JP2018130198A - 自走式電気掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】段差の乗り越え性能を向上させた自走式電気掃除機を提供する。【解決手段】左右方向に並ぶ一対の駆動輪と、床面用測距センサと、を有する自走式電気掃除機であって、第一の床面を走行している間に、第一の床面及び第一の床面より高い位置にある第二の床面の境界にある段差に接近した場合、段差から離れる方向に後進し、その後、第一の床面を走行していた時の速度より高速で前記段差に向かって走行する。【選択図】図６

Description

本発明は、自走式電気掃除機に関する。

塵埃が落下している床面を清掃する電気掃除機として、自律的に駆動する自走式電気掃除機が知られている。自走式電気掃除機は、一以上の部屋を万遍なく清掃可能なことが望まれるところ、部屋の内部や部屋と部屋との間には段差が存在することがあるため、これを乗り越えて清掃を継続可能な構成が求められる。

特許文献１は、段差Ｄの乗り越えの可否を精度よく検出できるので、乗り越え不可能な凸状の段差Ｄに引っ掛かったり、乗り越え不可能な凹状の段差Ｄに落ち込んだりすることを精度よく防止できる電気掃除機１１を提供できるとしている（００４７）。

特開２０１４−２２６２６６号公報

特許文献１は、段差センサ２１を利用して段差乗り越えの可否等を検出しているが、段差を乗り越え不可能と判定した場合は、段差の向こう側に到達しようとしないため清掃領域を広げにくい。このため、乗り越え可能な段差の高さを向上させようとする制御を行うことが望ましい。

上記事情に鑑みてなされた第１の本発明の自走式電気掃除機は、左右方向に並ぶ一対の駆動輪と、床面用測距センサと、を有する自走式電気掃除機であって、第一の床面を走行している間に、第一の床面及び第一の床面より高い位置にある第二の床面の境界にある段差に接近した場合、該段差から離れる方向に後進し、その後、第一の床面を走行していた時の速度より高速で前記段差に向かって走行することを特徴とする。

また、第２の本発明の自走式電気掃除機は、左右方向に並ぶ一対の駆動輪と、該駆動輪の前方に設けた公転自在の接地輪と、床面用測距センサと、を有する自走式電気掃除機であって、第一の床面を走行している間に、第一の床面及び第一の床面より高い位置にある第二の床面の境界にある段差を前記駆動輪の一方が乗り越え、他方が乗り越えない場合、該乗り越えた方の駆動輪を逆回転させることで旋回又は超信地旋回し、前記段差から離れる方向に後進し、その後、第一の床面を走行していた時の速度より高速で段差に向かって走行することを特徴とする。

また、第３の本発明の自走式電気掃除機は、左右方向に並ぶ一対の駆動輪と、該駆動輪の前方に設けた公転自在の接地輪と、床面用測距センサと、を有する自走式電気掃除機であって、第一の床面を走行している間に、第一の床面及び第一の床面より高い位置にある第二の床面の境界にある段差を前記駆動輪の一方が乗り越え、他方が乗り越えない場合、該乗り越えた方の駆動輪を順回転させることで旋回又は超信地旋回した後、該乗り越えた方の駆動輪を逆回転させることで旋回又は超信地旋回することを特徴とする。

実施形態１に係る自走式電気掃除機の斜視図である。 実施形態１に係る自走式電気掃除機の上ケースとダストケースを取り外した状態の斜視図である。 実施形態１に係る自走式電気掃除機の底面図である。 実施形態１に係る補助輪の拡大斜視図である。 実施形態１に係る自走式電気掃除機の制御装置、及び制御装置に接続される機器を示す構成図である。 実施形態１に係る段差乗り越えの制御の流れを示す図である。 実施形態１に係る段差乗り越え等に係る制御のフローチャートである。 実施形態２に係る段差乗り越えの制御の流れを示す図である。 実施形態２に係る段差乗り越え等に係る制御のフローチャートである。 実施形態３に係る段差乗り越えの制御の流れを示す図である。 実施形態３に係る段差乗り越え等に係る制御のフローチャートである。 実施形態４に係る段差乗り越えの制御の流れを示す図である。 実施形態４に係る段差乗り越え等に係る制御のフローチャートである。

本発明の実施形態について、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。同様の構成要素には同様の符号を付し、同様の説明は繰り返さない。本発明の各種の構成要素は、必ずしも一の部材で構成される必要はなく、例えば、一の構成要素が複数の部材で構成されること、複数の構成要素が一の部材で構成されること、或る構成要素の一部と他の構成要素の一部とが互いに重複すること、を許容する。

なお、自走式電気掃除機１（図１参照）が進行する向きのうち、自走式電気掃除機１が通常進行する方向を前方、重力方向と反対の方向を上方、駆動輪１１６（図３参照）が対向する方向を左方及び右方とする。すなわち図１等に示す様に前後、上下、左右を定義する。本実施形態では、自走式電気掃除機１の前方側に補助輪１７が取付けられている。

また、駆動輪１１６の回転方向について、一対の駆動輪１１６が同じ方向に回転した場合、前方に自走式電気掃除機１を移動させる回転方向を順回転、後方に移動させる回転方向を逆回転とする。

