WO2019043937A1

WO2019043937A1 - 自走式掃除機

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Publication number: WO2019043937A1
Application number: PCT/JP2017/031740
Authority: WO
Inventors: 古田　貴之; 正裕友納; 秀彰大和; 智章吉田; 清水　正晴; 奥村　悠; 戸田　健吾; 崇小太刀; 清入江; 祥尭原; 一輝荻原
Original assignee: 学校法人千葉工業大学
Priority date: 2017-09-04
Filing date: 2017-09-04
Publication date: 2019-03-07
Also published as: JPWO2019043937A1; EP3679847A1; EP3679847A4; JP6935943B2; CN111093451B; US20200405110A1; CN111093451A

Abstract

【課題】掃除機本体の周囲を効率よく清掃することができる自走式掃除機を提供。【解決手段】自走式掃除機（１）は、自走するための車輪（１２１）を有する掃除機本体（２）と、掃除機本体（２）の周囲の障害物を検知するための周囲センサ（３２）と、掃除機本体（２）の周囲を清掃可能な回動清掃部（３）と、周囲センサ（３２）および回動清掃部（３）を制御する制御部（５）と、を備える。回動清掃部（３）は、掃除機本体（２）から外方に突出するアーム（２１）と、アーム（２１）を駆動するモータ（２２）と、アーム（２１）に外部から作用する負荷を検出する負荷センサ（２３）と、を有し、周囲センサ（３２）が検知した障害物の有無に基づいてモータ（２２）を駆動制御し、負荷センサ（２３）が検出した負荷に基づいて掃除機本体（２）の走行を制御する。

Description

自走式掃除機

　本発明は、自走式掃除機に関する。

　従来、床面を清掃するための自走式掃除機（掃除ロボット）として、掃除機本体を走行させるための走行手段と、掃除機本体の下面に設けられて床面の塵等を吸い込む主清掃手段と、掃除機本体から側方に突出可能に設けられた周囲清掃手段と、を備えたものが知られている（例えば、特許文献１等参照）。走行手段は、左右一対の車輪と、各車輪を正転方向と逆転方向に駆動し、掃除機本体を前後方向に走行させるとともに任意の方向に転回させるようになっている。主清掃手段は、主吸込口に連通されたダクトおよび吸引ファンを備え、主吸込口から吸い込んだ塵等が集塵室に送られるようになっている。

　特許文献１に記載された自走式掃除機の周囲清掃手段は、掃除機本体から外方に突出可能な可動吸口体（突出体）と、可動吸口体を突出方向に付勢するねじりコイルばね（付勢手段）と、ねじりコイルばねの付勢力に抗して可動吸口体を掃除機本体に収納する減速機構付モータ（駆動手段）と、を備えている。減速機構付モータから可動吸口体への駆動力は、収納方向に向かっては第１および第２の伝達手段を介して伝達され、突出方向に向かっては第１および第２の伝達手段が切離することで、駆動力が伝達されずにねじりコイルばねの付勢力のみが可動吸口体に作用することになる。従って、突出した可動吸口体が障害物等に接触すると、ねじりコイルばねの付勢力に抗して可動吸口体が掃除機本体に収納され、障害物から離れるとねじりコイルばねの付勢力によって再び可動吸口体が突出するように構成されている。

特開２００８－２７９０６６号公報

　しかしながら、特許文献１に記載されたような従来の自走式掃除機において、周囲清掃手段は、突出体（可動吸口体）が掃除機本体に回動自在に支持され、駆動手段（減速機構付モータ）によって掃除機本体に収納されるものの、この突出体は、突出方向に向かっては付勢手段（コイルばね等）の付勢力によって突出するだけである。このため、突出体の突出量や回動角度などをきめ細かく制御することができず、周囲清掃手段による清掃範囲が限定的となり、掃除機本体の周囲を効率よく清掃することが困難となる問題がある。

　本発明の目的は、掃除機本体の周囲を効率よく清掃することができる自走式掃除機を提供することである。

　本発明の自走式掃除機は、床面に沿って走行しつつ清掃可能な自走式掃除機であって、自走するための車輪を有する掃除機本体と、前記掃除機本体の周囲の障害物を検知するための周囲検知手段と、前記掃除機本体の周囲を清掃可能な周囲清掃手段と、前記周囲検知手段および前記周囲清掃手段を制御する制御手段と、を備え、前記周囲清掃手段は、前記掃除機本体から外方に突出可能な突出体と、前記突出体を駆動する駆動手段と、前記突出体に外部から作用する負荷を検出する負荷検出手段と、を有し、前記制御手段は、前記周囲検知手段が検知した障害物の有無に基づいて前記駆動手段を駆動制御するとともに、前記負荷検出手段が検出した負荷に基づいて前記掃除機本体の走行を制御することを特徴とする。

　このような本発明によれば、自走式掃除機が周囲検知手段と周囲清掃手段と制御手段とを備え、周囲清掃手段が突出体を駆動する駆動手段と負荷検出手段とを有し、周囲検知手段が検知した障害物の有無に基づいて駆動手段を駆動制御するとともに、負荷検出手段が検出した負荷に基づいて掃除機本体の走行を制御することで、突出体の突出量および掃除機本体の走行をきめ細かく制御することができる。したがって、清掃エリアにおける障害物の有無や障害物との距離などに応じて、周囲清掃手段による清掃範囲を適切に変更することができ、掃除機本体の周囲を効率よく清掃することができる。

