JP2018041253A - Self-propelled vacuum cleaner - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は自走式掃除機に関する。 The present invention relates to a self-propelled cleaner.
この発明の背景技術としては、自走式掃除機の掃除領域外へのオーバーランを防止するために、その境界として床面に設置される仮想壁(バーチャル・ウオール)として、矩形平板を折り曲げた形状を有する濃淡凹凸マーカを収容する透明ケースを床面に固定し、自走式掃除機に備えた反射式光センサによって濃淡マーカへ投射した光の反射光を検出し、検出した反射光の濃淡明度をから、予め求めた回転角度対濃淡明度特性に基づいて、仮想壁に対する自走式掃除機の走行角度を認識し、その後の走行方向を制御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)。 As background art of the present invention, in order to prevent overrun of the self-propelled cleaner to the outside of the cleaning area, a rectangular flat plate is bent as a virtual wall (virtual wall) installed on the floor as the boundary. A transparent case that accommodates the shaded uneven marker having a shape is fixed to the floor, and the reflected light of the light projected onto the shade marker is detected by the reflective light sensor provided in the self-propelled cleaner, and the detected reflected light shade It is known that the brightness of the self-propelled cleaner with respect to the virtual wall is recognized based on the rotation angle versus lightness characteristics obtained in advance, and the subsequent running direction is controlled (for example, , See Patent Document 1).
しかしながら、従来のこのような自走式掃除機の走行制御においては、仮想壁として、矩形平板を折り曲げた形状を有する濃淡凹凸マーカを収容する透明ケースを床面に固定し、自走式掃除機に備えた反射式光センサによって濃淡マーカへ投射した光の反射光を検出し、検出した反射光の濃淡明度から、予め求めた回転角度対濃淡明度特性に基づいて、仮想壁に対する自走式掃除機の走行角度を認識するため、仮想壁側の構造や掃除機側の仮想壁に対する角度認識の回路構成が複雑になるという問題点があった。 However, in the conventional traveling control of such a self-propelled cleaner, a transparent case that accommodates a light and dark marker having a shape obtained by bending a rectangular flat plate is fixed as a virtual wall on the floor, and the self-propelled cleaner The reflected light of the light projected on the light / dark marker is detected by the reflective light sensor prepared for the self-propelled cleaning of the virtual wall based on the rotation angle versus light / light characteristic obtained in advance from the light / light intensity of the detected reflected light. In order to recognize the traveling angle of the machine, there is a problem that the structure of the virtual wall side and the circuit configuration for angle recognition with respect to the virtual wall on the cleaner side are complicated.
この発明はこのような事情を考慮してなされたもので、簡単な構成の仮想壁を使用し、かつ、簡単な方法で仮想壁に対する走行方向を認識し、容易に走行方向を変更することが可能な自走式掃除機を提供するものである。 The present invention has been made in view of such circumstances, and uses a virtual wall with a simple configuration, recognizes the traveling direction with respect to the virtual wall in a simple manner, and can easily change the traveling direction. A possible self-propelled vacuum cleaner is provided.
この発明は、床面を自走する走行部を備え、前記走行部は、床面にそれぞれ赤外線を照射してその反射光を検出する第1および第2赤外線センサと、前記床面の塵埃を吸引除去する清掃部と、走行部と清掃部の制御プログラムを格納する格納部と、前記赤外線センサの出力と前記制御プログラムに基づいて前記走行部と清掃部を制御する制御部とを搭載し、前記制御部は、前記走行部の走行中に第1および第2赤外線センサから得られる光強度が予め設定された所定範囲内から範囲外に変化するとき、各光強度の前記範囲外に変化し始めるタイミングの時間差を求め、求めた時間差に対応する方向に前記走行部を走行させることを特徴とする自走式掃除機を提供するものである。 The present invention includes a traveling unit that self-travels on a floor surface, and the traveling unit irradiates infrared rays on the floor surface and detects reflected light, and dust on the floor surface. A cleaning unit that performs suction removal, a storage unit that stores a control program for the traveling unit and the cleaning unit, and a control unit that controls the traveling unit and the cleaning unit based on the output of the infrared sensor and the control program are mounted. When the light intensity obtained from the first and second infrared sensors changes from the preset predetermined range to the outside of the range during traveling of the traveling unit, the control unit changes outside the range of each light intensity. The self-propelled cleaner is characterized in that a time difference of the start timing is obtained, and the traveling unit is caused to travel in a direction corresponding to the obtained time difference.
この発明によれば、走行部の走行中に第1および第2赤外線センサから得られる光強度が予め設定された所定範囲内から範囲外に変化するとき、各光強度の前記範囲外に変化し始めるタイミングの時間差を求め、求めた時間差に対応する方向に前記走行部を走行させるので、仮想壁として赤外線反射部材又は赤外線吸収部材を床面に設置することにより、自走式掃除機は仮想壁に遭遇した時に前記時間差を求め、その時間差に基づいて走行方向を容易に変更することができる。 According to the present invention, when the light intensity obtained from the first and second infrared sensors changes from the preset predetermined range to the outside of the range during traveling of the traveling unit, the light intensity changes outside the range. Since the time difference of the start timing is obtained and the traveling part is caused to travel in the direction corresponding to the obtained time difference, the self-propelled cleaner is provided with a virtual wall by installing an infrared reflecting member or an infrared absorbing member as a virtual wall on the floor surface. The time difference can be obtained when the vehicle encounters and the traveling direction can be easily changed based on the time difference.
