JP2004337301A

JP2004337301A - 掃除ロボット

Info

Publication number: JP2004337301A
Application number: JP2003136134A
Authority: JP
Inventors: Masahito Sano; 雅仁佐野; Yoshiyuki Hirahara; 嘉幸平原
Original assignee: Toshiba TEC Corp
Current assignee: Toshiba TEC Corp
Priority date: 2003-05-14
Filing date: 2003-05-14
Publication date: 2004-12-02

Abstract

【課題】部屋の隅のような場所に対しても十分な掃除ができるようにする。
【解決手段】下部が略円形状に形成され、底部に塵を吸込むための第１の開口部７を設けるとともに駆動輪８ａ，８ｂ、走行モータ９ａ，９ｂを備え、かつ内部に掃除ユニットを収納したロボット本体１と、第１の開口部に連通し、この第１の開口部から吸引された塵を空気とともに掃除ユニットに案内する第１の風路１２と、この第１の風路の途中から分岐し円筒状の末端部を底面に対して略垂直に配置した第２の風路１３と、この第２の風路における末端部の外周に基端部が回転自在に嵌合し、先端部下面に第２の風路と連通する第２の開口部を設け、ロボット本体の外周面内側から外側へ回転する腕状部材１４と、この腕状部材を支持し回転を案内するとともにその腕状部材を下降させるガイド溝を形成した回転支持部とを備えている。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、走行しつつ掃除を行う掃除ロボットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の掃除ロボットとしては、本体内に掃除ユニットを設け、この掃除ユニットをロボットの移動方向に対して垂直な方向である本体の側面外方にスライド可能に設け、壁面や障害物に沿って掃除を行う場合に掃除ユニットを外方にスライドさせるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平０６−００４１３０号公報（段落「００１２」、「００２６」〜「００２８」、図５）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしこの公報のものは、壁面や障害物に沿うラインが直線や曲線であれば良好に掃除することはできるが、壁面が９０度で交叉する部屋の隅のような場所に対しては掃除ユニットをスライドさせても十分に入り込まず、その結果満足できる掃除ができなかった。
本発明は、部屋の隅のような場所に対しても十分な掃除ができる掃除ロボットを提供する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、少なくとも下部が略円形状に形成され、底部に塵を吸込むための第１の開口部を設けるとともに走行手段を備え、かつ内部に例えば、集塵室やクリーナモータ等からなる掃除ユニットを収納したロボット本体と、第１の開口部に連通し、この第１の開口部から吸引された塵を空気とともに掃除ユニットに案内する第１の風路と、この第１の風路の途中から分岐し、円筒状の末端部を下方に配置した第２の風路と、この第２の風路における末端部の外周に基端部が回転自在に嵌合し、先端部下面に第２の風路と連通する第２の開口部を設け、ロボット本体の外周面内側から外側へ回転する腕状部材と、この腕状部材を支持するとともに腕状部材が回転するに従ってその腕状部材を下降させる回転支持部とを備えたものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
【０００７】
（第１の実施の形態）
