JP2016153057A - 自律走行型掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】複雑な機構を設けたり、複雑な制御を施したりすることなく、隅部を掃除できる自律走行型掃除機を提供する。
【解決手段】略円盤状の本体と、本体の底面に設けられ、床面の塵埃を回収する吸口と、本体の底面に吸口を挟むように設けられ、各々が独立駆動する左駆動輪および右駆動輪と、本体の周囲の障害物を検知する障害物検知手段と、左右駆動輪より前側の本体の底面に設けられ、回転駆動によって本体より外側にある塵埃を前記吸口に誘導する第１のブラシと、左右駆動輪より後側の本体の底面に設けられ、本体に接し、互いに直交する２つの直線の交点に届く長さを有する第２のブラシと、左右駆動輪、および、第１のブラシを制御する制御回路と、を具備。
【選択図】 図１

Description

本発明は、自律走行する自律走行型掃除機に関する。

自律走行型掃除機は、駆動装置を付加した掃除機であり、掃除領域を自律的に移動しながら掃除を行なう。掃除領域を満遍なくカバーする自律走行制御として、様々な制御が提案されており、壁際での掃除方法や２壁面が交差する隅部での掃除方法としても、様々なものが提案されている。

例えば、特許文献１の段落００４９や図８には、「隅までブラシが届くように、アームが伸縮してブラシで掻き出す機構が装着されていてもよい。この場合には、例えば、回転動作の中央時でアームが最大に伸びる、といった制御を行う」掃除機が記載されている。

特開２００６-２６０２８号公報

しかしながら、特許文献１の場合、障害物を検知して進行方向を変更するときに、自律走行型掃除機本体から突き出したアームが障害物に接触したり、障害物に引っかかったりする場合がある。また、２壁面が交差する隅部で進行方向を変更する場合、壁との接触を防ぐため隅部から遠い位置で本体を回転させる必要があり、結局はアーム先端の回転ブラシが隅部に届かず、隅部を適切に掃除することができない（特許文献１の図８（ｂ）参照）。このような問題を避ける一案として、隅部を掃除するときにブラシを支持したアームを伸縮させる方法も考えられるが、この場合はアーム伸縮機構が必要になり構造が複雑になる。また、本体の回転動作に合わせてアームを伸ばす制御も必要となり、制御も複雑化する。

そこで、本発明は複雑な機構を設けたり、複雑な制御を施したりすることなく、隅部を掃除できる自律走行型掃除機を提供する。

上記課題を解決するため、請求項１の自律走行型掃除機では、略円盤状の本体と、該本体の底面に設けられ、床面の塵埃を回収する吸口と、前記本体の底面に前記吸口を挟むように設けられ、各々が独立駆動する左駆動輪および右駆動輪と、前記本体の周囲の障害物を検知する障害物検知手段と、前記左右駆動輪より前側の前記本体の底面に設けられ、回転駆動によって前記本体より外側にある塵埃を前記吸口に誘導する第１のブラシと、前記左右駆動輪より後側の前記本体の底面に設けられ、前記本体の外側に突出する第２のブラシと、前記左右駆動輪、前記吸口、および、前記第１のブラシを制御する制御回路と、を具備した。

また、請求項６の自律走行型掃除機では、略円盤状の本体と、該本体の底面に設けられ、床面の塵埃を回収する吸口と、該吸口より後側に設けられ、各々が独立駆動する左駆動輪および右駆動輪と、前記本体の周囲の障害物を検知する障害物検知手段と、前記左右駆動輪より前側の前記本体の底面に設けられ、回転駆動によって前記本体より外側にある塵埃を前記吸口に誘導するブラシと、前記左右駆動輪、前記吸口、および、前記ブラシを制御する制御回路と、を具備し、前記ブラシは、前記略円盤状の本体が内接する略正方形の領域の隅部を超える長さを有していることとした。

さらに、請求項８の自律走行型掃除機では、略円盤状の本体と、該本体の底面に設けられ、床面の塵埃を回収する吸口と、該吸口での吸引力を発生させる電動送風機と、前記本体の後方に設けられ、前記電動送風機の排気を排気する排気口と、前記吸口より後側に設けられ、各々が独立駆動する左駆動輪および右駆動輪と、前記本体の周囲の障害物を検知する障害物検知手段と、前記左右駆動輪より前側の前記本体の底面に設けられ、回転駆動によって前記本体より外側にある塵埃を前記吸口に誘導するブラシと、前記左右駆動輪、前記吸口、前記排気口、および、前記ブラシを制御する制御回路と、を具備し、前記制御回路は、２壁面が交差する隅部を掃除するときは前記排気口からの排気が該隅部に向くように前記左右駆動輪を制御することとした。

本発明によれば、自律走行型掃除機の本体を回転又は揺動させる動作により、ブラシ又は排気が隅部の塵埃をかき出して、隅部を掃除することができる。ブラシは本体に取り付けられているため、特に複雑な機構を用いることはない。

また、本体を回転させる動作についても、進行方向を変更する場合に頻繁に行う動作であり、特に複雑な制御ではない。よって、複雑な機構を設けたり、複雑な制御を施したりすることなく、隅部の掃除が可能となる。

実施例１の自律走行型掃除機の上方からの外観斜視図。 実施例１の自律走行型掃除機の下方からの外観斜視図。 実施例１の自律走行型掃除機の垂直断面図。 実施例１の自律走行型掃除機の水平断面図。 実施例１の自律走行型掃除機の制御装置を示すブロック図。 反射走行パターンの走行軌跡を示す図。 平行走行パターンの走行軌跡を示す図。 壁際走行パターンの走行軌跡を示す図。 実施例１における後方ブラシの一例を示す図。 実施例１における隅部掃除時の動作を示す模式図。 実施例２の自律走行型掃除機の内部を示す上面図。 実施例２の形態例における隅部掃除時の動作を示す。 実施例３の自律走行型掃除機の底面図。 実施例３における隅部掃除時の動作を示す模式図。 実施例４の自律走行型掃除機の左断面図。 実施例４における排気ルーバー機構を示す斜視図。 実施例４における排気ルーバー機構を示す斜視図。 実施例４における隅部掃除時の動作を示す模式図。

以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。

実施例１の自律走行型掃除機１０１の構成を図１〜５を用いて説明する。図１は自律走行型掃除機１０１の上方からの外観斜視図であり、図２は下方からの外観斜視図である。また、図３は自律走行型掃除機１０１を前後方向に垂直に切断した垂直断面図であり、図４は高さ方向に水平に切断した水平断面図である。さらに、図５は自律走行型掃除機１０１の制御装置のブロック図である。

まず、図１と図２の外観図を用いて、自律走行型掃除機１０１の外観を説明する。

図１において、１は略円筒形状の本体であり、上平面を含む上ケース２ａと、底面を含む下ケース２ｂと、前方のバンパー３で構成されている。上ケース２ａの上平面には、蓋１５、表示パネル２４、スタートボタン２５、走行モード選択ボタン２６、電源ボタン２７が設けられている。なお、１８ａ、１８ｂはサイドブラシであり、４３は後方ブラシである。

また、図２に示すように、下ケース２ｂの底面には、自律走行時に回転駆動する車輪４ａ、４ｂ、床面からの塵埃を回収するブラシ１１と吸口５、補助輪１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、床面用測距センサー２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、および、サイドブラシ１８ａ、１８ｂの回転軸となるブラシホルダー１９ａ、１９ｂ、後方ブラシ４３の回動軸となる後方ブラシホルダー６１が設けられている。

次に、図３、図４を用いて、自律走行型掃除機１０１の内部構造を説明する。図３は、自律走行型掃除機１０１を前後方向に切断した垂直断面図であり、図４は、上方から見た自律走行型掃除機１０１を水平に切断した水平断面図である。本実施例の自律走行型掃除機１０１は、バンパー３を設けた方向を前方とし、主にこの方向に移動する。従って、前方移動時に自律走行型掃除機１０１が障害物等に接触すると、まず、バンパー３が障害物等に接触し後方へ移動する。そして、バンパー３の後方への移動を後述するマイクロスイッチで検出することで、障害物との接触を検出することができる。以下で、バンパー３の構造や障害物検出の方法を詳細に説明する。

図３に示すように、バンパー３は、前後方向に揺動できるよう２つのバンパーバネ６ａ、６ｂで下ケース２ｂに支持され、前方から押されると後方に移動し、その力から開放されるとバネの復元力により元の位置に戻る。このバンパーバネ６ａ、６ｂは、薄い金属板であり、下ケース２ｂの外周面の左右に固定され、中央前側に向けて伸び、バンパー３に接している。バンパー３がスムーズに揺動できるように、バンパーバネ６ａ、６ｂの先端は湾曲しており、その湾曲部でバンパー３の内面と接している。また、バンパー３の正面からの力だけでなく左右どちらからの力が作用しても、バンパー３がスムーズに揺動できるように２つのバンパーバネ６ａ、６ｂは離れてバンパー３に接している。バンパー３の右側より力が作用したらバンパー３の右側のほうが大きく揺動し、バンパー３に左側より力が作用したらバンパー２の左側のほうが大きく揺動するように、図４のようにバンパーバネ６ａ、６ｂは上から見たときにハの字のように取り付けられる。このようにすることで、例えば右側から力がかかると、右側のバンパーバネ６ａは容易にたわむが、左側のバンパーバネ６ｂはたわみ難く、その先端湾曲部でバンパー３を受け止めるようになり、結果右側のほうが大きく揺動する。

