JPH06168027A - 移動作業ロボット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 自走しながら清掃作業や芝刈り作業を自動的
に行なう移動作業ロボットにおいて、作業場所間の移動
や手動作業が容易に行なえ、操作性を向上させることを
目的としている。 【構成】 駆動モータ４と、駆動モータ４の出力軸３０
に軸方向に摺動自在に取り付けたスライドギヤ３１と、
スライドギヤ３１を軸方向に付勢するギヤスプリング３
２と、スライドギヤ３１を強制的に摺動させるギヤレバ
ー３５と、ギヤレバー３５を押圧して作動させる切換え
レバー３７と、回転軸を中心に自在に回転し上記スライ
ドギヤ３１と噛合する固定ギヤ３３を有する駆動輪３と
を備えた駆動装置を具備したものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は自走しながら清掃作業や
芝刈り作業を自動的に行なう移動作業ロボットに関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、掃除機や芝刈り機に自走機能を付
加し、これにマイクロコンピュータと各種センサ類を搭
載することにより作業の自動化を図った移動作業ロボッ
トが開発されている。

【０００３】例えば床面清掃ロボットでは、作業装置と
して本体底部に吸込みノズルやブラシなどを備え、自走
機能としては駆動輪と駆動モータからなる駆動装置と走
行時の障害物を検知する障害物検知装置や位置を認識す
る位置認識装置を備え、この障害物検知装置によって清
掃場所の周囲の壁などに沿って移動しつつ、位置認識装
置によって清掃区域を認識し、その清掃区域内を、直進
移動と進行方向の反転の組合せにより往復移動を繰り返
して清掃区域全体を清掃するものである。そして、清掃
場所間の移動や手動清掃に対応して、手動で本体が誘導
できるようリモートコントロール装置を備えたものもあ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の移動作業ロボットでは、作業場所間の移動や
手動作業にリモートコントロール装置を用いるために
は、かなりの熟練を要し、はじめての使用者が任意に誘
導するのは容易ではなかった。そこで、作業場所間の移
動や手動作業時に、容易に手動移動が行なえる移動作業
ロボットの開発が課題となっている。

【０００５】本発明は、このような容易に手動移動が行
なえる移動作業ロボットの駆動装置を提供することを第
１の目的としている。

【０００６】また、このような容易に手動移動が行なえ
る移動作業ロボットのハンドル装置を提供することを第
２の目的としている。

【０００７】さらに第３の目的は、上記目的と関連し
て、使用者が駆動装置の自動・手動の切り換えを意識す
ることなく操作が行なえる移動作業ロボットを得ること
にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るための第１の手段は、駆動モータと、駆動モータの出
力軸に軸方向に摺動自在に取り付けたスライドギヤと、
スライドギヤを軸方向に付勢するギヤスプリングと、ス
ライドギヤを強制的に摺動させるギヤレバーと、ギヤレ
バーを押圧して作動させる切換えレバーと、回転軸を中
心に自在に回転し上記スライドギヤと噛合する固定ギヤ
を有する駆動輪とを備えた駆動装置とするものである。

【０００９】また第２の目的を達成するための第２の手
段は、把手を有するハンドルパイプと、本体に固定され
ハンドルパイプを摺動自在に支持するガイドパイプとを
有し、上記ハンドルパイプとガイドパイプは二重パイプ
構造をなし、内側パイプに弾性支持され外側パイプの側
面に設けた透孔より突出する突起体と、突起体に当接す
る凹凸面を有し外側パイプの外面で摺動する摺動体を備
えたハンドル装置とするものである。

【００１０】さらに第３の目的を達成するための第３の
手段は、上記本発明の第１の手段の駆動装置と、本体に
摺動自在に支持され把手を有するハンドルパイプとを具
備し、上記ハンドルパイプと上記駆動装置の切換えレバ
ーが機械的に接続され、ハンドルパイプの摺動に応じて
切換えレバーを作動させる移動作業ロボットとするもの
である。

