(57)【要約】【課題】ハウジング８と、移動のために電気モータ駆動され駆動軸２の周りで回転可能な少なくとも１つの駆動要素３と、ハウジング８のハウジング下面から処理対象表面の方に延在しかつ移動方向において駆動要素３よりも先行する少なくとも１つの接触要素５、１１、１２とを有する自律走行式床処理装置１を提供する。【解決手段】障害物の乗り越えを容易とするために、接触要素５、１１、１２において移動方向に向いた接触面１３、及び／又は、２つの接触要素５、１１、１２の接触面１３を接続する接続直線７が、駆動要素３の駆動軸に対して平行ではない方向を向いており、かつ、移動方向における駆動要素３の接触面からの距離が駆動要素３の直径よりも小さい。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング（８）と、移動のために電気モータ駆動されかつ駆動軸（２）の周りで回転可能な少なくとも１つの駆動要素（３）と、前記ハウジング（８）のハウジング下面から処理対象表面の方に延在しかつ移動方向において前記駆動要素（３）よりも先行する少なくとも１つの接触要素（５，１１，１２）とを有する自律移動式の床処理装置（１）において、
移動方向に向いた前記接触要素（５，１１，１２）の接触面（１３）、及び／又は、２つの接触要素（５，１１，１２）の接触面（１３）を接続する接続直線（７）が、前記駆動要素（３）の駆動軸（２）に対して平行ではない方向に向いており、かつ移動方向において前記駆動要素（３）の接触面から所定の距離にあり、その距離は前記駆動要素（３）の直径よりも小さいことを特徴とする床処理装置。
【請求項２】
前記床処理装置（１）が、移動方向において互いに前後にずれて横並びで配置された２つの接触要素（５，１１，１２）を有することを特徴とする請求項１に記載の床処理装置（１）。
【請求項３】
駆動軸（２）が同じ直線上に位置するか又は同じ駆動軸（２）を有する少なくとも２つの駆動要素（３）を特徴とする請求項１又は２に記載の床処理装置（１）。
【請求項４】
前記接触要素（５，１１，１２）同士が、前記駆動軸（２）に対して垂直な方向において数ｍｍ、特に３ｍｍ〜１０ｍｍの距離（ａ）だけ互いに離れていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の床処理装置（１）。
【請求項５】
前記駆動要素（３）が、モータ駆動される車輪又はモータ駆動される床処理ローラであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の床処理装置（１）。
【請求項６】
前記接触要素（５，１１，１２）が、モータ駆動される車輪、前記床処理装置（１）の移動により受動的に供回りするガイド車輪、又は、床処理要素であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の床処理装置（１）。
【請求項７】
前記接触要素（５，１１，１２）が、前記床処理装置（１）の進行方向（ｒ）への通常の移動において前記駆動要素（３）よりも先行することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の床処理装置（１）。
【請求項８】
前記駆動要素（３）の前記駆動軸（２）と、前記接触要素（５，１１，１２）の接触面（１３）又は２つの接触要素（５，１１，１２）を接続する接続直線（７）とが、互いに零ではない角度（α）を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の床処理装置（１）。
【請求項９】
前記角度（α）が、５°より大きくかつ１５°より小さく、特に５°より大きくかつ１０°より小さいことを特徴とする請求項８に記載の床処理装置（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハウジングと、移動のために電気モータ駆動されかつ回転軸の周りで回転可能な少なくとも１つの駆動要素と、ハウジングのハウジング下面から処理対象表面の方に延在しかつ移動方向において駆動要素よりも先行する少なくとも１つの接触要素とを備えた自律移動式の床処理装置に関する。  
【背景技術】
【０００２】
