JP2005218578A - Self-propelled vacuum cleaner - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、室外に出ることなく自走して清掃を行う自走式掃除機に関する。 The present invention relates to a self-propelled cleaner that performs self-propelled cleaning without going out of the room.
従来、自走式掃除機は、光電センサや超音波センサなどの非接触式センサや、本体の衝突を検知する衝突検知センサのような接触式センサを備えており、これらいずれかのセンサで進行方向の障害物を検出しながら清掃を行い、障害物があった場合には進路変更して清掃を行っていた。しかしながら、従来の自走式掃除機は、部屋のドアが開いている場合には、障害物としてドアを検出できないので、そのまま部屋の外に出てしまい、部屋の中に清掃されない場所が残ってしまうという問題があった。 Conventionally, a self-propelled cleaner has been provided with a contact sensor such as a non-contact sensor such as a photoelectric sensor or an ultrasonic sensor, or a collision detection sensor for detecting a collision of the main body. Cleaning was performed while detecting obstacles in the direction, and when there were obstacles, the course was changed and cleaning was performed. However, the conventional self-propelled cleaner cannot detect the door as an obstacle when the door of the room is open, so it goes out of the room as it is, leaving a place that is not cleaned in the room. There was a problem that.
そこで、この問題の解決策として、自走式掃除機にこの磁気テープを検出するセンサを設けるとともにドア付近の床面に磁気テープを貼っておき、清掃中にドア付近まで移動してこの磁気テープを検出すると、進行方向を変更するように設定された自走式掃除機があった(例えば、特許文献1参照。)。 Therefore, as a solution to this problem, a self-propelled vacuum cleaner is provided with a sensor that detects this magnetic tape, and a magnetic tape is affixed to the floor near the door. There was a self-propelled cleaner that was set to change the direction of travel (see, for example, Patent Document 1).
また、磁気テープの代わりに境界探知器を部屋の境界に配置するとともに、自走式掃除機に境界検出器を設けて、複数の境界探知機により画定された領域内を清掃するように設定されたものがあった(例えば、特許文献2参照。)。
しかしながら、上記特許文献1,2に開示された構成の場合、部屋のドア付近に磁気テープを貼り付けたり境界探知機を設けたりしなければならないため、これらの作業が煩わしいという問題があった。また、複数の部屋に対してこれらの作業を行うと、磁気テープや境界探知機が不足することがあり、これらの部材を別途購入しなければならないという問題があった。さらに、磁気テープや境界探知機を設置するのは、通常部屋の隅であるため、これらの部材の周囲に付近にほこりが溜まりやすくなるが、この領域は自走式掃除機の清掃領域外となるため、ユーザが自分で清掃をしなければならないという問題があった。
However, in the case of the configurations disclosed in
そこで、本発明は、清掃領域を明確にするための部材を部屋に設けることなく、出入り口のドアが開いていても部屋の境界を検出して部屋の外に出ることのない自走式掃除機を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides a self-propelled cleaner that does not detect the boundary of the room and does not go out of the room even if the door of the entrance is open without providing a member for clarifying the cleaning area in the room. The purpose is to provide.
この発明は、上記の課題を解決するための手段として、以下の構成を備えている。 The present invention has the following configuration as means for solving the above problems.
(1)床面を清掃する清掃手段と、本体を移動・転回させる走行手段と、前記清掃手段及び前記走行手段を制御して、走行しながら清掃を実行させる制御手段と、を備えた自走式掃除機において、
前記本体が進行する方向の天井付近の壁を検出する検出手段を備え、
前記制御手段は、前記検出手段が前記壁を検出すると、前記走行手段を制御して前記壁の直前で本体の進行方向を変更することを特徴とする。
(1) Self-running provided with cleaning means for cleaning the floor, traveling means for moving and rotating the main body, and control means for controlling the cleaning means and the traveling means to perform cleaning while traveling In the vacuum cleaner,
A detecting means for detecting a wall near the ceiling in a direction in which the main body travels;
When the detecting means detects the wall, the control means controls the traveling means to change the traveling direction of the main body immediately before the wall.
