JP2008284049A - 自走式機器 - Google Patents

Abstract

【課題】障害物検知用のバンパーの可動を円滑にし、確実に障害物が検知できる自走式機器を提供することを目的とする。
【解決手段】バンパー１０を機器本体７に対して水平方向に可動可能に支持するバンパー支持部１１には、支持用車輪１５Ａとこの支持用車輪１５Ａが接して回動する車輪動作面１６とを設けてバンパー１０を水平方向に可動可能にしたものである。これによって、バンパー１０は支持用車輪１５Ａと車輪動作面１６の作用で摺動摩擦が小となり、可動が円滑になされ、確実に障害物を検知することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、床面の清掃、部屋内の巡回監視、あるいはその他の作業などを自動的に行う自走式機器に関するものである。

従来、この種の自走式機器としては、機器本体の前面に配置される障害物検知用のバンパーを機器本体に対して可動するよう構成し、バンパーの可動をバンパー検知部によって検知することで障害物を回避するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００６−７２５０２号公報

しかしながら、前記従来の構成では、バンパーの可動を円滑にするための配慮がなく、バンパーの可動時にはその支持部間の摺動摩擦によりバンパーが動作しにくいものであった。特に、自走式の掃除機にあっては、清掃中に床面から巻き上げられた塵埃や、摺動部の磨耗で生じた細塵が支持部間の摺動面間に入り込み、バンパーがさらに動作しにくくなるという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、障害物検知用のバンパーの可動を円滑にし、確実に障害物が検知できる自走式機器を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の自走式機器は、バンパーを機器本体に対して水平方向に可動可能に支持するバンパー支持部には、支持用車輪とこの支持用車輪が接して回動する車輪動作面とを設けてバンパーを水平方向に可動可能にしたものである。

これによって、バンパーは支持用車輪と車輪動作面の作用で摺動摩擦が小となり、可動が円滑になされ、確実に障害物を検知することができる。

本発明の自走式機器は、バンパーの可動が円滑になされ、確実に障害物を検知することができる。

第１の発明は、機器本体と、機器本体の底部に配置され機器本体を自走させる駆動部と、機器本体の前面側で水平方向に可動可能に配置される障害物検知用のバンパーと、バンパーの可動を検知するバンパー検知部とを備え、前記バンパーを機器本体に対して水平方向に可動可能に支持するバンパー支持部には、支持用車輪とこの支持用車輪が接して回動する車輪動作面とを設けてバンパーを水平方向に可動可能にした自走式機器とするものである。これによって、バンパーは支持用車輪と車輪動作面の作用で摺動摩擦を小なり、可動が円滑になされ、確実に障害物を検知することができる。

第２の発明は、特に、第１の発明において、支持用車輪を、円周の長さがバンパーの可動距離より小さくなるよう構成したことにより、支持用車輪の一部のみが車輪動作面に当たり続けることを防ぐことができるため、支持用車輪に偏った磨耗や変形が生じてバンパーが動作しにくくなることを防ぐことができる。

第３の発明は、特に、第１または第２の発明において、支持用車輪を、回転方向によって回転しやすさを変える回転規制構造を有する構成としたことにより、支持用車輪が回転しにくい側へ回転する際には回転しやすい方向へ回転する場合よりも支持用車輪の表面で多くのすべりが生じるため、支持用車輪表面の異なる箇所が支持用車輪の動作面にあたるようになり、支持用車輪に偏った磨耗や変形が生じてバンパーが動作しにくくなることを防ぐことができる。

第４の発明は、特に、第１〜第３のいずれか１つの発明において、支持用車輪を、支持用車輪が一定量以上回転しないようにする回転止めを有する構成としたことにより、バンパーの動作しやすい範囲と動作しにくい範囲を設けることができる。

第５の発明は、特に、第１〜第４のいずれか１つの発明において、車輪動作面を、曲面で形成したことにより、バンパーの動作に伴って動作面の傾きを変化させることができ、バンパーの動作しやすさを変化させることができる。

第６の発明は、特に、第１〜第５のいずれか１つの発明において、車輪動作面は、支持用車輪の動作範囲を規制する動作規制溝を有する構成としたことにより、支持用車輪は動作範囲規制溝内でしか動作できないためバンパーの動作範囲を規制することができる。

