【手続補正書】
【提出日】平成17年2月18日(2005.2.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】  明細書
【発明の名称】  移動装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】  本体を移動させる走行手段と、床面までの距離を非接触で検出する床面距離センサと、前記床面距離センサの出力に応じて前記走行手段を制御する移動制御手段とを有し、前記床面距離センサは、本体から突出させて設けた支持部材に取付けられるとともに、その上方がカバー体で覆われた移動装置。
【請求項２】  床面距離センサは受光体を有する光を用いた光学式距離センサからなり、支持部材は前記床面距離センサの受光体が受光する光を透す材質からなる取付け部を有し、前記床面距離センサは、前記支持部材の取付け部に取付けられた請求項１記載の移動装置。
【請求項３】  床面距離センサは受光体を有する光を用いた光学式距離センサからなり、支持部材は前記床面距離センサの受光体が受光する光を通過させる孔部を有した請求項１記載の移動装置。
【請求項４】  カバー体は、支持部材に嵌合して取付けられた請求項１〜３のいずれか１項に記載の移動装置。
【請求項５】  支持部材下面のカバー体との嵌合部近傍に指が掛かる突起体を設けた請求項４に記載の移動装置。
【請求項６】  本体に移動方向に突出したバンパーを有し、前記バンパーは、床面距離センサを覆うカバー体より本体から突出している請求項１〜５のいずれか１項に記載の移動装置。
【請求項７】  床面距離センサは、本体の前後左右のコーナー部に設けられた請求項１〜６のいずれか１項に記載の移動装置。
【請求項８】  カバー体の内部に光を発する表示器を設け、カバー体は前記表示器の光を透す材質で構成された請求項１〜７のいずれか１項に記載の移動装置。
【請求項９】  表示器は、本体の動作状態により点灯または点滅する請求項８に記載の移動装置。
【請求項１０】  表示器は、本体に備えたセンサの検知状態を表示する請求項９に記載の移動装置。
【請求項１１】  表示器は、本体の走行方向を表示する請求項９に記載の移動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建物の中を移動して清掃や運搬、巡回警備などを自動的に行なう移動ロボット等の移動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より作業機器に走行機能やセンサ類および制御手段を付加して、自動的に作業領域を移動して作業を行なう各種の移動ロボットが開発されている。特に、このような移動装置の中でも予め経路を定めず自律移動するものにおいては、階段等からの落下防止のために床面の段差を検出してこれを回避するものがある。例えば特許第２５１６９１４号公報の移動装置では、近赤外光を用いた距離センサを本体の上部前方に斜めに取り付け、前方の床面までの距離を検出するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような前方床面までの距離を非接触で検出する移動装置では、床面までの距離の検出精度を向上させるためには距離センサと床面とをなるべく正対させる必要があり、距離センサを本体の移動方向に対して本体から突出させて設けたほうが望ましい。しかしながら、距離センサを本体から突出させて設けることにより、使用中に距離センサに対して外力が加わり破損しやすくなるという課題があった。
【０００４】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、距離センサを本体から突出させて設けたものにおいて、距離センサに外力が加わりにくい構成としてこれを保護し、信頼性、耐久性を向上した移動装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記課題を解決するため、本体を移動させる走行手段と、床面までの距離を非接触で検出する床面距離センサと、床面距離センサの出力に応じて走行手段を制御する移動制御手段とを有し、床面距離センサは、本体から突出させて設けた支持部材に取付けられるとともに、その上方がカバー体で覆われる構成とした。これにより、床面距離センサは支持部材とカバー体で保護され、距離センサに外力が加わりにくくなり、信頼性、耐久性を向上した移動装置を提供できる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載した発明は、本体を移動させる走行手段と、床面までの距離を非接触で検出する床面距離センサと、前記床面距離センサの出力に応じて前記走行手段を制御する移動制御手段とを有し、前記床面距離センサは、本体から突出させて設けた支持部材に取付けられるとともに、その上方がカバー体で覆われたもので、床面距離センサは支持部材とカバー体で保護され、距離センサに外力が加わりにくくなり、信頼性、耐久性を向上した移動装置を提供できる。
