JP2005177459A - ロボット掃除機及びその運転方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 ロボット掃除機と床面間の高さの差によって床上の異質物を吸入する吸入力を調節することで、掃除の効率を向上し得るロボット掃除機及びその運転方法を提供しようとする。
【解決手段】 掃除機ボディー１に設置されて床上の異質物などを吸入する吸入ユニット６０と、前記掃除機ボディー１を走行させる駆動ユニットと、前記掃除機ボディー１に装着され、該掃除機ボディー１の底部と床面間の高さの差を感知する感知ユニット１０と、該感知ユニット１０の信号の伝達を受けて、前記吸入ユニット６０の吸入力を調節する制御ユニット１１とを含むロボット掃除機。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ロボット掃除機及びその運転方法に係り、詳しくは、掃除機と床面間の高さの差によって吸入力を調節することによって、掃除の効率を向上し得るロボット掃除機及びその運転方法に関する。
一般的に、ロボット掃除機は、使用者の操作なしに掃除区域及び障害物などを自ら感知し、自主的に移動しながら掃除動作を行い、バッテリーの電力が消耗すると自ら充電台に移動して充電し、充電が終了すると掃除区域に復帰して掃除動作を行う機器である。
このようなロボット掃除機は、ファンモータ及び吸入ヘッドを装備し、床上の異質物を吸入する吸入ユニットと、ロボット掃除機を走行させるために駆動モータに連結された駆動輪と、前記ロボット掃除機の位置及び障害物などの位置を判断するナビゲーションセンサーと、ロボット掃除機を自動的に制御する制御ユニットとを含む。このように構成されたロボット掃除機は、予め設定されたパターンによって移動しながら掃除動作を行い、前記ロボット掃除機の走行状態は、前記駆動輪に連結されたエンコーダにより該駆動輪の回転状態を感知することで判断する。
然るに、このような従来のロボット掃除機においては、掃除動作中、同様な吸入力により床面の異質物を吸入するため、ロボット掃除機の底部との高さの差が比較的大きい凹部(concaved portion)の異質物を適切に吸入することができないし、ロボット掃除機の底面との高さの差が比較的小さい凸部(convexed portion)を掃除するときは、要求される吸入力より過度な吸入力が作用するため、ロボット掃除機の効率が低下するという不都合な点があった。
本発明は、このような従来の問題に鑑み、ロボット掃除機と床面間の高さの差によって床上の異質物を吸入する吸入力を調節することによって、掃除の効率を向上するロボット掃除機及びその運転方法を提供することを課題とする。
上述の課題を達成するため、本発明に係るロボット掃除機は、掃除機ボディーに設置されて床上の異質物などを吸入する吸入ユニットと、前記掃除機ボディーを走行させる駆動ユニットと、前記掃除機ボディーに装着され、該掃除機ボディーの底部と床面間の高さの差を感知する感知ユニットと、該感知ユニットの信号の伝達を受けて、前記吸入ユニットの吸入力を調節する制御ユニットとを含むことを特徴とする。
また、本発明に係るロボット掃除機の運転方法は、ロボット掃除機が自走し、床上の異質物などを吸入しながら掃除動作を行う第１段階と、前記ロボット掃除機の底部と床面間の高さの差を感知する第２段階と、該第２段階で感知されたロボット掃除機の底部と床面間の高さの差によってロボット掃除機の吸入力を調節する第３段階とを順次行うことを特徴とする。
本発明に係るロボット掃除機において、平地より低い凹部１２１を通過する場合、及び平地より高い凸部１２２を通過する場合に、これを感知して床面の高低条件によって吸入力が異なるように調節して掃除動作を行うことで、掃除の効率を向上し得るという効果がある。
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。