　本発明では、前記制御手段は、前記負荷検出手段が負荷を検出していた状態から負荷を検出しない状態になった場合に、前記突出体の移動が可能になったと判断し、前記駆動手段を駆動して前記突出体を突出移動させることが好ましい。

　このような構成によれば、負荷検出手段が検出した負荷の有無に基づき、突出体の移動が可能か否かを判断し、可能と判断した場合に駆動手段を駆動して突出体を突出移動させることで、駆動手段への過剰な負荷を抑制しつつ突出体を効率よく移動させることができる。

　本発明では、前記制御手段は、前記駆動手段を駆動して前記突出体を移動させる際に、前記周囲検知手段が障害物を検知した場合には、障害物に近づくにしたがって前記突出体の移動速度が遅くなるように前記駆動手段を制御することが好ましい。

　このような構成によれば、周囲検知手段が障害物を検知した場合に障害物に近づくにしたがって突出体の移動速度が遅くなるように駆動手段を制御することで、障害物に対する突出体の衝突を抑制して負荷を低減することができる。

　本発明では、前記周囲清掃手段は、前記突出体を突出方向に付勢する付勢手段を有することが好ましい。

　このような構成によれば、突出体が付勢手段によって突出方向に付勢されることで、外力が作用した際に付勢手段の弾性によって突出体が変位し、これにより突出体や掃除機本体への負荷を低減するとともに、突出体が当接する壁や家具などへのダメージを低減することができる。

　本発明では、前記突出体は、前記掃除機本体に回動自在に支持され、前記駆動手段は、前記突出体を回動駆動することが好ましい。

　このような構成によれば、突出体が掃除機本体に回動自在に支持され、駆動手段によって回動駆動されることで、掃除機本体の周囲を効率よく清掃することができる。

　本発明では、前記突出体は、前記掃除機本体に一端側が回転自在に支持された第１回動体と、前記第１回動体の他端側に回転自在に支持された第２回動体と、を有して構成されることが好ましい。

　このような構成によれば、突出体が第１回動体と第２回動体とを備えることで、周囲清掃手段による清掃範囲を拡大することができ、壁や障害物による隅部にまで第２回動体を届かせて隅部を効率よく清掃することができる。

　本発明では、前記駆動手段は、前記掃除機本体に対して前記第１回動体を回転駆動する回転駆動手段であり、前記第２回動体は、前記第１回動体に対して回転付勢手段によって回転方向に付勢されていることが好ましい。

　このような構成によれば、掃除機本体に対して回転駆動手段によって第１回動体が回転駆動され、この第１回動体に対して回転付勢手段によって第２回動体が回転方向に付勢されることで、外力が作用した際に回転付勢手段の弾性によって第２回動体が回動変位し、これにより第１回動体および回転駆動手段への負荷を低減するとともに、第２回動体が当接する壁や家具などへのダメージを低減することができる。

　本発明では、前記周囲清掃手段は、前記突出体に設けられた吸込み口から床面の埃等を吸い込む吸引清掃機能を有することが好ましい。

　このような構成によれば、周囲清掃手段が吸引清掃機能を有することで、より効率的に清掃範囲を拡大することができる。

本発明の一実施形態に係る自走式掃除機を上方から見た斜視図前記自走式掃除機を下方から見た斜視図前記自走式掃除機において周囲清掃手段の突出状態を上方から見た斜視図前記自走式掃除機において周囲清掃手段の突出状態を下方から見た斜視図前記自走式掃除機において周囲清掃手段の収納状態を示す正面図前記自走式掃除機において周囲清掃手段の収納状態を示す上面図前記自走式掃除機において周囲清掃手段の収納状態を示す右側面図前記自走式掃除機において周囲清掃手段の収納状態を示す左側面図前記自走式掃除機において周囲清掃手段の収納状態を示す背面図前記自走式掃除機において周囲清掃手段の突出状態を示す底面図前記自走式掃除機において周囲清掃手段の突出状態を示す正面図前記自走式掃除機において周囲清掃手段の突出状態を示す上面図前記自走式掃除機において周囲清掃手段の突出状態を示す右側面図前記自走式掃除機において周囲清掃手段の突出状態を示す左側面図前記自走式掃除機において周囲清掃手段の突出状態を示す背面図前記自走式掃除機において周囲清掃手段の突出状態を示す底面図前記自走式掃除機において周囲清掃手段の突出状態を変更した底面図前記自走式掃除機において周囲清掃手段の突出状態を示す断面図前記自走式掃除機の概略構成を示す機能ブロック図前記周囲清掃手段を拡大して示す断面図前記周囲清掃手段の断面を示す斜視図前記周囲清掃手段の断面を示す斜視図前記周囲清掃手段を拡大して下方から見た底面図（Ａ）～（Ｄ）は、前記周囲清掃手段の動作を示す底面図（Ａ），（Ｂ）は、前記自走式掃除機の動作を示す平面図（Ａ）～（Ｃ）は、前記自走式掃除機の他の動作を示す平面図

