JP2006296682A

JP2006296682A - 自走式掃除機

Info

Publication number: JP2006296682A
Application number: JP2005121620A
Authority: JP
Inventors: Akira Saeki; 亮佐伯
Original assignee: Funai Electric Co Ltd
Current assignee: Funai Electric Co Ltd
Priority date: 2005-04-19
Filing date: 2005-04-19
Publication date: 2006-11-02
Also published as: US20060238374A1

Abstract

【課題】リモコンからの信号を受信するアンテナなど専用部品を用いずに、リモコン操作可能な自走式掃除機を提供する。
【解決手段】掃除機本体１は家具などの障害物を検知する８つの赤外線センサ１１を備える。リモコン３は押されたキー３１に応じた赤外線信号を出す。障害物からの反射光およびリモコンからの赤外線信号（リモコン信号）は共に赤外線センサ１１で受光される。赤外線センサ１１の受光部が障害物からの反射光による信号の受光機能とリモコン信号の受光機能とを兼ね備え、しかもマイコン２２で両信号を識別するようにしたので、アンテナなどの専用部品を設けなくても赤外線センサ１１を利用して掃除機本体１をリモコン３から操作することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、リモコンで操作可能な自走式掃除機に関する。

従来、この種の自走式掃除機（以下、掃除機という）は、モータで走行輪を回転させて室内を移動しながら、送風機によって発生する空気流により床面の塵埃を吸い込んで集塵容器に集塵する。この掃除機の本体ケースの前面などには、家具や壁などの障害物を検知する障害物センサとしての赤外線センサが設けられている（例えば、特許文献１）。そして、掃除機のスタートキーが押されると、掃除機は赤外線センサが検知した障害物を避けつつ所定のアルゴリズムにしたがって自動的に動き回って部屋全体の掃除を行なう。また、掃除機を遠隔操作できると便利であることから、リモコンで操作可能な掃除機がある（例えば、特許文献２）。この掃除機では、アンテナが本体ケースの高さよりも僅かに略鉛直上方向に突出した状態で略鉛直上方向に向けて本体ケースに取り付けられている。そして、このアンテナとリモコンのアンテナとで電波による無線通信が行なわれる。
特開２００２−３６０４８０号公報（段落０００１〜０００７）特開２００３−０７９５５２号公報（段落００２８、００３１、００３７〜００３９、図２）

上記従来のものにおいては、リモコンで遠隔操作ができるので、ユーザの利便性が向上する。しかしながら、アンテナや電波の送受信回路などが必要となるため、掃除機の製造コストが嵩むという問題がある。また、上記のようにアンテナの先端が本体ケースから突出しているため、ソファーの下を掃除するときにアンテナがソファーに衝突してしまう。一方、衝突を回避しようとすると掃除可能な範囲が狭くなってしまう。

本発明は、上記問題点を解決するものであって、その課題とするところは、リモコンからの信号を受信するアンテナなどの専用部品を用いずに、リモコン操作可能な自走式掃除機を提供することにある。

第１の発明では、被掃除面の塵埃を吸引する吸引手段を有する本体と、本体を移動させる移動手段と、障害物を検知するための発光部と受光部とを有する赤外線センサと、当該受光部の出力信号またはリモコンが送信する信号に基づいて吸引手段および移動手段の少なくとも１つを制御する制御手段と、を備えた自走式掃除機において、リモコンは、発光部が発光していないときに少なくとも１つの赤外線信号が送信されるように、１つの操作がされると複数の同じ赤外線信号を所定の時間間隔で送信し、赤外線信号と発光部から照射されて障害物で反射した反射光とは受光部で受光される。さらに、制御手段は、発光部が発光しているときの受光部の出力信号が閾値を超えるときは、当該出力信号が赤外線信号によるものと仮定して新たな赤外線信号が受光されないと想定されるときに再び発光部を発光させ、このときの受光部の出力信号が閾値を超えるときは障害物があると判定し、発光部が発光していないときに受光部が受光した赤外線信号を受信し、判定および受信の結果に基づいて吸引手段および移動手段の少なくとも１つを制御する。