【０００７】
請求項２に記載した発明は、特に、請求項１に記載の床面距離センサが、受光体を有する光を用いた光学式距離センサからなり、支持部材は前記床面距離センサの受光体が受光する光を透す材質からなる取付け部を有し、前記床面距離センサは、前記支持部材の取付け部に取付けられたもので、床面距離センサの動作に影響を与えることなく、取り付け部によって床面距離センサの受光面を覆うことができ、これを保護できる。
【０００８】
請求項３に記載した発明は、特に、請求項１に記載の床面距離センサが、受光体を有する光を用いた光学式距離センサからなり、支持部材は前記床面距離センサの受光体が受光する光を通過させる孔部を有したもので、床面距離センサの動作に影響を与えることなく、指示部材によって床面距離センサの受光面を覆うことができ、これを保護できる。
【０００９】
請求項４に記載した発明は、特に、請求項１〜３のいずれか１項に記載のカバー体が、支持部材に嵌合して取付けられたもので、ねじ等の締結部品を用いずにカバー体の着脱ができる。
【００１０】
請求項５に記載した発明は、求項４に記載の発明に加えて、支持部材下面のカバー体との嵌合部近傍に指が掛かる突起体を設けたもので、支持部材に手をかけて本体を持ち上げようとした場合に、先ず突起体に指が掛かるため、突起体を設けた指示部材を持ち上げることになり、カバー体を直接持ち上げることが無くなり、カバーが外れて、脱落することを防止できる。
【００１１】
請求項６に記載した発明は、特に、請求項１〜５のいずれか１項に記載の本体に、移動方向に突出したバンパーを有し、前記バンパーは、床面距離センサを覆うカバー体より本体から突出しているもので、移動体が壁等の障害物に衝突した場合でも、カバー体が障害物に衝突しにくくこれを保護できる。
【００１２】
請求項７に記載した発明は、特に、請求項１〜６のいずれか１項に記載の床面距離センサは、本体の前後左右のコーナー部に設けられたもので、本体がどの方向に移動した場合でも、確実に床面距離センサは階段等の落込み段差を検出でき本体の転落を防止できる。
【００１３】
請求項８に記載した発明は、特に、請求項１〜７のいずれか１項に記載のカバー体の内部に、光を発する表示器を設け、カバー体は前記表示器の光を透す材質で構成されたもので、表示器が本体から突出して表示効果が向上するとともにカバー体によって表示器の保護ができる。
【００１４】
請求項９に記載した発明は、特に、請求項８に記載の表示器が、本体の動作状態により点灯または点滅するもので、使用者に本体の状態を報知することができる。
【００１５】
請求項１０に記載した発明は、特に、請求項９に記載の表示器が、本体に備えたセンサの検知状態を表示するもので、使用者はセンサが正常に作動しているかの確認が容易にできる。
【００１６】
請求項１１に記載した発明は、特に、請求項９に記載の表示器が、本体の走行方向を表示するもので、本体がどちらの方向に走行しようとしているのかが容易に判別できる。
【００１７】
【実施例】
（実施例１）
以下、本発明の実施例を掃除ロボットに応用した場合を例にとって、図１〜７に基づいて説明する。
【００１８】
図１〜２に本実施例の掃除ロボットの構成を示す。１は移動しながら清掃を行なう本体で、床面上を矢印２の方向に移動する。３，４は左右の駆動モータで、それぞれの出力軸は減速機を介して左右の駆動輪５，６を駆動する。この左駆動モータ３と右駆動モータ４を独立に回転制御することにより本体１を移動させると共に移動方向を変えることができるもので、走行手段および操舵手段を兼ねている。７は各種入力に応じて左右の駆動モータ３，４を制御し本体１の走行制御を行なう移動制御手段で、マイクロコンピュータおよびその他制御回路からなる。８は本体１の後方上面に設けた操作パネルで、液晶などの表示器からなる表示手段上に透明のタッチスイッチからなる操作手段を配置して構成されている。９は電池などからなる電源で電源スイッチ１０を介して本体１の電気回路に接続され電力を供給する。１１，１２，１３，１４は障害物検知センサで、それぞれ本体１の前方、左側方、右側方、後方の障害物までの距離を光により検出するようになっている。１５，１６，１７，１８は床面距離センサで、それぞれ本体１の四隅に突出して設けられた支持部材１９，２０，２１，２２に取付けられ、左前方、右前方、左後方、右後方の床面までの距離を光により検出するようになっている。この床面距離センサ１５，１６，１７，１８を取付けた支持部材１９，２０，２１，２２には、それぞれの上方を覆うようにカバー体２３，２４，２５，２６が取付けられ、これを保護するようになっている。また、支持部材１９，２０，２１，２２には、それぞれＬＥＤ等の発光素子からなる表示器２７，２８，２９，３０が設けられている。