＜実施形態１＞
［自走式電気掃除機１］
図１は、本実施形態に係る自走式電気掃除機１の斜視図である。
自走式電気掃除機１は、掃除領域（例えば、室内）を自律的に移動しながら掃除する掃除機である。自走式電気掃除機１は、上壁（及び側壁の一部）である上ケース１１１、底壁（及び側壁の一部）である下ケース１１２、及び前部に設置されるバンパ１８、を含んで構成される本体１１を備える。

また、自走式電気掃除機１の上後方側には、ダストケース４が設けられている。本実施形態の自走式電気掃除機１は、制御装置２の演算処理によって自律的に駆動輪１１６を駆動させて清掃するが、リモコン等によってユーザの指令を受けて駆動してもよい。

［下ケース１１２］
図２は上ケース１１１とダストケース４を取り外した状態の斜視図、図３は自走式電気掃除機１の底面図である。
下ケース１１２は、駆動輪１１６、走行モータ１１６１、アーム１１４１及び減速機構１１４２を含んで構成される駆動機構を収容する駆動機構収容部１１４、並びに、サイドブラシ取付部１１２１、回転ブラシモータ１１３３、電動送風機１６、充電池１９、充電池１９を収納する電池収容部１１５（図４参照）、制御装置２、及び吸口部１１３が取付られている薄型の円板状の部材である。

下ケース１１２は、側面の下端側、好ましくは下端を含んで、側面全周又は略全周に設けられたバンパーフレーム１１２７を有している。バンパーフレーム１１２７は、側面のその他の部分を形成する部材よりも柔らかい材料で形成されており、例えば、エラストマー等の樹脂材を採用できる。また、バンパーフレーム１１２７は、側面のその他の部分、例えばバンパ１８よりも外周側に出っ張っている。これにより、自走式電気掃除機１が家具等に衝突しても、家具等が破損することを抑制できる。

なお、自走式電気掃除機１は主に前進するため、前方側の側面が家具等に衝突し易いが、例えば隘路に進入した場合等を考慮すると、本実施形態の様に側面や後面にもバンパーフレーム１１２７を設けることが好ましい。また、バンパ１８は環状のため、本実施形態の様にバンパーフレーム１１２７を環状に形成することで、バンパ１８の外周側にバンパーフレーム１１２７を位置させることができる。こうすると、バンパ１８を外周側から押えることができるため、組立し易い。

（下ケース１１２の突起）
下ケース１１２について、回転ブラシ１４の左右方向外側それぞれ（真左外側及び真右外側）には、下ケース１１２の底面に設けた凸部である後方突起１１２３の少なくとも一部が設けられている。後方突起１１２３それぞれの少なくとも一部は、駆動輪１１６の真後方にも位置している。

また、２つの駆動輪１１６の間の領域に相当する、下ケース１１２の中央側領域には、中央前側突起１１２４及び中央後側突起１１２５が設けられている。中央前側突起１１２４は、前後方向で駆動輪１１６の前端側、左右方向で下ケース１１２の中央側に位置している凸部である。中央後側突起１１２５は、中央前側突起１１２４より後側で、前後方向に延在している凸部である。

本実施形態の自走式電気掃除機１は、駆動輪１１６の後端と回転ブラシ１４の外端とが近接している。具体的には、駆動輪１１６の後端の左右内側部分から、回転ブラシ１４の前端の左右外側部分までの距離は、例えば小形化の観点から２０ｍｍ以下にしている。回転ブラシ１４は、床面に近接して塵埃を吸引し易くするために下ケース１１２から突出しており、駆動輪１１６は床面に接触するべく同様に突出している。このため、２つの駆動輪１１６の間の領域（突起１１２４，突起１１２５が設けられている中央側領域）や、駆動輪１１６後側の領域（突起１１２３が設けられている領域）に障害物が入り込むと、駆動輪１１６と回転ブラシ１４の間に嵌り込んで自走式電気掃除機１の駆動を妨げるおそれがある。このような事態を抑制すべく、突起１１２３，突起１１２４，突起１１２５を設けている。何れの突起１１２３，１１２４，１１２５も、自走式電気掃除機１が、少なくとも平坦な床面上を走行している間は、床面から離間する寸法に調整された突起とされている。突起１１２４，１１２５は一体であってもよい。

［駆動輪１１６］
図３等に示す様に、駆動輪１１６はそれぞれ、減速機構１１４２それぞれを介して走行モータ１１６１それぞれの駆動力を受ける部材である。これにより駆動輪１１６自体が回転することで本体１１を前進、後退、旋回又は超信地旋回させることができる。駆動輪１１６は、左右両側に配置されている。本実施形態では、駆動輪１１６は、通常の前進時（障害物や段差を検知しない状況）に自走式電気掃除機１を第一の速度帯で走行させる。例えば第一の速度帯は、３１５ｍｍ／ｓ程度に設定することができる。本実施形態の自走式電気掃除機１は、例えば平坦な床面を走行する場合は第一の速度帯程度の速度で主に走行する。後述する第二の速度帯は、第一の速度帯よりも高速であれば特に制限されないが、好ましくは第一の速度帯の１．２倍以上、１．３倍以上、又は１．４倍以上にすることができる。なお、「第一の速度帯」で駆動する自走式電気掃除機１は、略定速で走行してもよいし、或る程度の幅の加減速をしつつ走行してもよいが、例えば、走行する自走式電気掃除機１を観察する使用者に与える印象の観点からは、略定速であることが好ましい。

