JP2023145377A - 自律掃除ロボット - Google Patents

Abstract

【課題】保管スペースの圧迫が小さい自律掃除ロボットを提供する。【解決手段】下部に設けられた旋回キャスタ１０３にて床面を走行可能な事業用掃除機本体１００と、吸引ノズル２０が設けられた自律走行する走行台車１０と、を備え、走行台車１０は、事業用掃除機本体１００の前後のいずれかに配置され事業用掃除機本体１００に交流電流を供給するインバータ７２を収納するとともに少なくとも事業用掃除機本体１００の下部を覆う外装８０と、事業用掃除機本体１００の旋回キャスタ１０３が載置される載置部２２と、事業用掃除機本体１００の下部に外方凸設された矩形のバンパー部１１３の前後に当接可能な規制手段５５と、を備え、事業用掃除機本体１００は規制手段５５により外装８０の上方に設けられた開口８１との前後方向の間に隙間が確保されて配置され、さらに事業用掃除機本体１００の排気口１１５が開口８１の上方に位置している。【選択図】図６

Description

特許法第３０条第２項適用申請有り （１）令和３年１１月３０日株式会社オカムラ ウエブサイトにて公開（ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｏｋａｍｕｒａ．ｃｏ．ｊｐ／ｃｏｍｐａｎｙ／ｔｏｐｉｃｓ／ｐｒｏｄｕｃｔ／２０２１／ｓｔｒｉｖｅｒ．ｈｔｍｌ）、（２）令和３年１１月３０日株式会社ピー・アール・ワイヤー ウエブサイトにて公開（ｈｔｔｐｓ：／／ｋｙｏｄｏｎｅｗｓｐｗｉｒｅ．ｊｐ／ｒｅｌｅａｓｅ／２０２１１１３０４１１２）、（３）令和３年１２月１日ロボットスタート株式会社 ウエブサイトにて公開（ｈｔｔｐｓ：／／ｒｏｂｏｔｓｔａｒｔ．ｉｎｆｏ／２０２１／１２／０１／ｏｋａｍｕｒａ－ｓｔｒｉｖｅｒ．ｈｔｍｌ）、（４）令和３年１１月２４日－２６日東京ビックサイトにて開催されたビルメンヒューマンフェア＆クリーンＥＸＰＯ２０２１にて公開

本発明は、自律走行可能な自律掃除ロボットに関する。

オフィス、商業施設、宿泊施設等において、衛生管理の一環として掃除機を用いて床面に落ちている塵埃を捕集する掃除が行われている。近年では、人件費高騰、人材不足等の要因により、作業者に掛かる負担を軽減するべく、塵埃を吸引させながら床面を自律走行させることを可能とした自律掃除ロボットに対する需要が高まってきている。

例えば、特許文献１に示される自律掃除ロボットは、本体底部に設けられる吸引ノズルと、吸引ノズルとホースにより接続される筐体と、筐体内に配置され塵埃が捕集される集塵部と、筐体内を吸引する吸引用ファンと、吸引用ファンを駆動する吸引用モータと、複数の車輪のうち本体後方に設けられる左右一対の車輪を独立して駆動する一対の走行用モータと、本体の方向を計測する方向計測装置と、障害物を検出する障害物検知装置と、バッテリーと、を備えている。吸引用ファンの作動により、吸引ノズルの吸引口を通じて塵埃が吸引される。

特開平７－１６１９０号公報（第３頁、第１図）

特許文献１のような自律掃除ロボットは、床面の掃除を行うものであり、階段や段差部分の掃除を行うことができず、清掃作業者が手動で操作する掃除機も併用されることになる。そのため、これら掃除ロボットと通常の掃除機とをそれぞれ収容できるだけの広い保管スペースが必要になるという問題があった。

本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、保管スペースの圧迫が小さい自律掃除ロボットを提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明の自律掃除ロボットの手段１は、
事業用掃除機本体と、
吸引ノズルが設けられた走行台車と、
からなることを特徴としている。
この特徴によれば、単体でも利用可能な事業用掃除機本体のみを走行台車に搭載させ、事業用掃除機本体の吸引機能を用いて走行台車側の吸引ノズルで床面を掃除することができ、自立掃除ロボットと通常の事業用掃除機をそれぞれ用意しなくともよく、保管スペースの圧迫を小さくできる。

手段２は、手段１において、前記吸引ノズルが前記走行台車に固定されていることを特徴としている。
この特徴によれば、事業用掃除機本体の着脱時において走行台車に対して吸引ノズルが位置ずれせず、所定の掃除運転を行うことができる。

手段３は、手段２において、前記吸引ノズルの前記走行台車への固定が、該走行台車の左右いずれか一方側であることを特徴としている。
この特徴によれば、吸引ノズルを大型化することなく、壁際まで吸引ノズルを近付けて掃除することができる。

手段４は、手段１～３のいずれか一つにおいて、前記事業用掃除機本体が前記走行台車に対して着脱可能であることを特徴としている。
この特徴によれば、故障など起きた場合に事業用掃除機本体のみを簡単に交換することができる。

手段１１は、事業用掃除機本体と、
吸引ノズルが設けられた走行台車と、
からなり、
前記走行台車は、走行方向前方側に距離検出部を備えており、
前記事業用掃除機本体の吸引用の差込口と前記走行台車の吸引ノズルとは、前記距離検出部よりも後方側を通る接続管により接続されていることを特徴としている。
この特徴によれば、接続管が距離検出部の走査を阻害することがなく、水平方向に広範囲でセンシングを行うことができる。

手段１２は、手段１１において、前記距離検出部は前記吸引ノズルと前記事業用掃除機本体の吸引用の差込口との上下方向の間に位置しており、
前記接続管は前記距離検出部の背後位置に起立していることを特徴としている。
この特徴によれば、接続管が起立して距離検出部の背後に位置されるため、距離検出部は水平方向に広い範囲で走査を行うことができる。

手段１３は、手段１２において、前記接続管は、前記走行台車の台車本体の上部に設けられた開口部を介して前記吸引ノズルと前記差込口とに接続されていることを特徴としている。
この特徴によれば、接続管は開口部を通る箇所で位置が規制されるため、起立する接続管の距離検出部の走査範囲内への移動が防止される。

手段１４は、手段１１～１３のいずれか一つにおいて、前記距離検出部は、外装により覆われた内部空間に設置され、前記内部空間は前記吸引ノズルが配置される空間と連通している。
この特徴によれば、事業用掃除機本体の稼働により吸引ノズルから吸引が行われることに起因して、ノズルが配置される空間に連通する距離検出部が設置された内部空間内の空気が循環され、距離検出部周辺に埃が堆積しにくくなり、距離検出部の検出精度を維持することができる。

手段１５は、手段１１～１４のいずれか一つにおいて、前記距離検出部は前記吸引ノズルを上方から覆う下部外装と、該下部外装の上方に配置される上部外装との間の内部空間に配置され、
前記接続管は前記下部外装に形成された連通部を介して前記内部空間内に延びており、
前記距離検出部は前記上部外装と下部外装との間の隙間から走査可能に配置されていることを特徴としている。
この特徴によれば、事業用掃除機本体の稼働により吸引ノズルから吸引が行われると、連通部を介して吸引ノズル側と連通する内部空間が相対的に負圧となることで、上部外装と下部外装との間に形成される隙間から空気が引き込まれてこの空気の流れにより内部空間内での空気が効果的に循環され、距離検出部周辺に埃が堆積しにくく、距離検出部の検出精度を維持することができる。

手段２１は、事業用掃除機本体と、
吸引ノズルが設けられた走行台車と、
からなり、
前記事業用掃除機本体は、該事業用掃除機本体を構成する筐体の下部に設けられた少なくとも４つの旋回キャスタにて床面を走行可能となっており、
前記走行台車は、前記旋回キャスタが載置される載置部と、該載置部上において前記掃除機本体の水平方向の移動を規制する規制手段と、を有していることを特徴としている。
この特徴によれば、規制手段により走行台車に対して事業用掃除機本体を所定位置に配置させることができ、走行台車に載せた事業用掃除機本体と走行台車の吸引ノズルとの接続を容易かつ確実に行うことができる。

手段２２は、手段２１において、前記筐体は外方に凸設されたバンパー部を有し、
前記規制手段は、前記バンパー部に複数箇所で当接可能な規制部であることを特徴としている。
この特徴によれば、筐体の外方に凸設されたバンパー部が規制部に当接するため、筐体自体の破損を防止することができる。

手段２３は、手段２２において、前記事業用掃除機本体は、少なくとも互いに平行な側面を有するバンパー部を有しており、前記規制部は前記側面に対してそれぞれ面で当接する面部を有することを特徴としている。
この特徴によれば、バンパー部の側面と規制部の面部とが面で当接するため事業用掃除機本体の回転移動も規制することができる。

手段２４は、手段２３において、前記バンパー部は、前記側面の下縁部に面取部を有することを特徴としている。
この特徴によれば、事業用掃除機本体を載置部上に配置させる際には、規制部にバンパーの面取部がそれぞれ案内されるため事業用掃除機本体の配置作業を容易に行うことができる。

手段２５は、手段２３または２４において、前記規制部は、前記載置部の前後に独立して設けられ、各規制部は前記載置部の上に起立する板状の面部を有し、該面部の自由端側が前記バンパー部の側面に当接することを特徴としている。
この特徴によれば、事業用掃除機本体の移動による外力は規制部の面部の弾性変形によって吸収され、規制部及びバンパー部の破損を効果的に防止できる。

