JP2021112415A - 自律走行型掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】自律走行型掃除機の清掃効率を向上させる。【解決手段】自律走行型掃除機は、筐体と、筐体を移動させるための右駆動輪１９及び左駆動輪２０と、筐体の底面に設けられた、塵埃を吸い込むための吸込口２２と、筐体の底面に設けられた、段差を検知するための段差センサ２４と、を備える。吸込口２２は、右駆動輪１９及び左駆動輪２０よりも前方に配置され、段差センサ２４は、吸込口２２の近傍又は吸込口２２よりも後方で右駆動輪１９及び左駆動輪２０よりも前方に配置される。【選択図】図５

Description

本開示は、自律走行型掃除機に関する。

近年では、使用者が留守中に自動的に部屋の中を掃除する自律走行型掃除機に関する技術が数多く特許出願されている。例えば特許文献１には、筐体裏面側の左右前方に段差センサを設け、この２つの段差センサの間に吸込口を設けた自律走行型掃除機が記載されている。

特開２０１８―８２９９８号公報

特許文献１に記載のように、筐体裏面側の左右前方に段差センサを設けた構造の自律走行掃除機では、段差センサが階段等の段差を検知すると、即座に前進を停止し、後退するような制御を行うことが考えられる。しかしながら、このような制御を行うと、吸込口前方に存在するゴミまで吸い取ることができないといった問題が考えられる。

上記課題を解決するために、本開示のある態様の自律走行型掃除機は、筐体と、筐体を移動させるための駆動輪と、筐体の底面に設けられた、塵埃を吸い込むための吸込口と、筐体の底面に設けられた、段差を検知するための段差センサと、を備える。吸込口は、駆動輪よりも前方に配置され、段差センサは、吸込口の近傍又は吸込口よりも後方で駆動輪よりも前方に配置される。

本開示によれば、自律走行型掃除機の清掃効率を向上させることができる。

本実施例装置である自律走行型掃除機の斜視図である。 本実施例装置である自律走行型掃除機の平面図である。 本実施例装置である自律走行型掃除機の左側面図である。 本実施例装置である自律走行型掃除機の正面図である。 本実施例装置である自律走行型掃除機の底面図である。 本実施例装置である自律走行型掃除機の前方下側から見た斜視図である。 実施例２の概要を説明するための部分拡大側面図である。 実施例２の概要を説明するための部分拡大側面図である。 実施例２の概要を説明するための部分拡大側面図である。 ＬＩＤＡＲ近傍の部品を分解した斜視図である。 図１０に示すベース部材、スイッチレバー、ＬＩＤＡＲカバーを図１０中後方から見た図である。 ベース部材を斜め下方から見た斜視図である。 図１０に示すベース部材、スイッチレバー、ＬＩＤＡＲカバーを図１０中後方から見た図である。 ベース部材を下から見た底面図である。 実施例３の自律走行型掃除機の右前方斜視図である。 実施例３の自律走行型掃除機の左前方斜視図である。 実施例３の自律走行型掃除機の内部の構成を示す左前方斜視図である。 実施例３の自律走行型掃除機の内部の構成を示す上面図である。 実施例３の自律走行型掃除機の排気経路を示す図である。 実施例４の自律走行型掃除機の左駆動輪及び車輪支持部材の部分拡大図である。 実施例４の自律走行型掃除機の右側面図である。 実施例５の自律走行型掃除機が障害物の形状を検知する様子を説明するための図である。 本実施例装置のブロック図である。 地図作製部の機能ブロック図である。 実施例５の自律走行型掃除機の動作を示すフロー図である。 実施例６の自律走行型掃除機の動作を示すフロー図である。 実施例６の自律走行型掃除機が掃除する部屋の地図を示す図である。

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、以下の説明では、同一または相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。また、本実施の形態によって、本発明が限定されるものではない。

［実施例１］
図１は、本実施例装置である自律走行型掃除機の斜視図である。図１において、自律走行型掃除機の前側、後ろ側、左側、右側を夫々矢印で図示している。

図１において、自律走行型掃除機の筐体１は、上ボデー２と下ボデー３を有しており、筐体１の前方にはバンパ４が配置されている。このバンパ４の内側には１又は複数の衝突検知用のスイッチ（図示せず）が配置されており、バンパ４が障害物に衝突すると、バンパ４が筐体１内側に向けて移動すると共にスイッチがオンし、バンパ４が障害物に衝突したことが検知される。

筐体１の上面でかつバンパ４の後方には、カバー５が配置されている。このカバー５内部には集塵容器（図示せず）が配置されており、使用者がカバー５を押下するとカバー５の前方又は後方が外れ、筐体１から集塵容器を取り出すことができる。

カバー５の後方には、ＬＩＤＡＲ（Ｌｉｇｈｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ）６が配置されている。このＬＩＤＡＲ６は、ＬＩＤＡＲ６の中心を軸として発光部と受光部を回転させることにより、筐体１の周囲の障害物等を検知することができる。また、このＬＩＤＡＲ６を用いることにより、部屋の地図を作成することも可能である。

図２は、本実施例装置である自律走行型掃除機の平面図である。図２において、自律走行型掃除機の前側、後ろ側、左側、右側を夫々矢印で図示している。

図２において、筐体１の前方には上から見て略コの字状の形状であるバンパ４が配置され、筐体１の後方には上ボデー２が配置されている。バンパ４と上ボデー２の間には、カバー５が配置されており、カバー５の後方にはＬＩＤＡＲ６が配置されている。

バンパ４は、内部に配置されているスプリング（図示せず）により、筐体１前方へと付勢されており、バンパ４と上ボデー２との間には隙間が存在する。バンパ４が障害物に衝突すると、バンパ４はスプリングの力に抗してこの隙間分、後方へと移動可能である。