［補助輪１７］
図４は、補助輪１７の拡大斜視図である。図３，４等に示す様に、補助輪１７は、下ケース１１２を床面から離間させつつ自走式電気掃除機１を円滑に移動させるための補助的な車輪であり、下ケース１１２のうち、駆動輪１１６より前方側に設けられている。補助輪１７は、駆動輪１１６による本体１１の移動に伴い床面との間で生じる摩擦力によって従動回転するように固定軸１７３によって支持されている。尤も、補助輪１７をモータ駆動させても構わない。

補助輪１７は、固定軸１７３を回転軸として回転可能に設けられた略円形の接地輪１７１、接地輪１７１の公転軸である公転支持部１７５を有する。接地輪１７１は、自走式電気掃除機１の走行に伴って床面に接触して回転及び公転できる。

接地輪１７１は、公転支持部１７５に支持されることで、水平面内（上下方向に垂直な面内）で３６０°公転自在に構成されている。すなわち、接地輪１７１は、公転支持部１７５を中心とする円形状の軌跡を描くことができる。公転すると、接地輪１７１とともに接地輪１７１の回転軸の方向も変化する。具体的には、接地輪１７１の回転軸は、接地輪１７１が描く円形の軌跡を想定するときに、接地輪１７１が位置する部分におけるこの円の略接線方向を向く。
なお、図３に示す補助輪１７は、本体１１の前方の左右方向の中央に設けられている。

［バンパ１８］
バンパ１８は、外部から作用する押圧力に応じて前後方向、好ましくはさらに左右方向、で移動可能に設置されている。バンパ１８は、左右一対のバンパばね（図示省略）によって前方向に付勢されている。バンパ１８を介して障害物からの抗力がバンパばねに作用すると、バンパばねは変形し、バンパ１８を前方向に付勢しつつバンパ１８の後退を許容する。バンパ１８が障害物から離れて抗力がなくなると、バンパばねの付勢力によってバンパ１８は元の位置に戻る。ちなみに、バンパ１８の後退（つまり、障害物との接触）は、バンパセンサ（赤外線センサ）によって検知され、その検知結果が制御装置２に入力される。障害物等の接触位置に応じてバンパ１８の変位量が異なるため、本体１１に対する障害物等の位置を検知することも可能である。

［センサ類］
図５は、自走式電気掃除機の制御装置２、及び制御装置２に接続される機器を示す概略構成図である。制御装置２は、各種のセンサの検知信号等を利用しつつ、駆動輪１１６に駆動力を与える走行モータ１１６１や、各種のブラシに駆動力を与えるブラシモータ等を制御することができる。

バンパセンサは、バンパ１８の後退（つまり、障害物との接触）を検知するセンサである。
図２等に例示する測距センサ２１０は、障害物までの距離を検出する赤外線センサである。本実施形態では、正面３箇所と側面２箇所の計５か所に測距センサを設けた。測距センサ２１０は、赤外線を発光させる発光部（図示せず）と、赤外線が障害物で反射して戻ってくる反射光を受光する受光部（図示せず）とを有している。この受光部によって検出される反射光に基づいて、障害物までの距離が算出される。なお、バンパ１８のうち少なくとも測距センサの近傍は、赤外線を透過させる樹脂又はガラスで形成されている。

図３等に例示する床面用測距センサ２１１（床面検知手段）は、床面までの距離を計測する赤外線センサであり、下ケース１１２の下面の前後左右４か所に設置されている。より具体的には、補助輪１７の前側に位置する前方床面用測距センサ２１１ｆ、回転ブラシ１４及び掻取りブラシ１３の後側に位置する後方床面用測距センサ２１１ｂ、左側の駆動輪１１６の前側かつ左側に位置している左方床面用測距センサ２１１ｌ、右側の駆動輪１１６の前側かつ右側に位置している右方床面用測距センサ２１１ｒが設けられている。
なお、各床面用測距センサの位置は、必ずしもこれに限られる必要はなく、本体１１のうち、駆動輪１１６の前方側、後方側、左右側にそれぞれ設けられていればよい。床面用測距センサ２１１としては、床面までの距離を少なくとも３段階区別できるものを用いることが好ましく、例えば、ＰＳＤセンサを採用できる。

図５に示す走行モータパルス出力を利用して、走行モータ１１６１の回転速度、回転角度を検出する。なお、走行モータパルス出力より検出される回転速度、回転角度と、減速機構の歯車比と、駆動輪１１６の径とに基づいて、制御装置２は本体１１の移動速度、移動距離、角速度を算出する。本体１１の角速度は、ジャイロセンサを用いることで検知してもよい。

