JP4268911B2 - Self-propelled vacuum cleaner - Google Patents
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Description
本発明は、電動機等の動力を用いて自走して清掃する自走式掃除機に関する。 The present invention relates to a self-propelled cleaner that performs self-propelled cleaning using power such as an electric motor.
従来の自走式掃除機の例が、特許文献1に記載されている。この公報に記載の掃除機では、清掃手段に清掃ブラシとスクイジを用い、移動手段に車輪およびこの車輪を駆動するモータ、障害物を検知するセンサを用いている。そして、自律走行しながら清掃する。この自走式掃除機は、壁等の走行を阻害する障害物を非接触式のセンサで検出し、効率よく障害物を回避して清掃効率を高めている。
An example of a conventional self-propelled cleaner is described in
上記特許文献1に記載の自走式掃除機においては、壁等の障害物と接触するのを回避するために、壁等の障害物と自走式掃除機の経路の間に相当程度の間隔をおいて掃除しなければならず、壁際には広い未清掃領域が残ってしまった。
In the self-propelled cleaner described in
本発明は、上記従来技術の不具合に鑑みなされたものであり、その目的は自走式掃除機において未清掃領域を低減することにある。 This invention is made | formed in view of the malfunction of the said prior art, The objective is to reduce an uncleaned area | region in a self-propelled cleaner.
上記目的を達成する本発明の特徴は、内部に動力源を有しほぼ円筒状のカバーで覆われ自走可能な自走式掃除機において、床面から塵埃を吸引する吸口体と、自走式掃除機を自走させる移動手段と、カバーの外周部に配置され物体を検出するセンシング手段と、このセンシング手段が検出した物体の情報に基づいて移動手段を制御する移動制御手段とを設け、センシング手段は検出高さの異なる複数の光学式センサを有するものである。 A feature of the present invention that achieves the above object is a self-propelled cleaner that has a power source inside and is covered with a substantially cylindrical cover, and is capable of self-propelled, and a mouthpiece that sucks dust from the floor, and self-propelled A moving means for self-propelling the vacuum cleaner, a sensing means for detecting an object disposed on the outer periphery of the cover, and a movement control means for controlling the moving means based on information on the object detected by the sensing means, The sensing means has a plurality of optical sensors having different detection heights.
そしてこの特徴において、吸口体は進行方向に対しほぼ直交する方向に突出可能であり、光学式センサの少なくとも2個は、進行方向に対しほぼ直角方向の物体をセンシングする側方センサであり、移動制御手段は、複数の側方センサが検出した距離のなかで最小となる距離を一定にするように移動手段を制御するとともに、最も検出高さの低い側方センサが検出した距離に応じて吸口体の突出量を制御するのが望ましい。 In this feature, the suction body can project in a direction substantially perpendicular to the traveling direction, and at least two of the optical sensors are side sensors that sense an object in a direction substantially perpendicular to the traveling direction, and move The control means controls the moving means so that the smallest distance among the distances detected by the plurality of side sensors is made constant, and the suction mouth is set according to the distance detected by the side sensor having the lowest detection height. It is desirable to control the amount of protrusion of the body.
さらに、センシング手段は、自走式掃除機の進行方向に対して斜め前方の物体をセンシングする斜め前方センサを有し、移動制御手段は側方センサを用いた走行中に、この斜め前方センサが予め定めた距離以内に物体を検出したときに自走式掃除機を旋回させるのがよい。 Furthermore, the sensing means has an oblique front sensor that senses an object obliquely forward with respect to the traveling direction of the self-propelled cleaner, and the movement control means is configured to detect the oblique forward sensor during traveling using the side sensor. The self-propelled cleaner is preferably turned when an object is detected within a predetermined distance.
また、超音波を発信する発信手段と、この発信手段から発信された超音波の反射波を受信する受信手段とを前記カバーの周囲部であって自走式掃除機の進行方向の前面側に有し、移動制御手段は側方センサを用いた走行中にこの側方センサの出力が予め定められた閾値以下になれば送信手段と受信手段との信号に基づいて駆動手段を駆動するのが好ましい。 Further, a transmitting means for transmitting the ultrasonic wave and a receiving means for receiving the reflected wave of the ultrasonic wave transmitted from the transmitting means are arranged on the front side in the traveling direction of the self-propelled cleaner at the periphery of the cover. The movement control means drives the drive means based on the signals of the transmission means and the reception means if the output of the side sensor falls below a predetermined threshold during traveling using the side sensor. preferable.
