JPH08517A

JPH08517A - 自走式掃除機

Info

Publication number: JPH08517A
Application number: JP6144175A
Authority: JP
Inventors: Hirofumi Inui; 弘文乾; Masahiro Kimura; 昌弘木村; Yasumichi Kobayashi; 保道小林; Hidetaka Yabuuchi; 秀隆薮内; Mitsuyasu Ogawa; 光康小川; Toshiaki Fujiwara; 俊明藤原; Osamu Eguchi; 修江口; Yoshifumi Takagi; 祥史高木; Takafumi Ishibashi; 崇文石橋; Yoshitaka Kuroki; 義貴黒木
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1994-06-27
Filing date: 1994-06-27
Publication date: 1996-01-09
Anticipated expiration: 2018-09-22
Also published as: JP3448752B2

Abstract

(57)【要約】【目的】回転ブラシの回転停止検知、回転ブラシの一
定な回転制御、床質の検知、床面段差の検知などを行っ
て、適切かつ安定な清掃作業ができる自走式掃除機を提
供する。【構成】床ノズル３内に設けた回転ブラシ４を駆動す
る回転ブラシモータ５の駆動電流を回転ブラシモータ電
流検出手段１２により検出し、回転ブラシ状態検出手段
１３は、回転ブラシモータ電流がゼロとなったとき、回
転ブラシ４が回転を停止している異常状態を検出して移
動制御手段１１に出力し、移動制御手段１１はモータ制
御手段１０を制御して駆動輪８の駆動を停止し、本体１
の移動を停止させる。また、回転ブラシモータ電流検出
手段１２が検出した電流の大きさにより、床面か絨毯か
の判断と床面段差の検出を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は障害物を検知し、その障
害物を回避移動し、部屋内を移動して部屋の掃除ができ
る自走式掃除機に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、掃除機に移動機能を付加し、掃除
時の操作性の向上を図った掃除機が開発されている。と
くに、マイクロコンピュータと、障害物検知センサ、接
触センサ、方位センサなどの各種のセンサ類を登載し
た、いわゆる自立誘導型の自走式掃除機の開発が行われ
ている。この種の自走式掃除機は、人手によらず清掃作
業の効率向上のため無人で自動的に清掃を行わせる目的
で作られたものであって、図１６に示したように、清掃
区域の内側を障害物を検知するまで直進し、検知した地
点でジャイロなどの出力を基に１８０度ターンを行い再
度直進する。このような往復動作を繰り返して清掃を行
っていく。

【０００３】以下、従来の自走式掃除機について図面を
参照しながら説明する。図１５は従来の自走式掃除機の
構成を示すブロック図である。図において、１は自走式
掃除機の本体、２は電力源である電池、３はゴミを吸い
込む床ノズル、４は床ノズル３内に設けられた回転ブラ
シ、５は回転ブラシ４を回転させる回転ブラシモータ、
６はゴミを吸引するためのファンモータ、７は床ノズル
３から吸い込まれたゴミを集塵するダストボックス、８
は移動するための駆動輪、９は障害物を検知する超音波
センサからなる障害物センサ、１０は障害物センサ９か
らの信号により駆動輪８を駆動するモータを制御するモ
ータ制御手段である。

【０００４】上記構成においてその動作を説明する。本
体１は、電池２の電力で駆動される駆動輪８により移動
しながら、床ノズル３内に設けられた回転ブラシ４を回
転ブラシモータ５により回転させ、ファンモータ６によ
りゴミを吸引し、ダストボックス７にゴミを集塵し清掃
作業を行なう。また、障害物センサ９が障害物を検知し
て信号をモータ制御手段１０に送り、その信号によりモ
ータ制御手段１０が障害物を回避するように駆動輪８を
制御することにより、本体１は障害物を回避しながら清
掃の作業移動を行っている。なお、障害物センサ９は超
音波を送信する送信手段と、送信手段から放射されて障
害物に反射した超音波を受信する受信手段を備えた送受
独立型の超音波センサや、送受兼用型の超音波センサが
ある。

【０００５】

【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、回転ブラシの回転状態、たとえば回転の
有無、回転数の大小、床質や移動速度に適した回転数制
御などを行っていないので、適切な清掃作業ができない
場合があり、また、床ノズルの高さも一定としているた
め、絨毯の毛足の長さに適した清掃作業ができないこと
もある。また、床面の段差がある場合に段差を転落して
移動できなくなる場合もあった。

【０００６】また、何らかの外的要因で駆動輪が滑って
空回りしたりロックした状態では清掃を思い通りに実行
できないばかりでなく、たとえば、空転する駆動輪が床
や絨毯を傷つけたり、ロックした状態では駆動輪やモー
タ制御手段などの走行操舵手段を壊したりする。また、
走行操舵手段に異常が発生しても、いつまでも清掃を実
行しようとして本体の電源を消費し尽くすまで異常動作
を続けるものである。

