JP6976544B2 - 清掃装置およびその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、清掃装置に関し、特にオペレータの操作に応じて移動する清掃装置およびその制御方法に関する。

清掃装置として、自律的に移動するタイプ（例えば特許文献１，２）や、オペレータが行ったハンドル操作やアクセルペダル操作に応じて移動するタイプ（例えば特許文献３）がある。後者の場合、オペレータが操作を誤ると障害物などに衝突してしまうおそれがある。そのため、特許文献３では、障害物に近づくと清掃装置を停止させることが開示されている。

特許第５８５６６３１号公報 特開２００７−１４８５９１号公報 特許第３５３１２６８号公報

ところが、障害物に近づいた時点で停止してしまうと、その後はオペレータが清掃を継続することができない。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の課題は、物体に近づいた場合でも清掃を継続できる清掃装置およびその制御方法を提供することである。

本発明の一態様によれば、所定の上限速度まで加速可能な低速モードと、前記上限速度より高い速度まで加速可能な高速モードと、のうちのいずれかにオペレータが設定可能な清掃装置であって、物体との距離を検知する距離センサを備え、オペレータが前記高速モードに設定したときに物体との距離が所定値以下となると、オペレータの操作なしで前記低速モードに切り替わるが停止はしない、清掃装置が提供される。
物体に接近した場合、自動的に低速モードになるが停止はしないので、安全に清掃を継続できる。

オペレータが当該清掃装置の移動速度を調整するためのアクセルペダルを備え、前記低速モードに切り替わると、前記アクセルペダルが踏み込まれた場合であっても、前記上限速度を超えないのが望ましい。
これにより、安全に清掃を継続できる。

オペレータが前記低速モードに設定したときに物体との距離が所定値以下となると前記所定の上限速度が低く設定されるのが望ましい。
これにより、低速モード設定時に物体に接近した場合、さらに安全に清掃を継続できる。

オペレータが前記高速モードに設定したときに、物体との距離が所定値以下となると、オペレータの操作なしで前記低速モードに切り替わり、その後、物体との距離が所定値を超えると、オペレータの操作なしで前記高速モードに切り替わるのが望ましい。
物体から離れると自動的に高速モードに戻るので、便宜である。

オペレータが移動方向を定めるためのハンドルと、前記ハンドルの開口を介してオペレータが視認可能な位置に設置された、物体との距離に応じて点滅または点灯する警告灯と、を備えるのが望ましい。
これにより、清掃装置を操作中のオペレータでも警告灯を認識できる。

前記距離センサは、当該清掃装置の前面右側に取り付けられた第１距離センサと、当該清掃装置の前面左側に取り付けられた第２距離センサと、当該清掃装置の右側面に取り付けられた第３距離センサと、当該清掃装置の左側面に取り付けられた第４距離センサと、を含み、床より前記所定値以上高い位置に前記第１乃至第４距離センサが設置されるのが望ましい。
これにより、前方および側方の物体を検出でき、かつ、床を検出しない。

オペレータによって前記高速モードに設定されると、高速モード信号を出力するプロセッサと、前記高速モード信号が入力されると、当該清掃装置を高速モードとして動作させる電気回路と、前記距離センサに接続され、物体との当該清掃装置との距離が所定値以下となるとオンする第１スイッチと、前記第１スイッチがオンすると電流が流れるコイルと、前記プロセッサの出力端子と前記電気回路の入力端子との間に接続され、前記コイルに電流が流れるとオフする第２スイッチと、を備えてもよい。
これにより、上記清掃装置の動作が実現される。

本発明の別の態様によれば、所定の上限速度まで加速可能な低速モードと、前記上限速度より高い速度まで加速可能な高速モードと、のうちのいずれかにオペレータが設定可能な清掃装置の制御方法であって、物体との距離を検知するステップと、オペレータが前記高速モードに設定したときに物体との距離が所定値以下となると、停止することなく、オペレータの操作なしで前記低速モードに切り替える、清掃装置の制御方法が提供される。