【００１１】

【作用】第１の手段による移動作業ロボットは、駆動装
置の切換えレバーを操作すると、ギヤレバーがスライド
ギヤを強制的に摺動させて駆動輪の固定ギヤとの噛合が
解除されるから駆動輪は駆動モータとの接続が切り離さ
れ回転自在となり、本体を直接手で押すことにより特に
力を要せず容易に本体を移動させることができるもので
ある。

【００１２】また、第２の手段によれば、手動移動時に
ハンドルパイプを本体より引き出すと内側パイプに弾性
支持され外側パイプの側面に設けた透孔より突起体が突
出するから、ハンドルパイプとガイドパイプとの摺動が
ラッチされて本体に対して固定状態となるので、ハンド
ルパイプの把手を手で操作することにより本体の手動移
動が容易に行なえるものであり、自動移動時には摺動体
を手で操作することにより摺動体の凹凸面が突起体を押
圧してハンドルパイプとガイドパイプとのラッチを解除
するので、ハンドルパイプは本体内に収納可能となり自
動移動時の妨げになることはない。

【００１３】さらに、第３の手段によれば、手動移動時
にハンドルパイプを本体より引き出すと、駆動装置の切
換えレバーが作動して駆動輪が駆動モータと切り離され
るから、ハンドルパイプの把手を手で操作することによ
り特に力を要せず容易に本体を移動させることができる
ものであり、自動移動時にはハンドルパイプを本体内に
収納すると再び駆動装置の切換えレバーが作動して駆動
輪と駆動モータとが接続されるので、使用者は自動移動
時と手動移動時の駆動装置の切り換えを意識することな
く操作が行なえるものである。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を床面清掃ロボットを
例にとって添付図面に基づいて説明する。

【００１５】図１、図２において、１は床面清掃ロボッ
トの本体、２は駆動装置で、一点鎖線で囲んだ部分が相
当するが、本体１の左右後方に設けた駆動輪３Ｌ，３
Ｒ、駆動輪３Ｌ，３Ｒをそれぞれ回転駆動する駆動モー
タ４Ｌ，４Ｒがモータベース５Ｌ，５Ｒにそれぞれ取り
付けられている（図番の添字Ｌ，Ｒはそれぞれ本体１の
左側、右側を示す）。また、駆動モータ４Ｌ，４Ｒは、
ロータリエンコーダ等からなる回転検出器６Ｌ，６Ｒお
よび減速機７Ｌ，７Ｒをそれぞれ有している。８は本体
１の前方に回転自在に取り付けられた従輪である。９は
ハンドル装置で、一点鎖線で囲んだ部分が相当するが、
本体１の後部に設けたハンドルパイプ１０Ｌ，１０Ｒは
上端に把手１１が取り付けられ、本体１に固定された中
空のガイドパイプ１２Ｌ，１２Ｒ内にそれぞれ挿入され
二重パイプ構造をなし、摺動自在に支持されている。こ
のハンドルパイプ１０Ｌ，１０Ｒと把手１１からなるハ
ンドルは、通常は図のように本体１の中に格納されてい
る。そして、把手１１を矢印ｂの方向に引き上げると、
ハンドルパイプ１０が縦方向に摺動し、本体１外に引き
出せるようになっている。１３は本体１の周囲に取り付
けた弾性体からなるバンパーである。１４は電動送風
機、１５は集塵室、１６は集塵室１５の内部に設けた紙
袋からなるフィルターである。１７は本体１の底部後方
に設けた吸込みノズルで、床面と接触して回転する回転
ブラシからなる清掃アジテータ１８を有し、接続パイプ
１９を介して集塵室１５と接続している。２０は本体１
の前方底部の角部に取り付けられたサイドブラシ装置
で、回転ブラシ２１とこれを回転駆動するモータ（図示
せず）で構成されている。２２は操作部２３に設けられ
た操作ボタンである。２４は本体１の周囲に設けられた
超音波センサ等からなる測距センサで、本体１の前方お
よび左右側方にある物体までの距離を測定して障害物を
検出する障害物検知装置を構成している。２５は本体１
の走行制御を行なう走行制御装置で、上記障害物検知装
置等からのデータに基づいて駆動モータ４Ｌおよび４Ｒ
の回転速度を制御することにより、左右の駆動輪３Ｌ，
３Ｒの回転速度を独立に制御し、本体１の駆動および操
舵を行なうものである。２６は全体に電力を供給する蓄
電池等からなる電源である。