　以下、本発明の一実施形態を図１～図２４に基づいて説明する。
　図１は、本発明の一実施形態に係る自走式掃除機を上方から見た斜視図であり、図２は、自走式掃除機を下方から見た斜視図である。図３は、自走式掃除機において周囲清掃手段の突出状態を上方から見た斜視図であり、図４は、自走式掃除機において周囲清掃手段の突出状態を下方から見た斜視図である。図５～図１０は、自走式掃除機において周囲清掃手段の収納状態を示す六面図（正面図、上面図、右側面図、左側面図、背面図、底面図）である。図１１～図１６は、自走式掃除機において周囲清掃手段の突出状態を示す六面図（正面図、上面図、右側面図、左側面図、背面図、底面図）である。図１７は、自走式掃除機において周囲清掃手段の突出状態を変更した底面図である。図１８は、自走式掃除機において周囲清掃手段の突出状態を示す断面図であり、図１７にＡ－Ａ線で示す位置の断面図である。図１９は、自走式掃除機の概略構成を示す機能ブロック図である。

　自走式掃除機１は、床面に沿って走行しつつ床面を清掃する掃除ロボットであって、図１～図１８に示すように、掃除機本体２と、掃除機本体２の周囲を清掃するための周囲清掃手段（副清掃手段）としての回動清掃部３と、掃除機本体２の周囲の障害物を検知するためのセンサ部４と、掃除機本体２、回動清掃部３およびセンサ部４を駆動制御する制御手段としての制御部５（図１９参照）と、を備えている。

　掃除機本体２は、上面部１０１、前面部１０２、左右の側面部１０３および背面部１０４を有したボディ１０と、底面部１０５を構成するシャーシ１１と、自走するための左右一対の車輪１２１を有した走行駆動部１２と、ボディ１０の上面部１０１から上方に昇降自在に設けられた昇降部１３と、ボディ１０の底面部１０５に設けられて床面の塵やほこりを吸い込むための吸込み部（主清掃手段）１４と、掃除機本体２を操作するための本体操作部１５（図１９参照）と、を備える。本体操作部１５は、例えば、掃除機本体２の上面部１０１に設けられたタッチセンサ式のスイッチ（不図示）であって、使用者によるタッチ操作によって自走式掃除機１を作動させ、作動中のタッチ操作によって自走式掃除機１を停止させる。

　回動清掃部３は、掃除機本体２の前部において左右一対で設けられ、掃除機本体２から側方に突出して回動可能な回動体（突出体）としてのアーム２１と、アーム２１を回動駆動する駆動手段としての後述するモータ２２と、モータ２２に外部から作用する負荷（トルク）を検出する負荷検出手段としての負荷センサ２３（図１９参照）と、アーム２１の回動角度を検出する後述する角度検出手段としての角度センサ２４（図１９参照）と、を備える。アーム２１は、掃除機本体２に一端側が回転自在に支持された第１回動体としての第１アーム２１Ａと、第１アーム２１Ａの他端側に回転自在に支持された第２回動体としての第２アーム２１Ｂと、を有して構成されている。

　センサ部４は、ボディ１０の前面部１０２に設けられた前方センサ３１と、昇降部１３に設けられた周囲検知手段としての周囲センサ３２と、ボディ１０の背面部１０４に設けられた後方センサ３３と、を有して構成されている。前方センサ３１は、超音波センサや赤外線センサ等で構成され、掃除機本体２の前方の障害物を検知する。周囲センサ３２は、昇降部１３の内部で回転駆動されるとともに、赤外線レーザー等のレーザー光を照射して距離を測定するレーザースキャナ（ＬＩＤＡＲ（Light Detection and RangingまたはLaser Imaging Detection and Ranging））であって、障害物までの距離や障害物の形状を算出するものである。なお、周囲センサ３２は、昇降部１３に設けられたものに限らず、ボディ１０の任意の位置に設けられていればよい。後方センサ３３は、図示しない充電ステーション等に対する距離や位置を検出するためのものであって、充電ステーション等との間で赤外線等による通信を行う。

　走行駆動部１２は、左右一対の車輪１２１と、一対の車輪１２１を各々独立して回転駆動するモータ（不図示）と、を備えている。また、シャーシ１１の後部には、補助輪１２２が設けられている。吸込み部１４には、ローラーブラシ１４１、ダクト１４２（図１８参照）、図示しない吸引ファン、集塵室および排気口が接続されており、吸い込んだ塵等を集塵室のフィルタで集塵するとともに、吸い込んだ空気を排気口から排気するようになっている。図１８に示すように、吸込み部１４のダクト１４２または集塵室には、回動清掃部３のアーム２１に連通された集塵経路としての副ダクト１４３が接続されている。

　図１９に示すように、制御部５は、走行駆動部１２を制御する走行制御部４１と、吸込み部１４を制御する吸込制御部４２と、センサ部４の前方センサ３１、周囲センサ３２、後方センサ３３および回動清掃部３の負荷センサ２３、角度センサ２４からの検出信号を処理する検出演算部４３と、回動清掃部３のモータ２２を駆動制御してアーム２１を回動させるアーム制御部４４と、を備える。