また、バンパー３の動きを検知するバンパーセンサー７ａ、７ｂが下ケース２ｂの左右に固定されている。バンパーセンサー７ａ、７ｂはマイクロスイッチであり、バンパー３の内側の左右に設けられた凸部３ａ、３ｂの先端に、マイクロスイッチの可動接点側が接している。バンパー３が後ろ側に押されるとマイクロスイッチの接点が接触し、バンパー３に力が作用していることを検知する。バンパーセンサー７ａは右側にあり、主にバンパー３の右側に力が作用した場合に検知し、バンパーセンサー７ｂは左側にあり、主にバンパー３の左側に力が作用した場合に検知する。バンパー３の中央付近に力が作用した場合はバンパーセンサー７ａ、７ｂがともに検知し、中央付近に力がかかったことがわかる。

また、下ケース２ｂには前後方向略中央の位置に左右対称に２つの独立した車輪４ａ、４ｂを有している。２つの車輪４ａ、４ｂをそれぞれ独立に駆動することによって、前進、後退、回転を行うことができる。それぞれの車輪４ａ、４ｂの表面は凹凸をつけたゴムで覆われており、走行時に滑りにくくしている。

また、それぞれの車輪４ａ、４ｂは複数段の歯車で構成された減速機８ａ、８ｂを介して走行モーター９ａ、９ｂから動力が伝えられている。減速機８ａ、８ｂは走行音を低下させるために斜歯歯車であることが望ましい。特に、回転数の高い走行モーター９ａ、９ｂから１段目の歯車は低騒音化の効果が大きいため、斜歯歯車であることが望ましい。走行モーター９ａ、９ｂにはそれぞれ走行モーター用エンコーダー３８ａ、３８ｂ（図５）が取り付けられ、回転速度、回転角度を検知し、減速機８ａ、８ｂおよび車輪４ａ、４ｂの径より自律走行型掃除機１０１の移動速度、移動距離を把握する。また、車輪４ａ、４ｂ、走行モーター９ａ、９ｂ、減速機８ａ、８ｂは左右それぞれで一塊のユニットとなっており、このユニットがサスペンション（図示せず）を介して下ケース２ｂに取り付けられている。自律走行型掃除機１０１が走行中の段差をスムーズに乗り降りするために、走行面に車輪４ａ、４ｂが接触している状態をできるだけ維持する必要があり、サスペンションにより車輪４ａ、４ｂが上下に揺動できるようになっている。

また、下ケース２ｂの底面前方および後方の左右には合計３つの補助輪１０ａ、１０ｂ、１０ｃが設けられている。底面前方の補助輪１０ａは他の補助輪１０ｂ、１０ｃに比べて低く取り付けられており、平らな床面では底面前方の補助輪１０ａと車輪４ａ、４ｂにより自律走行型掃除機１０１を支え、下ケース２ｂの底面は床面から約１０ｍｍの高さで保たれている。また段差等に乗り上げるときには、前方が持ち上げられ、底面後方の左右に設けた補助輪１０ｂ、１０ｃが床面に接し、スムーズに段差を乗り越えることが可能となる。

下ケース２ｂの中央付近に床面に対して略四角に開口した吸口５を持つ。吸口５は車輪４ａの中心と車輪４ｂの中心とを結ぶ直線近傍に位置している。吸口５にはブラシ１１が組み込まれており、そのブラシ１１はブラシ用モーター１２によって回転され、床面上の塵埃を効率的に吸い込むことができる。

吸口５の後方上部には開口部５ａが設けられ、その後ろ側に集塵部が構成されている。集塵部は集塵ケース１３と集塵フィルタ１４で構成されている。集塵ケース１３は開口部５ａに対峙する位置に開口部を有し、その間はパッキンで繋がれており、吸口５から回収した塵埃は開口部５ａを通って集塵ケース１３に導かれる。集塵ケース１３の後ろに位置するとともに、集塵ケース１３の後方の壁を兼ねる集塵フィルタ１４は、空気と塵埃を分離し、塵埃を集塵ケース１３に集積させ、空気を集塵フィルタ１４へ通過させる。この集塵ケース１３は上ケース２ａに設けた蓋１５を開けることで脱着できる。

また、集塵フィルタ１４の後方で本体１の幅方向の略中央に電動送風機１６が設けられている。電動送風機１６は下ケース２ｂ内で弾性体を介して配される。弾性体を介することで電動送風機１６が発生させる振動を減衰して本体１に伝えにくくし、振動騒音を低減させている。この電動送風機１６により吸引力が発生し、床面にある塵埃は吸口５から吸い込まれ、集塵ケース１３内を通過し、集塵フィルタ１４でせき止められ、集塵ケース１３に集積される。そして、塵埃を分離した空気が電動送風機１６に吸い込まれ、電動送風機１６の側面より吐出され、下ケース２ｂの後方に設けた格子状の排気口１７から本体１の外側へ排気される。

排気口１７は格子状のプラスチックもしくは金属でできており、その格子によって形成される空気の通過する穴は後ろ斜め上方へ向かうように作られている。そのため、電動送風機１６からの排気は斜め後ろ上方へ向かって排気され、床面の塵埃を巻き上げないようにしている。

また、下ケース２ｂの底面には、車輪４ａ、４ｂの前側にサイドブラシ１８ａ、１８ｂが回転可能に設けられている。これらサイドブラシ１８ａ、１８ｂはブラシホルダー１９ａ、１９ｂとそれぞれ３束の刷毛とで構成されており、それら３束の刷毛は放射状に略等間隔にブラシホルダー１９ａ、１９ｂに取り付けられている。ブラシホルダー１９ａ、１９ｂは下ケース２ｂの底面に回転可能に取り付けられ、その回転軸は減速機２０ａ、２０ｂを介してサイドブラシ用モーター２１ａ、２１ｂにつながっており、サイドブラシ用モーター２１ａ、２１ｂによって回転させられる。また、サイドブラシ１８ａ、１８ｂの刷毛は先端に行くほど下方になるように傾斜しており、先端は床面に接している。サイドブラシ１８ａと１８ｂは互いに逆の方向に回転しており、前側にある塵埃を吸口５に送り込むように、上から見たときに右側のサイドブラシ１８ａは反時計回りに、左側のサイドブラシ１８ｂは時計回りに回転している。本実施例ではサイドブラシ１８ａ、１８ｂは左右に設けているが、右側、左側のどちらか片方だけでもよい。また刷毛の束数も３束でなくて１束、２束でも４束、５束でもよく、もしくは束にまとめずにブラシホルダー１９ａ、１９ｂの全周から放射状に広がっていてもよい。

また、自律走行型掃除機１０１は自律的に移動可能であり、本体１が部屋の壁や家具等に衝突することを防ぐために、本体１の前面から側面にかけて複数の測距センサー２２ａ〜２２ｇを設けている。本実施例では本体１の正面に１つ（２２ｄ）とその左右両側に側面に向けて３つずつ、計７つの測距センサーを設けている。これら測距センサー２２ａ〜２２ｇは赤外線による測距センサーであり、赤外線を発光させる発光部とその赤外線が対象物に反射して戻ってくる反射光を受光する受光部とからなっており、反射光の強さを検知することで反射したものまでの距離を計測するセンサーである。これらの測距センサー２２ａ〜２２ｇは下ケース２ｂの外周近傍に、外側に向かってそれぞれ異なる角度で配置されており、バンパー３を通して距離を検出している。そのためバンパー３の少なくとも測距センサー２２ａ〜２２ｇの近傍は赤外線が透過できるような樹脂もしくはガラスでできている。また、測距センサー２２ａ〜２２ｇによる距離計測のノイズを低減するために、バンパー３に設けた赤外線を通過させる樹脂もしくはガラスは、赤外線より短い波長である可視光を遮断させるような特性を有しているほうが望ましい。

測距センサー２２ａ〜２２ｇの検出方向はそれぞれ異なっている。具体的には側面に配置されている測距センサーほど側面を向くように設けられている。測距センサー２２ａ〜２２ｇの全てが異なる方向を向いている必要はないが、中央の測距センサー２２ｄと最も側面にある測距センサー２２ａ、２２ｇは異なる方向を向いている必要あり、少なくとも異なる３方向を検知できるようになっている。また、自律走行型掃除機１０１は前方に直進することが多く、前方を監視することが重要であり、特に測距センサー２２ａ〜２２ｇのうち、本体１の前方正面に対して左右５０度以内に設置している測距センサー２２ｂ〜２２ｆは、本体１の外周の法線方向に検知方向を向けずに、法線方向よりやや正面に向けるように、５〜１５度程度内側に向けて設置することが望ましい。また、最も側面にある測距センサー２２ａ、２２ｇは後述する壁際走行時に壁との距離を小誤差で検出するために、本体１の外周の法線方向に検知方向を向けずに、法線方向よりやや真横方向を向くように設置することが望ましい。