図１〜図３に示したように、本発明に係るロボット掃除機は、掃除機ボディー１に設置されて床上の異質物などを吸入する吸入ユニット６０と、前記掃除機ボディー１を走行させる駆動ユニット５０と、前記掃除機ボディー１の一方側に少なくとも一つ以上設置され、ロボット掃除機の位置及び障害物などの位置を判断するナビゲーションセンサー３０と、前記掃除機ボディー１に装着され、該掃除機ボディー１の底部と床面間の高さの差を感知する感知ユニット１０と、前記各部品を制御すると共に、前記感知ユニット１０の信号の伝達を受けて、前記吸入ユニット６０を制御することにより吸入力を調節する制御ユニット１１と、を含む。
前記吸入ユニット６０は、前記掃除機ボディー１の内側に設置され、吸入力を発生するファンモータ２と、該ファンモータ２の後方に設置され、該ファンモータ２により吸入される塵のような異質物を濾過するフィルタ３を収容するフィルタ容器４と、前記掃除機ボディー１の下側に装備され、前記フィルタコンテナ４に連結管５により連結されて床上の異質物を吸入する吸入ヘッド６と、該吸入ヘッド６の内部に回転自在に配置されて、床上の塵のような異質物をブラシングするブラシ７とを含む。
また、前記駆動ユニット５０は、前記掃除機ボディー１に回転自在に設置された駆動輪８と、該駆動輪８を回転させる駆動モータ５１と、前記掃除機ボディー１の底部に設置されて、該掃除機ボディー１を床上に支持し、該掃除機ボディー１の移動により空回転する少なくとも一つ以上の支持輪１２とを含む。
また、前記ナビゲーションセンサー３０は、前記掃除機ボディー１の前面中央部の内側に設置されて超音波を送信する超音波送信部３１と、該超音波送信部３１の上側及び下側にそれぞれ設置されて障害物などにより反射される超音波を感知する超音波受信部３２とを含む。
図４に示したように、前記感知ユニット１０は、断面円形の棒状に形成されて、前記掃除機ボディー１の下部に内側方向に屈曲形成された凹入部９０に所定部分挿入されるように設置され、前記掃除機ボディー１の移動により床面と接した状態で空回転される補助輪９と、該補助輪９が床面の高低によって垂直方向に変位するように、一方端が前記補助輪９の両方端から突出されたヒンジ軸９４にヒンジ連結され、前記凹入部９０の側壁に穿孔形成された通孔９２を貫通して前記掃除機ボディー１の所定部位に設置されたピボット軸１０４にピボット連結されて、床面の高低によって該ピボット軸１０４を中心に回動する連結リンク１０１と、該連結リンク１０１の一方端に配置され、該連結リンク１０１の回動量を感知して前記補助輪９の垂直変位量を測定するセンシングユニット１５と、を含む。
前記補助輪９及び連結リンク１０１は、自己の自重により床面の高低によって垂直方向に変位するが、ここで、それら補助輪９及び連結リンク１０１の運動を円滑に行うために、一方端を前記掃除機ボディー１に固定し且つ他方端を前記連結リンク１０１に固定することによって前記補助輪９及び連結リンク１０１に所定の弾性力を付与する弾性部材１０２が設けられる。
前記弾性部材１０２は、コイルバネ又はトーションバーにより形成され、その弾性により、前記補助輪９を恒常的に床面に接触させ、前記掃除機ボディー１を水平状態に維持する。
また、前記センシングユニット１５は、前記連結リンク１０１の他方端に設置され且つ相互に異なる形態の複数のスリット１１１が切削形成された回動板１１２と、該回動板１１２方向に発光する発光部１１３、及び該回動板１１２から反射される光を受光する受光部１１４を有する光センサー１１５とを含む。更に、前記センシングユニット１５は、前記掃除機ボディー１の底部と床面間の高さの差を予め測定して対応することができるように、前記吸入ヘッド６を基準に前記掃除機ボディー１の走行方向の前方側に設置される。
