JPWO2018123321A1 - 自律走行型掃除機 - Google Patents

Abstract

ごみを吸引する吸引ユニットを内蔵したボディ（１０）と、回動軸（９１）を介してボディ（１０）に対して回動自在に設けられ、壁および隅部を吸引清掃するサイド吸引部ユニット（８０）を備える。サイド吸引部ユニット（８０）は、先端が突出する角形状を有する先端部（１００ａ）と、先端部（１００ａ）に設けられるガイド部材（１０１）と、吸引ユニットと連通する吸引風路と、長手方向伸縮機構を有する。これにより、長手方向伸縮機構は、サイド吸引部ユニット（８０）の先端部（１００ａ）を壁に沿って移動させる。また、ガイド部材（１０１）は、ボディ（１０）の走行の阻害を低減する。その結果、壁・隅部のごみを、より確実に吸引できる。

Description

本発明は、自律走行型掃除機に関する。

従来の自律走行型掃除機は、各種の構成要素が搭載された本体と、本体を移動させる駆動装置と、メインブラシと、吸引装置などを備える。メインブラシは、本体に形成される吸込口に配置され、清掃面上に存在するごみを集める。吸引装置は、本体の吸込口からごみを吸引する。

以下、従来の自律走行型掃除機について、図１４を用いて説明する。

図１４は、従来の自律走行型掃除機の動作を示す平面図である。

従来の自律走行型掃除機２００の本体は、図１４に示すように、おおよそ円形状を有する。円形状の本体により、高い旋回性を実現している。

図１４に示すように、通常、清掃の対象領域である部屋は、壁Ｒ１および壁Ｒ２により形成される隅Ｒ３を有する。隅Ｒ３は、おおよそ直角に形成される。そのため、円形の自律走行型掃除機２００の場合、隅Ｒ３に到達したときに、本体は、隅Ｒ３を覆うことができない。つまり、自律走行型掃除機２００と隅Ｒ３との間に、比較的大きな間隔（空間）が形成される。そのため、自律走行型掃除機２００の吸引装置は、清掃対象領域の角に存在するごみを十分に吸引できない。

これを解消するために、本体の底面に１つまたは複数のサイドブラシを、さらに備えた自律走行型掃除機が提案されている。改良型の自律走行型掃除機は、サイドブラシに、本体の輪郭よりも外側に飛び出るブリッスル束を備える。ブリッスル束は、本体の輪郭よりも外側に存在するごみを本体の吸込口に集める。そのため、自律走行型掃除機は、清掃対象領域の壁、および、壁が交差する角である隅部（以下、両者を合わせて単に「壁・隅部」と記述する）に存在するごみを、より多く吸引できる。

サイドブラシを備える自律走行型掃除機の場合、清掃対象領域の壁・隅部に存在するごみを吸引する能力（以下、単に「角清掃能力」と記述する場合がある）は、主として、サイドブラシのブリッスル束の態様により決められると考えられる。

しかしながら、ブリッスル束の態様は、種々の制約のもとで設定される。そのため、例えばブリッスル束の長さを長くすると、ブリッスル束が障害物に引っ掛りやすくなる。さらに、駆動装置などの自律走行型掃除機の他の構成要素と、ブリッスル束が干渉する場合がある。そのため、自律走行型掃除機の走行に支障をきたす虞がある。これにより、サイドブラシにより得られる壁・隅部清掃能力が、一定の制約を受ける。

また、清掃対象領域の壁・隅部に存在するごみを清掃する場合、サイドブラシにより、壁に存在するごみの大半は、掻き出すことができる。しかし、サイドブラシで、隅部のごみの全てを、掻き出すことは難しい。さらに、壁・隅部を問わず、掻き出されたごみの全てを、直接、吸込口から吸込むことは難しい。そのため、掻き出され、吸い込まれないごみが、サイドブラシにより舞い上げられる。その結果、弾き飛ばされたごみが、清掃対象領域内に残る。

そこで、壁・隅部を清掃する機構を備える自律走行型掃除機が提案されている（例えば、特許文献１参照）。壁・隅部を清掃する機構は、具体的には、回動軸を有するメインノズルで構成される。

特許文献１の自律走行型掃除機は、メインノズルの一部を壁面へ接触させる。これにより、壁・隅部のごみが、直接、吸引口から吸い込まれる。その結果、舞い上げなどによる、清掃対象領域内へのごみの残留を防止している。

しかしながら、上記自律走行型掃除機の構成では、清掃能力が不十分となる場合がある。

つまり、上記自律走行型掃除機は、メインノズル内部に回動軸を有する。そのため、空間的に回転ブラシを設けることが困難となる。その結果、自律走行型掃除機の清掃面上に存在するごみを集める能力が、低下してしまう。

また、上記自律走行型掃除機は、壁面との距離を各種センサで測距して調整しながら、清掃対象領域内のごみを吸引している。このとき、センサの検出誤差などにより、自律走行型掃除機の走行中における壁・隅部との距離が、変化（通常、「ボディの振れ」と称される）する。そのため、壁・隅部のゴミの吸い込みが不十分となり、ごみを清掃対象領域に残す虞がある。

特開２００３−１６９７６９号公報

本発明の自律走行型掃除機は、ごみを吸引するための吸引ユニットを内蔵したボディと、鉛直方向を軸とする回動軸を介してボディに対して回動自在に設けられ清掃対象領域の壁および隅部を吸引清掃するサイド吸引部ユニットを備える。サイド吸引部ユニットは、平面視において、先端が突出する角形状を有する先端部と、先端部に設けられ、壁との摩擦を低減するためのガイド部材と、吸引ユニットと連通する吸引風路と、長手方向に伸縮するための長手方向伸縮機構を有する。

