(57)【要約】【課題】  本発明は移動装置の一例である自律移動式清掃機の機構を簡単にし、コンパクトで安価な装置を提供することを目的としている。【解決手段】上記目的を達成するために本発明の一例である自律移動式清掃機１は前後進用車輪９および前後進用車輪１０、非円形状車輪１４、センサー、制御系で構成されており前後進用電気モータ７で前後進移動用車輪９を駆動し前後方向に移動する。このとき所望の移動経路からのズレを前後進用車輪９に取り付けられたロータリーエンコーダーからの信号を基に計算し、所望の経路からのズレをなくすように前後進用電気モータ７の回転数を制御する。移動中は塵をこぼさないように適切なモップを接地させてゴミを集める。超音波距離計５が壁を感知すると今度は非円形状車輪１４を駆動して横方向に移動する。この後再び前後進用車輪９を駆動し今度は後退する。以上の動作を繰り返しつつ設定された回数だけ横方向に移動すれば作業終了となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
前後進用車輪および非円形状車輪を備える移動装置。
【請求項２】
以下の回転数検出装置、距離計測装置、および制御系により自律移動する請求項１記載の移動装置。
（１）前後進用車輪の回転数を検出する回転数検出装置。
（２）前後方向の壁を検出する距離計測装置。
（３）前記回転数検出装置から得た回転数より所望の経路との偏差を計算し、計算結果に      基づいて偏差を０に近づけるよう前記前後進用車輪の回転数を制御する制御系。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は移動装置に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】  従来自律移動式清掃機としては清掃機を自律移動させるための手段、機構が考案されている（特許文献１，２参照。）。
［特許文献１］特開平５−４６２３９号公報
［特許文献２］特開２００３−１９００６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】  しかしながら、上述した従来の自律移動式の掃除機では、つぎのような問題がある。特許文献１では塵を吸い込むためのファン、塵を溜め込むための袋を有するために装置自体が大きくなってしまう。さらに従来の自律移動式掃除機は移動方法がランダムであるために清掃効率が下がってしまうということがあった。【０００４】  また特許文献１および２ともに自律移動可能であるが装置自体の価格が高くなってしまう。【０００５】  本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、清掃に関する機構を簡単にして、コンパクトで安価な装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  本発明の移動装置は前後進用車輪および非円形状車輪を備える移動装置である。また、本発明の移動装置は以下の回転数検出装置、距離計測装置および制御系により自律移動する上述構成の移動装置である。
（１）前後進用車輪の回転数を検出する回転数検出装置。（２）前後方向の壁を検出する距離計測装置。（３）前記回転数検出装置から得た回転数より所望の経路との偏差を計算し、計算結果に基づいて偏差を０に近づけるよう前記前後進用車輪の回転数を制御する制御系。
【発明の効果】
【０００７】  本発明は、以下に記載されるような効果を奏する。
請求項１記載の発明の移動装置によれば、自律移動しながら床面を清掃する機構を簡単、安価かつコンパクトにすることが可能になる。請求項２記載の移動装置によれば自律移動が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】  以下、移動装置にかかる発明の実施の形態について説明する。
最初に、移動装置の構成について説明する。【０００９】  図１は本発明の移動装置の一例の自律移動式清掃機を示す平面図、裏面図である。自律移動式清掃機１は、基板２、前後進用駆動部３、左右移動用駆動部４、センサー部、モップ制御部６および制御系からなっている。基板２、前後進用駆動部３、左右移動用駆動部４、センサー部、モップ制御部６および制御系について説明する。【００１０】  基板２は、八角形の板である。基板２は、アクリルボードを２枚張り合わせたものからなっている。基板２に電気モータなどが取り付けられる。【００１１】  前後進用駆動部３は全部で２つある。前後進用駆動部３は前後進用電気モータ７、前後進用減速機８、前後進用車輪９から構成され前後進用電気モータ７が発生する駆動力を前後進用減速機８を介し前後進用車輪９に伝達する。なお駆動力が発生する車輪は前方側左右対に取り付けられている２つのみで、後方側の前後進用車輪１０は基板２を支持する目的で取り付けられている。前後進用駆動部３が動作することにより本体が前後移動する。