JP3293314B2 - 清掃ロボット - Google Patents

清掃ロボット

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JP3293314B2
JP3293314B2 JP07591594A JP7591594A JP3293314B2 JP 3293314 B2 JP3293314 B2 JP 3293314B2 JP 07591594 A JP07591594 A JP 07591594A JP 7591594 A JP7591594 A JP 7591594A JP 3293314 B2 JP3293314 B2 JP 3293314B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、病院、オフィス等の床
面に洗浄液あるいは消毒液を塗りながら、スポンジ、ブ
ラシ等でこすることにより自動的に被清掃面を清拭する
移動式清掃ロボットに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の清掃ロボットの分野では、清掃機
器に、走行駆動部、センサー類及び走行制御部などの機
能を付加して清掃の自動化をはかった各種の移動式清掃
ロボットが提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した従
来の移動式清掃ロボットでは、所定の経路に従ってスポ
ンジ、ブラシ等を床に擦りつけるだけで、床の汚れがど
のくらい落ちたかを確認する手段を持たない。
【０００４】このため、短い時間で所定の範囲を清掃す
るために、移動速度を速く設定すると、汚れのひどい部
分を十分に清掃できないという欠点があり、逆に、汚れ
た部分まで十分清掃するために、移動速度を遅く設定す
ると全体の清掃に要する時間が長くなってしまうという
不都合があった。更に、汚れのない部分についても清掃
作業を行うという無駄を生じるという問題があった。
【０００５】
【０００６】そこで、本発明の目的は、所定の清掃作業
後、清掃効果を判定することにより、清掃作業によって
落ちる汚れであるのか、床に傷つけられた傷のように清
掃効果のないものであるのかを判断し、清掃効果のある
部分を重点的に清掃することにより、効率よく清掃作業
を行える清掃ロボットを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の掃除ロボットは、本体を移動させる走行駆
動部と、被清掃面を清掃する清掃部と、被清掃面の汚れ
状態によって変化する状態量を測定するセンサー部と、
前記状態量の基準値を記憶する基準値記憶部と、前記セ
ンサー部によって測定された状態量と前記基準値記憶部
に記憶された基準値とを比較して、その差から汚れ度合
いを出力する比較演算部と、センサー部で測定された状
態量を記憶する汚れ記憶部と、清掃作業後の被清掃面に
ついて比較演算部の出力から汚れがあると判断された場
合に、前記汚れ記憶部に記憶された状態量と清掃作業後
の状態量とを比較することにより清掃効果を判定する清
掃効果判定部と、前記清掃効果判定部により清掃効果が
あると判断された場合に前記清掃作業後の被清掃面を再
度清掃するように、走行駆動部の制御を行う走行制御部
とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
【０００９】
【作用】本発明の構成によると、被清掃面を清掃した後
に、再び汚れ状態を検出し、未だ汚れがある場合に前記
被清掃面の清掃前と清掃後の汚れ状態を比較することに
より、清掃効果を判定して走行駆動部が制御される。
【００１０】
【００１１】
【実施例】以下、本発明の実施例を自走式床面清掃ロボ
ットを例にとって図面を参照しながら説明する。
【００１２】図１、図２は本発明の実施例による自走式
床面清掃ロボットの全体構成を示す。図１において、１
１は床面清掃ロボットの本体、１２Ｌ・１２Ｒは、それ
ぞれ本体１１底部の左右に設けた駆動輪で、それぞれ駆
動モーター１３Ｌ・１３Ｒにより左右独立に駆動され
る。１４Ｌ・１４Ｒは、それぞれ駆動輪に接続されたロ
ータリーエンコーダー等からなる回転検出器で、駆動輪
１２Ｌ・１２Ｒの軸回転数を検出することにより、走行
距離を計測し、自分の位置を検出することができる。１