また、センサー２２ａ〜２２ｇは自律走行型掃除機１０１の高さ方向の略中央に位置することが望ましい。低すぎると床面を障害物と判断してしまう恐れがあり、高すぎるとベッドやソファーの底面を障害物と判断してしまい、その下の空間に入り込んで掃除することができない恐れがある。

また、測距センサー２２ａ〜２２ｇは反射光の強さを検知するタイプでなく、受光部における反射光の受光位置を計測し、その位置から対象物までの距離を計測するタイプでも良いし、赤外線でなく、可視光でもよい。可視光を用いた測距センサーの場合、バンパー３の少なくとも測距センサー２２ａ〜２２ｇの近傍は可視光が透過できる樹脂もしくはガラスで作られている必要がある。また、赤外線センサーでなく、超音波を用いた測距センサーでも良い。超音波センサーの場合、バンパー３は超音波が通過できるように穴があけられている必要がある。また、これらのセンサーを組み合わせてもよい。

また、測距センサーにより障害物までの距離を把握して適切に回避するためにも、測距センサーは距離に応じてセンサーの出力が変化することが望ましく、障害物の有無だけを判断する２値的なセンサーでなく、アナログ的にもしくは多段に変化するほうが望ましい。

また、床までの距離を計測する複数の床面用測距センサー２３ａ〜２３ｃが下ケース２ｂの下面に設けられている。下ケース２ｂの前側に２３ｂ、車輪４ａ、４ｂの前方でかつ外周近傍に２３ａ、２３ｃがそれぞれ下方に向けて設けられている。これらの床面用測距センサー２３ａ〜２３ｃも赤外線を用いた測距センサーであり、赤外線の発光部と受光部を有している。これらの床面用測距センサー２３ａ〜２３ｃは床面までの距離を計測しており、進行方向に階段等の大きな段差を検出するために設けられ、本体１がその段差から落下することを回避している。段差が小さければ、落下しても再びその段差を乗り越えて戻ってきて掃除を続行することができるが、乗り越えられない段差より大きな段差で落下した場合、元の床面に戻ることができず、掃除が途中で終了することになる。そのような事態を回避するために乗り越えられない段差より大きな段差を見つけ、落下しないように走行し続ける必要がある。具体的には３０ｍｍ程度の段差を検知することを目的とし、段差を検知したら後退して進行方向を転換させて回避する。よって床面用測距センサー２３ａ〜２３ｃは３０ｍｍ未満と３０ｍｍ以上を区別できれば良いため、センサーの出力値が距離に応じてアナログ的に変化するセンサーでなく、２値的に変化するセンサーでよい。

上記のように自律走行型掃除機１０１は多くの測距センサーを備えているが、主に移動させる方向となる前側に測距センサーを多く配置し、障害物への接触や段差からの落下を防いでいる。

また、上ケース２ａの上面には表示パネル２４と掃除の開始、終了を指示するスタートボタン２５と自律走行の走行モードを変更するための走行モード選択ボタン２６と電源ボタン２７を有している。表示パネル２４は複数のＬＥＤと７セグメントディスプレイで構成され、運転状態等を表示する。

これら操作ボタン２５〜２７からの指示と上記した複数のセンサーからの情報をもとに制御装置は走行モーター９ａ、９ｂ、ブラシ用モーター１２、電動送風機１６、サイドブラシ用モーター２１ａ、２１ｂを駆動する。制御装置の構成を示すブロック図を図５に示す。

制御装置は制御基板３１上に構成され、走行モーター９ａ、９ｂを回転させる走行モーター駆動装置３３ａ、３３ｂと、電動送風機１６を回転させる電動送風機駆動装置３４とブラシ用モーター１２を回転させるブラシ用モーター駆動装置３５と、サイドブラシ用モーター２１ａ、２１ｂを回転させるサイドブラシ用モーター駆動装置３６ａ、３６ｂと、表示パネル駆動装置３７を有し、それらはマイコン３２から制御される。またさらにマイコン３２にはバンパーセンサー７ａ、７ｂ、測距センサー２２ａ〜２２ｇ、床面測距センサー２３ａ〜２３ｃ、走行モーター９ａ、９ｂの回転を検知する走行モーター用エンコーダー３８ａ、３８ｂ、走行モーター９ａ、９ｂの電流を計測する走行モーター用電流計測装置３９ａ、３９ｂ、電動送風機１６用電流計測装置４０、ブラシ用モーター１２用電流計測器４１、サイドブラシ用モーター２１ａ、２１ｂ用電流計測装置４２ａ、４２ｂ、操作ボタン２５〜２７が接続されている。

また、後述するが、本実施例は本体１後方に後方ブラシ４３を有しており、この後方ブラシ４３を揺動させる後方ブラシ用モーター４４を駆動する後方ブラシ用モーター駆動装置４５に対してもマイコン３２が指示する。また、後方ブラシ用モーター４４用電流計測装置４６と、後方ブラシ４３の位置を検出する後方ブラシ用ホール素子４７ａ、４７ｂもマイコン３２に接続されている。

これらのセンサー値や電流値がマイコン３２に入力され、その都度マイコン３２が状況を判断し、各駆動装置に対して指示している。各電流値は各種モーターのロック状態を検知するものであり、ロック状態のままモーターに通電させているとモーターの破損につながる恐れがあり、これを防止する制御に用いられる。

また、下ケース２ｂは車輪４ａ、４ｂと補助輪１０ａの間に電池格納部５１を有しており、その内部に電力を供給する電池５２を備えている。電池５２および電池格納部５１は下ケース２ｂの左右方向略中央となるよう配置されている。電池５２には充電による再利用が可能な二次電池を使用する。この電池５２により各駆動装置、各センサーおよび制御装置に電力が供給され、自律走行および掃除が行われる。

このような構成の自律走行型掃除機１０１は主に部屋の中で使用され、人に代わってその部屋を自動で掃除する。自律走行しながら床の上の埃やごみをブラシ１１でかき込むと同時に電動送風機１６で吸引し、吸口５から集塵ケース１３へ回収していく。また本体１の前方において、サイドブラシ１８ａ、１８ｂを内側に向けて回転させることで、吸口５より外側にある埃やごみを吸口５の前へと移動させることができ、より多くの埃やごみを回収できる。

自律走行の様子を図６〜８に示す。図６〜８は部屋を上方から示す図であり、部屋の右上には棚５５、左側の略中央にはソファー５６が配置されている。これら棚５５、ソファー５６は自律走行型掃除機１０１にとっては障害物となる。これらの障害物や壁をバンパーセンサー７ａ、７ｂ、および、測距センサー２２ａ〜２２ｆによって検出しながら走行している。なお、図中の点線は自律走行型掃除機１０１の走行軌跡を示している。

図６は壁や障害物に接触もしくは接近すると進行方向を変えながら掃除する反射走行パターンを示している。この走行パターンは部屋全体を掃除させるときに適した走行パターンである。壁や障害物は測距センサー２２ａ〜２２ｇやバンパーセンサー７ａ、７ｂで検出され、検出したらそれらから遠ざかるように走行モーター９ａ、９ｂを制御する。具体的には壁や障害物が検出されたら、走行モーター９ａ、９ｂを停止させた後、走行モーター９ａ、９ｂを互いに逆方向に回転させることで、本体１をその場で回転させ、方向転換する。方向転換させる角度は障害物の大きさ、および本体１に対する位置などによって異ならせるが、ランダムに変化させてもいる。方向転換後は前進させ、再び壁や障害物が検出されたら同様に走行モーター９ａ、９ｂを制御して方向転換させる。このときの方向転換させる角度は前回の方向転換させる角度と異なっていることが望ましい。同じ角度で方向転換させていると、障害物の配置によっては、同じところを何度も行き来する場合があり、これを回避するためにも方向転換させる角度をランダムに変化させたほうが良い。

また、図７は壁や障害物に接触もしくは接近すると進行方向を平行に移動させながら掃除する平行走行パターンを示している。この走行パターンも部屋全体を掃除させるときに適した走行パターンである。壁や障害物が検出されたら、走行モーター９ａ、９ｂを停止させた後、走行モーター９ａ、９ｂを互いに逆方向に回転させ、本体１をその場で約９０度回転させる。その後吸口５の幅分前進させたら停止させ、本体１をその場でさらに約９０度回転させる。この動作により壁や障害物を検知する前と較べると吸口５の幅だけ横にずれた位置に移動し、進行方向が反対を向いた状態になる。この状態から再び前進させ、壁や障害物が検出されたら同様に走行モーター９ａ、９ｂを制御して方向転換させ、部屋の中を規則的に平行に掃除する。

また、図８は部屋の壁際を掃除させるときの走行軌跡を示し、壁や障害物に沿って掃除する壁際走行パターンを示している。本体１の側面を壁もしくは障害物から１５ｍｍ程度離れて隣接させた状態を維持しながら走行させる。この走行パターンでは、本体１を前進させるとともに、測距センサー２２ａ〜２２ｇのうち側面付近に配された測距センサー２２ａもしくは２２ｇにより壁や障害物までの距離が略一定になるように走行モーター９ａ、９ｂを制御する。

