JPS62109528A - 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、清掃機能と移動機能とを備え、床面の清掃
を行なう自走式掃除機に関するものである。

従来の技術 従来より、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
サ類を搭載することにより、清掃場所の移動を自分で判
断しつつ清掃を行なう、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。

この種の自走式掃除機では、左右の走行輪にロータリエ
ンコーダ等を接続して走行輪の回転数から移動速度およ
び移動距離を計測するととも移動方向を決定し、本体周
囲に超音波等を利用した障害物検知センサを備えて障害
物回避を行なっているのが通常である。また、移動方向
の計測をより確実にするためにガスレートジャイロ等の
ジャイロセンサを付加しているものもある。

発明が解決しようとする問題点 しかし、このような方式のものでは移動距離の計測を走
行輪の回転数のみに頼っているため、走行輪と移動面と
のすべりによる計測誤差は避けられないものであった。

しだがって、本来直進すべきコースを徐々に左右にずれ
て移動したり、移動距離が長くなると誤差が累積して位
置判断ができなくなり清掃のやり残しや誤動作を行なう
という問題があった。また、ジャイロセンサを付加した
ものであっても、一般に使用されるガスレートジャイロ
、振動型ジャイロ等のジャイロセンサは時間や温度によ
る基準点のドリフトが大きく、使用時間が長くなると移
動方向の計測誤差が累積してしまうという問題点が残っ
ていた。特に自走式掃除機の場合、清掃用の回転ブラシ
等による外力を受けやすい上、移動面が限定されないた
め、例えば、ワックスがけをした床面や凹凸のあるじゅ
うたん面では走行輪のすべりが大きく、自立誘導による
移動はほとんど不可能であった。また、走行輪にかかる
重力荷重を大きくしたり、走行輪に凹凸を設けて接地抵
抗を大きくして走行輪のすべりを抑えて移動距離の計測
誤差を小さくする方法も考えられるが、移動面によって
は畳やじゅうたん等のように傷付きやすいものがあり、
これにも限界があった。

そこで、本発明はいかなる移動面においても、走行輪の
すべりに関係なく自立誘導によって移動し、移動面をく
まなく清掃できるとともに移動面を傷付けることのない
自走式掃除機を提供するものである。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決する本発明の技術的手段は、移動面か
らの反射光を受光して移動面との相対速度を検知する速
度センサを本体の左右に少なくとも各１個ずつ１対備え
るとともに、これら速度センサからの信号を処理して操
舵装置に信号を出力する操舵制御回路を備えるものであ
る。

作　　　用 この技術的手段による作用は次のようになる。

すなわち、本体の左右に取付けた移動面からの反射光を
受光する受光体を有する速度センサによって、本体左右
のそれぞれの移動面との相対速度を検知して移動距離お
よび移動方向の計測を行なう。

したがって、走行輪の回転数から間接的に移動速度や移
動距離を計測するのではなく直接的にしかも非接触でこ
れらを計測できるだめ、走行輪のすべりは位置判断とは
無関係になり、たとえ走行輪のすべりやすい移動面であ
っても自立誘導によって移動してくまなく清掃すること
ができる。

実施例 以下、本発明の一実施例を添付図面にもとづいて説明す
る。

第１図〜第４図において、１は自走式掃除機の本体、２
は電動送風機、３はフィルタ、４は集塵室で、この集塵
室４はホース６を介してノズル６と接続している。ノズ
ル６には吸込ロアが設けられ、その前部に回転して移動
面Ａのゴミを吸込ロアへかき込む回転ブラシ８と後部に
固定ブラシ９が取付けられている。また、ノズル６の左
右に位置してサイドブラシ１０Ｌ、１０Ｒが本体１の両
側に取付けられて２す、回転して本体１左右の床面のゴ
ミを吸込ロアへ導くよっになっている。

１１Ｌ、１１Ｒはそれぞれ本体１左右に設けられた走行
輪で、それぞれ左右の、駆動モータ１２Ｌ。

１２Ｒと連結している。１３は本体１の底面に回動自在
に取付けられた補助輪である。１４は蓄電池等の電源、
１５は制御回路である。１６Ｌ。

１６Ｒは本体１の底面左右に取付けられた１対の速度セ
ンサで、移動面Ａからの反射光を受光する受光体を有し
操舵制御回路１５と接続している。

１ア、１７′および１８．１８’および１９．１９’は
、それぞれ本体１の前面、左右側面に２個ずつ取付けら
れた障害物検知センサで、超音波送受信素子または発光
体と受光体等からなり障害物の有無または障害物までの
距離を検知する。２０は本体１内の中央部に取付けられ
たジャイロスコープ。