　以下、回動清掃部３の構造および動作について、図２０～図２４も参照して詳しく説明する。図２０は、回動清掃部３を拡大して示す断面図である。図２１、図２２は、それぞれ回動清掃部３の断面を示す斜視図であり、図２３は、回動清掃部３を拡大して下方から見た底面図である。図２４（Ａ）～（Ｄ）は、回動清掃部３の動作を示す底面図である。

　図２０～図２２に示すように、アーム２１の第１アーム２１Ａは、全体中空状に形成されている。第１アーム２１Ａの一端側には、上方に突出して開口した円筒状の第１内筒部（内筒）６１と、下方に突出した円柱部６２と、が形成され、他端側には、下方に開口した円環状の第２外筒部（第２外筒）６３が形成されている。副ダクト１４３には、下方に開口した円環状の第１外筒部（外筒）１４４が形成されている。第１内筒部６１は、第１外筒部１４４に挿通されるとともに、摩擦係数の小さい摺動リング１４５を介して第１外筒部１４４に回転自在に支持されている。

　一方、シャーシ１１に設けられた支持部１１Ａには、円環状の軸受け部１１Ｂが形成され、円柱部６２は、軸受け部１１Ｂに挿通されるとともに、摩擦係数の小さい摺動リング１１Ｃを介して軸受け部１１Ｂに回転自在に支持されている。このような第１アーム２１Ａの第１内筒部６１および円柱部６２と、副ダクト１４３の第１外筒部１４４およびシャーシ１１の軸受け部１１Ｂと、によって第１アーム２１Ａを掃除機本体２に回転自在に支持する回転支持部が構成されている。

　第２アーム２１Ｂは、下方に開口した全体長尺椀状に形成されるとともに、第２アーム２１Ｂの中間部には、上方に突出して開口した円筒状の第２内筒部（第２内筒）７１が形成されている。第２内筒部７１には、上方に延びるとともに折れ曲がった延長部７２が形成され、この延長部７２がピン７３によって第１アーム２１Ａの内面に軸支されている。また、第２内筒部７１は、第１アーム２１Ａの第２外筒部６３に挿通されるとともに、摩擦係数の小さい摺動リング６４を介して第２外筒部６３に回転自在に支持されている。このような第２アーム２１Ｂの第２内筒部７１と、第１アーム２１Ａの第２外筒部６３と、によって第２アーム２１Ｂを第１アーム２１Ａに回転自在に支持する第２回転支持部が構成されている。

　モータ２２は、ボディ１０の内部に固定され、その出力軸に固定された駆動ギア２２Ａと、ボディ１０の内部に支持された従動ギア２２Ｂと、を介してモータ２２の回転を減速させて第１アーム２１Ａに伝達することで、第１アーム２１Ａを回転駆動するように構成されている。このモータ２２には、第１アーム２１Ａから作用する負荷（回転抵抗）を検出する図示しない負荷検出回路が設けられ、この負荷検出回路によって負荷センサ２３（図１９参照）が構成されている。

　第１アーム２１Ａの第１内筒部６１には、上方に延びて副ダクト１４３の天板内面に摺接する磁石保持部６５が形成され、この磁石保持部６５に回転子としての永久磁石８１が保持されている。また、副ダクト１４３の天板外面すなわち集塵経路の外側には、永久磁石８１の回転に伴う磁場の変化を検出する磁場センサ８２と、この磁場センサ８２を含む検出回路を有した基板８３と、が設けられている。これらの磁場センサ８２および基板８３によって、第１アーム２１Ａの回動角度を検出する角度検出手段としての角度センサ２４（図１９参照）が構成されている。

　第２アーム２１Ｂは、下方に開口して床面の埃等を吸い込む吸込み口７４を有し、吸込み口７４の内部側には、下向き凹状のカバー７５が取り付けられている。吸込み口７４は、第２内筒部７１の内部を通して第１アーム２１Ａの内部空間に連通され、すなわち、第２内筒部７１の内部によって第２吸引経路７６が構成されている。さらに、第１アーム２１Ａの内部空間は、第１内筒部６１の内部を通して集塵経路である副ダクト１４３の内部空間に連通され、すなわち、第１内筒部６１の内部によって吸引経路６６が構成されている。

　図２２、図２３に示すように、第２アーム２１Ｂの内部であるカバー７５の上側には、回動付勢手段としてのコイルばね７７が設けられている。このコイルばね７７は、引っ張りばねであって、一端が第２アーム２１Ｂの先端側に設けられた突起７８に係止され、他端が第１アーム２１Ａの先端側（第２外筒部６３の外側）から下方に延びる突起６７に係止されている。第２アーム２１Ｂには、第２内筒部７１の外周に沿って円弧状の長孔７９（図２３参照）が形成され、この長孔７９に突起６７が挿通されるとともに、長孔７９の周方向に沿って突起６７が案内される。したがって、長孔７９の周方向の長さ（第２内筒部７１の中心回りの角度）によって、第１アーム２１Ａに対する第２アーム２１Ｂの回動角度が規制されている。

