(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
掃除機本体を移動させる走行モータと、前記走行モータを駆動する走行モータ駆動部と、前記掃除機本体の走行を強制停止させる信号を発生する強制停止信号発生部と、前記強制停止信号発生部の出力を受け動作を開始する第一のタイマー部と、前記本体の走行すべき方向や速度を演算したり、強制停止信号発生部からの信号により停止すべき方向や速度を演算する走行演算部と、前記走行演算部からの出力により走行モータの速度を与える速度演算部と、走行モータの前進方向信号を与える前進方向演算部と、走行モータの後退方向信号を与える後退方向演算部と、前記速度演算部、前進方向演算部、後退方向演算部からの出力により前記走行モータ駆動部に走行論理を与えたり、前記第一のタイマー部からの出力に応じて前記走行モータ駆動部にブレーキ論理を与える走行論理部と、前記各部に動作電源を与える直流電圧発生部と、これら全体を動かす電源である直流電源部とを備え、前記強制停止信号発生部のスイッチが動作すると第一のタイマー部および走行演算部に出力され、該第一のタイマー部は、強制停止信号発生部動作時からの時間測定を開始すると共に、前記走行演算部に信号が入力されてから速度演算部、前進方向演算部、後退方向演算部にて各々演算処理され、信号が出力されるまでの時間、前記走行論理部に出力して、該走行論理部から前記走行モータ駆動部にブレーキ信号を出力させる自走式掃除機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は清掃機能と移動機能とを備えた自走式掃除機に関するもので、特に静止時や移動機能の停止時における信頼性向上に関するものである。
【０００２】
【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おり、一般にはマイクロコンピュータと各種センサ類を塔載することにより、清掃場所を自分で判断しながら移動し清掃する、いわゆる自立誘導型の自走式掃除機の開発が行われている。
【０００３】
図１０に従来の自走式掃除機の断面図を、図１１に同自走式掃除機の清掃経路を示し、以下簡単に説明する。
【０００４】
図中、１は進行方向の前方に存在する障害物を検知する距離センサ、２は自走式掃除機本体（以下、本体と称す）で、前記距離センサ１からの信号を処理し、本体２の移動方向や移動状態を制御する駆動装置（図示せず）を内蔵している。
【０００５】
また本体２の下部には、前記駆動装置からの信号で左右それぞれ独立に駆動される一対の操舵兼駆動輪３と、首振り自在な補助輪４と、障害物から本体２を保護するためのバンパー５が設けられており、移動機能を構成している。また、本体２の下部にはさらに吸い込みノズルや回転ブラシなどを（図示せず）を備え、それぞれを清掃モータで駆動する清掃機能を構成している。６は本体２に備えられた充電端子、７はこれに対向する位置の充電装置８に備えられた給電端子である。
【０００６】
また９は充電装置８に内蔵された充電回路である。なお、本体２には電源として蓄電池などの充電可能な電源が内部（図示せず）に備えられている。また１０はこの本体２が清掃を行う床面である。
【０００７】
以上の構成で、まず図１１の様に本体２は側壁との距離を一定に保ちながら壁に沿って床面１０を清掃しながら一周する。その後、慣性航法手段などを利用して走行制御を行い、その内部を進行方向の障害物を距離センサ１で検知するまで床面１０を清掃しながら前進し、障害物を検知した時点で方向を変えながら前進して清掃区域を隈なく清掃するものである。なお、走行に際しての処理は一般にマイクロコンピュータが用いられている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら前記の自走式掃除機では、マイクロコンピュータ内部での処理時間を要するため、この時間は本体２は空走するので、停止距離が延びてしまい最短距離で停止できない。つまり、走行速度が高速になるにつれて障害物に衝突する危険性が高まるという移動機能面での課題があり、特に緊急停止時にはこの課題は極めて重要であった。
【０００９】
さらにマイクロコンピュータは電源電圧立ち上がり時には初期化作業が必要なため、その出力論理の不定時間が長くなり出力が安定せず走行系が誤起動してしまうという危険性があった。
【００１０】