前後進用電気モータ７は本体に搭載されたバッテリー（図示せず）から供給された電力を用いて駆動する。前後進用電気モータ軸１１に取り付けられた歯車と前後進用減速機８の歯車が噛み合い前後進用電気モータ７で発生した駆動力を減速させて車輪軸を回転させる。これにより前後進用車輪９が回転し前後進が可能となる。なおこれは本発明移動装置を使った一例であり、車輪の数、駆動輪の数はいくつあっても良い。また駆動させるための動力も電気のみでなく内燃機関を使用することで動作を実現できる。【００１２】  左右移動用駆動部４は左右移動用電気モータ１２、左右移動用減速機１３、非円形状車輪１４、左右移動用車輪軸１５、フランジ１６から構成されている。左右移動用電気モータ１２で発生する駆動力を左右移動用減速機１３を介し駆動する。前後進駆動部同様に左右移動用電気モータ１２は搭載されたバッテリー（図示せず）から電力を供給されて駆動する。左右移動用電気モータ１２の軸に取り付けられた歯車と左右移動用車輪軸１５の歯車が噛み合い駆動力が伝達される。非円形状車輪１４はアクリルボードを２枚貼りあわせたもので金属性のフランジ１６により左右移動用車軸１５に固定される。駆動部の運動形式は後ほど詳しく説明する。非円形状車輪１４については形状がいくつか考えられるが車軸から車輪外周までの距離が一定でない形状を有するものであればよい。例えば車軸を円の中心からずらしたもの、楕円、半円と半楕円をつなげたもの、多角形、棒の一端を車軸に接続して他端で接地する構造でも可能である。【００１３】  センサー部について説明する。センサー部は超音波距離計５が２つとロータリーエンコーダ（図示せず）が２つで構成されている。超音波距離計５は本体の前側と後側に取り付けられ、ロータリーエンコーダ（図示せず）は前述した前後進用車輪９に取り付けられている。ここにロータリーエンコーダ（図示せず）、超音波式距離計５は自律移動を実現するための手段の一例であり、ＧＰＳ、磁気マーカー、加速度センサー、ジャイロスコープを使用することも可能である。これらのセンサーの電源は前述のバッテリーを用いる。これらセンサーの��作は後ほど制御系の説明時に詳しく説明する。【００１４】  モップ制御部６は図２のようにモップ１７、ラック１８、ピニオンギア１９、モータ軸２０、継ぎ手２１、リンク２２、電気モータ２３、軸２４から構成されており移動方向によって接地させるモップ１７を切り替える。この電気モータ２３も前述のバッテリー（図示せず）が電力を供給する。軸２４は継ぎ手２１でモータ軸２０と接続されている。軸２４にはピニオンギア１９が固定され、このピニオン１９がラック１８と噛み合っている。さらにこのラック１８はリンク２２と接続されており電気モータ２３の回転がラックピニオン機構を介してモップ１７の昇降運動に変換される。モップ１７は市販の清掃用モップを用いておりボルトとナットで本体に固定してある。なおモップ１７の昇降運動はラックピニオン機構のみに限らず次のような機構でも実現可能である。モップを昇降する際に手動で上下させる、ボールねじを使用して電気モータ２３の回転運動をモップの昇降運動に変換する、リンク機構を用いて電気モータ２３の回転運動をモップの昇降運動に変換するという方法もある。モップの接地については後ほど詳しく説明する。【００１５】  制御系（図３）の構成について説明する。制御系はセンサー部、演算部、駆動部、モップ制御部からなっている。センサー部は前述の超音波距離計５とロータリーエンコーダ（図示せず）からそれぞれ壁までの距離、前後進用車輪の回転数をモニタリングしている。超音波距離計５は常に本体から壁までの距離をモニターし、演算部にそのデータを入力している。ここで演算部に入力された壁までの距離のデータが一定値を下回った場合、演算部は駆動部に信号を送り前後進用電気モータに電力を送らないようにする。この結果、駆動輪は停止して本体が停止する。次に左右移動用車輪を駆動させるために、演算部は左右移動用電気モータに電力を供給するようにして駆動させる。所定の回数だけ左右へ移動し終えた後、今度は後退するために演算部は前後進用電気モータを駆動させる。このときは先ほどの前進とは進行方向が逆になり、電気モータの回転方向も逆なので、送信する信号もまた逆である。
左右２つのロータリーエンコーダ（図示せず）から演算部に入力された回転数の信号から、演算部では所望の経路からのズレを計算する。ズレを修正するために演算部は左右両輪の最適な回転数を計算し、前後進用電気モータを制御してズレを修正する。