発信手段と送信手段は自走式掃除機の進行方向に対して斜め前方に位置する物体を検出可能であり、移動制御手段は、送信手段と受信手段との信号から自走式掃除機と物体との距離を求め、この距離が予め定めた値になるように駆動手段を制御してもよい。 The transmission means and the transmission means can detect an object positioned obliquely forward with respect to the traveling direction of the self-propelled cleaner, and the movement control means can detect the self-propelled cleaner and the object from signals of the transmission means and the reception means. And the driving means may be controlled so that the distance becomes a predetermined value.
発信手段と前記送信手段はそれぞれ複数個設けられており、この発信手段と送信手段をケースの側面であって周方向に互い違いに配置するものであってもよい。動力源は充電可能な蓄電池が望ましく、カバーの内側に自走式掃除機が物体と接触したことを検出する接触センサを配置するのが好ましい。 A plurality of transmission means and a plurality of transmission means may be provided, and the transmission means and the transmission means may be alternately arranged on the side surface of the case in the circumferential direction. The power source is preferably a rechargeable storage battery, and a contact sensor for detecting that the self-propelled cleaner is in contact with an object is preferably disposed inside the cover.
本発明によれば、高さ方向複数箇所に赤外線距離センサを設け、進行方向前面側に複数の超音波センサを設けたので、高さ方向に段が形成されていたり、進行方向に突き出る壁部分があったり、壁がガラス面であったりしても、自走式掃除機が確実に壁際走行でき、未清掃領域を低減することができる。 According to the present invention, since the infrared distance sensors are provided at a plurality of positions in the height direction and the plurality of ultrasonic sensors are provided on the front side in the traveling direction, the wall portion is formed with a step in the height direction or protrudes in the traveling direction. Even if the wall is a glass surface, the self-propelled cleaner can surely run near the wall, and the uncleaned area can be reduced.
以下、本発明に係る自走式掃除機のいくつかの実施例を、図面を用いて説明する。図1に、自走式掃除機1を斜視図で示す。図2に、図1の横断面図を示す。自走式掃除機1は高さの低い円柱状をしており、側面は直径約25cmのほぼ円筒形をしたカバー2により覆われている。自走式掃除機1の上面には、自走式掃除機1を操作する操作スイッチ3を取り付けた天板4により覆われている。この天板4の中央部には、使用者が自走式掃除機1を持ち運び可能なように、窪んで形成された把手5が設けられている。把手5部には、排気口16が形成されている。
Hereinafter, some examples of the self-propelled cleaner according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view of a self-propelled
カバー2は、自走式掃除機1の基部からほぼ鉛直に立てられた4本のピアノ線44a〜44dにより支持されており、水平方向の力を受けるとカバー2は変位する。カバー2が水平方向に変位して、カバー2の内側であって周方向に配置された6個の接触覚センサ42a〜42fのいずれかに接触すると、カバー2の変位方向が検出される。この構造により、カバー2が障害物等に接触すると、カバーが2が障害物に接触した事実と接触の方向を検出できる。
The