上述したタイプの床処理装置は従来公知の技術である。例えば、吸引及び／又は拭き掃除ロボットがあり、それは自動的に表面を移動し、かつそれにより吸引、拭き掃除などの床処理作業を行うことができる。床処理装置は、研磨装置、研削装置等とすることもできる。移動するために、床処理装置は、１又は複数の電気駆動される駆動要素を有し、それが、移動する床上で回転することにより、床処理装置の移動が行われる。駆動要素は、通常、床処理装置の車輪、又は、例えば剛毛ローラ又は拭きローラである駆動される作業要素である。駆動要素の駆動軸の空間的方向は同時に、床処理装置の移動方向を規定する。接触要素は、例えば、床処理装置における受動的に共周りする支持車輪とすることができ、それは、駆動要素より移動方向において先行し、かつ床処理装置を処理対象表面に対して支持する。通常、床処理装置は、２又はそれ以上のこのような支持車輪を有する。床処理装置が、例えばドア段差又はカーペット縁等の障害物に近づいたとき、支持車輪が最初に障害物に当たる。支持車輪が障害物を乗り越えた後に、駆動要素が障害物に到達することになる。
【０００３】
支持車輪又は駆動要素により障害物を乗り越えるために、床処理装置の駆動要素は、相当の力を処理対象表面に対して及ぼす必要がある。障害物の高さ、駆動要素の直径又は床処理装置の駆動力によっては、障害物の乗り越えに問題を生じることがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した従来技術に鑑み、本発明の目的は、障害物をより容易に乗り越えることができる床処理装置を構成することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この目的を達成するために、接触要素における移動方向に向いた接触表面、及び／又は、２つの接触要素を接続する接続直線が、駆動要素の駆動軸と平行ではない方向に向いており、かつ、移動方向において駆動要素の接触面から距離にあり、その距離が駆動要素の直径よりも小さいことが提示される。
【０００６】
本発明により提示される、駆動要素の駆動軸に対する（またそれにより床処理装置の移動方向に対しても）１又は複数の接触面の傾斜位置によって、１又は複数の接触要素の１又は複数の接触面が障害物と接触したとき、１又は複数の駆動要素の継続的な駆動によって障害物に対して床処理装置が傾斜位置となり、それによりその後、駆動要素の駆動軸が障害物の縁に対して平行ではなくなる。この結果、２つの駆動要素のうちの１つのみが、又は、単一の駆動要素の１つの端部領域のみが、最初に障害物と接触することによって、それぞれの場合においてもう１つの駆動要素が、又は、駆動要素の反対側に位置する端部領域が、障害物を乗り越えるために最適な態様で走行する表面に対して力を及ぼし続けることとなる。
本発明の特徴により、接触面又は接続直線が、床処理装置の移動方向において駆動要素の接触面から所定の距離、駆動要素の直径よりも小さい距離にあり、移動方向において接触面又は接続直線が駆動要素の直前に位置することが実現される。その結果、床処理装置すなわち接触要素が障害物と衝突したとき、床処理装置の強制的な傾斜位置が、時間的に、駆動要素が障害物と接触する直前に生じることになる。
特に好適には、接触面又は接続直線と駆動要素との間の距離が零に近づくことによって、接触面又は接続直線若しくはその延長直線が駆動要素に接することとなる。この好適な実施形態では、床処理装置が強制的な傾斜位置となった後、駆動要素が障害物に到達する前に例えば床の凹凸等によって再び別の方向に逸らされることを回避できる。
それにより、全体として床処理装置の登坂特性が改善され、特に障害物に比較的ゆっくりと乗り上げる場合に改善される。その結果、床処理装置がより信頼性をもって、特に何度も無駄な試みをすることなく障害物に乗り上げできることで、床処理サイクルに必要な時間が短縮される。そのことによって、１回のバッテリ充電当たりの床処理サイクルの回数を増すことができる。
【０００７】