【００１９】
この４つの床面距離センサ部の詳細な構成を図３〜５に基づいて説明する。床面距離センサ１５，１６，１７，１８の取付け構造は４つとも同様であるので、１箇所を例にとって説明する。
【００２０】
図３において、床面距離センサ１５は、対象物に対して赤外線のスポット光を発光する発光部とこの反射光を受光する受光部とを有し、スポット光の受光位置により対象物までの距離を測定する赤外線測距センサで、この発光部および受光部を下向きに支持部材１９の取付け部に取付けられている。支持部材１９は、赤外光を透過させるポリカーボネイトやアクリル、ＡＢＳ等の合成樹脂からなり、上記発光部と受光部の全面を覆ってこれを保護するとともにフィルターの機能も果たすようになっている。この床面距離センサ１５の上部には基板２７‘に実装された表示器２７が取付けられている。
【００２１】
本体１は、図２に示すように、内部部品を取付ける構造ボデー１ｂと、これ全体をおおう外郭ボデー１ａからなり、上記床面距離センサの支持部材は、この外郭ボデー１ａの開口から構造ボデー１ｂに固定するようになっている。例えば、床面距離センサ１６を取付けた支持部材２０は、構造ボデー１ｂの固定部３１に固定され、床面距離センサ１８を取付けた支持部材２２は、構造ボデー１ｂの固定部３２に固定されている。
【００２２】
そして、図４に示すように、固定された支持部材２０にカバー体２４が取付けられる。カバー体２４には支持部材２０の先端板２０ａと嵌合する溝部２４ａおよび外郭ボデー１ａの開口部と嵌合する爪部２４ｂ，２４ｃ，２４ｄが設けられ、ねじ等の締結部品を用いずに着脱できるようになっている。
【００２３】
また、カバー体２３，２４，２５，２６はポリカーボネイトやアクリル、ＡＢＳ等の合成樹脂などの透明な材質からなり、内部の表示器２７，２８，２９，３０の発光が外部から見えるようになっている。
【００２４】
このカバー体の取付け状態を図５に示す。床面距離センサ１６は、本体１から突出させて構造ボデー１ｂの固定部３１に固定された支持部材２０に取付けられているので、床面に対して浅い角度θで床面と正対させることができものであり、床面の反射状態の影響による誤検知を防止することができ検出精度を向上している。また、このように床面距離センサ１６を本体１から突出させて設けても、支持部材２０は構造ボデー１ｂに固定されているので十分な強度が確保できるものであり、衝突や振動等のよる位置ずれの心配もない。しかも、この上部はカバー体２４で覆われるので、床面距離センサ１６に直接外力が加わることがなく、水やホコリがかかることも防止できるものである。
【００２５】
本体１の下部周囲には本体の外周より突出させてバンパー３３が設けられている。これは本体１が走行中に障害物と衝突したときの衝撃を緩衝するもので、ゴムや合成樹脂等の軟質体で構成される。このバンパー３３は、図５に示すようにカバー体２４よりも本体１の移動方向に突出しているので、本体１が壁などの障害物に衝突した場合でも、カバー体２４が直接障害物に当たることが少なくなりこれを保護するものである。なおこの際支持部材２０、すなわち床面距離センサ１６は、バンパー３３が突出していても本体１前方床面と正対させることができるように角度θ傾斜させて取り付けてある。
【００２６】
また、図５に示すように、支持部材２０の先端板２０ａ下面のカバー体２４との嵌合部付近に突起体２０ｂを設けている。これは、支持部材２０が本体１より突出しているため、本体１の運搬時などに、この下面に手を掛けて持ち上げられた場合にでもカバー体２４が容易に脱落しないようにしている。すなわち、前述したように支持部材２０は構造ボデー１ｂに固定されているので外力が加わっても容易に変形や破損することはないが、カバー体２４に直接大きな外力が加わると変形によって溝部２４ａまたは爪部２４ｂ，２４ｃ，２４ｄの嵌合が外れて、支持部材２０から脱落する。
【００２７】
しかしながら、支持部材２０の下面から手を掛けて力を加えた場合には、支持部材２０とカバー体２４との嵌合部付近に突起体２０ｂがあるので、手の指はこの突起体２０ｂに引っ掛かることとなりカバー体２４には大きな力が加わらないようになるものである。
【００２８】