ここで、壁際を時計回りに走行している場合を具体的に説明する。まず、測距センサー２２ａ〜２２ｇおよびバンパーセンサー７ａ、７ｂにより壁を検知した時点で走行モーター９ａ、９ｂを停止させて、壁近傍に本体１を位置させる。その後、走行モーター９ａ、９ｂを互いに逆方向に回転させ、本体１をその場で回転させる。このとき本体１の左側面の測距センサー２２ｇが壁を検知できる状態まで回転させ、本体１の左側面が壁に隣接する状態にする。その後、走行モーター９ａ、９ｂの両方を前進方向に回転させ、本体１を前進させる。このとき測距センサー２２ｇが所定の値になるように走行モーター９ａ、９ｂの速度をそれぞれ調整しながら本体１を前進させる。本体１の左側面の測距センサー２２ｇの値が前記所定の値より大きい場合は、本体１が壁から遠ざかっているため、右側の走行モーター９ａを左側の走行モーター９ｂより速く回転させ、本体１が左前に進むようにして壁に近づける。逆に、本体１の左側面の測距センサー２２ｇの値が前記所定の値より小さい場合は、本体１が壁に近づいているため左側の走行モーター９ｂを右側の走行モーター９ａより速く回転させ、本体１を右前に進むようにして壁から遠ざけるようにする。このとき、右側の走行モーター９ａを速く回転させるとともに、左側の走行モーター９ｂを遅く回転させるが、どちらか一方の走行モーターだけの速度を変化させてもよい。なお、本体１と壁との距離は、近いほうが壁際の掃除性能を向上できるので、右側の走行モーター９ａの回転速度を速くするのはごく短時間とするのが好ましい。このような制御により、本体１の向きを時々刻々右前、左前へと向きを変えながら前進し、壁際に沿った走行が可能となる。

自律走行型掃除機１０１は、図６の反射走行パターン、図７の平行走行パターンの少なくとも一方の走行パターンに、図８の壁際走行パターンを加えた少なくとも２走行パターンで走行可能であり、特にユーザーが走行パターンを指示しないで掃除させたときの自動モードは、少なくともこれら２つの走行パターンを組み合わせた走行モードとしている。また、走行パターンを組み合わせずに、反射走行パターンによる部屋全体を手早く掃除することを目的とした快速モードと、平行走行パターンによる部屋を丁寧に掃除することを目的とした丁寧モードと、壁際走行パターンによる壁際に溜まったごみをしっかりと掃除することを目的とした壁際モードの３つの個別走行モードも有している。これらの走行モードは走行モード選択ボタン２６にて選択できる。

次に、本実施例の自律走行型掃除機１０１が、二壁の交差する隅部を掃除する方法を説明する。例えば、平行走行パターン（図７）や壁際走行パターン（図８）の壁際走行中に前壁を検知すると（すなわち、二壁が交差する隅部を検知すると）、前壁の直前で自律走行型掃除機１０１を停止させた後、左右の車輪４ａ、４ｂを同速度で互いに逆回転させ、自律走行型掃除機１０１をその場で回転（超信地旋回）させる。このとき、本体１よりも外側に突出したサイドブラシ１８ａ、１８ｂが隅部の塵埃をかき出すことで隅部が掃除される。しかし、車輪４ａ、４ｂへの巻き込みを防ぐため、サイドブラシ１８ａ、１８ｂは車輪４ａ、４ｂに届かない程度の短かさとなっており、自律走行型掃除機１０１を超信地旋回させてもサイドブラシ１８ａ、１８ｂの先端が二壁の交差する隅部の奥まで到達せず、サイドブラシ１８ａ、１８ｂでは隅部を十分に掃除できない。

そこで、本実施例では、サイドブラシ１８ａ、１８ｂよりも長い後方ブラシ４３を自律走行型掃除機１０１の後方に設け、隅部の奥にある塵埃を超信地旋回時に後方ブラシ４３でかき出し、かき出した塵埃をサイドブラシ１８で吸口５に導き集塵できるようにした。なお、超信地旋回を３６０°以上とすれば、後方ブラシ４３は少なくとも１回隅部を通過するので、隅部から確実に塵埃をかき出すことができる。

また、図４に示すように、自律走行型掃除機１０１が内接する略正方形（図４では点線で図示）の領域の隅部を超える長さの後方ブラシ４３を設けることで、壁際走行中にサイドブラシ１８ｂでかき集めることができなかった壁際の塵埃を後方ブラシ４３で前方へと移動させることもでき、隅部で超信地旋回した時に、壁際走行中に集めた壁際の塵埃も一緒に吸口５で集塵することができる。

なお、図４では、自律走行型掃除機１０１が内接する略正方形（図４では点線で図示）の隅部を超える長さの後方ブラシ４３を例示したが、本実施例の自律走行型掃除機１０１の構成はこれに限定されるものではなく、本体１外方へのサイドブラシ１８ａ、１８ｂの突出長さより、後方ブラシ４３の突出長さが長ければ、後方ブラシ４３を設けない場合よりも清掃性能を高めることができる。

次に、後方ブラシ４３の詳細を説明する。後方ブラシ４３は、下ケース２ｂの内側で後方左寄りに固定されている後方ブラシ用モーター４４に対して歯車を介して、下ケース２ｂの下面に揺動可能に取り付けられている。図４では後方ブラシ４３が下ケース２ｂより外側に突出している状態を示しているが、後方ブラシ用モーター４４により反時計回りに回転させることで下ケース２ｂの下に収納させることもできる。後方ブラシ４３の突出時、収納時の位置は、後方ブラシ４３の刷毛の根元部となる後方ブラシホルダー６１の外周近傍に磁石（図示せず）を配し、この磁石を配した後方ブラシホルダー６１の外周近傍に対峙する下ケース２ｂの２箇所に後方ブラシ用ホール素子４７ａ、４７ｂ（図５）を設けることで、後方ブラシ４３の回転位置を検知して、制御されている。

後方ブラシ４３は後方ブラシホルダー６１より一方向に伸びた１束の樹脂もしくは獣毛でできた刷毛であり、先端に行くにつれて広がっている。この後方ブラシ４３の長さはサイドブラシ１８ａ、１８ｂの長さより長く、本体１を四角で囲んだときにできる隅部（図４のＡ部分）まで届く長さを有している。後方ブラシ４３は、突出時、収納時ともに車輪４ａ、４ｂより後ろに配されており、車輪４ａ、４ｂに踏まれる恐れがなく、その長さは隅部までの距離より長くしても問題ない。このような構成により、後方ブラシ４３をサイドブラシ１８ａ、１８ｂより遠くまで届かすことができる。

後方ブラシ４３はサイドブラシ１８ａ、１８ｂより長いためたわみやすく、しっかり隅部の塵埃をかき出すために後方ブラシ４３の刷毛より硬いほうが望ましい。そのため、サイドブラシ１８ａ、１８ｂより後方ブラシ４３の毛自体の材質が硬い、もしくは毛が太いほうが望ましい。

また、後方ブラシ４３の全ての毛が長い毛でなく、短い毛も有しているほうがより望ましい。長い毛は隅部まで届き、溜まった塵埃をかき出すことができるが、本体１側面に近い壁際（図４のＢ部分）に対しては長すぎるため、毛が大きくたわみ、壁面に沿って上方に向いて床面に接しない状態になり、壁際の塵埃をかき出せない場合がある。そのために長い毛だけでなく、短い毛も有しているほうが望ましい。また、後方ブラシ４３が１束の刷毛ではなく、刷毛を扇状に広げたブラシでも良い。また複数の束の刷毛で構成されたブラシでも良く、その場合には束ごとに長さを異ならせても良い。複数の束は後方ブラシホルダー６１を中心に等しい角度で配してもよいが、図９のように片側に寄せて配してもよい。

また、本実施例の刷毛は直線的な毛の束で構成されているが、湾曲している、もしくは折れ曲がっている、もしくは蛇行している刷毛で構成されていても良い。直線的な刷毛の場合、上記したように本体１側面に近いところでは床面に接しない可能性があり、あらかじめ曲がっている刷毛、もしくは蛇行している刷毛の場合はその曲がり部を中心にしてたわむことで、床面から刷毛の先端が離れる事を防ぐことができる。

このような後方ブラシ４３を用いて隅部に溜まった塵埃をかき出す動作について図１０を用いて説明する。まず、図１０（ａ）は、側壁１１１の際に沿って本体１を移動させて壁際走行している様子を示す。このときは主に左側面の測距センサー２２ｇを用いて、側壁１１１と本体１との距離を一定に保つように走行モーター９ａ、９ｂを制御しながら前進させている。このとき、サイドブラシ１８ａ、１８ｂは回転させており、壁際の塵埃を吸口５に向かってかき集めている。また、後方ブラシ４３は走行中または停止中に人やペットに踏まれたり、その毛先が細い隙間に挟まり引き出せなくなったりする恐れがあるため、停止中および通常の走行時には走行の邪魔にならないように毛先を右側に向けて、下ケース２ｂの下に隠れる位置に収納させている。なお、このとき後方ブラシ４３を突出させておき、壁際の塵埃をかき集めながら前進する構成としても良い。

