JP2019111008A - 自走式掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動輪による畳へのダメージを軽減した自走式掃除機を提供する。【解決手段】掃除機本体１を走行させるための駆動輪１７ａ、１７ｂと、掃除機本体１が走行する畳の目地方向９１を検知する床面センサ（図示せず）と、駆動輪１７ａ、１７ｂと床面センサを制御する制御装置（図示せず）を備え、制御装置は、床面センサにより掃除機本体１が畳の目地方向９１に沿って前記畳の縁９０まで走行を終えたと検知された場合、走行方向に対して掃除機本体１を反対方向に旋回することなく横方向へシフトするようにしたもので、掃除機本体１が前進にて集塵しながら畳の目地方向９１に沿って畳の縁９０まで走行を終えた際に、例えばスイッチバック走行をさせて横方向にシフトすることで、従来旋回動作で回転軸となる駆動輪１７ａ、１７ｂの一つと畳との間に発生していた大きな摩擦を無くし、畳へのストレスを大幅に軽減することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、自走して清掃を行う自走式掃除機に関する。

家庭用の自走式掃除機を走行させるため、自走式掃除機にバンパーセンサや超音波センサなどの障害物検出センサを搭載し、障害物を発見または障害物と接触することによって走行の方向等をランダムに変化させて走行させることが知られており、例えば、方向等を変化させるのに幾つかのパターンを用意しておき、それらの組合せによって走行させたり、走行しながら部屋の地図を自動生成したり、規則的に走行させたりするものである。

一方、集塵については、床面の埃や砂などを効率よく塵吸入口へ導くため円筒状の回転ブラシを動作させ集塵する方法が一般的である。

ここで床の種類に応じた掃除について述べるが、床は、毛足の長い絨毯、フローリング、表面が柔らかく傷みやすい畳の３つに大別され、絨毯掃除の場合、特に毛足の長い絨毯は回転ブラシに絡まりやすく、つまり回転ブラシの回りづらさ（回転ブラシを駆動するモータの電流値が大きくなる事）を検知して制御装置は絨毯の毛が絡まらないよう回転ブラシの回転速度を落とし、一方で回転ブラシの集塵力ダウンを補うため吸引モータのパワーをアップさせるようにしている（この絨毯検知動作を床面の種類に応じた掃除が可能だとカタログ記載するメーカが圧倒的である）。

フローリングの場合、塵が板同士をつなぎあわた部分（溝）に溜まりやすいため、しっかり回転ブラシで塵をかき出すためその回転数を高めに設定する。

畳の場合、素材が柔らかく高回転の回転ブラシの動作は畳を傷める可能性があるため回転数を落として畳の目の方向（目地方向）に沿って回転ブラシを動作させるのが望ましい。

近年、畳の目の方向（目地方向）を検知して目地方向に沿った走行を行う自走式掃除機が提案されている。以下に図２から図６を用いて従来の自走式掃除機について説明する。

図２は、従来の自走式掃除機の断面模式図、図３は、同自走式掃除機の機能ブロック図、図４は、同自走式掃除機の掃除機本体の底面図、図５は、同自走式掃除機の走行パターンを示す図、図６は、同自走式掃除機の駆動輪の拡大図である。

図２〜４において、従来の自走式掃除機の掃除機本体１は、掃除機本体１の下部（底面）に設けられカメラ１１を有する床面センサ１０と、塵埃を掻き上げる回転ブラシ１４と、塵埃を吸引する吸引風を生成する集塵モータ１５と、集塵モータ１５の上流側に位置し塵埃を捕集するダストボックス１６と、掃除機本体１を走行させるための駆動輪１７ａ、駆動輪１７ｂと、後輪１８と、回転ブラシ１４、集塵モータ１５及び駆動輪１７ａ、１７ｂを駆動制御する制御装置１３を備えている。

床面センサ１０は、カメラ１１によりカメラ画像を取得し、カメラ画像は、演算手段１２により白黒画像あるいはグレースケールに変換して白黒濃淡（コントラスト）が強い部分を特徴点として抽出し、特徴点どうしを繋いで線分を形成させ、この線の方向を畳の目地方向９１として検知するようにしている。