図１及び図２に示すように、ロボット本体１は、下部が略円形状で上部が略半球形状になっている筐体の前面上部に各種ボタンや表示器等を設けた操作パネル２を配置し、前記筐体の下部に前面から側面に跨ってバンパー３を設け、そのバンパー３上に超音波センサからなる複数の障害物センサ４を配置している。前記障害物センサ４は、例えば、前面中央、側面中央を含めて前部半円内に５個、所定の間隔をあけて配置している。
【０００８】
前記ロボット本体１は、筐体内に掃除ユニット５を収納している。前記掃除ユニット５は、後述するクリーナモータや集塵室６、さらには、空気と塵を分離するフィルタ等からなり、前記クリーナモータの動作により底部に設けた第１の開口部７から空気とともに塵を吸込み前記集塵室６に塵のみを集めるようになっている。なお、前記第１の開口部７に回転するブラシを設けてもよい。このブラシは風力を利用して回転するタービンブラシであっても、モータで回転するパワーブラシであってもよい。
【０００９】
前記ロボット本体１は、また、底部略中央の左右にそれぞれ駆動輪８ａ，８ｂを取り付け、この各駆動輪８ａ，８ｂをそれぞれ左右の走行モータ９ａ，９ｂで回転駆動するようにしている。前記各駆動輪８ａ，８ｂ及び各走行モータ９ａ，９ｂは走行手段を構成している。そして、前記各駆動輪８ａ，８ｂの回転をそれぞれ左右のロータリー式エンコーダ１０ａ、１０ｂで検出するようにしている。また、底部後端中央に回転自在で方向が左右に自由に旋回する旋回輪１１を取付けている。
【００１０】
前記第１の開口部７と前記集塵室６とは、第１の風路１２によって連通しており、この第１の風路１２の途中から分岐して第２の風路１３を周面側へ延出している。そして、前記第２の風路１３は円筒状の末端部を下方に配置している。例えば、円筒状の末端部を底面に対して略垂直に配置している。前記第２の風路１３における末端部の外周に、腕状部材１４を、その基端部を回転自在に嵌合している。
【００１１】
前記第２の風路１３の末端部と腕状部材１４との連結を詳しく述べると、図３及び図４に示すように、筐体内底部に形成された取付基台１５に回転支持部１６をネジ止めし、この回転支持部１６に対して下側から、間に弾性部材であるコイルバネ１７を挟んで前記腕状部材１４の円筒状の基端部を嵌合し、また、前記回転支持部１６に対して上側から前記第２の風路１３の末端部を嵌合している。前記腕状部材１４は全体が箱状になっており、その底部外側に第２の開口部１８を設けている。
【００１２】
前記回転支持部１６は、図５に示すように、内周部に前記腕状部材１４に設けた係合部１４ａを係合支持して腕状部材１４の回転を案内するとともにその腕状部材１４が回転するに従って下降するように案内するガイド溝１９を形成している。すなわち、前記腕状部材１４は、図２に示すようなロボット本体１内に収納された状態から、前記回転支持部１６のガイド溝１９に案内されてロボット本体１の前進方向、すなわち、図６におけるロボット本体１の左方向に向かうようにして外側に回転して突出する。そして、突出するとその底面が床面近くまで下降する。この状態で前記掃除ユニット５が動作すると、第２の開口部１８から空気とともに塵を吸込み、第２の風路１３、第１の風路１２の一部を経由して前記集塵室６に塵を集めるようになっている。
【００１３】
前記第２の風路１３の末端部には、突起１３ａ及び段部１３ｂが設けられ、突起１３ａが前記回転支持部１６に形成された凹部１６ａに嵌まり込んで円周方向の位置決めが行われ、かつ段部１３ｂが前記回転支持部１６に形成された係止部１６ｂに係止して垂直方向の位置決めが行われ、このとき図４に示すように末端部の先端が前記腕状部材１４の基端部内まで挿入しガイド溝１９等に塵が入り込むのを防止するようになっている。
【００１４】
前記腕状部材１４は、ロボット本体１内に収納された状態ではコイルバネ１７による付勢力に抗してロックされており、ロック状態が解除されることでコイルバネ１７の付勢力によってロボット本体１の前進方向に向かうように時計方向に回転し前進方向に対して略直交する位置で回転を停止するようになっている。なお、前記腕状部材１４をロボット本体１内に収納する場合は、例えば、ワイヤーを巻き取る方法などによってコイルバネ１７による付勢力に抗して先端部を反時計方向に回転させる。