更に、前記掃除機ボディー１の内部には、充電及び放電が行われるバッテリー２１が設置され、掃除機ボディー１の後面には、室内の壁面２４に設置された電源端子部２５の接続端子２６に接続されて前記バッテリー２１を充電させる充電端子２２を有する充電端子部２３が装備される。更に、前記電源端子部２５の下側には、掃除機ボディー１を該電源端子部２５に誘導するための光信号を発光する発光部４１が設置され、前記充電端子部２３の下側には、前記発光部４１から発光する光信号を受光する受光部４２が設置されている。
このように構成された本発明に係るロボット掃除機は、使用者の操作により作動すると、前記制御ユニット１１及びナビゲーションセンサー３０が作動し、前記駆動モータ５１に連結された駆動輪８が回転することによって予め設定されたパターンによって掃除領域を走行すると共に、前記ファンモータ２が駆動して、床上の異質物が前記吸入ヘッド６及び連結管５を通して前記フィルタ３に流入されてフィルタリングされることで掃除動作が行われる。
このような過程中、図５及び図６に示したように、掃除機ボディー１が凹部１２１又は凸部１２２を走行且つ掃除する場合、掃除機ボディー１、特に、前記吸入ヘッド６部位は、前記凹部１２１又は凸部１２２の曲面に沿って移動することなく恒常的に水平を維持した状態で進行するため、掃除機ボディー１の底部と床面間の高さの差が変化するようになる。よって、掃除機ボディー１の底部と床面間の高さの差を前記感知ユニット１０により予め測定して、床面の高低に応じて吸入力が異なるように作動させる。
即ち、図５に示したように、ロボット掃除機が平地より低い凹部１２１を通過する場合に、前記弾性部材１０２の弾性力又は前記補助輪９の自重により、前記補助輪９が下方側に押し付けられることで、前記連結リンク１０１及び回動板１１２が前記ピボット軸１０４を中心に回動(図５の反時計方向)し、前記回動板１１２の変位量が前記光センサー１１５により感知される。次いで、該光センサー１１５により感知された回動板１１２の変位量は、前記制御ユニット１１に入力され、該制御ユニット１１は、その入力値に応じて前記ファンモータ２の回転力を増加させることで、凹部１２１上の塵のような異質物を吸入するように吸入力を増加させる。
また、図６に示したように、ロボット掃除機が凸部１２２を通過する場合には、該凸部１２２により前記補助輪９が上方側に押し上げられることで、前記連結リンク１０１及び回動板１１２が前記ピボット軸１０４を中心に回動(図６の時計方向)し、前記回動板１１２の変位量が前記光センサー１１５により感知される。次いで、該光センサー１１５により感知された回動板１１２の変位量は、前記制御ユニット１１に入力され、該制御ユニット１１は、その入力値に応じて前記ファンモータ２の回転力を減少させることで、比較的低い吸入力で塵のような異質物を吸入する。
以下、このような本発明に係るロボット掃除機の運転方法を、図７に基づいて各段階別に説明する。
まず、使用者がロボット掃除機のスイッチを作動すると、ロボット掃除機が予め設定されたパターンによって掃除領域を移動しながら掃除動作を行う(S１)。
次いで、ロボット掃除機が掃除領域の掃除動作を行う時に、床面の高低が変化する部分を走行する場合には、前記感知ユニット１０が前記補助輪９の垂直変位量を感知する(S２)。即ち、前記感知ユニット１０の光センサー１１５の発光部１１３から発光する光が前記回動板１１２のスリット１１１を通過する程度を前記受光部１１４が測定し、その結果値を前記制御ユニット１１に出力する。
その後、前記制御ユニット１１は、前記測定された補助輪９の垂直変位量の値と予め設定された基準値とを比較する(S３)。
次いで、該比較結果、床面の高低が平地より低い凹部１２１であると判断される場合には、前記ファンモータ２の回転力を増加させることで異質物の吸入力を増加させ、床面の高低が平地より高い凸部１２２であると判断される場合には、前記ファンモータ２の回転力を減少させることで異質物の吸入力を減少させる。更に、床面の高低が変化しないか、又は床面の高低の変化量が僅かな場合は、初期に設定された吸入力に調節される(S４)。