本発明はこのような従来の課題を解決するもので、緊急停止時には最短の距離で停止し、またマイクロコンピュータの動作不定時間内にも確実に静止する機能の信頼性を向上させた自走式掃除機を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため本発明の第一の手段は、掃除機本体を移動させる走行モータと、前記走行モータを駆動する走行モータ駆動部と、前記掃除機本体の走行を強制停止させる信号を発生する強制停止信号発生部と、前記強制停止信号発生部の出力を受け動作を開始する第一のタイマー部と、前記本体の走行すべき方向や速度を演算したり、強制停止信号発生部からの信号により停止すべき方向や速度を演算する走行演算部と、前記走行演算部からの出力により走行モータの速度を与える速度演算部と、走行モータの前進方向信号を与える前進方向演算部と、走行モータの後退方向信号を与える後退方向演算部と、前記速度演算部、前進方向演算部、後退方向演算部からの出力により前記走行モータ駆動部に走行論理を与えたり、前記第一のタイマー部からの出力に応じて前記走行モータ駆動部にブレーキ論理を与える走行論理部と、前記各部に動作電源を与える直流電圧発生部と、これら全体を動かす電源である直流電源部とを備え、前記強制停止信号発生部のスイッチが動作すると第一のタイマー部および走行演算部に出力され、該第一のタイマー部は、強制停止信号発生部動作時からの時間測定を開始すると共に、前記走行演算部に信号が入力されてから速度演算部、前進方向演算部、後退方向演算部にて各々演算処理され、信号が出力されるまでの時間、前記走行論理部に出力して、該走行論理部から前記走行モータ駆動部にブレーキ信号を出力するように構成されている。
【００１２】
【作用】
前記第一の手段によれば、強制停止信号発生部の信号は、走行演算部に伝えられると同時に第一のタイマー部から走行論理部にも伝えられる。したがって、まず第一のタイマー部の時間内はブレーキ信号が、その後は走行演算部にて演算された内容に基づいて本体は停止することができ、空走距離をなくすことができる。
【００１３】
【実施例】
図１に本発明の第一の実施例のブロック図を、図２にその動作説明図を示し、以下これらの図に基づいて説明を行う。
【００１４】
図１において、２１は掃除機本体２２を移動させる走行モータ、２３は前記走行モータ２１を駆動する走行モータ駆動部である。２４は前記走行モータ２１に取り付けられたエンコーダ部で、走行モータ２１の回転数に応じた信号を出力する。２５は掃除機本体２２の走行を停止させる信号を発生させる強制停止信号発生部で、本実施例ではスイッチで構成されている。そしてこのスイッチが動作すると強制停止信号発生部２５から信号が出力される。
【００１５】
２６は前記強制停止信号発生部２５の出力を受け動作を開始する第一のタイマー部、２７は前記エンコーダ部２４からの情報に基づき掃除機本体２２の走行すべき方向や速度を演算したり、強制停止信号発生部２５からの信号により停止すべき方向や速度を演算する走行演算部である。
【００１６】
２８は前記走行演算部２７からの出力により走行モータ２１の速度を与える速度演算部、２９は前記走行演算部２７からの出力により走行モータ２１の前進方向信号を与える前進方向演算部、３０は前記走行演算部２７からの出力により走行モータ２１の後退方向信号を与える後退方向演算部である。
【００１７】
また３１は前記速度演算部２８、前進方向演算部２９、後退方向演算部３０からの出力により前記走行モータ駆動部２３に走行論理を与えたり、前記第一のタイマー部２６からの出力により前記走行モータ駆動部２３にブレーキ論理を与えたりする走行論理部である。３２は前記各部に動作電源を与える直流電圧発生部、３３はこれら全体を動かす電源である直流電源部である。なお本実施例では走行演算部２７、速度演算部２８、前進方向演算部２９および後退方向演算部３０はマイクロコンピュータ３４により演算処理されている。
【００１８】
また本実施例では第一のタイマー部２６の動作時間は前記走行演算部２７に信号が入力されてから速度演算部２８、前進方向演算部２９、後退方向演算部３０にて演算処理され、信号が出力されるまでの時間に設定されている。
【００１９】
前記構成において、図２を参照して以下動作を説明する。
【００２０】
強制停止信号発生部２５が動作する前は、走行演算部２７は走行モータ２１に接続されたエンコーダ部２４からの速度値により掃除機本体２２の走行すべき方向や速度を演算し、速度演算部２８、前進方向演算部２９および後退方向演算部３０に信号を出力している。（時刻Ｔ０以前）