図３は、本実施例装置である自律走行型掃除機の左側面図である。図３において、自律走行型掃除機の前側、後ろ側、上側、下側を夫々矢印で図示している。

筐体１の前方にはバンパ４が配置され、その後方には上ボデー２が配置されている。また、上ボデー２の左右側面には、排気口７が形成されており、上ボデー２の後方上面にはＬＩＤＡＲ６が配置されている。下ボデー３の前方にはサイドブラシ８が配置されており、後方には後輪９が配置されている。

図４は、本実施例装置である自律走行型掃除機の正面図である。図４において、自律走行型掃除機の上側、下側、左側、右側を夫々矢印で図示している。

バンパ４の前面には２つの超音波センサ１０と、発光素子と受光素子からなる左上センサ１１及び右上センサ１２を有している。また、下ボデー３には、発光素子と受光素子からなる左下センサ１３及び右下センサ１４を有しており、下ボデー３の前方左右両側には、サイドブラシ８が配置されている。尚、このサイドブラシ８は、下ボデー３の前方右側か左側のいずれかに配置しても良い。

左上センサ１１と左下センサ１３は、筐体１の上下方向において、略同じ位置にある。同様に、右上センサ１２と右下センサ１４は、筐体１の上下方向において、略同じ位置にある。

下ボデー３の前方は図３を見ても明らかなように前方から後方に向けて傾斜した斜面１５となっている。この斜面１５に２つの凹部１６が形成されており、この凹部１６夫々に左下センサ１３と右下センサ１４が配置されている。

また、左下センサ１３と右下センサ１４は、夫々、筐体１を床面に載置した状態で床面と垂直な方面と略平行な面である窓部１７が形成されており、この窓部１７の内部に発光素子と受光素子が配置されている。これにより、サイドブラシ８の回転により床面から埃が舞い上がっても、左下センサ１３と右下センサ１４の発光素子及び受光素子が配置された凹部１６に埃が堆積するのを低減させることができる。また、この窓部１７の近傍にはサイドブラシ８が配置されており、サイドブラシ８が回転するとこのサイドブラシ８の回転により発生した風が窓部１７に当たり、窓部１７に付いた埃を風により取り去ることが可能である。これにより、窓部１７に埃が付着することにより左下センサ１３と右下センサ１４が誤検知するのを防ぐことができる。

図５は、本実施例装置である自律走行型掃除機の底面図である。図５において、自律走行型掃除機の前側、後ろ側、左側、右側を夫々矢印で図示している。

図５において、下ボデー３の後方には後輪９が配置されており、この後輪９の前方には、例えばリチウムイオン電池等の二次電池からなるバッテリー１８が配置されている。また、下ボデー３の略中央には右駆動輪１９と左駆動輪２０が配置されており、右駆動輪１９と左駆動輪２０夫々に車輪支持部材２１が接続されている。この車輪支持部材２１は、軸Ａを軸として、筐体１の上下方向に移動可能である、また、２つの車輪支持部材２１は夫々下ボデー３との間に車輪用のスプリング（図示せず）が配置されており、この車輪用のスプリングにより、車輪支持部材２１と、右駆動輪１９及び左駆動輪２０は、床面に向けて付勢されている。

図５において、右駆動輪１９と左駆動輪２０との間にバッテリー１８の一部が位置しているが、右駆動輪１９と左駆動輪２０よりも後方にバッテリー１８を配置する構成としても良い。しかしながら、本実施例では、バッテリー１８を筐体１の後方に配置することにより、筐体１の重心を筐体後方に来るように設計している。このため、２つの車輪支持部材２１夫々の軸Ａの間に少なくともバッテリー１８の一部が位置することが好ましい。

図５において、バッテリー１８よりも前方で且つ、右駆動輪１９と左駆動輪２０よりも前方には、集塵を吸い込むための吸込口２２が形成されており、この吸込口２２の内部には、メインブラシ２３が回転可能に軸支されている。

このメインブラシ２３の左右両側には夫々段差センサ２４が配置されており、この段差センサ２４は発光部と受光部からなり、筐体１が段差にさしかかったことを検知する。

図５において、段差センサ２４の先端は、メインブラシ２３の回転軸の軸線上に位置するか、略同じ位置である。或いは、段差センサ２４の先端を、メインブラシ２３の回転軸の軸線よりも後方に配置しても良い。

段差センサ２４の前方には窪み２５があり、この窪み２５の略中央を軸にしてサイドブラシ８が配置されている。サイドブラシ８は、吸込口２２に向けて回転する。このため、図５において、左側のサイドブラシ８は時計回りに回転し、右側のサイドブラシ８は反時計回りに回転する。

本実施例では、筐体１の重心Ｇは図５に示すように本体の中央部分よりも後方に位置する。このため、下ボデー３の前方に段差センサ２４を設けなくても良い。具体的に説明すると、筐体１が、段差がある方向に前進し、サイドブラシ８後方にある段差センサ２４が段差を検知するまで筐体１が前進しても、筐体１の重心Ｇが右駆動輪１９及び左駆動輪２０よりも後方に位置しているため、段差に落ちることがなく、段差ギリギリまで清掃を行うことができる。また、下ボデー３の前方に段差センサ２４を設ける必要がないため、製造コストを下げることが可能である。

図６は、本実施例装置である自律走行型掃除機の前方下側から見た斜視図である。図６において、下ボデー３の前方は斜面１５となっており、斜面１５の左右側には夫々凹部１６が形成されている。また、夫々の凹部１６には、左下センサ１３と右下センサ１４が配置されている。

図６において、下ボデー３前方の左右側には、夫々サイドブラシ８が配置された窪み２５が形成されており、この窪み２５は、凹部１６近傍まで形成されている。サイドブラシ８の長さは、この窪み２５よりも筐体１外側に突出する長さであり、更に窪み２５は凹部１６近傍に向かって曲面となっているため、サイドブラシ８は吸込口２２に向かってスムーズに回転できるだけでなく、サイドブラシ８の回転により発生した風を凹部１６内側の窓部１７まで吹き付けることができる。このため、窓部１７についた埃を風で飛ばすことができる。