第７の発明は、特に、第１〜第６のいずれか１つの発明において、支持用車輪を、バンパーの重心位置を囲むように配置したことにより、バンパーを安定して支持することができるため、バンパー全体に傾きが生じて意図しない部品同士の干渉や摩擦が生じることがなく、より確実にバンパーを動作させることができる。

第８の発明は、特に、第１〜第７のいずれか１つの発明において、支持用車輪を、バンパーの中心に対し非対称な位置に配置したことにより、重心や荷重のかかりやすい方向がバンパーの中心にない場合にも容易にバンパーを動作させることができる。

第９の発明は、特に、第１〜第８のいずれか１つの発明において、支持用車輪を、バンパー端部に設けたことにより、バンパーの変形や傾きによる変位量が大きくなり意図しない部品同士の干渉や摩擦が生じやすいバンパー端部においての変位をなくすことができ、より確実にバンパーを動作させやすくすることができる。

第１０の発明は、特に、第１〜第９のいずれか１つの発明において、支持用車輪を、パンパー検知部毎に取り付けたことにより、バンパー検知部付近でよりバンパーが動作しやすくなり、確実に障害物を検知することができる。

第１１の発明は、特に、第１０の発明において、支持用車輪を、バンパー検知部のバンパー動作検知方向に向けて回転するよう配置したことにより、バンパーがバンパー検知部の動作検知方向に動きやすくなり、より確実に障害物を検知することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１、図２は、本発明の実施の形態１における自走式機器として自走式掃除機を例示している。

図１に示すように、本実施の形態における自走式機器は、機器本体７と、機器本体７内に設置され床面上の塵埃を吸引する電動送風機８と、機器本体７の底部に配置され機器本体７を自走させる駆動部９と、機器本体７の前面側で水平方向に可動可能に配置される半円状をした障害物検知用のバンパー１０と、バンパー１０を機器本体７に対して水平方向に可動可能に支持するバンパー支持部１１と、バンパー１０の可動時に操作されて可動を検知するバンパー検知部１２とを備えている。

図２に示すように、機器本体７を自走させる駆動部９は、前輪９ａと、後輪９ｂと、後輪９ｂを駆動するモータ９ｃよりなり、前輪９ａは１つ、後輪９ｂとモータ９ｃは左右に一対それぞれ設けている。

また、バンパー支持部１１は、半円状をしたバンパー１０の裏面に３箇所設けており、それぞれはバンパー側支持部１３と、機器本体７内に設けられた本体側支持部１４から構成されている。バンパー側支持部１３はバンパー１０の裏面から水平方向に腕状に伸びた形状をしており、本体側支持部１４は土台形状となっている。また、各バンパー側支持部１３にはそれぞれ支持用車輪１５Ａ〜１５Ｃが設けられており、本体側支持部１４の土台の上面部分には支持用車輪１５Ａ〜１５Ｃと対応し、各支持用車輪１５Ａ〜１５Ｃが接して回動する車輪動作面１６（図１では１箇所のみを示す）が設けられている。すなわち、各支持用車輪１５Ａ〜１５Ｃが各車輪動作面１６上に乗っており、バンパー側支持部１３と本体側支持部１４の他の箇所は互いに非接触状態である。これにより、バンパー１０は水平方向に円滑に可動可能となっている。また、支持用車輪１５Ａ〜１５Ｃはその円周の長さがバンパー１０の可動距離より小さくなるよう構成している。

また、バンパー検知部１２は、バンパー１０の可動時に操作されて可動を検知するものであればよく、その構成、配置、数などは問わないが、図２に示すように、ここでは３箇所に設けており（バンパー検知部１２Ａ〜１２Ｃ）、各支持用車輪１５Ａ〜１５Ｃはバンパー検知部１２Ａ〜１２Ｃ毎に取り付けている。支持用車輪１５Ａ〜１５Ｃは対向するバンパー検知部１２Ａ〜１２Ｃのバンパー動作検知方向に向けて回転し動作するように取り付けられており、前方の支持用車輪１５Ａは前後方向に回転し、左方の支持用車輪１５Ｂと右方の支持用車輪１５Ｃは左右方向に回転する。また、支持用車輪１５Ａ〜１５Ｃはバンパー１０の重心を囲うように配置されている。

以上のように構成された自走式機器について、以下その動作、作用を説明する。

まず、自走式機器を起動すると、電動送風機８と駆動部９が駆動される。電動送風機８によって空気が流されて床面上の塵埃が吸引され、駆動部９によって自走式機器が移動する。

