JPH064130A - 掃除ロボット - Google Patents

掃除ロボット

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JPH064130A
JPH064130A JP4164902A JP16490292A JPH064130A JP H064130 A JPH064130 A JP H064130A JP 4164902 A JP4164902 A JP 4164902A JP 16490292 A JP16490292 A JP 16490292A JP H064130 A JPH064130 A JP H064130A
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JP
Japan
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cleaning
wall surface
contact
robot
obstacle
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JP4164902A
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English (en)
Inventor
Kazuhiro Hiratsuka
和博 平塚
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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    • A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L11/00—Machines for cleaning floors, carpets, furniture, walls, or wall coverings
    • A47L11/40—Parts or details of machines not provided for in groups A47L11/02 - A47L11/38, or not restricted to one of these groups, e.g. handles, arrangements of switches, skirts, buffers, levers
    • A47L11/4011—Regulation of the cleaning machine by electric means; Control systems and remote control systems therefor
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    • A47L11/4061—Steering means; Means for avoiding obstacles; Details related to the place where the driver is accommodated
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course or altitude of land, water, air, or space vehicles, e.g. automatic pilot
    • G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0227—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using mechanical sensing means, e.g. for sensing treated area
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L2201/00—Robotic cleaning machines, i.e. with automatic control of the travelling movement or the cleaning operation
    • A47L2201/04—Automatic control of the travelling movement; Automatic obstacle detection

