JPH06133902A - 自走式掃除機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、移動制御のスローダウン処理を簡
素化した自走式掃除機を提供することを目的としてい
る。 【構成】 走行操舵手段３と、障害物の有無と障害物と
の距離を検出する障害物検知手段４と、清掃手段２と、
走行方向を検知する方位センサ５と、本体の移動速度を
決定する速度設定手段６と、走行操舵手段・方位センサ
の情報から本体位置を認識する位置認識手段７と、本体
全体に電力を供給する電源部９と、前記各手段の信号を
処理して、本体の前進・後退・停止・方向転換と清掃手
段を制御する判断処理部８とを備えたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は清掃機能と移動機能とを
備え、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。

【０００２】

【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
類を搭載した、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。

【０００３】この種の自走式掃除機は、清掃機能として
本体底部に吸い込みノズルやブラシ等を備え、移動機能
としてモータで駆動される走行輪や操舵輪等を有し、光
学式誘導手段やジャイロを用いた慣性航法手段等を利用
して本体の誘導制御を行ない、内部に蓄電池などの電源
を備えているのが通常である。

【０００４】この種の自走式掃除機は、図６に示すよう
に本体１が部屋を往復動作の連続で隈なく移動し清掃を
行なうものである。そしてこのような本体の移動制御に
際し、特に障害物付近では本体と障害物との衝突を避け
るために、速度のスローダウン制御等が行なわれてい
る。

【０００５】また、障害物に近接した状態で動作してい
るような場合には、超音波センサを用いた障害物検知手
段に存在する死角によって、ターン動作時においてかな
りの回数、障害物に衝突してしまう。この障害物は家屋
内に存在しており、通常、家具である場合が多いもので
ある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の自走式掃除機で
は、速度のスローダウン制御をマイクロコンピューター
等で構成した判断処理部で実行しているが、この処理は
容易なものではない。

【０００７】本発明はこのような従来の構成の課題を解
決しようとしたものであって、移動制御のスローダウン
処理を簡素化した自走式掃除機を提供することを第一の
目的としている。

【０００８】また、障害物に接近した場所でのターン動
作を行なって障害物に衝突した場合、衝突の際の衝撃を
やわらげて、障害物を傷つけにくい自走式掃除を提供す
ることを第二の目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】第一の目的を達成するた
めの本発明の第一の手段は、本体を移動させる走行操舵
手段と、前方並びに左右方向の障害物の有無と障害物と
の距離を検出する障害物検知手段と、清掃を実行する清
掃手段と、本体の走行方向を検知する方位センサと、障
害物検知手段の検出する障害物との距離により本体の移
動速度を決定する速度設定手段と、走行操舵手段から得
られる本体の走行距離及び方位センサから得られる本体
の走行方向より本体の位置を認識する位置認識手段と、
本体全体に電力を供給する電源部と、前記障害物検知手
段、位置認識手段、速度設定手段からの信号を処理して
前記走行操舵手段に出力信号を送り、本体の前進・後退
・停止・方向転換を制御し、さらに前記清掃手段を制御
する判断処理部とを備えてなる自走式掃除機とするもの
である。

【００１０】また第二の目的を達成するための本発明の
第二の手段は、本発明の第一の手段の構成に加えて、時
間を計時する計時手段を備え、本体のターン時に、障害
物との距離だけでなく前記計時手段により計時される実
行経過時間によって速度を決定するようにした自走式掃
除機とするものである。

【００１１】

【作用】本発明の第一の手段は、本体が障害物に近づい
た状況のときには、速度設定手段は障害物検知手段が検
出した障害物との距離を本体の移動速度として設定する
ように作用するものである。これによって、容易に移動
制御のスローダウンが行えるものである。

【００１２】また本発明の第二の手段は、本体のターン
動作の開始時には通常時よりも低い速度に設定して、計
時手段が予め設定したターン動作に必要な実行時間を計
時し終わると、通常時の速度に戻すように作用するもの
である。つまり、ターン動作時の初期速度を遅くし、そ
れ以後は通常の速度で動作させるものである。