図１０（ｂ）は、本体１の前方にある前壁１１２に近づき、測距センサー２２ａ〜２２ｆもしくはバンパーセンサー７ａ、７ｂにより前壁１１２を検知し、停止させた状態である。この状態は側壁１１１を測距センサー２２ｇで検知するとともに、前壁１１２を他のセンサーで検知している状態であり、隅部を検知した状態となる。このように隅部を検知した後、本体１後方に設けた後方ブラシ４３を時計回りに回転させ、その先端が下ケース４３より突出させた状態にさせる。このときの後方ブラシ４３は下ケース２ｂより一番突出できる状態に位置させるほうが望ましい。本実施例では後方ブラシ４３は下ケース２ｂの左後方約４５度に設けたため、後方ブラシ４３も左後方約４５度の方向に向けて突出させる。また、サイドブラシ１８ａ、１８ｂは隅部まで届いていないが、回転させ続け、あらかじめ隅部手前の塵埃１１３を吸口５の前にかき集めるようにする。

図１０（ｃ）、（ｄ）は、隅部にたまった塵埃１１３をかき出す隅部動作を示している。左右の走行モーター９ａ、９ｂを同じ速度で互いに逆方向に回転させることで隅部近傍の位置からほとんど移動することなく、図中の矢印のように本体１をその場で回転させている。回転方向は図１０（ｃ）の矢印のように側壁１１１とは逆方向、左側に側壁１１１がある場合は時計回りに回転させる。本体１を約９０度回転させると後方ブラシ４３が隅部に届き（図１０（ｃ））、さらに回転させることにより後方ブラシ４３がその刷毛をたわませながら隅部の塵埃１１３を前壁１１２に沿って送り出し、さらに回転させて約１８０度回転したところ（図１０（ｄ））において、たわんだ後方ブラシ４３の刷毛がまっすぐ伸びる状態になり、塵埃１１３を弾き飛ばす。このように、後方ブラシ４３は車輪４ａ、４ｂより後ろ側に配置されるため、刷毛の向きは前方向に対して少なくとも９０度より大きな角度で取り付けられており、隅部に届かせるためには少なくとも４５度以上回転させ、さらに塵埃１１３を弾き飛ばすために約９０度回転させる必要があり、合計で少なくとも１３５度以上回転させる。つまりは側壁１１１と前壁１１２がなす角度以上に回転させることで隅部の塵埃１１３を弾き飛ばして掃除する。上記したように前壁１１２を検知して停止させたときの向きが側壁１１１に平行であるとは限らないため、本体１を１回転以上、具体的には３〜５回転させることで確実に掃除させる。また、本体１を側壁１１１の反対側に回転させることで塵埃１１３は前壁１１２に沿った方向に弾き飛ばされやすく、隅部掃除後に前壁１１２に沿って壁際走行するときに吸口５より回収できるため、側壁１１１の反対側に向かうように回転させるほうが望ましい。

図１０（ｅ）は、本体１を時計回りに回転させた後に反対向きに回転させている様子を示す。床面の凹凸などに引っかかり、時計回りでは移動させ難い塵埃に対して、反対側に回転させることで、移動させることができる場合もあり、頻度は少なくとも良いが反対側にも回転させるほうが望ましい。また、このように反対向き（反時計回り）に回転させた後、最後は時計回りに回転させ、塵埃を次の進行方向に送り出すほうが望ましい。その後、図１０（ｆ）のように前壁１１２に対して、壁際走行できるように、少なくとも左側面の測距センサー２２ｇを監視しながら、進行方向が前壁１１２に略平行になるように本体１を右回転させる。その後、後方ブラシ４３を反時計回りに回転させ、下ケース２ｂの下方に収め、前壁１１２に沿って壁際走行を継続し、かき出された塵埃を吸口５から回収していく。なお、図１０（ｅ）（ｆ）を省略して、図１０（ｄ）の直後に図１０（ｇ）に示す制御に移行しても良い。

上記のように、本体１を一回転以上回転させる動作により、本体１に設けた後方ブラシ４３が隅部の塵埃をかき出して、掃除することができる。本体１を回転させる動作は方向転換時に頻繁に行う動作であり、特に複雑な制御ではなく、また、後方ブラシ４３も本体１に取り付けられているため特に複雑な機構を用いていない。

本実施例は壁際を時計回りに走行したときの動作を示したが、反時計回りの場合は本体１の回転の向きを逆にして同様に隅部の掃除をさせることができる。また、本実施例では後方ブラシ４３を下ケース２ｂの左側に配しているが、右側に配してもかまわない。また、本実施例では隅部近傍に近づいた時点で後方ブラシ４３を下ケース２ｂの外周外側に突出させ、隅部掃除動作終了後に下ケース２ｂの底面に隠れる位置に戻しているが、壁際走行の時点で下ケース２ｂの外周外側に突出させ、壁際走行終了時に下ケース２ｂの下方に収めてもよい。

また、本実施例では後方ブラシ４３は揺動可能であり、隅部掃除の時に下ケース２ｂの外周外側に突出させた状態にしているが、後方ブラシ４３は揺動させずに、その先端が下ケース２ｂの外周より突出する状態で下ケース２ｂの底面に固定されていてもかまわない。そのときは、できるだけ走行の邪魔にならないように後方ブラシ４３は進行方向とは逆向きに伸び、その先端は本体１の左右幅より外側に出ていないほうが望ましい。

また、後方ブラシ４３が扉の下まで入り込み、扉の裏側の塵埃まで掻き出せるように、後方ブラシの先端は床面より２０ｍｍ以内の高さに抑えるほうが望ましい。

さらに、本実施例では、後方ブラシ４３を下ケース２ｂの下方に収納できる構成を示したが、固定の後方ブラシ４３を用い、常に後方ブラシ４３が突出している構成としても良い。

次に、実施例２について、図１１、１２を用いて説明する。本実施例は実施例１よりもより効率的に隅部を掃除する構成を示す。なお、本実施例の自律走行型掃除機１０２に係る構成、効果のうち実施例１と共通する点については説明を省略する。

図１１は本実施例の自律走行型掃除機１０２の内部を上面から見た断面図である。本実施例の後方ブラシ７１は、本体１の幅方向の中央付近の下ケース２ｂの下面に設けられている。それに合わせて後方ブラシ用モーター７２も本体１の幅方向の中央付近中央付近に固定されている。

このような自律走行型掃除機１０２による隅部の掃除動作について、図１２を用いて説明する。まず、図１２（ａ）は、壁１０１に沿って本体１を移動させて壁際走行をしている様子を示す。このときは主に左端の測距センサー２２ｇを用いて、側壁１１１と本体１との距離を略一定に保つように走行モーター９ａ、９ｂを制御しながら前進させている。このとき、サイドブラシ１８ａ、１８ｂは回転させており、壁際の塵埃を吸口５に向かってかき集めている。また、後方ブラシ７１は下ケース２ｂの下からはみ出さないようにその毛先を少し前に向けて収納されている。

次に、図１２（ｂ）は、本体１前方にある前壁１１２に近づき、測距センサー２２ａ〜２２ｆ、もしくは、バンパーセンサー７ａ、７ｂにより前壁１１２を検知し、隅部であることを検知して停止させた状態である。

隅部で停止した後、図１２（ｃ）のように後方ブラシ７１が隅部に近くなるように、隅部に向けて本体１を右に約１３５度回転させる。この本体１の回転角度は、走行モーター用エンコーダー３８ａ、３８ｂの出力値から得られた左右の走行モーター９ａ、９ｂの回転角度から算出され、制御される。本実施例では設けていないが、ジャイロセンサーを設けている場合は、ジャイロセンサーの値から本体１の回転角度を制御してもよい。

続いて、図１２（ｄ）、（ｅ）は本体１の向きを図１２（ｃ）のままで、後方ブラシ７１を連続的に側壁１１１とは反対向きである時計回りに回転させて、隅部を掃除している様子を示している。後方ブラシ７１の長さはサイドブラシ１８ａ、１８ｂより長く、隅部まで届く長さである。本実施例のように後方ブラシ７１は下ケース２ｂの後端付近に設けているため、車輪４ａ、４ｂまでの距離は遠く、車輪４ａ、４ｂに踏まれない範囲で刷毛を長くして、隅部まで届く長さにしている。このような構成により後方ブラシ７１はサイドブラシ１８ａ、１８ｂより遠くまで到達させることができる。

後方ブラシ７１を回転させると、今まで下ケース２ｂの下に収納されていた後方ブラシ７１は、下ケース２ｂの外周より外側に現れ、側壁１１１の際を進み、隅部まで到達する（図１２（ｄ））。後方ブラシ７１は隅部まで届き、隅部の塵埃１１３は後方ブラシ７１の回転とともに前壁１１２に沿って送り出され、後方ブラシ７１の先端が前壁１１２から離れるとともに右側に弾き飛ばされる（図１２（ｅ））。この後方ブラシ７１の回転を連続的に行うことにより、隅部から塵埃がかき出される。サイドブラシ１８ａ、１８ｂと同様に、後方ブラシ７１は連続的に回転しているが、サイドブラシ１８ａ、１８ｂとは異なり、塵埃を吸口５に送り込むわけでなく、隅部の塵埃をかき出すことが目的であり、かき出した塵埃をあまり遠くに飛ばさないためにもサイドブラシ１８ａ、１８ｂより遅く回転させたほうが望ましい。そのためサイドブラシ１８ａ、１８ｂは毎分約４００回転で回転させているのに対し、後方ブラシ７１は毎分約３５０回転程度であり、若干遅く回転させる。ただし、この回転速度は本体１を回転させる回転速度より速い。そのため実施例１より頻度良く隅部に後方ブラシ７１を当てることができ、効率的である。また、側壁１１１の反対側に回転させることで塵埃１１３は前壁１１２に沿った方向に弾き飛ばされやすく、隅部掃除後に前壁１１２に沿って壁際走行するときに吸口５より回収できるため、側壁１１１の反対向きに回転させるほうが望ましい。