【００１５】
図７は制御部の構成を示すブロック図で、２１は制御部本体を構成するＣＰＵ、２２はこのＣＰＵ２１が各部を制御するプログラムが格納されたＲＯＭ、２３は各種のデータを格納するメモリを設けたＲＡＭである。また、２４は前記操作パネル２、障害物センサ４、クリーナモータ２５を回転制御するモータ制御部２６、前記各走行モータ９ａ，９ｂを回転制御するモータ制御部２７及び前記各エンコーダ１０ａ，１０ｂに対して信号の入出力制御を行うＩ／Ｏポートである。前記ＣＰＵ２１と、ＲＯＭ２２、ＲＡＭ２３及びＩ／Ｏポート２４とはバスライン２８を介して電気的に接続されている。
【００１６】
このような構成においては、例えば、部屋の壁際を掃除する場合は、腕状部材１４のロック状態を解除する。これにより、腕状部材１４はコイルバネ１７によって時計方向に回転し、ロボット本体１の前進方向に対して略直交する位置で回転を停止する。そして、腕状部材１４の底面は床面にほとんど接触するような位置まで下降する。
【００１７】
このように腕状部材１４をロボット本体１から外側に突出させた状態で、腕状部材１４の先端を壁に押し付けるようにしてロボット本体１を壁際に沿って直進させ掃除ユニット５を動作して掃除を行う。これにより、壁際にあった塵は腕状部材１４に設けられた第２の開口部１８から吸込まれ、第２の風路１３、第１の風路１２の一部を経由して集塵室６に集められる。
【００１８】
そして、ロボット本体１が部屋の隅に辿り着くと、ロボット本体１を壁際まで接近させるようにして右に９０度回転させる。ロボット本体１は下部が略円形状になっているので、この回転によって腕状部材１４の先端部は隅部に深く入り込むようになる。これにより隅部における未掃除領域を大幅に減少させることができ、部屋の隅を良好に掃除することができる。
【００１９】
また、このような掃除を行っている時に、腕状部材１４の先端部が障害物に当たることがあっても、腕状部材１４の先端部は反時計方向に回転して障害物をかわすので、ロボット本体１の走行に影響を与える虞はない。そして、障害物を通過すると、腕状部材１４の先端部はコイルバネ１７の付勢力によって元の位置に復帰する。
【００２０】
また、部屋の内側を掃除する時には腕状部材１４をロボット本体１内に収納すればよく、腕状部材１４が邪魔になることはない。しかも、ロボット本体１内に収納した状態では腕状部材１４の底部が床面からある程度の高さを保持しているので、腕状部材１４の底部が床面に接触して走行時の抵抗となる虞はない。
【００２１】
（第２の実施の形態）
なお、この実施の形態は第２の風路及び腕状部材の変形例について述べる。その他の構成は前述した第１の実施の形態と同一である。
【００２２】
図８に示すように、第２の風路１３１は、その末端部を腕状部材１４１の基端部の底部まで嵌合させる構成とし、その末端部の先端近傍に長孔形状の第３の開口部３１を設けている。この第３の開口部３１は図中手前に１ヶ所だけ設けている。
【００２３】
前記腕状部材１４１は第２の開口部１８を設けた側と基端部側とを仕切り壁３２で仕切り、この仕切り壁３２に前記第３の開口部３１と略同一形状の第４の開口部３３を設けている。
【００２４】
そして、前記腕状部材１４１は、ロボット本体１内に収納された状態では図に示すように第４の開口部３３が第２の風路１３１の末端部によって閉塞され、また、ロックが解除されて先端部が時計方向に回転しロボット本体１の前進方向に対して略直交する位置近傍になると第３の開口部３１と第４の開口部３３とが連通するようになり、回転が停止した位置において第３の開口部３１と第４の開口部３３が完全に連通するようになっている。
【００２５】