次に、畳の目地方向９１に対する自走式掃除機の走行パターンについて図５を用いて説明する。この種の自走式掃除機は、畳の目地方向９１が変わらない限り（回転ブラシ１４を動作させ集塵しながら）畳の目地方向９１に沿って真っ直ぐに走行し、畳の目地方向９１が変わるかあるいは畳の縁９０を検知すると、走行方向に対して横方向にずれるよう一方の駆動輪１７ａを回転軸として反対方向へ旋回して再び畳の目地方向９１に沿って真っ直ぐに走行、これを繰り返すのが一般的である（例えば、特許文献１参照）。

次に、自走式掃除機の走行部について説明する。この種の自走式掃除機は、図４に示すように掃除機本体１の底面には、独立して駆動する駆動輪１７ａおよび駆動輪１７ｂが左右に取り付けられ、中央後方には駆動能力を有しない後輪１８が配置されている。

駆動輪１７ａ、１７ｂが同一方向に正回転することで前進し、左右の駆動輪１７ａ、１７ｂが同一方向に逆回転して後退し、互いに逆方向に回転しまたは互いに異なる速度で回転することにより旋回する。

端的に言えば、図５に示すように、駆動輪１７ａ、１７ｂの一方を停止と変わらない速度で逆回転させながら他方を正回転させることで、それまで走行してきた方向に対して掃除機本体１が１台分だけ横方向にずれるよう片輪をおよそ回転軸として反対方向へ旋回することができる。なお、図６に示すように、この種の自走式掃除機の駆動輪１７ａ、１７ｂは外周に無限軌道（キャタピラー）のパターンに似たゴムタイヤ１７ｃを装着しており床面に対するグリップ力は極めて強く、少々の段差があっても乗り越えることが可能である。

特開２０１４−０７９５１３号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載された従来の自走式掃除機では、走行の仕方によっては駆動輪１７ａ、１７ｂが畳へ与えるストレスは大きい。具体的には、上記特許文献１に記載されたように、畳は１畳（いちじょう）と呼ぶ単位で長方形の形状をしており長方形のうち短辺方向が畳の目地方向と言うのが一般的である。つまり目地方向に沿って短辺方向に畳の縁まで走行すると、それまでの走行方向に対して横方向にずれるように１８０度旋回してそれまでの走行方向とは反対方向へ走行するのを繰り返すわけだが、そもそも畳の目地方向が短辺方向なので（長辺方向を走行して畳の縁９０まで走行して旋回する走行パターンと比較すると）圧倒的に旋回する回数が多い。

それに加えて、様々な床面や少々の段差があっても走行できるように床面に対するグリップ力の極めて強い駆動輪１７ａ、１７ｂを用いながら、旋回時の動作である駆動輪１７ａ、１７ｂの一方を停止と変わらない速度で逆回転させながら他方を正回転させる、つまり、片方の駆動輪（例えば、図５に示す１７ａ）を回転軸として反対方向へ旋回させるため、回転軸とした場所の畳は、回転軸となる駆動輪１７ａと畳との間に大きな摩擦が生じて畳を擦り削る（傷つける）と言う課題を有していた。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、畳を掃除する場合、畳の目地に沿った掃除性能を維持しつつ、駆動輪（走行タイヤ）による畳へのダメージを軽減することができる自走式掃除機を提供することを目的とする。

上記従来の課題を解決するために、本発明の自走式掃除機は、塵埃を吸引するための集塵モータと吸引された塵埃を捕集するダストボックスを有する掃除機本体と、前記掃除機本体を走行させるための駆動輪と、前記掃除機本体が走行する畳の目地方向を検知する床面センサと、前記駆動輪と前記床面センサを制御する制御装置を備え、前記制御装置は、前記床面センサにより前記掃除機本体が畳の目地方向に沿って畳の縁まで走行を終えたと検知された場合、走行方向に対して前記掃除機本体を反対方向に旋回することなく横方向へシフトするようにしたもので、自走式掃除機が前進にて集塵しながら畳の目地方向に沿って畳の縁まで走行を終えた際に、掃除機本体を走行方向に対して横方向にずらす方法として、駆動輪の一方を回転軸として反対方向へ旋回させるのでなく、例えばスイッチバック走行をさせることで、従来では旋回動作で回転軸となる駆動輪と畳との間に発生していた大きな摩擦を無くすことができ、ひいては駆動輪による畳へのストレスを軽減することが可能となる。