上記した後方ブラシ７１の回転動作に加え、図１２（ｆ）、（ｇ）のように本体１を左右に揺動させる、つまりは小刻みに本体１を時計回りと反時計回りに交互に回転させるほうが望ましい。図１２（ｃ）のように約１３５度回転させて後方ブラシ７１と隅部が近くなるように対峙させているが、隅部を検知して停止させたときの本体１の向き、つまりは車輪４ａ、４ｂの向きは側壁１１１に対して平行ではなく、右前、左前を向いている場合もあり、正確に後方ブラシ７１を隅部に対峙させることは困難である。そこで一旦約１３５度回転させた後に、本体１を左右に約３０度ずつ揺動させることで後方ブラシ７１の位置は移動され、たとえ隅部を検知して停止させたときに後方ブラシ７１が隅部に正確に対峙していなくても、隅部に後方ブラシ７１が届く状態を作り出すことができ、隅部の塵埃をかき出すことが可能になる。この揺動動作は約１秒周期で、１０往復程度行い、合計１０秒程度行う。

後方ブラシ７１の回転に対して、非常に速く揺動させると、揺動動作を一往復させる間に、回転している後方ブラシ７１の刷毛が隅部に近づけない場合がある。揺動動作一往復の間に少なくとも１回は後方ブラシ７１の刷毛を隅部に近づけた状態にするためには、後方ブラシ７１の束の数や回転速度を考慮すると、揺動動作の周期は約０．５秒以上必要と考える。また揺動動作の周期を長くすれば、後方ブラシ７１の刷毛が隅部に近づいた状態になる回数を増やせるが、頻度よく後方ブラシ７１の向きを変えることにより、床面の凹凸などに引っかかり、後方ブラシ７１を一方向から当てるだけではかき出されにくい塵埃に対して、後方ブラシ７１を異なる角度で頻度よく当ててかき出すためにも、ゆっくりとした揺動動作ではなく、５秒以下の周期で揺動させたほうが望ましい。

また、時間をかければ塵埃はより多くかき出されるが、電池５２の限られた電池容量の中で部屋全体を掃除するためには、一箇所に長い時間留まらないほうがよい。そのためにも上記した隅部での塵埃のかき出し動作は、少なくとも壁際走行でないときに自律走行型掃除機１０２が９０度回転するのに要する平均的な時間以上で、なおかつ、部屋を構成する向かい合う壁と壁の間を自律走行型掃除機１０２が一往復するのに要する時間程度以下であることが望ましく、２〜２０秒程度が望ましい。なお、本実施例では左右に約３０度ずつ揺動させたが、揺動動作の時間を効率的に短くするためにも、より小さな角度で揺動させてもかまわない。

このように所定の時間、隅部で塵埃をかき出した後、図１２（ｈ）のように前壁１１２に対して、壁際走行できるように、少なくとも左側面の測距センサー２２ｇを監視しながら、進行方向が前壁１１２に略平行になるように本体１を右回転させる。その後、後方ブラシ７１を回転させ、下ケース２ｂの下に隠れるように収納し、壁際走行を継続する。このとき壁際走行しながら前壁１１２に沿った方向にかき出された塵埃を吸口５から回収していく。

本実施例は時計回りに壁際を走行したときの動作を示したが、反時計回りの場合は、主に右側面の測距センサー２２ａを用いて壁際を走行するとともに、本体１の回転方向および後方ブラシ７１の回転方向を逆にして同様に隅部の掃除をさせる。

また、本実施例では隅部近傍に近づいた時点で後方ブラシ７１を下ケース２ｂの外周外側へ突出させ、隅部掃除動作終了後に下ケース２ｂの底面に隠れる位置に戻しているが、壁際走行の時点で下ケース２ｂの外周の外側に突出させ、壁際走行終了時に下ケース２ｂの下方に収めてもよい。

また、本実施例では後方ブラシ７１を本体１の幅方向に対して略中央に配しているが、これは長い後方ブラシ７１が左右の車輪４ａ、４ｂに踏まれないように、車輪４ａ、４ｂからできるだけ離れた位置に配するためであり、車輪４ａ、４ｂが後方ブラシ７１を踏まない場合は、左側もしくは右側に寄せてもかまわない。その場合は隅部に対峙させるために本体１を１３５度ではなく、後方ブラシ７１の位置に合わせた角度で回転させる。

また、本実施例では後方ブラシ７１の回転速度は、サイドブラシ１８ａ、１８ｂの回転速度より遅く回転させているが、じゅうたんのように塵埃を移動させにくい場所によっては回転速度を速くしたほうが望ましい。

次に、実施例３について図１３、１４を用いて説明する。本実施例は本体１の前側に設けているサイドブラシを用いて隅部を掃除する例であり、より容易な構成となっている。なお、本実施例の自律走行型掃除機１０３に係る構成、効果のうち実施例１と共通する点については説明を省略する。

図１３は、本実施例の自律走行型掃除機１０３の底部を下方から見た底面図である。本実施例では、本体１の前側の左右に設けたサイドブラシ８１ａ、８１ｂの刷毛の長さを、本体１が内接する略正方形の領域の隅部（図１３のＡ部分）を超える長さとしている。また、左右の車輪４ａ、４ｂを本体１前後方向の中央より後方に配し、サイドブラシ８１ａ、８１ｂから遠ざけ、走行中にサイドブラシ８１ａ、８１ｂを踏まないようにしている。

本実施例のサイドブラシ８１ａ、８１ｂはその回転中心であるサイドブラシホルダー８２ａ、８２ｂより３方向に伸びた３束の刷毛で構成され、それぞれ先端に行くにつれて広がっている。刷毛の長さは本体１を四角で囲んだときにできる隅部（図１３のＡ部分）まで届く長さを有している。ただし、刷毛の全ての毛が長い毛でなく、短い毛も有しているほうが望ましい。長い毛は隅部まで届き、溜まった塵埃をかき出すことができるが、本体１の側面に近い壁際（図１３のＢ部分）に対しては長すぎるため、毛が大きくたわみ、壁面に沿って上方に向いてしまい床面に接しない状態になり、壁際の塵埃をかき出せない場合がある。そのために長い毛だけでなく、短い毛も有しているほうが望ましい。また、本実施例では３束の刷毛で構成しているが、４束、５束でもよく、束ごとに長さを異ならせても良い。また、複数の束にまとめずに、サイドブラシホルダー８２ａ、８２ｂの全周に渡って毛を広げたサイドブラシでもよく、その場合は長さを異ならせた毛を全周に渡って配してもよく、また短い毛の領域と長い毛の領域を分けて配してもよい。

また、本実施例では刷毛が直線的な毛の束で構成されているが、湾曲している、もしくは折れ曲がっている、もしくは蛇行している毛で構成されていても良い。直線的な毛の場合、上記したように本体１側面に近いところでは床面に接しない状況が起こり得るが、あらかじめ曲がっている毛、もしくは蛇行している毛の場合はその曲がり部を中心にしてたわむことで、床面から毛の先端が離れる事を防ぐことができる。

また、サイドブラシホルダー８２ａ、８２ｂは刷毛より硬い略円形の樹脂でできており、本体１外周の内側に収まる大きさであるが、できるだけ本体１の外周近傍まで達しているほうが望ましい。サイドブラシ８１ａ、８１ｂは塵埃をかき出すためのものであり、本実施例のサイドブラシ８１ａ、８１ｂの毛は長いため、毛がたわみやすく、塵埃をかき出す性能が弱くなりがちである。そのためサイドブラシホルダー８２ａ、８２ｂを大きくして、できるだけ毛の部分を短くし、毛のたわみを小さくすることが望ましい。しかし、本体１外周より外側に突出していると、回転しているサイドブラシホルダー８２ａ、８２ｂが障害物等に接触して傷を付ける可能性があるため、本体１の外周より内側に収める必要がある。

このような隅部まで届くが車輪４ａ、４ｂまでは届かないサイドブラシ８１ａ、８１ｂを有した自律走行型掃除機１０３による隅部の掃除動作について、図１４を用いて説明する。まず、図１４（ａ）は、側壁１１１の際に沿って本体１を移動させて壁際走行をしている様子を示す。このときは主に側面の測距センサー２２ｇを用いて、側壁１１１と本体１との距離を略一定に保つように走行モーター９ａ、９ｂを制御しながら前進させている。このとき、サイドブラシ８１ａ、８１ｂは走行時と同じ速度である約毎分４００回転の速度で回転させており、壁際の塵埃を吸口５に向かってかき集めている。