手段２６は、手段２１～２５のいずれか一つにおいて、前記規制手段は、前記載置部の前記旋回キャスタに当接可能な規制部からなることを特徴としている。
この特徴によれば、事業用掃除機本体の旋回キャスタは事業用掃除機本体の重量を支えるべく高い耐久性を備えるものであることから、この旋回キャスタが当接可能な規制部を設けることにより事業用掃除機本体の特に筐体の破損を防止しながら、事業用掃除機本体の水平方向の移動を規制することができる。

手段２７は、手段２６において、前記規制部は、前記載置部の上面に立設されて前記旋回キャスタがそれぞれ当接可能な直交する２つの面部により構成される角部を４つ備え、これら角部の内側に前記旋回キャスタがそれぞれ配置されることを特徴としている。
この特徴によれば、規制部が備える直交する２つの面部に、事業用掃除機本体の旋回キャスタがそれぞれ当接可能であるため、前後左右の移動規制に加えて事業用掃除機本体の回転移動も規制することができる。

手段２８は、手段２６または２７において、前記事業用掃除機本体の旋回キャスタは、該事業用掃除機本体の筐体の底部に少なくとも４つ設けられ、水平面である前記載置部の上面に該事業用掃除機本体の水平姿勢を維持して載置されることを特徴としている。
この特徴によれば、旋回キャスタが少なくとも４つ設けられ、水平面である載置部の上面に直接載置されることで、載置部に事業用掃除機本体からのほぼすべての荷重が作用し規制部に作用する外力を一層小さくできるとともに単体で使用する際の事業用掃除機本体の姿勢と同様の水平姿勢で事業用掃除機本体を稼働させることができる。

手段３１は、下部に設けられた旋回キャスタにて床面を走行可能な事業用掃除機本体と、吸引ノズルが設けられた自律走行する走行台車と、を備え、
前記走行台車は、
前記事業用掃除機本体の前後のいずれかに配置され前記事業用掃除機本体に交流電流を供給するインバータを収納するとともに少なくとも前記事業用掃除機本体の下部を覆う外装と、
前記事業用掃除機本体の前記旋回キャスタが載置される載置部と、
前記事業用掃除機本体の下部に外方凸設された矩形のバンパー部の前後に当接可能な規制手段と、
を備え、
前記事業用掃除機本体は前記規制手段により前記外装の上方に設けられた開口との前後方向の間に隙間が確保されて配置され、さらに前事業用記掃除機本体の排気口が前記開口の上方に位置している。
この特徴によれば、既存の事業用掃除機本体と走行台車との合体部分を外装により覆うことにより自律掃除ロボットの一体感を演出できるとともに、走行台車の走行に伴う事業用掃除機本体の前後方向への相対移動が規制手段により規制されて事業用掃除機本体と開口との前後の隙間が確保されるため、外装内の空間のインバータの排熱が隙間から外装外排出され、外装内の空間に熱がさらに籠りにくい。更に、事業用掃除機本体の排気口からの排気の熱が外装の内部に位置するインバータに影響を与えない。

手段３２は、手段３１において、前記外装の前方には、該外装の内部空間に繋がる連部が形成されていることを特徴としている。
この特徴によれば、走行台車の走行時に連通部から内部空間に外気が取り込まれ、外装の内部空間の熱を開口と事業用掃除機本体との隙間から効率よく排出できる。

手段４１は、吸引ノズルと、自律走行可能に制御する制御手段と、を有する自律掃除ロボットであって、
前記制御手段は、走行操作手段によって記憶させた掃除ルートに基づき自律掃除ロボットを自律走行させるモードを備え、
前記走行操作手段は、前記自律掃除ロボットを任意の一方向に移動動作させる動作指示と、複数方向への移動動作の所定の組み合わせから成るパターン動作指示とをそれぞれ選択できることを特徴としている。
この特徴によれば、作業者は任意の一方向に移動動作させる動作指示に加えて、複雑な移動動作が必要な箇所はパターン動作指示によって自動で移動動作させることができ、作業者に高い操作技術を必要とせずに、短時間で容易に掃除ルートを記憶させることができる。

手段４２は、手段４１において、前記パターン動作指示は、直線移動と方向転換との組み合わせから成ることを特徴としている。
この特徴によれば、特に高い操作技術を必要とする方向転換を自律掃除ロボットに自動で行わせることができ、吸引ノズルの未通過領域を少なくすることができる。

手段４３は、手段４２において、前記制御手段は、前記パターン動作指示に基づき、前記自律掃除ロボットを所定距離で左右方向に直線移動させ、次に所定距離で後方に直線移動させ、前記吸引ノズルを中心に１８０度方向転換させることを特徴としている。
この特徴によれば、後方に直線移動することにより壁などの掃除区画の境界部分から衝突の虞がない十分に離れた状態で吸引ノズルを中心に方向転換させることができる。

手段４４は、手段４２または４３において、前記制御手段は、前記パターン動作指示に基づき、前記自律掃除ロボットを前記吸引ノズルが掃除区画の境界線に到達するまで前方に直線移動させ、前記吸引ノズルが前記境界に沿うように左右方向に直線移動させ、次に前記吸引ノズルが前記境界線から離れるように後方に直線移動させ、前記吸引ノズルを中心に方向転換させることを特徴としている。
この特徴によれば、パターン動作指示では、制御手段が掃除区画の境界線を基準として自律掃除ロボットを正確に動作させるため、吸引ノズルの未通過領域を確実に少なくすることができる。

手段４５は、手段４２～４４のいずれか一つにおいて、前記制御手段は、前記パターン動作指示に基づき、前記自律掃除ロボットを前記吸引ノズルが掃除区画の境界線に到達するまで前方に直線移動させ、前記吸引ノズルが前記境界線に沿うように左右方向に直線移動させ、次に前記吸引ノズルが前記境界線から離れるように後方に直線移動させ、前記吸引ノズルの長手方向と掃除区画の境界線とが直交するまで前記自律掃除ロボットを方向転換させ、次に前記境界線に所定距離離間して近接するまで左右方向に直線移動させることを特徴としている。
この特徴によれば、後方に直線移動することにより境界線から十分に離れ、その状態で吸引ノズルを中心に方向転換することにより、境界線を越えることがなく、かつ自律掃除ロボットを掃除区画の境界線に対して左右方向に直線移動させることで、自律掃除ロボットの方向転換に伴い外径側に生じる境界線近傍の未通過領域が少ない掃除運転が可能となる。

手段４６は、手段４２～４５のいずれか一つにおいて、前記制御手段は、前記パターン動作指示に基づき、前記自律掃除ロボットを掃除区画の角部において、境界線に向けて前方に直線移動させ、該境界線と所定距離近づいた時点で前記吸引ノズルの長手方向と掃除区画の境界線とが直交するまで前記自律掃除ロボットを方向転換させ、次に前記境界線に所定距離離間して近接するまで左右方向に直線移動させることを特徴としている。
この特徴によれば、特に高い操作技術を必要とする掃除区画の角部における方向転換を自律掃除ロボットに自動で行わせることができ、吸引ノズルの未通過領域を少なくすることができる。

本発明の実施例１における自律掃除ロボットを示す斜視図である。 自律掃除ロボットを示す左側面図である。 自律掃除ロボットを示す右側面図である。 自律掃除ロボットを示す上面図である。 自律掃除ロボットの電気系統を示す概略図である。 自律掃除ロボットの掃除機本体について説明するための斜視図である。 自律掃除ロボットの上部外装の取り付け構造を示す分解斜視図である。 掃除機本体の取り付け態様を示す分解斜視図である。 本発明の実施例２における自律掃除機の取り付け態様を示す分解斜視図である。 本発明の実施例２における自律掃除ロボットを示す斜視図である。 掃除機本体の取り付け態様を示す上面図である。 載置部に設けられた規制片および載置部に載置された掃除機本体の関係を示すイメージ図である。 規制片と掃除機本体のバンパー部との関係を示すイメージ図であり、（ａ）はバンパー部が規制部に案内される状態を示し、（ｂ）掃除機本体の所定位置での仮保持状態を示す。 本発明の実施例３における自律掃除ロボットの走行台車を示す斜視図である。 本発明の実施例３における自律掃除ロボットの走行台車を示す上面図である。 旋回キャスタの構造を示す図である。 本発明の実施例３における掃除機本体の前後左右の旋回キャスタ同士の位置関係を示す変形例をしめす掃除機本体の下面図である。 本発明の実施例４における掃除区画における自律掃除ロボットの移動軌跡を示す図である。 走行操作手段を示す図である。 境界原点ボタンによるパターン動作指示を構成する自律掃除ロボットの前方への直線移動を示す図である。 境界原点ボタンによるパターン動作指示を構成する自律掃除ロボットの方向転換を示す図である。 境界原点ボタンによるパターン動作指示を構成する自律掃除ロボットの右方向への直線移動を示す図である。 左反転ボタンによるパターン動作指示を構成する自律掃除ロボットの前方への直線移動を示す図である。 左反転ボタンによるパターン動作指示を構成する自律掃除ロボットの右方向への直線移動を示す図である。 左反転ボタンによるパターン動作指示を構成する自律掃除ロボットの後方への直線移動を示す図である。 左反転ボタンによるパターン動作指示を構成する自律掃除ロボットの方向転換を示す図である。 コントローラボタンによる動作指示に基づく自律掃除ロボットの前方への直線移動を示す図である。 角左方向転換ボタンによるパターン動作指示を構成する自律掃除ロボットの前方への直線移動を示す図である。 角左方向転換ボタンによるパターン動作指示を構成する自律掃除ロボットの左方向への直線移動を示す図である。 角左方向転換ボタンによるパターン動作指示を構成する自律掃除ロボットの方向転換と左方向への直線移動を示す図である。