走行モータ電流計測器は、走行モータ１１６１の電機子巻線に流れる電流を計測する計測器である。電流計測器は、計測した電流値を制御装置２に出力する。

［駆動装置］
図５に示す走行モータ駆動装置（左）（右）は、左右側の走行モータ１１６１を駆動するインバータ、または、ＰＷＭ制御によるパルス波形発生装置であり、制御装置２からの指令に応じて動作する。電動送風機駆動装置、回転ブラシ用モータ駆動装置、サイドブラシ用モータ駆動装置（左）（右）についても同様である。これら各駆動装置は、本体１１内の制御装置２（図２参照）に設置されている。

［制御装置２］
制御装置２は、例えばマイコン（Microcomputer）であり、ＲＯＭ（Read Only Memory）に記憶されたプログラムを読み出してＲＡＭ（Random Access Memory）に展開し、ＣＰＵ（Central Processing Unit）が各種処理を実行するようになっている。制御装置２は、スイッチシート２２（図１参照）、及び、上述の各センサ類から入力される信号に応じて演算処理を実行し、各駆動装置に指令信号を出力する。

［段差を検知した場合の制御］
床面用測距センサ２１１は、床面用測距センサ２１１の下方に赤外線を反射する物質（例えば、床面）がどの程度離れて位置しているかを検知する。本実施形態では、床面用測距センサ２１１が検知する距離の閾値として、第一の閾値と、第一の閾値より小さく０ｍｍより大きい第二の閾値という語を用いて説明する。但し、床面用測距センサ２１１が検知する距離について、自走式電気掃除機１が平坦な床面を走行している場合に検知する距離を０ｍｍと、平坦な床面を走行している場合よりも床面から離れているときに検知する距離を正値と、平坦な床面を走行している場合よりも床面に近いときに検知する距離を負値と、定義する。
なお、例えば、第一の閾値を３０ｍｍ、第二の閾値を８ｍｍとすることができる。また、床面用測距センサ２１１の検出値がどのようなものであるかは、実際に床面用測距センサ２１１の出力信号を取得して確認してもよいし、床面用測距センサ２１１から床面までの距離を観察することで確認してもよい。

（第一の閾値以上の値を検知した場合）
床面用測距センサ２１１によって階段等の大きな段差を検知することで、自走式電気掃除機１の大きな段差からの落下を防止できる。例えば、前方床面用測距センサ２１１ｆが、第一の閾値以上の値を検知した場合（床面までの距離が、自走式電気掃除機１が位置している面から例えば３０ｍｍ以上下側にある（大きい下り段差がある）と認識した場合）、制御装置２は走行モータを制御して本体１１を後進させ、さらにその場で回転（超信地旋回）させて進行方向を後方に転換させる。この回転角度は９０°超２７０°未満が好ましい。これにより、自走式電気掃除機１は、大きい下り段差を落下せずに走行を継続できる。

第一の閾値以上の値を検知した場合はこのように、即座に自走式電気掃除機１を減速・停止、さらに好ましくは後退させ、その後超信地旋回させて進路を変更した後に再び前進させることができる。

（第一の閾値未満第二の閾値以上の値を検知した場合）
或る面を走行している自走式電気掃除機１が、この面よりも高い位置にある別の面との境界としての段差（上り段差）に向かう場合がある。この場合、この上り段差が、自走式電気掃除機１が前進走行しても乗り越えきれない高さであることがある。このような上り段差のうち、接地輪１７１は段差を乗り越えることができるものの、駆動輪１１６の一方または両方が越えられない上り段差を考える。この場合、駆動輪１１６がやや上り段差に乗り上げることで、自走式電気掃除機１は、前方側を上に向けてやや傾くことがある。このとき、前方床面用測距センサ２１１ｆが第一の閾値未満第二の閾値以上の値を検知するように第二の閾値を設定しておく。また、このとき、後方床面用測距センサ２１１ｂは、０ｍｍ又は負値を検知することができる。

傾いた状態でも、自走式電気掃除機１は前進走行すべく駆動輪１１６を回転させ続けているため、段差の高さによっては上り段差を乗り越えてさらに進む可能性もあるが、現在想定している段差では、段差を乗り越えきれずにその場で空転してしまう。このようなとき、後述する乗り越えに係る制御を行うことができる。

なお、自走式電気掃除機１が上り段差を登り切れるか否かを区別するには、例えば、センサ２１１ｆが第一の閾値未満第二の閾値以上の値を検知する及び／又はセンサ２１１ｂが０ｍｍ又は負値を検知するという検知状態が所定時間継続したことを以て、段差が乗り越えきれないものであると判断することができる。この「所定時間」は略０秒にしても良いが、通常、上り切れる段差を登りきるのには１〜２秒を要するため、例えば２．０秒、２．５秒又は３．０秒にすることが好ましい。