【００１６】ここで、駆動装置２の詳細を図３にもとず
いて説明する。図３は本体１右側の駆動装置を示してい
る。左側の駆動装置も配置は左右対称になっているが同
様に構成されている（図番の添字は省略している）。

【００１７】図において、３０は駆動モータ４の出力軸
で、すべりキーを有し、スライドギヤ３１が軸方向に摺
動自在に取り付けられている。スライドギヤ３１は出力
軸と同回転するギヤスプリング３２によって軸端方向に
付勢され、駆動輪３の中心部に固定された固定ギヤ３３
と噛合する。駆動輪３は、軸受を介してモータベース５
に固定された回転軸３４に回動自在に取り付けられてい
る。３５はギヤレバーで、先端は切欠き部を有したフォ
ーク状を成し、スライドギヤ３１のフランジ部と係合す
るとともに回動軸３６に対して回動自在に取り付けられ
ている。３７は切換えレバーで、回動軸３６に対して回
動自在に取り付けられ、レバースプリング３８により矢
印ｃの方向に付勢されている。

【００１８】以上のような構成で、何も操作しない自然
状態では、切換えレバー３７はレバースプリング３８の
付勢力により矢印ｃの方向に回動し、ギヤレバー３５の
後端部３５’を押圧してギヤレバー３５を回動させるか
ら、スライドギヤ３１は、ギヤレバー３５の先端の切欠
き部によってギヤスプリング３２に抗して矢印ｄの方向
に強制的に摺動させられる。この状態では、スライドギ
ヤ３１は固定ギヤ３３と噛合せず、駆動輪３は回動自在
となっている。次に、切換えレバー３７を操作して矢印
ｅの方向に回動すると、ギヤレバー３５は切換えレバー
３７に押圧されず回動自在となるので、スライドギヤ３
１は、ギヤスプリング３２の付勢力により軸端方向に摺
動して図に示したように固定ギヤ３３と噛合状態とな
り、駆動モータ４は駆動輪３を回転駆動することができ
る。以上のように、自然状態では、駆動モータ４と駆動
輪３との接続が切り離されているから把手１１を手でも
って押すことにより本体１を自由に移動操作することに
より手動移動ができる。また、切換えレバー３７を操作
することにより、駆動モータ４と駆動輪３とが接続され
本体１の自動移動が可能となるものである。

【００１９】次に、ハンドル装置９は、ハンドルパイプ
１０の上端に把手１１が取り付けられ、図４に示すよう
に、本体１に固定された中空のガイドパイプ１２内に挿
入され二重パイプ構造をなし摺動自在に支持されてい
る。ハンドルパイプ１０の内部には、突起体４０を固定
したバネ材を山形に曲げたラッチバネ４１が設けられ、
突起体４０の先端がハンドルパイプ１０の外側に突出す
るよう付勢されている。また、ガイドパイプ１２には、
ハンドルパイプ１０を引き上げた状態のときに突起体４
０と合致する位置に透孔が設けられ、突起体４０の先端
はガイドパイプ１２の外側に突出してハンドルパイプ１
０とガイドパイプ１２はラッチされる。そして矢印ｆの
方向に突起体４０の先端を押し込むことによりラッチが
解除され、ハンドルパイプ１０は摺動可能となる。