図１〜２の説明に戻るが、３４は本体１の底面に回動自在に取付けられた従輪で、本体１はこの従輪３４および駆動輪５，６の三輪で重量が支えられている。３５は吸込みノズルで、吸込み口には回転ブラシなどからなるアジテータが設けられ、ファンモータ３６で発生させた真空圧により吸引されたゴミは吸気通路３７に配置されたフィルタ３８で分離されダストボックス３９に集塵される。
【００２９】
以上のような構成において、本実施例の掃除ロボットの動作について説明する。本体１を清掃領域の床面に置き、電源スイッチ１０を入れ、操作パネル８を操作して運転を開始すると、本体１は障害物検知センサ１１，１２，１３，１４で周囲の障害物を検知し、移動制御手段７が左右の駆動モータ３，４を回転制御して移動を始める。同時に清掃ノズル３５のアジテータおよびファンモータ３６が作動し、床面のゴミを掻き上げながら吸引して自動的に清掃を行なうものである。
【００３０】
前述したように本体１の四隅には床面距離センサ１５，１６，１７，１８が本体１より突出して設けられており、図６に示すように、本体１前方の床面距離センサ１５，１６は、本体１が移動する前方の床面までの距離を光により非接触で検出する。本体１が前進中に、例えば階段等の段差４０があると、床面までの距離は大きくなるので移動制御手段７は段差と判断して停止し方向転換などの回避動作を行なう。本体１が後退するときには、本体後方の床面距離センサ１７，１８により同様に段差を回避するようになっている。
【００３１】
さらに、図７に示すように、床面距離センサ１５，１６，１７，１８のそれぞれの検出エリア１５Ａ，１６Ａ，１７Ａ，１８Ａが駆動輪５，６の前方の少なくとも外側にかかるように設定しているので、本体１の側方に段差があっても駆動輪５，６がこの段差に脱輪することがない。
【００３２】
また、本体１の運転中には、表示器２７，２８，２９，３０が点灯または点滅して、本体１の動作状態を表示するようになっている。例えば、床面距離センサ１５，１６，１７が段差を検出した場合には、これに対応して表示器２７，２８，２９，３０を点灯させることにより、それぞれのセンサの検知状態が確認できるものである。
【００３３】
また、本体１前方の障害物検知センサ１１が障害物を検知した場合には前方の表示器２７と２８を点滅させ、左側方の障害物検知センサ１２が障害物を検知した場合には左側方の表示器２７と２９を点滅させ、右側方の障害物検知センサ１３が障害物を検知した場合には右側方の表示器２８と３０を点滅させ、後方の障害物検知センサ１４が障害物を検知した場合には後方の表示器２９と３０を点滅させることにより、障害物検知センサ１１，１２，１３，１４の検知状態が確認できる。
【００３４】
さらに、本体１が前進しながら左側へターンするときには左前方の表示器２７を点滅させたり、同様に右側へターンするときには右前方の表示器２８を点滅させることにより方向指示器の機能を持たせることもできるものであり、本体１より突出した部分に表示器を設けることにより外部からの視認性にすぐれ、その表示効果が大きい。
【００３５】
なお、以上は本発明の走行装置の実施例として掃除ロボットに応用した場合について述べたが、これに限定されるものでなく、例えば工場内の荷物運搬、ビルの警備や案内を自動で行なう移動ロボットなどの移動装置としても効果を奏するものである。
【００３６】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、床面距離センサは支持部材とカバー体で保護され、使用中に距離センサに対して外力が加わりにくく、信頼性、耐久性にすぐれた移動装置が実現できるものである。
【００３７】
また、カバー体内の表示器により、視認性にすぐれた効果的な表示を行なうことができる移動装置が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の実施例１における移動装置の本体内部を透視した斜視図
【図２】
同移動装置の本体の側面断面図
【図３】
同移動装置の床面距離センサの取付け構成を示す説明図
【図４】
同移動装置のカバー体の取付け構成を示す説明図
【図５】
同移動装置の床面距離センサの取付け状態を示す断面図
【図６】
同移動装置の本体の床面距離センサの位置を示す側面図
【図７】
同移動装置の本体の床面距離センサの位置を示す上面図
【符号の説明】
１  本体
３、４  駆動モータ（走行手段）
５、６  駆動輪
７  移動制御手段
１５、１６、１７、１８  床面距離センサ
１９、２０、２１、２２  支持部材
２３、２４、２５、２６  カバー体
２７、２８、２９、３０  表示器
３３  バンパー
３４  従輪
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
2003323214.tif 000001