つづいてモップ制御部について説明する。演算部で壁との距離が一定値以下になった場合、演算部は接地させるモップを切り替えるために、モップ制御部へ信号を送る。モップ制御部は電気モータ２３に信号を送り、進行方向に応じて設置するモップを下げ、接地させないモップを上昇させる。進行方向に対する接地するモップについては図６に示す。【００１６】  移動時の駆動輪の動きについて説明する。前後進移動するときは図４のＡに示す状態で前後進用車輪９を使う。左右移動するときは非円形状車輪１４を使う。図４は非円形状車輪１４の一例の半円と半楕円を貼りあわせた形状を有し、半径が変化するものである。左右に移動する場合は非円形状車輪１４を回転させＢ，Ｃのように非円形状車輪１４の車軸から接地面までの距離が前後進用車輪９の半径よりも大きいところが接地し前後進用車輪９が接地しない状態になる。これにより左右移動が可能となる。なお非円形状車輪１４は半円と半楕円の組み合わせのみならず先に述べたものでも実現可能である。前後進用車輪９、非円形状車輪１４はそれぞれ前後進用電気モータ７・左右移動用電気モータ１２の発生する駆動力により回転させられる。【００１７】  つぎに本体移動時の機構を詳しく説明する。図５は紙面上下方向が前後進方向と一致している。前後進するときは前述の前後進用車輪９を駆動する。超音波距離計５で計測された壁との距離が所定の距離以内になったときに前後進用車輪９を停止させる。つぎに非円形状車輪１４を所定の回数だけ回転させ横にずれる。その後再び前後進用車輪９を駆動するがこのときは先とは逆方向に回転させ後退するように進む。以下これを繰り返すように清掃をしていく。【００１８】  つぎにモップの接地について詳しく説明する。図６はモップの接地の仕方について説明するものである。図５と同様に紙面上下方向が前後進方向と一致する。まず前進するときはモップ１のみが接地して床面の塵を集める。壁などに接近し左右方向に移動するときはモップ３のみが接地して横移動に伴う塵の取り残しを防ぐ。横移動が終了し後退するときはモップ３を床面から離し、モップ２を接地させる。以下これを繰り返すことで塵を取りこぼすことなく集めていく。【００１９】  つづいて制御系の説明をする。行動決定のフローチャートを図７に示す。移動装置はセットされるとまず前方にモップ１のみを接地し、前後進用車輪９を駆動させ移動を開始する。その後逐一超音波距離計５で前方の壁を検出し続ける。もしこのとき壁が設定された距離内になければ本体は前進を続ける。もしも壁が所定の距離内にあれば装置は停止し接地するモップをモップ３に切り替える。そして非円形状車輪１４を次の清掃箇所に移動するために必要な回数だけ回転させて左右移動を完了する。このとき最初に設定された横移動回数から１を引く。ここで演算器では横移動回数が０になったかどうかの判定を行っている。もしここで０になっていれば接地モップを２に切り替えて後進を１回し作業完了となる。しかし０でなければモップ２を接地して後進し進行方向の壁を検出する。先と同様にして壁に接近したら停止する。その後左右移動し再び左右移動回数から１を引き移動回数の判定を行う。この一連の作業を繰り返し、設定された���移動回数移動したら作業終了となる。【００２０】  なお図６では左側にモップを設けたが、これに限定されない。右側に設けてもよい。また左右に設けても良い。
また本実施の形態では清掃用具としてモップを取り付けたが、これに限定されない。このほか雑巾、布、ほうき、ローラーなどを取り付けることができる。また、移動装置の移動の仕方を図５に示して説明したが、この移動の仕方に限定されない。このほか、壁に沿って一周し、渦を巻くように中心部へ向かって清掃を行う方法などがある。
また本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱することなくその他種々の構成を取り得ることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一例の自律移動式清掃機を示す上面図および下面図である。
【図２】自律移動式清掃機のモップ昇降機構を模式的に示した図である。
【図３】センサー部と制御部、駆動部の接続を示した図である。
【図４】前後進用車輪、非円形状車輪の運動を示した図である。
【図５】駆動輪の切り替えを示した図である
【図６】自律移動式清掃機の接地モップの切り替えを示した図である。
【図７】制御部における駆動制御のフローチャートを示す図である。
【符号の説明】
【００２２】１‥‥自律移動式清掃機、２‥‥基板、３‥‥前後進用駆動部、４‥左右移動用駆動部、５‥‥超音波距離計、６‥‥モップ制御部，７‥‥前後進用電気モータ、８‥‥車軸軸受け、９‥‥前後進用車輪（駆動輪）、１０‥‥前後進用車輪（非駆動輪）、１１‥‥前後進用電気モータ軸、１２‥‥左右移動用電気モータ、１３‥‥左右移動用減速機、１４‥‥非円形状車輪、１５‥‥左右移動用車輪軸、１６‥‥フランジ、１７‥‥モップ、１８‥‥ラック、１９‥‥ピニオンギア，２０‥‥モータ軸、２１‥‥継ぎ手、２２‥‥リンク、２３‥‥電気モータ、２４‥‥軸、２５‥‥軸受け
【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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