物体に接近した場合でも停止しないため、清掃を継続できる。

清掃装置を後方から見た図。 清掃装置を前方から見た図。 清掃装置を側方から見た図。 制御装置１０およびその周辺の概略構成を示すブロック図。 制御装置１０の処理動作を説明するフローチャート。 制御装置１０の構成例を示すブロック図。

以下、図面を参照しながら具体的に説明する。

図１Ａ〜図１Ｃは、それぞれ清掃装置を後方、前方および側方から見た図である。この清掃装置は、例えばステップオン式（立ち乗りタイプ）の自走式フロアマシンであり、ハードフロアやカーペットの清掃を行う。

清掃装置は、ハンドル１、アクセルペダル２、車輪３、清掃具４、進行方向設定スイッチ５、モード設定スイッチ６、センサメインスイッチ７、距離センサ８ａ〜８ｄ、警告灯９ａ，９ｂ、制御装置１０などを備えている。

ハンドル１はオペレータが清掃装置の進行方向を定めるためのものである。ハンドル１は、手で握りやすいよう外側はリング状であり、内部には開口１ａが設けられている（図１Ａ）。

アクセルペダル２はオペレータが清掃装置の移動速度を調整するものであり、足元に設置される。清掃装置は、アクセルペダル２が踏み込まれると加速し、解放されると減速してやがて停止する。なお、アクセルペダル２に代えて手などで移動速度を調整する手段が設けられていてもよい。

車輪３は清掃装置の下部複数か所に設けられ（図１Ｃ）、清掃装置自体を移動させる。また、清掃具４は清掃装置の中央下部に設けられ（図１Ｃ）、移動しながら下方の清掃対象に接触して清掃する。より具体的には、清掃具４は、洗剤の供給、床面など清掃対象の拭き取りおよび洗剤の回収を行う。

進行方向設定スイッチ５は手で操作しやすいようハンドル１の手前の操作盤１１上に配置される（図１Ａ）。オペレータは進行方向設定スイッチ５を切り替えることにより、清掃装置を前進させるか後退させるかを設定できる。

モード設定スイッチ６も操作盤１１上に配置される（図１Ａ）。オペレータはモード設定スイッチ６を切り替えることにより、清掃装置を低速モードおよび高速モードのいずれかに設定できる。低速モードに設定されると、アクセルペダル２が踏み込まれ続けた場合であっても、清掃装置は十分に低い上限速度（例えば２ｋｍ／ｈ）までしか加速できない。一方、高速モードに設定されるとこの上限速度より高い速度まで加速可能である。なお、高速モードにおける上限速度に対する低速モードにおける上限速度の比はソフトウェアで変更可能であるのが望ましい。また、高速モードにおいては速度制限がなくてもよい。

センサメインスイッチ７も操作盤１１上に配置される（図１Ａ）。オペレータはセンサメインスイッチ７を切り替えることにより、距離センサ８ａ〜８ｄを利用した制御を行うか否かを設定できる。すなわち、センサメインスイッチ７がオンに設定されると距離センサ８ａ〜８ｄを利用した制御が行われ、オフに設定されると距離センサ８ａ〜８ｄを利用した制御は行われない。具体的な制御は後述する。

距離センサ８ａ，８ｂはそれぞれ清掃装置の本体における前面右側および前面左側（左右はオペレータの向きを基準とする）に設置される（図１Ｂ）。距離センサ８ｃ，８ｄはそれぞれ清掃装置の本体における右側面および左側面に設置される（図１Ｂには左側面の距離センサ８ｄのみ示される）。これら距離センサ８ａ〜８ｄは物体（より具体的には、清掃装置と物体との距離）を検出ものであり、以下では物体との距離が近いほど大きな電流を出力する超音波センサである例を示す。

具体的には、距離センサ８ａ，８ｂは清掃装置の前方の物体を検出する。距離センサ８ｃ，８ｄは清掃装置側方の物体、特に壁など清掃装置の移動方向と平行に延びる物体を検出する。なお、距離センサ８ａ〜８ｄは、床を検出しない高さに設置されるのが望ましい。例えば、距離センサ８ａ〜８ｄが４０ｃｍ以下の距離にある物体を検出することを想定している場合、距離センサ８ａ〜８ｄは、床から４０ｃｍ以上、望ましくは５０〜６０ｃｍ程度高い位置に設置される。