自走式掃除機1の側面部であって進行方向前側および右斜め前、右側には、それぞれ赤外線距離センサ6a〜6cが取り付けられている。赤外線距離センサ6a〜6cは、カバー2より凹んだ位置に取り付けられている。各赤外線距離センサ6a〜6cは、詳細を後述するように、上下に2個の受光器を取り付けている。自走式掃除機1の側面部であって上側の赤外線距離センサ6a〜6cの受光器と同程度の高さの位置に、超音波センサの受信機7a、7bと送信機8a、8bが、取り付けられている。超音波センサの受信機7a、7bと発信機8a、8b周方向には交互に配置されており、カバー2より凹んだ位置に取り付けられている。
自走式掃除機1の下部であって前後方向中央部には、駆動輪9a、9bが取り付けられている。駆動輪9a、9bの大部分はカバー2により覆われており、床面に近い部分だけが露出している。この駆動輪9a、9bはそれぞれ走行用モータ11a、11bにより独立に駆動される。各走行用モータ11a、11bの軸端部には、ロータリーエンコーダ12a、12bが取り付けられている。左右の駆動輪9a、9bの回転軸はほぼ同一直線上にあり、カバー2の円筒中心軸とほぼ直交している。ロータリーエンコーダ12a、12bは、走行用モータ11a、11bの回転量を検出する。走行用モータ11a、11b等は図示しない蓄電池により駆動され、蓄電池を充電する際は充電回路を用いる。
図1において、自走式掃除機1の後部右側に、掃除していないときには自走式掃除機1内に収納可能であって、掃除時には自走式掃除機1の外方に突出可能な吸口体10が設けられている。吸口体10は、自走式掃除機1の下部に配置されている。吸口体10は、床面に向かって開口部を有しており、床面からゴミを吸い取る。
In FIG. 1, a suction port on the right side of the rear portion of the self-propelled
床面からゴミ等を吸い込めるように、自走式掃除機1はファン13と、このファンを駆動するファンモータ14と、ファン13が吸い込んだゴミを収容するダストケース15とを有する。ファンモータ14がファン13を回転駆動すると、吸口体10の開口部から空気が吸引される。吸引された空気はダストケース15からファン13を経て、自走式掃除機1の上部の把手5部に形成したスリット状の排気口16から、自走式掃除機1の外部に排気される。吸引された空気に含まれる塵芥は、ダストケース15に取り付けた図示しないフィルタ17により、ダストケース15内に捕集される。
The self-propelled
カバー2内部に位置する吸口体10を、掃除時に、自走式掃除機1の外方に突出させるため、吸口体移動モータ18とボールねじ19とベルト22が備えられている。吸口体移動モータ18の軸端部には、ロータリーエンコーダ20が取り付けられている。吸口体移動モータ18が回動すると、吸口体移動モータ18の軸端に取り付けたプーリに装架したベルト22が移動し、このベルトが装架されたボールねじ22が回転して、吸口体10が右側に送られ、進行方向に向かって右側に変位する。これにより、吸口体10の右側先端部は、本体外部に突出する。
A suction
吸口体10の変位量(突出量)は、ロータリーエンコーダ20により計測される。吸口体10の変位の基準を定めるために、吸口体原点検出センサ21を吸口体10の移動経路の近傍に取り付ける。吸口体原点検出センサ21は、吸口体10が原点位置を通過したときに、開閉を切り換える。吸口体原点検出センサ21は、原点が吸口体10のいずれの側にあるかを検出するのにも用いられる。自走式掃除機1に電源が投入されたときには、吸口体10を吸口体原点スイッチ21で検出した原点方向に移動させる。原点を一度通過させて、原点を補正する。このようにして求めた吸口体10の原点位置とロータリーエンコーダ20が出力した吸口体移動モータ18の回転量とから、吸口体10の突出量を図示しない演算手段が演算する。
The displacement amount (protrusion amount) of the
上述したように、自走式掃除機1の前方と、自走式掃除機1の進行方向に対して右側に45度程度変位した右斜め前方と、右側方には、検出面の前方に位置する物体までの距離を測る赤外線距離センサ6a、6b、6cが取り付けられている。右側方の赤外線距離センサ6cは、駆動輪9a、9bの回転軸よりも4cmほど前方にオフセットして取り付けられている。この赤外線距離センサ6a(6b,6c)の部分を、図3に側面図で示す。
As described above, the front side of the self-propelled
赤外線距離センサ6aは、4個の発光ダイオード(LED)23と2個の受光器24a,24bをセットにしたものである。受光器24a、24bは、赤外線の入射角度を計測するのに用いられる。受光器24a、24bには、位置検出素子(PSD)や向きの違うフォトダイオードを2個組み合わせて用いる。
The
LED23の中の1個、例えば最も上に位置するLED23aが点灯すると、LED23aから発光された赤外線は、LED23aの正面に位置する検出対象25上のA点で反射する。そして、発光したLED23aに隣り合う受光器24aに、入射角φで入射する。入射角φを受光器24aが検出すると、赤外線距離センサ6から検出対象25までの距離dhを、LED23aと受光器24aの距離dvを用いて次式で求める。
dh=dv・tan(90°−φ)
LED23b〜23dを用いて、正面に位置する検出対象25までの距離を同様に求めることができる。
When one of the LEDs 23, for example, the
dh = dv · tan (90 ° −φ)
Using the
なお、LED23a〜23dから発光された赤外線の指向性を、レンズやフードを設けて絞り込めば、検出対象25上に投影される赤外線スポットが小径になり、検出対象25の表面の反射率の影響を低減でき、入射角φを正確に測定できる。その結果、距離dvの測定精度が向上する。
