Ａ 自走式清掃装置
１ 車体本体
１１ 前輪駆動部
１２ 後輪部
１４ 自走距離検出部
１５ 直進検出部
１６ 離間距離検出部
１７ 前方距離検出部
１０７ キャスター輪
２ 操舵制御手段
２０１ 第１軌道修正部
２０２ 直進原点記録部
２０３ 直進データ監視部
２０４ 第２軌道修正部
２０５ 第１旋回制御部
２０６ 第２旋回制御部
２０７ 車体データ
Ｌ１ 最適離間距離
Ｐ プール
ｐ１ 壁面

Claims (15)

1. 壁面に囲まれた掃除範囲を走行して掃除を行う自走式清掃装置であって、
   操舵可能な前輪駆動部と、
   当該装置の走行角度を従輪である後輪の振れから計測して直進性を検出する直進検出部と、
   前記壁面と当該装置との離間距離を検出する離間距離検出手段と、
   前記離間距離検出手段で得られた距離データと予め記録され壁面と当該装置との最適離間距離データとを比較し算出された位置ずれデータと、該直進検出部からの直進データとに基づいて該前輪駆動部を該最適離間距離を維持しながら走行可能に操舵制御する第１軌道修正部を有した操舵制御手段と
   を有したことを特徴とする自走式清掃装置。
2. 自走距離を検出する自走距離検出手段を有すると共に、
   前記操舵制御手段は、前記最適離間距離を維持して当該装置の直進性が確保されたと判断した場合に直進原点として記録する直進原点記録部と、前記直進データを常時監視する直進データ監視部と、前記直進原点と前記直進データ監視部で監視した直進データとに相違が生じた場合に、軌道がずれた自走距離と走行角度とに基づいて軌道修正をかける第２軌道修正部とを、有したことを特徴とする請求項１記載の自走式清掃装置。
3. 前記直進原点記録部は、所定時間内に前記直進データの変動がない場合に前記直進性が確保されたと判断することを特徴とする請求項２記載の自走式清掃装置。
4. 前記直進原点記録部は、予め設定された走行距離を走行した後に直進性が確保されたと判断することを特徴とする請求項２記載の自走式清掃装置。
5. 当該装置と前方の壁面との離間距離を検出する前方距離検出手段を有し、
   前記操舵制御手段は、前記前方距離検出手段で検出された離間距離データと予め設定された車体データとに基づいて、当該装置前部に設けられた被掃除物を吸引する吸込口部と対面の壁面とが当接または当接直前に走行を停止させると共に所定距離後進させてから当該装置を掃除実行方向に前進旋回する第１旋回制御部を有してなることを特徴とする請求項１〜４のいずれかの自走式清掃装置。
6. 前記自走距離検出手段は、当該装置が前記最適離間距離を維持しながら走行している際に壁面に囲まれた掃除範囲領域の外郭距離を検出する共に、
   前記操舵制御手段は、該外郭距離データと被掃除物を吸引する吸込口部の吸引領域とに基づいて該掃除範囲領域内で最短な軌道が得られる最適旋回位置を算出し該最適旋回位置に達したときに当該装置を掃除実行方向に旋回する第２旋回制御部を有してなることを特徴とする請求項１〜５のいずれかの自走式清掃装置。
7. 前記操舵制御手段は、前記離間距離検出手段が前記離間距離検出可能である場合は、前記第１軌道修正部と前記第１旋回制御部または前記第２旋回制御部に、否の場合は、第２軌道修正部と前記第２旋回制御部に、切り替え制御可能に構成されていることを特徴とする請求項６記載の自走式清掃装置。
8. 前記吸込口部は、当該装置を構成する車体本体の前部に進行方向と直交する方向に張出すように、かつ、壁面などの障害物に該吸込口部が当接した際に後方へ逃げるように回動可能に設けられた可動吸込口体と、床面を転動し該吸込口部を支持するキャスター車輪とを備え、該吸込口部の上下動を吸収する懸架機構を介して該車体本体に取り付けられていると共に、該車体本体に細菌を死滅させる殺菌灯を具備したことを特徴とする請求項５〜７のいずれかの自走式清掃装置。
9. 操舵可能な前輪駆動部と後輪部に設けられ当該装置の走行角度を従輪である後輪の振れから計測して直進性を検出する直進検出部とを備え壁面に囲まれた掃除範囲を走行して掃除を行う自走式清掃装置における自走式清掃方法であって、
   前記壁面と当該装置との離間距離を検出する離間距離検出工程と、
   前記離間距離検出工程で得られた距離データと予め記録され壁面と当該装置との最適離間距離データとを比較し算出された位置ずれデータと、該直進検出部からの直進データとに基づいて該前輪駆動部を該最適離間距離を維持しながら走行可能に操舵制御する第１軌道修正工程を有した操舵制御工程と
   を有したことを特徴とする自走式清掃方法。
10. 自走距離を検出する自走距離検出工程を有すると共に、
    前記操舵制御工程は、前記最適離間距離を維持して当該装置の直進性が確保されたと判断した場合に直進原点として記録する直進原点記録工程と、前記直進データを常時監視する直進データ監視工程と、前記直進原点と前記直進データ監視工程で監視した直進データとに相違が生じた場合に、軌道がずれた自走距離と走行角度とに基づいて軌道修正をかける第２軌道修正工程とを、有したことを特徴とする請求項９記載の自走式清掃方法。
11. 前記直進原点記録工程は、所定時間内に前記直進データの変動がない場合に前記直進性が確保されたと判断することを特徴とする請求項１０記載の自走式清掃方法。
12. 前記直進原点記録工程は、予め設定された走行距離を走行した後に直進性が確保されたと判断することを特徴とする請求項１０記載の自走式清掃方法。
13. 当該装置と前方の壁面との離間距離を検出する前方距離検出工程を有し、
    前記操舵制御工程は、前記前方距離検出工程で検出された離間距離データと予め設定された車体データとに基づいて、当該装置前部に設けられた被掃除物を吸引する吸込口部と対面の壁面とが当接または当接直前に走行を停止させると共に所定距離後進させてから当該装置を掃除実行方向に前進旋回する第１旋回制御工程を有してなることを特徴とする請求項９〜１２のいずれかの自走式清掃方法。
14. 前記自走距離検出工程は、当該装置が前記最適離間距離を維持しながら走行している際に壁面に囲まれた掃除範囲領域の外郭距離を検出する共に、
    前記操舵制御工程は、該外郭距離データと被掃除物を吸引する吸込口部の吸引領域とに基づいて該掃除範囲領域内で最短な軌道が得られる最適旋回位置を算出し該最適旋回位置に達したときに当該装置を掃除実行方向に旋回する第２旋回制御工程を有してなることを特徴とする請求項９〜１３のいずれかの自走式清掃方法。
15. 前記操舵制御工程は、前記離間距離検出工程が前記離間距離検出可能である場合は、前記第１軌道修正工程と前記第１旋回制御工程または前記第２旋回制御工程に、否の場合は、第２軌道修正工程と前記第２旋回制御工程に、切り替え制御可能に構成されていることを特徴とする請求項１４記載の自走式清掃方法。

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