　図２４に示すように、第２アーム２１Ｂは、第１アーム２１Ａに対して回動自在に支持されるとともに、コイルばね７７によって図２４（Ａ）に示す初期位置に向かって付勢されている。初期位置では、第１アーム２１Ａの突起６７が第２アーム２１Ｂの長孔７９の一端縁に当接することで、第２アーム２１Ｂの回動が規制される。この第２アーム２１Ｂに前方（図の上方）から後方（図の下方）に向かって外力が作用すると、図２４（Ｂ），（Ｃ）に示すように、コイルばね７７の付勢力に抗して第２アーム２１Ｂの先端側が後方に向かって回動する。そして、図２４（Ｄ）に示す最大回動位置まで回動すると、長孔７９の他端縁に突起６７が当接することで、第２アーム２１Ｂの回動が規制される。外力が除かれると、第２アーム２１Ｂは、コイルばね７７の付勢力によって初期位置に復帰するようになっている。

　また、第２アーム２１Ｂに外力が作用してコイルばね７７の付勢力に抗して回動すると、その回動に伴なう抵抗が第１アーム２１Ａに伝達され、第１アーム２１Ａを回転駆動するモータ２２の負荷センサ２３（図１９参照）によって検出される。そして、第１アーム２１Ａに対する第２アーム２１Ｂの回動角度が大きくなると、コイルばね７７の付勢力が増大し、負荷センサ２３によって検出される負荷も増大する。したがって、第２アーム２１Ｂを接触子（バンパ）とする接触センサ（衝突センサ）として回動清掃部３を機能させることができる。

　以上の回動清掃部３は、図１７に示すように、アーム２１が収納状態と突出状態との間を回動するようになっている。アーム２１が収納状態にある場合、図１７に仮想線（二点鎖線）で示すように、第２アーム２１Ｂが吸込み部１４の前方に重なって位置している。ここで、吸込み部１４の幅寸法はＷ１であり、第２アーム２１Ｂの幅寸法はＷ２であり、第２アーム２１Ｂのうち吸込み部１４と重なる部分を除いた幅寸法はＷ２ａである。したがって、アーム２１が収納状態にある場合、吸込み部１４と左右の回動清掃部３とを合わせた清掃幅寸法は（Ｗ１＋２Ｗ２ａ）となる。また、吸込み部１４の側端部とボディ１０の側面部１０３の最外側端縁との幅寸法はＷ１ａであり、第２アーム２１Ｂの外端部とボディ１０の側面部１０３の最外側端縁との幅寸法はＷ３である。

　一方、図１７に実線で示すように、アーム２１が前後方向と直交する最大突出状態にある場合、第２アーム２１Ｂは吸込み部１４の略側方に隙間を開けて位置し、この隙間の幅寸法はＷ４である。この最大突出状態において、吸込み部１４と左右の第２アーム２１Ｂを合わせた清掃幅寸法は（Ｗ１＋２Ｗ２）となり、左右の第２アーム２１Ｂの外端部間の幅寸法は（Ｗ１＋２Ｗ２＋２Ｗ４）である。また、アーム２１は、最大突出状態からさらに後方に回動可能になっている。

　次に、自走式掃除機１の動作について説明する。自走式掃除機１の電源がＯＮされると、制御部５は、昇降部１３を上昇させて周囲センサ３２を駆動するとともに、前方センサ３１および後方センサ３３を駆動する。さらに、制御部５の走行制御部４１は、予め設定された走行プログラムに応じて走行駆動部１２を駆動制御し、モータによって車輪１２１を回転させて掃除機本体２を自走させる。掃除機本体２の走行に伴って、吸込制御部４２は、吸込み部１４を制御して吸込み動作を開始させる。清掃開始時において、回動清掃部３のアーム２１は、図１、２、５～１０に示す収納状態となっている。

　動作を開始した自走式掃除機１は、前方センサ３１および周囲センサ３２によって、周辺の障害物の有無および障害物までの距離を検出しながら、走行駆動部１２によって自走しつつ吸込み部１４によって床面の清掃を実施する。すなわち、前方センサ３１および周囲センサ３２からの検出信号に基づき、検出演算部４３が障害物までの距離を演算することによって、掃除機本体２の周辺にある障害物の位置や形状を認識することができる。なお、検出演算部４３の演算によらず、前方センサ３１や周囲センサ３２の演算によって障害物の位置や形状が認識される構成であってもよい。このように掃除機本体２の周辺の障害物を認識しつつ走行を継続しながら、自走式掃除機１は、回動清掃部３の収納状態に収納したり、アーム２１を回動させて突出状態に位置させたりして清掃を実行する。

　自走清掃時における具体的な回動清掃部３の駆動制御について、図２５、図２６を参照して説明する。図２５（Ａ），（Ｂ）は、自走式掃除機の動作を示す平面図である。図２６（Ａ）～（Ｃ）は、自走式掃除機の他の動作を示す平面図であり、壁際および壁の隅部を清掃する際の動作を示す図である。

　図２５（Ａ）に示すように、回動清掃部３のアーム２１が収納状態にある場合、自走式掃除機１が前進することで、清掃幅寸法（Ｗ１＋２Ｗ２ａ）の幅が吸込み部１４および左右の回動清掃部３によって清掃される。このようなアーム２１の収納状態では、第２アーム２１Ｂの外端部からボディ１０の最外側端縁までの幅寸法Ｗ３の部分は清掃されず、この収納状態のままで壁に接近したとしても、壁際に清掃不能な帯状の範囲ができることになる。したがって、周囲センサ３２によって壁面Ｗ（図２６参照）を検知した場合には、壁面Ｗまでの距離に応じて、図２５（Ｂ）に示すように、アーム２１を回動させて突出状態とする。