本発明に係る自律掃除ロボットを実施するための形態を実施例に基づいて以下に説明する。

実施例１に係る自律掃除ロボットにつき、図１から図８を参照して説明する。以下、図１の紙面左下側を自律掃除ロボットの正面側（前方側）として説明する。

自律掃除ロボットは、オフィス、商業施設、宿泊施設等において、人の手を借りずに床面を自律走行しながら床面に落ちている塵埃を吸引・捕集することにより掃除を行うものである。

図１～図４に示されるように、自律掃除ロボット（以下、「掃除ロボット」という。）１は、前方下部に吸引ノズル２０が取り付けられた電動走行台車（以下、「走行台車」という。）１０と、走行台車１０の後方上部に載置された事業用掃除機本体（以下、単に「掃除機本体」という。）１００と、から主に構成されている。尚、本実施例では、吸引ノズル２０は、走行台車１０よりも左右方向の幅が小さく、前進方向右側に偏らせて配置されているが、吸引ノズル２０の幅や左右位置は自由に構成されてよい。事業用掃除機本体は、有底筒状に形成されている本体部１１１と、本体部１１１の上部開口により形成される取出口１１１ａを閉塞するための蓋部１１２と、から構成される筐体１１０を備え、蓋部１１２には吸引用ファン１４０と、吸引用モータ１５０が内蔵され、外部に開放する排気口１１５が形成されており、大容量の集塵容量を有する本体部１１１の底部に少なくとも４つの旋回キャスタ１０３により、本体部１１１の姿勢が維持されたまま水平方向に移動可能であり、いわゆる家庭用掃除機本体のように縦方向にのみ回転可能な２つの車輪と補助ローラを有し、不使用時には補助ローラが床から離れるように立位姿勢となるものとは異なる。尚、本実施例における事業用掃除機本体とは、４つ以上のキャスタがあれば、そのキャスタのすべてが旋回するものに限られず、縦方向にのみ回転可能なものが混在してもよい。

まず、走行台車１０について説明する。走行台車１０は、台車本体１１と、吸引ノズル２０と、台車本体１１の前方側部に設けられる左右一対の車輪３０Ｒ，３０Ｌおよび台車本体１１の後方側部に設けられる左右一対の車輪４０Ｒ，４０Ｌと、これらの車輪３０Ｒ，３０Ｌ，４０Ｒ，４０Ｌと個別に接続される４つの走行用モータ５０（図５参照）と、制御装置６０（図５参照）と、台車本体１１の外周を覆う下部外装９０（外装）と、から主に構成されており、走行用モータ５０等に電力を供給可能な３本の走行用バッテリー７０（図３参照）が搭載されている。

図２，図３に示されるように、車輪３０Ｒ，３０Ｌ，４０Ｒ，４０Ｌは、複数のローラ３１またはローラ４１を有する、所謂メカナムホイールである。

図５に示されるように、制御装置６０は、センサ（距離検出部）６１，６１（図２も参照）からの距離情報およびマップデータに対応した位置情報や４つの走行用モータ５０に接続される図示しないロータリエンコーダからの回転数等の情報等に基づいて、４つの走行用モータ５０に対する印加電圧の大きさおよび入力方向を個別に切り替えることにより、車輪３０Ｒ，３０Ｌ，４０Ｒ，４０Ｌの回転速度および回転方向を個別に制御することができる。

尚、図５では、太実線を電力供給線、点線を信号供給線として図示している。また、本実施例において、センサ６１，６１は、レーザセンサ、超音波センサ等の非接触式センサにより構成されている。

これによれば、掃除ロボット１は、制御装置６０により個別に制御される走行用モータ５０による車輪３０Ｒ，３０Ｌ，４０Ｒ，４０Ｌの駆動と、床面に接触しているローラ３１，４１の転動とを組み合わせて、前後左右と共に全方向へスムーズに移動可能となっている。

また、制御装置６０は、インバータ７２の制御を行うことで、吸引用バッテリー７１（バッテリー）から供給される直流電流を交流電流に変換して掃除機本体１００を駆動させることができる。吸引用バッテリー７１は、走行用バッテリー７０とは独立しており、掃除機本体１００に電力を供給するためのバッテリーである。尚、３本の走行用バッテリー７０および４本の吸引用バッテリー７１は、いずれも同一規格として、互いに互換・兼用することができるが、それに限らない。

また、本実施例では、吸引用バッテリー７１が満充電から供給不能な所定電圧に至るまでに掃除機本体１００を駆動可能な時間よりも、走行用バッテリー７０が満充電から所定電圧に至るまでに走行台車１０を走行させることが可能な時間の方が長くなっている。これにより、例えば掃除ロボット１を原点位置等のあらかじめ設定した位置に確実に帰還させることができる。

図５～図７を参照して、走行台車１０には、掃除機本体１００が載置される載置部１２と、４本の吸引用バッテリー７１を一方側（図３参照）から装着可能なバッテリーケース１７と、インバータ７２と、上部外装８０（外装）が積載されている。尚、掃除機本体１００は、図示しない固定具（本保持手段）、例えばバンド等によって載置部１２に取り付けられる。尚、側部外装８０Ｒを取り外すことで、吸引用バッテリー７１の電極を接続するための４つのコネクタ（図示略）を露出させ、吸引用バッテリー７１の脱着させることができる。

また、掃除機本体１００は、商用電源にて動作する業務用（事業用）掃除機であり、集塵部としての紙パック１０１（図６参照）が収容される筐体１１０（図６，図７参照）と、吸引用ファン１４０（図５参照）と、吸引用ファン１４０を回転させるための吸引用モータ１５０（図５参照）と、インバータ７２に電気的に接続される差込プラグ付コード（図示略）とを備えている。

図６に示されるように、筐体１１０は、有底筒状に形成されている本体部１１１と、本体部１１１の上部開口により形成される取出口１１１ａを閉塞するための蓋部１１２（モータ内蔵部）と、から構成されている。また、本体部１１１の内部には、紙パック１０１を取り付け可能となっている。蓋部１１２には、吸引用ファン１４０と、吸引用モータ１５０が内蔵されており、外部に開放する排気口１１５が形成されている。排気口１１５は筐体１１０の外周側面に向けて排気するように蓋部１１２の下縁に渡って形成されており、排気口１１５からは上部外装８０へ向けて全方位均等に排気する構成となっている。このように、掃除機本体１００は、蓋部１１２に内蔵される吸引用モータ１５０を駆動して吸引用ファン１４０を回転させることにより、筐体１１０内の空気を排気口１１５から外部に排出し、筐体１１０内を相対的に負圧とすることで、吸引ノズル２０の吸引口からノズルホース１２０を介して紙パック１０１内に塵埃を吸引・捕集できるようになっている。なお、掃除機本体は紙パックを用いることなく筐体内に塵埃を吸引・捕集できるものであってもよい。

本体部１１１は、前方側側壁にノズルホース（接続管）１２０を接続可能な差込口１０２を備えており、掃除機本体１００を単体で使用する際には、この差込口１０２に手持ち用の吸引ノズルのホースを差し込む。本実施例では、掃除機本体１００の差込口１０２には、走行台車１０に備えられた吸引ノズル２０と接続するための走行台車用のノズルホース１２０（図７参照）が差し込まれて利用される。

ノズルホース１２０は、可撓性を有する合成樹脂製のホース部１２０ａと、差込口１０２に接続されるホース部１２０ａよりも硬質の合成樹脂からなる挿口部１２０ｂとから構成されている。

このように、掃除機本体１００は、蓋部１１２に内蔵される吸引用モータ１５０を駆動して吸引用ファン１４０を回転させることにより、筐体１１０内の空気を排気口１１５（図６参照）から外部に排出し、筐体１１０内を相対的に負圧とすることで、走行台車１０側に備えられた吸引ノズル２０ａの吸引口からノズルホース１２０を介して紙パック１０１内に塵埃を吸引・捕集できるようになっている。

図７に示されるように、載置部１２は、台車本体１１に固定される前フレーム１３及び後フレーム１４と、前フレーム１３，後フレーム１４の上端に固定されている基台１５と、から構成されている。

基台１５は、平面視平板状に形成されており、上端面には、上方側に開放されて、下方側に向かって平面視矩形状に凹設されている左右一対の凹部１５ａが、前後方向に３組設けられている（図８も参照）。凹部１５ａは、掃除機本体１００の下部に取り付けられた旋回キャスタ１０３の下端部を落とし込めるように形成されている。