本発明の自走式掃除機は、掃除機本体が、集塵しながら畳の目地方向に沿って前進し畳の縁まで走行を終えた際に、走行方向に対して横方向にずらす方法として、駆動輪の一方を回転軸として反対方向へ旋回させるのでなく、例えばスイッチバック走行をさせることで、駆動輪と畳との間に発生していた大きな摩擦を無くすことができ、ひいては駆動輪による畳へのストレスを軽減することが可能となる。

本発明の実施の形態１における自走式掃除機の走行パターンを示す図 従来の自走式掃除機の断面模式図 同自走式掃除機の機能ブロック図 同自走式掃除機の掃除機本体の底面図 同自走式掃除機の走行パターンを示す図 同自走式掃除機の駆動輪の拡大図

第１の発明は、塵埃を吸引するための集塵モータと吸引された塵埃を捕集するダストボックスを有する掃除機本体と、前記掃除機本体を走行させるための駆動輪と、前記掃除機本体が走行する畳の目地方向を検知する床面センサと、前記駆動輪と前記床面センサを制御する制御装置を備え、前記制御装置は、前記床面センサにより前記掃除機本体が畳の目地方向に沿って畳の縁まで走行を終えたと検知された場合、走行方向に対して前記掃除機本体を反対方向に旋回することなく横方向へシフトするようにしたもので、自走式掃除機が前進にて集塵しながら畳の目地方向に沿って畳の縁まで走行を終えた際に、掃除機本体を走行方向に対して横方向にずらす方法として、駆動輪の一方を回転軸として反対方向へ旋回させるのでなく、例えばスイッチバック走行をさせることで、従来では旋回動作で回転軸となる駆動輪と畳との間に発生していた大きな摩擦を無くすことができ、ひいては駆動輪による畳へのストレスを軽減することが可能となる。

第２の発明は、特に、第１の発明の制御装置は、駆動輪により掃除機本体を前後方向にスイッチバックさせて横方向へシフトするようにしたもので、駆動輪の一つを回転軸として反対方向へ旋回する動作をせず、よりスムーズでかつ駆動輪と畳との間に発生していた大きな摩擦を無くすことができる。

第３の発明は、特に、第１又は第２の発明の自走式掃除機は、集塵を行う回転ブラシを備え、制御装置は、床面センサが検知した畳の目地方向に沿って前記回転ブラシを動作させるようにしたもので、目地方向に沿って回転ブラシを動作させることで畳に対してダメージを抑え、効果的な集塵が可能となる。

第４の発明は、特に、第３の発明の制御装置は、掃除機本体を横方向にシフトする間、回転ブラシの回転を制御するようにしたもので、例えば、フローリングでは塵が板同士をつなぎあわた部分（溝）に溜まりやすいため、しっかりブラシでかき出すため回転数は高めに設定でき、一方、畳では回転数を落とすことで畳へのダメージを更に低減することができる。

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は、本発明の実施の形態１における自走式掃除機の走行パターンを示す図である。なお、本実施の形態における自走式掃除機は、従来の自走式掃除機とは走行パターンが異なるだけであり、その他は従来の構成と同じである。従って、従来の自走式掃除機と同一部分については同一符号を用いてその説明を省略する。

本実施の形態における自走式掃除機は、従来と同じように、掃除機本体１の下部（底面）に取り付けられた床面センサ１０のカメラ１１によりカメラ画像を取得し、カメラ画像は演算手段１２により白黒画像あるいはグレースケールに変換して白黒濃淡（コントラスト）が強い部分を特徴点として抽出し、特徴点どうしを繋いで線分を形成させ、この線の方向を畳の目地方向９１と検知するようにしている。

次に、本実施の形態における自走式掃除機の畳の目地方向９１に対する走行パターンについて図１を用いて説明するが、この図における畳の目地方向９１は床面センサ１０が検知したものである。

自走式掃除機は、畳の目地方向９１に沿って回転ブラシ１４を動作させ集塵しながら畳の縁９０まで真っ直ぐに走行し、畳の縁９０に達すると、床面センサ１０は畳の目地方向９１が変わった事を検知するため、方向を変えようとする。

ここで従来の自走式掃除機では、走行してきた方向に対して横方向にずれるよう駆動輪１７ａ、１７ｂの一方を回転軸として旋回する。ここで言う旋回動作は、掃除機本体１がそれまで畳の目にそって走行してきた向きに対して、例えば９０度の方向転換を伴う切り返し動作を２回行うなど、少なくとも３０度以上の方向転換を伴いながら、走行してきた方向に対して１８０度ほど転回する動作を言う。

