TWI486141B

TWI486141B - Cleaning robots

Info

Publication number: TWI486141B
Application number: TW101135659A
Authority: TW
Inventors: Masanori Tsuboi
Original assignee: Sharp Kk
Priority date: 2011-10-14
Filing date: 2012-09-27
Publication date: 2015-06-01
Also published as: CN103857318B; TW201320946A; US20140180525A1; JP5357946B2; CN103857318A; JP2013085606A; WO2013054608A1; US9002482B2

Description

清掃機器人

本發明係關於於地板上自走之清掃機器人。

先前之清掃機器人揭示於專利文獻1。該清掃機器人於俯視時大致圓形之本體框體設置驅動輪，於地板上自走進行清掃。此時，為清掃桌子等之下方，本體框體形成為高度低之薄型。於本體框體之下表面設置用於集塵之揚起用輥筒刷，於本體框體之內部設置集塵收納部。

又，該先前之清掃機器人具備與本體框體分開獨立之指示裝置(遙控裝置)。清掃機器人自指示裝置接收自走模式之開始信號或停止信號等，執行與該等信號對應之動作。

上述構成之清掃機器人，一開始清掃作業，則驅動驅動輪及揚起用輥筒刷。本體框體藉由驅動輪之旋轉，於室內之地板上自走，並藉由揚起用輥筒刷將塵埃自地板向本體框體揚起。自地板揚起之塵埃被收容於集塵收納部。

再者，該先前之清掃機器人可藉由來自指示裝置(遙控裝置)之指示，一面自走一面執行清掃作業。又，該清掃機器人可自指示裝置手動接收前進或倒退、旋轉等之指示，執行清掃作業。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2004-166968號公報(第9頁-第12頁，圖1)

然而，上述先前之清掃機器人為移動至使用者意欲之位置，必須手動逐一發送前進或倒退、旋轉等之指示。藉此，將清掃機器人引導至使用者意欲之位置非常耗費工夫，清掃需花費大量時間，且存在使用者有可能感覺不愉快之問題。又，亦存在導致消耗所需以上之電力之問題。

本發明係鑑於上述之問題而完成者，其目的在於提供一種清掃機器人，可容易地引導至使用者意欲之任意之位置，能夠實現更高效率之清掃作業。

為解決上述之課題，本發明之清掃機器人之特徵為具備本體框體，其開有吸入口與排氣口，並於地板上自走；電動送風機，其配置於上述本體框體內；集塵部，其收集藉由上述電動送風機之驅動而自上述吸入口吸入之氣流之塵埃；指示裝置，其係藉由發射電磁波或音波而指定上述本體框體之設置空間之任意位置；及檢測裝置，其係檢測藉由上述指示裝置指定之指示位置；且移動至上述檢測裝置檢測之上述指示位置執行清掃作業，及/或於至指示位置之移動中執行清掃作業。

藉由該構成，清掃機器人之本體框體於地板上自走，一驅動電動送風機，則自於本體框體開口之吸入口吸入含有塵埃之氣流。氣流所含之塵埃由集塵部收集。以集塵部除去塵埃之氣流通過電動送風機，自於本體框體開口之排氣口排出。若使用者藉由指示裝置指定意欲之位置，則清掃機器人之檢測裝置檢測所指定之指示位置，自動移動至指示位置執行清掃作業，及/或於至指示位置之移動中執行清掃作業。再者，此處所言之「電磁波」包含電波、紅外線、可視光、紫外線。