［実施例２］
次に実施例２について説明する。尚、実施例２の自律走行型掃除機の構造は、実施例１で説明した構造と同一であるため、説明を省略する。

図７〜図９は、実施例２の概要を説明するための部分拡大側面図である。図７〜図９において、筐体１の上側、下側、前側、後ろ側を夫々矢印で図示している。

まず、実施例２の自律走行型掃除機の構造について概要を説明する。図７に示すように、ＬＩＤＡＲカバー２６の下方にはスイッチレバー２７が配置されており、ＬＩＤＡＲカバー２６とスイッチレバー２７は一体的に形成されている、或いは、ＬＩＤＡＲカバー２６がスイッチレバー２７に取り付けられている。また、スイッチレバー２７は、軸Ｂを軸として筐体１に軸支されている。

更に、スイッチレバー２７前方の軸Ｂ近傍には、ＬＩＤＡＲカバー２６に障害物が衝突したことを検知するための衝突検知部２８が設けられている。スイッチレバー２７後方において、スイッチレバー２７がスプリング２９により上方に付勢されている。

尚、図示していないが、軸Ｂ近傍にもスプリング２９が配置されており、このスプリング２９によりスイッチレバー２７が上方に付勢されている。

図８に示すように、掃除機が前進している際に、前方から来た障害物がＬＩＤＡＲカバー２６の前端に衝突すると、ＬＩＤＡＲカバー２６が前方から後方に押される。すると、軸Ｂを支点として、ＬＩＤＡＲカバー２６の後方とスイッチレバー２７の後方がスプリング２９の力に抗して下方に押し込まれると共に、衝突検知部２８がスイッチレバー２７により下方に押し込まれる。このようにして、ＬＩＤＡＲカバー２６に障害物が衝突したことを検知することができる。

また、図９に示すように、ＬＩＤＡＲカバー２６の上方からＬＩＤＡＲカバー２６に障害物が衝突すると、軸Ｂを支点とし、スイッチレバー２７の後方がスプリング２９の力に抗して下方に押し込まれると共に、衝突検知部２８も下方に押し込まれる。このようにして、ＬＩＤＡＲカバー２６に障害物が衝突したことを検知することができる。

このように、実施例３では、ＬＩＤＡＲカバー２６が、筐体１の上方や水平方向等から障害物と衝突した場合に、容易に障害物と衝突したことを検知することができる。

図１０は、ＬＩＤＡＲ６近傍の部品を分解した斜視図である。図１０において、上方、下方、後方、前方、左方、右方、夫々を矢印で図示している。

図１０において、タクトスイッチ３０を搭載した回路基板３１の上方に、ベース部材３２が配され、このベース部材３２には、略蹄鉄状の溝部３３が形成されている。また、この溝部３３前方にある２つの端部には、軸Ｂを軸にしてスイッチレバー２７が上下方向に開閉可能に軸支されている。

このスイッチレバー２７は、略蹄鉄状の形状であり、２つの軸部Ｂの近傍には橋部３４が形成されており、この橋部３４の裏面側にはスイッチ突部３５が形成されている。このスイッチ突部３５は、ベース部材３２に形成されたスイッチ穴部３６を通り、回路基板３１上のタクトスイッチ３０を上から押下するようになっている。

軸部Ｂ近傍の、溝部３３とスイッチレバー２７との間にはスプリング２９が配置され、更にはスイッチレバー２７の後端近傍の溝部３３とスイッチレバー２７との間にもスプリング２９が配置されている。この３つのスプリング２９により、スイッチレバー２７は上方に付勢されている。

ベース部材３２の溝部３３より内側には、ＬＩＤＡＲ６の回転部４７が配置される。この回転部４７はＬＩＤＡＲ６の略中心部分にあり、回転部４７内部に設けられた発光部と受光部が３６０度回転する。

回路基板３１、ベース部材３２、スイッチレバー２７を覆うように上ボデー２が配置されており、上ボデー２に形成された３つの上ボデー穴４８を介して、ＬＩＤＡＲカバー２６とスイッチレバー２７が接続、或いは一体形成されている。

この上ボデー穴４８の大きさは、ＬＩＤＡＲカバー２６裏面に形成されたカバー柱部４９が上下動可能な程度の大きさである。尚、このカバー柱部４９については、図１１に図示している。

図１１は、図１０に示すベース部材３２、スイッチレバー２７、ＬＩＤＡＲカバー２６を図１０中後方から見た図である。図１１において、上方、下方、左方、右方、夫々を矢印で図示している。

図１１に示すように、ベース部材３２の溝部３３後端には、壁部２５が形成されており、この壁部２５には略三角形の遊動穴３７が形成されている。スイッチレバー２７の後端には、突形状の遊動突部３８が形成されており、この遊動突部３８が遊動穴３７に遊動可能に挿入されている。

この遊動突部３８は、略三角形の遊動穴３７の３つの頂点まで移動可能である。このため、ＬＩＤＡＲカバー２６上方から力が加わった場合には、遊動突部３８が遊動穴３７の底辺中央まで移動可能であり、ＬＩＤＡＲカバー２６の右上から力が加わった場合には、遊動突部３８は遊動穴３７の左下の頂点まで移動可能であり、ＬＩＤＡＲカバー２６の左上から力が加わった場合には、遊動突部３８は遊動穴３７の右下の頂点まで移動可能である。

尚、このような移動を可能とするために、溝部３３を囲うようにベース部材３２に形成された壁部２５とスイッチレバー２７との間には多少の隙間が形成されている。

また、スイッチレバー２７の橋部３４とベース部材３２の壁部２５との間も多少の隙間が形成されている。

図１２は、ベース部材３２を斜め下方から見た斜視図である。図１２において、上方、下方、後方、前方、夫々を矢印で図示している。

図１２に示すように、ベース部材３２前端の軸Ｂには、左右の軸Ｂ夫々に遊動穴３７が形成されており、この２つの遊動穴３７夫々に、スイッチレバー２７に形成された２つの遊動突部３８が遊動可能に挿入されている。この遊動穴３７も図１１に示す遊動穴３７と同様に略三角形の形状となっている。