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、壁面や障害物に沿って取り残され
ていた塵埃を除去できるようにするとともに、壁面や障
害物の材質、形状等に拘かわらず、常に安定した掃除ロ
ボットの走行経路の決定を行わせる掃除ロボットを提供
する。 【構成】 掃除機が収納されたロボット本体１の走行経
路を決定するステアリング機能を備えた動輪２と、前記
ロボット本体１の側面外方にスライド自在に設けられ清
掃ユニット４と、該清掃ユニット４のスライド方向先端
部に設けられた接触用ローラ７と、該接触用ローラ７に
加えわる力成分を検出する接触圧検出部と、前記接触用
ローラ７を壁面、若しくは障害物に接触させることによ
り、前記接触圧検出部において検出される力成分に基づ
いて、前記動輪２のステアリング、及び前記清掃ユニッ
ト４のスライド量を制御する走行制御部と、を備えてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は掃除ロボットに関し、特
に被清掃領域を移動しながら壁面や障害物に沿った近傍
まできれいに清掃する掃除ロボットに関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の掃除ロボットとして、従来、図
６に示す構造のものが用いられていた。この掃除ロボッ
トは、掃除する部屋の寸法情報が記載されているメモリ
カード６１を挿込み口６２に挿入した後、スタートスイ
ッチ６３をオンすることにより、運転が開始される。
【０００３】これと同時に、メモリカード６１に記憶さ
れた寸法情報が読み取られ、その情報に基づいて掃除ロ
ボットを所定領域内で移動制御している。そして、この
場合にロボット本体６４の表面に設けられた超音波セン
サ６５により、掃除領域内にある壁面や障害物までの距
離を検出しながら掃除ロボットとそれらが衝突するのを
回避させ、障害物からの距離を一定にして掃除を行って
いた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の掃除ロボットのように、超音波センサ６５の出力に
基づいて壁面や障害物からある程度の距離を隔てて走行
させながら掃除を行なわせる場合、超音波センサ６５の
出力が壁面や障害物の材質、形状等に左右されるため、
掃除する場所についての内部地図が不正確となり、掃除
ロボットの走行経路の決定に悪影響を与えていた。そし
て、その結果、掃除ロボットと壁面や障害物とが接触
し、壁面などを損傷させる虞れがあった。
【０００５】また、超音波センサ６５による壁面などの
位置認識精度が低いため、壁面や障害物の近傍を掃除す
る際に、壁面や障害物からの離間距離を大きく設定しな
ければならず、塵埃の一部が除去されずに残されてい
た。
【０００６】本発明は斯かる点に鑑みてなされたもので
あって、壁面や障害物に沿って取り残されていた塵埃を
除去できるようにするとともに、壁面や障害物の材質、
形状等に拘かわらず、常に安定した掃除ロボットの走行
経路の決定を行わせる掃除ロボットを提供することを目
的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、掃除機が収納
されたロボット本体と、該ロボット本体の底壁に設けら
れ、ロボット本体の走行経路を決定するステアリング機
能を備えた動輪と、前記ロボット本体の下面に位置し、
該ロボット本体の側面外方にスライド自在に設けられ、
被清掃面の掃除を行う清掃ユニットと、前記清掃ユニッ
トのスライド方向先端部に設けられた接触用ローラと、
該接触用ローラに加わる力成分を検出する接触圧検出部
と、前記接触用ローラを壁面、若しくは障害物に接触さ
せることにより、前記接触圧検出部において検出される
力成分に基づいて、前記動輪のステアリング、及び前記
清掃ユニットのスライド量を制御する走行制御部と、該
走行制御部からの制御指令に基づいて、前記動輪のステ
アリングを調整するステアリング機構部と、前記走行制
御部からの制御指令に基づいて、前記清掃ユニットを前
記ロボット本体の側面外方にスライドさせ、前記接触用
ローラを該壁面若しくは障害物に接触させるスライド機
構部と、を備えている掃除ロボットである。
【０００８】
【作用】本発明によれば、壁面や障害物の近傍での清掃
時において、清掃ユニットをロボット本体の側面外方に
所定量スライドさせ、接触用ローラを介して清掃ユニッ
トを壁面、若しくは障害物に接触させるので、壁面や障
害物に沿った塵埃を確実に除去することができる。
【０００９】また、接触圧検出部における力成分に基づ
いて、動輪のステアリング、及び清掃ユニットのスライ
ド量を制御するので、常に一定の力成分にて清掃ユニッ
トを壁面や障害物に接触させることができる。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の掃除ロボットをその一実施例
を示す図面に基づいて説明する。
【００１１】図１は、本発明の掃除ロボットの底面図で
ある。掃除機（図示せず）が収納された本体ケース１の
底壁には、前部中央にステアリング機能を有する動輪２
が設けられ、後部の左右両側には回転自在なキャスタ
３、３が設けられている。動輪２は、回転角度検出手段
としてのエンコーダ（図示せず）を備えた駆動モータに
より駆動されている。
【００１２】本体ケース１内には、キャスタ３、３の前
側に清掃ユニット４が掃除ロボットの移動方向に対して
垂直な方向にスライド可能に設けられている。従って、
壁面や障害物に沿って掃除を行う場合には、清掃ユニッ
ト４のみを本体ケース１の左側面外方にスライドさせ、
壁面や障害物の近傍における掃除を行わせる。
【００１３】また、この清掃ユニット４には、被清掃面
から塵埃を除去するための２個のブラシ掃除手段５、５
が設けられ、その後方にはブラシ掃除手段５、５により
除去された塵埃を掃除機内に吸引する吸込み口６が底壁
に開口されている。そして、清掃ユニット４のスライド
する左側の側部には、壁面や障害物の近傍での清掃時
に、壁面や障害物に接触する接触用ローラ７が枢支され
ており、後述の如く清掃ユニット４の位置制御が行われ
ている。
【００１４】尚、本体ケース１には、掃除を行う部屋の
寸法情報が予め入力されており、動輪２のステアリング
情報、及びエンコーダ出力に基づいて作成した内部地図
と比較して、現在位置を認識している。
【００１５】接触用ローラ７は、図２に示すように、清
掃ユニット４の左側の側部に設けられている支柱８に軸
受９を介して回転自在に取付けられている。そして、そ
の接触用ローラ７の上方近傍の支柱８には、その歪みを
検出するための４個の歪みゲージ１０〜１３が貼付けら
れている。
【００１６】歪みゲージ１０〜１３は、図３に示すよう
に、それぞれ等間隔で、且つ清掃ユニット４のスライド
方向に対する角度が４５度となるように貼付けられてい
る。
【００１７】そして、接触用ローラ７を壁面３１に接触
させた場合、後述する接触圧検出部４１において、清掃