本実施例では、掃除機本体１００の下部には４つ、水平方向に３６０度旋回可能な旋回キャスタ１０３が取り付けられており、水平面である基台１５の上端面に４つの旋回キャスタ１０３が直接載置されて掃除機本体１００の水平姿勢が維持されている。そして、これら旋回キャスタ１０３は、４つの凹部１５ａにそれぞれ落とし込まれることで水平方向に移動規制される。そのため、単体で使用する際の掃除機本体１００の姿勢と同様の水平姿勢で掃除機本体１００を走行台車１０で稼働させることができる。尚、業務用掃除機である掃除機本体の下部に設けられた旋回キャスタが５つである場合には、少なくとも４つ以上の旋回キャスタが移動規制されればよいため、その場合には凹部１５ａは少なくとも４つ設けられればよく、更に凹部は少なくとも４つ以上の旋回キャスタを収容可能な１つの凹部であってもよいし、複数の旋回キャスタを収容可能な複数の凹部であってもよい。

また、基台１５の上端面には、左右一対の凹部１５ａよりも外側に左右一対の取付フレーム１８，１９が固定されている。

また、インバータ７２を左右に挟んでハンドル７３が台車本体１１に固定されている。ハンドル７３は上部が後述する後部外装８０Ｂに形成された孔（図示略）より外方に突き出て配置されている。後部外装８０Ｂはインバータ７２に上方から被覆されている。

また、台車本体１１と基台１５との間には、バッテリーケース１７が設けられている。バッテリーケース１７は、台車本体１１の中央のフレームに、ボルトナットによって固定されている。

また、バッテリーケース１７の壁部１７ａの内面には、吸引用バッテリー７１の電極を接続するための４つのコネクタ（図示略）が設けられている。また、図７に示されるように、バッテリーケース１７の壁部１７ａの外面には、吸引用バッテリー７１の充電に用いられる充電用コネクタ１７ｂと、走行用バッテリー７０の充電に用いられる充電用コネクタ１７ｃと、が設けられている。側部外装８０Ｌを取り外すことで、バッテリーケース１７の壁部１７ａが露出し、充電用コネクタ１７ｂと充電用コネクタ１７ｃとに充電用のケーブルを接続させることができる。

これにより、吸引用バッテリー７１を、右側から左側に向かってバッテリーケース１７のレールに沿って挿入することで、吸引用バッテリー７１をコネクタに接続することが可能となっている。また、コネクタに接続されている吸引用バッテリー７１を右方に向かって引っ張ることで、吸引用バッテリー７１とコネクタの接続が外れ、吸引用バッテリー７１をバッテリーケース１７から引き抜くことが可能となっている。これにより、吸引用バッテリー７１の交換をはじめとしたバッテリー関連のメンテナンスが容易である。

走行用バッテリー７０についても、吸引用バッテリー７１と同様に、走行用バッテリー７０用のバッテリーケースに対して右側から着脱可能である。尚、着脱方向は適宜に設定可能であり、用途ごとに別の方向とすることも可能である。

また、載置部１２と、バッテリーケース１７とは、直接連結されておらず、それぞれ個別に台車本体１１に固定されているため、吸引用モータ１５０の駆動に伴い生じる振動が吸引用バッテリー７１に作用しにくくなっている。これにより、吸引用バッテリー７１とコネクタとの接続状態を保ちやすい。

また、本実施例において、３本の走行用バッテリー７０は並列に接続されており、４本の吸引用バッテリー７１も並列に接続されている。加えて、走行用バッテリー７０および吸引用バッテリー７１は、互いに互換・兼用可能であることから、例えば４本の吸引用バッテリー７１のいずれもが掃除機本体１００に対して供給不能な残量となった場合に、３本の走行用バッテリー７０のうち残量があるいずれか一本を、吸引用バッテリー７１のいずれか一本と差し替えることで、掃除機本体１００を駆動させることが可能である。

また、走行台車１０は、走行台車１０に載置された掃除機本体１００や吸引用バッテリー７１等を覆う上部外装８０と、台車本体１１や走行用バッテリー７０等を覆う下部外装９０を備えている。尚、上部外装８０および下部外装９０は、内部の部品や通電箇所に外部から人や物が接触することを防止するために設けられる。また、上部外装８０および下部外装９０により、内部の通電箇所に塵埃等が入り込みにくく、短絡故障が生じにくい。また、上部外装８０と下部外装９０との間に形成される隙間Ｇ１から台車本体１１の前後に設けられるセンサ６１，６１（図２および図３参照）がセンシング可能となっている。また、上部外装８０と下部外装９０との間に形成される隙間Ｇ１の奥側にセンサ６１，６１が配置されるため、センサ６１，６１を保護することができる。

上部外装８０は、主に前部外装８０Ｆと、後部外装８０Ｂと、左右の側部外装８０Ｒ，８０Ｌとに四分割されている。上部外装８０には掃除機本体１００の外縁に沿う形状の開口８１と、ノズルホース１２０を挿通可能なホース開口８２が形成されている。

掃除機本体１００は、本体部１１１の上部および蓋部１１２全体を上部外装８０の開口８１から外部に露出して配置されており、ホース開口８２からノズルホース１２０が外方に引き出されて配置される。詳しくは、ノズルホース１２０を差し込む差込口１０２の下端縁よりも下方に上部外装８０の開口８１が位置するように掃除機本体１００が走行台車１０に搭載されている。言い換えると、掃除機本体１００は、差込口１０２を側面に備えており、かつ搭載時には走行台車１０を構成する外装（上部外装）８０に下部の一部が被覆されるようになっており、ノズルホース１２０の一部と差込口１０２とが上部外装８０の外部に露出して配置されている。このように、掃除機本体１００の差込口１０２は外部に露出していることから、ノズルホース１２０と掃除機本体１００の差込口１０２とが正確に接続されているか否かを目視することができ、掃除ロボット１に常に所定の吸引力を発揮させることができる。

また、掃除機本体１００の蓋部１１２に内蔵される吸引用モータ１５０と、本体部１１１の内部に取り付けられる紙パック１０１にアクセス可能な取出口１１１ａが上部外装８０の開口８１から外部に露出して配置される。そのため、走行台車に搭載されている掃除機の特に故障しやすい吸引用モータ１５０周りのメンテナンスや、紙パック１０１の交換を、掃除機本体１００を取り外すことなく簡単に行うことができる。

そのため、適宜に別の掃除機を取付けることも可能となっている。

以上説明したように、本実施例における掃除ロボット１は、単体でも利用可能な掃除機本体１００のみを走行台車１０に搭載させ、走行台車１０に備えられたノズルホース１２０を掃除機本体１００の差込口１０２に接続するだけで、掃除機本体１００の吸引機能を用いて走行台車１０側の吸引ノズル２０で床面を掃除することができる。言い換えると、掃除ロボット１は吸引ノズル２０とノズルホース１２０とを備えた走行台車１０に、集塵部としての紙パック１０１と吸引用ファン１４０と吸引用モータ１５０とを筐体１１０に収めるとともに吸引用の差込口１０２を備えた掃除機本体１００を着脱可能に搭載して掃除運転可能となっている。そのため、掃除ロボット１と通常の掃除機をそれぞれ用意しなくともよく、保管スペースの圧迫を小さくすることができる。

また、掃除機本体１００を走行台車１０から取り外すことで、メンテナンスを容易に行うことができることから、メンテナンス実施する頻度が低下することを防ぎ、掃除ロボット１の吸引力を維持することができる。加えて、仮に掃除機本体１００が故障した場合には、掃除機本体のみを交換するだけで済むため、修理コストを抑えることができ、かつ別の掃除機にすぐに交換して対応できるために掃除ができない時間を減らすことができる。

また、掃除機本体１００に接続される吸引ノズル２０は走行台車１０に固定されているため、掃除機本体１００の着脱時において走行台車１０に対して吸引ノズル２０が位置ずれせず、掃除機本体の形態に影響されることもなく、所定の掃除運転を行うことができる。加えて、ノズルホース１２０が可撓性を有して構成されており変形可能に走行台車１０に配置されていることから搭載した掃除機本体１００に簡単に接続させることができる。

また、吸引ノズル２０は、その横幅が走行台車１０の前面の横幅より短寸であり、走行台車１０の前面の前進方向右側に偏在して固定されている。これによれば、壁際の掃除しづらい箇所に対しても、吸引ノズル２０を大型化しないことで十分な吸引力を確保しながら、壁際まで吸引ノズル２０を近付けて掃除を行うことができる。なお、吸引ノズル２０が走行台車１０の前面の前進方向左側に偏在して固定されていてもよい。

また、掃除機本体１００は床面を走行可能な複数の旋回キャスタ１０３を備え、単体での掃除を行う際には床面を走行させることが可能であり、走行台車１０は基台１５に旋回キャスタ１０３の下端部が落とし込まれる凹部１５ａを備え、旋回キャスタ１０３がそれぞれ保持される。言い換えると、掃除機本体１００は床面を走行可能な旋回キャスタ１０３を備え、走行台車１０は旋回キャスタ１０３をそれぞれ保持する保持手段（規制部）である凹部１５ａを有しているため、走行台車１０に対して掃除機本体１００を常に定位置に配置でき、ノズルホース１２０を確実に差込口１０２に接続することができる。

また、掃除機本体１００の蓋部１１２が上部外装８０の開口８１から外部に露出して配置されているため、上部外装８０を取り外すことなく、蓋部１１２を着脱して吸引用モータ１５０等の機械部のメンテナンスを行いやすい。