この遊動突部３８は、略三角形の遊動穴３７の３つの頂点まで移動可能である。このため、ＬＩＤＡＲカバー２６上方から力が加わった場合には。遊動突部３８は遊動穴３７の底辺中央まで移動可能であり、ＬＩＤＡＲカバー２６の図１２中前方から力が加わった場合には、遊動突部３８は遊動穴３７の後方の頂点まで移動可能であり、ＬＩＤＡＲカバー２６の図１８中後方から力が加わった場合には、遊動突部３８は遊動穴３７の前方の頂点まで移動可能である。

図１３は、図１０に示すベース部材３２、スイッチレバー２７、ＬＩＤＡＲカバー２６を図１０中後方から見た図である。図１３において、上方、下方、左方、右方、夫々を矢印で図示している。

図１３に示すように、ベース部材３２の略中央部分には、回転部４７を配置するための回転部配置空間３９が形成されている。回転部４７は、この回転部配置空間３９で発光部と受光部を３６０度回転させ、ベース部材３２（より詳細には上ボデー２）とＬＩＤＡＲカバー２６との間の隙間から光を照射し、反射した光を受光することができる。

図１４は、ベース部材３２を下から見た底面図である。ベース部材３２にはスイッチ穴部３６が形成されており、このスイッチ穴部３６からスイッチレバー２７のスイッチ突部３５が突出している。

尚、図７〜図９に示す衝突検知部２８は、図１０〜図１３における、スイッチ突部３５とタクトスイッチ３０に対応している。

実施例３では、ベース部材３２の２つの軸Ｂでスイッチレバー２７をベース部材３２に軸支すると共に、スプリング２９によりスイッチレバー２７を上方向に付勢している。また、ベース部材３２に形成された壁部２５とスイッチレバー２７との間に隙間を形成すると共に、ベース部材３２に形成された壁部２５とスイッチレバー２７の橋部３４との間に隙間を形成している。

更には、ベース部材３２の軸Ｂ近傍の２か所とベース部材３２の後端近傍に、略三角形の遊動穴３７を形成すると共に、スイッチレバー２７にはこれら３か所の遊動穴３７に遊動可能に挿入される遊動突部３８を形成している。

また、スイッチレバー２７には下方に突となるスイッチ突部３５が形成され、このスイッチ突部３５が回路基板３１上に形成されたタクトスイッチ３０を押下する構成となっている。

このような構造であるため、ＬＩＤＡＲカバー２６に上方から障害物が衝突した場合でも、水平方向から障害物が衝突した場合でも、タクトスイッチ３０がオンされ、ＬＩＤＡＲ６に障害物が衝突したことを検知することが可能である。

また、使用者がＬＩＤＡＲカバー２６を上から押下すると、自律走行型掃除機の走行や清掃動作を停止させ、再度使用者がＬＩＤＡＲカバー２６を上から押下すると、自律走行型掃除機の走行や清掃動作を再開させる構成としても良い。このような構成とすることにより、使用者は容易に自律走行型掃除機の走行や清掃動作を停止、或いは開始させることが可能である。

更には、使用者がＬＩＤＡＲカバー２６を上から押下すると、自律走行型掃除機の電源をオン、又はオフさせる構成としても良い。このような構成とすることにより、使用者は容易に自律走行型掃除機の電源のオンオフを行うことが可能であり、自律走行型掃除機を緊急停止させることも可能である。

尚、本実施例では、回転体に発光部と受光部を搭載した構成としたが、カメラ等の撮像部を回転体に搭載しても良い。この場合、画像解析に時間がかかるようであれば、カメラの回転速度を下げても良い。或いは、回転体に発光部と受光部、及びカメラを搭載し、いずれかの素子を選択的に使用可能、又は同時に使用可能とする構成としても良い。この場合、素子を選択的に使用可能とする際には、発光部と受光部を使用する際の回転体の回転速度よりも、カメラを使用する際の回転速度を遅くしても良い。

［実施例３］
次に実施例３について説明する。尚、実施例３の自律走行型掃除機の構造は、実施例１で説明した構造と同一であるため、説明を省略する。

図１５は、実施例３の自律走行型掃除機の右前方斜視図である。図１６は、実施例３の自律走行型掃除機の左前方斜視図である。自律走行型掃除機の筐体１の右側面に排気口７ａが設けられ、左側面に排気口７ｂが設けられる。

図１７は、実施例３の自律走行型掃除機の内部の構成を示す左前方斜視図である。図１８は、実施例３の自律走行型掃除機の内部の構成を示す上面図である。筐体１の内部の中央付近に吸引モータ４３が設けられる。吸引モータ４３の左右及び後ろに壁が設けられており、左右の壁に通気口５６ａ及び５６ｂが設けられる。吸引モータ４３の左右に壁を隔てて、右駆動輪１９を駆動するモータである右駆動部４４及び左駆動輪２０を駆動するモータである左駆動部４５が設けられる。

図１９は、実施例３の自律走行型掃除機の排気経路を示す。図１９（ａ）は、実施例３の自律走行型掃除機の左側面図であり、図１９（ｂ）は、図１９（ａ）のＡＡ断面図である。吸引モータ４３の左右に、通気口５６ａ及び５６ｂと、排気口７ａ及び７ｂが設けられるので、吸引モータ４３から通気口５６ａ及び５６を介して排気口７ａ及び７ｂにそれぞれ至る排気経路が筐体１内に形成される。

