JP2005211496A - 自走式掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】 カーペット等の引き込みを検出し得る自走式掃除機を提供する。
【解決手段】 ゴミ搬送管６には所定位置にマイクロホン２０が設置されている。マイクロホン２０の出力信号、すなわち採取したゴミ搬送管６内の音量に応じた振幅の電圧信号は制御部１０に入力される。制御部１０は予め記憶しておいた詰まりの基準となる振幅と前記電気信号の振幅とを比較してノズル４やゴミ搬送管６の詰まり状態を検出する。一方、制御部１０には加速度センサ２１からの情報が入力されており、前記詰まり状態を検出して且つ本体１が減速していることを検出すると床面上のカーペット等の引き込みが発生したと判断する。そして、引き込みを検出すると、制御部１０は走行制御部１１および清掃制御部１２を介して本体１を停止させるとともに表示部１５および音声発生部１６を介して警報を発報する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、予め設定された領域内を自動で走行しながら清掃を行う自走式掃除機、特に、自走式掃除機のカーペット等の引き込みを検出する方法に関するものである。

図３は従来の自走式掃除機の概略構成を示す構成図である。

図３に示すように、従来の自走式掃除機は、本体１に駆動輪２、従動輪３とを備えるとともに、床面に接して床面上のゴミを巻き上げるブラシ４０を備えたノズル４と、該ノズル４で巻き上げたゴミを収容する集塵室５と、ノズル４から集塵室５へゴミを導くゴミ搬送管６と、集塵室５の側壁に設けられた排送ファン１３とを備える。また、自走式掃除機は、駆動輪２を駆動する駆動モータ１４を制御して、本体１を予め設定された清掃範囲内の所定経路で走行させる走行制御部１１と、ブラシ４０の動作制御等の清掃に関する制御を行う清掃制御部１２と、装置全体の動作を制御する制御部１０とを備える。

このような自走式掃除機は、走行制御手段１１で駆動モータ１４を介して駆動輪２の回転を制御しながら、予め設定された経路に沿って走行する。これと同時に、自走式掃除機は、清掃制御部１２でブラシ４０を回転させるとともに排送ファン１３を駆動して、ノズル４から床面上のゴミを吸引してゴミ搬送路６を介し集塵室５に収容する（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００２−３６０４８０公報

ところで、前記自走式掃除機は所定形状のノズル４と集塵室５との間をこれらよりも断面積の小さいゴミ搬送管６で接続しており、ノズル４内にブラシ４０により取り込まれたゴミは、排送ファン１３の引き込み圧によりゴミ搬送管６内を通じて集塵室５内に導かれる。このため、所定大きさ以上の紙片等のゴミがゴミ搬送管６内で詰まってしまうことがある。この際、従来の自走式掃除機では、圧力センサや風量センサ等からなるゴミ詰まり検出手段でゴミ詰まりを検出して、ユーザにゴミ詰まりを通知する。

一方で、自走式掃除機が清掃を行う床面は常に一様ではなく、局所的にカーペットやマットが置かれている場合がある。そして、従来の自走式掃除機はカーペットやマットを部分的に引き込んでしまった場合も、ゴミ詰まりとして検出してしまう。このため、ユーザには、本当にゴミが搬送管内に詰まったのか、単にカーペットやマットを引き込んでしまったのかを容易に認識することができなかった。

この発明の目的は、ゴミ搬送管内にゴミが詰まった状態と、カーペットやマットを引き込んでしまった状態とを識別し、正確に検出することができる自走式掃除機を提供することにある。

この発明は、清掃ノズルから取り込んだゴミをゴミ搬送管を介して箱形状の集塵室に収容する清掃手段と、本体を予め設定された領域内で自動的に移動および転回させる走行手段と、走行手段および清掃手段を制御する制御手段とを備えた自走式掃除機において、
ゴミ搬送管に取り付けられたマイクロホンと、本体の速度を検知する速度検出手段と、警報を外部に発する報知手段と、を備え、制御手段がマイクロホンで採取した音量が予め設定された基準音量と比較して所定値以上変化したことを検出するとともに、速度検出手段が本体の速度の低下を検出した場合に、制御手段が報知手段に警報を発する制御を行うことを特徴としている。