　回動清掃部３のアーム２１を最大突出状態まで回動させた場合、図２５（Ｂ）に示すように、第２アーム２１Ｂの幅寸法Ｗ２は幅寸法Ｗ３よりも大きいので、収納状態で清掃不能だった帯状の範囲を含んで壁際を隙間なく清掃することができる。このようにアーム２１を最大突出状態まで回動させた状態で自走式掃除機１は、走行駆動部１２を駆動して前進し、壁面Ｗに接近してから壁面Ｗと平行に走行する。この際、掃除機本体２と壁面Ｗとの距離は、予め制御部５に記憶された清掃エリアのマップに従ってもよいし、前方センサ３１や周囲センサ３２によって検出した距離に基づいてもよく、第２アーム２１Ｂの先端が壁面Ｗに当接する距離、または壁面Ｗに当接することなく最接近する距離を維持するように壁面Ｗに沿って走行する。

　図２６に示すように、回動清掃部３のアーム２１を壁面Ｗに沿わせて壁際を清掃する際には、角度センサ２４によって第１アーム２１Ａの回動角度を検出するとともに、モータ２２によって所定の角度まで第１アーム２１Ａを回動させる。図２６（Ａ）に示すように、第２アーム２１Ｂの先端が壁面Ｗに当接したまま自走式掃除機１が前進を継続する際、壁面Ｗと掃除機本体２との距離が近づいた場合には、第２アーム２１Ｂの先端が後方に押されることで、コイルばね７７の付勢力に抗して第２アーム２１Ｂが後方に向かって回動する。このように壁面Ｗとの距離が変動したとしても、第２アーム２１Ｂが回動することによって、壁面Ｗに沿った倣い清掃が実行される。

　前方センサ３１および周囲センサ３２によって前方の壁面Ｗを検知し、前方の壁面Ｗまで所定距離に近づいたら、制御部５は、走行制御部４１によって走行駆動部１２を駆動制御して停止させてから、側方（図の右側）の壁面Ｗから離れるように方向転換（左ターン）する。このように自走式掃除機１が旋回することで、第２アーム２１Ｂの先端が側方の壁面Ｗから離れ、コイルばね７７の付勢力によって第２アーム２１Ｂが初期位置に戻り、第２アーム２１Ｂへの負荷がなくなったことを負荷センサ２３が検出する。この検出に基づき、制御部５は、走行制御部４１による旋回を停止してから、図２６（Ｂ）に示すように、アーム制御部４４によってモータ２２を駆動してアーム２１を往復回動させ、これにより壁面Ｗの隅部を回動清掃部３によって吸引清掃する。このようにアーム２１を往復回動させる際、壁面Ｗとの距離に基づき、アーム２１の回動範囲を調整するとともに、第２アーム２１Ｂの先端が壁面Ｗに当接する前に、モータ２２を制御してアーム２１の回動速度を低下させる。

　アーム２１を所定回数だけ往復回動させて隅部の清掃が終了したら、アーム制御部４４がモータ２２を停止して第１アーム２１Ａを固定する。これに続いて、制御部５は、走行制御部４１によって走行駆動部１２を駆動制御して再び方向転換し、さらに前進することで、図２６（Ｃ）に示すように、前方の壁面Ｗに沿った倣い清掃を実行する。

　このような本実施形態によれば、以下の作用・効果を奏することができる。
（１）周囲センサ３２が検知した障害物の有無に基づいて回動清掃部３のモータ２２を駆動制御するとともに、負荷センサ２３が検出した負荷に基づいて走行制御部４１を駆動制御することで、アーム２１の突出量や掃除機本体２の走行動作をきめ細かく制御することができる。

（２）自走式掃除機１が旋回する際に第２アーム２１Ｂへの負荷がなくなったことを負荷センサ２３が検出し、この検出に基づいて旋回を停止するとともに、アーム制御部４４がモータ２２を駆動してアーム２１を往復回動させることで、モータ２２への過剰な負荷を抑制しつつアーム２１を効率よく回動させて隅部を清掃することができる。

（３）周囲センサ３２が障害物を検知した場合に障害物に近づくにしたがってアーム２１の回動速度が遅くなるようにモータ２２を制御することで、障害物に対するアーム２１の衝突を抑制して負荷を低減することができる。

（４）回動清掃部３が第１アーム２１Ａと第２アーム２１Ｂとを備えることで、障害物の形状に応じて各アーム２１Ａ，２１Ｂが柔軟に回動し、回動清掃部３による清掃範囲を拡大することができ、壁や障害物による隅部にまで第２アーム２１Ｂを届かせて隅部を効率よく清掃することができる。