接触要素は、床処理装置の使用位置において処理対象表面に接触する例えば支持車輪又はガイドローラである接触要素、又は、使用位置においてハウジングの下面から処理対象表面の方に突出するが処理対象表面からは離れている接触要素のいずれかとすることができる。後者の場合、接触要素が、床処理装置の使用位置において、好適には表面に対して約１０ｍｍ未満の距離にあることによって、例えばドア段差やカーペット縁等の乗り上げ可能な障害物と接触できるようになる。好適には、接触要素が、表面に向いた端部領域にローラ又はスライド要素を有することができ、それは床処理装置が継続的に移動するとき障害物の通過を可能とする。特に好適には、その際に、接触要素にバネ要素を設けることができ、その復元力に抗して床処理装置の駆動力により接触要素の変位を生じさせる。
【０００８】
１つの接触要素及び／又は複数の接触要素が、駆動軸に対して垂直に駆動軸と交差する中心線に関して非対称に、床処理装置に配置されていることを提示できる。従来技術においては、駆動要素及び支持車輪のようなハウジングのハウジング下面から突出する要素が、駆動軸の中心線又はハウジング下面の対称中心線に対して通常対称的に配置されている。その場合、支持車輪は、中心線まで各々同じ距離をもって配置されている。それに対してここでは、接触要素が、中心線に対して非対称であり、そしてそれにより駆動要素に対しても非対称に配置されている。その結果、上述した障害物に対する駆動要素の駆動軸の好適な傾斜位置を実現することができる。
【０００９】
さらに、床処理装置が、移動方向において互いに前後にずれて横並びで配置された２つの接触要素を有することが提示される。この実施形態によれば、２つ（又はそれ以上の）接触要素が床処理装置に配置されることによって、それらが床処理装置の移動中に乗り越えるべき障害物に対して時間差をもって衝突する。移動方向における接触要素の前後配置によって、先ず、移動方向において前方に配置された接触要素の接触のみが生じ、後方に配置された第２の接触要素はまだ障害物から離れている。
【００１０】
特に、床処理装置が少なくとも２つの駆動要素を有し、それらの駆動軸が同じ直線上に位置するか又は同じ駆動軸を有することが提示される。この実施形態による床処理装置は２つの駆動車輪を有し、それらは、例えば、同じ駆動軸の周りで回転するか、又は、互いに別個に形成されているが互いに平行な向きの２つの駆動軸の周りで回転する。駆動要素が別個の駆動軸を有する場合、それらの駆動軸が同じ直線上に位置する。
【００１１】
さらに、それらの接触要素同士が、駆動軸に対して垂直な方向において互いに数ｍｍだけ離れていることが提示される。駆動軸に対して垂直な方向は、床処理装置の移動方向に対応する。特に、接触要素同士の距離として、３ｍｍ〜１０ｍｍ、特に好適には４ｍｍ〜６ｍｍが提示される。実際に、接触要素同士が駆動軸に対して垂直な方向に約４ｍｍ離れていることは、障害物に駆動要素が時間差で到達すること、又は、駆動軸の端部領域の片側のみが先ず障害物に近づくことを可能とするために十分であることが既に判明している。
【００１２】
本発明の主旨において、駆動要素は、床処理装置におけるモータ駆動される車輪又はモータ駆動される床処理ローラとすることができる。例えば、別個のモータ駆動される車輪を有するのではなく、床処理装置の移動が少なくとも１つのモータ駆動される床処理ローラにより行われ、それと同時に表面の床処理を行うような床処理装置の実施形態も考えられる。特に、床処理装置が２つの床処理ローラを有することもでき、それらの駆動軸を互いに平行ではないように向けることもできる。この場合、床処理ローラの１つが、ここで定義された接触要素に相当するので、床処理ローラの１つが障害物と接触したとき、障害物に対するもう１つの床処理ローラの対応する傾斜位置がもたらされる結果、もう１つの床処理ローラの駆動力による提示された作用モードによって障害物を乗り越えられることが特に好適である。
【００１３】
さらに、床処理装置の接触要素が、モータ駆動される車輪、床処理装置の移動により受動的に共周りするガイド車輪、又は、床処理要素であることが提示される。従って、提示された接触要素は、能動的に駆動されるか又は移動により受動的に供回りする。非能動的に駆動される接触要素との組合せにおいては、常にモータ駆動される駆動要素が用いられるので、乗り越えられるべき障害物に対する床処理装置の傾斜誘導を確保することができる。接触要素は、例えば、床処理装置の支持車輪、又は、処理対象表面上で摩擦力を発生する受動的に回転する床処理要素とすることができる。しかしながらさらに、接触要素が、処理対象表面に全く接触しないように床処理装置に配置されかつ構成されることもできる。この実施形態においては、接触要素は、表面に対して支持する機能はなく、処理対象表面から起立する障害物と接触する。特に単純な場合、接触要素は、ハウジングの下面で表面の方に突出する突起である。接触要素は、好適には処理対象表面との間に距離があり、その距離は、ドア段差又はカーペット縁などの障害物を乗り越えるための通常の高さよりも小さい。