If the directivity of the infrared rays emitted from the
ところで、自走式掃除機1の進行方向に位置する障害物が屋内の板張り面やコンクリート面のような赤外線が反射しやすい面であれば、赤外線距離センサは有効に機能する。しかしながら、障害物が赤外線を透過しやすい鏡面やガラス面の場合には、赤外線距離センサだけで障害物を認識することは困難である。そこで、本実施例に示した自走式掃除機1は、超音波センサ26をも備えている。超音波センサ26を用いて障害物を検出する方法を、図4を用いて説明する。
By the way, if the obstacle located in the advancing direction of the self-propelled
超音波センサ26は、自走式掃除機1の側面部であって前側に取り付けた2個の超音波受信機7a、7bと、同様に自走式掃除機1の側面部であって超音波受信機7a,7bと交互に配置された2個の超音波送信機8a、8bと、カバー2の内部に収容された図示しない超音波センサコントローラ27とを有する。超音波受信機7a、7bと超音波送信機8a、8bは、それぞれが超音波センサコントローラ27に接続されている。
The ultrasonic sensor 26 is a side part of the self-propelled
超音波センサコントローラ27は、(1)送信機8a、8bに送信信号を送り、送信機8a、8bに超音波を発生させる、(2)受信機7a、7bが超音波を受信したことを検出する、(3)送信機8a、8bが超音波を送信してから受信機7a、7bが超音波を受信するまでの時間を計測する。この計測した超音波の送信から受信までの時間と、予め超音波センサコントローラ27に記憶された音速とから、超音波センサ26は、送信機8a、8bから検出対象までの距離と、検出対象から受信機7までの距離との和を求める。
The ultrasonic sensor controller 27 (1) sends a transmission signal to the
図4に示すように受信機7a、7bと送信機8a、8bを配置すると、左側の送信機8aから送信した超音波の反射波を左側の受信機7aが受信することにより、領域28a内にある障害物を検出できる。右側の送信機8bから送信した超音波の反射波は、左側の受信機7aでも右側の受信機7bでも受信可能である。左側の受信機7aが受信すれば、領域28bにある障害物を、右側の受信機7bが受信すれば、領域28cにある障害物を検出できる。
When the
超音波センサ26の受信機7a、7bと送信機8a、8bを自走式掃除機1の外周部に交互に配置したので、1個の送信機から送信された超音波の反射波を2個の受信機が受信できる。これにより、送信機と受信機とを1対1に組み合わせたときよりも少ない数の送受信機で、広範囲に渡り物体を検出できる。
Since the
なお、複数の超音波センサを用いると、センサ同士が干渉するおそれがあるので、数msecないし数十msec程度の間隔をおいて各送信機から順に超音波を発信する。超音波センサの数が増えると、各センサ毎の検出間隔が長くなる。本実施例では、例えば送信機8bの両隣側に受信機7a、7bを配置し、送信機8bから1回送信するだけで、反射波を送信機8bの両側に配置した受信機7a、7bが検出するので、1度の送信で2領域を検出でき、検出間隔を短縮できる。
If a plurality of ultrasonic sensors are used, the sensors may interfere with each other. Therefore, ultrasonic waves are transmitted sequentially from each transmitter at intervals of several milliseconds to several tens of milliseconds. As the number of ultrasonic sensors increases, the detection interval for each sensor becomes longer. In the present embodiment, for example, the
自走式掃除機1の内部には、ジャイロセンサ29(図5参照)と、カバー2が人間等の物体に接触したことを検出する接触覚センサ42a〜42fとが設けられている。ジャイロセンサ29は、自走式掃除機1が鉛直軸周りに回転した角度を求めるのに用いられ、鉛直軸周りの角速度に応じた電圧を出力する。図5に示すように、出力電圧は、アナログデジタル変換機30(A/Dコンバータ)に入力され、数値化される。
Inside the self-propelled
図5に、自走式掃除機1の制御ブロック図を示す。自走式掃除機1内には、ジャイロセンサ29、光距離センサ6a〜6c、ロータリーエンコーダ12a、12b、20超音波センサ7a、7b等から情報が入力され、自走式掃除機1を制御するメインコントローラ31が配置されている。メインコントローラ31はメモリ32を有しており、走行した経路等の情報を記憶する。
In FIG. 5, the control block diagram of the self-propelled