上記のように、赤外線センサの受光部が障害物からの反射光を受光する機能とリモコンからの赤外線信号を受光する機能とを兼ね備え、しかも障害物からの反射光による信号と赤外線信号とが識別されるので、掃除機本体およびリモコンにアンテナなどの専用部品を設けなくても、赤外線センサで障害物を検知しながら移動している掃除機本体または停止している掃除機本体をリモコンから操作することができる。つまり、リモコンで掃除機本体を操作できるようにしても、自走式掃除機のコストアップを抑えることができる。また、上記の識別に当たって、制御手段は、発光部が発光しているときの受光部の出力信号が閾値を超えるときは、当該出力信号がリモコンからの赤外線信号によるものと仮定して新たな赤外線信号が受光されないと想定されるときに再び発光部を発光させ、このときの受光部の出力信号が閾値を超えるときは障害物があると判定するので、赤外線信号の影響を受けずに障害物を確実に検知することができる。尚、再び発光部を発光させたときの受光部の出力信号が閾値を超えないときは、制御手段は、初回は赤外線信号によって閾値を超えたものと判断して、障害物がないと判定する。さらに、上記の識別に当たって、制御手段は、発光部が発光していないときに受光部が受光した赤外線信号を受信するので、障害物からの反射光の影響を受けずにリモコンからの赤外線信号を確実に受信することができる。

第２の発明では、被掃除面の塵埃を吸引する吸引手段を有する本体と、本体を移動させる移動手段と、障害物を検知するための発光部と受光部とを有する赤外線センサと、当該受光部の出力信号またはリモコンが送信する信号に基づいて吸引手段および移動手段の少なくとも１つを制御する制御手段と、を備えた自走式掃除機において、リモコンが送信する信号は赤外線信号であり、赤外線信号と発光部から照射されて障害物で反射した反射光とは受光部で受光され、制御手段は、受光部で受光された赤外線信号と反射光による信号とを識別し、識別結果に基づいて吸引手段および移動手段の少なくとも１つを制御する。

上記のように、赤外線センサの受光部が障害物からの反射光を受光する機能とリモコンからの赤外線信号を受光する機能とを兼ね備え、しかも障害物からの反射光による信号と赤外線信号とが識別されるので、掃除機本体およびリモコンにアンテナなどの専用部品を設けなくても、赤外線センサで障害物を検知しながら移動している掃除機本体または停止している掃除機本体をリモコンから操作することができる。つまり、リモコンで掃除機本体を操作できるようにしても、自走式掃除機のコストアップを抑えることができる。

本発明によれば、掃除機本体およびリモコンにアンテナなどの専用部品を設けなくても、赤外線センサで障害物を検知しながら移動している掃除機本体または停止している掃除機本体をリモコンから操作することができる。

図１は、本発明に係る自走式掃除機を示す。（ａ）は斜視図、（ｂ）は中央縦断面図、（ｃ）は底面図である。図の白抜き矢印は掃除機本体１の進行方向（前進方向）を示す。この自走式掃除機は掃除機本体１とリモコン３とから構成される。掃除機本体１は中空の本体ケース１０を備えており、本体ケース１０は開閉可能なカバー１０ａと筐体部１０ｂとからなる。このカバー１０ａを開けて本体ケース１０内の集塵容器１６を取り出すことができる。

一対の走行輪１９は掃除機本体１を走行（移動）させるものであり、筐体部１０ｂに取り付けられた２つのモータ２３で左右独立に駆動される。モータ２３および走行輪１９が本発明の移動手段に相当し、モータ２３の回転を制御することにより、掃除機本体１が前進／後退／停止を行い、あるいは向きを変える。モータ２３および後述する送風機１７には電池１８から電力が供給される。電池１８は複数の二次電池からなり、図示しない充電回路によって充電される。また、走行輪１９の前側および後側には、それぞれ一対の紡錘形状の従動輪２０が設けられており、この従動輪２０で本体ケース１０の重量バランスが維持される。

筐体部１０ｂの底面には吸入口１５が設けられており、吸引手段である送風機１７によって発生する空気流により床面（被掃除面）の塵埃が吸入口１５から吸い込まれて集塵容器１６に集塵される。この集塵容器１６の送風機１７側には上記の空気流が通過するフィルタ（図示せず）が取り付けられている。また、絨毯から塵埃を掻き出すために、モータの力で回転する回転ブラシが吸入口１５に設けられるが、本発明の直接的事項ではないので、説明および図示を省略する。本体ケース１０の上面には、表示部１３と複数のキー１４とを備えた操作パネル１２が設けられている。例えば、スタートキー１４ａが押されると、モータ２３と送風機１７とが作動を開始して掃除が始まり、ストップキー１４ｂが押されると、モータ２３と送風機１７とが停止して掃除が終了する。また、表示部１３には自走式掃除機の動作状態やエラーメッセージなどが表示される。