【０００７】本発明は、上記の課題を解決するもので、
回転ブラシの回転停止などの異常を検知するとともに、
床質や移動速度に適した回転数に制御し、また、床ノズ
ルの高さを絨毯の毛足の長さに合わせて制御し、さら
に、段差を検知して転落を防止するなど、掃除作業の機
能を十分、かつ安定に発揮できるようにし、また、駆動
輪の空回りや異常を検知し、使用者に素早い処置を促
し、可能であれば反対方向に本体を移動させ清掃を継続
させ、また、走行操舵手段の異常を検知し、使用者に素
早い処置を促して異常動作を防止させるなどにより、安
定で確実な掃除作業ができる自走式掃除機を提供するこ
とを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に係わる本発明
は、移動しながら清掃する自走式掃除機の本体と、前記
本体を移動させる駆動輪と、前記駆動輪を駆動するモー
タ制御手段と、移動中の障害物を検出する障害物センサ
と、前記障害物センサの信号により前記モータ制御手段
を制御して障害物を回避しながら移動させる移動制御手
段と、床面を清掃する床ノズルと、前記床ノズル内にあ
って床面を清掃するための回転ブラシと、前記回転ブラ
シを回転させる回転ブラシモータと、前記回転ブラシモ
ータの電流を検出する回転ブラシモータ電流検出手段
と、前記回転ブラシモータ電流検出手段の信号により回
転ブラシモータを回転させたときにモータ電流が流れな
いことを回転ブラシの回転異常として検出する回転ブラ
シ状態検出手段とを備えた自走式掃除機であり、また、
請求項２に係わる本発明は、回転ブラシモータの回転数
を検出するブラシ回転数検出手段と、前記ブラシ回転数
検出手段の信号により前記回転ブラシモータの回転数を
一定に制御する回転ブラシモータ制御手段とを備えた自
走式掃除機であり、また、請求項３に係わる本発明は、
回転ブラシモータの回転数を検出する回転数検出手段
と、前記回転ブラシモータ電流検出手段の信号により床
面か、または絨毯であるかの床質を判別する床質判別手
段とを備えた自走式掃除機であり、また、請求項４に係
わる本発明は、回転ブラシモータの回転数を検出する回
転数検出手段と、回転ブラシモータ電流検出手段の信号
により階段などの床面段差を検知する段差検知手段とを
備えた自走式掃除機であり、また、請求項５に係わる本
発明は、駆動輪を駆動するモータ制御手段の信号により
本体の移動速度に適した回転ブラシの回転数に回転ブラ
シモータを制御する回転ブラシモータ制御手段を備えた
自走式掃除機であり、また、請求項６に係わる本発明
は、回転ブラシモータ電流検出手段の信号により床ノズ
ルの床面からの高さを調整する床ノズル高さ調整手段を
備えた自走式掃除機であり、また、請求項７に係わる本
発明は、移動しながら掃除する自走式掃除機の本体と、
前記本体を移動させる走行操舵手段と、前記走行操舵手
段の駆動輪の回転状態を検知する車輪エンコーダーと、
前記本体の走行方向を検知する方位センサと、前記本体
の動作状態を表示して報知する報知手段と、前記車輪エ
ンコーダーの出力を積算して前記本体の走行距離を求め
るとともに、前記方位センサから得られる本体の走行方
向とから前記本体の位置を認識する位置認識手段と、装
置全体に電力を供給する電源部と、前記車輪エンコーダ
ーと前記方位センサのデータから駆動輪の空回りを検知
する空回り検知手段と、前記清掃手段を制御するととも
に、前記位置認識手段と空回り検知手段の信号を処理し
て前記走行操舵手段を制御し、前記本体の前進、後退、
停止および方向転換の動作を制御し、前記駆動輪の空回
りを前記報知手段により操作者に報知させる判断処理部
とを備えた自走式掃除機であり、また、請求項８に係わ
る本発明は、車輪エンコーダーの出力と走行操舵手段の
制御状態とから駆動輪のロック状態を検知して判断処理
部に出力するロック検知手段を備え、駆動輪がロックし
たとき、判断処理部はロック状態を報知手段に報知させ
るとともに、走行操作手段を制御して本体を停止させる
ようにした自走式掃除機であり、また、請求項９に係わ
る本発明は、車輪エンコーダーの出力と判断処理部から
の走行操舵手段への速度指令値とを比較し、駆動輪に与
えられた速度指令と実際の速度との比較により駆動輪の
状態を監視して判断処理部に出力する車輪監視手段を備
え、駆動輪の状態が異常であるとき、判断処理部は異常
を報知手段に報知させるとともに、走行操舵手段を制御
して本体を停止させるようにした自走式掃除機であり、
また、請求項１０に係わる本発明は、車輪エンコーダー
の出力から本体の移動角を算出する移動角算出手段と、
方位センサの出力と前記移動角算出手段の出力とから本
体の移動状態を判断して判断処理部に出力する状態判断
手段とを備え、本体の移動状態が異常であるとき、判断
処理部は報知手段に異常状態を報知させるとともに、走
行操舵手段を制御して本体を停止させるようにした自走
式掃除機である。