この構成においては、自走式掃除機は、本体の進行方向における天井付近の壁を検出するので、部屋の出入り口のドアが開いていたりドアが設置されていなかったりしても、部屋の境界である出入り口を検出することができる。したがって、自走式掃除機が部屋の床面を清掃しているときに、部屋のドアが開いていたために、自走式掃除機が部屋の外に出てしまうことを防止でき、床面の清掃のやり残しが発生することなく、その部屋の床面全体を確実に清掃させることができる。 In this configuration, the self-propelled vacuum cleaner detects the wall near the ceiling in the direction of travel of the main body, so even if the door of the room is open or not installed at the boundary of the room A doorway can be detected. Therefore, when the self-propelled cleaner is cleaning the floor of the room, the door of the room is open, so the self-propelled cleaner can be prevented from going out of the room. The entire floor surface of the room can be surely cleaned without any remaining cleaning.
(2)前記検出手段は、前記天井付近の壁の任意の一点までの距離と、基準線からこの任意の一点まで角度と、を検出し、
前記制御手段は、この検出結果を用いて前記天井付近の壁と前記本体との水平方向の距離を算出することを特徴とする。
(2) The detection means detects a distance to an arbitrary point on the wall near the ceiling and an angle from the reference line to the arbitrary point,
The control means calculates a horizontal distance between a wall near the ceiling and the main body using the detection result.
この構成においては、自走式掃除機は、天井付近の壁の任意の一点までの距離と、この任意の一点の例えば天頂角や仰角と、を検出して、これらの値に基づいて天井付近の壁と前記本体との水平方向の距離を算出する。したがって、部屋の出入り口のドアが開いていたとしても、ドアが閉じている場合と同様に本体から出入り口までの距離を求めることができ、自走式掃除機が部屋の外に出る前に、転回するように制御することが可能となる。なお、天頂角は、鉛直線(基準線)から対象物までの角度であり、仰角は、水平線(基準線)から対象物までの角度である。 In this configuration, the self-propelled vacuum cleaner detects the distance to an arbitrary point on the wall near the ceiling and the zenith angle or elevation angle of this arbitrary point, for example, based on these values. The horizontal distance between the wall and the main body is calculated. Therefore, even if the doorway of the room is open, the distance from the main body to the doorway can be obtained in the same way as when the door is closed, and the self-propelled vacuum cleaner turns before it goes out of the room. It becomes possible to control to do. The zenith angle is the angle from the vertical line (reference line) to the object, and the elevation angle is the angle from the horizontal line (reference line) to the object.
(3)前記検出手段は、前記進行方向とほぼ平行に、前記本体上方の所定の範囲をスキャンして、天井及び天井付近の壁までの距離と、基準線からその距離を検出した位置までの角度と、の関係をこの範囲について検出することを特徴とする。 (3) The detection means scans a predetermined range above the main body substantially parallel to the traveling direction, and the distance to the ceiling and the wall near the ceiling and the position where the distance is detected from the reference line. The relationship between the angle and the angle is detected for this range.
この構成においては、自走式掃除機は、天井及び天井付近の壁までの距離と、その距離を検出した位置の天頂角や仰角と、の関係を本体上方の所定の範囲について検出して、距離の変化を確認することで、天井と天井付近の壁との接線や、出入り口のドアが開いていることを容易に検出できる。したがって、出入り口が開いている場合だけでなく、出入り口が閉じている場合でも、自走式掃除機の本体から出入り口までの距離を速やかに求めることができる。 In this configuration, the self-propelled cleaner detects the relationship between the distance to the ceiling and the wall near the ceiling and the zenith angle and elevation angle of the position where the distance is detected for a predetermined range above the main body, By confirming the change in distance, it is possible to easily detect that the tangent line between the ceiling and the wall near the ceiling or that the door of the doorway is open. Therefore, not only when the doorway is open but also when the doorway is closed, the distance from the main body of the self-propelled cleaner to the doorway can be quickly obtained.