また、掃除機本体１００の本体部１１１の内部に取り付けられる紙パック１０１にアクセス可能な取出口１１１ａが上部外装８０の開口８１から外部に露出して配置されているため、蓋部１１２を取り外すことにより塵埃が溜まった紙パック１０１を取出口１１１ａから容易に取り出し、新しい紙パックと交換することができる。

ところで、最近ではＳＤＧｓ（Sustainable Development Goals（持続可能な開発目標））への関心が高まっており、筐体、吸引用ファン、吸引用モータが据え付けられているような特許文献１の掃除ロボットを新たに導入するのではなく、手持ちの掃除機を自律走行させたいという気運が高まってきている。本発明の掃除ロボット１であれば、手持ちの掃除機を自律走行させることができるため、ＳＤＧｓの「つくる責任 つかう責任」の目標に寄与することができる。

次に、実施例２に係る自律掃除ロボットにつき、図９から図１３を参照して説明する。尚、前記実施例１に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。

図９に示されるように、載置部２２を構成する矩形状の基台２５の左右には、基台２５の両側面に沿って板状の壁部２６が配置されている。また基台２５の前方には、インバータ７２が縦置きで配置されている。

台車本体１１の走行方向前方には、センサである距離検出部６１が設けられ、この距離検出部６１は本実施例においては光を用いて距離を測定するＬｉＤＡＲである。距離検出部６１は、水平方向における広範囲に亘ってセンシング可能であり、前述した上部外装８０と下部外装９０との間に形成される隙間Ｇ１（図２参照）から、およそ０．５ｍ以上１０ｍ以下のセンシング範囲内にある障害物との距離を測定することが可能である。なお、距離検出部６１は、３次元的に測定可能であってもよい。また、検出可能な範囲については、角度、近距離、遠距離ともに適宜変更されてもよい。

走行台車１０の制御装置６０（図５参照）は、室内を清掃する前に、距離検出部６１が測定した室内の壁、柱などの障害物までの距離情報および相対的な位置情報に基づいてマッピングを行う。また、制御装置６０は、室内を掃除する際に、距離検出部６１が測定した距離情報および位置情報や４つの走行用モータ５０に接続される図示しないロータリエンコーダからの回転数等の情報に基づいて現在位置を特定する。そして、制御装置はマッピングしたマップに現在の自己位置を照会して現在の自己位置から先に算出された走行ルートに基づいた次の目標位置及び、走行台車の向きを達成するように走行用モータ毎に印加電圧の大きさを制御する。

図９と図１１に示されるように、走行台車１０側に固定された吸引ノズル２０と掃除機本体１００とを繋ぐノズルホース（接続管）１２０は、前方の距離検出部６１より前方に配置された吸引ノズル２０に一方端が固定されており、前方の距離検出部６１の背後に回り込んだ位置で上方に起立して、掃除機本体１００の吸引用の差込口１０２に他方端が接続されている。言い換えると、距離検出部６１は吸引ノズル２０と掃除機本体１００の吸引用の差込口１０２との上下方向の間に位置しており、ノズルホース１２０は距離検出部６１の背後位置に起立している。

インバータ７２より前方かつノズルホース１２０より後方には、載置部２２から延びる板部２８が配設されており、この板部２８によりインバータ７２とノズルホース１２０の接触が防止されている。

ノズルホース１２０は、台車本体１１の前方側における上部に形成された開口２９、ここでは矩形フレームによって形成された開口２９に挿通されている。つまり、ノズルホース１２０は、台車本体１１側を覆う下部外装９０の内側の空間において、この開口２９より下方に配される吸引ノズル２０から、開口２９を介して掃除機本体１００の吸引用の差込口１０２に接続されている。この開口２９によりノズルホース１２０の移動は規制されており、距離検出部６１の走査範囲内へ移動しないようになっている。開口２９の大きさはノズルホース１２０の外形よりも僅かに大きいことが好ましい。

尚、ノズルホース１２０の起立部分を構成するホース部１２０ａは、前方壁部である板部２８にここでは図示しない保持手段、例えばバンドなどにより取り付けられ、前後左右に移動不能に保持されてもよい。

図１１にて一点鎖線で挟まれた略２５０度の範囲、かつ網掛けして示す距離検出部６１から半径０．５ｍ以上の範囲が、実際に障害物などを検出可能なセンシング範囲Ｓ１である。一方、残りの１１０度の範囲や距離検出部６１から半径０．５ｍ未満はセンシング外である。

このように、掃除機本体１００の吸引用の差込口１０２と走行台車１０の吸引ノズル２０とは、距離検出部６１よりも後方側を通る接続管であるノズルホース１２０により接続されていることから、ノズルホース１２０が距離検出部６１の走査を阻害することがなく、水平方向におけるセンシング範囲を広げることができる。尚、インバータ７２は、距離検出部６１の走査範囲よりも上方に配置されており、距離検出部６１の走査を阻害することがない。

また、距離検出部６１は吸引ノズル２０よりも後方に離間して配置されている。これによれば、吸引ノズル２０から距離検出部６１を検出範囲となる半径０．５ｍ以上離間させた位置に配置させ、吸引ノズル２０近傍の障害物を検出できる。この配置関係は、特に本実施例のように吸引ノズル２０が台車本体１１よりも右側方に突出している構成で有効である。

また、ノズルホース１２０は一部に可撓性を有するホース部１２０ａを備えているため、ホース部１２０ａの曲げの範囲で挿口部１２０ｂを前後に移動可能であり、載置部２２に設置された掃除機本体１００の吸引用の差込口１０２に対して、簡便に挿口部１２０ｂを挿入することができる。

また、ノズルホース１２０が起立して距離検出部６１の背後に位置されるため、距離検出部６１は水平方向に広い範囲で走査を行うことができる。加えて、このノズルホース１２０の一部が移動して距離検出部６１の走査範囲に張り出すことがなく、距離検出部６１の走査が阻害されない。

また、図９から図１１に示されるように、距離検出部６１は、下部外装９０から上方に露出した位置に配置されているが、上から上部外装８０に覆われることで、埃がかかりにくく、また上部外装８０の内部で形成される前方の大きな内部空間Ｓ内に周囲に前後左右に余裕を持って配置されることから、距離検出部６１の近傍に埃などが詰まりにくく、走査が阻害されることを防止できる。

また、図９から図１１に示されるように、ノズルホース１２０は、下部外装９０に上方から覆われた吸引ノズル２０から、下部外装９０に形成された連通部９０ａに通じる前述の開口２９を通って内部空間Ｓを通過している。連通部９０ａの前端側からは距離検出部６１が内部空間Ｓ側に露出し、ノズルホース１２０は連通部９０ａにおける距離検出部６１より後方を通過している。そのため、掃除機本体１００を稼働させて、吸引ノズル２０から吸引が行われると、特に下部外装９０の内部における吸引ノズル２０周辺、連通部９０ａ、内部空間Ｓ、が相対的に負圧となり、上部外装８０と下部外装９０との間に形成される隙間Ｇ１から空気が引き込まれる。これによれば、隙間Ｇ１から吸い込まれた空気の流れが内部空間Ｓの空気を循環させるため、距離検出部６１周辺に埃が堆積しにくい状態となり、高い検出精度を維持することができる。

また、掃除機本体１００の稼働により隙間Ｇ１から吸い込まれた空気が、ノズルホース１２０の背後に設置されたインバータ７２を空冷することができる。さらに、隙間Ｇ１は前方に開放されていることから、自律掃除ロボット１の前進時に相対的な負圧によって隙間Ｇ１から空気を一層吸い込みやすくなっており、掃除機本体１００を連続的に稼働させる前進時にインバータ７２を確実に冷却できる。

尚、ノズルホース１２０のホース部１２０ａは、可撓性を有する構造に限らず、例えば挿口部１２０ｂ近傍にのみ可撓性を備え、それ以外の部位については前方の距離検出部６１の後方側にて上方に起立する形状を備えて、走行台車１０側に取り付けられていてもよい。この場合には、バンドなどの保持手段を用いずに距離検出部６１の走査を阻害しない位置にノズルホース１２０の姿勢を維持することができる。

次いで、載置部２２における掃除機本体１００の移動を規制する規制の構成について説明する。図９から図１２に示されるように、載置部２２の基台２５は、平面視平板状に形成されており、上面２５ａには、その前方側と後方側とに、上方に起立する規制片（規制部）５５，５５がそれぞれ設けられている。規制片５５は、金属板をＬ字状に略直角に屈曲させて形成されており、一方の面部５５ａが上面２５ａにネジにより固定され、他方の面部５５ｂが上面２５ａに対して略直角に起立している。また、前後の規制片５５は、起立する面部５５ｂ同士が平行に対向するように設置されている。

図１１に示されるように、掃除機本体１００における筐体１１０の本体部１１１の下端には、その周囲を取り囲むようにバンパー部１１３が形成されている。バンパー部１１３は本体部１１１を形成する合成樹脂成型品に比べて柔らかいすなわちヤング率が小さい部材、例えばゴム等の合成樹脂素材の成型品である。バンパー部１１３は、平面視で略矩形状を成し、走行台車１０の走行方向の前後及び左右に互いに平行な側面１１３ａを有している。