（第二の閾値未満の値を検知した場合）
この場合、自走式電気掃除機１が平坦な面を走行していると判断できるため、前進を継続することができる。

〔段差検知から乗り越えに係る制御〕
図６は本実施形態に係る段差検知から段差を乗り越える制御に係る自走式電気掃除機１の動きの流れを示す図、図７は本実施形態に係る段差検知から段差乗り越えに係る制御のフローチャートである。図６，図７を参照しつつ、自走式電気掃除機１が床面Ｌ（第一の床面）を走行中、床面Ｌよりも高い面である別の床面Ｕ（第二の床面）との間に形成されている段差を登る制御の流れを説明する。図６中、左右の駆動輪１１６と、接地輪１７１とをそれぞれ点線で示し、接地輪１７１の公転軸である公転支持軸１７５を黒色で塗り潰した丸で示している。段差検知から段差乗り越えに係る自走式電気掃除機１は、概ね図６（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）の順に動く。本実施形態では、前方床面用測距センサ２１１ｆで段差を検知する場合を代表して説明するが、後方床面用測距センサ２１１ｂ、左右の床面用測距センサ２１１ｌ，２１１ｒによって段差を検知した場合も同様に制御することができる。

また、本実施形態の自走式電気掃除機１の各種の動作は、制御装置２が各種センサの検知結果を取得したり、各種モータに駆動指令を出力したりすることで実現することができる。また、充電池１９は、制御装置２、各種センサ及びモータ等に電力を供給することができる。

まず、自走式電気掃除機１は、通常の前進速度である第一の速度帯に属する速度で前進する（図６（ａ）、ステップＳ１００）。この間、もしも何れかの床面用測距センサ２１１が第一の閾値以上を検知すると（ステップＳ２００，Ｙｅｓ）、超信地旋回して進路を変更した後、第一の速度帯での前進を再開する（ステップＳ３００）（不図示）。このステップＳ２００及びステップＳ３００の制御は、本実施形態におけるその他のステップの最中に適宜割り込み処理したり、常時ステップＳ２００の条件の成否を監視するようにしてもよい。

一方、例えば前方床面用測距センサ２１１ｆが第一の閾値未満第二の閾値以上の値を所定時間以上検知すると（ステップＳ２００，Ｎｏ、ステップＳ４００，Ｙｅｓ、図６（ｂ））、自走式電気掃除機１は一対の駆動輪１１６をともに逆回転させて後進する（ステップＳ５００、図６（ｃ））。所定時間や後進距離は適宜設定できるが、例えば２．０秒以上、３５０ｍｍ以上にすることができる。

ステップＳ５００における後進に際しては、その後のステップＳ７００で段差に対して略垂直な方向から進入すべく、一対の駆動輪１１６を略同角速度で回転させて真後ろに後進することが望ましいが、異なる角速度で或る程度曲がりつつ後進しても良い。また、旋回又は超信地旋回で進路を後方に変更した後、その方向に進行し、さらに旋回又は超信地旋回で進路を前方（段差に向かう方向）に変更してもよい。ここでは、ステップＳ４００後に進路を段差から離れる方向に変更する何れの態様も「後進」と呼ぶ。

また、ステップＳ４００の判定に際しては、各駆動輪１１６の速度が略０である状態又は各駆動輪１１６の速度の差が略０である状態が所定時間継続するか否かも判定することが望ましい。このような状態が所定時間継続した場合、両方の駆動輪１１６が段差に乗り上げている状態であるか否か、すなわち自走式電気掃除機１が段差に対して略垂直な方向を向いているか否かを推定できるので、この速度の情報を利用すれば、続くステップＳ５００で適切な進路を設定することができるためである。

その後、自走式電気掃除機１は、床面用測距センサ２１１の第一の閾値の値を一時的に増加させる（これを第三の閾値と呼ぶ。）（ステップＳ６００）。これにより、この後行われる前進で段差を乗り越える際に、自走式電気掃除機１が段差との衝突による衝撃で跳ね上げられて床面との距離が一時的に大きくなっても、旋回又は超信地旋回して進路を変更し、登った段差からすぐに下りてしまうといったことを抑制できる。

なお、ここでいう「後進」とは、自走式電気掃除機１の向いている方向は維持して、一対の駆動輪１１６を略同速度で逆回転させることで後退させることであることが好ましい。そうでない態様で後進する場合は、後進後、自走式電気掃除機１の前方が段差の延在方向に垂直な方向を向くように方向を調整することが望ましい。

また、上記のように、自走式電気掃除機１が跳ね上げられるなどしても超信地旋回等をすることを抑制できれば、閾値を利用した制御の詳細は種々変更することができる。例えば、第一の閾値を増加させて第三の閾値とするような態様に限られず、第一の閾値以上の値を検知しても、これが第三の閾値未満の値であれば走行を継続するようなものであればよい。

閾値を第三の閾値に変更した後、自走式電気掃除機１は、ステップＳ１００での走行速度（第一の速度帯に属する）より高速（第二の速度帯に属する）で前進する（ステップＳ７００、図６（ｄ））。第二の速度帯は適宜設定できるが、例えば第一の速度帯に属する或る速度の１．２倍又は１．３倍以上にすることができる。本実施形態では４７０ｍｍ／ｓ以上にした。なお、第一の速度帯と第二の速度帯とは、重複する範囲があってもなくてもよい。この点、第一の速度帯の最高速度が、第二の速度帯の最低速度よりも低いことが好ましい。尤も、或る速度が第一の速度帯に属するか否かを判断するに際しては、平坦な床面を走行させた場合に、非常に低い割合でのみ出現する速度（例えば、平坦な床面を１時間走行させた場合に、累計で数秒間〜３分間程度の間のみ出現する速度）は、第一の速度帯に属さないと判断しても良い。また、制御装置２による信号に基づいて自律的に駆動する場合に出現する速度のみを第一の速度帯に属するものと判断することが好ましく、例えばリモコン等によって使用者が操作指令を送信する場合に出現する速度は第一の速度帯に属さないと判断しても良い。