吸引モータ４３の排気は、左右の壁に設けられた通気口５６ａ及び５６ｂから左右にほぼ均等に分散され、それぞれ排気口７ａ及び７ｂから筐体１の外部に排気される。吸引モータ４３から通気口５６ａを介して排気口７ａに至る排気経路に右駆動部４４が設けられ、吸引モータ４３から通気口５６ｂを介して排気口７ｂに至る排気経路に左駆動部４５が設けられる。したがって、吸引モータ４３の左右に配置された右駆動部４４及び左駆動部４５を、吸引モータ４３の排気によって均等に効率良く冷却することができる。

別の例では、３以上の排気口７が設けられてもよい。この場合も、吸引モータ４３から排気口７に至る排気経路に、回路基板３１やバッテリー１８などの発熱部材を配置してもよい。これにより、吸引モータ４３の排気によって発熱部材を均等に効率良く冷却することができる。

［実施例４］
次に実施例４について説明する。尚、実施例４の自律走行型掃除機の構造は、実施例１で説明した構造と同一であるため、説明を省略する。

図２０は、実施例４の自律走行型掃除機の左駆動輪２０及び車輪支持部材２１の部分拡大図である。右駆動輪１９及び左駆動輪２０は、車輪支持部材２１によって上下方向に可動に筐体１に懸架される。車輪支持部材２１と筐体１との間に、筐体１の前方を持ち上げる持上げ部として機能するカム９０が設けられる。カム９０は、軸９１によって回転可能に筐体１に軸支され、図示しないモータによって回転される。

自律走行型掃除機の通常状態においては、図２０（ａ）に示すように、カム９０の長手方向が上下方向と平行になるようにカム９０が配置される。筐体１の前方を持ち上げる際には、図２０（ｂ）に示すように、カム９０が軸９１を中心に前方に回転される。このとき、カム９０の側面が車輪支持部材２１の側面を斜め下方向に押圧するので、車輪支持部材２１は左駆動輪２０を支点として後方が持ち上がり、筐体１は後輪９を支点として前方が持ち上がる。

図２１は、実施例４の自律走行型掃除機の右側面図である。図２１（ａ）は、通常状態を示す。図２１（ｂ）は、カム９０によって筐体１の前方が持ち上げられた状態を示す。筐体１の前方を持ち上げることにより、段差を乗り越えたり、後述するように障害物の上方の形状を検知したりすることができる。

筐体１の前方が持ち上げられた状態で、筐体１の上に物が落下したり、筐体１の上面を使用者や動物などが押し下げたりして、上方から過度な力がかかると、カム９０が破損する可能性がある。したがって、実施例４の自律走行型掃除機においては、カム９０に上方から力が印加されたときに、カム９０が車輪支持部材２１に押されて逆方向に回転し、元の状態に戻るように構成される。これにより、筐体１の前方が持ち上げられた状態で情報から力がかかっても、カム９０が力を逃がすことができるので、破損を防止することができる。

より具体的には、カム９０を回転させて筐体１の前方を持ち上げる際に、カム９０と車輪支持部材２１の接触面との角度が９０°以下になるようにする。カム９０と車輪支持部材２１の接触面との角度が９０°を超えるまでカム９０を回転させると、上方から力がかかったときに、カム９０が車輪支持部材２１に押されて順方向に過度に回転し、破損してしまう可能性がある。カム９０と車輪支持部材２１の接触面との角度が９０°以下になるようにしておけば、上方から力がかかったときに、カム９０が車輪支持部材２１に押されて逆方向に回転し、元の通常状態に戻るので、破損を防止することができる。尚、この９０°という角度は一例であり、カム９０と車輪支持部材２１の形状を変えたり、モータの種類を変える等を検討することにより、角度を変えて設計することもできる。

［実施例５］
次に実施例５について説明する。尚、実施例５の自律走行型掃除機の構造は、実施例１で説明した構造と同一であるため、説明を省略する。

図２２は、実施例５の自律走行型掃除機が障害物の形状を検知する様子を説明するための図である。実施例５の自律走行型掃除機は、図２２に示すように、筐体１が床面と略平行な状態から、筐体１の前方を持ち上げることが可能であり、この持ち上げ動作の際に、物体８０の形状を検知する機能を有している。

図２３は、本実施例装置のブロック図である。図２３において、制御部４０は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）のようなマイクロコンピュータからなり、各回路の制御を司る。

通信部４１は、通信端末やルーター等と無線接続可能であり、例えば、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）やＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の通信機能を有している。

記憶部４２は、例えば、フラッシュメモリのような不揮発性メモリからなり、制御部が実行する制御プログラムや各種パラメータ等を格納する。

吸引モータ４３は、吸引風を発生させるためのモータである。吸引モータ４３と吸込口２２は連通しており、吸引モータ４３によって吸込口２２から外気が吸引される。

右駆動部４４は、右駆動輪１９を駆動するためのモータである。

左駆動部４５は、左駆動輪２０を駆動するためのモータである。

段差センサ２４は、床面の段差を検知するためのセンサであり、例えば赤外線の発光素子と受光素子を有する。

バンパセンサ４６は、バンパ４が障害物と衝突したことを検知するためのセンサである。

ＬＩＤＡＲ６は、発光部及び受光部と、これらの素子を回転させるための回転機構及びモータを有している。このＬＩＤＡＲ６は、ＬＩＤＡＲ６の中心を軸として発光部と受光部を回転させることにより、筐体１周囲の障害物等を検知することができる。また、このＬＩＤＡＲ６を用いることにより、部屋の地図を作成することも可能である。

右上センサ１２と右下センサ１４、左上センサ１１と左下センサ１３は、例えば赤外線の発光素子と受光素子からなり、障害物までの距離等を検知する。

地図作製部５０は、障害物の形状を検知する機能や、地図情報を作成する機能等を有している。

尚、本実施例装置は、これらの構成の他に、超音波センサ１０、メインブラシ２３を駆動するためのモータ、サイドブラシ８を駆動するためのモータ等も搭載しているが、本開示と直接関係がないため図２３での説明を省略する。

