JPH03264020A - Self-advancing cleaner - Google Patents

Self-advancing cleaner

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Publication number
JPH03264020A
JPH03264020A JP6320690A JP6320690A JPH03264020A JP H03264020 A JPH03264020 A JP H03264020A JP 6320690 A JP6320690 A JP 6320690A JP 6320690 A JP6320690 A JP 6320690A JP H03264020 A JPH03264020 A JP H03264020A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
main body
transfer
drift
angular velocity
angular speed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP6320690A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Osamu Eguchi
修 江口
Yasumichi Kobayashi
小林 保道
Hidetaka Yabuuchi
秀隆 薮内
Seiichi Ueno
聖一 上野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP6320690A priority Critical patent/JPH03264020A/en
Publication of JPH03264020A publication Critical patent/JPH03264020A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Electric Suction Cleaners (AREA)
  • Electric Vacuum Cleaner (AREA)

Abstract

PURPOSE:To reduce the deflection of the transfer direction by installing an angular speed sensor, a transfer distance detecting means, a transfer control means for controlling a steering/driving means, and a turning means for turning the angular speed sensor to a certain direction at each direction change of a body. CONSTITUTION:A body 1 starts transfer according to the contents which are previously programmed in a transfer control means 12, and when the body 1 detects a wall or an obstacle during the course of transfer by an ultrasonic sensor 9, contact sensor 11, etc., collision is prevented by the transfer control means 12, and cleaning is continued, and direction is detected by an angular speed sensor 8, and the transfer distance is detected by a transfer distance detecting means 6. Though, in the ordinary case, leftward deflection is gradually generated in the advance direction because of the drift of the angular speed sensor 8 during the straight advance, and the drift is corrected during the direction change in the B point, the leftward deflection in the advance direction is generated again by the drift during the straight advance after the direction change. Accordingly, the angular speed sensor 8 is directed to the direction before the direction change by a turning means 10, after the direction change in the B point, and the non-yet-cleaned region shown by the oblique lines is reduced.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、コードレスで動き自動的に清掃を行なう自
走式掃除機に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION FIELD OF INDUSTRIAL APPLICATION This invention relates to a self-propelled vacuum cleaner that operates cordlessly and performs automatic cleaning.

従来の技術 近年、°掃除機に移動機能を付加して清掃時の操作性の
向上を図った掃除機が開発されている。特に最近では、
これにマイクロコンピュータと各種センサを搭載するこ
とにより、予め定められた清掃経路を動くのではなく自
ら清掃経路を探索しながら動く、いわゆる自立誘導型の
自走式掃除機の開発も行なわれている。これらの無経路
で動く自走式掃除機の誘導手段には、−船釣に本体の方
向を検出する角速度センサと本体の移動距離を検出する
移動用モータ直結型のロータリーエンコーダとが用いら
れ、本体の位置を検出しながら本体を誘導している。こ
れらの自走式掃除機には角速度センサとして、ガスレー
トジャイロ又は振動型ジャイロが用いられている。
BACKGROUND OF THE INVENTION In recent years, vacuum cleaners have been developed in which a moving function is added to vacuum cleaners to improve operability during cleaning. Especially recently,
By equipping this with a microcomputer and various sensors, so-called self-propelled self-propelled vacuum cleaners are being developed that search for their own cleaning routes instead of following predetermined cleaning routes. . The guidance means for these self-propelled vacuum cleaners that move without a path include: an angular velocity sensor that detects the direction of the main body, and a rotary encoder directly connected to the moving motor that detects the distance traveled by the main body; It guides the main body while detecting its position. These self-propelled vacuum cleaners use a gas rate gyro or a vibration type gyro as an angular velocity sensor.

発明が解決しようとする課題 このような角速度センサは、ゼロ点のオフセットに短時
間でドリフトが生じ、位置検出に誤差を生ずるものであ
る。またこのドリフトは短期間でみれば出力のプラス側
、マイナス側というように片方向に偏って出る傾向があ
り、このためこのような角速度センサを得載している従
来の自走式掃除機は、進行方向に対して片方向にずれる
ことがあった。
Problems to be Solved by the Invention In such an angular velocity sensor, a drift occurs in the offset of the zero point in a short period of time, causing an error in position detection. Additionally, in the short term, this drift tends to occur in one direction, such as on the positive side or negative side of the output, and for this reason, conventional self-propelled vacuum cleaners equipped with such angular velocity sensors , sometimes shifted in one direction with respect to the direction of travel.