この構成では、ゴミ搬送管やノズル内に物体が詰まるとゴミ搬送管内の音量が変化することを利用している。そして、自走式掃除機がカーペットやマット等を引き込んだ場合、制御手段はマイクロホンで採取された音量が変化したことを検出してゴミ搬送管内やノズルに物体が詰まったと判断する。また、本体に設けられた速度検出手段は常時本体の走行に応じて所定の測定値を観測している。そして、自走式掃除機がカーペットやマット等を引き込んだ場合、本体はカーペットやマット等により走行速度が低下するので、前記速度検出手段は本体の速度低下を観測する。一方、紙片等のゴミがノズルやゴミ搬送管に詰まった場合には制御手段は物体が詰まったと判断するが、本体の速度は低下しないので、速度検出手段では速度の低下は観測されない。これにより、自走式掃除機は、制御手段がマイクロホンで採取された音量が所定値以上に変化したことを検出する同時に速度検出手段が本体速度の低下を観測すると、カーペットやマットを引き込んだと判断して、警報を発する。

また、この発明は、制御手段がマイクロホンで採取した音量が予め設定された基準音量と比較して所定値以上音量が変化したことを検出するとともに、とともに速度検出手段が本体の速度の低下を検出した場合に、清掃手段に清掃を停止させるとともに走行手段に本体の走行を停止させることを特徴としている。

この構成では、自走式掃除機は前述のようにカーペットやマットを引き込んだ場合に、清掃や走行を中止し、引き込み状態解消の処理が行われるまで待機する。

また、この発明は、清掃手段に清掃を停止させるとともに走行手段に本体の走行を停止させた所定時間後に、清掃手段に再度清掃を開始させる。そして、マイクロホンで採取した音量が予め設定された基準音量と比較して所定値以下であると検出した場合に、走行手段に本体の走行を再開させることを特徴としている。

この構成では、前述のようにカーペットやマットを引き込んでしまっても、清掃動作を一時停止することで、カーペットやマットに係る引き込み力がなくなる。これにより、一旦ノズル内に引き込まれたカーペットやマットがノズル外に戻る。カーペットやマットがノズル外に戻り、ノズルやゴミ搬送管内にはゴミが存在しなければ、清掃を再開した時点で制御手段が音量の所定値以上の変化を検出することはない。この結果、ノズルやゴミ搬送管内にはゴミが詰まっていないと判断され、走行手段が本体の走行を再開して自走式掃除機の掃除が再開される。

この発明によれば、カーペット等を引き込んだ状態を紙片等のゴミが詰まった状態と正確に識別でき、外部に通知できるこれにより、ユーザはカーペット等を引き込んだのかゴミ詰まりであるのかを正確に認識することができ、それぞれに応じた対処を即座に行うことができる。

また、この発明によれば、カーペット等の引き込みを検出した時点で、清掃および本体の走行が停止されるので、カーペットを引き込んだままで掃除を続行する等の無意味な動作が行われることを抑制する自走式掃除機を構成することができる。

また、この発明によれば、カーペット等が引き込まれた場合であれば、カーペット等をノズルから外し、自動的に清掃および走行を再開することができる自走式掃除機を構成することができる。これにより、カーペット等の引き込みに対してはユーザは復帰処理を行わなくてもよく、紙片等のゴミがノズルやゴミ搬送管に詰まった場合にのみ処理を行えばよい。

本発明の実施形態に係る自走式掃除機について図を参照して説明する。

図１は本実施形態に係る自走式掃除機の概略構成を示す構成図である。

自走式掃除機は、清掃領域内の予め設定された軌道に沿って本体１を移動させる走行手段と、前記清掃領域内の床面からゴミを取り除き収容する清掃手段とから構成される。

本体１の後方下部の左右には、駆動輪２と、該駆動輪２のそれぞれに接続して駆動輪２を回転させる駆動モータ１４とが備えられており、本体１の前方下部には従動輪３が備えられている。また、駆動モータ１４は本体１の走行を制御する走行制御部１１に電気的に接続されている。これら、走行制御部１１、駆動輪２、駆動モータ１４、および従動輪３が本発明の「走行手段」に相当する。

また、本体１には、前方下部に設けられ、床面からゴミを取り除くノズル４と、ゴミを収容する箱形状の集塵室５と、ノズル４と集塵室５とを接続してゴミを集塵室５に導くゴミ搬送管６とが備えられており、ノズル４の内部にはブラシ４０が配置されている。また、集塵室５のゴミ搬送管６と対向する側の側壁には排送ファン１３が設置されている。そして、本体１には清掃動作を制御する清掃制御部１２が備えられており、排送ファン１３とブラシ４０に電気的に接続されている。これら、ノズル４、ブラシ４０、集塵室５、排送ファン１３、ゴミ搬送管６、および清掃制御部１２が本発明の「清掃手段」に相当する。また、ゴミ搬送管６の所定位置には、ゴミ搬送管６内の音を採取するマイクロホン２０が設置されている。なお、マイクロホン２０はゴミ搬送管６内に設けても、ゴミ搬送管６外側の近傍に設けてもよく、ゴミ搬送管６内の音が安定して採取できる位置に設置されていればよい。