次に、図１４（ｂ）は、自律走行型掃除機１０３が前壁１１２に近づき、測距センサー２２ａ〜２２ｆもしくはバンパーセンサー７ａ、７ｂにより前壁１１２を検知し、隅部であることを検知して停止させた状態である。サイドブラシ８１ａ、８１ｂの先端は隅部まで届いており、この状態を１〜５秒間保ち、隅部の塵埃１１３をかき出す。

続いて、より確実に隅部の塵埃１１３をかき出すために、図１４（ｃ）、（ｄ）のように、サイドブラシ８１ａ、８１ｂを回転させながら、本体１を左右に揺動させる。隅部を検知して停止させたときの本体１の向き、つまりは車輪４ａ、４ｂの向きが側壁１１１に対して平行ではなく、右前、左前を向いている場合、サイドブラシ８１ｂから隅部までの距離は最短ではなく、隅部にサイドブラシ８１ｂの先端が届かない恐れがある。そのため、小刻みに本体１を時計回りと反時計回りに交互に回転させるほうが望ましい。例えば、本体１を隅部側である左に約３０度回転させ、その後時計回りに約６０度回転させることで、左右に約３０度ずつ揺動させる。この揺動動作により、たとえ隅部を検知して停止させたときの本体１の向きが側壁１１１に対して平行でなく、サイドブラシ８１ｂが隅部から遠ざかっていたとしても、サイドブラシ８１ｂの位置が移動することで、隅部に近づくことができ、隅部までサイドブラシの８１ｂの先端が届き、隅部の塵埃をかき出すことが可能になる。この揺動動作を約０．５秒周期で、１０往復程度行い、合計５秒程度行う。

サイドブラシ８１ｂの回転に対して、本体１を非常に速く揺動させると、揺動動作を一往復させる間に、回転しているサイドブラシ８１ｂの刷毛が隅部に近づけない場合がある。揺動動作一往復の間に少なくとも１回はサイドブラシ８１ｂの刷毛を隅部に近づけた状態にすることが望まれ、サイドブラシ８１ｂの束の数や回転速度を考慮すると、揺動動作の周期を約０．２秒以上とした。また揺動動作の周期を長くすれば、サイドブラシ８１ｂの刷毛が隅部に近づいた状態になる回数を増やせるが、頻度よくサイドブラシ８１ａ、８１ｂの向きを変えることにより、床面の凹凸などに引っかかり、サイドブラシ８１ａ、８１ｂを一方向から当てるだけではかき出しにくい塵埃に対して、サイドブラシ８１ａ、８１ｂを異なる角度で頻度よく当ててかき出すためにも、ゆっくりとした揺動動作ではなく、５秒以下の周期で揺動させたほうが望ましい。

また、時間をかければより塵埃はかき出されるが、電池５２の限られた電池容量の中で部屋全体を掃除するためには、一箇所に長い時間留まらないほうがよい。そのためにも上記した隅部での塵埃のかき出し動作は、少なくとも壁際走行でないときに自律走行型掃除機１０３が９０度回転するのに要する時間以上で、なおかつ、部屋を構成する向かい合う壁と壁の間を自律走行型掃除機１０３が一往復するのに要する時間程度以下であることが望ましく、２〜２０秒程度が望ましい。

なお、本実施例では時計回り、反時計回りに約３０度ずつ揺動させたが、揺動動作の時間を効率的に短くするためにも、より小さな角度で揺動させてもかまわない。

このように所定の時間、隅部で塵埃をかき出した後、図１４（ｅ）のように進行方向が前壁１１２に略平行になるように、少なくとも左側面の測距センサー２２ｇを監視しながら、本体１を約９０度時計回りに回転させる。その後、前壁１１２に対して壁際走行を継続する。

本実施例は時計回りに壁際を走行したときの動作を示したが、反時計回りの場合は、主に右側面の測距センサー２２ａを用いて壁際を走行するとともに、本体１の回転方向を逆にして、右側のサイドブラシ８１ａにより隅部の掃除をさせる。

また、本実施例では、隅部におけるサイドブラシ８１ａ、８１ｂの回転速度は、走行時の回転速度と同じであるが、床面の状況などに合わせて回転速度を変化させたほうが望ましい。

上記のように本実施例では本体１の前側に設けているサイドブラシ８１ａ、８１ｂを用いて隅部を掃除することができ、より容易な構成とするこができる。

最後に、実施例４について、図１５〜１８を用いて説明する。本実施例は本体１から排出される排気を利用して隅部を掃除する例であり、ブラシにより隅部の壁を傷つける恐れを少なくした構成となっている。なお、本実施例の自律走行型掃除機１０４に係る構成、効果のうち実施例１と共通する点については説明を省略する。

図１５は本実施例の自律走行型掃除機１０４の幅方向の中央で切断した断面を左から見た図である。本実施例では、本体１の後方に設けた排気の向きを変化させる排気ルーバー機構９１を電動送風機１６の後ろに設けている。この排気ルーバー機構９１の動作を図１６、１７に示す。また、図１９は本実施例における隅部掃除の動作を示す図である。

図１６に示すように、排気ルーバー機構９１は３枚のルーバー９２の一端が下ケース２ｂの後方に設けた排気口１７に回転可能に取り付けられ、ルーバー９２のもう一方の一端がアーム９３に回転可能に取り付けられている。アーム９３の下端には下ケース２ｂに固定されたソレノイド９４が取けられており、ソレノイド９４を駆動させることでアーム９３が上下する。図１６のようにアーム９３が下げられているときは、ルーバー９２が斜め上を向き、電動送風機１６からの吐出される空気を斜め上方向に排気する。一方、図１７のようにアーム９３が上げられているときは、ルーバー９２が斜め下を向き、電動送風機１６からの吐出される空気を斜め下方向に排気する。

このように排気の向きを変化させる排気ルーバー機構９１を備えた自律走行型掃除機１０４による隅部の掃除について、図１９を用いて説明する。

まず、図１８（ａ）は、側壁１１１の際に沿って本体１を移動させて壁際走行をしている様子を示す。このときは主に左側面の測距センサー２２ｇを用いて、側壁１１１と本体１との距離を略一定に保つように走行モーター９ａ、９ｂを制御しながら前進させている。このときサイドブラシ１８ａ、１８ｂは回転させており、壁際の塵埃を吸口５に向かってかき集めている。また、排気ルーバー９２を斜め上方に向け、斜め上方向に排気し、床面の塵埃をまき散らさないようにしている。

次に、図１８（ｂ）は、自律走行型掃除機１０４が前壁１１２に近づき、測距センサー２２ａ〜２２ｆもしくはバンパーセンサー７ａ、７ｂにより前壁１１２を検知し、隅部であることを検知して停止させた状態である。この状態において、ソレノイド９４を操作して、排気ルーバー９２を斜め下方に向け、斜め下方向に排気する。

続いて、図１８（ｃ）のように下ケース２ｂ後方の排気口１７と隅部が近くなるように本体１を時計回りに約１３５度回転させる。この本体１の回転角度は、走行モーター用エンコーダー３８ａ、３８ｂの出力値から得られた左右の走行モーター９ａ、９ｂの回転角度から算出され、制御される。本実施例では設けていないが、ジャイロセンサーを設けている場合は、ジャイロセンサーで本体１の回転角度を制御してもよい。

この回転中における排気口１７からの斜め下向きの排気は、側壁１１１の際に届き、本体１の回転とともに、隅部近傍に溜まった塵埃を前壁１１２の方向へ押し込んでいき、最終的には図１８（ｃ）のように前壁１１２の壁に沿って右側に吹き飛ばし、隅部を掃除する。

さらに、図１８（ｄ）、（ｅ）のように自律走行型掃除機１０４の本体１を小刻みに時計回りと反時計回りに交互に回転させて、揺動させる。図１８（ｃ）のように約１３５度回転させて排気口１７と隅部が近くなるように対峙させるが、隅部を検知して停止させたときの本体１の向きのばらつきなどにより正確に排気口１７を隅部に対峙させることは困難である。そこで一旦約１３５度回転させた後に揺動させることで、正確に排気口１７が隅部に対峙していなくても、隅部に排気口１７からの排気が届く状態を作り出すことができ、隅部の塵埃を吹き飛ばすことが可能になる。揺動させる範囲は左右に３０度以下ずつであり、その周期は５秒以下が望ましい。床の微小な凹凸などにより、一様な風速、風向だけでは吹き飛ばしにくい塵埃は、風向を変えることで吹き飛ばされることもあり、頻度よく排気口１７の向きを変化させるほうが望ましい。そのためにもゆっくりとした揺動動作ではなく、５秒以下の周期で揺動させたほうが望ましい。

また、時間をかければより塵埃は吹き飛ばされるが、電池５２の限られた電池容量の中で部屋全体を掃除するために、一箇所に長い時間留まらないほうがよい。そのためにも上記の隅部における掃除動作は２〜２０秒程度が望ましく、少なくとも壁際走行でないときに自律走行型掃除機１０４が９０度回転するのに要する時間以上で、なおかつ、部屋を構成する向かい合う壁と壁の間を自律走行型掃除機１０４が走行するのに要する時間程度以下であることが望ましい。