強制停止信号発生部２５のスイッチが動作すると、この信号は第一のタイマー部２６および走行演算部２７に出力される。第一のタイマー部２６は強制停止信号発生部２５動作時からの時間測定を開始し、この出力により走行論理部３１はブレーキ信号を走行モータ駆動部２３に出力する。具体的には速度演算部２８からの信号を速度０とし、前進方向演算部２９、後退方向演算部３０の出力を同時にＯＮ信号とする。
【００２１】
すなわち走行モータ２１を強制的に回生状態にする。この時間は本実施例では０．１秒に設定されている。一方、走行演算部２７は強制停止信号発生部２５のスイッチのチャタリング除去時間後に掃除機本体２２の最適な停止方法の演算を開始する。（時刻Ｔ１）
走行演算部２７はエンコーダ部２４から速度情報を入力し、速度演算部２８、前進方向演算部２９および後退方向演算部３０に減速または逆進行方向の信号を出力し、掃除機本体２２を停止させようとする動作を繰り返す。これにより掃除機本体２２は走行を停止する。（時刻Ｔ２）
次に図３に本発明の第二の実施例のブロック図を、図４にその動作説明図を示し、以下これらの図に基づいて説明を行う。
【００２２】
図３において図１と同様の動作を行うものには同じ符号をつけ、ここでは説明は省略する。
【００２３】
図３において３５は直流電圧発生部３２の出力電圧を測定し、所定の電圧よりも高いか否かを測定する電源電圧検知部であり、本実施例では電圧検出専用ＩＣを用いてマイクロコンピュータ３４のリセット解除電圧より低い電圧に設定してある。３６は前記電源電圧検知部３５からの出力を受け動作を開始する第二のタイマー部であり、この出力によって走行論理部３１は走行モータ駆動部２３にブレーキ論理を与えるように構成されている。この第二のタイマー部３６の動作時間は電源投入時からマイクロコンピュータ３４の初期化が終了されるまでの時間に設定されている。
【００２４】
前記構成において、図４を参照して以下動作を説明する。
【００２５】
電源スイッチがＯＮされるなどして直流電源発生部３２の出力電圧が上昇していく過程の時刻Ｔ３において第二のタイマー部３６が動作を開始して、走行論理部３１は走行モータ駆動部２３にブレーキ論理を与える。（時刻Ｔ４以前）
リセット電圧解除以上の電圧になるとマイクロコンピュータ３４の初期化が開始され、走行演算部２７、速度演算部２８、前進方向演算部２９、後退方向演算部３０の初期化が行われ、時刻Ｔ４にて終了する。この間ずっと走行論理部３１は、第二のタイマー部３６の出力と同時に、走行モータ駆動部２３にブレーキ論理を与えるようにプログラム構成されているため、掃除機本体２２は動き出すことはない。（時刻Ｔ４）
次に図５に本発明の第三の実施例のブロック図を、図６にその動作説明図を示し、以下これらの図に基づいて説明を行う。
【００２６】
図５において図１または図３と同様の動作を行うものには同じ符号をつけ、ここでは説明は省略する。
【００２７】
図５において、３７は走行演算部２７、速度演算部２８、前進方向演算部２９、後退方向演算部３０などのマイクロコンピュータ３４内部の初期化が終了したことを検知する初期化終了検知部で、この初期化終了検知部３７の出力直後に強制停止信号発生部２５からの信号を入力するようにプログラム構成されている。
【００２８】
図６を参照してこの動作を説明すると、初期化終了時に強制停止信号発生部２５の情報が入力されていなければ通常処理を行うが、強制停止信号発生部２５の情報が入力されていれば、前記走行論理部３１は走行モータ駆動部２３にブレーキ論理を与え続ける。このため強制停止信号が段差があることを検知して動作するようなスイッチ構成にしておけば、その状態を解除して電源を立ちあげない限り動作させることはできない。
【００２９】
次に図７に本発明の第四の実施例のブロック図を、図８にその動作説明図を示し、以下これらの図に基づいて説明を行う。
【００３０】
図７において図１、３または図５と同様の動作を行うものには同じ符号をつけ、ここでは説明は省略する。
【００３１】
図７において、３８ａは直流電源部３３と走行モータ駆動部２３との系に直列に設けたリレー接点、３８ｂは直流電源部３３と並列に設けたリレーコイルである。３９は走行演算部２７、速度演算部２８、前進方向演算部２９、後退方向演算部３０などのマイクロコンピュータ３４の処理が正常に動作しているか否かを検知するウオッチドッグ検知部、４０は前記リレーコイル３８ｂを初期化終了検知部３７およびウオッチドッグ検知部３９とのＡＮＤ信号により駆動するリレー駆動部である。ここでウオッチドッグ信号はマイクロコンピュータ３４にて一定時間毎に出力される反転信号であり、マイクロコンピュータ３４の暴走があった場合にはその信号が反転されなくなるため、正常動作か否かを検出する一般的な方法である。
【００３２】