この構成によれば、ボディと壁との間の距離が変化しても、長手方向伸縮機構により、サイド吸引部ユニットの先端部は、壁に沿って移動する。そのため、清掃対象領域の壁・隅部に存在するごみを、より確実に吸引できる。さらに、ガイド部材により、サイド吸引部ユニットは、清掃対象領域の壁・隅部における自律走行型掃除機の走行を阻害しない。その結果、清掃効率の高い自律走行型掃除機を提供できる。

図１は、本発明の実施の形態における自律走行型掃除機の平面図である。 図２は、同自律走行型掃除機の底面図である。 図３は、同自律走行型掃除機のサイド吸引部ユニットの底面図である。 図４は、同サイド吸引部ユニットのサイド吸引部後部の底面図である。 図５は、同サイド吸引部ユニットのサイド吸引部前部の平面図である。 図６は、同サイド吸引部前部の底面図である。 図７は、同自律走行型掃除機の電気系機能を示すブロック図である。 図８は、同自律走行型掃除機の壁進入時の動作を示す平面図である。 図９Ａは、同自律走行型掃除機のサイド吸引部ユニットの位置調整動作を示す平面図である。 図９Ｂは、同自律走行型掃除機のサイド吸引部ユニットの位置調整動作を示す平面図である。 図１０は、同自律走行型掃除機の壁走行動作を示す平面図である。 図１１は、同自律走行型掃除機の隅部進入動作を示す平面図である。 図１２は、同サイド吸引部ユニットの隅部進入動作を示す平面図である。 図１３は、同自律走行型掃除機の隅部清掃動作を示す平面図である。 図１４は、従来の自律走行型掃除機の動作を示す平面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態）
以下、本発明の実施の形態における自律走行型掃除機の概略構成について、図１から図１３を参照しながら、説明する。

図１は、本発明の実施の形態における自律走行型掃除機の平面図である。図２は、同自律走行型掃除機の底面図である。図３は、同自律走行型掃除機のサイド吸引部ユニットの底面図である。図４は、同サイド吸引部ユニットのサイド吸引部後部の底面図である。図５は、同サイド吸引部ユニットのサイド吸引部前部の平面図である。図６は、同サイド吸引部前部の底面図、図７は、同自律走行型掃除機の電気系機能を示すブロック図である。

なお、本実施の形態の自律走行型掃除機１１０は、清掃の対象領域の清掃面上を自律的に走行し、清掃面上に存在するごみを吸引するロボット型の掃除機などで例示される。ここで、清掃の対象領域とは、例えば部屋や廊下である。また、清掃面とは、例えば部屋の床面である。以降では、清掃の対象領域を、「清掃対象領域」、または、単に「対象領域」と称して説明する場合がある。

図１から図７に示すように、自律走行型掃除機１１０は、各種の構成要素が搭載されるボディ１０、駆動ユニット２０、清掃ユニット３０、吸引ユニット４０、ごみ箱ユニット５０、制御部を構成する制御ユニット６０、電源ユニット７０、サイド吸引部ユニット８０などを備える。駆動ユニット２０は、清掃対象領域内で、ボディ１０を移動させる。清掃ユニット３０は、清掃対象領域に存在するごみを集める。吸引ユニット４０は、ごみをボディ１０の内部に吸引する。ごみ箱ユニット５０は、吸引ユニット４０により吸引されたごみを溜める。制御ユニット６０は、少なくとも駆動ユニット２０と、清掃ユニット３０と、吸引ユニット４０を制御する。電源ユニット７０は、駆動ユニット２０、清掃ユニット３０、および、吸引ユニット４０などに電力を供給する。サイド吸引部ユニット８０は、清掃対象領域の壁・隅部に存在するごみを吸引する。

なお、図１および図２などにおいては、上側がボディ１０の前方を示し、下側がボディ１０の後方を示す。また、平面視において、前方に対して、右側が右方、左側が左方を示す。そして、自律走行型掃除機１１０の幅方向は、自律走行型掃除機１１０の前進方向である前方（図１では上側）を基準に規定される。例えば、本実施の形態の場合、自律走行型掃除機１１０の前進方向に対して、ほぼ直交方向（図１および図２における左右方向、かつ、水平方向）が、自律走行型掃除機１１０の幅方向として規定される。また、後述する回動軸９１を通り、幅方向に沿う仮想軸を軸Ｌ１として、以降では説明する。

本実施の形態のボディ１０の平面形状は、例えばルーローの三角形、ルーローの三角形とおおよそ同じ形状を有するルーローの多角形、または、ルーローの三角形あるいはルーローの多角形の頂部がＲ形状を有する形状が好ましい。この形状は、ルーローの三角形が有する幾何学的な性質と同一または類似する性質をボディ１０に持たせることに寄与する。

つまり、ルーローの三角形は、定幅図形であるため、どの方向にも一定の幅の四角形の中で内接しながら回転することができる。なお、一定の幅の四角形とは、具体的には、ルーローの三角形に内接する正三角形の辺の長さを有する四角形である。これにより、ボディ１０は、四角形（ほぼ正方形）の軌跡を描いて回転できる。なお、本実施の形態では、図１に示すように、ボディ１０は、例えば実質的にルーローの三角形と同一の平面形状を有する。