（５）掃除機本体２に対してモータ２２によって第１アーム２１Ａが回転駆動され、この第１アーム２１Ａに対してコイルばね７７によって第２アーム２１Ｂが回転方向に付勢されることで、第２アーム２１Ｂに外力が作用した際にコイルばね７７の弾性によって第２アーム２１Ｂが回動変位し、これにより第１アーム２１Ａおよびモータ２２への負荷を低減することができる。さらに、第２アーム２１Ｂが回動することで、壁面Ｗとの距離が多少変動したとしても第２アーム２１Ｂが壁面Ｗから離れることなく、壁面Ｗに沿った倣い清掃を実行することができる。

（６）第１アーム２１Ａに作用する回転負荷を負荷センサ２３によって検出することで、回動清掃部３を接触式センサとして利用することができ、自走式掃除機１の走行制御を効率よく行うことができる。

（７）回動清掃部３が第２アーム２１Ｂの吸込み口７４から埃等を吸い込む吸引清掃機能を有することで、より効率的に清掃範囲を拡大することができる。

（８）第１アーム２１Ａおよび第２アーム２１Ｂの収納状態において、第２アーム２１Ｂの一部が吸込み部１４と重なりかつ他の一部が吸込み部１４よりも側方に位置することで、自走式掃除機１の走行時における幅方向の清掃範囲を拡大することができる。

（９）掃除機本体２の前部において回動清掃部３が左右一対で設けられていることで、自走式掃除機１が前進走行しつつ隅部に近づいた際に、この隅部が左右いずれにあったとしても確実に清掃することができる。

（１０）回動清掃部３の第１アーム２１Ａにおける第１内筒部６１の内部によって吸引経路６６が形成され、この吸引経路６６が第１アーム２１Ａの回転支持部の回転軸に沿って設けられ、吸引経路６６によって第１アーム２１Ａの内部と副ダクト１４３の内部（集塵経路）とが連通されることで、第１アーム２１Ａの回転支持部および吸引経路６６の構造を簡単化することができる。したがって、回動清掃部３の小型化を図りつつ駆動負荷の低減や吸引性能の向上を図ることができる。

（１１）第１アーム２１Ａの回転支持部が掃除機本体２の第１外筒部１４４と第１アーム２１Ａの第１内筒部６１とを有し、第１内筒部６１が第１外筒部１４４に挿通されるとともに第１内筒部６１の内部によって吸引経路６６が構成されていることで、吸引した埃等が第１内筒部６１の内部を通ってスムーズに副ダクト１４３に送られ、吸引経路６６に埃等が引っ掛かって残留することが防止できる。

（１２）第２アーム２１Ｂの第２回転支持部が第２外筒部６３と第２内筒部７１と第２吸引経路７６とを有し、第２内筒が第２外筒に挿通されるとともに第２内筒の内部によって第２吸引経路７６が構成されていることで、吸込み口７４から吸引した埃等が第２内筒部７１の内部を通ってスムーズに第１アーム２１Ａの内部に送られ、第２吸引経路７６に埃等が引っ掛かって残留することが防止できる。

（１３）第１アーム２１Ａに永久磁石８１が設けられ、掃除機本体２の副ダクト１４３の外側に磁場センサ８２および基板８３が設けられていることで、磁場センサ８２および基板８３に対して埃等の付着を防止することができる。また、永久磁石８１の位置に基づいて角度センサ２４によって第１アーム２１Ａの回動角度を検出することで、回動清掃部３の状態を把握することができる。

〔実施形態の変形〕
　なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
　例えば、前記実施形態の自走式掃除機１では、掃除機本体２の前部において回動清掃部（周囲清掃手段）３が左右一対で設けられていたが、周囲清掃手段は、掃除機本体の前部に限らず、側部や後部に設けられていてもよく、左右一対で設けられるものに限らず、一箇所だけに設けられていてもよいし、三箇所以上に設けられていてもよい。

　また、前記実施形態では、回動清掃部（周囲清掃手段）３が回動自在なアーム（回動体）２１を有し、アーム２１が第１アーム（第１回動体）２１Ａと第２アーム（第２回動体）２１Ｂとを有して構成されていたが、周囲清掃手段の構成は前記実施形態のものに限られない。すなわち、周囲清掃手段の突出体は、回動自在なアーム２１に限らず、掃除機本体から外方に直線的または曲線的に突没可能に設けられたものであってもよい。また、突出体は、第１回動体および第２回動体のように二部材で構成されたものに限らず、一部材で構成されてもよいし、３以上の部材を有して構成されていてもよい。

　前記実施形態では、回動清掃部（周囲清掃手段）３が第２アーム２１Ｂの吸込み口７４から埃等を吸い込む吸引清掃機能を有して構成されていたが、周囲清掃手段は、吸引清掃機能を有したものに限らず、ブラシやゴムベラ等によって床面の埃等を主清掃手段に向かって集める掃き掃除機能を有したものであってもよいし、モップやウエス（シート）等によって床面の汚れを拭き取る拭き掃除機能を有したものであってもよいし、空気や水を噴き出して床面を清掃する流体噴出機能を有したものであってもよい。