この発明によれば、自走式掃除機は部屋の出入り口のドアが開いていたとしても、出入り口上部の壁を検出することで部屋の境界を把握できるので、従来の自走式掃除機のように出入り口付近に磁気テープや境界探知機を設けなくても、自走式掃除機が清掃中に部屋の外に出ることがなく、また、清掃のやり残しが発生することなく、部屋の中全体を清掃することができる。 According to the present invention, the self-propelled cleaner can detect the boundary of the room by detecting the upper wall of the entrance even if the door of the room is open, so that it is like a conventional self-propelled cleaner. Even if there is no magnetic tape or boundary detector near the doorway, the self-propelled vacuum cleaner does not go out of the room during cleaning, and the entire interior of the room is not left behind. Can be cleaned.
図1は、本発明の実施形態に係る自走式掃除機の概略の構成図である。自走式掃除機は、本体1を移動・転回させる走行部2と、床面のゴミを取り除いて収容する清掃部3と、本体進行方向の障害物を検出する検出部4と、本体1の動作設定を受け付けたりユーザに伝えるべき情報を表示したりする操作・表示部5と、検出部の検出結果に応じて走行部2及び清掃部3を制御する制御部6と、を備えている。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a self-propelled cleaner according to an embodiment of the present invention. The self-propelled cleaner includes a traveling unit 2 that moves and turns the
走行部2は、本体1の中央部付近または後方部の底面に本体の中心線を挟んで左右に設けられた2つの駆動輪11と、この駆動輪11を回転させる駆動モータ12と、本体1の底面前方部に設けられた従動輪13と、駆動モータ12などに電力を供給するバッテリ14と、から成る。
The traveling unit 2 includes two
清掃部3は、開口部に設けられたブラシ21を図外のモータで回転させて床面のゴミを掻き取りながら、吸気モータ27で吸気ファン26を回転させて発生させた吸引力により床面のゴミを取り除くノズル22と、ゴミを収容する箱形状の集塵室24と、ノズル22と集塵室24とを接続してゴミを集塵室24に導くゴミ搬送管25と、吸引力を発生させる吸気ファン26及び吸気モータ27と、から成る。吸気ファン26は吸気モータ27に取り付けられ、これらは集塵室24においてゴミ搬送管25との接続部が設けられた面に対向する面に設置されている。
The cleaning unit 3 rotates the
検出部4は、本体の進行方向の前方や側方にある障害物を検知する障害物検出センサ31と、部屋の出入り口上部の壁を検出する上壁検出センサ32と、集塵室24に収容したゴミの量を検出する収容量センサ33と、から成る。
The detection unit 4 is accommodated in the
操作・表示部5は、本体1の動作設定を受け付ける操作スイッチ41と、ユーザに伝えるべき情報を表示するLCD42と、から成る。
The operation / display unit 5 includes an operation switch 41 that receives operation settings of the
制御部6は、駆動モータ12の回転を制御して本体1を移動・転回させる走行制御部51と、吸気モータ27の回転量を制御する清掃制御部52と、自走式掃除機の本体1全体を制御するとともに、検出部4の各センサの検出結果に基づいて走行制御部51や清掃制御部52に信号を出力する検出制御部53と、から成る。
The
次に、本発明の実施形態に係る自走式掃除機の動作について説明する。図2は、自走式掃除機の本体の清掃経路を示す図である。以下の説明では、部屋に壁以外の障害物がない場合について説明する。自走式掃除機の本体1(以下、自走式掃除機1とも称する。)は、例えば、部屋のコーナ部の床面に置かれて電源が投入されると、障害物検出センサ31で周囲の壁の有無を検出して、図2(A)に示すように、壁に沿って直線的に移動する。そして、壁を検出すると、壁の直前で90度右に転回してノズル22の幅の長さだけ直線的に移動する。続いて、自走式掃除機1は、90度右に転回して直線的に移動する。自走式掃除機1は、上記の動作を繰り返すことで部屋の床面全体を清掃することができる(以下、この動作を自動清掃動作と称する。)。
Next, the operation of the self-propelled cleaner according to the embodiment of the present invention will be described. FIG. 2 is a diagram showing a cleaning path of the main body of the self-propelled cleaner. In the following description, a case where there is no obstacle other than a wall in the room will be described. The