又，本發明之特徵為上述構成之清掃機器人，其中使停留於上述指示位置之時間對應藉由上述電磁波或上述音波所指示時間之長度而不同。

藉由該構成，清掃機器人係以對應於藉由電磁波或音波所指示時間之長度而各自不同之時間，執行指示位置之清掃作業。

又，本發明之上述構成之清掃機器人，其中上述指示裝置發射之電磁波為紅外線，上述檢測裝置為檢測紅外線之紅外線感測器。

藉由該構成，使用者藉由紅外線指定本體框體之設置空間之任意之位置。所指定之指示位置由清掃機器人之紅外線感測器檢測。

又，本發明之上述構成之清掃機器人，其中具備對於上述排氣口流通之氣流釋放離子之離子產生裝置。

藉由該構成，含有離子之氣流自於本體框體開口之排氣口送出至室內。藉此，清掃機器人移動至藉由指示裝置指定之指示位置，執行清掃作業，且於指示位置將離子送出至室內。

藉由本發明之構成，清掃機器人自動移動至藉由指示裝置指定之指示位置，執行清掃作業。藉此，可容易地將清掃機器人引導至使用者意欲之任意位置，能夠迅速且以低消耗電力執行位於使用者之指示位置之清掃。因此，可提供一種清掃機器人，能夠實現更高效率之清掃作業。

以下，基於圖1~圖6說明本發明之實施形態之清掃機器人。

首先，使用圖1~圖5，就本發明之實施形態之清掃機器人一面說明其結構之概略一面說明集塵動作。圖1係清掃機器人之立體圖，圖2係清掃機器人之本體框體之垂直剖面側視圖，圖3係顯示清掃機器人拆卸集塵部後之狀態的垂直剖面側視圖，圖4係清掃機器人之馬達單元之立體圖，圖5係顯示清掃機器人之構成之方塊圖。

如圖1所示，清掃機器人1具有本體框體2，其俯視時呈圓形，且藉由電池13驅動驅動輪5(均參照圖2)進行自走。於本體框體2之上表面設置有蓋部3，其於取放集塵部30(參照圖2)時開關。

如圖2所示，於本體框體2配置有自底面突出之一對驅動輪5。驅動輪5之旋轉軸配置於本體框體2之中心線C上。驅動輪5之兩輪若於相同方向旋轉，則本體框體2進退，若於相反方向旋轉，則本體框體2無法移動，原地繞著中心線C周圍旋轉，即回轉。驅動輪5係藉由行走馬達51(參照圖5)驅動。

進行清掃時作為移動方向前方之本體框體2之前部於下表面設置吸入口6。吸入口6係藉由凹設於本體框體2之底面之凹部8之開放面面向地板F而形成。於凹部8配置以水平之旋轉軸旋轉之旋轉刷9，而於凹部8之兩側邊配置以垂直之旋轉軸旋轉之側刷10。

於凹部8之前方設置滾筒形狀之前輪15。於本體框體2之後端設置包含萬向輪之後輪16。前輪15通常離開地板F，旋轉刷9、驅動輪5及後輪16則接地於地板F進行清掃。前輪15接觸於進路上出現之階差，以使本體框體2容易越過階差。

於本體框體2之周面之後端設置進行電池13之充電之充電端子4。本體框體2自走返回至設置於室內之充電座40，充電端子4接觸於設置於充電座40之端子部41，從而將電池13進行充電。連接於商用電源之充電座40通常沿著室內之側壁S設置。

於本體框體2內配置收集塵埃之集塵部30。集塵部30收納在設置於本體框體2之集塵室39內。集塵室39形成作為四周之周面及底面被覆蓋之隔離室，除前壁以外之各壁面予以封閉。於集塵室39之前壁導出有第1吸氣路11及第2吸氣路12，該第1吸氣路11係與凹部8連通，該第2吸氣路12係配置於凹部8之上方，且與後述之馬達單元20連通。

集塵部30配置於本體框體2之中心線C上，如圖3所示，可打開本體框體2之蓋部3進行其取放。集塵部30係於有底筒狀之集塵容器31之上表面安裝具有過濾器33之上部蓋體 32。上部蓋體32藉由可動之扣止部32a扣止於集塵容器31，藉由操作扣止部32a而可自集塵容器31拆卸。藉此，可丟棄堆積於集塵容器31之塵埃。

集塵容器31之周面於前端開有流入口34a，且導出有與第1吸氣路11連通之流入路34。於集塵容器31內設置連接於流入路34，藉由彎曲向下方引導氣流之流入部34b。上部蓋體32之周面於前端開有流出口35a，且導出有與第2吸氣路12連通之流出路35。