【００２０】図５はハンドル装置９および駆動装置２の
詳細を示し、本体１右側部を示している。左側部も配置
は左右対称になっているが同様に構成されている（図番
の添字は省略している）。図に示すように、ガイドパイ
プ１２の透孔部には突起体４０に当接する凹凸面４２を
有した摺動体４３が設けられている。摺動体４３は摺動
体バネ４４により矢印ｇの方向に付勢され、自然状態で
は凹凸面４２の凹部が突起体４０の位置に来る。また、
図２に示すように、左右の摺動体４３Ｌ，４３Ｒは、そ
れぞれ本体１の左右に取り付けた摺動体ガイド４５Ｌ，
４５Ｒで左右に摺動自在に支持され、連結軸４６により
連結されている。

【００２１】以上のような構成で、手動移動時に把手１
１を持ち上げハンドルパイプ１０Ｌ，１０Ｒを本体１よ
り引き出すと、ハンドルパイプ１０Ｌ，１０Ｒに設けた
突起体４０Ｌ，４０Ｒの先端がガイドパイプ１２Ｌ，１
２Ｒの外側に突出してハンドルパイプ１０Ｌ，１０Ｒと
ガイドパイプ１２Ｌ，１２Ｒはそれぞれラッチされ把手
１１は本体１に対して固定状態となるので、把手１１を
手で操作することにより本体１の手動移動が容易に行な
える。また、自動移動時には左右の摺動体４３Ｌ，４３
Ｒのいずれかを手で押すと、摺動体４３Ｌ，４３Ｒは連
結軸４６により連動して摺動してそれぞれの凹凸面４２
Ｌ，４２Ｒの凸部が突起体４０Ｌ，４０Ｒの先端を押し
込むからハンドルパイプ１０Ｌ，１０Ｒとガイドパイプ
１２Ｌ，１２Ｒとのラッチをそれぞれ解除するので、ハ
ンドルパイプ１０Ｌ，１０Ｒは本体１内に収納可能とな
る。このように、摺動体４３Ｌ，４３Ｒを連結軸４６で
連結することにより、ハンドルパイプ１０Ｌとガイドパ
イプ１２Ｌとのラッチおよびハンドルパイプ１０Ｒとガ
イドパイプ１２Ｒのラッチの両方を、使用者は片手でワ
ンタッチで解除することができるものである。

【００２２】次に、図５に示すように、本実施例では、
ハンドルパイプ１０の下端に設けた円錐部５０と駆動装
置の切換えレバー３７とが接触する構成になっている。
すなわち、ハンドルパイプ１０をガイドパイプ１２内に
挿入するにしたがって円錐部５０は駆動装置の切換えレ
バー３７の側面を摺動しながら矢印ｈの方向に押圧し、
切換えレバー３７を動作させる。

【００２３】本実施例の駆動装置は上述したように、自
然状態では、駆動モータ４と駆動輪３との接続が切り離
され、切換えレバー３７を動作させることにより、駆動
モータ４と駆動輪３とが接続される。したがって、手動
移動時にハンドルパイプ１０を本体１より引き出すと、
駆動装置の切換えレバー３７が自然状態となり駆動輪３
が駆動モータ４と切り離されるから、把手１１を手で操
作することにより特に力を要せず容易に本体１を移動さ
せることができる。また、自動移動時にはハンドルパイ
プ１０を本体１内に収納すると、ハンドルパイプ１０の
下端に設けた円錐部５０が切換えレバー３７を動作させ
て駆動輪３と駆動モータ４とが接続される。したがっ
て、使用者は自動移動時と手動移動時の駆動装置の切り
換えを意識することなく操作が行なえるものである。

【００２４】なお、本実施例では、ハンドルパイプ１０
と切換えレバー３７を直接接触させて接続させる構成を
とっているが、例えばハンドルパイプ１０と切換えレバ
ー３７との接続にフレキシブルワイヤーや適当なリンク
を用いても同様な効果が得られることはいうまでもな
い。