【０００９】

【作用】請求項１に係わる本発明において、超音波セン
サが移動中の障害物を検知し、この超音波センサの信号
により駆動輪と連動したモータ制御手段を制御しながら
回避移動するとともに、回転ブラシモータ電流検出手段
は回転ブラシを回転させる回転ブラシモータの電流を検
出し、回転ブラシ状態検出手段は、その電流値により回
転ブラシが回転しているか否かを自動的に判定する。ま
た、請求項２に係わる本発明において、回転ブラシモー
タ制御手段は、ブラシ回転数検出手段が検出した回転ブ
ラシの回転数の信号により、回転ブラシモータの回転数
を一定に制御する。また、請求項３に係わる本発明にお
いて、床質判別手段は、回転数検出手段が検出した回転
ブラシモータの回転数の信号と、回転ブラシモータ電流
検出手段からの電流値の信号とにより、床面と絨毯との
床質を判別する。また、請求項４に係わる本発明におい
て、段差検知手段は、回転数検出手段が検出した回転ブ
ラシモータの回転数の信号と、回転ブラシモータ電流検
出手段からの電流値の信号とにより、階段などの床面段
差を検知する。また、請求項５に係わる本発明におい
て、回転ブラシモータ制御手段は、駆動輪を駆動するモ
ータ制御手段からの信号により回転ブラシモータを制御
し、本体の移動速度に適した回転ブラシの回転数に制御
する。また、請求項６に係わる本発明において、床ノズ
ル高さ調整手段が回転ブラシモータ電流検出手段からの
信号により床ノズルの床面からの高さを調整する。ま
た、請求項７に係わる本発明において、車輪エンコーダ
ーは駆動輪の回転速度に比例した出力を状態判断手段へ
出力し、方位センサは本体の向いている方向を出力す
る。空回り検知手段はこれら入力された駆動輪の回転状
態と本体の方向の双方が正常な相関関係にあるか否かを
判断し、本体の駆動系の状態を判断する。また、請求項
８に係わる本発明において、ロック検知手段は、車輪エ
ンコーダーからの駆動輪の回転速度に比例した出力と走
行操舵手段からの走行操舵手段の動作状態とを入力し、
これら駆動輪の回転状態と走行操舵手段の動作状態が正
常な相関関係にあるか否かを判断し、本体の駆動系の状
態を判断する。また、請求項９に係わる本発明におい
て、車輪監視手段は車輪エンコーダーからの駆動輪の回
転速度に比例した出力と判断処理部からの速度指令値と
が正常な相関関係にあるか否かを判断する。また、請求
項１０に係わる本発明において、移動角算出手段は車輪
エンコーダーからの出力により本体の移動角を算出し、
状態判断手段は方位センサから得られる実際の移動角と
比較して本体の移動状態が正常か否かを判断する。

【００１０】

【実施例】

（実施例１）以下、請求項１に係わる本発明の一実施例
について図面を参照しながら説明する。図１は本実施例
の構成を示すブロック図である。なお、従来例と同じ構
成要素には同一番号を付与して詳細な説明を省略する。
また、図示を省略したが、電力源である電池、ゴミを吸
引するためのファンモータ、床ノズルから吸い込まれた
ゴミを集塵するダストボックスなどを備えていることは
言うまでもない。

【００１１】本実施例が従来例と異なる点は、障害物セ
ンサ９の信号によりモータ制御手段１０を制御し障害物
を回避しながら移動させる移動制御手段１１と、回転ブ
ラシモータ５の電流を検出する回転ブラシモータ電流検
出手段１２と、回転ブラシモータ電流検出手段１２の信
号により回転ブラシモータ５を回転させたとき、モータ
電流が流れないことを回転ブラシ４の回転異常として検
出する回転ブラシ状態検出手段１３とを備えたことにあ
る。

【００１２】上記の構成においてその動作を説明する。
本体１の電源をオンとして移動を開始すると、移動制御
手段１１がモータ制御手段１０に信号を送り、このモー
タ制御手段１０が駆動輪８を駆動して移動する。このと
き、障害物センサ９が超音波を放射しながら移動するこ
とにより、放射された超音波が障害物に当たって反射し
た場合に障害物を検知する。すなわち、超音波が障害物
に反射することを利用して障害物を検知している。障害
物センサ９が移動中に障害物を検知すると移動制御手段
１１に信号を送出する。この信号を受け移動制御手段１
１が障害物を回避するようにモータ制御手段１０を制御
し、本体１は障害物を回避しながら移動することができ
る。

【００１３】また、本体１が移動を開始すると、床ノズ
ル３内に設けられた回転ブラシモータ５に通電し、回転
ブラシモータ５に連結された回転ブラシ４が回転し、清
掃しながら移動する。この回転ブラシモータ５の電流を
回転ブラシモータ電流検出手段１２が検出している。回
転ブラシモータ５が回転している場合は、モータに電流
が流れている。回転ブラシモータ５が配線切れたなどで
回転していない場合はモータに電流が流れていない。回
転ブラシ状態検知手段１３は回転ブラシモータ５に流れ
る電流レベルをチェックしており、所定の設定値以上で
あるか否か判定する。この電流レベルが設定値以上であ
れば回転ブラシモータ５が正常に動作していると判定
し、設定値以下であれば回転ブラシモータ５が回転せず
異常であると判定する。この電流レベルを回転ブラシ状
態検出手段１３が判定することにより、本体１の始動開
始時や清掃中に回転ブラシ４が動作しているかどうかの
故障診断を行うことができる。

【００１４】（実施例２）以下、請求項２に係わる本発
明の一実施例について、図面を参照しながら説明する。
図２は本実施例の構成を示すブロック図である。なお、
実施例１と同じ構成要素には同一番号を付与して詳細な
説明を省略する。本実施例が実施例１と異なる点は、回
転ブラシモータ５の回転数を検出するブラシ回転数検出
手段１４と、ブラシ回転数検出手段１４からの信号によ
り回転ブラシモータ５の回転数を一定に制御する回転ブ
ラシモータ制御手段１５とを新たに備えたことにある。