このメインコントローラ31には、左右走行用モータ11a、11bのロータリーエンコーダ12a、12bから走行用モータ11a、11bの回転量の情報が入力される。吸口体の原点を検出する検出スイッチ21およびロータリーエンコーダ20からは、吸口体10の変位量の情報が入力される。3個の赤外線距離センサ6a、6b、6cからは、各センサ6a、6b、6c周辺に位置する物体までの距離の情報が入力される。
Information on the amount of rotation of the traveling
さらに、メインコントローラ31には、超音波センサコントローラ27と、操作スイッチ3と、A/Dコンバータ30が接続されている。超音波センサコントローラ27は、超音波センサ26が検出した自走式掃除機1の周辺に位置する物体までの距離の情報を出力する。操作スイッチ3は、使用者の操作情報を出力する。A/Dコンバータ30は、ジャイロセンサ29からの出力をデジタル変換して、自走式掃除機1の角速度を演算し出力する。
Further, the
メインコントローラ31からは、左右の走行輪モータドライバ33a、33b、ファンモータドライバ34および吸口移動モータドライバ35に対し、これら各ドライバ33a、33b、34、35が接続されたモータ11a、11b、14、18に印加する駆動電圧が指令される。
From the
このように構成した自走式掃除機1の動作を、以下に説明する。自走式掃除機1は、清掃しながら壁等に沿って走行するときに、壁形状に合わせて走行方向と吸口体10の突出量を変化させる。すなわち、壁際を清掃するときに、自走式掃除機1のカバー2や吸口体10が壁に近づきすぎて接触すると、清掃を続行するためには一度後退して方向転換をする必要が生じる。その結果、清掃に要する時間が長くなる。
Operation | movement of the self-propelled
この不具合を回避するために、自走式掃除機1の走行経路を壁から大きく離してカバー2や吸口体10が壁と接触するのを避けると、広い未清掃領域が発生する。そこで本実施例では、自走式掃除機1を壁面に接触させないで壁際の未清掃領域の発生の低減を図っている。その具体的な方法を、以下に示す。
In order to avoid this problem, if the traveling path of the self-propelled
図6に、壁38際を自走式掃除機1が掃除する様子を示す。自走式掃除機1の進行方向は、紙面手前側である。自走式掃除機1は、吸口体10を自走式掃除機1のカバー2の最大径部から距離d5だけ突き出している。ここで、壁38は高さ方向に段差がついた形状になっている。これは、例えば台所の収納棚部の形状を模擬ている。
In FIG. 6, a mode that the self-propelled
床面42に位置する吸口体10では、自走式掃除機1のカバー2の最大径部から壁38までの距離はd4(>d5)であるのに対し、吸口体10よりも上方では、その距離がd3(<d4)になっている。さらに上方では、カバー2の最大径部と壁38までの距離はd2(<d3)まで縮まっており、その上方ではその距離はd1(>d2)と再度広がっている。なお距離d1〜d4は、右側の赤外線距離センサ6cが検出した壁38までの距離である。
In the
自走式掃除機1が部屋の外周に沿って一周する壁際清掃などにおいては、自走式掃除機1は、壁38を進行方向の右側に見ながら前進する。その際、吸口体10の先端を進行方向に対して右側にカバー2から突き出し、自走式掃除機1のカバー2により進入を妨げられた領域であっても、吸口体を10を延ばすことにより、壁際や家具の近くでの清掃し残し領域を低減している。
In wall cleaning or the like in which the self-propelled
このように、吸口体10を延ばして未清掃領域を低減しているが、図6に示すように壁38が上下方向(高さ方向)に変化する場合は、壁38を認識するセンサの高さ方向位置により壁38との距離を誤認する恐れがある。その結果、壁38にカバー2が接触または衝突したり、吸口体10を壁38際まで近づけない制御となって未清掃領域が増大したりする。
In this way, the
そこで本実施例では、自走式掃除機1の周囲部に図3に示すような高さ方向に異なる位置をセンシングする赤外線距離センサ6a〜6cを設けている。図6では、自走式掃除機1が紙面手前方向に直進しており、壁38は自走式掃除機1の右横にあるものとしているので、壁38までの距離を自走式掃除機1のカバー2外周部の右側に配置した赤外線距離センサ6cで認識する。つまり、赤外線距離センサ6cが有する4個のLED23a〜23dが検出した距離d1〜d4の中で、最短の距離を自走式掃除機1の壁38までの距離とする。そしてこの距離が、予め定めた閾値dwに近づくように、自走式掃除機1の進行方向を制御する。
Therefore, in this embodiment,
図6では、上から2番目のLED23bが検出した検出距離d2が最も短いので、この距離d2に基づいて自走式掃除機1の進行方向を制御する。検出距離d2が所定の距離dwよりも大きければ、自走式掃除機1が壁38に近づくように左側走行用モータ11aの回転速度を右側走行用モータ11bの回転速度よりも大きくする。逆に検出距離d2が所定距離dwよりも小さければ、自走式掃除機1を壁38から遠ざけるために右側走行用モータ11bの回転速度を左側走行用モータ11aの回転速度より大きくする。自走式掃除機1が走行を続けるうちに他のLED23a〜23dの検出値が最短になったら、最短になったLEDの検出値に基づいて自走式掃除機1の進行方向を制御する。
In FIG. 6, since the detection distance d2 detected by the