第二の速度帯での前進から所定時間経過又は所定距離前進したら、速度を低下させて第一の速度帯に復帰させるとともに、床面用測距センサ２１１の閾値を第三の閾値から第一の閾値に復帰させる（ステップＳ８００）。この「所定時間」は、ステップＳ５００による後進距離以上の距離を進めるだけの時間を下限として設定すればよいが、上限としては段差を乗り越えた先に下り段差がある状況に備えることが好ましいため、例えば、「ステップＳ５００による後進距離」の１．０倍超、かつ、１．０５倍、１．１倍、又は１．２倍以下に相当する距離だけ進める時間に設定することができる。なお、速度を低下させるタイミングと床面用測距センサ２１１の閾値を復帰させるタイミングとは、必ずしも同時でなくてもよい。

なお、ステップＳ４００に代えて又は追加した制御を行うこともできる。例えば、接地輪１７１の回転を検知する接地輪センサをさらに設け、駆動輪１１６の回転速度よりも定速である場合を検知することで、ステップＳ５００に進むようにしても良い。この場合、接地輪１７１及び駆動輪１１６の直径の比を考慮する。例えば、自走式電気掃除機１が或る速度で走行している場合に、接地輪１７１の回転速度Ｘに対する駆動輪１１６の速度Ｙ、すなわちＹ／Ｘがａであるような構造ならば、この比がａ超の所定値以上になったとき、ステップＳ５００に進む（ステップＳ４００がＹｅｓである）と判定するようにしても良い。

＜実施形態２＞
本実施形態の構成は、次の点を除き実施形態１と同様にできる。図８は本実施形態に係る段差検知から段差を乗り越える制御に係る自走式電気掃除機１の動きの流れのうち、後進するステップ以降を示す図、図９は本実施形態に係る段差検知から段差を乗り越える制御のフローチャートである。

段差を乗り越えるべく自走式電気掃除機１が前進する場合、駆動輪１１６に先立って接地輪１７１が床面Ｕ及び床面Ｌの間に形成される段差に接触する。上述のとおり接地輪１７１は公転支持軸１７５まわりに公転可能であるところ、接地輪１７１が公転支持軸１７５より前方に位置する状態で段差に接触すると、接地輪１７１が公転支持軸１７５より後方に位置する状態で段差に接触する場合に比して、段差を乗り越えにくい。これは、前者の場合、段差と接地輪１７１とが接触すると接地輪１７１が後方に移動してしまい、エネルギーが段差を超えるためではなく接地輪１７１を公転させることにも使われてしまうためだと考えられる。そして、自走式電気掃除機１が例えば直後方に後進した後、例えば直前方に前進すると、接地輪１７１が公転支持軸１７５より前方に位置したまま段差に接触する虞がある。

このため、本実施形態では、後進（ステップＳ５００、図８（ａ））をした後、時計回り及び反時計回りにそれぞれ超信地旋回又は旋回を行う（ステップＳ５１０，５２０、図８（ｂ），（ｃ））。この超信地旋回又は旋回後は、自走式電気掃除機１は前進、好ましくは段差に対して略垂直な方向に前進する（図８（ｄ））。これにより、前進に先立って接地輪１７１を公転支持軸１７５の後方側に位置するように公転させることができるため、段差の乗越えを行い易くなる。

＜実施形態３＞
本実施形態の構成は、次の点を除き実施形態１又は２と同様にできる。図１０は本実施形態に係る段差検知から段差を乗り越える制御に係る自走式電気掃除機１の動きの流れのうち、後進するステップ以降を示す図、図１１は本実施形態に係る段差検知から段差を乗り越える制御のフローチャートである。

本実施形態では、自走式電気掃除機１が段差に向かって斜めに接近した場合に好ましい制御を説明する。段差に向かって斜めに接近する場合、段差に向かって正面から接近する場合に比して、少なくとも最初に段差に接触する駆動輪１１６は段差を乗り越えやすい。このため、第一の速度帯によっては、接地輪１７１及び、一対の駆動輪１１６のうち一方のみが段差を乗り越えることがある。この場合、床面用測距センサ２１１ｆ，２１１ｂは第二の閾値未満の値を出力することが多いため、例えばその他の床面用測距センサ２１１を利用して、このような片輪のみ乗り越えた状況を検知できるように構成することが望ましい。このような制御方法について説明する。

まず、第一の速度帯で前進した結果、床面Ｕ及び床面Ｌの間に形成される段差に斜めに近づいたとする（図１０（ａ））。段差に接触して接地輪１７１及び一対の駆動輪１１６のうち一方のみが段差を乗り越えると、自走式電気掃除機１は左右に傾くため、左右の床面用測距センサ２１１ｌ，２１１ｒの出力値の差が大きくなる。この差値が或る値（第四の閾値と呼ぶ。）以上であることを検知することで、自走式電気掃除機１が片輪のみ乗り越えたものと判断できる（図１０（ｂ）、ステップＳ４００，Ｙｅｓ）。この状況で床面用測距センサ２１１ｆが検知する値が第二の閾値未満となるように第二の閾値又は床面用測距センサ２１１ｆの設置位置を調整しておくと、自走式電気掃除機１が段差に対して垂直に進入した場合との区別がしやすいため好ましい。