【００１５】上記の構成において、その動作を説明す
る。清掃を開始するとブラシ回転数検出手段１４が回転
ブラシモータ５の回転数を検出し、その回転数の信号を
回転ブラシモータ制御手段１５に送出する。回転ブラシ
モータ制御手段１５は回転数の信号を入力して現在の回
転数を判定し、回転ブラシモータ５の回転数が一定にな
るように制御する。一般に、回転ブラシモータ５の負荷
は清掃移動中に床面の状態により変動するが、上記の回
転数制御により床面の状態に係わらず一定の回転数で安
定に清掃ができる。

【００１６】（実施例３）以下、請求項３に係わる本発
明の一実施例について、図面を参照しながら説明する。
図３は本実施例の構成を示すブロック図である。なお、
実施例２と同じ構成要素には同一番号を付与して詳細な
説明を省略する。本実施例が実施例２と異なる点は、ブ
ラシ回転数検出手段１４からの信号と回転ブラシモータ
電流検出手段１２からの信号とにより、床面であるか、
または絨毯であるかの床質を判別する床質判別手段１６
を備えている点である。

【００１７】上記の構成において、その動作を説明す
る。ブラシ回転数検出手段１４が回転ブラシモータ５の
回転数を検出し、回転数の信号を床質判別手段１６に送
出するとともに、回転ブラシモータ電流検出手段１２が
モータ電流の信号を床質判別手段１６に送出する。この
とき、床質が絨毯の場合はモータ負荷は大きく、回転ブ
ラシモータ５の回転数は遅くて電流値は大きい。また、
床質がベアフロアの場合はモータ負荷は小さく、回転ブ
ラシモータ５の回転数は速くて電流値は小さい。したが
って、回転ブラシモータ５の回転数と電流値により床質
判別手段１６がベアフロアなどの床面であるか、または
絨毯であるかの判別を行うことができる。この床質判別
手段１６は床質信号を回転ブラシモータ制御手段１５に
送り、回転ブラシモータ制御手段１５は床質に合った回
転数に回転ブラシモータ５を制御することができる。

【００１８】（実施例４）以下、請求項４に係わる本発
明の一実施例について図面を参照しながら説明する。図
４は本実施例の構成を示すブロック図である。なお、実
施例３と同じ構成要素には同一番号を付与して詳細な説
明を省略する。本実施例が実施例３と異なる点は、ブラ
シ回転数検出手段１４からの回転数の信号と回転ブラシ
モータ電流検出手段１２からの電流値の信号とにより階
段などの床面段差を検知する段差検知手段１７を備えた
ことにある。

【００１９】上記の構成において、その動作を説明す
る。本体１が清掃移動中に階段などの床面段差に移動し
たとき、床ノズル３が段差にかかり、回転ブラシ４が空
転する。回転ブラシ４が空転した場合、回転ブラシモー
タ５の負荷は床がベアフロアである場合の負荷よりもさ
らに小さくなり、回転数は速く電流値は小さくなる。す
なわち、段差検知手段１７は空転時の回転ブラシモータ
５の回転数と電流値とにより階段などの床面段差を検出
することができる。

【００２０】（実施例５）以下、請求項５に係わる本発
明の一実施例について、図面を参照しながら説明する。
図５は本実施例の構成を示すブロック図である。なお、
実施例４と同じ構成要素には同一番号を付与して詳細な
説明を省略する。本実施例が実施例４と異なる点は、駆
動輪８を駆動するモータ制御手段１０からの信号によ
り、回転ブラシ４の回転数が本体１の移動速度に適した
回転数になるように、回転ブラシモータ制御手段１５が
回転ブラシモータ５を制御するようにしたことにある。

【００２１】上記の構成において、その動作を説明す
る。駆動輪８を駆動するモータ制御手段１０からの信号
により、回転ブラシモータ制御手段１５が本体１の移動
速度を検出し、その移動速度に応じて回転ブラシモータ
５の回転数を制御する。このとき、回転ブラシモータ５
の回転数は、移動速度が速い場合は回転ブラシ４の回転
数を高くし、移動速度が遅い場合は回転ブラシ４の回転
数を低くするように制御する。なお、左右の駆動輪の回
転数を平均化するなどの処理をして移動速度を求めても
良い。以上の動作により、本体１の移動速度に応じて回
転ブラシ４の回転数を制御することができ、移動速度に
合った回転ブラシ４の回転数で安定に清掃することがで
きる。

【００２２】（実施例６）以下、請求項６に係わる本発
明の一実施例について、図面を参照しながら説明する。
図６は本実施例の構成を示すブロック図である。なお、
実施例５と同じ構成要素には同一符号を付与して詳細な
説明を省略する。本実施例が実施例５と異なる点は、回
転ブラシモータ電流検出手段１２からの信号により床ノ
ズル３の床面からの高さを調整する床ノズル高さ調整手
段１８を備えたことにある。

【００２３】上記の構成において、その動作を説明す
る。床質が絨毯など柔らかい場合、本体１が沈み込むと
ともに、床ノズル３も沈み込む。床ノズル３が沈み込ん
だときは、回転ブラシモータ５に大きな負荷が加わり、
モータ電流が大きくなって回転数が低下する。この電流
変動を回転ブラシモータ電流検出手段１２が検出し、床
ノズル高さ調整手段１８に信号を送出する。床ノズル高
さ調整手段１８は回転ブラシモータ５の電流値が所定の
設定値になるように高さを変える。すなわち、床ノズル
高さ調整手段１８は回転ブラシモータ５が適切な回転数
になるように床ノズル３の高さを制御するので、安定な
回転ブラシ４の回転数で清掃できるとともに、回転ブラ
シモータ５が過負荷になることを防止することができ
る。