このように所定の時間、隅部で塵埃を押し出した後、図１８（ｆ）のように前壁１１２に対して、壁際走行できるように、少なくとも左側面の測距センサー２２ｇを監視しながら、本体１の向きを反時計回りに約４５度変え、排気ルーバー機構９１を操作して排気を斜め上方向に戻して、壁際走行を継続する。このとき右側に押し出された塵埃を壁際走行とともに吸口５から回収していく。

上記のように本実施例では本体１から排出される排気を用いて隅部を掃除することができ、ブラシにより隅部の壁を傷つける恐れを少なくできる。

本実施例は時計回りに壁際を走行したときの動作を示したが、反時計回りの場合、主に右側面の測距センサー２２ａを用いて壁際を走行するとともに、本体１の回転方向を逆にして同様に隅部の掃除をさせる。

また、本実施例では隅部近傍に近づいた時点で排気ルーバー機構９１を操作して排気を斜め下方向に変化させたが、壁際走行の時点で排気を斜め下方向に変化させてもよい。

また、本実施例では排気口１７を本体１の幅方向に対して略中央に配しているが、左側もしくは右側でもかまわない。その場合は隅部に対峙させるために本体１を回転させる角度を１３５度ではなく、排気口１７の位置に合わせた角度で本体１を回転させる。

また、排気口１７を本体１の左右に分割して設けてもよい。壁際を時計回りに走行する場合は左側の排気口を隅部に向ければよく、壁際を反時計回りに走行する場合は右側の排気口を隅部に向ければよい。これにより本体１を回転させる角度を小さくすることができ、短時間で排気口を隅部に対峙させることができ、効率的である。さらに、隅部に対峙していない側の排気口について、その開口面積を小さくする、もしくは排気口を閉じるような機能を有していると、隅部に対峙している側の排気口からの排気量を増やすことができ、より塵埃を吹き飛ばすことができるため、なお良い。

また、本実施例では排気ルーバー機構９１を搭載して排気の方向を変化させたが、排気ルーバー機構９１を搭載せずに、あらかじめ排気口１７の向きを水平もしくは若干下方に向けておき、排気口１７を隅部に向ける動作により、隅部を掃除してもよい。そのときの排気口１７は吸口５もしくはサイドブラシ１８ａ、１８ｂよりも後ろに設けることで、前進中においては排気が当たる床は、吸口５もしくはサイドブラシ１８ａ、１８ｂにより一旦掃除されているため、巻き上げる塵埃を減らすことができる。

なお、本発明は上記した４つの実施例に限定されるものではなく、さまざまな変形例が含まれる。例えば、上記した実施例を組み合わせて隅部を掃除させても良い。また、上記した構成をすべて含むものでなくても良い。

また第１〜３の実施例では、後方ブラシもしくはサイドブラシは隅部まで届く長さを有しているが、たとえ隅部まで届かないブラシの場合でも、第１〜３の実施例で示した隅部掃除動作を行うことで、隅部を検知して停止させたときの本体１の向きのばらつきによりかき出せない塵埃や、床の微小な凹凸などで取り除きにくかった塵埃をより確実に取り除くことが可能になるため、上述した隅部掃除動作を行うほうが望ましい。

以上の実施例により略円形状の自律走行型掃除機では掃除し難い隅部に対して、本体１後方にサイドブラシより長い後方ブラシを設け、本体１を回転させることにより、隅部の塵埃をかき出して掃除することができる。また、隅部まで届く長いブラシを設け、自律走行型掃除機自体を揺動させることで隅部の塵埃をよりかき出して掃除することができる。また自律走行型掃除機の排気口を隅部に向けて排気することで隅部の塵埃を吹き飛ばして掃除することができる。またこれらの動作のように隅部近傍において単に方向転換させるだけでなく、隅部を掃除する動作を追加することで隅部の掃除を行う。

１ 本体
２ａ 上ケース
２ｂ 下ケース
３ バンパー
４ 車輪
５ 吸口
１７ 排気口
１８ サイドブラシ
２２ 測距センサー
４３ 後方ブラシ
１０１ 実施例１の自律走行型掃除機
１０２ 実施例２の自律走行型掃除機
１０３ 実施例３の自律走行型掃除機
１０４ 実施例４の自律走行型掃除機
１１１ 側壁
１１２ 前壁

上記課題を解決するため、請求項１の自律走行型掃除機では、本体と、該本体の底面に設けられ、床面の塵埃を回収する吸口と、各々が独立駆動する左駆動輪および右駆動輪と、前記本体の周囲の障害物を検知する障害物検知手段と、前記左右駆動輪より前側の前記本体の底面に設けられ、上面視で時計回り又は反時計回りに回転可能で、前記本体より外側に突出したブラシと、前記左右駆動輪、および、前記ブラシを制御する制御回路と、を具備し、前記制御回路は、２壁面が交差する隅部において、前記ブラシを回転させつつ、前記本体が時計回りと反時計回りに交互に回転又は揺動するように、前記左右駆動輪を制御する。

Claims (9)

1. 略円盤状の本体と、
   該本体の底面に設けられ、床面の塵埃を回収する吸口と、
   前記本体の底面に前記吸口を挟むように設けられ、各々が独立駆動する左駆動輪および右駆動輪と、
   前記本体の周囲の障害物を検知する障害物検知手段と、
   前記左右駆動輪より前側の前記本体の底面に設けられ、回転駆動によって前記本体より外側にある塵埃を前記吸口に誘導する第１のブラシと、
   前記左右駆動輪より後側の前記本体の底面に設けられ、前記本体に接し、互いに直交する２つの直線の交点に届く長さを有する第２のブラシと、
   前記左右駆動輪、および、前記第１のブラシを制御する制御回路と、
   を具備したことを特徴とする自律走行型掃除機。
2. 請求項１に記載の自律走行型掃除機において、
   前記第２のブラシが前記本体の外側に突出する長さは、前記第１のブラシが前記本体の外側に突出する長さよりも長いことを特徴とする自律走行型掃除機。
3. 請求項１に記載の自律走行型掃除機において、
   前記制御回路は、前記第２のブラシが前記本体の外側に突出する状態と突出しない状態を選択することを特徴とする自律走行型掃除機。
4. 請求項１から３何れか一項に記載の自律走行型掃除機において、
   前記制御回路は、２壁面が交差する隅部において、前記本体が一回転以上回転するように、前記左右駆動輪を制御することを特徴とする自律走行型掃除機。
5. 略円盤状の本体と、
   該本体の底面に設けられ、床面の塵埃を回収する吸口と、
   該吸口より後側に設けられ、各々が独立駆動する左駆動輪および右駆動輪と、
   前記本体の周囲の障害物を検知する障害物検知手段と、
   前記左右駆動輪より前側の前記本体の底面に設けられ、回転駆動によって前記本体より外側にある塵埃を前記吸口に誘導するブラシと、
   前記左右駆動輪、および、前記ブラシを制御する制御回路と、
   を具備し、
   前記ブラシは、前記本体に接し、互いに直交する２つの直線の交点に届く長さを有し、
   前記制御回路は、２壁面が交差する隅部において、前記本体が時計回りと反時計回りに交互に回転又は揺動するように、前記左右駆動輪を制御することを特徴とする自律走行型
   掃除機。
6. 請求項５に記載の自律走行型掃除機において、
   前記ブラシは、前記本体の外周の内側に収まる大きさのサイドブラシホルダーに設けられていることを特徴とする自律走行型掃除機。
7. 請求項５又は６に記載の自律走行型掃除機において、
   前記２壁面は、当該自律走行型掃除機の側方に位置する側壁及び前方に位置する前壁であり、
   前記交互の回転又は揺動のうち、最初の回転若しくは揺動又は最後の回転若しくは揺動の一方又は両方の向きは、前記側壁とは逆方向に向かう向きであることを特徴とする自律走行型掃除機。
8. 略円盤状の本体と、
   該本体の底面に設けられ、床面の塵埃を回収する吸口と、
   該吸口での吸引力を発生させる電動送風機と、
   前記電動送風機の排気を排気する排気口と、
   前記吸口より後側に設けられ、各々が独立駆動する左駆動輪および右駆動輪と、
   前記本体の周囲の障害物を検知する障害物検知手段と、
   前記左右駆動輪より前側の前記本体の底面に設けられ、回転駆動によって前記本体より外側にある塵埃を前記吸口に誘導するブラシと、
   前記左右駆動輪、および、前記ブラシを制御する制御回路と、
   を具備し、
   前記制御回路は、２壁面が交差する隅部を掃除するときは、前記本体が時計回りと反時計回りに交互に回転又は揺動するように、かつ、前記排気口からの排気が該隅部に向くように前記左右駆動輪を制御することを特徴とする自律走行型掃除機。
9. 請求項８に記載の自律走行型掃除機において、
   前記排気口は、上方または下方に切り替えて排気するルーバー機構を備えており、
   前記制御回路は、壁際を走行するときは上方に排気するように前記排気口を制御するとともに、前記隅部を掃除するときは下方に排気するように前記ルーバー機構を制御することを特徴とする自律走行型掃除機。

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