警告灯９ａ，９ｂは例えばＬＥＤであり、清掃装置の本体前面であって、ハンドル１の開口１ａからオペレータが視認できる位置に並置される（図１Ｂ，図１Ｃ）。これによりオペレータが清掃装置を操作中であっても、容易に警告灯９ａ，９ｂを認識できる。右側に設置された警告灯９ａは距離センサ８ａ，８ｃの検出結果と連動し、左側に設置された警告灯９ｂは距離センサ８ｂ，８ｄの検出結果と連動する。具体的な警告灯９ａ，９ｂの制御は後述する。なお、警告灯９ａ，９ｂに加えて／代えて、同様の動作をする警告ブザーを設けてもよく、この警告ブザーは距離センサ８ａ〜８ｄに内蔵されるものであってもよい。

制御装置１０は清掃装置本体に内蔵され、清掃装置全体を制御する。

図２は、制御装置１０およびその周辺の概略構成を示すブロック図である。制御装置１０には、進行方向設定スイッチ５、モード設定スイッチ６およびセンサメインスイッチ７が接続され、オペレータの設定を受け付ける。また、制御装置１０にはハンドル１およびアクセルペダル２が接続され、オペレータの操作を受け付ける。さらに、制御装置１０には距離センサ８ａ〜８ｄが接続され、これらの検出結果を受け取る。そして、制御装置１０は、オペレータの設定、オペレータの操作および距離センサ８ａ〜８ｄによる検出結果に基づいて、車輪３、清掃具４および警告灯９ａ，９ｂを制御する。

なお、制御装置１０は、その少なくとも一部または全部をソフトウェアで実現してもよいし、ハードウェアで構成してもよい。ハードウェアで構成する場合の構成例は後述する。ソフトウェアで構成する場合、プロセッサが所定のプログラムを実行することによって制御装置１０の動作が実現され得る。

図３は、制御装置１０の処理動作を説明するフローチャートである。同図では、進行方向設定スイッチ５が前進に設定されており、センサメインスイッチ７がオンに設定された状態で、アクセルペダル２が踏み込まれたことを想定している。

モード設定スイッチ６が高速モードに設定されているか、低速モードに設定されているか（ステップＳ１）で動作が異なる。まずは、高速モードに設定されている場合について説明する。

制御装置１０は、距離センサ８ａ〜８ｄからの出力に基づいて、清掃装置が物体に接近したか否かを判断する（ステップＳ２）。例えば、制御装置１０は、距離センサ８ａ〜８ｄのうちの少なくとも１つが所定の閾値以上の電流を出力した場合に、物体に接近したと判断することができる。距離センサ８ａ〜８ｄが出力する電流が物体との距離に対応するため、制御装置１０は物体との距離が所定値（例えば４０ｃｍ）以下になったか否かを判断するとも言える。閾値を適宜設定することで物体に接近したと判断する距離を例えば４０〜１００ｃｍの間で調整できる。また、制御装置１０は距離センサ８ａ〜８ｄの出力に対してノイズ除去などの前処理を行った上で判断を行ってもよい。

なお、制御装置１０は距離センサ８ａ〜８ｄの出力に基づいて物体との距離が分かるため、物体との距離に応じて警告灯９ａ，９ｂを制御してもよい。例えば、制御装置１０は、物体との距離が１００ｃｍ以下となると警告灯９ａ，９ｂの点滅を開始し、物体との距離が近くなるほど高頻度に警告灯９ａ，９ｂを点滅させてもよい。また、右側の距離センサ８ａ，８ｃからの出力に基づいて物体との接近を検知した場合には右側に配置された警告灯９ａを点滅させ、左側の距離センサ８ｂ，８ｄからの出力に基づいて物体との接近を検知した場合には左側に配置された警告灯９ｂを点滅させてもよい。

物体に接近したと判断されると（ステップＳ２のＹＥＳ）、制御装置１０はオペレータの操作なしで低速モードに切り替える（ステップＳ３）。ただし、制御装置１０は清掃装置を停止させない。これにより、清掃装置が物体に接近した場合でも、低速モードにおける上限速度は十分に遅いため、安全に清掃を継続できる。また、制御装置１０は物体に接近したと判断された場合に、警告灯９ａ，９ｂを点滅から点灯に切り替えてもよい。