【００２４】（実施例７）以下、請求項７に係わる本発
明の一実施例について、図面を参照しながら説明する。
図７は本実施例の構成を示す要部縦断面図、図８は同横
断面図、図９は同ブロック図である。図７ないし図９に
おいて、２１は自走式掃除機の本体２１、２２ａは電動
送風器、２２ｂは集塵室、２２ｃは集塵室２２ｂの内部
に設けたフィルタ、２２ｄは本体２１の底部中央に設け
られた床ノズル、２３ａは本体２１の下部後方に設けら
れた左駆動輪、２３ｂは左駆動輪２３ａを駆動する左駆
動モータ、２３ｃは従輪である。なお、図示していない
が、右駆動輪と右駆動モータも備え、また、駆動輪には
走行距離検出用の車輪エンコーダー２４を備えている。
前記駆動輪および前記駆動モータは走行操舵手段２３を
構成している。２５ａは本体２１の左右に設けられ、障
害物を検知するための超音波を使用した障害物検知セン
サ、２５ｂは本体２１の下部全周に設けられ、本体２１
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
サである。障害物検知センサ２５ａおよび接触センサ２
５ｂは障害物検知手段２５を構成している。

【００２５】２６は本体の移動方向を検知するジャイロ
などの方位センサ、３０は本体２１の走行距離及び走行
方向を検知して本体の位置を認識する位置認識手段、２
８は障害物検知手段２５と方位センサ２６と空回り検知
手段２９と位置認識手段３０とからの信号を処理して走
行操舵手段２３に信号を送出し、本体２１の前進、後
退、停止または方向転換の動作を制御するとともに、清
掃手段２２を制御する判断処理部である。２７は本体全
体に電力を供給する電源部、２９は左右両輪の車輪エン
コーダー２４（左車輪エンコーダー２４ａ、右車輪エン
コーダー２４ｂを備える）と方位センサ２６のデータと
により左駆動輪２３ａおよび左駆動モータ２３ｂの空回
りを検知する空回り検知手段、３１は本体の動作状態を
表示して使用者に報知する報知手段である。

【００２６】上記構成においてその動作を説明する。走
行操舵手段２３が判断処理部２８の指示により駆動され
ると、車輪エンコーダー２４は左右それぞれの駆動輪の
回転数に比例した出力を空回り検知手段２９と位置認識
手段３０とに出力する。また、本体２１の移動方向を方
位センサ２６が検知し、方向情報を空回り検知手段２９
と位置認識手段３０とに出力する。空回り検知手段２９
はこれらの入力により、駆動輪が回転して本体２１が移
動している状況と移動角とを得ることになる。本体２１
が正常に移動している場合には、駆動輪の回転数に比例
した出力と本体２１の移動角とは常に変化している。し
かし、何らかの外因で左右両駆動輪が空回りしている場
合には、車輪エンコーダー２４の出力は変化している
が、方位センサ２６の出力は本体２１が停止しているの
で一定になる。したがって、空回り検知手段２９は駆動
輪が空回りして両車輪エンコーダー２４の出力が変化し
ているにもかかわらず、方位センサ２６の出力が一定時
間（たとえば２秒間）、変化がなければ駆動輪が空回り
していることを検知して判断処理部２８へ出力する。

【００２７】判断処理部２８では走行操舵手段２３を停
止させ、報知手段３１により使用者に駆動輪の空回りを
報知する。

【００２８】（実施例８）以下、請求項８に係わる本発
明の一実施例について、図面を参照しながら説明する。
図１０は本実施例の構成を示すブロック図である。な
お、実施例７と同じ構成要素には同一番号を付与して詳
細な説明を省略する。本実施例が実施例７と異なる点
は、車輪エンコーダー２４の出力と走行操舵手段２３の
動作状態とにより駆動輪のロック状態を検知するロック
検知手段３２を備えたことにある。

【００２９】上記構成においてその動作を説明する。走
行操舵手段２３が判断処理部２８の指示により駆動され
ると、車輪エンコーダー２４は左右それぞれの駆動輪の
回転数に比例した出力をロック検知手段３２と位置認識
手段３０とに出力する。また、ロック検知手段３２は走
行操舵手段２３の前進、後退、方向転換などの制御状態
を入力し、左右の駆動輪の回転方向または停止の駆動状
態を得る。駆動輪が正常に駆動されている場合、駆動さ
れている駆動輪の車輪エンコーダー２４の出力は駆動輪
の回転数に比例した出力を出力し、駆動されていない駆
動輪の車輪エンコーダー２４の出力はゼロである。しか
し、何らかの外因により駆動している駆動輪がロックし
た場合には、車輪エンコーダ２４の出力はほとんどゼロ
となる。このように駆動輪がロックすることにより駆動
状態と異なる場合（たとえば、前進方向に回転駆動して
いるのに車輪エンコーダー２４の出力がほぼゼロ。）に
は、ロック検知手段が検知して判断処理部２８へ出力す
る。判断処理部２８では走行操舵手段２３を停止させ、
報知手段３１により使用者に駆動輪のロックを報知す
る。