【００１４】
特に好適な実施形態によれば、接触要素が、床処理装置の通常の移動における進行方向に駆動要素を誘導することが提示される。床処理装置が通常の進行方向において障害物の方に移動するとき、床処理装置の傾斜位置を強制する接触要素又はそのように作動する複数の接触要素が床処理要素の傾斜位置を実現することで、駆動要素に対して時間的に先行して先ず１又は複数の接触要素が障害物と接触することとなる。しかしながら、床処理装置が付加的に後方移動するとき又は後方移動のみを行うとき、同様に、先ず１又は複数の接触要素により接触し、そしてその後でのみ駆動要素により接触することもできる。
【００１５】
駆動要素の駆動軸と、接触要素の接触面又は２つの接触要素を接続する接続直線とが、零ではない角度をなすことが提示される。特に、５°より大きく１５°より小さい角度をなすことが提示される。特に好適には、その角度が５°より大きく１０°より小さい。提示された角度範囲は、障害物に対する床処理装置の傾斜位置にも相当する。例えば接触面又は接続直線と駆動軸との間の角度１０°のとき、床処理装置は、それ以前の移動方向に対して１０°傾斜している。従って、床処理装置が、それ以前の直線的な移動方向から変位して障害物の縁を傾斜して乗り越えることによって、新たな移動方向は、障害物の境界又は縁に対して垂直には向いていない。床処理装置の傾斜位置は、床処理装置が障害物を完全に乗り越えた後、必要に応じてナビゲーション／自己位置認識装置により再度修正することができ、それによって床処理装置は計画された移動経路を続ける。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の床処理装置の斜視図である。
【図２】図２は、従来技術による床処理装置の底面図である。
【図３】図３は、図２の床処理装置が障害物を乗り越えるときを示す。
【図４】図４は、本発明の床処理装置の底面図である。
【図５】図５は、図４の床処理装置が障害物を乗り越えるときを示す。
【図６】図６は、本発明の床処理装置のさらに別の実施形態を示す。
【図７】図７は、本発明の床処理装置のさらに別の実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、実施例を示した図面を参照して、本発明をさらに詳細に説明する。
図１は、ここでは掃除ロボットとして構成された本発明の床処理装置１を示す。床処理装置１は、表面上を自律移動し、そのためにナビゲーション／自己位置認識装置を有し、それを用いて空間の内部での方向付け及び周囲マップの作成が可能である。床処理装置１は、２つの駆動要素３と、図１には剛毛ローラとして形成された接触要素１２のみを見ることができる複数の接触要素５、１１、１２とを有する。床処理装置１は、処理対象表面上において一方では駆動要素３を介して支持され、他方では接触要素５を介して支持されており、その場合、駆動要素３及び剛毛ローラとして形成された接触要素１２もモータ駆動されている。床処理装置１は、駆動要素３の駆動軸の向きにより与えられる進行方向ｒを有し、それは駆動要素３の回転方向に対応する。
【００１８】
床処理装置１のハウジング８には、床処理装置１の周囲の障害物１０までの距離を計測する距離計測装置９が配置されている。距離計測装置９は、ここでは例えば三角測量システムとして構成されており、障害物１０までの距離を好適には３６０°の角度範囲で計測することができる。距離計測装置９は、床処理装置１のナビゲーション／自己位置認識装置の一部である。
【００１９】