５Ｆ・１５Ｂは、本体１１底部の前後に取り付けられた
従動輪である。
【００１３】以上駆動輪１２Ｌ・１２Ｒ、駆動モーター
１３Ｌ・１３Ｒ、従動輪１５Ｆ・１５Ｂで本体１１を移
動させる駆動兼操舵装置を構成している。
【００１４】１６ａ〜１６ｆは、本体１１の後部に取り
付けられたスポンジで、それぞれ円筒型をしており、底
面が床に押し付けられている。またスポンジ１６ａ〜１
６ｆは、図示しないモーターによってそれぞれ回転し、
床面をこするようになっている。スポンジ１６ａ〜１６
ｆは、上下方向に移動可能で、必要に応じて床面に接触
させたり、床面から離脱させることが可能となってい
る。
【００１５】図２において、１７は本体内部に設置され
た洗浄液タンクで、タンク内に収められた洗浄液は、ポ
ンプ１８により、スポンジ１６ａ〜１６ｆに導かれ、ス
ポンジ１６ａ〜１６ｆの中央に開けられた穴から床面に
滴下される。以上スポンジ１６ａ〜１６ｆ、洗浄液タン
ク１７、ポンプ１８によって清掃部が構成される。
【００１６】以上の構成により、この自走式床面清掃ロ
ボットは、スポンジ１６ａ〜１６ｆによって洗浄液を床
に塗りつつ、床面を擦りながら、本体１１を駆動兼操舵
装置によって駆動することにより、所定の範囲の清掃を
行うことができる。
【００１７】１９は床面反射率センサーで、本体底面で
進行方向に対し清掃部の前側に取り付けられており、前
進時には、清掃前の床面の反射率を測定することができ
る。
【００１８】このように床面反射率センサー１９を、ロ
ボットの進行方向に対して、清掃部の前側に取り付けれ
ば、清掃前の床面の汚れ度合を検出しながら、清掃作業
を行うことが出来るため、清掃作業を妨げることなく、
床面の汚れ度合を検出することが出来る。
【００１９】床面反射率センサー１９は、後述する床面
汚れ検出部のセンサー部分となっている。２０はＣＰＵ
及び汚れ記憶部からなるコントローラーで、ロボット全
体のコントロールを行う。
【００２０】図３は自走式床面掃除ロボットの制御ブロ
ック図である。コントローラー２０は、走行制御部３
２、清掃制御部３３、作業モード設定部３４の３つの機
能部分に分かれている。走行制御部３２は走行駆動部３
５を、清掃制御部３３は清掃部３６をそれぞれ制御す
る。作業モード設定部３４は、汚れ検出部３７の結果に
応じて作業工程及び清掃モードを選択し、走行制御部３
２及び清掃制御部３３に対して指令を与える。
【００２１】図４は、図３に示す作業モード設定部３４
の働きを示すフローチャートである。ステップ＃４０１
は、付加面汚れ判定ステップで、清掃中、常に床面反射
率センサー１９の出力をモニターしておき、床面の汚れ
を判定している。
【００２２】ステップ＃４０１の判定で、床面に汚れが
少なくて、通常の清掃作業で十分清掃できると判断され
た場合は、ステップ＃４０２に進み、通常の作業モード
を選択し、走行制御部３２及び清掃制御部３３に指令す
る。具体的には、清掃液の滴下量を減らしたり、スポン
ジ１６ａ〜１６ｆを遅く回転させながら高速前進を行う
よう指令を発する。
【００２３】ステップ＃４０１の判定で、床面汚れ判定
部で床面に汚れがあると判断された場合は、ステップ＃
４０２に進み、丁寧に清掃する作業モードを選択し、走
行制御部３２及び清掃制御部３３に指令する。具体的に
は、清掃液の滴下量を増やしたり、スポンジ１６ａ〜１
６ｆを高速に回転させながら低速前進を行うよう指令を
発する。
【００２４】このように、汚れのひどい部分と汚れの少
ない部分で清掃モードを変えることにより、汚れのひど
い部分は丁寧かつ確実に清掃可能であり、また汚れの少
ない部分は速く移動することにより、清掃領域全体の作
業に要する時間を短縮することができる。更に、清掃領
域に清掃作業を必要としない部分が混在する時、また、
汚れがなくて清掃作業は不要と判断された場合は、その
部分の清掃作業を中断して移動のみを行うようにすれ
ば、作業不要領域をより速く移動することができ、より
作業時間の短縮が図れる。
【００２５】図５に、前記床面汚れ検出部３７のブロッ
ク図を示す。９１は、センサー部であり、床面の状態を
非接触で定量的に測定する。本実施例では、前述した床
面反射率センサー１９を用いて光学的に床面の反射率を
測定する方法を説明するが、清掃作業の種類によっては
臭いセンサーや、赤外線の吸収を利用した水分センサー