自走式機器の移動すると、機器本体７が段差を乗り越える際などにバンパー１０に対して振動が加わる。しかし、支持用車輪１５がバンパー１０の重心を囲うように配置されているため、バンパー１０が傾くことはなく意図しない部品同士の干渉や摩擦が生じることはない。

続いて、機器本体７が清掃作業中に障害物にぶつかるとバンパー１０が押される。バンパー１０が前方から押された場合には前方の支持用車輪１５Ａが車輪動作面１６上を転がり移動するため、バンパー１０の前方は容易に動作しバンパー検知部１２Ａによってバンパー１０の動作が検知できる。その際、左方の支持用車輪１５Ｂと右方の支持用車輪１５Ｃは押された方向と回転方向が異なるため車輪動作面１６上を摺動する。左方の支持用車輪１５Ｂと右方の支持用車輪１５Ｃは摺動するため動作しにくいが、左方のバンパー検知部１２Ｂと右方の動作検知部１２Ｃはバンパー１０の前後動の検知は行わないため問題は生じない。

また、前方の支持用車輪１５Ａも左方の支持用車輪１５Ｂと右方の支持用車輪１５Ｃが摺動することによって抵抗を受けるが、バンパー１０全体が撓み前後方向に縮むよう変形するため、前方の支持用車輪１５Ａが左方の支持用車輪１５Ｂと右方の支持用車輪１５Ｃから受ける抵抗は小さい。

バンパー１０が左右側方のいずれかの方向から押された場合も同様に、押された方向にある左方の支持用車輪１５Ｂもしくは右方の支持用車輪１５Ｃが回転して移動し、前方の支持用車輪１５Ａが車輪動作面１６上を摺動する。押された側にある支持用車輪１５は容易に移動し、バンパー検知部１２でバンパー１０の動作を検知することができる。

支持用車輪１５が転がる際、支持用車輪１５の円周の長さはバンパー１０の動作距離よりも小さいため、支持用車輪１５の表面全体が車輪動作面１６に当たることになり、均一に磨耗が生じる。このため偏って磨耗が生じる場合に比べバンパー１０の動作しやすさをより維持することができる。

このように、本実施の形態では、バンパー１０が容易に押された方向に動作するため、確実に障害物が検知でき障害物を回避することができる。

なお、本実施の形態において、支持用車輪１５はバンパー検知部１２毎に１個づつ配置する構成としたが、支持用車輪１５に対しバンパー検知部１２を複数個配置する構成としてもかまわない。

なお、本実施の形態において支持用車輪１５Ａ〜１５Ｃをバンパー側支持部１３に配し車輪動作面１６を本体側支持部１４に配する構成としたが、支持用車輪１５Ａ〜１５Ｃを本体側支持部１４に配し車輪動作面１６をバンパー側支持部１３に配する構成としてもかまわない。また、支持用車輪１５もバンパー検知部１２と同様、その個数は３つに限られるものではない。

（実施の形態２）
図３、図４は、本発明の実施の形態２における自走式機器を示している。実施の形態１と同一要素については同一符号を付してその説明を省略する。

図３に示すように、本実施の形態における自走式機器は、支持用車輪１５を、回転方向によって回転しやすさを変える回転規制構造１７を有する構成とした。この回転規制構造１７は支持用車輪１５の表面につけられた規制用毛１８で構成されている。規制用毛１８には一方向に向けて癖がつけられているものである。

また、車輪動作面１６は、バンパー１０が押されて支持用車輪１５が回転するにしたがって動作面の傾きが大となるよう変化する曲面で形成している。

また、図４に示すように、機器本体７にはバンパー検知部１２Ａ〜１２Ｃが配置されており、バンパー１０にはバンパー回路１９と支持用車輪１５Ａ〜１５Ｃを有するバンパー側支持部１３Ａ〜１３Ｃが配置されている。バンパー回路１９はバンパー検知部１２Ａ〜１２Ｃと干渉しない位置に配置されており、支持用車輪１５Ａ〜１５Ｃはバンパー回路１９近傍とバンパー１０の左右側方に配置されている。

バンパー回路１９の重量によりバンパー１０の重心はバンパー１０の中心からずれた位置にあり、支持用車輪１５Ａ〜１５Ｃはバンパー１０の中心に対し非対称に配置されることでバンパー１０の重心を囲っている。