【００３０】（実施例９）以下、請求項９に係わる本発
明の一実施例について、図面を参照しながら説明する。
図１１は本実施例の構成を示すブロック図である。な
お、実施例７と同じ構成要素には同一番号を付与して詳
細な説明を省略する。本実施例が実施例７と異なる点
は、車輪エンコーダー２４の出力と判断処理部２８から
の走行操舵手段２３への速度指令値とを比較する車輪監
視手段３３を備えたことにある。

【００３１】上記構成においてその動作を説明する。本
実施例の判断処理部２８は電圧を印可する時間長を変化
させて制御する、いわゆるＰＷＭ方式により走行操舵手
段２３を制御している。この制御について図１２を参照
しながら簡単に説明する。判断処理部２８では、図１２
に示したように、制御基本時間に対する電圧印可時間
（以下、ＯＮ時間とする。）を変化させて走行操舵手段
２３を制御する。図１２（ｂ）に示したように、ＯＮ時
間が５０％の場合は、図１２（ａ）に示したＯＮ時間１
００％で直流的に電圧を印可した場合に比べて等価的に
半分の電圧を加えたことになりその回転速度はほぼ半分
になる。いま、たとえば、ＯＮ時間１００％を速度指令
値１００として、ＯＮ時間９０％を９０｛図１２
（ｃ）｝、ＯＮ時間１０％を１０｛図１２（ｄ）｝とい
うように速度指令値を定めると、この速度指令値と走行
操舵手段２３の駆動輪の速度（定常時速度）は対応する
ので、速度指令値と車輪エンコーダー２４の出力とは１
対１対応する。

【００３２】車輪監視手段３３では判断処理部２８から
出力された速度指令値と車輪エンコーダー２４の定常時
の出力とを比較し、車輪エンコーダ２４の出力が速度指
令値に対して適当であるか否かを判断する。たとえば、
速度指令値に対して９５％〜１０５％であれば正常であ
るとしてそれ以外は異常であると判断する。

【００３３】走行操舵手段２３に何らかの異常が発生
し、正常に駆動輪を回転させることができなくなると車
輪監視手段３３がそれを検知して判断処理部２８へ出力
する。

【００３４】判断処理部２８では走行操舵手段２３を停
止させ、報知手段３１により使用者に走行操舵手段の異
常を報知する。

【００３５】（実施例１０）以下、請求項１０に係わる
本発明の一実施例について、図面を参照しながら説明す
る。図１３は本実施例の構成を示すブロック図である。
なお、実施例７と同じ構成要素には同一番号を付与して
詳細な説明を省略する。本実施例が実施例７と異なる点
は、車輪エンコーダー２４の出力から本体２１の移動角
を算出する移動角算出手段３４と、方位センサ２６の出
力と移動角算出手段３４の出力から本体２１の移動状態
を判断する状態判断手段３５とを備えたことにある。

【００３６】上記構成においてその動作を説明する。図
１４は本体２１の移動角を示す説明図である。図に示し
たように、移動角算出手段３４は、左右それぞれの車輪
エンコーダー２４の出力から本体２１が移動した角度を
算出する。右車輪エンコーダー２４ｂの単位時間（たと
えば、２０ｍｓ）当たりの出力がｌb、左車輪エンコー
ダー２４ａの出力がｌaであった場合、トレッドをｌcと
すると、単位時間当たりの移動角θ（rad）は下記のよ
うにして求まる。

【００３７】θ＝ｌb／ｌe＝ｌb／（ｌd＋ｌc）ｌa：ｌb＝ｌd：ｌe よりｌd＝ｌa・ｌe／ｌb ∴ θ＝（ｌb−ｌa）／ｌc （rad）状態判断手段３５では、このように移動角算出手段３４
で算出された移動角θと方位センサ２６から得られる同
じ単位時間当たりの実際の移動角とを比較し、両方がほ
ぼ同じ値を示せば正常に本体２１が移動を完了したこと
になる。しかし、何らかの外因で両駆動輪または片側の
駆動輪がロックしたり空回りした場合、または走行操舵
手段２３に異常が発生した場合には、上記２つの角度値
は著しく異なることになる。このような場合には状態判
断手段３５は走行系に異常が発生したことを検知して判
断処理部２８へ出力する。