等、床面の汚れ状態によって変化するような床面の状態
量を測定できるようなセンサーであれば、どのようなセ
ンサーを使用しても構わない。
【００２６】９２は基準値記憶部で、汚れのない状態に
おける床の反射率を記憶しておく。９３は、基準値記憶
部９２に記憶された汚れのない状態での床面反射量と、
センサー部で測定した床面の反射率とを比較し、その差
から汚れ度合を演算出力する比較演算部である。
【００２７】基準値記憶部９２には、予め汚れの無い床
面の反射率を記憶させておくが、図６の様に清掃する床
面に模様があり、場所によって反射率が異なっている様
な場所を清掃させる場合は、床面上の位置に応じた反射
率をマップの形で記憶しておく。
【００２８】このような基準値記憶部９２を持っている
ことにより、位置検出部９４で清掃ロボットの現在位置
を検出し、その位置情報に基づいて基準値記憶部９２か
らロボット位置における床面の基準反射率を読み出し、
演算比較部９３でセンサー部９１の出力と比較すること
により床面の汚れ状態を演算出力する。
【００２９】図７及び図８を参照しながら、前記床面汚
れ検出部３７のセンサー部を詳しく説明する。
【００３０】床面の汚れ状態により床面反射率が変化す
るため、床面の反射率を測定することで、床面の汚れ状
態を検出が可能となる。床面の消毒作業を行う場合にお
いても、光学的に検出可能な汚れの部分を丁寧に清掃す
ることにより細菌汚染のもととなる汚れを取り去ること
になるのでより高い消毒効果が得られる。このような光
学的な測定は、床面に対して非接触かつ高速に測定でき
るため、床面を痛めることが無く、かつ清掃作業に影響
を及ぼさない。
【００３１】床面反射率センサー１９は、図１で示して
いるようにロボットの進行方向（図１の例では図面の左
側に進む）に対しスポンジ１６ａ〜１６ｆの前側に取り
付けられており、清掃する幅の床部分全体の反射率を測
定できるよう横手方向に細長い形状をしている。その内
部は、図９に示すように、発光素子５１と受光素子５２
を多数アレイ状に並べた形になっている。
【００３２】発光素子５１は、例えば近赤外ＬＥＤのよ
うな小型の発光素子であり、床面５３に対向するように
取り付けられている。また、受光素子５２はシリコンフ
ォトダイオードの様な小型の受光素子であり、発光素子
５１から発せら、床面５３に反射した反射光を受光でき
るような位置に取り付けられている。尚、受光センサー
は、単体センサーをアレイ状に並べる代わりに、リニア
センサーを使用しても構わない。
【００３３】発光素子５１で投光され、床面５３で反射
し、受光素子５２に入射した光の強さに応じた出力を、
図示しないセンサーアンプによって増幅し、予め設定し
ておいた床面の反射率データと比較することにより、床
面に異物が付着しているかどうかの判定を行う。また、
予め設定しておいた床面の反射率と実際の床面の反射率
の差の絶対量によって、床の汚れ度合いを検出可能であ
る。
【００３４】このようなセンサーアレイあるいはリニア
センサーを使用することにより、ロボットの基準位置及
びロボットの基準位置と各センサー素子の位置関係から
床面の特定座標における汚れ度合を検出することが可能
である。更に、このセンサーの出力を走行しながら順番
に記憶することにより、汚れの範囲を二次元的に記憶す
ることができ、清掃作業前に汚れ度合のマップを作成し
前述の基準値記憶部９２に記憶させることが可能とな
る。
【００３５】図８は本発明の実施例の制御ブロック図で
ある。図８において、図３の例と同じ機能のものは、同
じ番号を付してある。汚れ検出部３７の出力は、汚れ記
憶部８８に記憶され、清掃効果判定部８９は、汚れ記憶
部８８に記憶された汚れ状態と、一定作業清掃後の同一
場所の汚れ状態とを比較することにより清掃効果を判定
する。
【００３６】作業モード設定部３４は、汚れ検出部３７
あるいは清掃効果判定部８９の結果に応じて作業行程及
び清掃モードを選択し、走行制御部３２及び清掃制御部
３３に対して指令を与える。
【００３７】図７は、図８に示す作業モード設定部３４
の働きを示すフローチャートである。ステップ＃７０１
は、床面汚れ検出ステップ（１）で、清掃中常に床面反
射率センサー１９の出力をモニターしておき、床面の汚
れを判定している。ここで、床面に汚れが無いと判断さ
れた場合は、ステップ＃７０２に進み、通常の作業モー