以上のように構成された自走式機器について、以下その動作、作用を説明する。

まず、自走式機器を起動すると、電動送風機８と駆動部９が駆動される。電動送風機８によって空気が流されて床面上の塵埃が吸引され、駆動部９によって機器本体７が移動する。

機器本体７が移動すると段差を乗り越える際などにバンパー１０に対して振動が加わる。しかし、支持用車輪１５Ａ〜１５Ｃがバンパー１０の重心を囲うように配置されているため、バンパー１０が傾くことはなく、意図しない部品同士の干渉や摩擦が生じることはない。また支持用車輪１５Ａ〜１５Ｃは車輪動作面１６の最も低い位置にあるためバンパー１０が誤って動作することもない。さらに、バンパー１０のバンパー回路１９の取り付けられた箇所は、バンパー回路１９の重量により傾きや変形が生じやすくなっているがバンパー回路１９の近傍に設けた支持用車輪１５Ａ、１５Ｂによって重量が支えられるため、バンパー１０の傾きや変形は生じない。

続いて、機器本体７が清掃作業中に、例えば、支持用車輪１５Ａ部の箇所が障害物にぶつかるとバンパー１０が押され、支持用車輪１５Ａは車輪動作面１６上を転がりながら進む。車輪動作面１６の傾きは初期位置でほぼ水平であるためバンパー１０は動作しやすく、バンパー検知部１２Ａによる検知は容易である。また、大きな力が加えられた場合は、支持用車輪１５Ａの動作に伴い車輪動作面１６の傾きが増すため、初期は動きやすいが徐々に押し込まれにくくなり、バンパー１０が大きく動作しすぎることはない。

機器本体７が障害物を回避すると、バンパー１０は初期位置に戻る。支持用車輪１５Ａは車輪動作面１６上を滑り落ちるためバンパー１０は初期位置に戻ろうとする動作を助ける。支持用車輪１５Ａは車輪動作面１６上を移動するが、初期位置に戻る際には回転規制構造１７である規制用毛１８によって回転しにくくなるため、車輪動作面１６上を転がらずに滑り落ちることになる。これによって次にバンパー１０が動作する際には、支持用車輪１５Ａ表面の異なる位置が車輪動作面１６に当たるようになり、支持用車輪１５Ａ全体に均一に磨耗や変形が生じることになる。このため偏って磨耗や変形が生じる場合に比べバンパー１０の動作しやすさをより維持することができる。なお、支持用車輪１５Ａについて説明したが、支持用車輪１５Ｂ、１５Ｃについても同様である。

なお、本実施の形態において、回転規制構造１７はバンパー１０が押し込まれる際に支持用車輪１５Ａ〜１５Ｃが回転しやすくバンパー１０が戻る際には回転しにくい構成としたが、バンパー１０が押し込まれた際には支持用車輪１５Ａ〜１５Ｃが回転しにくくバンパー１０が戻る際には回転しやすい構成としてもかまわない。

なお、本実施の形態において、車輪動作面１６は支持用車輪１５Ａ〜１５Ｃが進むにつれ傾きを常に大としていく形状になっているが、支持用車輪１５Ａ〜１５Ｃが進むにつれ傾きを増減させてもかまわない。

なお、本実施の形態において支持用車輪１５Ａ〜１５Ｃはバンパー１０の重量バランスと重心を囲むことのみを考えて非対称に配置したが、バンパー１０が荷重を受けやすい位置に支持用車輪１５Ａ〜１５Ｃを設ける構成としてもかまわない。

（実施の形態３）
図５、図６は、本発明の実施の形態３における自走式機器を示すものである。

図５に示すように、本実施の形態における自走式機器は、支持用車輪１５を、支持用車輪１５が一定量以上回転しないようにする回転止め２０を有する構成としている。また、車輪動作面１６には支持用車輪１５の動作範囲を規制する動作規制溝２１が設けられている。支持用車輪１５は動作規制溝２１の中に位置している。

また、図６に示すように、バンパー１０の端部に支持用車輪１５Ｂ、１５Ｄの２個が設けられており、バンパー１０の略前方に２個の支持用車輪１５Ａ、１５Ｃが配置されている。

以上のように構成された自走式機器について、以下その動作、作用を説明する。

まず、自走式機器を起動すると、電動送風機８と駆動部９が駆動される。電動送風機８によって空気が流されて床面上の塵埃が吸引され、駆動部９によって機器本体７が移動する。