この発明の自走式掃除機は、床面を自走する走行部を備え、前記走行部は、床面にそれぞれ赤外線を照射してその反射光を検出する第1および第2赤外線センサと、前記床面の塵埃を吸引除去する清掃部と、走行部と清掃部の制御プログラムを格納する格納部と、前記赤外線センサの出力と前記制御プログラムに基づいて前記走行部と清掃部を制御する制御部とを搭載し、前記制御部は、前記走行部の走行中に第1および第2赤外線センサから得られる光強度が予め設定された所定範囲内から範囲外に変化するとき、各光強度の前記範囲外に変化し始めるタイミングの時間差を求め、求めた時間差に対応する方向に前記走行部を走行させることを特徴とする。 The self-propelled cleaner of the present invention includes a traveling unit that self-propels on the floor surface, and the traveling unit irradiates the floor surface with infrared rays to detect the reflected light, and a second infrared sensor, A cleaning unit that sucks and removes dust on the floor, a storage unit that stores a control program for the traveling unit and the cleaning unit, and a control that controls the traveling unit and the cleaning unit based on the output of the infrared sensor and the control program. And when the light intensity obtained from the first and second infrared sensors changes from within a preset predetermined range to outside the range during traveling of the traveling unit, the control unit A time difference in timing at which the change starts to be out of the range is obtained, and the running unit is caused to travel in a direction corresponding to the obtained time difference.
前記制御部は、第1および第2赤外線センサから得られる光強度が前記所定範囲の上限値より高くなるとき、第1および第2赤外線センサの光照射対象が赤外線反射部材であると認識し、前記時間差に対応する走行部の走行方向が前記赤外線反射部材から離れる方向であってもよい。 When the light intensity obtained from the first and second infrared sensors is higher than the upper limit value of the predetermined range, the control unit recognizes that the light irradiation target of the first and second infrared sensors is an infrared reflecting member, The traveling direction of the traveling unit corresponding to the time difference may be a direction away from the infrared reflecting member.
前記制御部は、第1および第2赤外線センサから得られる光強度が前記所定範囲の下限値より低くなるとき、第1および第2赤外線センサの光照射対象が赤外線吸収部材であると認識し、前記時間差に対応する走行部の走行方向が前記赤外線吸収部材から離れる方向であってもよい。 The controller recognizes that the light irradiation target of the first and second infrared sensors is an infrared absorbing member when the light intensity obtained from the first and second infrared sensors is lower than the lower limit value of the predetermined range, The traveling direction of the traveling unit corresponding to the time difference may be a direction away from the infrared absorbing member.
前記制御部は、前記走行部の走行中に第1および第2赤外線センサから得られる光強度が予め設定された所定範囲からその範囲外に変化するとき、第1および第2赤外線センサの光照射対象が赤外線反射又は吸収部材であると認識し、前記時間差に対応する走行部の走行方向が前記赤外線反射又は吸収部材に寄り添う方向であってもよい。 When the light intensity obtained from the first and second infrared sensors is changed from a predetermined range outside the predetermined range during traveling of the traveling unit, the control unit emits light from the first and second infrared sensors. The target may be recognized as an infrared reflecting or absorbing member, and the traveling direction of the traveling unit corresponding to the time difference may be a direction close to the infrared reflecting or absorbing member.
この発明の自走式掃除機では、掃除領域外へのオーバーランを防止するために床面に設置される仮想壁(バーチャル・ウオール)として、通常の床面(フローリング、カーペット、畳など)と赤外線反射率が大きく異なる赤外線反射部材又は赤外線吸収部材を好適に用いることができる。赤外線反射部材としては、例えば、幅5〜10cm、長さ1〜2mの帯状のアルミニウム蒸着シートを、赤外線吸収部材としては、例えば、同様のサイズのグラファイトシートを、それぞれ用いることが可能である。なお、アルミニウム蒸着シートやグラファイトシートは、両面接着テープなどを用いて床面に容易に固定することができる。 In the self-propelled cleaner of the present invention, as a virtual wall (virtual wall) installed on the floor surface to prevent overrun outside the cleaning area, a normal floor surface (flooring, carpet, tatami etc.) Infrared reflecting members or infrared absorbing members having significantly different infrared reflectivities can be suitably used. As the infrared reflecting member, for example, a belt-like aluminum vapor-deposited sheet having a width of 5 to 10 cm and a length of 1 to 2 m can be used, and as the infrared absorbing member, for example, a graphite sheet having the same size can be used. In addition, an aluminum vapor deposition sheet and a graphite sheet can be easily fixed to a floor surface using a double-sided adhesive tape or the like.
以下、図面に示す実施形態を用いてこの発明を詳述する。これによってこの発明が限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments shown in the drawings. This does not limit the invention.
(実施形態1)
自走式掃除機の構成
図1はこの発明に係る自走式掃除機の上面後方側斜視図、図2は図1のA−A矢視断面図、図3は図1に示される自走式掃除機の上面前方側斜視図、図4は図1に示される自走式掃除機の底面側斜視図、図5は集塵装置が取り出された状態を示す図2対応図である。
(Embodiment 1)
Diagram 1 is a top rear perspective view of the self-propelled cleaner according to the present invention of the self-propelled cleaner, Figure 2 is A-A sectional view taken along line of FIG. 1, FIG. 3 is shown in FIG. 1 self FIG. 4 is a bottom perspective view of the self-propelled cleaner shown in FIG. 1, and FIG. 5 is a view corresponding to FIG. 2 showing a state where the dust collecting device is taken out.
図1〜図5に示されるように、実施形態1に係る自走式掃除機(以下、掃除機という)1は、設置された場所の床面(被清掃面)F(図2)を自走しながら、床面F上の塵埃を含む空気を吸い込み、塵埃を除去した空気を排気することにより床面上を掃除するように構成されている。 As shown in FIGS. 1 to 5, the self-propelled cleaner 1 (hereinafter referred to as “vacuum cleaner”) 1 according to the first embodiment uses the floor surface (surface to be cleaned) F (FIG. 2) at the place where it is installed. While running, the air containing dust on the floor surface F is sucked and the air from which the dust has been removed is exhausted to clean the floor surface.