ドを走行制御部３２及び清掃制御部３３に指令する。ま
た、場合によっては清掃作業をしないという方法とって
も良い。
【００３８】ステップ＃７０１で床面に汚れがあると判
断された時には、ステップ＃７０４に進み、汚れがある
と判断された床面の汚れ状態を汚れ記憶部８８に記憶し
ておいてから、次のステップ＃７０３で丁寧に清掃する
作業モードを走行制御部３２及び清掃制御部３３に指令
する。
【００３９】次のステップ＃７０５では、丁寧に清掃す
る作業モードの状態で、一定距離前進し、その後ステッ
プ＃７０６で前進した距離と同じ距離後退し、汚れがあ
ると判断された最初の位置に戻る。清掃方法として、常
に同一方向から清掃したほうが清掃効果が高い場合に
は、ステップ＃７０６での後退時に、清掃部（スポンジ
１６ａ〜１６ｆ）をリフトアップすることも可能であ
る。
【００４０】次の床面汚れ検出ステップ（２）（＃７０
７）では再び床面反射率センサー１９の出力から、床面
の汚れを判定し、そこで床面に汚れが無いと判断された
場合は、ステップ＃７１０で一定距離前進することによ
り後退する前の位置にもどり、次のステップ＃７０２
で、通常の作業モードを走行制御部３２及び清掃制御部
３３に指令する。
【００４１】逆に、ステップ＃７０７で床面に汚れがあ
ると判断された時にはステップ＃７０８に進み、ステッ
プ＃７０４で汚れ記憶部８８に記憶しておいた清掃前の
汚れ度合と現在の汚れ度合を比較し、次のステップ＃７
０９で清掃効果を判定する。
【００４２】もし、ステップ＃７０９において、汚れ度
合に変化が無かった場合は、清掃効果がなかったとみな
し、ステップ＃７１１に進み、汚れ判定部３７の基準値
記憶部９２にマップ状に記憶された汚れ基準値の現在位
置における部分を、現在位置におけるセンサー出力値に
応じた値に更新する。
【００４３】この特定位置における汚れ基準値の更新に
より、次回から同じ場所において汚れ判定をする時に
は、新しい汚れ基準値を用いることになるため、傷など
がついて清掃効果のなかった場所を通常の清掃モードで
清掃を続けることが可能となる。また、その場所に、新
たに汚れが付着し、新しい汚れ基準値から変化があった
場合には、丁寧な清掃モードに移ることは言うまでもな
い。
【００４４】ついでステップ＃７１０で一定距離前進す
ることにより後退する前の位置にもどり、次のステップ
＃７０２で通常の作業モードで清掃を続ける。
【００４５】逆に、ステップ＃７０９において、清掃前
の床面の汚れ度合と一定作業量清掃後の汚れ度合を比較
し、汚れ度合に変化があった場合には、ステップ＃７０
３に進み、再度丁寧に清掃する作業モードを走行制御部
３２及び清掃制御部３３に指令し、前記ステップ＃７０
５〜＃７０９を繰り返す。
【００４６】本実施例に於て、予め作業領域全体の床面
の汚れ状態を汚れ検出部３７によって測定し記憶してお
き、ステップ＃７０１の代わりに、予め記憶しておいた
清掃ロボットの現在位置における床面の汚れ情報に基づ
いて、作業モードを切り替える方法を用いたとしても、
本発明の効果には何ら差し支えはない。
【００４７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
清掃部における所定の清掃作業後、清掃効果を判定する
ことにより、清掃作業によって落ちる汚れであるのか、
床に傷つけられた傷のように清掃効果のないものである
のかを判断し、清掃効果のある部分を重点的に清掃する
ことにより、効率よく清掃作業を行うことができる。
【００４８】
【図面の簡単な説明】
【図１】清掃ロボットの底面図
【図２】清掃ロボットの縦断面図
【図３】清掃ロボットの制御ブロック図
【図４】清掃ロボットの制御方法を示すフローチャート
【図５】清掃ロボットの汚れ検出部のブロック図
【図６】清掃ロボットが模様のある部屋を清掃している
状態を表す説明図
【図７】本発明の実施例の清掃ロボットの制御方法を示
すフローチャート
【図８】本発明の実施例の清掃ロボットの制御ブロック
図
【図９】本発明の実施例の清掃ロボットの汚れ検出部の
床面反射率センサーの横断面図
【図１０】本発明の実施例の清掃ロボットの汚れ検出部
の床面反射率センサーの縦断面図
【符号の説明】