そのまま走行を続けると、床面Ｌに位置している方の駆動輪１１６が段差に接触することで、自走式電気掃除機１は、段差の延在方向と平行になるよう案内される（図１０（ｂ））。これに伴い自走式電気掃除機１は或る程度の角速度を以て旋回する。したがって、自走式電気掃除機１の角速度の絶対値が所定以上になったことを検知することで、自走式電気掃除機１が段差に平行な方向を向いたことを検知できる（ステップＳ４１０，Ｙｅｓ）。第四の閾値や自走式電気掃除機１の角速度の閾値は、適宜自走式電気掃除機１をテスト走行させて決定することができるが、例えば、それぞれ５ｍｍ以上、３０ｄｅｇ／ｓ以上にすることができる。自走式電気掃除機１の角速度は、ジャイロセンサ等の角速度センサを自走式電気掃除機１に設けることで検出できる。
また、自走式電気掃除機１が段差に平行な方向を向いたことは、ステップＳ４１０に代えて又は追加して、一対の駆動輪１１６の角速度がともに０より大きく、かつともに略同速度で駆動していることを検知することで判断してもよい。ステップＳ４００の結果によって、既に片輪が乗り上げたことは検知できているため、その後自走式電気掃除機１が段差に案内されて旋回し終えていれば、両駆動輪１１６の速度はこのような関係になるためである。

その後、所定時間以上、例えば０．５ｓ以上前進させることで、自走式電気掃除機１の進行方向を精度よく段差の向きに平行に揃えることができる（ステップＳ４１１。このステップは特に任意である）。次に、ステップＳ４１０で検知した角速度に対応する回転方向と反対の方向に向かって旋回又は超信地旋回させる（図１０（ｃ）、ステップＳ４１２）。旋回又は超信地旋回の角度は、９０°又は９０°に近い値（例えば８５°〜９５°）が好ましい。この旋回又は超信地旋回については、段差を乗り越えた方の駆動輪１１６を逆回転させることでも同様の結果を得られる。何れの駆動輪１１６が段差を乗り越えているかは、左右の床面用測距センサ２１１ｌ，２１１ｒの出力値から判定可能である。その後は上述したのと同様に、後進、閾値の変更及び第二速度帯での前進を行うことで段差を乗り越え得る。

＜実施形態４＞
本実施形態の構成は、次の点を除き実施形態１又は２と同様にできる。図１２は本実施形態に係る段差検知から段差を乗り越える制御に係る自走式電気掃除機１の動きの流れのうち、後進するステップ以降を示す図、図１３は本実施形態に係る段差検知から段差を乗り越える制御のフローチャートである。

本実施形態では、自走式電気掃除機１が段差に向かって斜めに接近した場合の制御の他の方法を説明する。まず、例えば第一の速度帯で前進した結果、床面Ｕ及び床面Ｌの間に形成される段差に斜めに近づいたとする（図１２（ａ））。段差に接触して接地輪１７１及び一方の駆動輪１１６が段差を乗り越えると、左右の床面用測距センサ２１１ｌ，２１１ｒの出力値の差が大きくなる。この差値が或る値（第四の閾値と呼ぶ。）以上であることを検知することで、自走式電気掃除機１が片輪のみ乗り越えたものと判断する（図１２（ｂ）、ステップＳ４００，Ｙｅｓ）。

この状態で一旦自走式電気掃除機１を停止させる（ステップＳ４０１）。そして、例えば左右の床面用測距センサ２１１ｌ，２１１ｒの検知結果を利用して、右駆動輪１１６が段差を乗り越えたと判断できる場合は反時計回りに、左駆動輪１１６が段差を乗り越えたと判断できる場合は時計回りに、それぞれ旋回又は超信地旋回する（図１２（ｃ）、ステップＳ４０１）。旋回又は超信地旋回を行う旋回角度は、段差を乗り越えた方の駆動輪１１６又は接地輪１７１が段差を落下しない程度の角度にすることが好ましい。これは、駆動輪１１６や接地輪１７１のレイアウトに依存するため、適宜テスト走行をさせることで設定できる。この旋回又は超信地旋回により、次のステップの助走長さを確保できる。なお、この場合の旋回は、段差を乗り越えた側の駆動輪１１６を逆回転させた後順回転させていれば良く、段差を乗り越えていない側の駆動輪１１６の回転方向は何れのときにおいても順回転でも逆回転でもよい。尤も、段差を乗り越えた側の駆動輪１１６がこの旋回の最中に段差から落下してしまう確率が極力低くなるようにパラメータを調整しておくことが望ましい。

その後、ステップＳ４０１の回転方向とは反対の方向に超信地旋回する（図１２（ｄ）、ステップＳ４０２）。ステップＳ４０１により、床面Ｌに位置している側の駆動輪１１６から段差までの道のりを大きくできているため、十分に加速してこの駆動輪１１６を段差に接触させることができる。これにより、自走式電気掃除機１が段差を越えやすくできる。