【００１３】また、一旦障害物に衝突すると一定距離後
退した後に、再度低い速度でターン動作を継続するよう
に作用するものである。つまり、障害物に近接した状態
でターン動作して障害物に衝突した場合、障害物に対す
る衝撃力を弱めるものである。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の第一の手段の実施例につい
て、図１・図２・図３に基づいて説明する。図に示すよ
うに、自走式掃除機の本体１の内部には、以下の各要素
が収容されている。２ａ・２ｂ・２ｃはそれぞれ清掃手
段２を構成している電動送風機、集塵室、フィルタであ
る。また２ｄは同様に清掃手段２を構成している床ノズ
ルで、本体１の底部中央に設けている。本体１の下部後
方には、左駆動輪３ａ・左駆動モーター３ｂと、左駆動
輪３ａに取り付けた走行距離検出用のエンコーダー（図
示せず）と、図示していない右駆動輪・右駆動モーター
を設けている。本体１の下部前方には、移動のために回
転自在となっている従輪３ｃを設けている。この駆動輪
３ａ・駆動モーター３ｂ・エンコーダーは、走行操舵手
段３を構成している。

【００１５】また本体１の前方及び左右には、障害物を
検知するための超音波を使用した複数の障害物検知手段
４ａを、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４ｂを設けてい
る。障害物検知手段４ａ・接触センサ４ｂは、障害物検
知手段４を構成している。

【００１６】５は本体１の移動方向を検知するレートジ
ャイロ等の方位センサである。６は障害物検知手段４の
検出する障害物との距離により本体１の移動速度を決定
する速度設定手段である。また７は本体１の走行距離及
び走行方向を検知して本体１の位置を認識する位置認識
手段である。８は前記障害物検知手段４・方位センサ５
・位置認識手段７からの信号を処理して、前記走行操舵
手段３に出力信号を送り、本体１の前進・後退・停止・
方向転換を制御し、さらに前記清掃手段２を制御する判
断処理部である。さらに９は本体１全体に電力を供給す
る電源部である。

【００１７】以下本実施例の動作について説明する。走
行操舵手段３は、判断処理部８から８ビット（２５６段
階）の速度指令値を受け、この速度指令値をＤ／Ａ変換
して駆動モータ３ｂに電圧を供給する。従って速度指令
値が２５５であれば、全速（例えば50cm/s）で、０であ
れば停止である。

【００１８】また、障害物検知手段４が検知する障害物
との距離を示す障害物距離値も８ビットであって（以後
カウント値と呼ぶ）、この信号は、判断処理部８と速度
設定手段６へ送られている。つまりカウント値が最高値
２５５であれば障害物未検知で、障害物を検知すればこ
のカウント値が２５４以下の距離に応じた障害物距離値
となるものである。例えば１カウントを0.35cmとする
と、カウント値１００では障害物との距離は35cmになる
わけである。そこで、従来例で説明した図６に示すよう
に往復動作を行なっている際、前方に壁面等の障害物を
検知すると、速度設定手段６は障害物検知手段４からの
障害物距離値をそのまま本体１の移動速度とし判断処理
部８へ送る。このように本実施例では、判断処理部８は
速度設定手段６からの速度指令値を走行操舵手段３に送
り、本体１の移動を制御している。

【００１９】このように、本体１の速度は図４に示して
いるように、前方に障害物（壁）を検知すると障害物ま
での距離に応じて変化する。つまり障害物との距離に応
じて、自然にスローダウン速度制御が行なわれるもので
ある。

【００２０】次に、本発明の第二の手段の実施例である
自走式掃除機について図５に基づいて説明する。本実施
例は、速度設定手段６を障害物との距離だけでなく、タ
ーン動作の実行経過時間によっても速度を決定する様に
構成してものである。つまり前記実施例の構成に、時間
を計時する計時手段１０を追加したもので、ターン動作
の時には、速度を低めで移動し、計時手段１０が計時し
たターン動作の実行経過時間が予め設定した時間を経過
したときに、動作速度を通常速度に戻すようにしている
ものである。

【００２１】以下本実施例の動作について説明する。図
６に示すような往復動作を実行していて、本体１が障害
物に接近した場所でターン動作を行なう場合、障害物に
衝突することを完全に避けることは困難である。これは
障害物検知手段４として現状考えることが出来る最高の
物が超音波センサであって、この超音波センサを使用し
た障害物検知手段では検知範囲に死角が存在するためで
ある。この死角によって本体１が障害物に接触する場合
が生ずることは避けられないものとなっている。