その後、前記制御ユニット１１は、ロボット掃除機の掃除動作が終了したかを判断して(S５)、掃除動作が終了していないときには掃除動作を続行し、終了しているときにはロボット掃除機を前記電源端子部２５に復帰させてバッテリー２１を充電する(S６)。
本発明に係るロボット掃除機の前方側を示した正面図である。 本発明に係るロボット掃除機を示した側断面図である。 本発明に係るロボット掃除機の底部を示した底面図である。 本発明に係るロボット掃除機の感知ユニットを示した部分縦断面図である。 本発明に係るロボット掃除機の感知ユニットの動作状態を示した説明図(凹部走行時)である。 本発明に係るロボット掃除機の感知ユニットの動作状態を示した説明図(凸部走行時)である。 本発明に係るロボット掃除機の運転動作を示したフローチャートである。
符号の説明
１ 掃除機ボディー
２ ファンモータ
３ フィルタ
４ フィルタコンテナ
５ 連結管
６ 吸入ヘッド
７ ブラシ
８ 駆動輪
９ 補助輪
１０ 感知ユニット
１５ センシングユニット
３０ ナビゲーションセンサー
５１ 駆動モータ
５０ 駆動ユニット
６０ 吸入ユニット
１０１ 連結リンク
１０２ 弾性部材
１１１ スリット
１１２ 回動板
１１５ 光センサー

Claims (8)

  1. 掃除機ボディーに設置されて床上の異質物などを吸入する吸入ユニットと、
    前記掃除機ボディーを走行させる駆動ユニットと、
    前記掃除機ボディーに装着され、該掃除機ボディーの底部と床面間の高さの差を感知する感知ユニットと、
    前記感知ユニットの信号の伝達を受けて、前記吸入ユニットの吸入力を調節する制御ユニットとを含むことを特徴とするロボット掃除機。
  2. 前記感知ユニットは、
    前記掃除機ボディーの底部に設置されて、該掃除機ボディーの移動により床面に接した状態で空回転され、 床面の高低によって垂直方向に変位する輪と、
    前記輪の垂直変位量を感知するセンシングユニットとを含むことを特徴とする請求項１記載のロボット掃除機。
  3. 前記センシングユニットは、
    前記輪の回転中心軸にヒンジ連結され、前記掃除機ボディーに設置されたピボット軸にピボット連結されて、前記輪の垂直方向の変位によって前記ピボット軸を中心に回動する連結リンクと、
    前記連結リンクの一方端に設置され、且つ該連結リンクの回動方向に沿って複数のスリットが形成された回動板と、
    前記回動板に向かって光を発光する発光部、及び該回動板のスリットを通過した光を感知する受光部からなる光センサーとを含むことを特徴とする請求項２記載のロボット掃除機。
  4. 前記連結リンクには、一方端が前記掃除機ボディーのケーシングに固定された、前記連結リンクに弾性力を付与する弾性部材が設けられていることを特徴とする請求項３記載のロボット掃除機。
  5. 前記感知ユニットは、前記吸入ユニットの吸入ヘッドを基準に掃除機ボディーの移動方向の前方側に設置されていることを特徴とする請求項１記載のロボット掃除機。
  6. 掃除機が自走して、床上の異質物などを吸入しながら掃除動作を行う第１段階と、
    前記掃除機の底部と床面間の高さの差を感知する第２段階と、
    前記第２段階で感知された掃除機の底部と床面間の高さの差によって掃除機の吸入力を調節する第３段階とを順次行うことを特徴とするロボット掃除機の運転方法。
  7. 前記第２段階は、掃除機の底部に設置されて掃除機の移動により空回転し且つ床面の高低によって垂直方向に変位する輪の垂直方向の変位を測定することを含む請求項６記載のロボット掃除機の運転方法。
  8. 前記第３段階は、掃除機の底部と床面間の高さの差が増加する場合に吸入力を増加し、掃除機の底部と床面間の高さの差が減少される場合には吸入力を減少することを含む請求項６記載のロボット掃除機の運転方法。
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