機器本体７が移動すると段差を乗り越える際などにバンパー１０に対して振動が加わる。バンパー１０の端部はバンパー１０の変形や傾きによる変位量が大きくなり、意図しない部品同士の干渉や摩擦が生じやすい。しかし、バンパー１０の端部に支持用車輪１５Ｂ、１５Ｄが設けられているため、バンパー１０の端部での変位は生じずバンパー１０は容易に動作する。

続いて、機器本体７が清掃作業中に障害物にぶつかるとバンパー１０が押され、例えば、支持用車輪１５Ａは車輪動作面１６上を転がりながら進む。支持用車輪１５Ａが車輪動作面１６上を転がるためバンパー１０は動作しやすく、バンパー検知部１２Ａによる検知は容易である。

バンパー１０が一定量進むと回転止め２０が支持用車輪１５Ａの回転を止める。バンパー１０が動作するためには支持用車輪１５Ａを車輪動作面１６の上で摺動させる必要があり、摺動抵抗のためバンパー１０は押し込まれにくくなる。

さらにバンパー１０を押し込むと、支持用車輪１５Ａは動作規制溝２１の端部に当たり、それ以上バンパー１０を押し込むことができなくなる。

ここで、機器本体７が障害物を回避すると、バンパー１０は初期位置に戻る。支持用車輪１５Ａはバンパー１０が押し込まれた場合とは逆方向に回転し回転止め２０も初期位置へと戻る。なお、支持用車輪１５Ａについて説明したが、支持用車輪１５Ｂ〜１５Ｄについても同様である。

上記した各実施の形態１〜３における構成は、必要に応じて適宜組み合わせて使用することができるものであり、各実施の形態そのものの構成に限られるものではない。

以上のように、本発明にかかる自走式機器は、バンパーの可動が円滑になされ、確実に障害物を検知することができるので、床面の清掃、部屋内の巡回監視、あるいはその他の作業などを自動的に行う自走式機器全般に適用できる。

本発明の実施の形態１における自走式機器の断面図 同自走式機器のバンパー部分の構成を示す平面図 本発明の実施の形態２における自走式機器のバンパー支持部の詳細図 同自走式機器のバンパー部分の構成を示す平面図 本発明の実施の形態３における自走式機器のバンパー支持部の詳細図 同自走式機器のバンパー部分の構成を示す平面図

符号の説明

７ 機器本体
９ 駆動部
１０ バンパー
１１ バンパー支持部
１２Ａ〜１２Ｃ バンパー検知部
１５Ａ〜１５Ｃ 支持用車輪
１６ 車輪動作面
１７ 回転規制構造
２０ 回転止め
２１ 動作規制溝

Claims (11)

1. 機器本体と、機器本体の底部に配置され機器本体を自走させる駆動部と、機器本体の前面側で水平方向に可動可能に配置される障害物検知用のバンパーと、バンパーの可動を検知するバンパー検知部とを備え、前記バンパーを機器本体に対して水平方向に可動可能に支持するバンパー支持部には、支持用車輪とこの支持用車輪が接して回動する車輪動作面とを設けてバンパーを水平方向に可動可能にした自走式機器。
2. 支持用車輪を、円周の長さがバンパーの可動距離より小さくなるよう構成した請求項１に記載の自走式機器。
3. 支持用車輪を、回転方向によって回転しやすさを変える回転規制構造を有する構成とした請求項１または２に記載の自走式機器。
4. 支持用車輪を、支持用車輪が一定量以上回転しないようにする回転止めを有する構成とした請求項１〜３のいずれか１項に記載の自走式機器。
5. 車輪動作面を、曲面で形成した請求項１〜４のいずれか１項に記載の自走式機器。
6. 車輪動作面は、支持用車輪の動作範囲を規制する動作規制溝を有する構成とした請求項１〜５のいずれか１項に記載の自走式機器。
7. 支持用車輪を、バンパーの重心位置を囲むように配置した請求項１〜６のいずれか１項に記載の自走式機器。
8. 支持用車輪を、バンパーの中心に対し非対称な位置に配置した請求項１〜７のいずれか１項に記載の自走式機器。
9. 支持用車輪を、バンパー端部に設けた請求項１〜８のいずれか１項に記載の自走式機器。
10. 支持用車輪を、パンパー検知部毎に取り付けた請求項１〜９のいずれか１項に記載の自走式機器。
11. 支持用車輪を、バンパー検知部のバンパー動作検知方向に向けて回転するよう配置した請求項１０に記載の自走式機器。