　前記実施形態では、回動清掃部（周囲清掃手段）３において、第１アーム（第１回動体）２１Ａが掃除機本体２に対してモータ（回転駆動手段）２２によって回転駆動され、第１アーム２１Ａに対して第２アーム（第２回動体）２１Ｂがコイルばね（回転付勢手段）７７によって回転方向に付勢される構成であったが、このような構成に限定されない。すなわち、第１回動体が掃除機本体に対して回転付勢手段によって付勢され、第２回動体が第１回動体に対して回転駆動手段によって回転駆動されてもよいし、回転駆動手段および回転付勢手段の少なくとも一方が省略されていてもよい。また、回転駆動手段は、モータに限らず他の適宜な駆動手段で構成されてもよく、回転付勢手段は、コイルばねに限らず他の適宜な付勢手段で構成されてもよい。

　前記実施形態では、回動清掃部（周囲清掃手段）３が第１アーム２１Ａに作用する回転負荷を負荷センサ（負荷検出手段）２３と、第１アーム２１Ａの回動角度を検出する角度センサ（角度検出手段）２４と、を有して構成されていたが、負荷検出手段および角度検出手段の少なくとも一方は省略されてもよい。また、負荷検出手段としては、モータ２２に作用する回転抵抗を検出する負荷検出回路によって構成されたものに限らず、歪ゲージや負荷計等によって負荷を直接的に検出するものであってもよい。また、角度検出手段としては、永久磁石８１および磁場センサ８２を含んで構成されたものに限らず、光学式のセンサや電磁式のセンサ等の任意のセンサを利用することができる。

　以上のように、本発明は、掃除機本体の周囲を効率よく清掃することができる自走式掃除機に好適に利用できる。

　１　　　自走式掃除機
　２　　　掃除機本体
　３　　　回動清掃部（副清掃手段、周囲清掃手段）
　４　　　センサ部
　５　　　制御部（制御手段）
１４　　　吸込み部（主清掃手段）
２１　　　アーム（回動体、突出体）
２１Ａ　　第１アーム（第１回動体）
２１Ｂ　　第２アーム（第２回動体）
２２　　　モータ（回転駆動手段）
２３　　　負荷センサ（負荷検出手段）
２４　　　角度センサ（角度検出手段）
３２　　　周囲センサ（周囲検知手段）
６１　　　第１内筒部（内筒）
６３　　　第２外筒部（第２外筒）
６６　　　吸引経路
７１　　　第２内筒部（第２内筒）
７６　　　第２吸引経路
７７　　　コイルばね（回動付勢手段）
８１　　　永久磁石
８２　　　磁場センサ
８３　　　基板
１２１　　車輪
１４３　　副ダクト（集塵経路）
１４４　　第１外筒部（外筒）

Claims

　床面に沿って走行しつつ清掃可能な自走式掃除機であって、
　自走するための車輪を有する掃除機本体と、
　前記掃除機本体の周囲の障害物を検知するための周囲検知手段と、
　前記掃除機本体の周囲を清掃可能な周囲清掃手段と、
　前記周囲検知手段および前記周囲清掃手段を制御する制御手段と、を備え、
　前記周囲清掃手段は、
　前記掃除機本体から外方に突出可能な突出体と、前記突出体を突没駆動する駆動手段と、前記突出体に外部から作用する負荷を検出する負荷検出手段と、を有し、
　前記制御手段は、
　前記周囲検知手段が検知した障害物の有無に基づいて前記駆動手段を駆動制御するとともに、前記負荷検出手段が検出した負荷に基づいて前記掃除機本体の走行を制御することを特徴とする自走式掃除機。
　請求項１に記載された自走式掃除機において、
　前記制御手段は、
　前記負荷検出手段が負荷を検出していた状態から負荷を検出しない状態になった場合に、前記突出体の移動が可能になったと判断し、前記駆動手段を駆動して前記突出体を突出移動させることを特徴とする自走式掃除機。
　請求項１または請求項２に記載された自走式掃除機において、
　前記制御手段は、
　前記駆動手段を駆動して前記突出体を移動させる際に、前記周囲検知手段が障害物を検知した場合には、障害物に近づくにしたがって前記突出体の移動速度が遅くなるように前記駆動手段を制御することを特徴とする自走式掃除機。
　請求項１から請求項３のいずれかに記載された自走式掃除機において、
　前記周囲清掃手段は、前記突出体を突出方向に付勢する付勢手段を有することを特徴とする自走式掃除機。
　請求項１から請求項４のいずれかに記載された自走式掃除機において、
　前記突出体は、前記掃除機本体に回動自在に支持され、前記駆動手段は、前記突出体を回動駆動することを特徴とする自走式掃除機。
　請求項５に記載された自走式掃除機において、
　前記突出体は、
　前記掃除機本体に一端側が回転自在に支持された第１回動体と、
　前記第１回動体の他端側に回転自在に支持された第２回動体と、を有して構成されることを特徴とする自走式掃除機。
　請求項６に記載された自走式掃除機において、
　前記駆動手段は、前記掃除機本体に対して前記第１回動体を回転駆動する回転駆動手段であり、
　前記第２回動体は、前記第１回動体に対して回転付勢手段によって回転方向に付勢されていることを特徴とする自走式掃除機。
　請求項１から請求項７のいずれかに記載された自走式掃除機において、
　前記周囲清掃手段は、前記突出体に設けられた吸込み口から床面の埃等を吸い込む吸引清掃機能を有することを特徴とする自走式掃除機。