図２４は、地図作製部の機能ブロック図である。地図作製部５０は、距離算出部５１、障害物形状検知部５２、自己位置判定部５３、地図情報作成部５４、及び地図情報格納部５５を備える。

距離算出部５１は、右上センサ１２と右下センサ１４、左上センサ１１と左下センサ１３、ＬＩＤＡＲ６等から入力した信号に基づいて、障害物までの距離を算出する。

障害物形状検知部５２は、右上センサ１２と右下センサ１４、左上センサ１１と左下センサ１３、ＬＩＤＡＲ６等から入力した信号等に基づいて、障害物の形状を検知する。

自己位置判定部５３は、車輪の回転数やジャイロセンサ（図示せず）等の出力に基づいて、充電台を基準として筐体１の自己位置を判定する。

地図情報作成部５４は、右上センサ１２と右下センサ１４、左上センサ１１と左下センサ１３、ＬＩＤＡＲ６、超音波センサ１０等から入力した信号に基づいて、部屋の地図情報を作成する。また、作成した地図情報に、障害物形状検知部５２が検知した障害物の形状の情報を加えることも可能である。

地図情報格納部５５は、地図情報作成部５４が作成した地図情報を格納する。また、距離算出部５１が算出した障害物までの距離情報や、障害物形状検知部５２が検知した障害物の形状や、自己位置判定部５３が判定した自己位置の情報等も格納可能である。

自律走行型掃除機は、不使用時には、充電台に保持されて充電される。設定された清掃開始時刻が到来したとき、又は、使用者によって清掃開始を指示されたときに、制御部４０は、右駆動部４４及び左駆動部４５を制御して右駆動輪１９及び左駆動輪２０を駆動し、自律走行型掃除機を充電台から離脱させる。制御部４０は、地図情報格納部５５に格納された地図を参照しながら、所定の走行計画にしたがって、又は、ランダムに室内を走行し、メインブラシ２３及びサイドブラシ８を駆動して床面を清掃する。地図情報作成部５４は、右上センサ１２と右下センサ１４、左上センサ１１と左下センサ１３、ＬＩＤＡＲ６、超音波センサ１０等から入力した信号に基づいて地図情報を作成し、地図情報格納部５５に格納する。また、地図情報作成部５４は、作成した地図情報が地図情報格納部５５に格納された地図と異なる場合には、地図情報格納部５５に格納された地図を更新する。制御部４０は、段差センサ２４により段差が検知された場合、右上センサ１２、右下センサ１４、左上センサ１１、左下センサ１３、ＬＩＤＡＲ６、超音波センサ１０等により障害物が検知された場合、及びバンパセンサ４６により障害物と衝突したことが検知された場合には、段差や障害物などを回避しながら自律走行型掃除機を移動させる。清掃が終了すると、制御部４０は、地図情報格納部５５に格納された地図と、自己位置判定部５３により判定された自己位置に基づいて、自律走行型掃除機を充電台に帰還させる。自律走行型掃除機が充電台の近傍まで帰還すると、制御部４０は、後述するように、充電台に設けられた反射面を目標として充電台の位置及び向きを認識し、充電台の保持位置に自律走行型掃除機を移動させる。

図２５は、実施例５の自律走行型掃除機の動作を示すフロー図である。図２５のフロー図に示す動作の概要は、自律走行型掃除機が掃除を実行している際に、筐体１が障害物に接触すると、筐体１を所定の距離だけ後退させる。続いて、筐体１の前方を持ち上げた際に、赤外線センサやＬＩＤＡＲ６等を用いて障害物の形状を下から上にスキャンし、スキャンした障害物の形状を地図情報格納部５５に格納する。その後、スキャンした障害物の形状に基づいて、障害物の周囲を掃除するか、或いは、障害物から離れるか、等の動作を実行するものである。

尚、制御部４０は、図２５のフロー図に示す動作を実行する前に、筐体１を部屋の壁に沿って一周させ、地図情報作成部５４が、右上センサ１２と右下センサ１４、左上センサ１１と左下センサ１３、ＬＩＤＡＲ６、超音波センサ１０等から入力した信号に基づいて、部屋の地図情報を作成する。地図情報格納部５５は、作成された地図情報を格納する。

図２５において、ステップＳ１では、制御部４０は、バンパセンサ４６からバンパ４が障害物に衝突したことを示す信号を検知すると、ステップＳ２へ処理を進める。

ステップＳ２では、制御部４０は、右駆動部４４と左駆動部４５を制御することにより、筐体１を所定の距離（例えば、３０ｃｍ）だけ後退させ、ステップＳ３へ処理を進める。

ステップＳ３では、制御部４０は、筐体１の前方を持ち上げるように制御する。尚、この持ち上げ制御の詳細は、実施例４で説明した通りである。

ステップＳ４では、障害物形状検知部５２が、右上センサ１２と右下センサ１４、左上センサ１１と左下センサ１３、ＬＩＤＡＲ６等から入力した信号に基づいて、障害物の形状を判定し、その情報は地図情報格納部５５に格納される。

具体的には、図２２に示すように、右下センサ１４と左下センサ１３、ＬＩＤＡＲ６を用いて、筐体１を持ち上げた際に障害物の形状をスキャンし、障害物形状検知部５２が、右下センサ１４と左下センサ１３、ＬＩＤＡＲ６からの信号に基づいて、障害物の形状を検知する。尚、ここでは障害物の形状を検知すると説明しているが、より具体的には、障害物の表面の凹凸を検知する。障害物形状検知部５２は、右下センサ１４と左下センサ１３、ＬＩＤＡＲ６による、光の照射から受光までの時間から距離を求め、障害物の表面の凹凸を検知する。

尚、この障害物をスキャンする動作は、筐体１前方を持ち上げた際だけでなく、筐体１を持ち上げた状態から下げた際でも実行しても良いし、筐体１前方を何度も上下動させ、その際に障害物をスキャンする構成としても良い。