掃除機1は、円盤状の筐体2を備え、この筐体2の内部および外部に、回転ブラシ9、サイドブラシ10、ダストボックス(以下、集塵装置という)30、電動送風機22、一対の駆動輪29、一対の床面検知センサ13a、13bおよび後輪26などが設けられている。
The
この掃除機1において、床面検知センサ13a、13bが配置されている部分が前方部、後輪26が配置されている部分が後方部、集塵装置30が配置されている部分が中間部である。
In this
筐体2は、前方部における中間部との境界付近の位置に形成された吸込口6を有する平面視円形の底板2a(図4)と、筐体2に対して集塵装置30を出し入れする際に開閉する蓋部3を中間部に有している天板2b(図1)と、底板2aおよび天板2bの外周部に沿って設けられた側板2cとを備えている。
The
また、図4に示す底板2aには一対の駆動輪29および後輪26の下部を筐体2内から外部へ突出させる複数の孔部が形成され、図1に示す天板2bにおける前方部と中間部との境界には排気口7が形成されている。なお、側板2cは、前後に二分割されており、側方前部はバンパーとして機能するように、変位可能に設けられている。
Also, the
また、図1に示されるように、筐体2の天板2bにおける後方部には、電源スイッチ(押釦スイッチ)62と、掃除機1を起動する起動スイッチや後述する集塵量の満杯チェック用のスイッチや各種制御条件を調整する調整部品を備えた入力部(入力パネル)63と、集塵量の満杯の警報を表示したり、掃除機の状況を表示する表示部(表示パネル)64を備えている。
As shown in FIG. 1, a power switch (push button switch) 62, a start switch for starting the
また、図3に示すように筐体2の天板2bにおける前方部の先端には赤外線検知主センサ110が設けられ、側板2cの前方部には3つの赤外線検知副センサ111a〜111cと1つの超音波測距センサ112が設けられている。
As shown in FIG. 3, an infrared detection
赤外線検知主センサ110は全方向(360°)から入射する赤外線を検知することができ、赤外線検知副センサ111a〜111cはそれぞれ前方から所定角度で入射する赤外線を検知することができる。また、超音波測距センサ112は超音波を前方へ出射し、その反射によって距離を測定するようになっている。
The infrared detection
また、図5は集塵装置30を取り出した状態を示す図2対応図である。同図に示されるように、筐体2は、その内部において、前方部に電動送風機22を収納する前方収納室R1を有し、中間部に集塵装置30を収納する中間収納室R2を有する。
FIG. 5 is a view corresponding to FIG. 2 showing a state where the
また、後方部に制御部の制御基板15、バッテリー(蓄電池)14、充電用入力端子4a,4b等を収納する後方収納室R3を有し、前方部と中間部との境界付近に吸引路11および排気路12を有している。
In addition, the rear portion has a rear storage chamber R3 for storing the
図5に示すように、吸引路11は吸込口6(図4)と中間収納室R2とを連通し、排気路12は中間収納室R2と前方収納室R1とを連通している。なお、これらの各収納室R1、R2、R3、吸引路11および排気路12は、筐体2の内部に設けられてこれらの空間を構成する仕切り壁39によって仕切られている。
As shown in FIG. 5, the
一対の駆動輪29は、筐体2の中心を垂直に通る中心線C(図2)と水平に直交する一対の回転軸に固定されており、一対の駆動輪29が同一方向に回転すると筐体2が進退し、各駆動輪29が逆方向に回転すると筐体2が中心線Cの回りを旋回する。
The pair of
一対の駆動輪29の回転軸は、一対の駆動輪用モータからそれぞれ個別に回転力が得られるように連結されており、各モータは筐体の底板2aに直接またはサスペンション機構を介して固定されている。
The rotation shafts of the pair of
図4の後輪26は自在車輪からなり、駆動輪29が接触する床面Fと接触するよう筐体2の底板2aの一部に回転可能に設けられている。
The
このように、筐体2に対して前後方向中間に一対の駆動輪29を配置し、筐体2の前方部を床面Fから浮かせ、掃除機1の重量を一対の駆動輪29と後輪26によって支持できるよう、筐体2に対して前後方向の重量が配分されている。これにより、進路前方の塵埃を円滑に効率よく吸込口6に導くことができる。
In this way, the pair of driving
図4の吸込口6は、床面Fに対面するよう筐体2の底面(底板2a)に形成された凹部8(図2)の開放面であり、この凹部8に吸口体としてのボトムプレート60が嵌め入れられることにより吸込口6が形成される。
4 is an open surface of a recess 8 (FIG. 2) formed on the bottom surface (
この凹部8内には、筐体2の底面と平行な軸心の廻りに回転する回転ブラシ9(図4)が設けられ、凹部8の左右両側には底板2aに垂直な回転軸心の廻りに回転するサイドブラシ10が設けられている。
A rotating brush 9 (FIG. 4) that rotates about an axis parallel to the bottom surface of the
回転ブラシ9は、回転軸であるローラの外周面に螺旋状にブラシを植設することにより形成されている。サイドブラシ10は、回転軸の下端に4束のブラシ束10aを放射状に設けることにより形成されている。
The
なお、回転ブラシ9の回転軸はブラシ駆動モータに連結され、サイドブラシ10の回転軸はサイドブラシ駆動モータに連結されている。
また、図4に示すように吸込口6の後方の縁には吸込口6で吸い込まれなかった塵埃を捕捉し塵埃の散乱を防止するためのブレード状の捕捉部材としての起毛ブラシ65が設けられている。
The rotating shaft of the
Further, as shown in FIG. 4, a brushed
制御基板15(図2,図5)には、後述する制御系(図7)を構成する制御回路、つまり、掃除機1を制御するマイクロコンピュータや、駆動輪29、回転ブラシ9、サイドブラシ10、電動送風機22等の各要素を駆動するモータドライバ回路などの制御回路が設けられている。
On the control board 15 (FIGS. 2 and 5), a control circuit constituting a control system (FIG. 7) described later, that is, a microcomputer for controlling the
筐体2の側板2cの後端には、図4に示すようにバッテリー14の充電を行う充電用入力端子4a,4bが設けられている。室内を自走しながら掃除する自走式電気掃除機1は、室内に設置されている充電ユニット(充電台)40(図2)に帰還する。これにより、充電ユニット40に設けられた出力端子41a,41bに充電用入力端子4a,4bが接触し、バッテリー14の充電が行われる。商用電源(コンセント)に接続される充電台40は、通常、室内の側壁Sに沿って設置される。