於流入口34a及流出口35a之周圍設置密接於集塵室39之前壁之襯墊(未圖示)。藉此，將收納集塵部30之集塵室39內密閉。集塵室39之前壁形成為傾斜面，從而可防止取放集塵部30時之滑動導致之襯墊之劣化。

於本體框體2內之集塵室39之後方上部配置擁有後述之CPU(Central Processing Unit中央處理單元)14a(參照圖5)之控制基板14。控制基板14設置有控制清掃機器人1之各部之含有CPU14a之控制電路。於集塵室39之後方之下部配置裝卸自如之電池13。電池13經由充電端子4由充電座40充電，對控制基板14供給電力，並對驅動輪5、旋轉刷9、側刷10及電動送風機22等各馬達部供給電力。

於本體框體2之前部配置馬達單元20。如圖4所示，馬達單元20具備樹脂成形品之殼體21及收納於殼體21內之電動送風機22。電動送風機22係藉由以馬達外殼22a覆蓋之渦輪風扇而形成。

電動送風機22之馬達外殼22a於軸向之一端開口吸氣口 (未圖示)，而於周面之2部位開口排氣口(未圖示)。於殼體21之前面設置開口部23，其與馬達外殼22a之吸氣口對向，且與第2吸氣路12連通。於殼體21之電動送風機22之兩側邊設置分別與馬達外殼22a之各排氣口連通之第1排氣路24a及第2排氣路24b。第1、第2排氣路24a、24b與設置於本體框體2之上表面之排氣口7(參照圖2及圖3)連通。排氣口7延伸於相對於本體框體2之前後方向成直角之橫向。

於第1排氣路24a配置具有一對電極(未圖示)之離子產生裝置25。對離子產生裝置25之電極施加包含交流波形或脈衝波形之電壓，藉由電極之電暈放電生成之離子被釋放至第1排氣路24a，即被釋放至電動送風機22與排氣口7之間之排氣流路。

對一側電極施加正電壓，電暈放電產生之氫離子與空氣中之水分鍵結，產生主要包含H⁺(H₂O)m之正離子。對另一側電極施加負電壓，電暈放電產生之氧離子與空氣中之水分鍵結，產生主要包含O₂ ^-(H₂O)n之負離子。此處，m、n為任意之自然數。H⁺(H₂O)m及O₂ ^-(H₂O)n凝聚於空氣中之浮游菌或臭味成分之表面而將其等包圍。

且，如式(1)~(3)所示，藉由碰撞，於微生物等之表面上凝聚生成活性種即[．OH](羥自由基)或H₂O₂(過氧化氫)，從而破壞浮游菌或臭味成分。此處，m'、n'為任意之自然數。因此，可藉由產生正離子及負離子自排氣口7送出，而進行室內之除菌及脫臭。

H⁺(H₂O)m+O₂ ^-(H₂O)n→‧OH+1/2O₂+(m+n)H₂O‧‧‧(1)

H⁺(H₂O)m+H⁺(H₂O)m'+O₂ ^-(H₂O)n+O₂ ^-(H₂O)n'→2‧OH+O₂+(m+m'+n+n')H₂O‧‧‧(2)

H⁺(H₂O)m+H⁺(H₂O)m'+O₂ ^-(H₂O)n+O₂ ^-(H₂O)n'→H₂O₂+O₂+(m+m'+n+n')H₂O‧‧‧(3)

此處，控制基板14為控制清掃機器人1整體之動作，利用圖5所示之CPU14a或其他未圖示之電子零件構成。CPU14a為中央運算處理裝置，基於記憶並輸入至記憶部17等之程式、資料，控制電動送風機22、離子產生裝置25、行走馬達51等之構成要素，實現一系列之清掃作業或離子送出作業。又，CPU14a自操作面板(未圖示)接收使用者對清掃機器人1之動作相關條件設定，記憶於記憶部17等。

再者，清掃機器人1分別具備用於驅動電動送風機22之馬達驅動器22b及用於驅動行走馬達51之馬達驅動器51a。CPU14a對馬達驅動器22b及馬達驅動器51a分別發送控制信號，驅動電動送風機22及行走馬達51。