これに対して本実施の形態における自走式掃除機は、走行してきた方向に対して１８０度ほど転回する動作はせず、その一例として、スイッチバックさせ横方向へシフトする方法を説明する。

図１において、自走式掃除機が畳の目地方向９１に沿って回転ブラシ１４を動作させ集塵しながら畳の縁９０まで真っ直ぐに走行し、畳の縁９０に達すると床面センサ１０は畳の目地方向９１が変わった事を検知し、走行方向に対して横方向に掃除機本体１の１台分程度ずらすように（それまでの走行方向に対して３０度以内を目安とした）斜め方向に向けてバックを開始し、横方向に掃除機本体１台分程度ずれた位置に近づくとバックする方向を目地方向に沿った方向に合わせるようにしながらバックを継続し、床面センサ１０により、他方の畳の縁９０まで達した事を検知するとバックを止め、畳の目地方向９１に沿って前進し、これを繰り返す。

以上のように、本実施の形態における自走式掃除機は、前進にて集塵しながら畳の目地
方向９１に畳の縁９０まで走行を終えた際に、走行方向に対して横方向にずらす方法として、駆動輪１７ａ、１７ｂの一方を回転軸として反対方向へ旋回する走行動作をしないので、従来では旋回動作で回転軸となる駆動輪１７ａ、１７ｂのいずれかと畳との間に発生していた大きな摩擦を無くすことができ、ひいては駆動輪１７ａ、１７ｂによる畳へのストレスを軽減できる。

また、本実施の形態では、畳の目地方向９１に沿って掃除機本体１が前進方向に走行中だけ回転ブラシ１４を駆動し、バック走行する間は回転ブラシ１４の回転を停止するようにしている。

このことにより、畳の目地方向９１に沿って回転ブラシ１４を動作させることで畳に対してダメージを抑え、効果的な集塵が可能となる。

なお、本実施の形態における自走式掃除機は、前進方向の走行でかつ回転ブラシ１４を動作させることで集塵効果を発揮できる構成であること、かつ、１畳（いちじょう）と呼ぶ単位で長方形の形状内で自走式掃除機が走行する上では１８０度方向転換する機会がなくバック時には、回転ブラシ１４を動作させても集塵効果ないことからバック時の回転ブラシ１４の動作を停止させたが、バック時に回転ブラシ１４を動作させた場合でも集塵効果がある自走式掃除機の構成があれば、バック時に回転ブラシ１４を動作させてもよく本発明を限定するものではない。

以上のように、本発明にかかる自走式掃除機は、畳の目地方向に沿って畳の縁まで走行を終えた際に、走行方向に対して横方向にずらす方法として、駆動輪の一方を回転軸として反対方向へ旋回させるのでなく、スイッチバック走行をさせることで、従来旋回動作で回転軸となる駆動輪と畳との間に発生していた大きな摩擦を軽減できるもので、自走式掃除機のみならず、倉庫内の荷物を運搬する自走式搬送車などにも適用できる。

１ 掃除機本体
１０ 床面センサ
１１ カメラ
１２ 演算手段
１３ 制御装置
１４ 回転ブラシ
１５ 集塵モータ
１６ ダストボックス
１７ａ、１７ｂ 駆動輪
１７ｃ ゴムタイヤ
１８ 後輪
９０ 畳の縁
９１ 畳の目地方向

Claims (4)

1. 塵埃を吸引するための集塵モータと吸引された塵埃を捕集するダストボックスを有する掃除機本体と、前記掃除機本体を走行させるための駆動輪と、前記掃除機本体が走行する畳の目地方向を検知する床面センサと、前記駆動輪と前記床面センサを制御する制御装置を備え、前記制御装置は、前記床面センサにより前記掃除機本体が畳の目地方向に沿って畳の縁まで走行を終えたと検知された場合、走行方向に対して前記掃除機本体を反対方向に旋回することなく横方向へシフトするようにした自走式掃除機。
2. 制御装置は、駆動輪により掃除機本体を前後方向にスイッチバックさせて横方向へシフトするようにした請求項１に記載の自走式掃除機。
3. 集塵を行う回転ブラシを備え、制御装置は、床面センサが検知した畳の目地方向に沿って前記回転ブラシを動作させるようにした請求項１又は２記載の自走式掃除機。
4. 制御装置は、掃除機本体を横方向にシフトする間、回転ブラシの回転を制御するようにした請求項３に記載の自走式掃除機。