このような構成においては、腕状部材１４１のロックが解除されて時計方向に回転し、先端部がロボット本体１の前進方向に対して略直交する位置まで達しなければ第３の開口部３１と第４の開口部３３が連通しないので、腕状部材１４１がロボット本体１内に収納された状態で掃除ユニット５が動作しても第２の開口部１８から塵を吸込むことはない。そして、腕状部材１４１の先端部が回転して第３の開口部３１と第４の開口部３３が連通した状態で掃除ユニット５が動作すると第２の開口部１８から塵を吸込み、第４の開口部３３、第３の開口部３１、第２の風路１３１、第１の風路１２の一部を経由して集塵室６に集められる。
【００２６】
この実施の形態においても前述した実施の形態と同様の作用効果が得られるのは勿論である。また、腕状部材１４１がロボット本体１内に収納された状態で掃除ユニット５が動作しても第２の開口部１８からの吸込は行われないので、第１の開口部７からのみ吸込が行われ、より強力な吸込ができる。
【００２７】
（第３の実施の形態）
なお、この実施の形態も第２の風路及び腕状部材の変形例について述べる。その他の構成は前述した第１の実施の形態と同一である。
【００２８】
図９に示すように、第２の風路１３２は、その末端部の先端近傍に長孔形状の第３の開口部４１を設けている。この第３の開口部４１は図中手前に１ヶ所だけ設けている。
【００２９】
腕状部材１４２は、内部に上下に部屋を分割する隔壁１４２ａを有し、下側になる第１の部屋４４の底部外側には第２の開口部１８が設けられ、上側になる第２の部屋４５の基端部側には仕切り壁４２を設け、この仕切り壁４２に前記第３の開口部４１と略同一形状の第４の開口部４３を設けている。
【００３０】
前記腕状部材１４２の基端部側は、その底部が前記第１の部屋４４の天部に当たり、第２の風路１３２は、その末端部を腕状部材１４２の基端部の底部まで嵌合させる構成になっている。前記第１の部屋４４と第２の部屋４５とは外側において連通している。
【００３１】
このような構成においては、腕状部材１４２のロックが解除されて時計方向に回転し、腕状部材１４２がロボット本体１の前進方向に対して略直交する位置まで達しなければ第３の開口部４１と第４の開口部４３が連通しないので、腕状部材１４２がロボット本体１内に収納された状態で掃除ユニット５が動作しても第２の開口部１８から塵を吸込むことはない。そして、腕状部材１４２が回転して第３の開口部４１と第４の開口部４３が連通した状態で掃除ユニット５が動作すると第２の開口部１８から塵を吸込み、第１の部屋４４から第２の部屋３４へ、さらに第４の開口部４３、第３の開口部４１、第２の風路１３２、第１の風路１２の一部を経由して集塵室６に集められる。
【００３２】
この実施の形態においても前述した実施の形態と同様の作用効果が得られるのは勿論である。また、腕状部材１４２がロボット本体１内に収納された状態で掃除ユニット５が動作しても第２の開口部１８からの吸込みは行われないので、第１の開口部７からのみ吸込みが行われ、より強力な吸込みができる。さらに、第２の開口部１８から吸込まれた空気の流れは第１の部屋４４から第２の部屋３４へ部屋の外側を経由するようになるので、第２の開口部１８の先端部においても吸引力は強い状態が維持される。従って、部屋の隅をより良好に掃除することができる。
【００３３】
（第４の実施の形態）
なお、この実施の形態は回転支持部の変形例について述べる。その他の構成は前述した各の実施の形態のいずれも適用できる。
【００３４】
回転支持部１６１は、図１０に示すように、内周部に腕状部材１４（１４１，１４２）の回転を案内するとともにその腕状部材が回転するに従って下降するように案内するガイド溝１９１を形成している。前記ガイド溝１９１は、前記腕状部材１４（１４１，１４２）が時計方向に回転し前進方向に対して略平行になる位置に達するまではその腕状部材を下降させるが、略平行となる位置に達した後はその腕状部材を下降させることなく床面に平行に回転させるように水平部１９１ａを形成している。
【００３５】
このような構成においては、腕状部材のロックが解除されて時計方向に回転すると、腕状部材は床面に向かって下降するが、ロボット本体１の前進方向に対して略平行になる位置に達した後は下降せずに水平に回転してから停止する。
【００３６】