又，清掃機器人1具備紅外線感測器18，用於檢測於本體框體2周邊照射之紅外線。紅外線感測器18為例如縱256像素×橫256像素之量子型紅外線感測器，且組入例如具有透鏡等之相機，配置於裝置外表面之附近，以便檢測本體框體2外部之紅外線。CPU14a經由控制單元18a與紅外線感測器18連接，基於自紅外線感測器18獲得之輸出，獲得於本體框體2之外部周邊照射之紅外線相關之資訊。

又，如圖1及圖5所示，清掃機器人1具備與本體框體2分開獨立之紅外線遙控器60。藉由使用者按下照射按鈕60a，則紅外線遙控器60自未圖示之照射部向外部發射紅外線。紅外線遙控器60係藉由發射紅外線而指定本體框體2之設置空間之任意位置之指示裝置。且設置於本體框體2之紅外線感測器18係檢測藉由紅外線遙控器60指定之指示位置之檢測裝置。使用紅外線遙控器60指定本體框體2之設置空間之清掃之指示位置，則清掃機器人1自走移動至紅外線感測器18檢測之指示位置，執行清掃作業。又，清掃機器人1於至指示位置之移動中一面自走一面執行清掃作業。

上述構成之清掃機器人1，一指示清掃作業，則驅動電動送風機22、離子產生裝置25、驅動輪5、旋轉刷9及側刷10。藉此，本體框體2之旋轉刷9、驅動輪5及後輪16接地於地板F，自走於特定之範圍，並自吸入口6吸入含有地板F之塵埃之氣流。此時，藉由旋轉刷9之旋轉，地板F上之塵埃被揚起而引導至凹部8內。又，藉由側刷10之旋轉，吸入口6之側邊之塵埃被引導至吸入口6。

自吸入口6吸入之氣流如箭頭A1所示，於第1吸氣路11向後方流通，經由流入口34a流入至集塵部30。流入集塵部30之氣流藉由過濾器33捕集塵埃，經由流出口35a自集塵部30流出。藉此，塵埃集中堆積於集塵容器31內。自集塵部30流出之氣流如箭頭A2所示，於第2吸氣路12向前方流通，經由開口部23流入馬達單元20之電動送風機22。

通過電動送風機22之氣流於第1排氣路24a及第2排氣路24b流通，且於第1排氣路24a流通之氣流含有離子產生裝置25釋放之離子。且，自設置於本體框體2之上表面之排氣口7，如箭頭A3所示向上方後方於傾斜方向排出含有離子之氣流。藉此，進行室內之清掃，且自走之本體框體2之排氣所含之離子遍佈於室內，進行室內之除菌或脫臭。此時，由於係自排氣口7向上方排氣，故可防止將地板F之塵埃揚起，從而提高室內之清潔度。

再者，清掃機器人1除能夠如上所述同時執行清掃作業與離子送出作業以外，亦可分別單獨執行清掃作業與離子送出作業。

又，若驅動輪5之兩輪相互於相反方向旋轉，則本體框體2以中心線C為中心旋轉改變方向回轉。藉此，可使本體框體2自走於意欲之整體範圍，且避開障礙物自走。再者，亦可使驅動輪5之兩輪相對於前進時反轉，使本體框體2倒退。

清掃一結束，則本體框體2自走返回至充電座40。藉此，充電端子4接觸於端子部41將電池13進行充電。

且，若使用者藉由紅外線遙控器60指定清掃之指示位置，則清掃機器人1自走移動至紅外線感測器18檢測之指示位置，執行清掃作業。又，根據設定，清掃機器人1亦可於至指示位置之移動中一面自走一面執行清掃作業。

接著，按照圖6所示之流程說明藉由清掃機器人1進行指示位置之清掃之動作。圖6係顯示藉由清掃機器人1進行指示位置之清掃之動作的流程圖。

一開始清掃機器人1之作業(圖6之開始)，則CPU14a使本體框體2行走，一面執行清掃及離子送出，一面經由控制單元18a使紅外線感測器18運轉(圖6之步驟#101)。且，判斷紅外線感測器18是否檢測到紅外線(步驟#102)。紅外線感測器18未檢測到紅外線之情形(步驟#102之否)，返回至步驟#101繼續藉由紅外線感測器18檢測紅外線。