３２ 走行制御部 ３３ 清掃制御部 ３５ 走行駆動部 ３６ 清掃部 ３７ 汚れ検出部 ８８ 汚れ記憶部 ８９ 清掃効果判定部 ９４ 位置検出部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 脇 奈津子 大阪市中央区安土町二丁目３番13号 大 阪国際ビル ミノルタカメラ株式会社内 審査官 槻木澤 昌司 (56)参考文献 特開 平５−98616（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−172310（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−46239（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−235114（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−120510（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−324060（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G05D 1/02 A47L 11/00

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 本体を移動させる走行駆動部と、 被清掃面を清掃する清掃部と、被清掃面の汚れ状態によって変化する状態量を測定する
    センサー部と、 前記状態量の基準値を記憶する基準値記憶部と、 前記センサー部によって測定された状態量と前記基準値
    記憶部に記憶された基準値とを比較して、その差から汚
    れ度合いを出力する比較演算部と、 センサー部で測定された状態量を記憶する 汚れ記憶部
    と、清掃作業後の被清掃面について比較演算部の出力から汚
    れがあると判断された場合に、前記汚れ記憶部に記憶さ
    れた状態量と清掃作業後の前記被清掃面の状態量とを比
    較することにより清掃効果を判定する 清掃効果判定部
    と、前記清掃効果判定部により清掃効果があると判断された
    場合に前記清掃作業後の被清掃面を再度清掃するよう
    に、 走行駆動部の制御を行う走行制御部と を備えたことを特徴とする掃除ロボット。
  2. 【請求項２】 前記走行制御部は、清掃作業後の被清掃
    面について比較演算部の出力から汚れがないと判断され
    た場合には他の被清掃面に移動するように走行駆動部の
    制御を行うことを特徴とする請求項１記載の掃除ロボッ
    ト。
  3. 【請求項３】 前記走行駆動部は、ロボットの現在位置
    を検出する位置検出部を有し、前記基準値記憶部が、 被清掃面の位置に対応した前記状
    態量の基準値をマップとして記憶しており、前記演算比較部は ロボットの現在位置に対応した基準値
    と前記センサー部により測定された状態量とを比較する
    ことにより汚れ度合いを出力することを特徴とする請求
    項１又は請求項２記載の掃除ロボット。
  4. 【請求項４】 前記清掃効果判定部により清掃効果がな
    いと判定された場合に、前記基準値記憶部に記憶された
    基準値を、前記清掃作業後の被清掃面について前記セン
    サー部により測定された状態量の値に更新することを特
    徴とする請求項１乃至請求項３記載の掃除ロボット。
  5. 【請求項５】 前記比較演算部により出力された汚れ度
    合いに応じて、通常の 作業モードか丁寧に清掃する作業
    モードかを設定する作業モード設定部を備え、前記走行
    制御部はその作業モード設定部で設定された作業モード
    に応じて走行駆動部を制御することを特徴とする請求項
    １乃至請求項４記載の掃除ロボット。
  6. 【請求項６】 前記作業モード設定部で設定された作業
    モードに応じて前記清掃部の制御を行う清掃制御部を有
    することを特徴とする請求項５記載の掃除ロボット。
JP07591594A 1994-04-14 1994-04-14 清掃ロボット Expired - Lifetime JP3293314B2 (ja)

Priority Applications (2)

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