図2に示す集塵装置30は、通常、筐体2内における両駆動輪29の回転軸の軸心よりも上方の中間収納室R2内に収納されており、集塵装置30内に捕集された塵埃を廃棄する際は、図5に示されるように、筐体2の蓋部3を開いて集塵装置30を出し入れすることができる。
The
集塵装置30は、図5に示すように、開口部を有する集塵容器31と、集塵容器31の開口部を覆うフィルタ部33と、フィルタ部33と集塵容器31の開口部とを覆うカバー部32とを備えている。カバー部32およびフィルタ部33は、集塵容器31の前側の開口端縁に回動可能に軸支されている。
As shown in FIG. 5, the
集塵容器31の側壁前部には、集塵装置30が筐体2の中間収納室R2内に収納された状態において、筐体2の吸引路11と連通する流入路34と、筐体2の排気路12と連通する排出路35とが設けられている。
An
床面検知センサの構成
図4に示すように、一対の駆動輪29の前方側には床面検知センサ13a,13bが設置されている。後述するように、掃除機1は、走行時にこれらを用いて床面に設置された赤外線反射部材又は赤外線吸収部材を仮想壁として認識し、走行方向を変化させるようになっている。
Configuration of Floor Surface Detection Sensor As shown in FIG. 4, floor
図6は床面検知センサ13a,13bの構成を示す断面図である。床面検知センサ13a,13bはセンサモジュール113からなり、センサモジュール113では透光性ケース内に赤外線発光素子(LED)114と受光素子(フォトトランジスタ)116が実装されている。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing the configuration of the floor
赤外線発光素子114から出射された赤外線は対象物(通常の床面F)を照射すると、所定範囲内の強度の反射光が受光素子116に受光される。一方、対象物が赤外線反射部材又は赤外線吸収部材からなる仮想壁である場合には、受光する反射光の強度が所定範囲(通常の床面Fの反射光強度の範囲)外の値になる。従って、床面の仮想壁の有無が検知される。
When the infrared light emitted from the infrared
掃除機の制御系の構成
図7は掃除機1の制御を行う制御系を示すブロック図である。この制御系は同図に示すように、CPU51、ROM52、RAM53からなるマイクロコンピュータと、各種センサ67を駆動制御するセンサ制御ユニット66とを有する制御部54を備え、さらに、2つの駆動輪29をそれぞれ駆動するための駆動輪用モータ55,56を制御するモータドライバ回路57、回転ブラシ9を駆動するブラシ駆動モータ58を制御するモータドライバ回路59、2つのサイドブラシ10をそれぞれ駆動する2つの駆動モータ70を制御するモータドライバ回路92、電動送風機22に組込まれた直流モータ69を制御するモータドライバ回路68、電源スイッチ62、入力部63および表示部64を備える。各種センサ67は、床面検知センサ13a,13b、超音波測距センサ112,赤外線検知主センサ110,赤外線検知副センサ111a〜111cを含む。なお、直流モータ69には、永久磁石励磁直流モータが用いられる。
Diagram 7 of the control system of the cleaner is a block diagram showing a control system for controlling the
電源スイッチ62がONになると、バッテリー14の出力電力は、モータドライバ回路57,92,59,68へそれぞれ供給されると共に、制御部54、入力部63、表示部64などへもそれぞれ供給される。
When the
そして、制御部54のCPU51は中央演算処理装置であり、入力部63と各種センサ67から受けた信号を、ROM52に予め記憶されたプログラムに基づいて演算処理し、モータドライバ回路57,92,59、68、表示部64、センサ制御ユニット66などへ出力するようになっている。
The
なお、RAM53は、入力部63から入力される各種指令および掃除機1の各種動作条件や各種センサ65の出力などを一時的に記憶するようになっている。
Note that the
また、RAM53は、掃除機1の走行マップを記憶することができる。走行マップは、掃除機1の走行経路や走行速度などの走行に係る情報であり、予めユーザーによってRAM53に記憶させるか、あるいは掃除機1自体が掃除運転中に自動的に記録することができる。
また、制御部54は、バッテリー14の端子電圧などを検出してバッテリー14の蓄電残量を検出する機能を有する。
The
Further, the
掃除機の掃除動作
このように構成された掃除機1において、ユーザーから入力部63を介して掃除運転が指令されると、最初に集塵装置30の有無が確認され、集塵装置30が装着されていると、電動送風機22、駆動輪29、回転ブラシ9およびサイドブラシ10が駆動する。
Cleaning operation of the vacuum cleaner In the
これにより、回転ブラシ9、サイドブラシ10、駆動輪29および後輪26が床面Fに接触した状態で、筐体2は所定の範囲を自走しながら吸込口6から床面Fの塵埃を含む空気を吸い込む。このとき、回転ブラシ9の回転によって床面F上の塵埃は掻き上げられて吸込口6に導かれる。また、サイドブラシ10の回転によって吸込口6の側方の塵埃が吸込口6に導かれる。
Thereby, in a state in which the
吸込口6から筐体2内に吸い込まれた塵埃を含む空気は、図2の矢印A1に示されるように、筐体2の吸引路11を通り、集塵装置30の流入路34を通って集塵容器31内に流入する。集塵容器31内に流入した気流は、フィルタ部33を通過してフィルタ部33とカバー部32との間の空間に流入し、排出路35を通って排気路12へ排出される。この際、集塵容器31内の気流に含まれる塵埃はフィルタ部33によって捕獲されるため、集塵容器31内に塵埃が堆積する。
Air containing dust sucked into the
集塵装置30から排気路12へ流入した気流は、図2の矢印A2に示されるように前方収納室R1の電動送風機22へ流入し、図示しない第1排気路および第2排気路を流通する。そして、筐体2の上面に設けた排気口7から、図2の矢印A3に示されるように、後方の斜め上方にフィルタ部33にて除塵された綺麗な空気として放出される。
The airflow flowing into the
これにより、床面F上の掃除が行われる。このとき、排気口7から後方の斜め上方に向けて排気するので、床面Fの塵埃の巻き上げが防止され、室内の清浄度を向上することができる。 Thereby, the cleaning on the floor surface F is performed. At this time, exhaust is performed obliquely upward from the exhaust port 7 to the rear, so that the dust on the floor surface F is prevented from being rolled up, and the cleanliness of the room can be improved.