本体ケース１０の前面、上面の先端部、左側面および図示されていない右側面には、それぞれ前方の障害物を検知する反射型の赤外線センサ１１ａ，１１ｂ、前上方の障害物を検知する赤外線センサ１１ｃ、１１ｄ、左側方の障害物を検知する赤外線センサ１１ｅ，１１ｆ、および右側方の障害物を検知する赤外線センサ１１ｇ、１１ｈ（図１（ｃ）に矢印で取り付け位置を示す）が取り付けられている。つまり、８個の反射型の赤外線センサ１１が取り付けられている。赤外線センサ１１ａ〜１１ｄは本体ケース１０の左右方向での中心線に対して対称な位置に取り付けられ、赤外線センサ１１ｅ〜１１ｈは前後方向での中心線に対して対称な位置に取り付けられている。

リモコン３は、複数のキー３１を備えており、いずれかのキー３１が押されると、押されたキー３１に応じた赤外線信号（以下、リモコン赤外線信号という）を放射する。本実施形態では、キー３１が押されるたびに同じ赤外線信号を一定の時間間隔で２回ずつ放射する。この赤外線信号は、リモコン３と８つの赤外線センサ１１との位置関係にもよるが、いずれか１つの、あるいは複数の赤外線センサ１１で受光される。赤外線センサ１１がリモコン赤外線信号を受光すると、掃除機本体１は押されたキー３１に応じた動作（例えば、掃除の開始や終了）を行なう。

図２は掃除機本体１の電気的構成を示す。制御手段であるマイコン２２は、周辺回路などと一緒にプリント基板２１（図１）に搭載されており、ＣＰＵ２２ａや、プログラムを記憶するＲＯＭ２２ｂ、各種のデータを記憶するＲＡＭ２２ｃ、およびＡ／Ｄ変換器２２ｄなどを備えている。操作パネル１２のキー１４からの信号および赤外線センサ１１ａ，１１ｂの出力信号がマイコン２２に入力される。また、マイコン２２から出力される信号が赤外線センサ１１のドライブ回路５３、モータ２３、送風機１７および表示部１３に送られる。実際にはモータ２３などは図示しない駆動回路で駆動されるが、以下ではマイコン２２がモータ２３などを制御・駆動するものとして説明する。そして、キー１４からの信号または赤外線センサ１１の出力信号に応じて、マイコン２２が送風機１７やモータ２３を制御する。上記の赤外線センサ１１の出力信号には障害物からの反射光に係るものとリモコン赤外線信号に係るものとがあるが、以下では、前者を検知信号とよび、後者をリモコン信号とよぶ。

図２には赤外線センサ１１ａ，１１ｂだけが図示されているが、他の赤外線センサ１１ｃ〜１１ｈも同様にマイコン２２に接続されている。ＬＥＤ５１は、赤外線を発光する発光部であり、マイコン２２から出力されるオン／オフ信号が入力されるドライブ回路５３によって駆動される。フォトトランジスタ５２は、障害物からの反射光およびリモコン赤外線信号を受光する受光部である。フォトトランジスタ５２の出力信号は、アンプ５４で増幅され、切換回路５６を介してマイコン２２に取り込まれ、さらにＡ／Ｄ変換器２２ｄでデジタルデータに変換される。マイコン２２がＡ／Ｄ変換可能なアナログ入力端子を８つ備えていれば、切換回路５６は不要である。

障害物からの反射光だけがフォトトランジスタ５２に入光しているときのデジタルデータは、上記の検知信号がデジタル化されたものである。このデジタルデータが閾値を超えている場合、すなわち近くに障害物がある場合は、マイコン２２がモータ２３を制御して移動中の掃除機本体１の向きを変える。また、コンパレータ５５の＋端子にはアンプ５４の出力信号が入力され、−端子には所定の閾値電圧Ｖｒが入力される。リモコン赤外線信号だけがフォトトランジスタ５２に入光しているときのコンパレータ５５の出力信号は、上記のリモコン信号を２値化した信号である。このコンパレータ５５の出力信号がマイコン２２に入力され、信号の立ち上がりおよび立ち下がりでＣＰＵ２２ａに割り込みがかかる。そして、割り込み処理プログラムによってリモコン信号が解析される。