また、ボディ１０は、図２に示すように、ごみをボディ１０の清掃ユニット３０内部に吸引するための吸込口３４を有する。吸込口３４は、横長形状、好ましくは、矩形状または略矩形状で形成され、ボディ１０の底面に配設される。なお、吸込口３４の形状は、これらに限られず、楕円形状、台形形状、および、ボディ１０の外周形状に沿って湾曲した形状などでもよい。

本実施の形態の吸込口３４は、長方形の形状で、ボディ１０の底面に配置される。具体的には、吸込口３４の長手方向がボディ１０の幅方向と実質的に同じ方向に、短手方向がボディ１０の前後方向と実質的に同じ方向に、位置するように配置される。

以上のように、本実施の形態の自律走行型掃除機１１０は構成される。

以下、本実施の形態の自律走行型掃除機１１０を、構成要素ごとに個別に説明する。

まず、駆動ユニット２０について、図２を用いて、説明する。

図２に示すように、駆動ユニット２０は、自律走行型掃除機１１０の幅方向に一対で構成され、ボディ１０の底面側に配置される。それぞれの駆動ユニット２０は、清掃面上を走行するホイール２３、ホイール２３にトルクを与える走行用モータ２１、走行用モータ２１を収容するハウジング２２などを有する。ホイール２３は、ボディ１０に形成される凹部（図示せず）に収容される。このとき、ホイール２３は、ボディ１０に対して回転可能にボディ１０により支持される。

つぎに、清掃ユニット３０について、図２を用いて、説明する。

図２に示すように、清掃ユニット３０は、ブラシ駆動モータ３１、ギアボックス３２、メインブラシ３３などを有する。清掃ユニット３０は、ボディ１０の内部および外部に配置される。具体的には、ブラシ駆動モータ３１は、ボディ１０の内部（吸込口３４の左方側）に配置される。メインブラシ３３は、ボディ１０の吸込口３４に配置される。

ブラシ駆動モータ３１およびギアボックス３２は、ボディ１０に取り付けられる。ギアボックス３２は、ブラシ駆動モータ３１の出力軸（図示せず）およびメインブラシ３３に接続され、ブラシ駆動モータ３１のトルクをメインブラシ３３に伝達する。

メインブラシ３３は、吸込口３４の長手方向の長さと、おおよそ同じ（同じを含む）長さを有する。メインブラシ３３は、ボディ１０に対して、軸受部（図示せず）を介して、回転可能に支持される。なお、軸受部は、例えばギアボックス３２およびボディ１０の一方または両方に形成される。

つぎに、吸引ユニット４０について、図１を用いて、説明する。

図１に示すように、吸引ユニット４０は、ボディ１０の内部に配置され、ファンケース４２、電動ファン４１などを有する。本実施の形態では、吸引ユニット４０は、ごみ箱ユニット５０の後方側、かつ後述する電源ユニット７０の前方側に配置される。ファンケース４２は、ボディ１０（図２参照）に取り付けられる。電動ファン４１は、ファンケース４２の内部に配置される。

そして、電動ファン４１は、ごみ箱ユニット５０の内部の空気を吸引して、電動ファン４１の外方に空気を吐出させる。電動ファン４１から吐出された空気は、ファンケース４２の内部の空間、および、ボディ１０の内部におけるファンケース４２の周囲の空間を通過し、ボディ１０の外部に排気される。これにより、吸引ユニット４０は、清掃対象領域内に存在するごみを、ごみ箱ユニット５０内に吸引する。

つぎに、ごみ箱ユニット５０について、図１および図２を用いて、説明する。

図１および図２に示すように、ごみ箱ユニット５０は、ボディ１０の内部において、メインブラシ３３の後方側、かつ吸引ユニット４０の前方側で、駆動ユニット２０の間に配置される。ごみ箱ユニット５０は、ボディ１０に取り付けられた状態、および、ボディ１０から取り外された状態を、ユーザが任意に選択できる着脱構造を有する。

つぎに、制御ユニット６０およびセンサについて、図１および図２を用いて、説明する。

図１および図２に示すように、制御ユニット６０は、ボディ１０の内部において、吸引ユニット４０の後方側に配置される。制御ユニット６０は、自律走行型掃除機１１０に設けられた複数のセンサからの入力信号に基づいて、走行用モータ２１、ブラシ駆動モータ３１、電動ファン４１などを制御する。

なお、本実施の形態では、複数のセンサとして、例えば障害物検出センサ６１、距離測定センサ６２、衝突検出センサ６３、床面検出センサ６４などが含まれる。また、複数のセンサのうち、障害物検出センサ６１を、以降では、単に、センサと記載して説明する場合がある。

障害物検出センサ６１は、ボディ１０の前方に障害物が存在するか否かを検出する。距離測定センサ６２は、ボディ１０の周囲に存在する物体とボディ１０との距離を検出（測距）する。衝突検出センサ６３は、ボディ１０が周囲の物体と衝突したことを検出する。床面検出センサ６４は、ボディ１０の底面に清掃面が存在するか否かを検出する。

そして、障害物検出センサ６１、距離測定センサ６２、衝突検出センサ６３および、床面検出センサ６４のそれぞれは、検出した検出信号を、制御ユニット６０に出力する。

具体的には、障害物検出センサ６１は、図示しない発信部および受信部を有する、例えば超音波センサなどで構成される。超音波センサは、発信部から超音波を発信し、障害物からの反射波を受信部で検出することで、障害物を検出する。距離測定センサ６２および床面検出センサ６４は、図示しない発光部および受光部を有する、例えば赤外線センサなどで構成される。赤外線センサは、発光部から赤外線を発信し、壁や床面からの反射波を受信部で検出することで、壁との距離や床面を検出する。また、衝突検出センサ６３は、例えば接触式変位センサなどで構成される。