ガスレートジャイロ、振動型ジャイロ等のジャイロセン
サで、方向変換時の角度変位を検知する。

捷だ、各種センサ１６〜２０および駆動モータ１２Ｌ、
１２Ｒは第４図に示すように操舵制御回路１５と接続し
て本体１の移動制御を行なっている。

ここで、速度センサ１６Ｌ、１６Ｒについて第６図〜第
６図にもとづいて説明する。速度センサ１６は、例えば
可視光、赤外光等の発光体と、移動面Ａからの反射光を
受光するレンズまたは光ファイバーと、受光体とからな
る空間フィルタ速度センサで、大きく分類すると光学式
とレーザ式の２方式がある。

第６図は光学式速度センサの概略構成図で、２１はラン
プ、ＬＥＤ等の発光体、２２はレンズ、２３はフォトダ
イオード、太陽電池等の受光体、２４は周波数分析回路
、２５は速度演算回路である。

発光体２１の発光によって移動面Ａの像がレンズ２２を
介して受光体２３上に結像される。このとき速度センサ
１６がＢの方向へ移動すると、その移動によって受光体
２３上の像も移動するため受光体２３からはこの移動に
応じた信号が出力される。この出力信号の周波数を周波
数分析回路２６で分析して得られたピーク周波数が移動
速度に比例することから速度演算回路２６によって移動
速度としての出力が得られるものである。

第６図はレーザ式速度センサの概略構成図で、２６は半
導体レーザ等のレーザ発光体、２７はこれと接続して移
動面Ａにレーザ光を誘導して照射する発光側光ファイバ
ー、２８は移動面Ａで反射したレーザ光を受光する複数
の光ファイバーからなる光フアイバー列、２９，３０は
光フアイバー列２８と１本おきに接続して移動面Ａから
の反射レーザ光を受光するフォトダイオード等の受光体
、３１は差動増幅器、３２は速度演算回路である。

レーザ発光体２６で発光しだレーザ光は光ファイバー２
７を介して移動面Ａに照射される。このとき、移動面Ａ
上には照射光と移動面Ａからの乱反射光とによってレー
ザ光特有の干渉模様（スペックルパターン）が生じる。

この干渉模様を光ファイバー列２日でピックアップする
とともに２つの受光体２９，３０に誘導する。この干渉
模様は、例えば速度センサ１６がＢの方向へ移動すると
光フアイバー列２８から見るとＢと反対方向へ移動する
。したがって、速度センサ１６の移動に応じた信号が受
光体２９．３０から出力され、これを差動増幅器３１を
通してその出力パルス数を速度演算回路３２でカウント
することにより移動速度としての出力が得られる。

以上、２例の速度センサ１６について述べたが、要は、
移動面への結像の移動か、移動面Ａ上に生じた干渉模様
の移動かの差はあるが、移動面Ａからの反射光を受光体
によって受光し移動速度を演算するという基本原理は同
一であり、具体的な構成はこの他にもいくつかの方式が
ある。

以上のように構成された自走式掃除機について、以下そ
の動作を説明する。

例えば、第７図に示すような掃除場所に本発明の自走式
掃除機を置いたとすると、まず、本体１の前面、左右側
面に取付けられた障害物検知センサ１７．１７’、　１
８．１８’、　１９．１９’によって周囲壁Ｃを検知し
ながら矢印りに示すように、周囲壁Ｃに沿って移動面Ａ
を移動しつつ清掃を行なう。このとき、本体の左右に取
付けられた１対の速度センサ１６Ｌ、１６Ｒによって移
動中のそれぞれの移動面Ａに対する相対速度を検知する
ことにより移動距離および移動方向の計測を行なうとと
も操舵制御回路１５に設けられた記憶回路に順次記憶し
ていく。したがって、周囲壁Ｃに沿って一周し、もとの
場所へ戻ったときには掃除場所の形状と大きさが記憶回
路に記憶されている。