吸口体10の突出量d5を、最も下に位置するLEDが検出した距離d4に基づいて決定する。ここで、右側の赤外線距離センサ6cは吸口体10よりも進行方向前方にあるから、吸口体10よりも先行して壁38までの距離を検出する。メインコントローラ31は右側の赤外線距離センサ6cが検出した距離と、記憶手段に記憶された自走式掃除機1の走行経路の履歴とに基づいて、吸口体10の突出量を決定する。これにより、吸口体10が壁38に接触するのを回避でき、吸口体10の突出方向の先端を壁38のすぐ近くまで突出できる。
The protrusion amount d5 of the
自走式掃除機1の走行方向および吸口体10の突出量をこのように制御すると、高さ方向に形状が変化する壁38であっても、壁のすぐ傍まで自走式掃除機1で掃除できる。そして、カバー2や吸口体10が壁38に接触せずに、吸口体10の突出方向の先端が壁38際を通り、未清掃領域が少なくなる。
When the traveling direction of the self-propelled
吸口体10の上面までの高さ内に、右側の赤外線距離センサ6cのLEDが2個以上設けられているときには、それらのLEDが検出した距離の中から最も短い値を用いて吸口体10の突出量を定める。なお本実施例では、赤外線距離センサを用いて壁38と自走式掃除機1の間の距離を計測しているが、距離センサとして可視光やレーザー、超音波を用いてもよい。
When two or more LEDs of the right-side
次に、自走式掃除機1で壁沿いに掃除させるときに、壁39が進行方向に突き出ている個所を迂回する方法を、以下に説明する。図7(a)〜(f)に、自走式掃除機1の移動経過を、上面図で示す。自走式掃除機1の進行方向であって、壁39にこの壁39から突き出た凸部40が形成されている。凸部40近傍に達するまでは、自走式掃除機1は右側赤外線距離センサ6cを用いて吸口体10の突出量を制御しながら、上述した壁沿い掃除アルゴリズムに従い掃除を続ける(図7(a)参照)。
Next, a method for bypassing the portion where the
自走式掃除機1が前進を続け、進行方向前方の凸部に近づくと、斜め右前を向いた赤外線距離センサ6bの検出範囲43内に凸部40が入り、赤外線距離センサ6bは凸部40からの反射光により凸部40を検出する。これにより、メインコントローラ31は凸部40に接近していることを認識する(図7(b)参照)。さらに前進を続けると、赤外線距離センサ6bの検出距離が短くなり、この検出距離が予め定めた閾値Daに達したら、自走式掃除機1の走行を一時停止する(図7(c)参照)。
When the self-propelled
凸部40を迂回するために、自走式掃除機1を一時停止位置で自走式掃除機1の中心軸回りにその場旋回させる。このとき、右駆動輪9bを正転させるとともに左駆動輪9aを右駆動輪9bと同じ回転速度で逆転させる。自走式掃除機1はその場で反時計回りに旋回する(図7(d)参照)。旋回に伴い吸口体10が壁39および凸部40に衝突するのを防止するために、吸口体10の突出量を変化させる。吸口体10の先端が壁面39のすぐ傍を通過するように、メインコントローラ31が吸口体10の突出量を制御する。その際、吸口体10の突出量を、右側方の赤外線距離センサ6cが検出した距離の履歴を用いて制御する。
In order to bypass the
右側方の赤外線距離センサ6cの検出距離が減少から増加に転じたら(図7(e)参照)、自走式掃除機1の左旋回を停止する。そして、通常の壁際走行(図7(f)参照)の状態に復帰する。自走式掃除機1は壁39の凸部40に沿いながら右旋回して、凸部40に接触することなく迂回走行する。
When the detection distance of the
なお上述した一連の回避動作においては、右斜め前赤外線距離センサ6bが検出した距離の閾値Daは、カバー2の前端が凸部40の手前側の面の延長面よりやや手前で、凸部40を迂回する動作を開始するように設定している。本実施例では、赤外線距離センサ6bが進行方向に対し45度の角をなしているので、カバー2の半径をRbとして、検出距離の閾値Daは次式で表される。
Da=Rb/sin45°−Rb+Dt
ここでDtを、上述した壁際清掃の際に使用した閾値dwの1ないし1.5倍程度に設定する。
In the series of avoidance operations described above, the distance threshold Da detected by the right oblique front
Da = Rb / sin45 ° -Rb + Dt
Here, Dt is set to about 1 to 1.5 times the threshold value dw used in the above-mentioned wall cleaning.
ところで、部屋の内周部がガラスなどの透明な物体で覆われているときは、赤外線を発光してもほとんどが透過光となり反射赤外光がほとんど発生しない。また、僅かな反射赤外光も、木製やコンクリート製等の不透明な壁面で発生する反射光と異なり、ほとんどが正反射光であり、乱反射が少ない。その結果、ガラス等の透明な物体に赤外線距離センサ6から赤外線を発光しても、物体を検出できないおそれが生じる。