ステップＳ５では、地図作製部５０は、地図情報格納部５５に予め格納されている地図情報に、障害物の情報を加えて格納する。

以上説明したように実施例５では、自律走行型掃除機が掃除を実行している際に、筐体１が障害物に接触すると、筐体１を所定の距離だけ後退させる。続いて、筐体１の前方を持ち上げた際に、赤外線センサやＬＩＤＡＲ６センサ等を用いて障害物の形状を下から上にスキャンし、スキャンした障害物の形状を地図情報格納部５５に格納する。

このため、使用者は通信端末等の表示部に表示された地図上の障害物の形状から、どのような障害物がどの位置に置いてあるかを判断でき、部屋の隅々なで自律走行型掃除機に掃除させる前に、自律走行型掃除機が乗り越えられない障害物を移動させることができる。

［実施例６］
次に実施例６について説明する。図２６は、実施例６の自律走行型掃除機の動作を示すフロー図である。図２６のフロー図に示す動作の概要は、自律走行型掃除機がある領域の中央（例えば、部屋の中央）に到着すると、筐体１の前方を持ち上げた際に、赤外線センサやＬＩＤＡＲ６センサ等を用いて障害物の形状を下から上にスキャンし、スキャンした障害物の形状を地図情報格納部５５に格納する。その後、筐体１を所定の角度（例えば１５度）時計回りに回転させ、再度障害物の形状をスキャンする動作を複数回行い、筐体１が３６０度回転すると、筐体１周囲の障害物の形状を地図情報格納部５５に格納する。

尚、制御部４０は、図２６のフロー図に示す動作を実行する前に、筐体１を部屋の壁に沿って一周させ、地図情報作成部５４が、右上センサ１２と右下センサ１４、左上センサ１１と左下センサ１３、ＬＩＤＡＲ６、超音波センサ１０等から入力した信号に基づいて、部屋の地図情報を作成する。地図情報格納部５５は、作成された地図情報を格納する。

図２６のフロー図を用いて動作を説明する。まず、図２７（ａ）に示すように、自律走行型掃除機が充電台６０を出発して部屋の中央に向かう。図２７（ｂ）は、部屋の略中央の部分に自律走行型掃除機が到達した状態を示す図である。

ステップＳ１０では、制御部４０は、地図情報格納部５５に記憶されている地図情報の中央部分に到着したと判定すると、ステップＳ１１へ処理を進める。尚、制御部４０は、充電台を始点として、地図のＸ方向とＹ方向にどれだけ進んだかを、駆動輪の回転数等で判定し、地図情報の中央部分に到着したと判定する方法や、ジャイロセンサを用いて判定する方法等がある。

ステップＳ１１では、制御部４０は、筐体１の前方を持ち上げるように制御する。尚、この持ち上げ制御の詳細は、実施例４で説明した通りである。

ステップＳ１２では、障害物形状検知部５２が、右上センサ１２と右下センサ１４、左上センサ１１と左下センサ１３、ＬＩＤＡＲ６等から入力した信号に基づいて、障害物の形状を判定し、その情報は地図情報格納部５５に格納される。

具体的には、図２２に示すように、右下センサ１４と左下センサ１３、ＬＩＤＡＲ６を用いて、筐体１を持ち上げた際に障害物の形状をスキャンし、障害物形状検知部５２が、右下センサ１４と左下センサ１３、ＬＩＤＡＲ６からの信号に基づいて、障害物の形状を検知する。尚、ここでは障害物の形状を検知すると説明しているが、より具体的には、障害物の表面の凹凸を検知する。障害物形状検知部５２は、右下センサ１４と左下センサ１３、ＬＩＤＡＲ６による、光の照射から受光までの時間から距離を求め、障害物の表面の凹凸を検知する。

尚、この障害物をスキャンする動作は、筐体１前方を持ち上げた際だけでなく、筐体１を持ち上げた状態から下げた際でも実行しても良いし、筐体１前方を何度も上下動させ、その際に障害物をスキャンする構成としても良い。

ステップＳ１３では、障害物の形状の情報と、後述する筐体１を回転させた角度の情報を地図情報格納部５５に格納する。

ステップＳ１４では、制御部４０は、筐体１を３６０度回転させたと判定すると処理を終了し、そうでなければ、ステップＳ１５へ処理を進める。

ステップＳ１５では、制御部４０は、筐体１を所定の角度（例えば１５度）時計回りに回転させる。例えば、制御部４０は、左駆動部４５と右駆動部４４を制御することにより、筐体１を後退させた後に、左駆動輪２０のみ駆動させるか、或いは、左駆動輪２０を前進させ、右駆動輪１９を左駆動輪２０とは逆回転させることにより、筐体１を所定の角度だけ回転させ、ステップＳ１１へ処理を戻す。また、制御部４０は、図２６のフロー図のステップＳ１０以降を実行する際に、累計で何度筐体１を回転させたかという情報を記憶部４２に格納し、ステップＳ１４で、制御部４０は、記憶部４２に格納された情報から累計で筐体１が何度回転したかを判定する。

このように、図２６のフロー図に示す処理を実行することにより、部屋の中心から３６０度周囲の障害物の形状を検知し、地図情報に加えることができる。このため、障害物の立体的な情報を地図上に表示することが可能となる。或いは、立体的な地図情報を作成、表示することが可能となる。

地図情報格納部５５に記憶された地図情報は、通信部４１を用いて、携帯端末等へ送信することが可能であり、使用者は、携帯端末の表示部に２次元的な地図情報或いは、立体的な地図情報を表示させることができる。

このため、使用者は自律走行型掃除機で部屋を掃除する前に、部屋にどのような障害物があるかを把握することができ、自律走行型掃除機が乗り越え不可能な障害物を移動させることができる。

以上、本開示を、実施例をもとに説明した。これらの実施例は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本開示の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