本実施例では、ウオッチドッグ検知部３９が動作すると速度演算部２８、前進方向演算部２９、後退方向演算部３０に対して走行論理部３１のブレーキ信号を与えるように、またリレー駆動部４０の駆動を停止するようにプログラム構成されている。
【００３３】
図８を参照してこの動作を説明すると、初期化終了後の正常動作時には通常処理を行うのでウオッチドッグ検知部３９は動作せず、リレー駆動部４０はリレーコイル３８ｂを励磁し、リレー接点３８ａは閉じるため走行モータ駆動部２３の電力が伝達されている。
【００３４】
しかし、何らかの事情によりマイクロコンピュータ３４が暴走状態になる（時刻Ｔ６）と、ウオッチドッグ検知部３９はこれを検知し、速度演算部２８、前進方向演算部２９、後退方向演算部３０に対して走行論理部３１のブレーキ信号を与えるように信号を出すと同時にリレー駆動部４０の駆動を停止するよう信号を出す。これを受け走行論理部３１は直ちにブレーキ状態にはいるが、リレー接点３８ａは機械的遅れ時間のため数秒の時間後（時刻Ｔ７）に開路される。
【００３５】
すなわちマイクロコンピュータ３４の暴走時には、まずブレーキ状態になった後に伝達経路がカットされる。ただしこの場合にはマイクロコンピュータ３４は暴走しているため、速度演算部２８、前進方向演算部２９、後退方向演算部３０に対して出力したようにブレーキ状態となるか否かは確定できず実施に際してはマイクロコンピュータ３４のハードをよく検証する必要がある。
【００３６】
次に図９に本発明の第五の実施例のブロック図を示し、以下この図に基づいて説明を行う。
【００３７】
図９において図１、３、５または図９と同様の動作を行うものには同じ符号をつけ、ここでは説明は省略する。
【００３８】
図９において、４１はリレーコイル３８ｂとリレー駆動部４０との系に直列に挿入したダイオードであり、直流電圧発生部３２の入力の一端はこのダイオード４１を介した部分に接続されている。
【００３９】
この構成で直流電源部３３を誤って逆極性に接続した場合には、直流電圧発生部３２からは電圧は出力されず、全ての動作は行われない。また、リレーコイル３８ｂは励磁されないため、リレー接点３８ａは開路したままであり、電力が走行モータ駆動部２３に伝達されることもない。
【００４０】
【発明の効果】
以上の実施例からも明らかなように、本発明によれば、強制停止信号発生部の信号は、走行演算部に伝えられると同時にまず第一のタイマー部から走行論理部にも伝えられる。したがって、強制停止信号が入力されると、マイクロコンピュータ内部でチャタリング除去を行う第一のタイマー部の時間内はブレーキ信号が走行論理部に出力される。この時間は従来は空走を行っていた。その後は、エンコーダ部の情報に基づいて走行演算部にて演算された内容により掃除機本体は停止する。このようにして空走距離を短距離で停止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第一の実施例を示す自走式掃除機のブロック図
【図２】  同自走式掃除機の動作説明図
【図３】  本発明の第二の実施例を示す自走式掃除機のブロック図
【図４】  同自走式掃除機の動作説明図
【図５】  本発明の第三の実施例を示す自走式掃除機のブロック図
【図６】  同自走式掃除機の動作説明図
【図７】  本発明の第四の実施例を示す自走式掃除機のブロック図
【図８】  同自走式掃除機の動作説明図
【図９】  本発明の第五の実施例を示す自走式掃除機のブロック図
【図１０】  従来の自走式掃除機の断面図
【図１１】  同自走式掃除機の清掃経路の説明図
【符号の説明】
２１  走行モータ
２２  掃除機本体
２３  走行モータ駆動部
２４  エンコーダ部
２５  強制停止信号発生部
２６  第一のタイマー部
２７  走行演算部
２８  速度演算部
２９  前進方向演算部
３０  後退方向演算部
３１  走行論理部
３２  直流電圧発生部
３３  直流電源部
３４  マイクロコンピュータ
３５  電源電圧検知部
３６  第二のタイマー部
３７  初期化終了判別部
３８ａ  リレー接点
３８ｂ  リレーコイル
３９  ウオッチドッグ検知部
４０  リレー駆動部
４１  ダイオード
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
0003713735.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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