JPH0377520A - 自走式掃除機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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。

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、−膜内に本体の方向
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用いられている角速度センサは、ガ
スレートジャイロ又は振動型ジャイロであり、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。

このため、従来は自動清掃中にもかかわらず一定時間毎
に本体の移動を止めると共に清掃を止めて上記オフセッ
トの修正を行なっていた。

発明が解決しようとする課題 このような従来の自走式掃除機では、一定時間毎のドリ
フトが必ず発生し、移動精度に誤差を生ずると共に、自
動清掃中に突然停止することがあり使用者に違和感を与
えていた。特に、振動型ジャイロを用いたものでは、本
体の振動の影響を受けるため正確な移動は困難であった
。

課題を解決するための手段 この課題を解決するための本発明の第１の技術手段は、
本体を移動させる操舵兼駆動手段と１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、これらの各種センサに
基づいて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を備え、本体、が方向
転換のために停止するたびごとに前記角速度センサのオ
フセット電圧を修正するものである。

又、第２の技術手段は、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
、これらの各種センサに基づいて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
とを備え、本体上に設けた第１のダンパー上に前記角速
度センサより重い支持部材を設け、この支持部材の上に
第２のダンパーを設け、この第２のダンパー上に前記角
速度センサを設けたものである。

作用 第１の技術手段では、自動清掃中に壁や障害物に出会い
方向転換をしなければならない時に本体の移動を一旦停
止させ、角速度センサのオフセット電圧を修正するもの
であり、自動清掃の動きに違和感を与えることがなく、
又、一定時間毎にこの修正を行うものではなく方向転換
時毎に頻繁に修正を行うので、正確な位置検出が行える
と共に角速度センサのドリフトの発生が抑えられ移動精
度を向上できるものである。

又、第２の技術手段では、本体上に設けた第１のダンパ
ー上に角速度センサより重い支持部材を設け、この支持
部材の上に第２のダンパーを設け、この第２のダンパー
上に角速度センサを設けたものであり、第１のダンパー
上と第２のダンパーで清掃用のファンモータや移動中に
発生する本体振動を吸収して角速度センサの誤検出を防
ぐので、正確な位置検出ができ移動精度を向上できるも
のである。

実施例 以下、第１図から第３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。第１図並びに第２図は、
自走式掃除機の全体構成を示す。

自走式掃除機の本体１の下部前方に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を設けており、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
出する構成になっている。同じく本体１の下部後方には
移動のために回転自在の二つの従軸７が設けられている
。本体１の前方操舵モータ２の回転軸上に本体１の方向
を検出する角速度センサ８が設けられている。又、本体
１の前方並びに側方には外部環境を認識するための超音
波センサ９，１０．１１と本体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１２が設けられている。本体ｌ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と角速度センサ
８と超音波センサ９．１０．１１並びに接触センサ１２
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１３が設けられている。本体１の下部中央
のゴミを吸い込む床ノズル１４と、ホース１５並びにゴ
ミを収納するゴミ袋１６更ｉ：：７アンモータ１７とで
清掃手段１８を構成している。１９は移動制御手段１３
と清掃手段１８に電力を供給するバッテリーである。

次に、第４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。移動制御手段１３に予めプログラムさ
れた内容に従って本体１は動き出し、清掃を自動的に行
なう。途中、超音波センサ９．１０．１１や接触センサ
１２により壁２０や障害物２１を検知すると移動制御手
段１３でこれを回避し清掃を続ける。本体１の動きは、
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。

次に、角速度センサ８の出力について説明する。角速度
センサ８の出力は、直流電圧であり電圧がＯであれば、
本体１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ｌの方向を知ることがで
きると共に、本体ｌの方向を制御できることになる。

前記移動制御手段１３ではこの積分を短時間毎に繰り返
し行なって本体１が現在どこを向いているかを知るとと
もに、プログラムに従って本体１を直進させたり、１８
０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５図に波線２２で示すように時間経過と共に徐
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
たとすると、電圧は正に振れているので右に曲がってい
ると移動制御手段１３が判断するので、本体１は徐々に
左を向くように制御されてしまい、直進させることはで
きない。ここで、第４図に示すＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｅ、Ｆ
、Ｇのような本体ｌが方向転換をするときにその場所で
本体１をいったん停止させてドリフトの修正を行なうま
うにすると、第５図に実線２３で示すように、Ａ。

Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇのタイミングでドリフトの修正
が行われることになる。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、波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修正を行うこ
とで本体ｌの方向制御に大きな差が出ることは一目瞭然
である。又、この修正は、頻繁に行った方が精度が上が
ることも明かである。本方式では、本体１が方向転換を
するたび毎に頻繁に行うが、移動に違和感を与えること
なくドリフトの修正を行うことが出来る。

次に第６図を用いて、角速度センサ８の本体１への設置
構成について説明する。操舵モータ２を挟み込む形で本
体１上に第１のダンパー２４を設け、この上に支持部材
２５を設け、更にこの上に第２のダンパー２６を介して
角速度センサ８を設けている。

ここでこの設置構成の作用について説明する。

角速度センサ８には共振周波数があり、例として音叉型
の振動型角速度センサをとれば、ピックアップ周波数が
１　ｋＨｚ近傍にあり音叉全体の共振周波数が１００Ｈ
ｚ近傍にある。このように複数の周波数帯に於て角速度
センサ８は影響を受は易いので、本体ｌで発生する振動
を角速度センサ８に伝えないように遮断する必要がある
。上記二つの第１のダンパー２４と第２のダンパー２６
は通過し易い周波数帯を変えて構成することにより、複
数の振動周波数を遮断することに効果をあげている。又
、上記支持部材２５はダンパー２４と共に緩衝効果をあ
げており少なくとも角速度センサ８より重い方が効果が
ある。

尚、本実施例では、操舵モータ２の回転軸上に角速度セ
ンサ８を設置しているが、本体１が回転する際の匝転セ
ンターすなわち二つの従軸７のセンターに設置する方が
余分な加速度成分が加わりに＜＜、角速度成分の検出に
は望ましい。

発明の効果 以上の説明のように、本発明の第１の技術手段では、自
動清掃中に壁や障害物に出会い方向転換をしなければな
らない時に本体の移動を−旦停止させ、角速度センサの
オフセット電圧を修正するものであり、自動清掃の動き
に違和感を与えることがなく、又、一定時間毎にこの修
正を行うものではなく方向転換特待に頻繁に修正を行う
ので、正確な位置検出が行えると共に、角速度センサの
ドリフトの発生が抑えられ移動精度を向上できるもので
ある。

又、本発明の第２の技術手段では、本体上に設けた第１
のダンパー上に角速度センサより重い支持部材を設け、
この支持部材の上に第２のダンパーを設け、この第２の
ダンパー上に角速度センサを設けたものであり、第１の
ダンパー上と第２のダンパーで清掃用のファンモータや
移動中に発生する本体振動を吸収して角速度センサの誤
検出を防ぐので、正確な位置検出ができ移動精度を向上
できるものである。

【図面の簡単な説明】

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底面図、第３図は同自走
式掃除機の機能ブロック図、第４図は同自走式掃除機の
移動状態図、第５図は角速度センサのドリフト発生を示
す図、第６図は同自走式掃除機の角速度センサの設置構
成を示す断面図である。 ５・・・操舵兼駆動手段、６・・・移動距離検出手段、
８・・・角速度センサ、１３・・・移動制御手段、１８
・・・清掃手段、１９・・・バッテリー、２４・・・第
１のダンパー、２５・・・支持部材、２６・・・第２の
ダンパー

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）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、これらの各種セ
   ンサに基づいて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を備え、本体が
   方向転換のために停止するたびごとに前記角速度センサ
   のオフセット電圧を修正してなる自走式掃除機。
2. （２）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、これらの各種セ
   ンサに基づいて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を備え、本体上
   に設けた第１のダンパー上に前記角速度センサより重い
   支持部材を設け、この支持部材の上に第２のダンパーを
   設け、この第２のダンパー上に前記角速度センサを設け
   た自走式掃除機。