従って、腕状部材を外部に突出させて掃除を行う時に腕状部材が前後に多少動作しても第２の開口部１８の床面からの高さは変化しない。従って、腕状部材における第２の開口部１８の床面に対する吸引力を常に一定に保持することができる。なお、この実施の形態においても前述した実施の形態と同様の作用効果が得られるのは勿論である。
【００３７】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、部屋の隅のような場所に対しても十分な掃除ができる掃除ロボットを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の、第１の実施の形態に係る掃除ロボットの外観構成を示す正面図。
【図２】同実施の形態に係る掃除ロボット内の要部構成を示す平面図。
【図３】同実施の形態に係る掃除ロボットにおける第２の風路の末端部と腕状部材との連結部の構成を示す分解斜視図。
【図４】同実施の形態に係る掃除ロボットにおける第２の風路の末端部と腕状部材との連結部の構成を示す断面図。
【図５】同実施の形態に係る掃除ロボットにおける回転支持部のガイド溝の構成を示す斜視図。
【図６】同実施の形態において腕状部材を外部に突出させた状態における掃除ロボット内の要部構成を示す平面図。
【図７】同実施の形態における制御部のハード構成を示すブロック図。
【図８】本発明の、第２の実施の形態に係る掃除ロボットにおける第２の風路の末端部と腕状部材との連結部の構成を示す断面図。
【図９】本発明の、第３の実施の形態に係る掃除ロボットにおける第２の風路の末端部と腕状部材との連結部の構成を示す断面図。
【図１０】本発明の、第４の実施の形態に係る掃除ロボットにおける回転支持部のガイド溝の構成を示す斜視図。
【符号の説明】
１…ロボット本体、５…掃除ユニット、７…第１の開口部、８ａ，８ｂ…駆動輪、９ａ，９ｂ…走行モータ、１２…第１の風路、１３，１３１，１３２…第２の風路、１４，１４１，１４２…腕状部材、１６，１６１…回転支持部、１８…第２の開口部、１９…ガイド溝。

Claims

少なくとも下部が略円形状に形成され、底部に塵を吸込むための第１の開口部を設けるとともに走行手段を備え、かつ内部に掃除ユニットを収納したロボット本体と、前記第１の開口部に連通し、この第１の開口部から吸引された塵を空気とともに前記掃除ユニットに案内する第１の風路と、この第１の風路の途中から分岐し、円筒状の末端部を下方に配置した第２の風路と、この第２の風路における末端部の外周に基端部が回転自在に嵌合し、先端部下面に前記第２の風路と連通する第２の開口部を設け、ロボット本体の外周面内側から外側へ回転する腕状部材と、この腕状部材を支持するとともに前記腕状部材が回転するに従ってその腕状部材を下降させる回転支持部とを備えたことを特徴とする掃除ロボット。
第２の風路の末端部に第３の開口部を設け、前記第２の風路の末端部は、腕状部材によって前記第３の開口部が閉塞され、前記腕状部材が回転した時には前記第３の開口部が前記腕状部材の第２の開口部と連通されることを特徴とする請求項１記載の掃除ロボット。
腕状部材を回転方向に付勢する弾性部材を設けたことを特徴とする請求項１記載の掃除ロボット。
回転支持部は、腕状部材の先端部が前進方向に対して略平行になる位置まではその腕状部材を下降させつつ回転させ、腕状部材の先端部が略平行になる位置に達した後はその腕状部材を下降させることなく床面に対して平行に回転させることを特徴とする請求項１記載の掃除ロボット。
腕状部材は、第２の開口部を設けた第１の部屋と第２の風路の末端部に連通する第２部屋とに分割し、第２の部屋を前記第２の風路の末端部と連通する側の反対側において前記第１の部屋と連通する構成としたことを特徴とする請求項１記載の掃除ロボット。
第２の風路の末端部に第３の開口部を設け、前記第２の風路の末端部は、腕状部材によって前記第３の開口部が閉塞され、前記腕状部材が回転した時には前記第３の開口部が前記腕状部材の第２の部屋と連通されることを特徴とする請求項５記載の掃除ロボット。