また、掃除機1は、前述のように、左右の駆動輪29が同一方向に正回転して前進し、同一方向に逆回転して後退し、互いに逆方向に回転することにより中心線Cを中心に旋回する。
In addition, as described above, the
例えば、掃除機1は、掃除領域の周縁(仮想壁)に到達した場合、床面検知センサ13a,13b(図4)がそれを制御部54(図7)に通知し、駆動輪29が停止し、左右の駆動輪29を互いに逆方向に回転して向きを変える。これにより、掃除機1は、所定の掃除領域内を確実に自走して掃除することができる。
For example, when the
床面検知センサの制御回路
図8は実施形態1における床面検知センサ13a,13bの制御回路(赤外線反射部材検出回路)を示す。この制御回路は、図7のセンサ制御ユニット66に設けられる。図9は図8に示す制御回路の各部の信号波形を示す。
Control Circuit of Floor Surface Detection Sensor FIG. 8 shows a control circuit (infrared reflecting member detection circuit) of the floor
図8に示すように、発光素子(赤外線発光ダイオード)114に抵抗R2とNPNトランジスタQ1を介して直流電圧Vbが印加され、NPNトランジスタQ1のベースにはCPU51から抵抗R3を介して信号S1が印加されるようになっている。
As shown in FIG. 8, a DC voltage Vb is applied to the light emitting element (infrared light emitting diode) 114 via the resistor R2 and the NPN transistor Q1, and a signal S1 is applied to the base of the NPN transistor Q1 from the
一方、受光素子(フォトトランジスタ)116には抵抗R1を介して直流電圧Vbが印加される。受光素子116は発光素子114からの光の強度に応じた電流を抵抗R1に通電する。それに伴って変化する抵抗R1の端子電圧S2は、増幅器Ap1によって増幅され信号S3となる。
On the other hand, the DC voltage Vb is applied to the light receiving element (phototransistor) 116 via the resistor R1. The
そして、信号S3は、コンパレータCp1のプラス入力端子に入力され、マイナス入力端子にCPU51から入力される閾値電圧Vr1と比較される。信号S3が、閾値電圧Vr1以上であるとコンパレータCp1の出力信号S4は“High”のデジタル信号となり、閾値電圧Vr1未満であるとコンパレータCp1の出力信号S4は“Low”のデジタル信号となる。
The signal S3 is input to the positive input terminal of the comparator Cp1, and compared with the threshold voltage Vr1 input from the
次に、出力信号S4は平滑化回路Sm1で平滑化されてアナログ信号S5となり、信号S5は、コンパレータCp2のプラス入力端子に入力され、マイナス入力端子にCPU51から入力される閾値電圧Vr2と比較される。そして、信号S5が閾値電圧Vr2以上であると、コンパレータCp2の出力信号S6“High”のデジタル信号となり、閾値電圧Vr2未満であると、コンパレータCp2の出力信号S6は“Low”のデジタル信号となるようになっている。
Next, the output signal S4 is smoothed by the smoothing circuit Sm1 to become an analog signal S5. The signal S5 is input to the positive input terminal of the comparator Cp2, and compared with the threshold voltage Vr2 input from the
このような回路構成において、仮想壁として赤外線反射部材(アルミニウム蒸着シート)を用いる場合を説明する。図9に示すように、一定周期の基準パルス信号S1がCPU51から抵抗R3を介してトランジスタQ1に印加されると、信号S1に同期して発光素子114が周期的に発光し、この実施形態では、床面F(図2)に貼り付けられたアルミニウム蒸着シートを照射する。
The case where an infrared reflective member (aluminum vapor deposition sheet) is used as a virtual wall in such a circuit configuration will be described. As shown in FIG. 9, when a reference pulse signal S1 having a fixed period is applied from the
アルミニウム蒸着シートから反射した光を受光素子116が受光すると、それに伴って抵抗R1の端子電圧としてアナログ信号S2が現れる。信号S2が増幅器Ap1によって増幅されて信号S3となりコンパレータCp1において閾値電圧Vr1と比較される。そして、閾値電圧Vr1以上の信号が“High”のデジタル信号S4としてコンパレータCp1から出力され、平滑化回路Sm1で平滑化されてアナログ信号S5となる。
When the
信号S5は、コンパレータCp2のプラス入力端子に入力され、マイナス入力端子にCPU51から入力される閾値電圧Vr2と比較される。そして、信号S5が閾値電圧Vr2以上になる期間、つまり、受光素子116が通常の床面からの反射光よりも強い光をアルミニウム蒸着シートから受ける期間に、コンパレータCp2の出力信号S6が“High”となるようになっている。
The signal S5 is input to the positive input terminal of the comparator Cp2, and compared with the threshold voltage Vr2 input from the
制御部54は、これに基づいて自走式掃除機1が仮想壁(赤外線反射部材)に遭遇したことを認識し、自走式掃除機1の進行方向を変更させる。
なお、閾値電圧Vr1,Vr2の調整操作は入力部63(図1、図7)において手動でおこなわれる。閾値電圧Vr1,Vr2の調整により赤外線反射部材の赤外線反射性能や発光素子(赤外線発光ダイオード)114の発光強度および受光素子(フォトトランジスタ)116受光感度などのバラツキを吸収することができる。
Based on this, the
The adjustment operation of the threshold voltages Vr1 and Vr2 is manually performed at the input unit 63 (FIGS. 1 and 7). By adjusting the threshold voltages Vr1 and Vr2, variations such as the infrared reflection performance of the infrared reflecting member, the light emission intensity of the light emitting element (infrared light emitting diode) 114, and the light receiving sensitivity of the light receiving element (phototransistor) 116 can be absorbed.