また、本体１には、自走式掃除機全体の動作を制御する制御部１０が備えられており、制御部１０は、走行制御手段１１を介して予め設定された経路に沿って本体１を走行させる制御を行う。そして、このような走行制御が行われるのと同時に制御部１０は清掃制御部１２を介して清掃動作の制御を行う。また、制御部１０はマイクロホン２０に電気的に接続しており、マイクロホン２０から出力される電圧信号を検出する。マイクロホン２０からの電気信号の振幅はマイクロホン２０が採取したゴミ搬送管６内の音量に比例するので、制御部１０はこの電気信号の振幅により、ノズル４やゴミ搬送管６内の状態（詰まり等）を観測することができる。

さらに、本体１には、本発明の「速度検出手段」に相当する加速度センサ２１が固定して設置されており、加速度センサ２１は本体１の加速度を常時観測し、制御部１０に出力している。このように、本体１の加速度を加速度センサ２１で常時観測することにより、制御部１０は本体１の速度、移動距離、および方向を常時算出することができる。

次に、このような自走式掃除機の動作について説明する。

ユーザから清掃開始命令が入力されたり、予め設定された清掃開始時間が検出されると、清掃制御部１２はブラシ４０を回転させて床面上のゴミをはね上げてノズル４内に取り込む。これと同時に清掃制御部１２は排送ファン１３を作動させて集塵室５内の空気を外部に排出する。これにより、ノズル４内に取り込まれたゴミはゴミ搬送管６を介して集塵室５に導かれ、集塵室５内に順次堆積して収容される。

走行制御部１１は、駆動モータ１４を制御して駆動輪２を回転させて清掃開始位置から移動を開始する。この際、図示されていないメモリには、本体１の移動経路（軌道）が予め記憶されている。例えば、長方形状の室内を清掃領域とした場合、長辺方向に沿って移動し（往路）、境界に達すると短辺方向に転回して短辺方向に沿って所定距離だけ移動する。次に、長辺方向に転回し、往路と逆方向で長辺方向に沿って移動する。そして、短辺方向へ転回して所定距離だけ移動する。以下、この動作を繰り返すものであり、一般にこの軌道はジグザグ走行軌道といわれる。走行制御部１１は、加速度センサ２１からの情報より得られる本体１の速度、位置、および方向情報を制御部１０から入力し、前記軌道に沿って移動するように駆動モータ１４を制御し、駆動モータ１４はこの制御に応じて駆動輪２を所定方向に回転させる。ここで、本体１には複数のセンサ（図示せず）が取り付けられており、これらセンサ類が本体１の周囲の状況を感知する。この感知結果は走行制御部１１に入力され、走行制御部１１はこの感知結果に基づいて駆動モータ１４を駆動することで、周囲の障害物や壁に衝突することを防いでいる。

このように所定領域内を走行しながら清掃を行っている間、マイクロホン２０はゴミ搬送管６内の音を採取して、この音量に応じた振幅の電圧信号を出力する。

制御部１０には、集塵室５内にゴミが全く堆積していない状態でゴミを吸引した場合のゴミ搬送管６内の音量に応じた初期振幅と、ノズル４やゴミ搬送管６内にゴミが詰まった状態でゴミを吸引した場合に初期振幅に対してどれだけ振幅が変化したかを示す振幅変化量とが予め記憶されいる。そして、制御部１０は、マイクロホン２０が採取した音の振幅と前記記憶されている初期振幅との差分値を演算し、この差分値と振幅変化量をと比較することでゴミ詰まりが発生しているかどうかを検出する。なお、初期振幅および振幅変化量に応じる音量が本発明の「基準音量」に相当する。

また、制御部１０には加速度センサ２１からの情報が入力されているので、制御部１０は、この加速度センサ２１からの情報とゴミ詰まり検出結果（音量変化検出結果）とに基づいて図２に示すフローのように、ゴミ詰まりや床面上のカーペット等の引き込みを検出し、清掃および走行動作を引き続き行うか、停止するかの制御を行う。

図２はゴミ詰まり状態の検出と、引き込み状態の検出と、走行、清掃制御とを行うフローを示すフローチャートである。

制御部１０は、清掃開始命令が入力されたり、設定された清掃開始時間を検出すると走行制御手段１１および清掃制御手段１２を介して、前述のように予め設定された経路に沿って本体１を走行させながら、床面を清掃する制御を行う（ｓ１）。