このドリフトによる影響を小さ(するために、ドリフト
補正をその都度行なうこともやられているが、完全に影
響をなくすことは難しい。このようなドリフトによる移
動精度の誤差は、清掃軌跡の狂いとなって現れ、結果的
に未清掃領域を作ってしまい清掃すべき領域を隈なく清
掃することができなくなるものである。
In order to reduce the influence of this drift, drift correction is sometimes performed each time, but it is difficult to completely eliminate the influence.Errors in movement accuracy due to such drift can cause errors in the cleaning trajectory. As a result, uncleaned areas are created, making it impossible to thoroughly clean the areas that should be cleaned.

本発明はこのような従来の構成が有していた課題を解決
しようとするものであり、移動方向の狂いが少ない構成
の自走式掃除機を提供することを目的としている。
The present invention is intended to solve the problems that such conventional structures had, and it is an object of the present invention to provide a self-propelled vacuum cleaner having a structure in which there is little deviation in the direction of movement.

課題を解決するための手段 この目的を達成するために本発明は、本体を移動させる
操舵兼駆動手段と、本体の移動方向を検出するための角
速度センサと、本体の移動距離を検出するための移動距
離検出手段と、前記操舵兼駆動手段を制御する移動制御
手段と、清掃用のファンモータ等からなる清掃手段と、
本体全体に電力を供給するバッテリーと、本体が方向転
換する毎に前記角速度センサを一定方向に回転させる転
回手段を備えた自走式掃除機とするものである。
Means for Solving the Problems To achieve this object, the present invention provides a steering and driving means for moving the main body, an angular velocity sensor for detecting the direction of movement of the main body, and a sensor for detecting the moving distance of the main body. a movement distance detection means, a movement control means for controlling the steering/driving means, and a cleaning means including a cleaning fan motor or the like;
The self-propelled vacuum cleaner is equipped with a battery that supplies power to the entire main body, and a turning means that rotates the angular velocity sensor in a fixed direction every time the main body changes direction.

作  用 本発明の自走式掃除機では、自動清掃中に壁や障害物に
出会って方向転換をしなければならない場合には、先ず
本体の方向を転換させ、そして転回手段により角速度セ
ンサを方向転換する前の方向に精度よく向けるようにし
ている。以後、移動制御手段により角速度センサ・移動
距離検出手段等のセンサ情報に基づいて、操舵兼駆動手
段を制御しながら本体の移動制御を行なう。こうするこ
とでいくら方向転換を繰り返しても、角速度センサを常
に同じ方向に向けて移動制御を行なうことができ、移動
方向の狂いが少ない自走式掃除機を実現できるものであ
る。
Function: In the self-propelled vacuum cleaner of the present invention, when a wall or obstacle is encountered during automatic cleaning and the direction must be changed, the direction of the main body is first changed, and then the angular velocity sensor is set in the direction by the turning means. I try to accurately point it in the direction before switching. Thereafter, the movement control means controls the movement of the main body while controlling the steering and driving means based on sensor information such as the angular velocity sensor and the movement distance detection means. In this way, no matter how many times the direction is changed, the movement can be controlled so that the angular velocity sensor always points in the same direction, and a self-propelled vacuum cleaner with less deviation in the direction of movement can be realized.

実施例 以下、第1図並びに第2図に基づいて本発明による自走
式掃除機の一実施例を説明する。自走式掃除機の本体1
の下部前方には、舵を切るための操舵モータ2と走行す
るための駆動モータ3、並びに操舵兼駆動輪4を設けて
いる。これらの各手段は、本体1を移動させるための操
舵兼駆動手段5を構成している。この駆動モータ3には
、ロータリーエンコーダである移動距離検出手段6が直
結され、駆動モータ3の回転数を検知して本体1の移動
距離を検出している。同じく本体1の下部後方には、移
動のために回転自在な二つの従軸7が設けられている。
Embodiment Hereinafter, an embodiment of a self-propelled vacuum cleaner according to the present invention will be described based on FIGS. 1 and 2. Self-propelled vacuum cleaner body 1
A steering motor 2 for turning the rudder, a drive motor 3 for driving, and steering/driving wheels 4 are provided at the lower front of the vehicle. Each of these means constitutes a steering and driving means 5 for moving the main body 1. A moving distance detecting means 6, which is a rotary encoder, is directly connected to the drive motor 3, and detects the rotation speed of the drive motor 3 to detect the moving distance of the main body 1. Similarly, at the rear of the lower part of the main body 1, two rotatable slave shafts 7 are provided for movement.