図３は障害物検知期間を示す。障害物検知期間とは赤外線センサ１１を作動させて障害物を探知する期間であり、掃除機本体１が掃除しているとき、すなわち移動しているときは、障害物検知期間と赤外線センサ１１を作動させない休止期間とが交互に繰り返される。Ｔ１は障害物検知期間の時間、Ｔ２は休止期間の時間である。障害物検知期間では、マイコン２２は、赤外線センサ１１ａ〜１１ｈを図に示す順番で作動させる。例えば、赤外線センサ１１ａを作動させるときは、マイコン２２は赤外線センサ１１ａのＬＥＤ５１だけを発光させ、切換回路５６で選択された赤外線センサ１１ａのフォトトランジスタ５２の出力信号をＡ／Ｄ変換する。

図４は障害物検知期間と上記のリモコン信号との関係を示す。Ｔ３はリモコン信号の時間幅であり、Ｔ４は１番目と２番目のリモコン信号の時間間隔である。また、Ｔ１〜Ｔ４には下記の式（１）、（２）で示す関係が成立し、例えばＴ１が１６ｍｓ、Ｔ２が５２ｍｓ、Ｔ３が１６ｍｓ、Ｔ４が１８ｍｓである。

Ｔ１＜Ｔ４（１）
Ｔ２＞２・Ｔ３＋Ｔ４（２）
このＴ１〜Ｔ４は、障害物の検出遅れが生じないように掃除機本体１の移動速度などを考慮して決められる。以上のことから、障害物検知期間とリモコン信号との関係は、図の（ａ）〜（ｄ）のいずれかとなる。また、障害物検知期間は、マイコン２２（ＣＰＵ２２ａ）は割り込み禁止状態に設定されている。つまり、検知信号では割り込みがかからない。また、障害物検知期間に受光されたリモコン信号の立ち上がり・立ち下がりでも割り込みがかからない。

図５はリモコン信号のビット構成例を示す。この信号は６ビットの信号であり、先頭のスタートビット、それに続く４ビットのデータビット、および最後のストップビットからなる。スタートビットはビット幅全体がハイである。ストップビットはビット幅の後半だけがハイである。データビット「１」はビット幅の後半だけがハイであり、データビット「０」はビット幅全体がローである。

次に、障害物の探知について説明する。リモコン３は人が操作するので、図４に示すように、障害物検知期間とリモコン信号とは同期しない。例えば図４（ｃ）に示すように、赤外線センサ１１ａのＬＥＤ５１が発光しているときに、赤外線センサ１１ａのフォトトランジスタ５２がリモコン赤外線信号を受光することがある。このとき、赤外線センサ１１ａの前方に障害物があれば、アンプ５４の出力信号には検知信号とリモコン信号とが混在する。一方、マイコン２２は、検知信号およびリモコン信号のいずれか一方だけ、または双方がＡ／Ｄ変換されたのかを判断できない。

そこで、Ａ／Ｄ変換されたデジタルデータの値が閾値を超えるときは、マイコンは、掃除機本体１を停止させて、あるいは減速させて、例えば時間がＴ２／２だけ経過したとき、すなわちリモコン信号によって上記デジタルデータの値が閾値を超えたと仮定して、次の（新たな）リモコン信号が存在しないと想定されるときに、赤外線センサ１１ａのＬＥＤ５１を発光させ、そのときのデジタルデータを得る。マイコン２２は、このデジタルデータの値も閾値を超えるときは、障害物があると判定して掃除機本体１の向きを変えて移動を開始させ、閾値を超えないときは、障害物がないと判定して再び移動を開始する。尚、リモコン３は、２つの赤外線信号を出してから、時間が２・Ｔ２だけ経過するまでは、次の赤外線信号を出力しないように構成されている。

次に、リモコン信号の受信について説明する。マイコン２２は、ＲＯＭのプログラムによって以下のようにリモコン信号を受信する。まず、図４（ａ）、（ｂ）の場合について説明する。上述のように、コンパレータ５５の出力信号、すなわちリモコン信号の立ち上がり・立ち下がりで割り込みがかかり、割り込み処理プログラムによってスタートビットのビット幅や、ストップビットのビット幅、ストップビットの立ち下がりタイミングなどがチェックされつつ、リモコン信号が受信される。ここでは、１番目および２番目のリモコン信号は、障害物からの反射光とも干渉しておらず、共に正常に受信される。但し、最初のリモコン信号が受信されてからＴ２経過後に受信されたリモコン信号をマイコン２２が無視するようにしているので、１番目のリモコン信号のデータビットに基づいて、モータ２３や送風機１７などの制御が行われる。