つぎに、電源ユニット７０について、図２を用いて、説明する。

自律走行型掃除機１１０は、図２に示すように、電源ユニット７０を、さらに有する。電源ユニット７０は、駆動ユニット２０、清掃ユニット３０、吸引ユニット４０、障害物検出センサ６１、距離測定センサ６２、衝突検出センサ６３および、床面検出センサ６４などの各要素に電力を供給する。電源ユニット７０は、自律走行型掃除機１１０の重心位置よりもボディ１０の後方側で、吸引ユニット４０よりも後方側に配置され、ボディ１０に取り付けられる。

本実施の形態の電源ユニット７０は、電源ケース７１、蓄電池７２、メインスイッチ７３などを有する。蓄電池７２は、例えば２次電池で構成され、電源ケース７１内に収容される。メインスイッチ７３は、電源ユニット７０から上記各要素への電力の供給および停止を切り替える。

つぎに、サイド吸引部ユニット８０について、図１および図２を参照しながら、図３から図６を用いて、説明する。

図１および図２に示すように、サイド吸引部ユニット８０は、ボディ１０の底面側で、例えばボディ１０の右方の前方側に配置される。

サイド吸引部ユニット８０は、図３に示すように、付勢部材を構成するトーションバネ８１、上下方向可動機構８２、長手方向伸縮機構８３、吸引風路８４、サイド吸引部後部９０、サイド吸引部前部１００などから構成される。

また、図４に示すように、サイド吸引部後部９０は、回動軸９１、サイド吸引部接続穴９２、バネ取付け軸９３、吸引風路９４などを有する。

さらに、図５および図６に示すように、サイド吸引部前部１００は、ガイド部材を構成するガイドローラー１０１、サイド吸引部接続軸１０２、バネ室１０３、吸引風路溝１０４、起毛布取付け台１０５などを有する。

このとき、サイド吸引部前部１００は、図５および図６に示すように、平面視において、先端がボディ１０から外方に突出する、６０度から９０度の鋭角の角形状を有する先端部１００ａを備える。なお、本実施の形態では、先端部１００ａの角度を、９０度としている。

サイド吸引部ユニット８０は、回動軸９１を介して、ボディ１０と接続される。回動軸９１は、ボディ１０を水平に設置した場合において、ボディ１０の鉛直方向を回転の軸として配設される。

また、サイド吸引部ユニット８０は、長手方向が、自律走行型掃除機１１０の進行方向に対して直交方向を向くように、トーションバネ８１により付勢される。つまり、サイド吸引部ユニット８０は、先端部１００ａと回動軸９１とが、自律走行型掃除機１１０の進行方向に対して直交方向を向くように、トーションバネ８１で付勢される。

また、サイド吸引部前部１００とサイド吸引部後部９０とは、サイド吸引部接続穴９２とサイド吸引部接続軸１０２によって接続される。これにより、サイド吸引部ユニット８０の上下方向可動機構８２が構成される。同様に、バネ取付け軸９３とバネ室１０３によって、サイド吸引部ユニット８０の長手方向伸縮機構８３が構成される。

このとき、サイド吸引部ユニット８０の吸引風路８４は、吸引風路９４と吸引風路溝１０４によって構成される。吸引風路８４は、ボディ１０の内部を通り、清掃ユニット３０の吸込口３４と連通される。

また、回動軸９１は、ボディ１０の右方の前方側に配置される。つまり、回動軸９１は、ボディ１０の幅方向中央よりも、清掃時において、清掃領域内の壁側と対向する位置に配置される。これにより、メインブラシ３３による壁・隅部の清掃が、回動軸９１の配置で阻害されることがない。その結果、容易に壁・隅部の清掃を行える。さらに、回動軸９１を壁側に近い位置に設けている。そのため、回動軸９１は、自律走行型掃除機１１０の進行方向に対する側方の壁に対して、サイド吸引部ユニット８０を、より広い範囲で回動できる。また、後述する制御ユニット６０による左右の回転制御において、回動軸９１の回転角を任意に設定することができる。

また、図５および図６に示すように、ガイドローラー１０１は、サイド吸引部前部１００の先端部１００ａに配置される。吸引風路溝１０４は、サイド吸引部前部１００の底面側に配置される。起毛布取付け台１０５は、サイド吸引部前部１００の底面側で、かつ自律走行型掃除機１１０の進行方向に対して吸引風路溝１０４より後方に配置される。

以上のように、自律走行型掃除機１１０の各要素は構成される。

以下に、制御ユニット６０による自律走行型掃除機１１０の制御方法について、図７を用いて、説明する。

図７は、自律走行型掃除機１１０の電気系機能を示すブロック図である。

上述したように、制御ユニット６０は、平面視において、ボディ１０の内部の電源ユニット７０（図１参照）上に配置される。制御ユニット６０は、電源ユニット７０、障害物検出センサ６１、左右の距離測定センサ６２、衝突検出センサ６３、前後の床面検出センサ６４、一対の走行用モータ２１、ブラシ駆動モータ３１および、電動ファン４１と電気的に接続される。