本体1の前方操舵モータ2の回転軸上には、本体1の移
動方向を検出する角速度センサ8が設けられている。又
、本体1の前方並びに使方には、外部環境を認識するた
めの超音波センサ9が、また本体1の下部全周には、本
体1が障害物などに接触したことを検出するための接触
センサ11がそれぞれ設けられている。本体1の中央部
には、予めプログラムされた内容と、移動距離検出手段
6・角速度センサ8・超音波センサ9・接触センサ11
からの情報に従って、操舵モータ2と駆動モータ3を制
御する移動制御手段12が設けられている。本体1の下
部中央に設けたゴミを吸い込む床ノズル13と、床ノズ
ル13が連絡されているホース14と、ゴミを収納する
ゴミ袋15は、ファンモータ16とともに清掃を行う清
掃手段17を構成している。18は、移動制御手段12
と清掃手段17に電力を供給するバッテリーである。
An angular velocity sensor 8 is provided on the rotation axis of the forward steering motor 2 of the main body 1 to detect the moving direction of the main body 1 . In addition, there is an ultrasonic sensor 9 in front of the main body 1 and in use to detect the external environment, and an ultrasonic sensor 9 is installed around the entire lower part of the main body 1 to detect when the main body 1 comes into contact with an obstacle. A contact sensor 11 is provided respectively. In the center of the main body 1, there are preprogrammed contents, a moving distance detecting means 6, an angular velocity sensor 8, an ultrasonic sensor 9, and a contact sensor 11.
A movement control means 12 is provided for controlling the steering motor 2 and the drive motor 3 according to information from the vehicle. A floor nozzle 13 provided at the center of the lower part of the main body 1 for sucking in dirt, a hose 14 to which the floor nozzle 13 is connected, and a trash bag 15 for storing dirt constitute a cleaning means 17 that performs cleaning together with a fan motor 16. ing. 18 is a movement control means 12
and a battery that supplies power to the cleaning means 17.

次に、第3図を用いてこの自走式掃除機の動きについて
簡単に説明する。本体1は移動制御手段12に予めプロ
グラムされた内容に従って移動を開始し、自動的に清掃
を開始する。移動の途中で、超音波センサ9や接触セン
サ11により壁19や障害物20を検知すると、移動制
御手段12でこれを回避し清掃を続ける。本体1は、角
速度センサ8で方向を知り、移動距離検出手段6で移動
距離を知ることができるので、プログラムに従って清掃
のやり残しがないように正確に動くことができる。この
角速度センサ8が無いと、床が傾いていたり床に凹凸が
あったりすると、たちまち本体の方向がずれてしまい正
確な動きはできない。
Next, the movement of this self-propelled vacuum cleaner will be briefly explained using FIG. The main body 1 starts moving according to the contents programmed in advance in the movement control means 12, and automatically starts cleaning. If a wall 19 or an obstacle 20 is detected by the ultrasonic sensor 9 or contact sensor 11 during the movement, the movement control means 12 avoids this and continues cleaning. Since the main body 1 can know the direction using the angular velocity sensor 8 and the moving distance using the moving distance detecting means 6, it can move accurately according to the program so that no cleaning is left unfinished. Without this angular velocity sensor 8, if the floor is tilted or has unevenness, the direction of the main body will shift immediately and accurate movement will not be possible.