規制片５５の起立する面部５５ｂは、基台２５に旋回キャスタ１０３で載置された掃除機本体１００のバンパー部１１３に当接可能な上下寸法で形成されている。

また、前後の規制片５５，５５は、対向する面部５５ｂ，５５ｂ同士の離間寸法Ｌ１が、掃除機本体１００のバンパー部１１３の前後寸法Ｌ２と略同寸法となるように基台２５の上面２５ａに固定されている。

このように、規制片５５，５５で構成される規制手段により、走行台車１０の載置部２２上において掃除機本体１００を定位置に配置させて、掃除機本体１００と走行台車１０との接続を容易かつ確実に行うことができる。詳しくは、掃除機本体１００を、差込口１０２が走行台車１０の走行方向における前方向を向いた所定位置に位置決めし、この位置にて仮保持することができる。掃除機本体１００と走行台車１０とは、図９に示されるようなゴムバンド４５にて本保持される。

ゴムバンド４５は、走行台車１０の基台２５の左右の壁部２６に両端が固定されるものであり、本実施例では、載置部２２の前後に２つのゴムバンド４５，４５が配置されている。前方に配されたゴムバンド４５は掃除機本体１００の後方側においてバンパー部１１３の上方に、後方に配されたゴムバンド４５は掃除機本体１００の前方側においてバンパー部１１３の上方に、それぞれ伸張された状態でかけられる。これによれば、２つのゴムバンド４５が前後方向に引き合い、テンションが維持されることで、掃除機本体１００の移動を確実に抑制することができる。また、バンパー部１１３の上方に位置することで、掃除機本体１００の上方への移動も効果的に規制することができる。更に、図１０に示されるように、ゴムバンド４５は上部外装８０に覆われて外部に露出せず美観に優れる。尚、掃除機本体１００と走行台車１０とを本保持する本保持手段としては、種々考えられるが、本実施例のゴムバンド４５のように弾性を有する構造とすることで掃除機本体１００の振動を走行台車１０に伝えにくいことに加え、走行時における掃除機本体１００のがたつきによる異音の発生や、相対的な衝撃の緩和が図れるため、好ましい。

また、重量があり、かつ旋回キャスタ１０３により円滑な移動を可能とする業務用掃除機である掃除機本体１００が規制片５５，５５に当接するものの、規制片５５，５５は、筐体１１０の外方に凸設された比較的柔らかいバンパー部１１３に当接することから、筐体１１０の破損を防止することができる。

また、バンパー部１１３は走行台車１０の走行方向の前後に互いに平行な側面１１３ａを有しており、規制片５５，５５が前後の側面１１３ａにそれぞれ面で当接している。これによれば、規制片５５，５５により掃除機本体１００の回転も防止することができる。

また、図１３（ａ），（ｂ）に示されるように、バンパー部１１３は、側面１１３ａの下縁に面取部１１３ｂを有しており、掃除機本体１００を載置部２２上に配置させる際には規制片５５，５５が面取部１１３ｂにそれぞれ案内されるため、重量のある業務用掃除機である掃除機本体１００の配置作業を容易に行うことができる。

また、各規制片５５，５５は、載置部２２の基台２５の上面２５ａに起立する板状の面部５５ｂを有し、これら面部５５ｂの自由端側がバンパー部１１３の側面１１３ａに当接するようになっている。これによれば、規制片５５の面部５５ｂの自由端側がバンパー部１１３の側面１１３ａに当接するため、掃除機本体１００の移動による外力は面部５５ｂの弾性変形によって吸収され、規制片５５及びバンパー部１１３の破損を防止できる。加えて規制片５５の弾性変形によって掃除機本体１００の運転時における振動が吸収され、走行台車１０への振動の伝播が少なく、走行時の制御精度が高い。

尚、規制手段としては、規制片５５は基台２５の前後にそれぞれ独立して設けられる構成に限らず、例えば規制片が前後の代わりに左右にそれぞれ独立して設けられてもよいし、規制片が前後左右にそれぞれ独立して設けられてもよいし、前後左右の規制片が辺によって連続した平面視で矩形枠状の形状であってもよい。

また、規制手段としては、載置部２２の基台２５の上面２５ａに起立する規制片５５の構造に限らず、例えば台車本体１１から起立して基台２５の上方に上面２５ａとは離間して設けられる構成等であってもよい。

次に、実施例３に係る自律掃除ロボットにつき、図１４から図１７を参照して説明する。尚、前記実施例１に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。

図１４と図１５に示されるように、載置部２２の基台２５は、平面視矩形の平板状に形成されており、上面２５ａには、その前後左右に平面視Ｌ字状の規制片（規制部）６５がそれぞれ設けられている。規制片６５は、金属板を屈曲させて、前後方向に延びる面部６５ａと左右方向に延びる面部６５ｂとが略直角を成すように形成されている。

ここで、掃除機本体１００の旋回キャスタ１０３は、図１６に示されるように、掃除機本体１００における筐体１１０の本体部１１１の底部に固定される略方形の取付座１０４、取付座１０４に対してセンターピン１０５により水平方向に枢着されたフォーク１０６、フォーク１０６に対してシャフト１０７によって走行方向に回転可能に枢支された車輪１０８を有して構成されている。シャフト１０７はフォーク１０６に対して偏って配置されており、車輪１０８はフォーク１０６が取付座１０４に対して水平方向に旋回する際に、走行時の回転中心がセンターピン１０５の外側周りを周回するようになっている。

図１５に戻って、前後に隣接する規制片６５，６５の左右方向に延びる面部６５ｂ，６５ｂ同士は平行であり、また同様に左右に隣接する規制片６５，６５の前後方向に延びる面部６５ａ，６５ａ同士は平行である。

また、掃除機本体１００の旋回キャスタ１０３は、業務用掃除機の重量を支えるべく高い耐久性・剛性を備えるものであり、この旋回キャスタ１０３が当接可能な規制片６５を設けることにより、掃除機本体１００の特に筐体１１０の破損を防止しながら、掃除機本体１００の水平方向の移動を規制することができる。

また、規制片６５が載置部２２の上面２５ａに立設されて旋回キャスタ１０３がそれぞれ当接可能な直交する２つの面部６５ａ，６５ｂにより構成される角部を４つ備え、これら角部の内側に旋回キャスタ１０３がそれぞれ配置されていることから、規制片６５が備える直交する２つの面部６５ａ，６５ｂに、掃除機本体１００の旋回キャスタ１０３がそれぞれ当接することで、前後左右の移動規制に加えて掃除機本体１００の回転移動も規制することができる。

上記したように、掃除機本体１００は、旋回キャスタ１０３に当接可能な規制片６５によって、差込口１０２が走行台車１０の走行方向における前方向を向いた所定位置にて仮保持できる。尚、掃除機本体１００が走行台車１０にゴムバンド４５（図９参照）にて本保持された状態にあっては、旋回キャスタ１０３と規制片６５の面部６５ａ，６５ｂとは、それぞれ離間していてもよい。

尚、前後に隣接する規制片６５，６５の左右方向に延びる面部６５ｂ，６５ｂ同士の離間寸法Ｌ３と、図１７に示されるように前後に隣接する旋回キャスタ１０３、１０３の車輪１０８，１０８が、センターピン１０５の前後方向内側にそれぞれ位置し、かつこれら車輪１０８，１０８が掃除機本体１００の前後走行方向にそれぞれ向いている状態における前方の車輪１０８の前端と後方の車輪１０８の後端との離間寸法Ｌ５とを略同寸法としてもよい。また同様に、左右に隣接する規制片６５，６５の前後方向に延びる面部６５ａ，６５ａ同士の離間寸法Ｌ４と、図１５に示されるように前後に隣接する旋回キャスタ１０３、１０３の車輪１０８，１０８が、センターピン１０５の前後方向内側にそれぞれ位置し、かつこれら車輪１０８，１０８が掃除機本体１００の前後走行方向にそれぞれ向いている状態において、左右に隣接する旋回キャスタ１０３、１０３の車輪１０８，１０８の外端同士の離間寸法Ｌ６とを略同寸法としてもよい。これによれば、規制片６５の内側に配置された旋回キャスタ１０３はその旋回が規制され、掃除機本体１００を定位置にて水平方向に移動不能に保持することができる。例えばこの場合には、前述した載置部に掃除機本体１００を取り付ける本保持手段としてのゴムバンド４５（図９参照）等を省略することもできる。

また、規制片６５は基台２５の四隅にそれぞれ独立して設けられる構成に限らず、例えばこれらが辺によって連続する平面視で矩形枠状の形状であってもよい。

次に、実施例４に係る自律掃除ロボットにつき、図１８から図３０を参照して説明する。尚、前記実施例１に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。

掃除ロボット１の制御装置（制御手段）６０は、図示しない記憶部に、掃除区画における掃除ルートが記憶されており、それぞれの掃除ルートに沿って掃除運転を行う。掃除ルートは、掃除区画毎に事前に設定され、記憶部に記憶される。掃除ルートは、実施例１のように、掃除区画の形状から掃除ルートを掃除ロボット１が自動生成するモードと、本実施例のように、作業者が掃除ロボット１を走行させて記憶させるモードとのいずれかによって設定される。以下、作業者が実際に掃除ロボット１を走行させることで、その移動軌跡を掃除ルートとして設定する場合を例にとり説明する。図１８に示される掃除区画は、ここでは室内空間である。