掃除機の仮想壁に対する動作
図10は、実施形態1において、掃除機1が仮想壁に遭遇した時に走行方向を仮想壁から離れる方向に変更する動作を示す説明図である。
この実施形態では、仮想壁VW(図10)として、赤外線反射部材であるアルミニウム蒸着シート(5cm×150cm)を床面に固定している。
Operation Figure 10 for the virtual wall of the cleaner, in the
In this embodiment, an aluminum vapor deposition sheet (5 cm × 150 cm), which is an infrared reflecting member, is fixed to the floor surface as the virtual wall VW (FIG. 10).
図10の(a)に示すように、掃除機1が矢印A1の方向から仮想壁VWに交差しかかると、まず、床面検知センサ13bによって先に仮想壁VWが検知され、続いて床面検知センサ13aによって仮想壁VWが検知される。制御部54は両センサ13a,13bの検知時間差(検知開始タイミングの時間差)から仮想壁VWに対する掃除機1の走行方向A1を認識し、矢印A1と逆の矢印A2の方向にある未清掃領域の方向へ掃除機1を走行させる。なお、掃除機1が仮想壁VWから離れる角度θは、掃除機1が最初に仮想壁VWと交差する角度と関連づけてもよいし、一定角度(例えば、30度〜60度)であってもよい。
As shown in FIG. 10A, when the
次に、図10の(b)に示すように、自走式掃除機1が矢印B1の方向から仮想壁VWに交差しかかると、まず、床面検知センサ13aによって先に仮想壁VWが検知され、続いて床面検知センサ13bによって仮想壁VWが検知される。制御部54は両センサ13a,13bの検知時間差(検知開始タイミングの時間差)から自走式掃除機1の走行方向B1を認識し、矢印B1と逆の矢印B2の方向にある未清掃領域の方向へ掃除機1を走行させる。なお、掃除機1が仮想壁VWから離れる角度θは、図10の(a)の場合と同様に決定される。
Next, as shown in FIG. 10B, when the self-propelled
また、図10の(c)に示すように、掃除機1が矢印C1の方向から仮想壁VWに交差しかかると、床面検知センサ13aと13bによって同時に仮想壁VWが検知される。制御部54は両センサ13a,13bの検知時間差(検知開始タイミングの時間差)が零であることから自走式掃除機1の走行方向C1を認識し、矢印C2またはC3の方向、つまり、いずれかの未清掃領域の方向へ自走式掃除機1を走行させる。なお、自走式掃除機1が仮想壁VWから離れる角度θは、図10の(a)の場合と同様に決定される。
Further, as shown in FIG. 10C, when the
(実施形態2)
掃除機の仮想壁に対する動作
図11は、実施形態2において、掃除機1が仮想壁に遭遇した時に走行方向を仮想壁に寄り添う方向に変更する動作を示す説明図である。その他の構成および動作は、実施形態1と同等である。
この実施形態でも、仮想壁VWとして、実施形態1と同様に赤外線反射部材であるアルミニウム蒸着シート(5cm×150cm)を床面に固定している。
図11の(a)に示すように、掃除機1が矢印A1の方向から仮想壁VWと交差し始めると、まず、床面検知センサ13bによって先に仮想壁VWが検知され、続いて床面検知センサ13aによって仮想壁VWが検知される。
(Embodiment 2)
Operation Figure 11 for the virtual wall of the cleaner, in the
Also in this embodiment, an aluminum vapor deposition sheet (5 cm × 150 cm), which is an infrared reflecting member, is fixed to the floor surface as the virtual wall VW, as in the first embodiment.
As shown in FIG. 11A, when the cleaner 1 starts to intersect the virtual wall VW from the direction of the arrow A1, first, the virtual wall VW is first detected by the floor
制御部54は両センサ13a,13bの検知時間差から自走式掃除機1の走行方向A1を認識し、掃除機1を矢印A3の方向、つまり仮想壁VWに寄り添わせながら未清掃領域の方向へ走行させる。
この時、制御部54は、床面検知センサ13bが常に仮想壁(アルミニウム蒸着シート)VWの上に存在し、床面検知センサ13aが常に仮想壁(アルミニウム蒸着シート)VWの外側に存在するようにして掃除機1を矢印A3への走行方向を維持させる。
The
At this time, the
次に、図11の(b)に示すように、自走式掃除機1が矢印B1の方向から仮想壁VWに交差しかかると、まず、床面検知センサ13aによって先に仮想壁VWが検知され、続いて床面検知センサ13bによって仮想壁VWが検知される。制御部54は両センサ13a,13bの検知時間差(検知開始タイミングの時間差)から自走式掃除機1の走行方向B1を認識し、掃除機1を矢印B3の方向、つまり仮想壁VWに寄り添わせながら未清掃領域の方向へ走行させる。
Next, as shown in FIG. 11B, when the self-propelled
この時、制御部54は、床面検知センサ13aが常に仮想壁(アルミニウム蒸着シート)VWの上に存在し、床面検知センサ13bが常に仮想壁VWの外側に存在するようにして掃除機1を矢印A3への走行方向を維持させる。
At this time, the
また、図11の(c)に示すように、掃除機1が矢印C1の方向から仮想壁VWに交差しかかると、床面検知センサ13aと13bによって同時に仮想壁VWが検知される。制御部54は両センサ13a,13bの検知時間差(検知開始タイミングの時間差)が零であることから自走式掃除機1の走行方向C1を認識し、図11(a)又は(b)と同様に矢印C4またはC5の方向へ、仮想壁VWに寄り添わせながら自走式掃除機1を走行させる。
従って、実施形態2では、仮想壁(アルミニウム蒸着シート)VWを、実際の壁の壁際に設置することにより、壁際の清掃を効率よく行うことができる。
As shown in FIG. 11C, when the
Therefore, in the second embodiment, by installing the virtual wall (aluminum vapor deposition sheet) VW near the actual wall, it is possible to efficiently clean the wall.