By the way, when the inner peripheral portion of the room is covered with a transparent object such as glass, even if infrared rays are emitted, most of the light becomes transmitted light and almost no reflected infrared light is generated. Further, unlike reflected light generated on an opaque wall such as made of wood or concrete, a slight amount of reflected infrared light is mostly regular reflected light and has little irregular reflection. As a result, even if infrared rays are emitted from the
そこで本実施例では、ガラス窓41でもセンシング可能な超音波センサを自走式掃除機1が備えている。図8に、ガラス窓41部でのセンシングの様子を上面図で示す。板壁から透明なガラス窓41の順に自走式掃除機1が壁際を走行する場合である。板壁38から透明ガラス窓41に切り替わると、赤外線距離センサ6cの受信信号レベルが低下するので、右側の超音波受信機7bと右側の超音波送信機8bとを組み合わせてガラス窓41をセンシングする。
Therefore, in the present embodiment, the self-propelled
超音波送信機8bから送信された超音波は、ガラス窓41で反射され、一部は受信機7bで受信される。このように赤外線距離センサ6cがガラス窓41を検出できなくても、超音波送受信機7b、8aがガラス窓41を検出できるので、以後再び赤外線距離センサ6cがセンシングできるまで、壁(窓)41までの距離のセンシングには、超音波送受信機7b、8aの出力を用いる。
The ultrasonic wave transmitted from the
超音波受信機7bと送信機8bを用いてセンシングした結果得られる距離は、送信機8bから出た超音波が、自走式掃除機1の斜め前方に位置するガラス窓41で反射し、受信機7bに到達した経路長である。すなわち、送信機8bからガラス窓41までの距離ds1とガラス窓41から受信機7bまでの距離ds2との和、(ds1+ds2)である。右側赤外線受信機6cを用いたときの壁38と自走式掃除機1間の距離Daの閾値に対応する距離の和(ds1+ds2)の閾値daを予め求めておく。そして赤外線送受信機8b、7bが検出した距離の和がこの閾値daになるように、メインコントローラ31が自走式掃除機1を制御する。これにより、赤外線距離センサ6cでは走行制御が不可能な場所であっても、確実に壁際清掃を続行することができ、結果として清掃効率が向上する。
As for the distance obtained as a result of sensing using the
上記実施例によれば、自走式掃除機の進行方向に高さ方向に形状が変化する壁や障害物があっても、高さ方向に複数設けたセンサを用いることにより、壁に衝突することなく接近させて自走式掃除機を走行させることができる。また、通常の平らな壁面を走行しているときと同程度の壁からの距離まで吸口体を近づけることができる。さらに、壁沿い走行時に壁が進行方向前方に突き出た凸部を有していても、自走式掃除機の外周部複数個所に距離センサを設けているので、凸部を迂回して壁際を清掃できる。壁がガラス等の透明な物体であっても、超音波センサを用いて壁に接触せずに壁際を清掃できる。本発明では複数個の超音波センサと複数個の赤外線センサ、カバーに接触センサーを設けるだけで、壁面の凹凸や障害物に対応でき、少ない部品点数で済み自走式掃除機がコンパクトになる。
According to the above embodiment, even if there is a wall or an obstacle whose shape changes in the height direction in the traveling direction of the self-propelled cleaner, it collides with the wall by using a plurality of sensors provided in the height direction. The self-propelled cleaner can be run without being approached. Further, the mouthpiece can be brought close to a distance from the wall as much as when traveling on a normal flat wall surface. Furthermore, even if the wall has a convex part that protrudes forward in the direction of travel when traveling along the wall, distance sensors are provided at multiple locations on the outer periphery of the self-propelled cleaner, so the side of the wall is bypassed by the convex part. Can be cleaned. Even