次に、角速度センサ8の出力について第4図に基づいて
説明する。角速度センサ8の出力は本実施例では直流電
圧としており、電圧がOであれば本体lが方向を変えて
いないことを示し、電圧が正に振れれば特定の方向(こ
こでは右とする)にその振れた電圧に相当する角速度で
方向を変えていることを示している。この電圧を積分す
ると、本体1の方向を知ることができ、従って本体1の
方向を制御できることになる。前記移動制御手段12は
、この積分を短時間毎に繰り返し行なうようにしており
、本体1が現在どの方向を向いているかを常に認識して
いる。また、プログラムに従って、本体1を直進させた
り180度の方向転換をさせたりしている。角速度セン
サ8が静止しているときは、その出力はO(V)である
が、実際には第4図に破線21で示すように時間の経過
と共に徐々に電圧が発生してくる。この現象をドリフト
と呼んでいるが、このドリフトが発生したまま本体1を
直進させると、移動制御手段12は電圧が正に振れてい
るので本体1は右に曲がっていると判断し、本体1は徐
々に左を向くように制御されてしまう。このため、直進
移動ができなくなる。本実施例ではこのドリフトの影響
を少なくするために、第3図に示すA−B−C−D−E
・F−Gのようなタイミングで、本体1が方向転換をす
る都度、その場所で本体1を一旦停止させてこのドリフ
トの修正を行なっている。こうすることで、角速度セン
サ8の出力の積分値が本体1の方向を示すので、破線の
下の面積と実線の下の面積を比べれば明らかなように、
ドリフトの影響を極めて小さくすることができる。ドリ
フトの影響を小さくすることは、上記のようにすること
でできるが、完全に除去することは非常に難しい。
Next, the output of the angular velocity sensor 8 will be explained based on FIG. 4. In this embodiment, the output of the angular velocity sensor 8 is a DC voltage, and if the voltage is 0, it indicates that the main body l has not changed its direction, and if the voltage swings positively, it indicates a specific direction (here, it is assumed to be right). This shows that the direction is changing at an angular velocity corresponding to the voltage swing. By integrating this voltage, the direction of the main body 1 can be known, and therefore the direction of the main body 1 can be controlled. The movement control means 12 repeatedly performs this integration at short intervals, and always recognizes which direction the main body 1 is currently facing. Further, according to the program, the main body 1 is made to move straight or to change direction by 180 degrees. When the angular velocity sensor 8 is stationary, its output is O(V), but in reality, as time passes, the voltage gradually increases as shown by the broken line 21 in FIG. This phenomenon is called a drift, and if the main body 1 moves straight while this drift occurs, the movement control means 12 determines that the main body 1 is turning to the right because the voltage is swinging positively, and the main body 1 is gradually controlled to turn to the left. As a result, straight forward movement is no longer possible. In this embodiment, in order to reduce the influence of this drift, A-B-C-D-E shown in FIG.
・Every time the main body 1 changes direction at a timing such as FG, the main body 1 is temporarily stopped at that location to correct this drift. By doing this, the integral value of the output of the angular velocity sensor 8 indicates the direction of the main body 1, so as can be seen by comparing the area under the broken line and the area under the solid line,
The influence of drift can be extremely reduced. Although the influence of drift can be reduced as described above, it is extremely difficult to completely eliminate it.

ここでドリフトがない理想的な角速度センサ8による走
行軌跡を第5図に示す。図中、破線で示しているのが自
走式掃除機本体1の走行軌跡であり、このように理想的
な角速度センサ8では精度良く往復軌跡を描くことがで
き、実線で示しであるように清掃領域もきれいな往復軌
跡を描くもので、未清掃領域がないものである。
FIG. 5 shows the travel trajectory of the ideal angular velocity sensor 8 without drift. In the figure, the broken line indicates the traveling locus of the self-propelled vacuum cleaner body 1. In this way, the ideal angular velocity sensor 8 can draw a reciprocating locus with high accuracy, and as shown by the solid line, The cleaning area also draws a clean reciprocating trajectory, and there is no uncleaned area.

次に実際のジャイロを使用した場合の走行軌跡を第6図
に示す。図中破線は本体1の走行軌跡であり、実線は本
体1が清掃した領域である。図に示すA点より移動を開
始した本体1は、直進移動中に角速度センサ8のドリフ
トにより徐々に進行方向に対して左へずれていき、B点
で方向転換するときにドリフトの補正を行なうが、方向
転換後直進中に再度ドリフトにより進行方向に対して左
にずれていく。そして図に斜線で示す部分を未清掃領域
として残してしまう。そこでB点に於て方向転換した後
に、角速度センサ8を転回手段10により方向転換前の
方向に向けさせる。この方向転換は、角速度センサ8の
出力を基に制御を行なうのであるが、この動作は実際に
は1秒程度なのでドリフトの影響は殆ど現われてこない
Next, FIG. 6 shows the travel trajectory when an actual gyro is used. The broken line in the figure is the travel locus of the main body 1, and the solid line is the area cleaned by the main body 1. The main body 1 that starts moving from point A shown in the figure gradually shifts to the left in the direction of travel due to the drift of the angular velocity sensor 8 while moving straight ahead, and corrects the drift when changing direction at point B. However, while driving straight after changing direction, the vehicle drifted again to the left relative to the direction of travel. Then, the shaded area in the figure remains as an uncleaned area. After changing the direction at point B, the turning means 10 causes the angular velocity sensor 8 to face in the direction before the direction change. This direction change is controlled based on the output of the angular velocity sensor 8, but since this operation actually takes about one second, the influence of drift hardly appears.