次に、図４（ｃ）の場合について説明する。１番目のリモコン信号のストップビットの立ち下がり時にマイコン２２が割り込み禁止状態であり、ストップビットが検出されないため、このリモコン信号は受信されない。２番目のリモコン信号は正常に受信される。次に、図４（ｄ）の場合について説明する。１番目のリモコン信号は正常に受信される。２番目のリモコン信号のスタートビットの立ち上がり時にマイコン２２が割り込み禁止状態であり、スタートビットが検出されないため、このリモコン信号は受信されない。尚、複数の赤外線センサ１１、例えば赤外線センサ１１ａと１１ｂとで同時にリモコン信号が受信された場合は、正常に受信されたいずれか一方のリモコン信号が制御用信号として使用される。以上では、掃除機本体１がＬＥＤ５１を発光させながら移動しているときについて説明したが、停止しているときはＬＥＤ５１が発光しないので、リモコン信号の受信は容易である。

以上述べたように、赤外線センサ１１の受光部であるフォトトランジスタ５２が障害物からの反射光を受光する機能とリモコン赤外線信号を受光する機能とを兼ね備え、しかも上述のマイコン２２の制御によって、障害物からの反射光に係る検知信号と、リモコン赤外線信号に係るリモコン信号とが識別される。これにより、掃除機本体１およびリモコン３にアンテナなどの専用部品を設けなくても、赤外線センサ１１で障害物を検知しながら移動している掃除機本体１または停止している掃除機本体１をリモコン３から操作できる。

以上述べた実施形態においては、リモコン３のキー３１が押されたときに２つのリモコン赤外線信号を出すようにしたが、３つ以上の信号を出すようにしても本発明を実施することができる。また、上記実施形態では、障害物からの反射光の影響を受けずにリモコン信号を受信できるように割り込み禁止処理を採用したが、他の方法を用いるようにしてもよい。さらに、上記実施形態では、全ての障害物センサに赤外線センサ１１を用いたが、一部の障害物センサに超音波センサなどの他のセンサを用いてもよい。

本発明に係る自走式掃除機を示す図である。掃除機本体の電気的構成を示す図である。障害物検知期間を示す図である。障害物検知期間とリモコン信号との関係を示す図である。リモコン信号のビット構成例を示す図である。

符号の説明

１自走式掃除機の掃除機本体
３リモコン
１１，１１ａ〜１１ｈ赤外線センサ（障害物センサ）
１７送風機（吸引手段）
１９走行輪（移動手段）
２２マイコン（制御手段）
２３モータ（移動手段）
５１ＬＥＤ（発光部）
５２フォトトランジスタ（受光部）

Claims

被掃除面の塵埃を吸引する吸引手段を有する本体と、本体を移動させる移動手段と、障害物を検知するための発光部と受光部とを有する赤外線センサと、当該受光部の出力信号またはリモコンが送信する信号に基づいて前記吸引手段および移動手段の少なくとも１つを制御する制御手段と、を備えた自走式掃除機において、
前記リモコンは、前記発光部が発光していないときに少なくとも１つの赤外線信号が送信されるように、１つの操作がされると複数の同じ赤外線信号を所定の時間間隔で送信し、
前記赤外線信号と前記発光部から照射されて障害物で反射した反射光とは前記受光部で受光され、
前記制御手段は、
前記発光部が発光しているときの前記受光部の出力信号が閾値を超えるときは、当該出力信号が前記赤外線信号によるものと仮定して新たな赤外線信号が受光されないと想定されるときに再び前記発光部を発光させ、このときの前記受光部の出力信号が閾値を超えるときは障害物があると判定し、
前記発光部が発光していないときに前記受光部が受光した赤外線信号を受信し、
前記判定および受信の結果に基づいて前記吸引手段および移動手段の少なくとも１つを制御することを特徴とする自走式掃除機。
被掃除面の塵埃を吸引する吸引手段を有する本体と、本体を移動させる移動手段と、障害物を検知するための発光部と受光部とを有する赤外線センサと、当該受光部の出力信号またはリモコンが送信する信号に基づいて前記吸引手段および移動手段の少なくとも１つを制御する制御手段と、を備えた自走式掃除機において、
前記リモコンが送信する信号は赤外線信号であり、
前記赤外線信号と前記発光部から照射されて障害物で反射した反射光とは前記受光部で受光され、
前記制御手段は、前記受光部で受光された前記赤外線信号と前記反射光による信号とを識別し、識別結果に基づいて前記吸引手段および移動手段の少なくとも１つを制御することを特徴とする自走式掃除機。