以降、清掃装置は低速モードで動作する。すなわち、オペレータがアクセルペダル２を踏み込んだ状態が継続しても、移動速度が低速モードにおける上限速度を超えないよう、制御装置１０が車輪３を制御する。ただし、繰り返しになるが低速モードに設定された場合でも、アクセルペダル２が踏み込まれている限り停止はしない。

その後、制御装置１０は、距離センサ８ａ〜８ｄからの出力に基づいて、物体から離れたか否かを判断する（ステップＳ４）。例えば、制御装置１０は、距離センサ８ａ〜８ｄのすべてが閾値未満の電流を出力した場合に、言い換えると、物体との距離が所定距離を超えた場合に、物体から離れたと判断することができる。

物体から離れたと判断されると（ステップＳ４のＹＥＳ）、制御装置１０はオペレータの操作なしで高速モードに切り替える（ステップＳ５）。このとき、制御装置１０は警告灯９ａ，９ｂを消灯してもよい。以降、ステップＳ２の処理に戻る。

続いて、モード設定スイッチ６が低速モードに設定されている場合について説明する。制御装置１０は、距離センサ８ａ〜８ｄからの出力に基づいて、物体に接近したか否かを判断する（ステップＳ６）。そして、物体に接近したと判断されると（ステップＳ６のＹＥＳ）、制御装置１０は低速モードにおける上限速度をさらに低くする（ステップＳ７）。例えば、低速モードにおける上限速度が２ｋｍ／ｈである場合、物体に接近するとこれが１ｋｍ／ｈに設定される。これにより、オペレータの操作に関わらず（アクセルペダル２が踏み込まれていたとしても）、制御装置１０は新たに設定された低い上限速度までしか加速しない。ただし、上限速度は低くなるが、アクセルペダル２が踏み込まれている限り停止はしない。

その後、制御装置１０は、距離センサ８ａ〜８ｄからの出力に基づいて、物体から離れたか否かを判断する（ステップＳ８）。例えば、制御装置１０は、距離センサ８ａ〜８ｄのすべてが閾値未満の電流を出力した場合に、言い換えると、物体との距離が所定距離を超えた場合に、物体から離れたと判断することができる。

物体から離れたと判断されると（ステップＳ８のＹＥＳ）、制御装置１０はオペレータの操作なしで上限速度を元に戻す（ステップＳ９）。このとき、制御装置１０は警告灯９ａ，９ｂを消灯してもよい。以降、ステップＳ６の処理に戻る。

なお、センサメインスイッチ７がオフに設定された場合、距離センサ８ａ〜８ｄは動作しない。そのため、物体との距離に関わらず制御装置１０は設定されたモード（高速モードまたは低速モード）で動作する。また、進行方向設定スイッチ５が後退に設定された場合、モード設定スイッチ６の設定に関わらず、制御装置１０は低速モードと同様に動作してもよい。通常、後退時は低速で移動するためである。

変形例として、図３のステップＳ７において、低速モード設定時に物体に接近した場合には停止するようにしてもよい。

続いて、制御装置１０の具体的な例を説明する。

図４は、制御装置１０の構成例を示すブロック図である。制御装置１０は、バッテリ２１と、メインヒューズ２２と、センサコントロールユニット２３ａ〜２３ｄと、センサスイッチ２４ａ〜２４ｄと、リレー２５１，２５２と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２６と、電気回路２７とを有する。また、リレー２５１（２５２）はコイル２５１０（２５２０）およびＢ接点２５１Ｂ（２５２Ｂ）を含む。Ｂ接点２５１Ｂ（２５２Ｂ）は、コイル２５１０（２５２０）に電流が流れない場合にオンし、流れるとオフするスイッチである。

バッテリ２１は例えば鉛蓄電池から構成され、正極と負極との間に１２Ｖの電位差を発生させる。

センサメインスイッチ７はメインヒューズ２２を介してバッテリ２１の正極に接続される。上述したように、オペレータの操作に応じてセンサメインスイッチ７はオンまたはオフに設定される。また、センサメインスイッチ７と並列に表示灯７ａを設け、センサメインスイッチ７がオンに設定されると表示灯７ａが点灯するようにしてもよい。