図２及び図３は、先ず、従来技術の床処理装置１の下面を示している。詳細には、床処理装置１が２つのモータ駆動される駆動要素３を有し、それはここでは電気モータの共通の駆動軸２を介して駆動される。さらに、床処理装置１は、複数の接触要素５、１１、１２を有し、それらの中で接触要素１１及び接触要素５はそれぞれ一対配置されている。接触要素５、１１、１２は、それぞれ移動方向に向いた接触面１３を有し、それらは、駆動要素３の駆動軸２に平行に向いている。接触要素５及び１１は支持車輪であり、それらは床処理装置１の移動時に表面上で受動的に転がる。接触要素１２は、上述した剛毛ローラであり、それは掃除対象面のブラッシング処理のためにモータ駆動される。接触要素５の回転軸６も、接触要素１１の回転軸６も、共通の直線上にある。本発明をさらに詳細に説明するために、図２に示した中心線４が規定され、それは駆動軸２と直交する向きであり、かつ、駆動軸２を２等分している。中心線４は、床処理装置１の通常の進行方向ｒに対して平行に向いている。
【００２０】
図３は、床処理装置１が、床処理装置１により乗り越えることができる障害物１０と遭遇する状況を示す。障害物１０は、ここでは例えば、ドア段差である。床処理装置１の進行方向ｒへの移動中、先ず第１の時点で接触要素１２の接触面１３が障害物１０と衝突する。遅れて第２の時点で、その後ろに位置する２つの接触要素５が同時に障害物１０に衝突する。床処理装置１に対抗する障害物１０による抵抗は、床処理装置１の駆動要素３により克服されなければならず、それにより接触要素５、１２を障害物１０に押し上げることができる。接触要素５、１２が障害物１０を乗り越えると直ちに、床処理装置１の更なる移動により、２つの駆動要素３が同時に障害物１０に衝突する。２つの駆動要素３が同時に表面上で支持されかつ障害物１０に乗り上げねばならないので、障害物を通り抜けることが困難である。
【００２１】
図４から図７は、上述した従来技術を凌駕する３つの異なる実施形態を示し、それらにおいては障害物１０の乗り越えが容易に行われる。図示の実施形態は、さらに可能な多数の実施形態から単に選択されたものであってそれらに限定されるものではない。
【００２２】
図４及び図５は第１の実施形態を示し、その場合、２つの接触要素５が床処理装置１の進行方向ｒにおいて、一方が他方に対して前後にずれて横並びで配置されることによって、駆動要素３の駆動軸２に対する２つの接触要素５からの距離が異なることとなる。このことは同時に、剛毛ローラとして形成された接触要素１２に対する２つの接触要素５からの距離についても同様に異なることとなる。図示の通り、２つの接触要素５の接触面１３を仮想的に接続する接続直線７は、駆動軸２と平行ではなく、駆動軸２と接続直線７はここでは例えば１０°の角度αをなしている。中心線４に平行な方向における接触要素５同士の距離ａは、例えば約４ｍｍであり、ここでは距離ａは、床処理装置１の図示の寸法に対して比例して描かれていない。
【００２３】
図５は、図４の床処理装置において、接触要素５の接触面１３が、ここでも同様にドア段差である障害物１０に衝突したときを示している。図示した状況では、剛毛ローラとして形成された接触要素１２は、既に障害物１０を通過しているので、支持車輪として形成された接触要素５が障害物１０に当接する。床処理装置１が依然として図４に示した進行方向ｒに移動している限り、駆動要素３の駆動軸２は依然として障害物１０の縁に平行に向いている。その結果、先ず、１つのすなわち図中の下側の接触要素５のみが障害物１０と接触する。結果的に床処理装置１は、それにより生じた接触要素５の旋回点を中心として旋回させられ、もう１つの接触要素５（図中の上側）も障害物１０に衝突するまで旋回させられる。そのとき、図５に示した新たな進行方向ｒを生じる。従って、最終位置においては、双方の接触要素５が障害物１０の縁に配置されることとなる。駆動要素３の駆動軸２は、それにより障害物１０に対して傾斜し、その場合の駆動軸２と障害物１０との間の角度は、駆動軸２と接触要素５の接続直線７との間の角度αに対応し、すなわち１０°である。さらに床処理装置１が新たな進行方向ｒの方に移動すると、２つの駆動要素３は障害物１０に対して時間的にずれて衝突することとなり、その場合、先ず、第１の駆動要素３のみが障害物１０と衝突する（図５参照）。接続直線７は、ここでは進行方向ｒにおいて、駆動要素３の接触面に対して距離零で接しており、すなわち接続直線７は、図４及び図５の駆動要素３の１つと接するか交差する。