【００２５】

【発明の効果】以上のように本発明は、駆動装置の切換
えレバーを操作することにより、駆動輪と駆動モータと
の接続と切り離しが任意にできるため、手動移動の際に
は切換えレバーを操作すれば本体を直接手で押すことに
より特に力を要せず容易に本体を移動させることがで
き、作業場所間の移動や手動作業時に特に熟練を要せず
操作性のよい移動作業ロボットが実現できる。

【００２６】また、手動移動時にハンドルパイプを本体
より引き出した時のハンドルパイプとガイドパイプとの
摺動のラッチおよびラッチ解除が容易に行なえるので、
手動移動時の操作性にすぐれ、しかも自動移動時の妨げ
になることのないハンドル装置を備えた移動作業ロボッ
トが実現できるものである。

【００２７】さらに、手動移動時にハンドルパイプを本
体より引き出すと駆動輪が駆動モータと切り離され、自
動移動時にハンドルパイプを本体内に収納すると駆動輪
と駆動モータとが接続されるので使用者は自動移動時と
手動移動時の駆動装置の切り換えを意識することなく操
作が行なえ、しかも自動移動時にハンドルの収納忘れの
ない使い勝っての良い移動作業ロボットが実現できるも
のである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例における床面清掃ロボットの側
断面図

【図２】同床面清掃ロボットの図１矢印ａ方向から見た
前断面図

【図３】同床面清掃ロボットの駆動装置の斜視図

【図４】同床面清掃ロボットのハンドル装置の断面図

【図５】同実施例の床面清掃ロボットのハンドル装置お
よび駆動装置の斜視図

【符号の説明】

１ 本体 ２ 駆動装置 ３ 駆動輪 ４ 駆動モータ ９ ハンドル装置 １０ ハンドルパイプ １１ 把手 １２ ガイドパイプ ３１ スライドギヤ ３２ ギヤスプリング ３５ ギヤレバー ３７ 切換えレバー ３３ 固定ギヤ ４０ 突起体 ４２ 凹凸面 ４３ 摺動体 ５０ 円錐部

───────────────────────────────────────────────────── 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 (72)発明者 小川 光康 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 (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロボットの本体を駆動する駆動装置を具
   備し、この駆動装置は、駆動モータと、駆動モータの出
   力軸に軸方向に摺動自在に取り付けたスライドギヤと、
   スライドギヤを軸方向に付勢するギヤスプリングと、ス
   ライドギヤを強制的に摺動させるギヤレバーと、ギヤレ
   バーを押圧して作動させる切換えレバーと、回転軸を中
   心に自在に回転し上記スライドギヤと噛合する固定ギヤ
   を有する駆動輪とを備えた移動作業ロボット。
2. 【請求項２】 ロボットの本体を操作するハンドル装置
   を具備し、このハンドル装置は、把手を有するハンドル
   パイプと、本体に固定されハンドルパイプを摺動自在に
   支持するガイドパイプとを有し、上記ハンドルパイプと
   ガイドパイプは二重パイプ構造をなし、内側パイプに弾
   性支持され外側パイプの側面に設けた透孔より突出する
   突起体と、突起体に当接する凹凸面を有し外側パイプの
   外面で摺動する摺動体を備えた移動作業ロボット。
3. 【請求項３】 ロボットの本体を駆動する駆動装置と本
   体を操作するハンドル装置とを具備し、駆動装置は、駆
   動モータと、駆動モータの出力軸に軸方向に摺動自在に
   取り付けたスライドギヤと、スライドギヤを軸方向に付
   勢するギヤスプリングと、スライドギヤを強制的に摺動
   させるギヤレバーと、ギヤレバーを押圧して作動させる
   切換えレバーと、回転軸を中心に自在に回転し上記スラ
   イドギヤと噛合する固定ギヤを有する駆動輪とを備え、
   ハンドル装置は、本体に摺動自在に支持され把手を有す
   るハンドルパイプを有し、上記ハンドルパイプと上記切
   換えレバーは機械的に接続され、ハンドルパイプの摺動
   に応じて切換えレバーを動作させる移動作業ロボット。