この際、制御部１０はマイクロホン２０から出力された電圧信号の振幅を所定周期で検出しており、検出された振幅と予め設定された初期振幅との差分値が振幅変化量よりも小さければ、正常通りに清掃が行われているとして、走行・清掃動作制御を引き続き行う（ｓ２→ｓ１）。

一方、前記差分値が前記振幅変化量よりも大きくなると、制御部１０は、ノズル４内またはゴミ搬送管６内に物体が詰まったと判定する（ｓ２）。

そして、制御部１０は、加速度センサ２１から入力される情報に基づき、本体１が負の加速度運動、すなわち減速しているかを確認する（ｓ３）。

ここで、本体１が減速していなければ、床面上に敷かれたカーペット等を引き込んではおらず、紙片等のゴミがノズル４またはゴミ搬送管６に詰まっていると判断して、走行制御部１１に走行停止制御を行うとともに清掃制御部１２に清掃停止制御を行う（ｓ３→ｓ１１→ｓ１２）。走行制御部１１は走行停止制御を受けると駆動モータ１４の駆動を停止する。また、清掃制御部１２は、ゴミ吸引動作の停止制御を受けるとブラシ４０の回転を停止させるとともに、排送ファン１３の動作を停止する。そして、表示部１５や音声発生部１６（本発明の「報知手段」に相当。）を介して外部にゴミ詰まりが発生したことを示す警報を発報する（ｓ１３）。この警報としては、例えば、通常走行清掃時に緑色に発光している表示部１５を赤色に発光させたり、音声発生部１６から警報音を発生させるものである。このような警報を発報することで、ユーザはゴミ詰まりが発生して自走式掃除機が停止していることを認識できる。

一方、本体１が減速していれば、単にゴミがノズル４やゴミ搬送管６内に詰まったのではなく、床面上に敷かれたカーペット等をノズル４が引き込んでしまい、走行速度が遅くなったと判定して、走行制御部１１に走行停止制御を行うとともに清掃制御部１２に清掃停止制御を行う（ｓ３→ｓ４→ｓ５）。走行制御部１１は走行停止制御を受けるると駆動モータ１４の駆動を停止する。また、清掃制御部１２はゴミ吸引動作の停止制御を受けるとブラシ４０の回転を停止させるとともに、排送ファン１３の動作を停止する。ブラシ４０の回転が停止し、排送ファン１３が作動していないので、カーペットを引き込む力は無くなる。これにより、カーペットがノズル４から床面上に戻れば、ゴミの引き込み経路、すなわち、ノズル４およびゴミ搬送管６が再び貫通する。

制御部１０は前記走行停止制御および清掃停止制御を行って所定時間後に、清掃動作制御のみを再開し（ｓ６→ｓ７）、マイクロホン２０から出力される電圧信号を観測する。ここで、前述のように、カーペットが床面上に戻っていれば、音量変化は検出されないので、制御部１０はノズル４およびゴミ搬送管６内にゴミが無く、カーペット等の引き込みもないと判断し、走行動作制御を再開する。これにより、自走式掃除機は再び走行しながらの清掃を行う（ｓ８→ｓ２１→ｓ１）。なお、前述の清掃動作の再開時には、通常清掃時よりも引き込み圧力を低下させた状態で再開することで、カーペットが再びノズル４に引き込まれることを防止できる。そして、本体１が走行し始めるタイミングに合わせて引き込み圧力を通常に戻して清掃を再開する。

一方、カーペットが床面上に戻っておらず、ノズル４に引き込まれたままであれば、制御部１０は、表示部１５や音声発生部１６を介して引込み異常が発生したことを示す警報を発報する（ｓ８→ｓ９）。この警報としては、例えば、通常走行清掃時に緑色に発光している表示部１５を緑色に点滅発光させたり、音声発生部１６から警報音を発生させるものである。このような警報を発報することで、ユーザはカーペット等の引き込みが発生して自走式掃除機が停止していることを認識できる。このように引込み異常の警報とゴミ詰まりの警報とを異ならせることで、ユーザは引込み異常とゴミ詰まりとを間違えることなく認識することができる。

また、引き込み異常やゴミ詰まりが発生した際に、走行および清掃を停止することにより、カーペット等を引き込んだまま引き続き走行したり、ゴミが詰まったままで清掃を引き続き行う等の無意味な動作を防止することができる。

また、引き込み異常時には、一旦清掃および走行を停止し清掃を再開した際に再び異常が検出されなければ走行を再開することで、ユーザの手を煩わせることなく、引き込み異常からの復帰を行い清掃を再開させることができる。