以上、本発明に係る自走式電気掃除機について実施形態を示して詳細に説明した。なお、本発明の内容は実施形態に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲内において適宜改変・変更等することができることはいうまでもない。また、本実施形態においては、自走式掃除機を例に取り説明したが、駆動輪を用いて床面を走行する移動体へ適用しても同様な効果がある。

１ 自走式電気掃除機
１１ 本体
１１１ 上ケース
１１２ 下ケース
１１２１ サイドブラシ取付部
１１２２ 補助輪取付部
１１２３ 後方突起
１１２４ 中央前側突起
１１２５ 中央後側突起
１１２６ 排気口
１１２７ バンパーフレーム
１１２８ 取付爪係止部
１１３ 吸口部
１１３１ 吸引口
１１３３ 回転ブラシモータ
１１４ 駆動機構収容部
１１４１ アーム（サスペンション）
１１４２ 減速機構
１１５ 電池収容部
１１６ 駆動輪
１１６１ 走行モータ
１１７ 前方蓋
１１８ 気密部材
１３ 掻取りブラシ
１４ 回転ブラシ
１５ サイドブラシ
１５１ サイドブラシホルダ
１５２ サイドブラシモータ
１６ 電動送風機
１６１ 弾性体
１６２ 凸形状
１７ 補助輪
１７１ 接地輪
１７３ 固定軸
１７５ 公転支持部
１８ バンパ
１９ 充電池
２ 制御装置
２１ 制御基板
２１０ センサ類（測距センサ）
２１１ センサ類（床面用測距センサ）
２２ スイッチシート
２２１ 円形操作ボタン
２２２ 環形操作ボタン
４ ダストケース

Claims (8)

1. 左右方向に並ぶ一対の駆動輪と、
   床面用測距センサと、を有する自走式電気掃除機であって、
   第一の床面を走行している間に、第一の床面及び第一の床面より高い位置にある第二の床面の境界にある段差に接近した場合、該段差から離れる方向に後進し、その後、第一の床面を走行していた時の速度より高速で前記段差に向かって走行することを特徴とする自走式電気掃除機。
2. 前記駆動輪の前方に設けた公転自在の接地輪を有し、
   前記段差から離れる方向に後進した後、時計回り及び反時計回りに旋回又は超信地旋回してから、前記段差に向かって走行することを特徴とする請求項１に記載の自走式電気掃除機。
3. 前記床面用測距センサは、検知する値を少なくとも３段階に区別可能であり、
   該３段階の区別を、それぞれ、第二の閾値未満、第二の閾値以上第一の閾値未満、及び第一の閾値以上、に区別するものとすると、
   第一の閾値以上の値を検知した場合、旋回又は超信地旋回して進路を変更し、
   第一の閾値未満かつ第二の閾値以上の値を所定時間以上検知した場合、後進することを特徴とする請求項１又は２に記載の自走式電気掃除機。
4. 前記高速で走行を開始してから所定時間以上経過するまで又は所定距離以上走行するまでは、前記床面用測距センサが検知した値が第一の閾値以上の値であっても第三の閾値未満の値である場合は、走行を継続することを特徴とする請求項３に記載の自走式電気掃除機。
5. 前記段差から離れる方向は、前記段差の延在方向に略垂直な方向であり、
   前記高速で段差に向かって走行する方向は、前記段差の延在方向に略垂直な方向であることを特徴とする請求項１乃至４何れか一項に記載の自走式電気掃除機。
6. 左右方向に並ぶ一対の駆動輪と、
   該駆動輪の前方に設けた公転自在の接地輪と、
   床面用測距センサと、を有する自走式電気掃除機であって、
   第一の床面を走行している間に、第一の床面及び第一の床面より高い位置にある第二の床面の境界にある段差を前記駆動輪の一方が乗り越え、他方が乗り越えない場合、該乗り越えた方の駆動輪を逆回転させることで旋回又は超信地旋回し、
   前記段差から離れる方向に後進し、その後、第一の床面を走行していた時の速度より高速で段差に向かって走行することを特徴とする自走式電気掃除機。
7. 当該自走式電気掃除機の角速度を検知可能な角速度センサを有し、
   前記駆動輪の一方が前記段差を乗り越えた後、他方の駆動輪が前記段差に案内されることで当該自走式電気掃除機が前記段差の延在方向に略平行に走行した後、前記段差から離れる方向に後進することを特徴とする請求項６に記載の自走式電気掃除機。
8. 左右方向に並ぶ一対の駆動輪と、
   該駆動輪の前方に設けた公転自在の接地輪と、
   床面用測距センサと、を有する自走式電気掃除機であって、
   第一の床面を走行している間に、第一の床面及び第一の床面より高い位置にある第二の床面の境界にある段差を前記駆動輪の一方が乗り越え、他方が乗り越えない場合、該乗り越えた方の駆動輪を順回転させることで旋回又は超信地旋回した後、該乗り越えた方の駆動輪を逆回転させることで旋回又は超信地旋回することを特徴とする自走式電気掃除機。

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