(実施形態3)
床面検知センサの制御回路
図12は、実施形態3の床面検知センサ13a,13bの制御回路(赤外線吸収部材検出回路)を示す図8対応図であり、その他の構成は実施形態1と同等である。
この制御回路は、図8に示す制御回路に代わって図7のセンサ制御ユニット66に設けられる。図13は図12に示す制御回路の各部の信号波形を示す。
(Embodiment 3)
Control Circuit of Floor Surface Detection Sensor FIG. 12 is a view corresponding to FIG. 8 showing the control circuit (infrared absorbing member detection circuit) of the floor
This control circuit is provided in the
図12に示すように、発光素子(赤外線発光ダイオード)114に抵抗R12とNPNトランジスタQ2を介して直流電圧Vbが印加され、NPNトランジスタQ2のベースにはCPU51から抵抗R13を介して信号S11が印加されるようになっている。
As shown in FIG. 12, a DC voltage Vb is applied to a light emitting element (infrared light emitting diode) 114 via a resistor R12 and an NPN transistor Q2, and a signal S11 is applied to the base of the NPN transistor Q2 from the
一方、受光素子(フォトトランジスタ)116には抵抗R11を介して直流電圧Vbが印加される。受光素子116は発光素子114からの光の強度に応じた電流を抵抗R11に通電する。それに伴って変化する抵抗R11の端子電圧S12は、増幅器Ap2によって増幅され信号S13となる。
On the other hand, the DC voltage Vb is applied to the light receiving element (phototransistor) 116 via the resistor R11. The
そして、信号S13は、コンパレータCp3のマイナス入力端子に入力され、プラス入力端子にCPU51から入力される閾値電圧Vr3と比較される。信号S13が、閾値電圧Vr3未満であるとコンパレータCp3の出力信号S14は“High”のデジタル信号となり、閾値電圧Vr3以上であるとコンパレータCp3の出力信号S14は“Low”のデジタル信号となる。
Then, the signal S13 is input to the negative input terminal of the comparator Cp3 and compared with the threshold voltage Vr3 input from the
次に、出力信号S14は平滑化回路Sm2で平滑化されてアナログ信号S15となり、信号S15は、コンパレータCp4のプラス入力端子に入力され、マイナス入力端子にCPU51から入力される閾値電圧Vr4と比較される。そして、信号S15が閾値電圧Vr4以上であると、コンパレータCp4の出力信号S16は“High”のデジタル信号となり、閾値電圧Vr4未満であると、コンパレータCp4の出力信号S16は“Low”のデジタル信号となるようになっている。
Next, the output signal S14 is smoothed by the smoothing circuit Sm2 to become an analog signal S15. The signal S15 is input to the positive input terminal of the comparator Cp4 and compared with the threshold voltage Vr4 input from the
このような回路構成において、仮想壁として赤外線吸収部材(グラファイトシート)を用いる場合を説明する。図13に示すように、一定周期の基準パルス信号S11が抵抗R13を介してトランジスタQ2に印加されると、信号S11に同期して発光素子114が周期的に発光し、この実施形態では、床面F(図2)に貼り付けられたグラファイトシートを照射する。
In such a circuit configuration, a case where an infrared absorbing member (graphite sheet) is used as a virtual wall will be described. As shown in FIG. 13, when the reference pulse signal S11 having a constant period is applied to the transistor Q2 via the resistor R13, the
グラファイトシートから反射した光を受光素子116が受光すると、それに伴って抵抗R11の端子電圧として信号S12が現れる。信号S12が増幅器Ap2によって増幅されて信号S13となりコンパレータCp3のマイナス入力端子に入力され、プラス入力端子にCPU51から入力される閾値電圧Vr3と比較される。
When the
従って、閾値電圧Vr3未満の信号S13が“High”のデジタル信号S14としてコンパレータCp3から出力され、平滑化回路Sm2で平滑化されてアナログ信号S15となる。信号S15は、コンパレータCp4のプラス入力端子に入力され、マイナス入力端子にCPU51から入力される閾値電圧Vr4と比較される。
Accordingly, the signal S13 having a voltage lower than the threshold voltage Vr3 is output from the comparator Cp3 as the “High” digital signal S14, and is smoothed by the smoothing circuit Sm2 to become the analog signal S15. The signal S15 is input to the positive input terminal of the comparator Cp4, and is compared with the threshold voltage Vr4 input from the
そして、信号S15が閾値電圧Vr4以上になる期間、つまり、受光素子116が通常の床面からの反射光よりも弱い光をグラファイトシートから受ける期間に、コンパレータCp4の出力信号S16が“High”となるようになっている。
The output signal S16 of the comparator Cp4 becomes “High” during a period when the signal S15 is equal to or higher than the threshold voltage Vr4, that is, during a period when the
制御部54は、これに基づいて掃除機1が仮想壁(赤外線吸収部材)に遭遇したことを認識し、掃除機1の進行方向を変更させる。
なお、閾値電圧Vr3,Vr4の調整操作は入力部(図1、図7)において手動で行われる。閾値電圧Vr3,Vr4の調整により赤外線吸収部材の赤外線吸収性能や発光素子(赤外線発光ダイオード)114の発光強度および受光素子(フォトトランジスタ)116受光感度などのバラツキを吸収することができる。
Based on this, the
The adjustment operation of the threshold voltages Vr3 and Vr4 is manually performed at the input unit (FIGS. 1 and 7). By adjusting the threshold voltages Vr3 and Vr4, it is possible to absorb variations such as the infrared absorption performance of the infrared absorbing member, the light emission intensity of the light emitting element (infrared light emitting diode) 114, and the light receiving sensitivity of the light receiving element (phototransistor) 116.