自走式掃除機1は、部屋の出入り口が開いていても清掃中にその部屋から出ていかないようにするか否かの設定を切り換えることができる。自走式掃除機1は、部屋から出ていかないように設定されていない場合には、部屋の出入り口に段差が無く、かつドアが開いていたりドアが設けられていない場合には、図2(A)に示すように、部屋の境界を検出せずに清掃しながら部屋の外に移動する。
The self-propelled
一方、自走式掃除機1は、清掃中にその部屋から出ていかないように設定されている場合には、部屋の境界を検出するために前記の上壁検出センサ32で出入り口上部の壁を検出する。図3は、自走式掃除機の上壁検出センサの検出領域及びこのセンサが検出した壁の角度と距離との関係を示すグラフである。図3(A)に示すように、上壁検出センサ32は、例えば自走式掃除機1の垂直方向から進行方向に対して45度傾斜した角度(天頂角45度)までの間を進行方向とほぼ平行にスキャンする光線または超音波を発射する。そして、天井や天井付近の壁から反射された光線(戻り光)または超音波(反射波)を受信する。このとき、制御部43は、上壁検出センサ32が光線または超音波を発射した天頂角(鉛直線から対象物までの角度)毎に、上壁検出センサ32が光線または超音波を発射してから戻り光または反射波を受信するまでの時間を計測している。したがって、制御部43は、図3(B),(D),(F)に示すように、天頂角と、天井や壁までの距離との関係を関連づけて保持する。
On the other hand, when the self-
図3(A)に示す位置で自走式掃除機1が上壁検出センサ32で部屋の上方のスキャンを行った場合、部屋の天井からドア上部の壁の下端までを検出することができ、この場合、図3(B)に示すような結果が得られる。すなわち、自走式掃除機1の垂直方向から出入り口(ドア)上部の壁と天井との接線の位置にかけて徐々に距離が遠くなり、この接線部分で距離が最も遠くなり、ドア上部の壁の下端にかけて徐々に距離が近くなっている。このような検出結果の場合には、部屋の出入り口まで距離が離れているので、自走式掃除機1はそのまま移動しながら清掃を続ける。このとき、出入り口上部の壁と天井との接線の位置までの距離と、この位置の天頂角と、が得られるので、これらの値に基づいてドア上部の壁までの水平方向の距離を算出するように設定しても良い。
When the self-propelled
また、自走式掃除機1が進行して、図3(C)に示す位置で自走式掃除機1が上壁検出センサ32で部屋の上方のスキャンを行った場合には、部屋の天井から隣室の天井までを検出するので、図3(D)に示すような結果が得られる。すなわち、自走式掃除機1の垂直方向から出入り口(ドア)上部の壁と天井との接線の位置にかけて徐々に距離が遠くなり、この接線部分で距離が最も遠くなり、ドア上部の壁の下端にかけて徐々に距離が近くなる。また、ドア上部の壁下端の検出角よりもスキャン角度が大きくなると、隣室の天井を検出するため検出距離は急激に遠くなり、スキャン角度の最大値まで徐々に検出距離が遠くなっている。このような検出結果のときには、部屋の出入り口のドアが開いていることを検出できる。この場合、自走式掃除機1の制御部6は、例えば自走式掃除機1までの距離が最も近い位置であるドア上部の壁下端までの距離Aと、鉛直線(基準線)からこの位置までの角度θと、に基づいてドア上部の壁までの水平方向の距離Xx(=Asinθ)を算出する。制御部6は、この算出した距離が予め設定された範囲であれば、図3(C)に示すように90度右に転回して、ノズルの幅の長さだけ直進し、さらに90度右に転回して直進する。
When the self-propelled
一方、図3(E)に示すように、出入り口のドアが閉まっていると、図3(C)に示した位置で自走式掃除機1が上壁検出センサ32で部屋の上方のスキャンを行った場合には、図3(F)に示すように、自走式掃除機1の垂直方向から出入り口(ドア)上部の壁と天井との接線の位置にかけて徐々に距離が遠くなり、この接線部分で距離が最も遠くなり、ドア上部の壁の下端にかけて徐々に距離が近くなる。このような検出結果の場合には、部屋の出入り口のドアが閉じていることが検出できるので、自走式掃除機1の制御部6は、障害物検出センサ31でドアまでの距離を検出するか、または、上壁検出センサ32でドアの上部の壁またはドアの任意の一点までの距離とこの点の天頂角とに基づいてドアまでの距離を検出する。そして、制御部6は、この算出した距離が予め設定された範囲であれば、ドアの手前で転回する。なお、図3(F)に示した検出結果の場合には、図3(B)に示した検出結果とパターンが似ており、出入り口の高さが低い場合も考えられる。したがって、この場合には、障害物検出センサ31を併用してドアの有無を検出すると良い。
On the other hand, as shown in FIG. 3E, when the door of the entrance is closed, the self-propelled
以上のように、本発明では、出入り口の上部の壁を検出するとともに、この壁までの距離とその天頂角を検出するので、出入り口のドアが空いていたりドアがない場合でも、部屋の境界を容易に検出することができ、部屋から出ることなく、その部屋全体を清掃することができる。 As described above, in the present invention, the upper wall of the entrance / exit is detected, and the distance to the wall and its zenith angle are detected, so even if the door of the entrance / exit is empty or there is no door, the boundary of the room is detected. It can be easily detected and the entire room can be cleaned without leaving the room.