センサコントロールユニット２３ａ〜２３ｄは、センサメインスイッチ７とバッテリ２１の負極との間に並列接続される。センサコントロールユニット２３ａ〜２３ｄはそれぞれ距離センサ８ａ〜８ｄを制御するものであり、より具体的には、センサメインスイッチ７がオンに設定されると通電して距離センサ８ａ〜８ｄを動作させる。

センサスイッチ２４ａ，２４ｃはメインヒューズ２２を介してバッテリ２１の正極に接続される。また、リレー２５１におけるコイル２５１０は、センサスイッチ２４ａ，２４ｃとバッテリ２１の負極との間に接続される。さらに、警告灯９ａがコイル２５１０と並列に接続される。

センサスイッチ２４ａ（２４ｃ）は距離センサ８ａ（８ｃ）の検出結果に応じてオンまたはオフする。具体的には、センサスイッチ２４ａ（２４ｃ）は、距離センサ８ａ（８ｃ）が出力する電流が所定の閾値以上の電力を出力した場合にオンし、そうでない場合にオフする。センサスイッチ２４ａおよび／またはセンサスイッチ２４ｃがオンすると、コイル２５１０に電流が流れる。これにより、リレー２５１におけるＢ接点２５１Ｂがオフする。また、コイル２５１０に電流が流れることにより警告灯９ａが通電され、点滅または点灯する。

詳細な説明を省略するが、センサスイッチ２４ｂ，２４ｄ、リレー２５２におけるコイル２５２０および警告灯９ｂも同様である。

ＣＰＵ２６は電気回路２７に対してモード設定用の信号を出力する。より具体的には、オペレータによって高速モードに設定されると、ＣＰＵ２６が所定の信号（以下、高速モード信号と呼ぶ）を出力する。高速モード信号が電気回路２７に入力されると、電気回路２７は高速モードとして清掃装置を動作させる。高速モード信号が電気回路２７に入力されない場合、電気回路２７は低速モードとして清掃装置を動作させる。

本制御装置１０の特徴の１つとして、ＣＰＵ２６の出力端子と電気回路２７の入力端子との間に、Ｂ接点２５１Ｂ，２５２Ｂが直列接続された構成となっている。Ｂ接点２５１Ｂ，２５２Ｂがともにオンすると、ＣＰＵ２６の出力端子と電気回路２７の入力端子とが接続される。一方、Ｂ接点２５１Ｂ，２５２Ｂの少なくとも１つがオフすると、ＣＰＵ２６の出力端子と電気回路２７の入力端子とが切断される。

この制御装置１０は次のように動作する。高速モードに設定されると、高速モード信号がＣＰＵ２６から出力される。

清掃装置が物体に接近していない場合、センサスイッチ２４ａ〜２４ｄはすべてオフである。よって、コイル２５１０，２５２０には電流が流れず、Ｂ接点２５１Ｂ，２５２Ｂはともにオンである。その結果、ＣＰＵ２６と電気回路２７とが接続され、高速モード信号が電気回路２７に入力されることによって高速モードとして動作する。

清掃装置が物体に接近した場合、センサスイッチ２４ａ〜２４ｄの少なくとも１つがオンする。例えば、清掃装置の右側前方に物体がある場合、センサスイッチ２４ａがオンする。このとき、警告灯９ａが点滅または点灯するとともに、コイル２５１０に電流が流れてＢ接点２５１Ｂがオフする。その結果、ＣＰＵ２６と電気回路２７とが切断され、高速モード信号が電気回路２７に入力されないため低速モードに切り替わる。別のセンサスイッチ２４ｂ〜２４ｄの少なくとも１つがオンした場合もＢ接点２５１Ｂ，２５２Ｂの少なくとも１つがオフするため、低速モードに切り替わる。

以上説明したように、本実施形態では、高速モードに設定された場合に清掃装置が物体と接近すると自動的に低速モードに切り替わるが、停止はしない。そのため、物体との衝突を回避しつつ、安全に清掃を継続できる。