まず、制御ユニット６０は、障害物検出センサ６１から入力される検出信号に基づいて、ボディ１０よりも前方側の所定範囲内に自律走行型掃除機１１０の走行を妨げ得る物体が存在しているか否かを判定する。制御ユニット６０は、距離測定センサ６２から入力される検出信号に基づいて、ボディ１０の前方頂部１０ａの周囲に存在する物体とボディ１０の輪郭との距離を演算する。

さらに、制御ユニット６０は、衝突検出センサ６３から入力される検出信号に基づいて、ボディ１０が周囲の物体に衝突したか否かを判定する。制御ユニット６０は、床面検出センサ６４から入力される検出信号に基づいて、ボディ１０の下方に清掃対象領域の清掃面が存在するか否かを判定する。

そして、制御ユニット６０は、上述の判定および演算の結果の１つまたは複数を用いて、走行用モータ２１、ブラシ駆動モータ３１および、電動ファン４１を制御する。これにより、自律走行型掃除機１１０により対象領域の清掃面が清掃される。

そこで、自律走行型掃除機１１０が清掃対象領域の清掃面を清掃するときの動作例について、図８から図１３を用いて、以下に説明する。

図８は、同自律走行型掃除機の壁進入時の動作を示す平面図である。図９Ａおよび図９Ｂは、同自律走行型掃除機のサイド吸引部ユニットの位置調整動作を示す平面図である。図１０は、同自律走行型掃除機の壁走行動作を示す平面図である。図１１は、同自律走行型掃除機の隅部進入動作を示す平面図である。図１２は、同サイド吸引部ユニットの隅部進入動作を示す平面図である。図１３は、同自律走行型掃除機の隅部清掃動作を示す平面図である。

つまり、図８から図１３は、自律走行型掃除機１１０が壁Ｒ１、壁Ｒ２、隅Ｒ３を清掃する動作を示す平面図である。

このとき、制御ユニット６０は、例えば、以下に示すように自律走行型掃除機１１０を走行させて、清掃対象領域を清掃する。

以下、図８から図１３を用いて、自律走行型掃除機１１０の動作ステップの一例について、順次説明する。

まず、図８に示すように、自律走行型掃除機１１０が前進中において、壁Ｒ１に接近すると、制御ユニット６０に、障害物検出センサ６１から障害物の検出信号が入力される。このとき、制御ユニット６０は、検出信号に基づいて、壁Ｒ１に接触する直前で、自律走行型掃除機１１０を一時停止させる。

つぎに、制御ユニット６０は、距離測定センサ６２の検出信号に基づいて、図中の矢印で示すように、自律走行型掃除機１１０の前進方向と壁Ｒ１が平行になるよう左回転させる。つまり、サイド吸引部ユニット８０の先端部１００ａが、壁Ｒ１側に位置するように左側に回転させる。なお、サイド吸引部ユニット８０は、壁Ｒ１に十分接触する長さを有する。具体的には、本実施の形態においては、回動軸９１の中心からサイド吸引部前部１００の先端までの長さは、例えば１１０ｍｍである。

サイド吸引部ユニット８０は、回動軸９１を中心に回転し、ボディ１０、すなわちルーローの三角形状に納まるように配置される。サイド吸引部前部１００のガイドローラー１０１は、壁Ｒ１との摩擦を低減するように働くため、自律走行型掃除機１１０は動きが阻害されずに回転できる。

この時点において、サイド吸引部ユニット８０の回動軸９１を通り、かつ、幅方向に沿う軸である軸Ｌ１が、壁Ｒ１と直交する。これにより、自律走行型掃除機１１０は、前進方向が、壁Ｒ１の壁面と平行に配置される。

つぎに、図９Ａに示すように、制御ユニット６０は、自律走行型掃除機１１０のサイド吸引部ユニット８０を、軸Ｌ１が壁Ｒ１と直交していた位置よりも前方側、すなわち、直交する軸Ｌ１が壁Ｒ１と平行な進行方向側に向くように、さらに左回転させる。本実施の形態の場合、回転角Ａ１が、例えば３０度になるまで左回転させる。なお、回転角Ａ１は、軸Ｌ１が、壁Ｒ１と直交していた時点からさらに左回転する角度である。

つぎに、図９Ａに示す状態から、図９Ｂに示すように、制御ユニット６０は、自律走行型掃除機１１０のボディ１０を、回転角Ａ２に相当する３０度、右回転させる。これにより、自律走行型掃除機１１０の前進方向と、壁Ｒ１とが平行になる。上記動作により、サイド吸引部ユニット８０の先端部１００ａは、ガイドローラー１０１を介して、軸Ｌ１より前方側、すなわち、軸Ｌ１よりも前進方向側に出た状態で壁Ｒ１に接触する。つまり、サイド吸引部ユニット８０の先端部１００ａは、軸Ｌ１よりも前方側で壁Ｒ１と当接して配置される。これにより、図１３に示すように、自律走行型掃除機１１０が壁Ｒ２に到達する際に、サイド吸引部ユニット８０を、隅Ｒ３に、より確実に配置できる。なお、上記実施の形態では、回転角Ａ１と回転角Ａ２を、各々３０度に設定した例で説明したが、これに限られない。上記の左回転と右回転の動作により、軸Ｌ１よりも後側に位置するサイド吸引部ユニット８０を、軸Ｌ１よりも後側から前側に配置でき、さらに、壁Ｒ１に沿って、スムーズに前進できる角度であれば、回転角Ａ１、Ａ２の角度は、特に限定されない。