なお、上壁検出センサ32として、自走式掃除機1の垂直方向(鉛直方向)から進行方向に対して90度傾斜した角度(水平方向)までの間をスキャンする光線または超音波を発射するセンサを設けることで、障害物検出センサ31と兼用することができる。
The upper
また、上記の説明では、上壁検出センサ32で、鉛直線(基準線)から出入り口の上部の壁における任意の一点までの角度である天頂角を求めたが、水平線
(基準線)からこの任意の一点までの角度である仰角を求めるようにしても良い。
In the above description, the top
次に、本発明の実施形態に係る自走式掃除機の清掃動作について、フローチャートに基づいて説明する。図4は、自走式掃除機の清掃動作を説明するためのフローチャートである。なお、以下の説明では、部屋の外部へ出ないように予め設定されている場合について記載する。 Next, the cleaning operation of the self-propelled cleaner according to the embodiment of the present invention will be described based on a flowchart. FIG. 4 is a flowchart for explaining the cleaning operation of the self-propelled cleaner. In the following description, a case is set in advance so as not to go outside the room.
自走式掃除機1の制御部6は、ユーザによって部屋の床面に本体1が載置されて、操作・表示部5が操作されて電源が投入されると、障害物検出センサ31で周囲の壁の有無を検出して、進行方向を決定する(s1)。そして、制御部6は、清掃制御部52により清掃部3に清掃を実行させるとともに、走行制御部51により走行部2に壁に沿って直線的に移動させる(s2)。
When the
制御部6は、部屋の外部へ出ないように予め設定されている場合には、上壁検出センサ32で自走式掃除機1の上部における進行方向前方側の所定の間、例えば、自走式掃除機1の上部における垂直方向から進行方向における天頂角45度までの間を進行方向とほぼ平行にスキャンして、天井や天井付近の壁を検出する(s3)。制御部6は、天井付近の壁が検出できない場合には(s4)、ステップs2の処理を行う。一方、制御部6は、天井付近の壁が検出できた場合には
(s4)、続いて出入り口のドアが開いているか、または出入り口にドアが設けられていないかを判定する(s5)。すなわち、上壁検出センサ32でスキャンして求めた距離が、検出範囲の途中で最大になった後に徐々に短くなり、続いて急激に大きくなった場合には、出入り口のドアが開いているか、または出入り口にドアが設けられていないことを検出できる。制御部6は、出入り口のドアが開いているか、または出入り口にドアが設けられていないことを検出した場合には、天井付近の壁の任意の一点とその位置の天頂角とに基づいて天井付近の壁までの水平方向の距離、つまり部屋の境界までの距離を算出する(s6)。
When the
一方、出入り口のドアが開いていることを検出できない場合には、ドアが閉じている可能性があるため、障害物検出センサ31でドアの開閉状態を検出してから(s7)、ステップs6の処理を行う。 On the other hand, if it cannot be detected that the door of the doorway is open, the door may be closed. Therefore, after detecting the open / closed state of the door by the obstacle detection sensor 31 (s7), the process of step s6 is performed. Process.