また、たとえ移動面Ａがすべりやすく走行輪１１Ｌまた
ば１１Ｒがすべりながら移動したとしても移動距離の計
測誤差が大きくなることはない。

このように周囲壁Ｃに沿って一周しもとの場所へ戻ると
、次は第８図に示すように、対向壁Ｃ１に向って直進し
、対向壁Ｃ１と一定の距離まで接近すると矢印Ｅに示す
ように９００方向変換を２回行ない、再び次の対向壁Ｃ
２に向って直進する。

この直進時には、速度センサ１６Ｌ、１６Ｒによって本
体１の左右の移動距離が同一になるように制御されるた
め、たとえ移動面Ａに凹凸があって本体１の方向が変化
したとしても必ず直進するように方向修正することがで
きる。掃除機が次の対向壁Ｃ２と一定の距離まで接近す
ると再び矢印Ｆに示すように９００方向変換を２回行な
い以下上記の動作を繰り返し、第９図の矢印Ｇの示すよ
うに掃除場所をくまなく清掃することができる。

また、本実施例では上記の対向壁と一定の距離まで接近
して９００方向変換を行なうときには、速度センサ１６
Ｌ、１６ＲのＢ方向への移動変位成分が小さくなり、方
向変位が直進時はど正確に計測できないためジャイロセ
ンサ２ｏを併用して方向変換角度をより正確に計測して
いる。そしてジャイロセンサ２０は方向変換時の短時間
しか使用しないため、一般的なガスレートジャイロや振
動型ジャイロ等のジャイロセンサであっても、時間や温
度による基準点のドリフトが計測値に与える影響はほと
んどない。

なお、以上述べた移動手順そのものは一例であり、要は
本体１の左右に取付けた速度センサ１６Ｌ。

１ｓＲによって、たとえ移動面Ａがすべりやすく走行輪
１１Ｌまたは１１Ｒがすべったとしても移動距離の計測
誤差に影響を与えることなく、しかも直進性が確保でき
るものであり移動手順はどんな方法であっても良い。

発明の効果 以上のように本発明は、移動面からの反射光を受光して
移動面との相対速度を検知する速度センサを本体の左右
に少なくとも各１個ずつ１対備えるとともに、これら速
度センサからの信号を処理して操舵装置に信号を出力す
る操舵制御回路を備えることにより、たとえ移動面がワ
ックスがけをした床面や凹凸のあるじゅうたん面等のす
べりやすい面であっても、走行輪のすべりに関係なく自
立誘導によって移動し、移動面をくまなく清掃できると
ともに移動面を傷付けることのない自走式掃除機が提供
できるものであり、その実用的効果は犬なるものがある
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の自走式掃除機の側断面図、
第２図は同自走式掃除機の平面図、第３図は同自走式掃
除機の底面図、第４図は同自走式掃除機の各部分の接続
を示すブロック図、第５図は光学式速度センサの概略構
成図、第６図はレーザ式速度センサの概略構成図、第７
図〜第９図は同自走式掃除機の移動手順の一例を示す説
明図である。 １・・・・・・本体、２・・・・・・電動送風機、６・
・・・・・ノズル、１１Ｌ、１１Ｒ・・・・・・走行輪
、１２Ｌ、１２Ｒ・・印・電動モータ、１４・・・・・
・電源、１６・・・・・・操舵制御回路、１６Ｌ、１６
Ｒ・・・・・・速度センサ。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名／−
−一本子ト デー　固定プラン 第２１１１ 第３図 ／８　　７７ム　　　７８′ 第４図 １．５／乙尺 １Ｂ、　／８’ １ｂ−−−′ＲＪゼにブ ２／−ランフ゛ ｚ２−　　レンス

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）本体を移動させる駆動装置と、移動方向を変える
   操舵装置と、清掃装置と、電源とを有し、移動面からの
   反射光を受光して移動面との相対速度を検知する速度セ
   ンサを本体の左右に少なくとも各１個ずつ１対備えると
   ともに、これら速度センサからの信号を処理して操舵装
   置に信号を出力する操舵制御回路を備えた自走式掃除機
   。
2. （２）速度センサは、可視光または赤外光を発光する発
   光体と、移動面からの反射光を受光するレンズまたは光
   ファイバーと、受光体とからなる特許請求の範囲第１項
   記載の自走式掃除機。
3. （３）方向転換時に操舵制御回路へ信号を出力するジャ
   イロセンサを備えた特許請求の範囲第１項記載の自走式
   掃除機。