紅外線感測器18檢測到紅外線之情形(步驟#102之是)，CPU14a判斷檢測到之紅外線是否為特定臨限值以上之強度(步驟#103)。另，紅外線之強度之臨限值係預先制定並記憶於記憶部17等。

紅外線感測器18未檢測到特定之臨限值以上之強度之紅外線的情形(步驟#103之否)，CPU14a判斷為未檢測到(檢測不到)自紅外線遙控器60發射之紅外線(步驟#104)。

且，判斷清掃機器人1是否在移動中(步驟#105)。清掃機器人1停止中之情形(步驟#105之否)，返回至步驟#101繼續藉由紅外線感測器18檢測紅外線。另一方面，清掃機器人1移動中之情形(步驟#105之是)，停止本體框體2(移動終止)後(步驟#106)，返回至步驟#101繼續藉由紅外線感測器18檢測紅外線。

步驟#103中，紅外線感測器18檢測到特定之臨限值以上之強度之紅外線的情形(步驟#103之是)，CPU14a判斷檢測到自紅外線遙控器60發射之紅外線(步驟#107)。

且，CPU14a經由馬達驅動器51a控制行走馬達51，使本體框體2自走移動至指示位置(步驟#108)。接著，清掃機器人1於指示位置執行清掃作業(步驟#109)。

指示位置之清掃作業中，例如係清掃機器人1一面驅動電動送風機22，一面使驅動輪5之兩輪於相反方向旋轉，本體框體2不移動而原地繞著中心線C周圍回轉。執行該清掃作業經預先制定之一定時間後，則停止清掃作業，返回至步驟#101，重新開始藉由紅外線感測器18檢測紅外線。

再者，根據設定，亦可一面於至指示位置之移動中自走一面執行清掃作業。又，在利用紅外線遙控器60指定之指示位置執行清掃所需停留之時間，除採用如上所述預先制定之一定時間以外，亦可使停留於指示位置之時間對應藉由紅外線所指示時間之長度而不同。再者，在停留於指示位置之時間中，亦可單獨執行離子送出作業。

又，利用紅外線遙控器60指定之指示位置除如上所述採用1點以外，亦可連續指定複數個指示位置，執行連接各指示位置之間之路徑上之清掃。再者，亦可指定3點以上指示位置，執行以指示位置包圍之區域內之清掃。且，亦可持續照射並移動以紅外線遙控器60指定指示位置時之紅外線，使該紅外線一面追隨清掃機器人1一面執行清掃。

如上所述，清掃機器人1具備：紅外線遙控器60，其係藉由發射紅外線而指定本體框體2之設置空間之任意位置；及紅外線感測器18，其係檢測藉由紅外線遙控器60指定之指示位置；且移動至紅外線感測器18檢測之指示位置執行清掃作業。即，若使用者藉由紅外線遙控器60指定意欲之位置，則清掃機器人1由紅外線感測器18檢測所指定之指示位置，自動移動至指示位置執行清掃作業，及/或於至指示位置之移動中執行清掃作業。藉此，可解決使用者清掃意欲之指示位置需耗費工夫並花費大量時間、或使用者感覺到不愉快之缺點。又，可抑制對該清掃消耗所需以上之電力。

又，由於清掃機器人1使停留於指示位置之時間對應藉由紅外線所指示時間之長度而不同，故以對應於指示時間之長度而各自不同之時間，執行指示位置之清掃作業。因此，可以使用者意欲之任意時間執行所意欲之任意位置之清掃。

又，用於使清掃機器人1移動至指示位置執行清掃作業之指示裝置為發射紅外線之紅外線遙控器60，指示位置之檢測裝置為檢測紅外線之紅外線感測器18。因此，可藉由更簡單之操作方法，將使用者意欲之任意位置指定作為清掃之指示位置。

又，由於清掃機器人1具備對於排氣口7流通之氣流釋放離子之離子產生裝置25，故移動至使用者藉由紅外線遙控器60指定之指示位置執行清掃作業，且於指示位置將離子送出至室內。因此，除能夠於使用者指定之指示位置自動執行清掃作業以外，亦可於指示位置自動執行離子送出作業。