１ ハンドル
１ａ 開口
２ アクセルペダル
３ 車輪
４ 清掃具
５ 進行方向設定スイッチ
６ モード設定スイッチ
７ センサメインスイッチ
８ａ〜８ｄ 距離センサ
９ａ，９ｂ 警告灯
１０ 制御装置
１１ 操作盤
２１ バッテリ
２２ メインヒューズ
２３ａ〜２３ｄ センサコントロールユニット
２４ａ〜２４ｄ センサスイッチ
２５１，２５２ リレー
２５１０，２５２０ コイル
２５１Ｂ，２５２Ｂ Ｂ接点
２６ ＣＰＵ
２７ 電気回路

Claims (7)

1. 所定の上限速度まで加速可能な低速モードと、前記上限速度より高い速度まで加速可能な高速モードと、のうちのいずれかにオペレータが設定可能な清掃装置であって、
   清掃対象に接触して清掃する清掃具と、
   前記清掃対象とは異なる物体と前記清掃装置本体との距離を検知する距離センサと、
   オペレータが当該清掃装置の移動速度を調整するためのアクセルペダルを備え、
   オペレータが前記高速モードに設定したときに前記物体と前記清掃装置本体との距離が所定値以下となると、オペレータの操作なしで前記低速モードに切り替わるが停止はせず、
   前記低速モードに切り替わると、前記アクセルペダルが踏み込まれた場合であっても、前記上限速度を超えない、清掃装置。
2. オペレータが前記低速モードに設定したときに前記物体と前記清掃装置本体との距離が所定値以下となると前記所定の上限速度が低く設定される、請求項１に記載の清掃装置。
3. オペレータが前記高速モードに設定したときに、
   前記物体と前記清掃装置本体との距離が所定値以下となると、オペレータの操作なしで前記低速モードに切り替わり、その後、
   前記物体と前記清掃装置本体との距離が所定値を超えると、オペレータの操作なしで前記高速モードに切り替わる、請求項１または２に記載の清掃装置。
4. オペレータが移動方向を定めるためのハンドルと、
   前記ハンドルの開口を介してオペレータが視認可能な位置に設置された、前記物体と前記清掃装置本体との距離に応じて点滅または点灯する警告灯と、を備える、請求項１乃至３のいずれかに記載の清掃装置。
5. 前記距離センサは、
   当該清掃装置本体の前面右側に取り付けられた第１距離センサと、
   当該清掃装置本体の前面左側に取り付けられた第２距離センサと、
   当該清掃装置本体の右側面に取り付けられた第３距離センサと、
   当該清掃装置本体の左側面に取り付けられた第４距離センサと、
   を含み、
   床より前記所定値以上高い位置に前記第１乃至第４距離センサが設置される、請求項１乃至４のいずれかに記載の清掃装置。
6. オペレータによって前記高速モードに設定されると、高速モード信号を出力するプロセッサと、
   前記高速モード信号が入力されると、当該清掃装置を高速モードとして動作させる電気回路と、
   前記距離センサに接続され、前記物体と当該清掃装置本体との距離が所定値以下となるとオンする第１スイッチと、
   前記第１スイッチがオンすると電流が流れるコイルと、
   前記プロセッサの出力端子と前記電気回路の入力端子との間に接続され、前記コイルに電流が流れるとオフする第２スイッチと、を備える請求項１乃至５のいずれかに記載の清掃装置。
7. 清掃対象に接触して清掃する清掃具を備え、所定の上限速度まで加速可能な低速モードと、前記上限速度より高い速度まで加速可能な高速モードと、のうちのいずれかにオペレータが設定可能な清掃装置の制御方法であって、
   前記清掃対象とは異なる物体と前記清掃装置本体との距離を検知し、
   オペレータが前記高速モードに設定したときに前記物体と前記清掃装置本体との距離が所定値以下となると、停止することなく、オペレータの操作なしで前記低速モードに切り替え、
   前記低速モードに切り替わると、当該清掃装置の移動速度を調整するためのアクセルペダルがオペレータにより踏み込まれた場合であっても、前記上限速度を超えない、清掃装置の制御方法。
   

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