つぎに、図１０の（ａ）から（ｃ）に示すように、自律走行型掃除機１１０を壁Ｒ１に沿って前進させる。このとき、制御ユニット６０は、距離測定センサ６２の検出信号に基づいて、自律走行型掃除機１１０の前方頂部１０ａ近傍の側面と壁Ｒ１との距離Ｘを一定に保つように、走行用モータ２１などを制御する。しかし、距離測定センサ６２の誤差により、上述したボディ１０の振れが生じる。そのため、自律走行型掃除機１１０の側面と壁Ｒ１との距離Ｘは、完全に一定とはならず、図１０の（ａ）から（ｃ）に示すように変動する。

つまり、図１０の（ｂ）の状態から、図１０の（ｃ）に示すように、自律走行型掃除機１１０が壁Ｒ１に近づく向きにボディ１０が振れた場合、サイド吸引部ユニット８０は、壁Ｒ１から離れる左向きに回転するだけで、壁Ｒ１とは接触した状態が維持される。

また、図１０の（ｂ）の状態から、図１０の（ａ）に示すように、サイド吸引部前部１００が壁Ｒ１と離れる向きにボディ１０が振れた場合でも、サイド吸引部ユニット８０は、自律走行型掃除機１１０の進行方向に対して直交方向になるように、トーションバネ８１で付勢されているため、壁Ｒ１へ近づく右向きに回転する。つまり、サイド吸引部ユニット８０は、壁Ｒ１に向かって右回転する。そのため、サイド吸引部ユニット８０は、その最大長さ以上に、壁Ｒ１との距離Ｘが離れない限り、常に壁Ｒ１と接触した状態で、自律走行型掃除機１１０は走行できる。

つぎに、制御ユニット６０は、図１１に示すように、自律走行型掃除機１１０を、前方の壁Ｒ２に向かって前進させる。このとき、壁Ｒ２に接近すると、制御ユニット６０には、障害物検出センサ６１から、障害物である壁Ｒ２の検出信号が入力される。そして、制御ユニット６０は、入力される検出信号に基づいて、壁Ｒ２に接触する直前で、自律走行型掃除機１１０を一時停止させる。このとき、サイド吸引部ユニット８０の先端部１００ａは、壁Ｒ１と接触しているとともに、軸Ｌ１よりも前方側に出ている。そのため、サイド吸引部ユニット８０の先端部１００ａで、隅Ｒ３の先端（壁Ｒ１と壁Ｒ２の接点）までを、より確実に覆うことができる。

このとき、自律走行型掃除機１１０の一時停止位置は、障害物検出センサ６１の誤差により、上述したボディ１０の振れが生じる。そのため、自律走行型掃除機１１０のボディ１０の前面１０ｂと壁Ｒ２との距離Ｙは、完全に一定にならない。同様に、距離測定センサ６２の誤差によるボディ１０の振れにより、自律走行型掃除機１１０の前方頂部１０ａ近傍にボディ１０の側面１０ｃと壁Ｒ１までの距離Ｘも、一定にならない。

しかし、図１２に示すように、自律走行型掃除機１１０と壁Ｒ１との距離Ｘと、壁Ｒ２との距離Ｙが変化しても、上述したように、サイド吸引部ユニット８０は、壁Ｒ２に十分接触する長さを有する。具体的には、本実施の形態においては、回動軸９１の中心からサイド吸引部前部１００の先端までの長さを１１０ｍｍに設定している。また、サイド吸引部ユニット８０の先端部１００ａは、６０度から９０度の角形状を有する。これらにより、サイド吸引部ユニット８０は、隅Ｒ３の先端Ｒ３１（壁Ｒ１と壁Ｒ２との交差部）まで確実に覆うことができる。

また、サイド吸引部ユニット８０は、回動軸９１を中心に回転可能に構成している。さらに、バネ取付け軸９３とバネ室１０３より構成される長手方向伸縮機構８３を備える。長手方向伸縮機構８３は、サイド吸引部ユニット８０の長手方向の長さを変化させることができる。これらにより、距離Ｘと距離Ｙが小さい、自律走行型掃除機１１０が壁Ｒ１や壁Ｒ２に接触する位置までサイド吸引部ユニット８０が近づいても、サイド吸引部ユニット８０は、回動および長手方向に伸縮する。そのため、サイド吸引部ユニット８０は、隅Ｒ３を過剰な押圧しない。その結果、自律走行型掃除機１１０は、動きが阻害されることなく、スムーズに走行できる。

つぎに、制御ユニット６０は、図１３に示すように、自律走行型掃除機１１０の前面１０ｂを壁Ｒ２に接触させるように回転する動作、および、自律走行型掃除機１１０の右方の側面１０ｃを壁Ｒ１に接触させるように回転する動作を、繰り返し実行させる。このとき、サイド吸引部ユニット８０は、回動軸９１を中心に、軸Ｌ１に対して、前方および後方に回動する。同時に、長手方向伸縮機構８３は、サイド吸引部ユニット８０の長手方向の長さを変化させる。これらにより、サイド吸引部ユニット８０は、自律走行型掃除機１１０の動作を阻害しない。その結果、自律走行型掃除機１１０は、清掃領域内をスムーズに走行して、清掃作業を実行できる。

以上のように、本実施の形態の自律走行型掃除機１１０は、回動可能で、かつ伸縮可能なサイド吸引部ユニット８０を用いて、壁・隅部を清掃する。これにより、サイド吸引部ユニット８０は、自律走行型掃除機１１０の走行を阻害することなく、壁・隅部に存在するごみを、より確実に吸引できる。そのため、従来の自律走行型掃除機と比べて、自律走行型掃除機１１０の清掃能力を、より高めることができる。