制御部6は、ステップs6で算出した部屋の境界までの距離が、自走式掃除機1が予め設定した所定の範囲内である場合には(s8)、部屋の境界よりも外に出ないように、走行制御部41に制御信号を出力して本体1を90度右に転回させて、ノズル22の幅だけ直進させてさらに90度右に転回させて(s9)、自動清掃動作を継続させる(s2)。
When the distance to the room boundary calculated in step s6 is within a predetermined range set in advance by the self-propelled cleaner 1 (s8), the
また、制御部6は、ステップs5で算出した部屋の境界までの距離が、予め設定した所定の範囲外である場合には(s8)、ステップs2の処理を実行させる。
In addition, when the distance to the room boundary calculated in step s5 is outside the predetermined range set in advance (s8), the
1−自走式掃除機本体、2−走行部、3−清掃部、4−検出部、5−操作・表示部、6−制御部、10−制御部、11−駆動輪、12−駆動モータ、13−従動輪、14−バッテリ、21−ブラシ、22−ノズル、24−集塵室、25−ゴミ搬送管、26−吸気ファン、27−吸気モータ、31−障害物検出センサ、32−上壁検出センサ、41−操作スイッチ、42−LCD、51−走行制御部、52−清掃制御部、53ー検出制御部 1-self-propelled vacuum cleaner main body, 2-traveling unit, 3-cleaning unit, 4-detection unit, 5-operation / display unit, 6-control unit, 10-control unit, 11-drive wheel, 12-drive motor , 13-driven wheel, 14-battery, 21-brush, 22-nozzle, 24-dust collection chamber, 25-dust transfer pipe, 26-intake fan, 27-intake motor, 31-obstacle detection sensor, 32-upper Wall detection sensor, 41-operation switch, 42-LCD, 51-running control unit, 52-cleaning control unit, 53-detection control unit
Claims (4)
前記天井付近の壁の任意の一点までの距離と、基準線からこの任意の一点まで角度と、を検出するか、または、前記本体が進行する方向とほぼ平行に、前記本体上方の所定の範囲をスキャンして、天井及び天井付近の壁までの距離と、基準線からその距離を検出した位置までの角度と、の関係をこの範囲について検出する検出手段を備え、
前記制御手段は、この検出結果を用いて前記天井付近の壁と前記本体との水平方向の距離を算出して、前記走行手段を制御して前記壁の直前で本体の進行方向を変更することを特徴とする自走式掃除機。 A self-propelled cleaner comprising: cleaning means for cleaning the floor; traveling means for moving and rotating the main body; and control means for controlling the cleaning means and the traveling means to execute cleaning while traveling. In
Detect a distance to an arbitrary point on the wall near the ceiling and an angle from the reference line to the arbitrary point, or a predetermined range above the main body approximately parallel to the direction in which the main body travels And detecting means for detecting the relationship between the distance to the ceiling and the wall near the ceiling and the angle from the reference line to the position where the distance is detected for this range,
The control means calculates a horizontal distance between the wall near the ceiling and the main body using the detection result, and controls the traveling means to change the traveling direction of the main body immediately before the wall. A self-propelled vacuum cleaner characterized by
前記本体が進行する方向の天井付近の壁を検出する検出手段を備え、
前記制御手段は、前記検出手段が前記壁を検出すると、前記走行手段を制御して前記壁の直前で本体の進行方向を変更することを特徴とする自走式掃除機。 A self-propelled cleaner comprising: cleaning means for cleaning the floor; traveling means for moving and rotating the main body; and control means for controlling the cleaning means and the traveling means to execute cleaning while traveling. In
A detecting means for detecting a wall near the ceiling in a direction in which the main body travels;
The said control means is a self-propelled cleaner characterized by changing the advancing direction of a main body just before the said wall by controlling the said travel means, when the said detection means detects the said wall.
前記制御手段は、この検出結果を用いて前記天井付近の壁と前記本体との水平方向の距離を算出することを特徴とする請求項2に記載の自走式掃除機。 The detection means detects a distance to an arbitrary point on the wall near the ceiling and an angle from the reference line to the arbitrary point,
The self-propelled cleaner according to claim 2, wherein the control means calculates a horizontal distance between the wall near the ceiling and the main body using the detection result.
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