なお、本実施形態では、ノズルやゴミ搬送管内にゴミ（物体）が無い状態でのゴミ搬送管内の音量に対応する振幅と、ノズルやゴミ搬送管が詰まる状態になるとどれだけ振幅が変化するかを示す振幅変化量とを用いて、ノズルやゴミ搬送管の詰まり状態を検出した。しかしながら、ノズルやゴミ搬送管内にゴミが詰まるにつれて音量が大きくなるか小さくなるかを予め把握しておけば、ノズルやゴミ搬送管が詰まる状態での音量に基づく振幅を基準振幅として予め記憶しておき、この基準振幅よりも大きくなるかまたは小さくなるかを判断することでノズルやゴミ搬送管の詰まり状態を検出することができる。この場合、予め記憶しておく振幅量が一つとなり、この振幅とマイクロホンから出力される電圧信号の振幅とを比較するだけでゴミ詰まり状態を検出できるので、さらに簡素なフローでノズルやゴミ搬送管の詰まり状態を検出することができる。

また、前述の実施形態では、ゴミ詰まり状態と引き込みが検出されると本体の移動を停止させたが、引き込みが検出された場合に、通常の走行動作と異なる動作を行わせてもよい。例えば、清掃動作を停止した後に、その位置で連続回転したり、所定方向に往復動する等の動作を行わせてもよい。このような動作をさせることで、ユーザは自走式掃除機本体の挙動を見て、すぐに引き込み状態を識別することができる。さらに、走行動作によっては引き込まれたカーペットを引き離すことができる。

第１の実施形態に係る自走式掃除機の概略構成を示す構成図 第１の実施形態に係る自走式掃除機のゴミ詰まり検出、引き込み状態検出、走行制御、清掃制御のフローチャート 従来の自走式掃除機の概略構成を示す構成図

符号の説明

１−自走式掃除機の本体
２−駆動輪
３−従動輪
４−ノズル
４０−ブラシ
５−集塵室
６−ゴミ搬送管
１０−制御部
１１−移動制御部
１２−清掃制御部
１３−排送ファン
１４−駆動モータ
１５−表示部
１６−音声発生部
２０−マイクロホン
２１−加速度センサ

Claims (4)

1. 清掃ノズルから取り込んだゴミをゴミ搬送管を介して箱形状の集塵室に収容する清掃手段と、本体を予め設定された領域内で自動的に移動および転回させる走行手段と、該走行手段および前記清掃手段を制御する制御手段とを備えた自走式掃除機において、
   前記ゴミ搬送管に取り付けられたマイクロホンと、
   本体の速度を検知する速度検出手段と、
   警報を外部に発する報知手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記マイクロホンで採取した音量が予め設定された基準音量と比較して所定値以上変化したことを検出するとともに、前記速度検出手段が本体の速度の低下を検出した場合に、前記報知手段に警報を発する制御を行い、前記清掃手段に清掃を停止させるとともに前記走行手段に本体の走行を停止させ、所定時間後に、前記清掃手段に再度清掃を開始させて、前記マイクロホンで採取した音量が予め設定された基準音量と比較して所定値以下であると検出した場合に前記走行手段に本体の走行を再開させることを特徴とする自走式掃除機。
2. 清掃ノズルから取り込んだゴミをゴミ搬送管を介して箱形状の集塵室に収容する清掃手段と、本体を予め設定された領域内で自動的に移動および転回させる走行手段と、該走行手段および前記清掃手段を制御する制御手段とを備えた自走式掃除機において、
   前記ゴミ搬送管に取り付けられたマイクロホンと、
   本体の速度を検知する速度検出手段と、
   警報を外部に発する報知手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記マイクロホンで採取した音量が予め設定された基準音量と比較して所定値以上変化したことを検出するとともに、前記速度検出手段が本体の速度の低下を検出した場合に、前記報知手段に警報を発する制御を行うことを特徴とする自走式掃除機。
3. 前記制御手段は、前記マイクロホンで採取した音量が予め設定された基準音量と比較して所定値以上音量が変化したことを検出するとともに、前記速度検出手段が本体の速度の低下を検出した場合に、前記清掃手段に清掃を停止させるとともに前記走行手段に本体の走行を停止させる請求項２に記載の自走式掃除機。
4. 前記制御手段は、前記清掃手段に清掃を停止させるとともに前記走行手段に本体の走行を停止させた所定時間後に、前記清掃手段に再度清掃を開始させて、前記マイクロホンで採取した音量が予め設定された基準音量と比較して所定値以下であると検出した場合に前記走行手段に本体の走行を再開させることを特徴とする請求項３に記載の自走式掃除機。

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