掃除機の仮想壁に対する動作
実施形態3においては、掃除機1は仮想壁(赤外線吸収部材)に遭遇した時に仮想壁から離れる動作を行う。
この実施形態では、実施形態1と異なり、仮想壁VW(図10)として、赤外線反射吸収部材であるグラファイトシート(5cm×150cm)を床面に固定している。
Operation of the vacuum cleaner against the virtual wall
In
In this embodiment, unlike
図10の(a)に示すように、掃除機1が矢印A1の方向から仮想壁VWに交差しかかると、まず、床面検知センサ13bによって先に仮想壁VWが検知され、続いて床面検知センサ13aによって仮想壁VWが検知される。制御部54は両センサ13a,13bの検知時間差(検知開始タイミングの時間差)から自走式掃除機1の走行方向A1を認識し、矢印A1と逆の矢印A2の方向にある未清掃領域の方向へ自走式掃除機1を走行させる。なお、自走式掃除機1が仮想壁VWから離れる角度θは、自走式掃除機1が最初に仮想壁VWと交差する角度と関連づけてもよいし、一定角度(例えば、30度〜60度)であってもよい。
As shown in FIG. 10A, when the
次に、図10の(b)に示すように、自走式掃除機1が矢印B1の方向から仮想壁VWに交差しかかると、まず、床面検知センサ13aによって先に仮想壁VWが検知され、続いて床面検知センサ13bによって仮想壁VWが検知される。制御部54は両センサ13a,13bの検知時間差から自走式掃除機1の走行方向B1を認識し、矢印B1と逆の矢印B2の方向、つまり未清掃領域の方向へ自走式掃除機1を走行させる。なお、自走式掃除機1が仮想壁VWから離れる角度θは、図10の(a)の場合と同様に決定される。
Next, as shown in FIG. 10B, when the self-propelled
また、図10の(c)に示すように、自走式掃除機1が矢印C1の方向から仮想壁VWに交差しかかると、床面検知センサ13aと13bによって同時に仮想壁VWが検知される。制御部54は両センサ13a,13bの検知時間差が零であることから自走式掃除機1の走行方向C1を認識し、矢印C2またはC3の方向、つまり未清掃領域の方向へ自走式掃除機1を走行させる。なお、自走式掃除機1が仮想壁VWから離れる角度θは、図10の(a)の場合と同様に決定される。
Also, as shown in FIG. 10C, when the self-propelled
(実施形態4)
床面検知センサの制御回路
この実施形態では、床面検知センサ13a,13bの制御回路として、図12に示す実施形態3の回路、つまり、赤外線吸収部材検出回路を使用している。
(Embodiment 4)
Control circuit of the floor detection sensor In this embodiment, the circuit of the third embodiment shown in FIG. 12, that is, the infrared absorbing member detection circuit is used as the control circuit of the
掃除機の仮想壁に対する動作
実施形態4においては、掃除機1は仮想壁(赤外線吸収部材)に遭遇したときに仮想壁に寄り添う動作を行う。
この実施形態では、実施形態3と同様に仮想壁VW(図11)として、赤外線吸収部材であるグラファイトシート(5cm×150cm)を床面に固定している。
In the fourth embodiment of the operation of the vacuum cleaner on the virtual wall , when the
In this embodiment, a graphite sheet (5 cm × 150 cm), which is an infrared absorbing member, is fixed to the floor surface as the virtual wall VW (FIG. 11) as in the third embodiment.
この実施形態において、図11の(a),(b),(c)に示すように、掃除機1が矢印A1,B1,C1の方向から仮想壁VWと交差し始めると、床面検知センサ13a,13bによって仮想壁VWが検知される。制御部54は両センサ13a,13bの検知時間差(検知開始タイミングの時間差)から掃除機1の仮想壁VWに対する走行方向A1,B1,C1を認識し、掃除機1を矢印A3,B3,C4又はC5の方向へ、つまり仮想壁VWに寄り添わせながら未清掃領域の方向へ走行させる。この時、制御部54は、床面検知センサ13aと13bの一方が常に仮想壁(グラファイトシート)VWの上に存在し、他方が常に仮想壁(グラファイトシート)VWの外側に存在するようにして掃除機1を制御する。
従って、この実施形態では、仮想壁(グラファイトシート)VWを実際の壁の壁際に設置することにより、壁際の清掃を効率よく行うことができる。
In this embodiment, as shown in FIGS. 11 (a), 11 (b), and 11 (c), when the cleaner 1 starts to intersect the virtual wall VW from the directions of arrows A1, B1, and C1, the floor detection sensor. The virtual wall VW is detected by 13a and 13b. The
Therefore, in this embodiment, the near wall can be efficiently cleaned by installing the virtual wall (graphite sheet) VW near the actual wall.
1 自走式掃除機
2 筐体
4a 充電用入力端子
4b 充電用入力端子
13a,13b 床面検知センサ
14 バッテリー
41a 出力端子
41b 出力端子
62 電源スイッチ
63 入力部
110 赤外線検知主センサ
111a〜111c 赤外線検知副センサ
112 超音波測距センサ
113 センサモジュール
114 赤外線発光素子
116 受光素子
F 床面
DESCRIPTION OF
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