また、本実施の形態の自律走行型掃除機１１０は、サイド吸引部接続穴９２を、サイド吸引部接続軸１０２よりも、清掃対象領域の床面と水平な方向に長く形成し、サイド吸引部接続軸１０２を円柱形で形成している。そのため、自律走行型掃除機１１０は、清掃対象領域の床面の高さが変化しても、それに追従して、サイド吸引部接続軸１０２を軸として、サイド吸引部ユニット８０が上下に可動できる。そのため、サイド吸引部ユニット８０の吸引風路８４が、床面と容易に密着する。これにより、サイド吸引部ユニット８０は、自律走行型掃除機１１０の走行を阻害せずに、床面に密着して、より確実にごみを吸引できる。その結果、従来の自律走行型掃除機と比べて、自律走行型掃除機１１０の清掃能力を、より高めることができる。

また、本実施の形態の自律走行型掃除機１１０は、起毛布取付け台１０５をサイド吸引部前部１００の底面側で、自律走行型掃除機１１０の進行方向に対して吸引風路溝１０４より後方に配置している。これにより、起毛布取付け台１０５に取付けられた起毛布（図示せず）は、サイド吸引部ユニット８０の吸引風路８４の自律走行型掃除機１１０の進行方向の後方側と、床面とを密着させる。その結果、自律走行型掃除機１１０の進行方向前方のごみを、効率よく吸引できる。

上記構成により、吸引風路８４の清掃範囲を狭めることなく、吸引力を高めることができる。その結果、従来の自律走行型掃除機と比べて、自律走行型掃除機１１０の清掃能力を、よりも高めることができる。

なお、上記実施の形態では、回動軸９１およびサイド吸引部ユニット８０を、ボディ１０の右方の前方側に配置する構成を例に説明したが、左方の前方側に配置してもよい。その場合、図８から図１３の制御動作の説明において、左回転および右回転とした回転に係る制御は、それぞれ逆方向、すなわち右回転および左回転となるように制御される。

また、上記実施の形態では、サイド吸引部ユニット８０をボディ１０の右方の前方側に設けた構成を例に説明したが、これに限られない。例えば、サイド吸引部ユニット８０を、ボディ１０の右方の前方側および左方の前方側の２箇所に配置する構成としてもよい。これにより、自律走行型掃除機１１０の回転方向によらず、壁・隅部の清掃が可能となる。その結果、自律走行型掃除機１１０の走行中の清掃範囲が広がるとともに、清掃効率を、より向上させることができる。

以上で説明したように、本発明の自律走行型掃除機は、ごみを吸引するための吸引ユニットを内蔵したボディと、鉛直方向を軸とする回動軸を介して、ボディに対して回動自在に設けられ清掃対象領域の壁および隅部を吸引清掃するサイド吸引部ユニットを備える。サイド吸引部ユニットは、平面視において、先端が突出する角形状を有する先端部と、先端部に設けられ、壁との摩擦を低減するためのガイド部材と、吸引ユニットと連通する吸引風路と、長手方向に伸縮するための長手方向伸縮機構を有する。

この構成によれば、ボディと壁との間の距離が変化しても、長手方向伸縮機構により、サイド吸引部ユニットの先端部は、壁に沿って移動する。そのため、清掃対象領域の壁・隅部に存在するごみを、より確実に吸引できる。さらに、ガイド部材により、サイド吸引部ユニットは、清掃対象領域の壁・隅部における自律走行型掃除機の走行を阻害しない。その結果、清掃効率の高い自律走行型掃除機を提供できる。

また、本発明の自律走行型掃除機は、吸引ユニットに連通し、吸込口を通して床面のごみを吸引する清掃ユニットを備え、サイド吸引部ユニットの吸引風路は、清掃ユニットから分岐して配設される。これにより、清掃ユニットによる本来のごみの吸引機能を損なうことなく、壁・隅部の清掃を確実に行うことができる。

また、本発明の自律走行型掃除機は、サイド吸引部ユニットの長手方向を、ボディの進行方向と直交させるように付勢する付勢部材を備える。

この構成によれば、サイド吸引部ユニットは、壁などに接触したとき、付勢部材の付勢力に抗して回動軸を中心に回動する。そのため、自律走行型掃除機の走行が阻害されない。また、サイド吸引部ユニットは、自律走行型掃除機の進行方向に直交する方向に付勢部材で付勢される。これにより、自律走行型掃除機と壁との距離が変化するボディの振れが発生しても、清掃対象領域の壁・隅部に存在するごみを、より確実に吸引できる。

また、本発明の自律走行型掃除機は、ガイド部材が、サイド吸引部ユニットの先端部の外周に配置されるガイドローラーで構成される。この構成によれば、自律走行型掃除機が壁や隅部に進入するとき、または、壁に沿って走行するとき、サイド吸引部ユニットと壁との接触時の摩擦を低減する。そのため、自律走行型掃除機の走行の阻害が、抑制できる。

また、本発明の自律走行型掃除機は、長手方向伸縮機構が、サイド吸引部ユニットの内部に配置される。

この構成によれば、自律走行型掃除機が壁の隅部に進入するとき、自律走行型掃除機のボディの振れに応じて、サイド吸引部ユニットの長手方向の長さが変化する。そのため、サイド吸引部ユニットが隅部を過剰に押圧することを防止して、隅部を確実に清掃できる。