また、転回手段1oとしては超音波モーター・ステッピ
ングモーター、或は直流モーターと高精度のロータリー
エンコーダーとの組合せでもよい。ただ高い精度で位置
制御を行えることが必要である。この場合に於ける走行
軌跡を、第7図に示す。図に示すようにB点で一度方向
転換をした後、直進させるようにしているがドリフトの
影響により方向がずれている。このずれの方向は、最初
の方向く方向C〉に対して左方向となり、図中斜線で示
している未清掃領域を小さくする方向に作用する。
Further, the rotation means 1o may be an ultrasonic motor/stepping motor, or a combination of a DC motor and a high-precision rotary encoder. However, it is necessary to be able to perform position control with high precision. The travel trajectory in this case is shown in FIG. As shown in the figure, after changing direction once at point B, the vehicle is made to go straight, but the direction is deviated due to the influence of drift. The direction of this shift is to the left with respect to the initial direction C>, and acts in a direction to reduce the uncleaned area shown by diagonal lines in the figure.

発明の効果 以上の説明のように本発明によれば、本体を移動させる
操舵兼駆動手段と、本体の移動方向を検出するための角
速度センサと、本体の移動距離を検出するための移動距
離検出手段と、前記操舵兼駆動手段を制御する移動制御
手段と、清掃用のファンモータ等からなる清掃手段と、
本体全体に電力を供給するバッテリーと、本体が方向転
換する毎に前記角速度センサを一定方向に回転させる転
回手段を備えたことにより、移動方向の狂いが少ない自
走式掃除機を提供することができるものである。
Effects of the Invention As described above, according to the present invention, there are provided a steering/driving means for moving the main body, an angular velocity sensor for detecting the moving direction of the main body, and a moving distance detection for detecting the moving distance of the main body. a movement control means for controlling the steering and driving means, and a cleaning means comprising a cleaning fan motor or the like;
By providing a battery that supplies power to the entire main body and a turning means that rotates the angular velocity sensor in a fixed direction each time the main body changes direction, it is possible to provide a self-propelled vacuum cleaner with less deviation in the direction of movement. It is possible.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例を示す自走式掃除機の側断面
図、第2図は同自走式掃除機の機能ブロック図、第3図
は同自走式掃除機の移動状態図、第4図は同角速度セン
サのドリフト発生を示す図、第5図は同理想的な角速度
センサを使用した場合の走行軌跡図、第6図は実際の角
速度センサを用いた場合の走行軌跡図、第7図は本発明
の実施例の走行軌跡図ζ’4J。
Fig. 1 is a side sectional view of a self-propelled vacuum cleaner showing an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a functional block diagram of the self-propelled vacuum cleaner, and Fig. 3 is a moving state of the self-propelled vacuum cleaner. Figure 4 shows the occurrence of drift in the same angular velocity sensor, Figure 5 shows the traveling trajectory when using the same ideal angular velocity sensor, and Figure 6 shows the traveling trajectory when using the actual angular velocity sensor. 7 is a traveling locus diagram ζ'4J of the embodiment of the present invention.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 本体を移動させる操舵兼駆動手段と、本体の移動方向を
検出するための角速度センサと、本体の移動距離を検出
するための移動距離検出手段と、前記操舵兼駆動手段を
制御する移動制御手段と、清掃用のファンモータ等から
なる清掃手段と、本体全体に電力を供給するバッテリー
と、本体が方向転換する毎に前記角速度センサを一定方
向に回転させる転回手段を備えた自走式掃除機。
A steering/driving means for moving the main body, an angular velocity sensor for detecting the moving direction of the main body, a moving distance detecting means for detecting a moving distance of the main body, and a movement control means for controlling the steering/driving means. A self-propelled vacuum cleaner comprising a cleaning means such as a fan motor for cleaning, a battery that supplies power to the entire main body, and a turning means that rotates the angular velocity sensor in a fixed direction every time the main body changes direction.
JP6320690A 1990-03-14 1990-03-14 Self-advancing cleaner Pending JPH03264020A (en)

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