掃除ロボット１は、掃除ロボット１の制御装置６０に対して移動操作に関する指示を入力できる複数の操作ボタンからなる走行操作手段１６０を備えている。図１９に示されるように、走行操作手段１６０を構成する移動操作に関するボタンとして、以下のものがある。走行操作手段１６０は、それぞれ１つの方向への移動である直線移動と旋回移動を指示できるコントローラボタン１６１と、左反転ボタン１６２、右反転ボタン１６３、境界原点ボタン１６４、角左方向転換ボタン１６５、角右方向転換ボタン１６６、動作ボタン１６７を備えている。また、移動操作に関する指示ではないボタンとして、開始ボタン１６８ａ、終了ボタン１６８ｂ、地点ボタン１６９ａ、訂正ボタン１６９ｂ、を更に備えている。

制御装置６０は、走行操作手段１６０の各種操作に関するボタンの操作に基づき掃除ロボット１を走行操作するとともに、走行時の移動経路をロータリエンコーダからの回転数等の情報等に基づいて、記憶できるようになっている。

作業者は掃除区画毎の掃除ルートの記憶を開始させる際には、開始ボタン１６８ａを選択し、掃除ルートの記憶を終わらせる際には終了ボタン１６８ｂを選択する。このとき、掃除区画を区別する区画名称などを任意に設定することができ、後に掃除ロボット１に自律走行させて掃除作業をさせる際には、この区画名称を指定することで、記憶した掃除ルートを呼び出すことができる。

本実施例では、図１８に示されるように、部屋である掃除区画の輪郭であり境界線である、ここでは部屋を区画する壁Ｗ（境界線ＳＢ）の内側を、主に掃除ロボット１を左右にずらしながら直線的に往復動させることで、掃除区画を一筆書きで隈なく走行させて、掃除ルートを記憶させる例について説明する。まず、作業者は壁Ｗ（境界線ＳＢ）のいずれかに沿うように、掃除ロボット１を移動させる。この境界線ＳＢに近接させる動作を行わせるために、作業者は境界原点ボタン１６４を選択する。

制御装置６０には、複数方向への移動動作の所定の組み合わせから成るパターン動作が予め複数記憶されており、パターン動作はそれぞれ左反転ボタン１６２、右反転ボタン１６３、境界原点ボタン１６４、角左方向転換ボタン１５６、角右方向転換ボタン１６６に対応し、それぞれ異なるパターン動作指示を選択できる。そのため、作業者によって境界原点ボタン１６４が選択されると、制御装置６０は境界原点ボタン１６４に対応する複数方向への移動動作の所定の組み合わせから成るパターン動作を開始する。

詳しくは、制御装置６０は車輪３０Ｒ，３０Ｌ，４０Ｒ，４０Ｌを全て前方へ駆動させることにより、図２０に示されるように、位置Ｐ０から境界線ＳＢと所定距離で近接する位置Ｐ１まで前方へ直線移動させる。この前方への直線移動において制御装置６０は、後述する回転移動における台車本体１１の前方端の軌跡に境界線ＳＢが重ならないように、台車本体１１の前端と境界線ＳＢが所定距離離間した位置まで移動させる。

位置Ｐ０から境界線ＳＢと所定距離で近接する位置Ｐ１までの移動が完了すると、制御装置６０は、次いで車輪３０Ｒ，４０Ｒを前方へ駆動させ、かつ車輪３０Ｌ，４０Ｌを後方へ駆動させることにより、掃除ロボット１を台車本体１１の車輪３０Ｒ，３０Ｌと車輪４０Ｒ，４０Ｌとの前後左右方向の中心を回転中心として位置Ｐ１から位置Ｐ２まで反時計回りに回転移動（方向転換）させる（図２１参照）。このとき制御装置６０はセンサ６１，６１からの距離情報に基づき、台車本体１１を境界線ＳＢと平行に、換言すると吸引ノズル２０の長手方向と境界線ＳＢとが直交するまで（本実施例では９０度）掃除ロボット１を回転移動させる。

次に、制御装置６０は、車輪３０Ｌ，４０Ｒを前方へ駆動させ、かつ車輪３０Ｒ，４０Ｌを後方へ駆動させることにより、掃除ロボット１を吸引ノズル２０が境界線ＳＢに向けて位置Ｐ２から位置Ｐ３まで左右方向に直線移動させる（図２２参照）。尚、制御装置６０は吸引ノズル２０と境界線ＳＢとの離間距離が１０ｍｍになるまで左右方向の直線移動を行い、境界原点ボタン１６４によるパターン動作指示に基づく動作を終了する。

このように、掃除ロボット１を確実かつ容易に、掃除区画の境界線ＳＢに対して沿わせた状態、つまり掃除ルートを開始する基準となる位置に移動させることができる。

作業者は、この状態からコントローラボタン１６１を操作することで、境界線ＳＢに沿って前方への直線移動を行うことができる（図１８参照）。本実施例において直線移動とは、１つの方向への単純な移動だけでなく、斜め方向の動作や、移動軌跡が曲線を成す旋回動作などを伴って直線的に移動することも含まれる。尚、本実施例においては、動作ボタン１６７とコントローラボタン１６１との同時操作時にのみ制御装置６０には一方向への移動動作の動作指示が入力されるようになっている。

直線的に往復動を行う際、作業者はコントローラボタン１６１を用いた動作指示により往路の直線移動を行い、折り返しさせる位置の近傍にて停止させ、掃除ロボット１を１８０度方向転換させるために、左反転ボタン１６２または右反転ボタン１６３を選択する。ここでは左反転ボタン１６２が選択された場合を例にとり説明する。

左反転ボタン１６２が選択されると、制御装置６０は、車輪３０Ｒ，３０Ｌ，４０Ｒ，４０Ｌを全て前方へ駆動させることにより、掃除ロボット１を、開始位置Ｐ０から吸引ノズル２０が掃除区画の境界線ＳＢに到達する位置Ｐ１まで前方へ直線移動させる（図２３参照）。

次に、図２４に示されるように、制御装置６０は、車輪３０Ｌ，４０Ｒを前方へ駆動させ、かつ車輪３０Ｒ，４０Ｌを後方へ駆動させることにより、掃除ロボット１を、吸引ノズル２０が境界線ＳＢに沿うように位置Ｐ１から位置Ｐ２まで左右方向へ直線移動させる。尚、この左右方向への直線移動の移動量は、吸引ノズル２０における吸引口２１の幅以内であることが好ましく、本実施例では、吸引口２１の幅と略同一距離を右方向へ移動する。すなわち、位置Ｐ１と位置Ｐ２において、吸引ノズル２０における吸引口２１の通過領域が連続するように重なっている。

次に、図２５に示されるように、制御装置６０は、車輪３０Ｒ，３０Ｌ，４０Ｒ，４０Ｌを全て後方へ駆動させることにより、掃除ロボット１を、吸引ノズル２０が境界線ＳＢから離れるように位置Ｐ２から位置Ｐ３まで後方へ直線移動させる。尚、この後方へ直線移動の移動量は、掃除ロボット１の前後長さ以上であることが好ましく、本実施例では、掃除ロボット１の前後長さよりも僅かに長い距離を直線移動する。

次に、図２６に示されるように、制御装置６０は、車輪３０Ｒ，４０Ｒを前方へ駆動させ、かつ車輪３０Ｌ，４０Ｌを後方へ駆動させることにより、掃除ロボット１を、吸引ノズル２０を中心に位置Ｐ３から位置Ｐ４まで反時計回りに方向転換させて、左反転ボタン１６２によるパターン動作指示に基づく動作を終了する。尚、本実施例では、吸引ノズル２０における吸引口２１の幅の左右中心Ｃを中心として１８０度の旋回移動が行われている。このように、後方に直線移動することにより壁などの掃除区画の境界部分から衝突の虞がない十分に離れた状態で吸引ノズル２０を中心に方向転換させることができる。

また、左反転ボタン１６２によるパターン動作指示では、制御装置６０が掃除区画の境界線を基準として掃除ロボット１を正確に動作させるため、吸引ノズル２０の未通過領域を確実に少なくすることができる。

作業者はパターン動作指示に基づく動作の完了後に、コントローラボタン１６１を操作することで、復路の直線移動を行うことができる（図２７参照）。上記したコントローラボタン１６１、境界原点ボタン１６４、左反転ボタン１６２を用いて図１８のような掃除ルートで掃除ロボット１を走行操作させた後、終了ボタン１６８ｂを選択する。終了ボタン１６８ｂの入力に基づき制御装置６０は、この掃除ルートを記憶する。

また、上記した動作とは異なるパターン動作指示の説明として、角左方向転換ボタン１６５または角右方向転換ボタン１６６を選択することで、吸引ノズル２０を掃除区画の別の境界線ＳＢと対向し境界線ＳＢとともに角部を構成する次の境界線ＳＢ２に沿わせる位置まで到達させることができる。

図２８に示されるように、例えば、掃除ロボット１が境界線ＳＢ２に近接した状態で、角左方向転換ボタン１６５が選択されると、制御装置６０は、まず境界線ＳＢ２との離間距離が１０ｍｍになる位置Ｐ１まで前方へ直進移動させる。次に制御装置６０は、車輪３０Ｌ，４０Ｒを後方へ駆動させ、かつ車輪３０Ｒ，４０Ｌを前方へ駆動させることにより、図２９に示されるように、掃除ロボット１を次の境界線ＳＢ２に沿うように左方向へ吸引ノズル２０の幅以内の距離、直進移動させる（Ｐ２まで）。この左方向への直進移動においては境界線ＳＢ２との離間距離が１０ｍｍに保たれる。