且，藉由本發明之上述實施形態之構成，清掃機器人1自動移動至使用者藉由紅外線遙控器60指定之指示位置，執行清掃作業。藉此，可將清掃機器人1容易地引導至使用者意欲之任意位置，從而可迅速且以低消耗電力執行使用者之指示位置之清掃。因此，可提供一種能夠實現更高效率之清掃作業。

以上，雖已就本發明之實施形態進行說明，但本發明之範圍並不限定於此，可於不脫離發明之主旨之範圍內施以各種之變更而實施。

例如，上述實施形態中，作為紅外線遙控器60之指示裝置並不限定於發射紅外線之裝置，亦可為發射電波、可視光、紫外線等其他之電磁波或音波者。

[產業上之可利用性]

藉由本發明，可利用於於地板上自走之清掃機器人。

1‧‧‧清掃機器人

2‧‧‧本體框體

3‧‧‧蓋部

4‧‧‧充電端子

5‧‧‧驅動輪

6‧‧‧吸入口

7‧‧‧排氣口

8‧‧‧凹部

9‧‧‧旋轉刷

10‧‧‧側刷

11‧‧‧第1吸氣路

12‧‧‧第2吸氣路

13‧‧‧電池

14‧‧‧控制基板

14a‧‧‧CPU

15‧‧‧前輪

16‧‧‧後輪

17‧‧‧記憶部

18‧‧‧紅外線感測器(檢測裝置)

18a‧‧‧控制單元

20‧‧‧馬達單元

21‧‧‧殼體

22‧‧‧電動送風機

22a‧‧‧馬達外殼/馬達驅動器

23‧‧‧開口部

24a‧‧‧第1排氣路

24b‧‧‧第2排氣路

25‧‧‧離子產生裝置

30‧‧‧集塵部

31‧‧‧集塵容器

32‧‧‧上部蓋體

32a‧‧‧扣止部

33‧‧‧過濾器

34‧‧‧流入路

34a‧‧‧流入口

34b‧‧‧流入部

35‧‧‧流出路

35a‧‧‧流出口

39‧‧‧集塵室

40‧‧‧充電座

41‧‧‧端子部

51‧‧‧行走馬達

51a‧‧‧馬達驅動器

60‧‧‧紅外線遙控器(指示裝置)

60a‧‧‧照射按鈕

C‧‧‧中心線

F‧‧‧地板

S‧‧‧側壁

圖1係本發明之實施形態之清掃機器人之立體圖。

圖2係圖1所示之清掃機器人之本體框體之垂直剖面側視圖。

圖3係顯示圖2之清掃機器人拆卸集塵部後之狀態的垂直剖面側視圖。

圖4係圖2所示之清掃機器人之馬達單元之立體圖。

圖5係顯示圖1之清掃機器人之構成之方塊圖。

圖6係顯示藉由圖1之清掃機器人進行指示位置之清掃之動作的流程圖。

1‧‧‧清掃機器人

2‧‧‧本體框體

3‧‧‧蓋部

10‧‧‧側刷

60‧‧‧紅外線遙控器

60a‧‧‧照射按鈕

Claims

一種清掃機器人，其特徵為具備：本體框體，其開有吸入口與排氣口，並於地板上自走；電動送風機，其配置於上述本體框體內；集塵部，其收集藉由上述電動送風機之驅動而自上述吸入口吸入之氣流之塵埃；指示裝置，其係藉由發射電磁波或音波而指定上述本體框體之設置空間之任意位置；及檢測裝置，其係檢測藉由上述指示裝置指定之指示位置；移動至上述檢測裝置檢測之上述指示位置執行清掃作業，及/或於至上述指示位置之移動中執行清掃作業；且使停留於上述指示位置之時間對應藉由上述電磁波或上述音波之指示時間之長度而不同。
如請求項1之清掃機器人，其中上述指示裝置發射之電磁波為紅外線，上述檢測裝置為檢測紅外線之紅外線感測器。
如請求項1或2之清掃機器人，其係具備對上述排氣口流通之氣流釋放離子之離子產生裝置。