また、本発明の自律走行型掃除機は、先端部の角形状が、６０度から９０度の角度で形成される。これにより、サイド吸引部ユニットは、隅の先端まで確実に覆うことができる。その結果、隅部に存在するごみを、より確実に吸引できる。

また、本発明の自律走行型掃除機は、ボディに内蔵され走行を制御する制御部と、前方の壁を検出し制御部に通知するセンサと、を備える。制御部は、センサによる壁の検出に応じてボディの走行を一時停止させ、その後、ボディの前進方向と壁が平行になるように、かつ、サイド吸引部ユニットの先端が壁側に位置するように、ボディを左右いずれか一方向に回転させる。その後、制御部は、サイド吸引部ユニットの先端が、ボディの前進方向に直交し回動軸を通る軸に対して重なる位置、または前進方向側の位置に回動するように、ボディを、さらに一方向に回転させる。その後、制御部は、ボディの前進方向と壁が平行になるように、ボディを一方向と反対方向に回転させるように制御する。これにより、壁・隅部との距離を検出するセンサの誤差により、万が一、ボディの振れが発生しても、清掃対象領域の壁・隅部に存在するごみを、より確実に吸引できる。

本発明は、サイド吸引部ユニットを設けることにより、清掃対象領域の壁・隅部に存在するごみをより確実に吸引し、かつ、サイド吸引部ユニットが清掃対象領域の壁・隅部における走行を阻害しない、清掃効率の高い自律走行型掃除機を提供できる。そのため、本発明は、家庭用および業務用の自律走行型掃除機をはじめとして、様々な環境において使用される自律走行型掃除機に適用できる。

１０ ボディ
１０ａ 前方頂部
１０ｂ 前面
１０ｃ 側面
２０ 駆動ユニット
２１ 走行用モータ
２２ ハウジング
２３ ホイール
３０ 清掃ユニット
３１ ブラシ駆動モータ
３２ ギアボックス
３３ メインブラシ
３４ 吸込口
４０ 吸引ユニット
４１ 電動ファン
４２ ファンケース
５０ ごみ箱ユニット
６０ 制御ユニット（制御部）
６１ 障害物検出センサ（センサ）
６２ 距離測定センサ
６３ 衝突検出センサ
６４ 床面検出センサ
７０ 電源ユニット
７１ 電源ケース
７２ 蓄電池
７３ メインスイッチ
８０ サイド吸引部ユニット
８１ トーションバネ（付勢部材）
８２ 上下方向可動機構
８３ 長手方向伸縮機構
８４ 吸引風路
９０ サイド吸引部後部
９１ 回動軸
９２ サイド吸引部接続穴
９３ バネ取付け軸
９４ 吸引風路
１００ サイド吸引部前部
１００ａ 先端部
１０１ ガイドローラー（ガイド部材）
１０２ サイド吸引部接続軸
１０３ バネ室
１０４ 吸引風路溝
１０５ 起毛布取付け台
１１０，２００ 自律走行型掃除機
Ａ１，Ａ２ 回転角
Ｒ１，Ｒ２ 壁
Ｒ３ 隅
Ｒ３１ 先端
Ｌ１ 軸
Ｘ，Ｙ 距離

Claims (7)

1. ごみを吸引するための吸引ユニットを内蔵したボディと、
   鉛直方向を軸とする回動軸を介して、前記ボディに対して回動自在に設けられ清掃対象領域の壁および隅部を吸引清掃するサイド吸引部ユニットと、を備え、
   前記サイド吸引部ユニットは、
   先端が平面視において突出している角形状である先端部と、
   前記先端部に設けられ前記壁との摩擦を低減するためのガイド部材と、
   前記吸引ユニットと連通する吸引風路と、
   長手方向に伸縮するための長手方向伸縮機構を有する、
   自律走行型掃除機。
2. 前記吸引ユニットに連通し、吸込口を通して床面のごみを吸引する清掃ユニットを備え、
   前記サイド吸引部ユニットの吸引風路は、前記清掃ユニットから分岐して配設される、請求項１に記載の自律走行型掃除機。
3. 前記サイド吸引部ユニットの長手方向を、前記ボディの進行方向と直交させるように付勢する付勢部材を備えた、
   請求項１に記載の自律走行型掃除機。
4. 前記ガイド部材は、前記サイド吸引部ユニットの先端部の外周に配置されるガイドローラーで構成される、
   請求項１に記載の自律走行型掃除機。
5. 前記長手方向伸縮機構は、前記サイド吸引部ユニットの内部に配置される、請求項１に記載の自律走行型掃除機。
6. 前記先端部の角形状は、６０度から９０度の角度で形成される、
   請求項１に記載の自律走行型掃除機。
7. 前記ボディに内蔵され走行を制御する制御部と、前方の壁を検出し前記制御部に通知するセンサと、を備え、
   前記制御部は、
   前記センサによる前記壁の検出に応じてボディの走行を一時停止させ、
   その後、前記ボディの前進方向と前記壁が平行になるように、かつ、前記サイド吸引部ユニットの先端が前記壁側に位置するように、前記ボディを左右いずれか一方向に回転させ、
   その後、前記サイド吸引部ユニットの先端が、前記ボディの前進方向に直交し前記回動軸を通る軸に対して重なる位置、または前進方向側の位置に回動するように、前記ボディを、さらに前記一方向に回転させ、
   その後、前記ボディの前進方向と前記壁が平行になるよう、前記ボディを前記一方向と反対方向に回転させるように制御する、
   請求項１に記載の自律走行型掃除機。

Images