if the wall is a transparent object such as glass, the edge of the wall can be cleaned without contacting the wall using an ultrasonic sensor. In the present invention, by simply providing a plurality of ultrasonic sensors, a plurality of infrared sensors, and a contact sensor on the cover, it is possible to cope with irregularities and obstacles on the wall surface, and the number of parts is reduced, and the self-propelled cleaner becomes compact.
1…自走式掃除機、2…カバー、3…操作スイッチ、4…天板、5…把手、6a〜6c…赤外線距離センサ、7a,7b…超音波受信機、8a,8b…超音波送信機、9a,9b…駆動輪、10…吸口体、11a,11b走行用モータ、12a,12b…ロータリーエンコーダ、13…ファン、14…ファンモータ、15…ダストケース、16…排気口、17…フィルタ、18…吸口体移動モータ、19…ボールねじ、20…ロータリーエンコーダ、21…吸口体原点検出センサ、22…ベルト、23a〜23d…LED、24a,24b…受光器、25…検出対象、28a〜28c…超音波センサの検知可能範囲、29…ジャイロセンサ、30…A/Dコンバータ、31…メインコントローラ、32…メモリ、33a,33b…モータドライバ、34…ファンモータドライバ、35…吸口移動モータドライバ、38、39…壁、40…凸部、41…ガラス窓(壁)、42a〜42f…接触覚センサ、43…検出可能範囲、44a〜44d…ピアノ線。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
床面から塵埃を吸引する吸口体と、前記自走式掃除機を自走させる移動手段と、前記カバーの外周部に配置され物体を検出するセンシング手段と、このセンシング手段が検出した物体の情報に基づいて前記移動手段を制御する移動制御手段とを設け、
前記センシング手段は検出高さの異なる複数の光学式センサを有し、
前記吸口体は進行方向に対しほぼ直交する方向に突出可能であり、
前記光学式センサの少なくとも2個は、進行方向に対しほぼ直角方向の物体をセンシングする側方センサであり、
前記移動制御手段は、複数の側方センサが検出した距離のなかで最小となる距離を一定にするように前記移動手段を制御するとともに、最も検出高さの低い側方センサが検出した距離に応じて前記吸口体の突出量を制御することを特徴とする自走式掃除機。 In a self-propelled vacuum cleaner that has a power source inside and is self-propelled covered with a substantially cylindrical cover,
A mouthpiece for sucking dust from the floor, a moving means for self-propelling the self-propelled cleaner, a sensing means for detecting an object disposed on the outer periphery of the cover, and information on the object detected by the sensing means A movement control means for controlling the movement means based on
Said sensing means possess a plurality of different optical sensors of sensor height,
The mouthpiece can project in a direction substantially perpendicular to the traveling direction;
At least two of the optical sensors are side sensors that sense an object substantially perpendicular to the direction of travel,
The movement control means controls the movement means so that a minimum distance among the distances detected by the plurality of side sensors is made constant, and the distance detected by the side sensor having the lowest detection height. A self-propelled cleaner characterized by controlling the protruding amount of the mouthpiece in response .
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