これにより、駆動要素３は、接触面１３が障害物１０に衝突することにより床処理装置１が傾斜した瞬間に、障害物１０に実質的に接触する。従って、障害物の乗り越え前に床処理装置１が再び真っ直ぐにさせられることなく、駆動要素３が、その時点で直ちに障害物１０を乗り越えることができる。実際には、接触要素５の接触面１３又はここでは接続直線７が、床処理装置１の移動方向において、駆動要素３の接触面に対して零ではないが駆動要素３の直径よりも小さい距離を有する場合は、駆動要素３による障害物１０の最適な乗り越えに十分であることが判明している（図６及び図７の実施例も参照）。駆動要素３の接触面とは、障害物１０と最初に衝突する、進行方向ｒにおいて前方に向いた駆動要素３の円周面と理解される。これは、少なからず障害物１０の高さ及び駆動要素３の直径に依存する。第２の駆動要素３が、図５において未だ障害物１０と接触していないことにより、第２の駆動要素３はなおその駆動力を表面に対して最適に伝達することができるので、第１の駆動要素３が障害物１０を乗り越えることができる。２つの駆動要素３における障害物１０との衝突が時間的にずれることで、表面又は障害物１０の縁に対する駆動要素３の付着力が強化される結果、従来技術に比べて障害物１０に対する登り走行が格段に容易となる。
【００２４】
図６及び図７は、本発明による床処理装置の２つのさらに別の実施形態を示し、その場合、障害物１０の乗り越えが、同様に、強制的な傾斜した登り走行により容易となる。
【００２５】
図６は、接触要素５及び接触要素１１の双方が、互いに前後にずれて配置されていることによって、進行方向ｒに走行するとき及び進行方向ｒと反対方向に走行するときの双方において、先ず各々の接触要素５又は接触要素１１の１つのみが障害物１０に対して衝突する実施形態を示している。この場合、接触要素１１は、床処理装置１の後方走行中、すなわち床処理装置１の通常の進行方向ｒとは反対向きに移動しているときに、障害物１０を良好に乗り越える役割を担う。
【００２６】
図７は、剛毛ローラとして形成された接触要素１２が、駆動要素３の駆動軸２に対して０°ではない角度αを有する、さらに別の実施形態を示している。この実施形態では、床処理装置１が障害物１０に近づいたとき、先ず、接触要素１２の２つの軸方向端部領域のうちの１つと障害物１０との間の接触のみが生じる。接触要素１２の反対側に位置する端部領域は、時間的に遅れて障害物１０に対して衝突する。最終的に接触要素１２の双方の端部領域が障害物１０と接触したとき、床処理装置１は、障害物１０の縁に対して傾斜位置にあり、その場合、駆動軸２と障害物１０の乗り越えられるべき縁とは、互いに平行ではない。この傾斜位置において、先ず、１つの駆動要素３のみが障害物１０と接触することとなるが、一方、もう１つの駆動要素３はまだその全力を表面に対して及ぼすことができる。
【００２７】
図６及び図７の例示としての実施形態においては、接触要素１２の接続直線７（図７）又は接触要素１１の接触面１３の接続直線７（図６）と、駆動要素３の接触面との間の距離が、零より大きくかつ駆動要素３の直径よりも小さい。図示された平面図において、障害物１０の大きさ及び駆動要素３の直径に依存して、駆動要素３の接触面は、駆動要素３における駆動軸２と走行面外郭との間のいずれかの位置に配置され、かつ駆動軸２に対して実質的に平行に向けられる。
【符号の説明】
【００２８】
１  床処理装置
２  駆動軸
３  駆動要素
４  中心線
５  接触要素
６  回転軸
７  接続直線
８  ハウジング
９  距離計測装置
１０  障害物
１１  接触要素
１２  接触要素
１３  接触面
α  角度
ａ  距離
ｒ  進行方向
【図１】
2019034125.tif 000003
【図２】
2019034125.tif 000004
【図３】
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【図４】
2019034125.tif 000006
【図５】
2019034125.tif 000007
【図６】
2019034125.tif 000008
【図７】
2019034125.tif 000009