ユニット４のスライド方向と成す角が４５度となる一方
の方向に発生する力成分Ｆaを歪みゲージ１０、１２の
出力に基づいて検出し、また清掃ユニット４のスライド
方向と成す角が４５度となる他方の方向に発生する力成
分Ｆbを歪みゲージ１１、１３の出力に基づいて検出し
ている。そして、接触用ローラ７に加わる力の量、及び
方向が力成分Ｆa、Ｆbの合成力成分Ｆとなる。
【００１８】次に、壁面や障害物の近傍での清掃時にお
ける、本発明の掃除ロボットの走行制御回路の構成につ
いて、図４のブロック図により説明する。
【００１９】図４において、４１は、壁面や障害物に対
する接触用ローラ７の接触圧検出部であって、歪みゲー
ジ１０、１２の出力に基づいて力成分Ｆaを、また歪み
ゲージ１１、１３の出力に基づいて力成分Ｆbを検出し
ている。
【００２０】そして、接触圧検出部４１には走行制御部
４２が接続されており、その走行制御部４２は、接触圧
検出部４１からの力成分Ｆa、Ｆbに基づいてステアリン
グ機構部４３を制御するとともに、力成分Ｆa、Ｆbの合
成力成分Ｆを算出し、その合成力成分Ｆに基づいてスラ
イド機構部４４を制御している。
【００２１】ステアリング機構部４３は、走行制御部４
２からの制御指令に基づいて動輪２のステアリング調整
を行い、掃除ロボットの走行方向設定を行っている。
【００２２】つまり、接触圧検出部４１における力成分
Ｆa、Ｆbの値が異なっている場合には、その力成分Ｆ
a、Ｆbが等しくなるように走行制御部４２からステアリ
ング機構部４３へ制御指令を出力し、動輪２のステアリ
ングを調整する。
【００２３】また、スライド機構部４４は、走行制御部
４２からの制御指令に基づいて清掃ユニット４を本体ケ
ース１の左側面外方へのスライド量の調整を行い、壁面
や障害物に対する接触圧が一定となるように清掃ユニッ
ト４の位置設定を行っている。
【００２４】つまり、力成分Ｆa、Ｆbの合成力成分Ｆの
値が掃除ロボット本体に予め設定された所定値でない場
合には、その合成力成分Ｆが所定値となるように、走行
制御部４２からスライド機構部４４へ制御指令を出力
し、清掃ユニット４のスライド量を調整する。
【００２５】次に、本発明の掃除ロボットの動作につい
て説明する。
【００２６】壁面や障害物に沿って掃除を行う走行モー
ドでは、清掃ユニット４を本体ケース１の左側面外方に
スライドさせ、接触圧検出部４１における力成分が常に
一定となるように、接触用ローラ７を壁面や障害物に接
触させた状態で走行し、ブラシ掃除手段５、５により除
去された塵埃を、その後側に設けられた吸込み口６から
掃除機内に吸引する。
【００２７】例えば、図５に示すように、掃除ロボット
が壁面５１に沿って掃除を行い、その際の接触圧検出部
４１において検出された力成分Ｆa、ＦbがＦa＜Ｆbとな
り、その合成力成分Ｆの値が掃除ロボット本体に予め設
定された所定値Ｆoより大きい場合には、走行制御部４
２は、ステアリング機構部４３に対し、Ｆa＝Ｆbとなる
まで動輪２の右旋回指令を出力するとともに、スライド
機構部４４に対し、Ｆ＝Ｆoとなるまで清掃ユニット４
を本体ケース１の左側面外方へのスライド量の減少指令
を出力する。
【００２８】従って、図５に示すように、壁面５１が湾
曲している場合においても、常に一定の力成分にて清掃
ユニット４を壁面５１に接触させた状態で、掃除ロボッ
トを走行させることができる。
【００２９】また、壁面や障害物から離れた場所の掃除
を行う通常モードでは、清掃ユニット４を本体ケース１
内に収納させた状態で走行し、ブラシ掃除手段５、５に
より除去された塵埃を、その後側に設けられた吸込み口
６から掃除機内に吸引する。
【００３０】尚、上記実施例では、清掃ユニット４の一
側部に接触用ローラ７を設けた場合について説明した
が、清掃ユニット４の両側部に前記接触用ローラ７を設
け、清掃ユニット４を本体ケース１の両側面外方へスラ
イド可能としても構わない。
【００３１】
【発明の効果】以上述べた通り本発明によれば、壁面若
しくは障害物の近傍での清掃時において、清掃ユニット
をロボット本体の側面外方に所定量スライドさせ、接触
用ローラを介して清掃ユニットを壁面や障害物に接触さ
せるので、壁面や障害物に沿った部分の掃除を確実に行
うことができる。
【００３２】また、接触圧検出部における力成分に基づ
いて、動輪のステアリング、及び清掃ユニットのスライ
ド量を制御するので、常に一定の力成分にて清掃ユニッ
トを壁面や障害物に接触させることができる。
【００３３】従って、清掃ユニットの接触によって壁面
などを損傷させることがなく、且つ壁面や障害物の材
質、形状等に拘かわらず、常に安定した掃除ロボットの
走行経路の決定、及び内部地図の作成を行うことができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の掃除ロボットの底面図である。
【図２】本発明の接触用ローラを示す要部斜視図であ
る。
【図３】図２の上面図である。
【図４】本発明の掃除ロボットの走行制御回路のブロッ
ク図である。
【図５】本発明の動作を説明するための模式図である。
【図６】従来の掃除ロボットの外観斜視図である。
【符号の説明】
１ 本体ケース ２ 動輪 ３ キャスタ ４ 清掃ユニット ５ ブラシ掃除手段 ６ 吸込み口 ７ 接触用ローラ ８ 支柱 ９ 軸受 １０〜１３ 歪みゲージ ４１ 接触圧検出部 ４２ 走行制御部 ４３ ステアリング機構部 ４４ スライド機構部

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】掃除機が収納されたロボット本体と、 該ロボット本体の底壁に設けられ、ロボット本体の走行
    経路を決定するステアリング機能を備えた動輪と、 前記ロボット本体の下面に位置し、該ロボット本体の側
    面外方にスライド自在に設けられ、被清掃面の掃除を行
    う清掃ユニットと、 前記清掃ユニットのスライド方向先端部に設けられた接
    触用ローラと、 該接触用ローラに加わる力成分を検出する接触圧検出部
    と、 前記接触用ローラを壁面、若しくは障害物に接触させる
    ことにより、前記接触圧検出部において検出される力成
    分に基づいて、前記動輪のステアリング、及び前記清掃
    ユニットのスライド量を制御する走行制御部と、 該走行制御部からの制御指令に基づいて、前記動輪のス
    テアリングを調整するステアリング機構部と、 前記走行制御部からの制御指令に基づいて、前記清掃ユ
    ニットを前記ロボット本体の側面外方にスライドさせ、
    前記接触用ローラを該壁面若しくは障害物に接触させる
    スライド機構部と、を備えていることを特徴とする掃除
    ロボット。
JP4164902A 1992-06-23 1992-06-23 掃除ロボット Pending JPH064130A (ja)

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