上述した実施例は当業者が実施可能な最良の形態であるが、以下のように実施することも考えられる。

本実施例では、筐体１を上ボデー２、下ボデー３、カバー５を有していると説明したが、筐体１が下ボデー３、カバー５を含む下ボデー３を有している、と定義しても良い。

図５において、右駆動輪１９及び左駆動輪２０、２つの車輪支持部材２１を夫々別の部品で説明したが、右駆動輪１９と車輪支持部材２１、左駆動輪２０と車輪支持部材２１、を夫々右駆動輪１９、左駆動輪２０として定義しても良い。

図５において、右駆動輪１９の中心軸と左駆動輪２０の中心軸を結ぶ軸線よりも後方にバッテリー１８が位置する構成としたが、この軸線上にバッテリー１８の一部が位置する構成としても良い。

実施例３において、ＬＩＤＡＲカバー２６の上方から障害物が衝突した場合、地震等で筐体１に物体が倒れた可能性があるため、掃除を中断して筐体１を充電台に帰還させる構成や、筐体１の移動を中止し、所定時間警告音を鳴動させる構成としても良い。

実施例３において、ＬＩＤＡＲカバー２６とスイッチレバー２７を別部品で構成したが、ＬＩＤＡＲカバー２６とスイッチレバー２７を一体的に形成しても良い。

実施例３において、使用者がＬＩＤＡＲカバー２６を押下すると、自律走行型掃除機の走行を停止させる、或いは、電源をオフにし、再度使用者がＬＩＤＡＲカバー２６を押下すると、自律走行型掃除機の走行を再開させる、或いは、電源をオンにする構成としても良い。このような構成とすることにより、容易に使用者が自律走行型掃除機の電源をオンオフさせたり掃除の中断や再開を行うように、操作することが可能となる。

本実施形態の技術は、自律走行型掃除機以外にも、自動運転車、無人航空機、自走式ロボットなど、自走可能な各種の移動体に適用可能である。また、上記の実施例１〜６の技術のうちの２以上を任意に組み合わせて適用可能である。

本発明の自律走行型掃除機は、家庭用の電気掃除機、或いはオフィスや工場等で使用される業務用の電気掃除機等に広く利用することができる。

１ 筐体、２ 上ボデー、３ 下ボデー、４ バンパ、５ カバー、６ ＬＩＤＡＲ、７ 排気口、８ サイドブラシ、９ 後輪、１０ 超音波センサ、１１ 左上センサ、１２ 右上センサ、１３ 左下センサ、１４ 右下センサ、１５ 斜面、１６ 凹部、１７ 窓部、１８ バッテリー、１９ 右駆動輪、２０ 左駆動輪、２１ 車輪支持部材、２２ 吸込口、２３ メインブラシ、２４ 段差センサ、２５ 壁部、２６ ＬＩＤＡＲカバー、２７ スイッチレバー、２８ 衝突検知部、２９ スプリング、３０ タクトスイッチ、３１ 回路基板、３２ ベース部材、３３ 溝部、３４ 橋部、３５ スイッチ突部、３６ スイッチ穴部、３７ 遊動穴、３８ 遊動突部、３９ 回転部配置空間、４０ 制御部、４１ 通信部、４２ 記憶部、４３ 吸引モータ、４４ 右駆動部、４５ 左駆動部、４６ バンパセンサ、４７ 回転部、４８ 上ボデー穴、４９ カバー柱部、５０ 地図作製部、５１ 距離算出部、５２ 障害物形状検知部、５３ 自己位置判定部、５４ 地図情報作成部、５５ 地図情報格納部、５６ 通気口、６０ 充電台、８０ 物体、９０ カム、９１ 軸。

Claims (8)

1. 筐体と、
   前記筐体を移動させるための駆動輪と、
   前記筐体の底面に設けられた、塵埃を吸い込むための吸込口と、
   前記筐体の底面に設けられた、段差を検知するための段差センサと、
   を備え、
   前記吸込口は、前記駆動輪よりも前方に配置され、
   前記段差センサは、前記吸込口の近傍又は前記吸込口よりも後方で前記駆動輪よりも前方に配置される自律走行型掃除機。
2. 前記筐体の重心が前記駆動輪よりも後方に位置するように構成される請求項１に記載の自律走行型掃除機。
3. 前記吸込口の内部に設けられ、左右方向の回転軸により軸支されたブラシを更に備え、
   前記段差センサの前端は前記ブラシの回転軸の位置にある請求項１又は２に記載の自律走行型掃除機。
4. 前記吸込口の内部に設けられ、左右方向の回転軸により軸支されたブラシを更に備え、
   前記段差センサは前記ブラシの回転軸よりも後方にある請求項１又は２に記載の自律走行型掃除機。
5. 前記駆動輪は、左駆動輪と右駆動輪とを含み、
   前記筐体の内部に設けられた、電力を供給するためのバッテリーを更に備え、
   前記バッテリーは、当該バッテリーの一部が前記右駆動輪と前記左駆動輪の間に位置するか、又は、前記右駆動輪と前記左駆動輪よりも後方に位置する請求項１から４のいずれかに記載の自律走行型掃除機。
6. 前記駆動輪を駆動するための駆動部と、
   前記駆動部を制御する制御部と、
   を更に備え、
   前記制御部は、前記段差センサにより段差が検知されると、前記駆動部を制御することにより前記駆動輪を逆回転させて前記筐体を後進させる請求項１から５のいずれかに記載の自律走行型掃除機。
7. 前記ブラシを駆動するためのモータと、
   前記モータを制御する制御部と、
   を更に備え、
   前記制御部は、前記段差センサにより段差が検知されると、前記モータを制御することにより、前記ブラシの回転を停止するか、又は、前記ブラシを逆回転させる請求項３から６のいずれかに記載の自律走行型掃除機。
8. 前記筐体の底面の前記吸込口より前方には段差センサが配置されていない請求項１から７のいずれかに記載の自律走行型掃除機。

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