【００３８】判断処理部２８では走行操舵手段２３を停
止させ、報知手段３１により使用者に走行操舵手段２３
の異常を報知する。

【００３９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１に係わる本発明は、移動しながら清掃する自走式掃除
機の本体と、前記本体を移動させる駆動輪と、前記駆動
輪を駆動するモータ制御手段と、移動中の障害物を検出
する障害物センサと、前記障害物センサの信号により前
記モータ制御手段を制御して障害物を回避しながら移動
させる移動制御手段と、床面を清掃する床ノズルと、前
記床ノズル内にあって床面を清掃するための回転ブラシ
と、前記回転ブラシを回転させる回転ブラシモータと、
前記回転ブラシモータの電流を検出する回転ブラシモー
タ電流検出手段と、前記回転ブラシモータ電流検出手段
の信号により回転ブラシモータを回転させたときにモー
タ電流が流れないことを回転ブラシの回転異常として検
出する回転ブラシ状態検出手段とを備え、また、請求項
２に係わる本発明は、回転ブラシモータの回転数を検出
するブラシ回転数検出手段と、前記ブラシ回転数検出手
段の信号により前記回転ブラシモータの回転数を一定に
制御する回転ブラシモータ制御手段とを備え、また、請
求項３に係わる本発明は、回転ブラシモータの回転数を
検出する回転数検出手段と、前記回転ブラシモータ電流
検出手段の信号により床面か、または絨毯であるかの床
質を判別する床質判別手段とを備え、また、請求項４に
係わる本発明は、回転ブラシモータの回転数を検出する
回転数検出手段と、回転ブラシモータ電流検出手段の信
号により階段などの床面段差を検知する段差検知手段と
を備え、また、請求項５に係わる本発明は、駆動輪を駆
動するモータ制御手段の信号により本体の移動速度に適
した回転ブラシの回転数に回転ブラシモータを制御する
回転ブラシモータ制御手段を備え、また、請求項６に係
わる本発明は、回転ブラシモータ電流検出手段の信号に
より床ノズルの床面からの高さを調整する床ノズル高さ
調整手段を備えたことにより、回転ブラシの回転異常を
検知して自己診断でき、また、回転ブラシを一定な回転
にでき、また、床面が絨毯であるか否かを検知でき、ま
た、床ノズルの高さを調整できて、床面の状態に合わせ
た回転の回転ブラシにより適切な掃除作業ができるとと
もに、回転ブラシモータの過負荷を防止し、また、床面
の段差を検知できて転落を防止して安定した作業ができ
る。また、請求項７に係わる本発明は、移動しながら掃
除する自走式掃除機の本体と、前記本体を移動させる走
行操舵手段と、前記走行操舵手段の駆動輪の回転状態を
検知する車輪エンコーダーと、前記本体の走行方向を検
知する方位センサと、前記本体の動作状態を表示して報
知する報知手段と、前記車輪エンコーダーの出力を積算
して前記本体の走行距離を求めるとともに、前記方位セ
ンサから得られる本体の走行方向とから前記本体の位置
を認識する位置認識手段と、装置全体に電力を供給する
電源部と、前記車輪エンコーダーと前記方位センサのデ
ータから駆動輪の空回りを検知する空回り検知手段と、
前記清掃手段を制御するとともに、前記位置認識手段と
空回り検知手段の信号を処理して前記走行操舵手段を制
御し、前記本体の前進、後退、停止および方向転換の動
作を制御し、前記駆動輪の空回りを前記報知手段により
操作者に報知させる判断処理部とを備え、また、請求項
８に係わる本発明は、車輪エンコーダーの出力と走行操
舵手段の制御状態とから駆動輪のロック状態を検知して
判断処理部に出力するロック検知手段を備え、駆動輪が
ロックしたとき、判断処理部はロック状態を報知手段に
報知させるとともに、走行操作手段を制御して本体を停
止させ、また、請求項９に係わる本発明は、車輪エンコ
ーダーの出力と判断処理部からの走行操舵手段への速度
指令値とを比較し、駆動輪に与えられた速度指令と実際
の速度との比較により駆動輪の状態を監視して判断処理
部に出力する車輪監視手段を備え、駆動輪の状態が異常
であるとき、判断処理部は異常を報知手段に報知させる
とともに、走行操舵手段を制御して本体を停止させ、ま
た、請求項１０に係わる本発明は、車輪エンコーダーの
出力から本体の移動角を算出する移動角算出手段と、方
位センサの出力と前記移動角算出手段の出力とから本体
の移動状態を判断して判断処理部に出力する状態判断手
段とを備え、本体の移動状態が異常であるとき、判断処
理部は報知手段に異常状態を報知させるとともに、走行
操舵手段を制御して本体を停止させるようにしたことに
より、駆動輪の空回りを検知して駆動輪を停止し、床や
絨毯を傷つけないようにできるとともに、駆動輪の空回
りを報知し、使用者に素早い処置を促すことができる。
また、駆動輪のロックを検知し、可能であれば反対方向
に本体を移動させ清掃を継続させるとともに、走行操舵
手段の破壊を未然に防ぐことができる。また、走行操舵
手段の異常を検知し、その旨を報知し、異常動作を防止
し、使用者に素早い処置を促すことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１に係わる本発明の自走式掃除機の一実
施例の構成を示すブロック図