【００２２】本実施例では、速度設定手段６は、障害物
検知手段４の検知情報だけではなく、計時手段１０の計
時時間情報も加えて本体１の移動速度の設定を行ってい
るものである。つまりターン動作の時には、速度を低め
で移動し、計時手段１０が計時したターン動作の実行経
過時間が予め設定した時間を経過したときに、動作速度
を通常速度に戻すものである。また障害物に衝突する
と、一旦一定距離後退した後、再度低い速度に設定して
ターン動作を再開し、計時手段１０が計時した前記実行
経過時間が経過したときに、再び動作速度を通常速度に
戻すものである。このように動作することで、ターン動
作の初期、及びターン動作再会後の障害物との衝突は、
ターン動作を一定速度（通常速度）で行う場合に比べ
て、障害物に与える衝撃度が極めて弱くなるものであ
る。

【００２３】

【発明の効果】本発明の第一の手段は、本体を移動させ
る走行操舵手段と、前方並びに左右方向の障害物の有無
と障害物との距離を検出する障害物検知手段と、清掃を
実行する清掃手段と、本体の走行方向を検知する方位セ
ンサと、障害物検知手段の検出する障害物との距離によ
り本体の移動速度を決定する速度設定手段と、走行操舵
手段から得られる本体の走行距離及び方位センサから得
られる本体の走行方向より本体の位置を認識する位置認
識手段と、本体全体に電力を供給する電源部と、前記障
害物検知手段・位置認識手段・速度設定手段からの信号
を処理して前記走行操舵手段に出力信号を送り、本体の
前進・後退・停止・方向転換を制御し、さらに前記清掃
手段を制御する判断処理部とを備えた構成とすることに
よって、障害物に接近した場合のスローダウン速度制御
を容易に行うことが出来る時走式掃除機を提供すること
が出来るものである。

【００２４】また本発明の第二の手段は、本発明の第一
の手段の構成に加え時間を計時する計時手段を備え、本
体のターン時に、障害物との距離だけでなく前記計時手
段により計時される実行経過時間によっても速度を決定
するようにした構成とすることによって、障害物に接近
した場所でのターン動作で障害物に衝突した場合に、こ
の衝突による衝撃力を弱めることが出来る自走式掃除機
を提供することが出来るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の手段の実施例を示す自走式掃除
機の縦断面図

【図２】同自走式掃除機の横断面図

【図３】同自走式掃除機のブロック図

【図４】同自走式掃除機の障害物との距離と移動速度の
関係を示す図

【図５】本発明の第二の手段の実施例である自走式掃除
機のブロック図

【図６】従来の自走式掃除機の移動の様子を説明する説
明図

【符号の説明】

１ 本体 ２ 清掃手段 ３ 走行操舵手段 ４ 障害物検知手段 ５ 方位センサ ６ 速度設定手段 ７ 位置認識手段 ８ 判断処理部 ９ 電源部 １０ 計時手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 乾 弘文 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 高木 祥史 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 本体を移動させる走行操舵手段と、前方
   並びに左右方向の障害物の有無と障害物との距離を検出
   する障害物検知手段と、清掃を実行する清掃手段と、本
   体の走行方向を検知する方位センサと、障害物検知手段
   の検出する障害物との距離により本体の移動速度を決定
   する速度設定手段と、走行操舵手段から得られる本体の
   走行距離及び方位センサから得られる本体の走行方向よ
   り本体の位置を認識する位置認識手段と、本体全体に電
   力を供給する電源部と、前記障害物検知手段・位置認識
   手段・速度設定手段からの信号を処理して前記走行操舵
   手段に出力信号を送り、本体の前進・後退・停止・方向
   転換を制御し、さらに前記清掃手段を制御する判断処理
   部とを備えてなる自走式掃除機。
2. 【請求項２】 本体のターン時に、障害物との距離だけ
   でなく計時手段により計時される実行経過時間によって
   速度を決定するようにした請求項１記載の自走式掃除
   機。