次に、制御装置６０は、車輪３０Ｒ，３０Ｌ，４０Ｒ，４０Ｌを全て後方へ駆動させることにより境界線ＳＢ２から吸引ノズル２０の幅以上の距離となる位置Ｐ３まで後方へ直線移動させる。

後方への直線移動が完了した後、制御装置６０は車輪３０Ｌ，４０Ｒを後方へ駆動させ、かつ車輪３０Ｒ，４０Ｌを前方へ駆動させることにより、掃除ロボット１の台車本体１１を次の境界線ＳＢ２と平行になるまで掃除ロボット１を方向転換させ（図示略）、次いで境界線ＳＢ２へ右方向の直線移動を行う。制御装置６０は、境界線ＳＢ２に平行に近接した位置（Ｐ４）への移動の完了により角左方向転換ボタン１６５によるパターン動作指示に基づく動作を終了する。

このように、特に高い操作技術を必要とする掃除区画の角部における方向転換及び角部にそって掃除ロボット１を自動的に移動させることができ、吸引ノズル２０の未通過領域を少なくすることができる。

また上記したように、走行操作手段１６０は掃除ロボット１を任意の一方向に移動動作させる動作指示と、複数方向への移動動作の所定の組み合わせから成るパターン動作指示とをそれぞれ選択できる。そのため、複雑な移動動作が必要な箇所はパターン動作指示によって自動で移動動作させることができ、作業者に高い操作技術を必要とせずに、短時間で容易に掃除ルートを記憶させることができる。

また、パターン動作指示は、直線移動と方向転換との組み合わせから成るため、特に高い操作技術を必要とする方向転換を掃除ロボット１に自動で行わせることができ、吸引ノズルの未通過領域を少なくすることができる。

尚、本実施例において、パターン動作指示では、境界線ＳＢを基準として動作させており、この場合には、境界線ＳＢの位置をセンサ６１やロータリエンコーダによって特定することができるが、これに限らず、例えば境界線ＳＢの位置を基準とせず、作業者が左反転ボタン１６２、右反転ボタン１６３、境界原点ボタン１６４、角左方向転換ボタン１５６、角右方向転換ボタン１６６のいずれかを選択した位置から、所定距離の複数の直線移動と所定角度の方向転換を行う構成としてもよい。このとき、例えば折り返し地点などで地点ボタン１６９ａを選択すると、その地点を境界線ＳＢに代わる基準点として走行ルートに記憶させることができる。

また、コントローラボタン１６１の操作を間違えた際には、訂正ボタン１６９ｂを選択することで、記憶させる動作を適宜訂正することもできる。

また、パターン動作指示は、上述した左反転ボタン１６２、右反転ボタン１６３、境界原点ボタン１６４、角左方向転換ボタン１５６、角右方向転換ボタン１６６及び、これらに対応する複数方向への移動動作の所定の組み合わせから成るパターン動作に限らず、様々な移動動作の組み合わせから成るパターン動作を適宜設定することができる。

また、走行操作手段１６０は掃除ロボット１に設けられる構成に限らず、例えば掃除ロボット１には通信部を配し、走行操作手段１６０をタブレット端末等の通信端末に表示させ、掃除ロボット１に対して遠隔で動作指示とパターン動作指示とを入力できるようにしてもよい。

以上、本発明の実施例を図面に基づいて説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内における追加や変更があっても、本発明に含まれる。

例えば、前記実施例では、掃除機本体１００は、載置部１２に載置されている構成として説明したが、これに限られず、台車本体１１に直接載置されていてもよい。

また、前記実施例では、基台１５は、平面視平板状である構成として説明したが、これに限らず、枠状であってもよく、その形状は適宜変更されてもよい。

また、前記実施例では、車輪３０Ｌ，３０Ｒ，４０Ｌ，４０Ｒはメカナムホイールである構成として説明したが、これに限らず、進路方向を変更可能であれば、適宜変更されてもよい。

また、前記実施例では、吸引ノズル２０は、走行台車１０よりも左右方向の幅が小さい構成について説明したが、これに限らず、吸引ノズル２０の左右方向の幅は、走行台車１０の左右方向の幅と同一であってもよいし、大きくてもよい。尚、吸引ノズル２０の左右方向の幅は、走行台車１０に載置される掃除機本体１００の掃除能力を維持できる大きさの吸引口が形成可能な範囲であればよい。

また、前記実施例において吸引ノズル２０は、その横幅が走行台車１０の前面の横幅より短寸であり、走行台車１０の前面の前進方向右側に偏在して固定されている構成で説明したが、これに限らず、走行台車１０の前面の前進方向左側に偏在して固定されている構成であってもよい。更に、吸引ノズル２０は、走行台車１０の前面の中央に固定されていてもよく、これによれば、走行台車１０の車輪３０Ｌ，３０Ｒ及び車輪４０Ｌ，４０Ｒと吸引ノズル２０とが走行台車１０の前後方向に揃えられ、前後方向に走行中に吸引ノズル２０が床面に接触した抵抗で走行台車１０が予期せず回動してしまうことが防止される。

また、吸引ノズル２０を走行台車１０に対して着脱可能に固定させ、その走行台車１０の前面の左右方向における取り付け位置を、例えば左側、中央、右側から選択できるようにしてもよく、これにより部屋の形状や壁の構造に合わせて適宜吸引ノズル２０の位置を変更することができる。

また、吸引ノズル２０とノズルホース１２０とを着脱自在にすることで、用途に応じて、または破損時などに吸引ノズル２０のみを交換できるようにしてもよい。

また、前記実施例では、吸引ノズル２０は、下部外装９０の前端よりも前方、かつ側端よりも右方に突出して配置されている（図１～図４参照）が、左方に突出してもよいし、また吸引ノズル２０に接触センサを設けることにより、センサ（距離検出部）６１により検知できなかった障害物等との接触を検知できるようになっていてもよい。

また、前記実施例では、掃除機本体１００を構成する筐体１１０の蓋部１１２に吸引用モータ１５０が内蔵されている構成について説明したが、これに限らず、例えば吸引用モータ１５０は筐体１１０の本体部１１１に内蔵されていてもよい。この場合、例えば上部外装８０の開口８１を本体部１１１において少なくとも吸引用モータ１５０が内蔵される箇所が外部に露出するように形成するなどし、蓋部１１２が開閉可能な構造であればその構造は限定されない。

また、掃除機本体１００の形状は上記説明した形状に限られず、例えば、全体形状略円柱かつ平面視略円形であったり、全体形状が平面視で略卵状等であってもよい。

また、前記実施例では、上部外装８０が主に前部外装８０Ｆと、後部外装８０Ｂと、左右の側部外装８０Ｒ，８０Ｌとに四分割されている構成として説明したが、これに限らず、例えば上部外装は前後の二分割であってもよいし、適宜の数に分割されていてもよく、あるいは一体に形成されるものであってもよい。

１ 自律掃除ロボット
１０ 走行台車
２０ 吸引ノズル
２９ 開口部
３０Ｌ，３０Ｒ，４０Ｌ，４０Ｒ 車輪
５０ 走行用モータ
５５ 規制片（規制部・規制手段）
５５ｂ 面部
６５ 規制片（規制部・規制手段）
６５ａ，６５ｂ 面部
６１ 距離検出部
８０ 上部外装（外装）
８１ 開口
８２ ホース開口
９０ 下部外装（外装）
９０ａ 連通部
１００ 掃除機本体
１０１ 紙パック（集塵部）
１０２ 差込口
１０３ 旋回キャスタ
１１０ 筐体
１１１ 本体部
１１２ 蓋部（モータ内蔵部）
１１３ バンパー部
１１３ａ 側面
１１３ｂ 面取部
１１５ 排気口
１２０ ノズルホース（接続管）
１４０ 吸引用ファン
１５０ 吸引用モータ
１６０ 走行操作手段
１６１ コントローラボタン
１６２ 左反転ボタン
１６３ 右反転ボタン
１６４ 境界原点ボタン
１６５ 角左方向転換ボタン
１６６ 角右方向転換ボタン
１６７ 動作ボタン
Ｇ１，Ｇ２ 隙間

Claims (2)

1. 下部に設けられた旋回キャスタにて床面を走行可能な事業用掃除機本体と、吸引ノズルが設けられた自律走行する走行台車と、を備え、
   前記走行台車は、
   前記事業用掃除機本体の前後のいずれかに配置され前記事業用掃除機本体に交流電流を供給するインバータを収納するとともに少なくとも前記事業用掃除機本体の下部を覆う外装と、
   前記事業用掃除機本体の前記旋回キャスタが載置される載置部と、
   前記事業用掃除機本体の下部に外方凸設された矩形のバンパー部の前後に当接可能な規制手段と、
   を備え、
   前記事業用掃除機本体は前記規制手段により前記外装の上方に設けられた開口との前後方向の間に隙間が確保されて配置され、さらに前記事業用掃除機本体の排気口が前記開口の上方に位置していることを特徴とする自律掃除ロボット。
2. 前記外装の前方には、該外装の内部空間に繋がる連部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の自律掃除ロボット。

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