【図２】請求項２に係わる本発明の自走式掃除機の一実
施例の構成を示すブロック図

【図３】請求項３に係わる本発明の自走式掃除機の一実
施例の構成を示すブロック図

【図４】請求項４に係わる本発明の自走式掃除機の一実
施例の構成を示すブロック図

【図５】請求項５に係わる本発明の自走式掃除機の一実
施例の構成を示すブロック図

【図６】請求項６に係わる本発明の自走式掃除機の一実
施例の構成を示すブロック図

【図７】請求項７に係わる本発明の自走式掃除機の一実
施例の構成を示す要部縦断面図

【図８】請求項７に係わる本発明の自走式掃除機の一実
施例の構成を示す要部横断面図

【図９】請求項７に係わる本発明の自走式掃除機の一実
施例の構成を示すブロック図

【図１０】請求項８に係わる本発明の自走式掃除機の一
実施例の構成を示すブロック図

【図１１】請求項９に係わる本発明の自走式掃除機の一
実施例の構成を示すブロック図

【図１２】請求項９に係わる本発明の自走式掃除機の一
実施例における判断処理部のＰＷＭ方式制御を説明する
波形図

【図１３】請求項１０に係わる本発明の自走式掃除機の
一実施例の構成を示すブロック図

【図１４】請求項１０に係わる本発明の自走式掃除機の
一実施例における移動角推測手段の移動角算出を示す説
明図

【図１５】従来の自走式掃除機の構成を示すブロック図

【図１６】自走式掃除機の走行状態を示す模式図

【符号の説明】

１本体２電池３床ノズル４回転ブラシ５回転ブラシモータ６ファンモータ７ダストボックス８駆動輪９障害物センサ１０モータ制御手段１１移動制御手段１２回転ブラシモータ電流検出手段１３回転ブラシ状態検出手段１４ブラシ回転数検出手段１５回転ブラシモータ制御手段１６床質判別手段１７段差検知手段１８床ノズル高さ調整手段２１本体２２清掃手段２３走行操舵手段２４車輪エンコーダー２５障害物検知手段２６方位センサ２７電源部２８判断処理部２９空回り検知手段３０位置認識手段３１報知手段３２ロック検知手段３３車輪監視手段３４移動角算出手段３５状態判断手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者薮内秀隆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 (72)発明者藤原俊明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)発明者江口修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)発明者石橋崇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)発明者黒木義貴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

【特許請求の範囲】

【請求項１】移動しながら清掃する自走式掃除機の本
体と、前記本体を移動させる駆動輪と、前記駆動輪を駆
動するモータ制御手段と、移動中の障害物を検出する障
害物センサと、前記障害物センサの信号により前記モー
タ制御手段を制御して障害物を回避しながら移動させる
移動制御手段と、床面を清掃する床ノズルと、前記床ノ
ズル内にあって床面を清掃するための回転ブラシと、前
記回転ブラシを回転させる回転ブラシモータと、前記回
転ブラシモータの電流を検出する回転ブラシモータ電流
検出手段と、前記回転ブラシモータ電流検出手段の信号
により回転ブラシモータを回転させたときにモータ電流
が流れないことを回転ブラシの回転異常として検出する
回転ブラシ状態検出手段とを備えた自走式掃除機。
【請求項２】回転ブラシモータの回転数を検出するブ
ラシ回転数検出手段と、前記ブラシ回転数検出手段の信
号により前記回転ブラシモータの回転数を一定に制御す
る回転ブラシモータ制御手段とを備えた請求項１記載の
自走式掃除機。
【請求項３】回転ブラシモータの回転数を検出する回
転数検出手段と、前記回転ブラシモータ電流検出手段の
信号により床面か、または絨毯であるかの床質を判別す
る床質判別手段とを備えた請求項１または請求項２記載
の自走式掃除機。
【請求項４】回転ブラシモータの回転数を検出する回
転数検出手段と、回転ブラシモータ電流検出手段の信号
により階段などの床面段差を検知する段差検知手段とを
備えた請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の自走
式掃除機。
【請求項５】駆動輪を駆動するモータ制御手段の信号
により本体の移動速度に適した回転ブラシの回転数に回
転ブラシモータを制御する回転ブラシモータ制御手段を
備えた請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の自走
式掃除機。
【請求項６】回転ブラシモータ電流検出手段の信号に
より床ノズルの床面からの高さを調整する床ノズル高さ
調整手段を備えた請求項１ないし請求項５のいずれかに
記載の自走式掃除機。
【請求項７】移動しながら掃除する自走式掃除機の本
体と、前記本体を移動させる走行操舵手段と、前記走行
操舵手段の駆動輪の回転状態を検知する車輪エンコーダ
ーと、前記本体の走行方向を検知する方位センサと、前
記本体の動作状態を表示して報知する報知手段と、前記
車輪エンコーダーの出力を積算して前記本体の走行距離
を求めるとともに、前記方位センサから得られる本体の
走行方向とから前記本体の位置を認識する位置認識手段
と、装置全体に電力を供給する電源部と、前記車輪エン
コーダーと前記方位センサのデータから駆動輪の空回り
を検知する空回り検知手段と、前記清掃手段を制御する
とともに、前記位置認識手段と空回り検知手段の信号を
処理して前記走行操舵手段を制御し、前記本体の前進、
後退、停止および方向転換の動作を制御し、前記駆動輪
の空回りを前記報知手段により操作者に報知させる判断
処理部とを備えた自走式掃除機。
【請求項８】車輪エンコーダーの出力と走行操舵手段
の制御状態とから駆動輪のロック状態を検知して判断処
理部に出力するロック検知手段を備え、駆動輪がロック
したとき、判断処理部はロック状態を報知手段に報知さ
せるとともに、走行操作手段を制御して本体を停止させ
るようにした請求項７記載の自走式掃除機。
【請求項９】車輪エンコーダーの出力と判断処理部か
らの走行操舵手段への速度指令値とを比較し、駆動輪に
与えられた速度指令と実際の速度との比較により駆動輪
の状態を監視して判断処理部に出力する車輪監視手段を
備え、駆動輪の状態が異常であるとき、判断処理部は異
常を報知手段に報知させるとともに、走行操舵手段を制
御して本体を停止させるようにした請求項７または請求
項８記載の自走式掃除機。
【請求項１０】車輪エンコーダーの出力から本体の移
動角を算出する移動角算出手段と、方位センサの出力と
前記移動角算出手段の出力とから本体の移動状態を判断
して判断処理部に出力する状態判断手段とを備え、本体
の移動状態が異常であるとき、判断処理部は報知手段に
異常状態を報知させるとともに、走行操舵手段を制御し
て本体を停止させるようにした請求項７ないし請求項９
のいずれかに記載の自走式掃除機。