(57)【要約】【課題】障害物の間際まで清掃を行うことのできる、簡単な構成の自走式清掃装置を実現する。【解決手段】自装置に対する障害物の接触位置を、自装置の移動方向前面側に対する障害物の接触と移動方向側面側に対する障害物の接触とを検知する接触検知センサ（２９ａ，２９ｂ）の検知結果と自装置の周囲に存在する障害物を非接触で検知するレーザレンジファインダ（４）の検知結果とに基づいて判定する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自走機能と清掃機能とを有する自走式清掃装置であって、
自装置の移動方向の前面側に対する障害物の接触と側面側に対する障害物の接触とを共通の検知手段により検知する接触検知部と、
自装置の周囲に存在する障害物を非接触で検知する障害物検知部と、
上記接触検知部の検知結果と上記障害物検知部の検知結果とに基づいて自装置に対する障害物の接触位置を判定する接触位置判定部とを備えていることを特徴とする自走式清掃装置。
【請求項２】
床面の清掃を行う清掃ユニットを備え、
上記清掃ユニットは、
ユニット本体部と、
上記ユニット本体部に対して自装置の移動方向の前面側に配置される前面緩衝部と移動方向の側面側に配置される側面緩衝部とを有する緩衝部材と、
上記緩衝部材を上記ユニット本体部に対して相対的に移動可能に支持する支持部とを備え、
上記支持部は、自装置の移動によって上記前面緩衝部に障害物が接触した場合の上記緩衝部材の移動方向と上記側面緩衝部に障害物が接触した場合の上記緩衝部材の移動方向とが共通になるように上記緩衝部材を支持し、
上記接触検知部は、上記緩衝部材または上記支持部が上記ユニット本体部に対して相対的に移動することを上記共通の検知手段で検知することにより、上記前面緩衝部に対する障害物の接触および上記側面緩衝部に対する障害物の接触を検知することを特徴とする請求項１に記載の自走式清掃装置。
【請求項３】
床面上を移動するための走行装置と、
床面の清掃を行う清掃ユニットと、
上記清掃ユニットを上記走行装置に対して上記床面に略平行な方向に移動または回転可能に連結する連結部と、
上記清掃ユニットに障害物が接触していないときに上記清掃ユニットの上記走行装置に対する相対位置が所定位置になるように上記連結部もしくは上記清掃ユニットに弾性力を付与する弾性部材、または上記清掃ユニットの上記走行装置に対して上記床面に略平行な方向の相対位置を変化させるように上記連結部もしくは上記清掃ユニットを動作させる清掃ユニット駆動部とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の自走式清掃装置。
【請求項４】
自装置の移動経路を設定する移動経路設定部を備え、
上記移動経路設定部は、上記接触位置判定部が判定した接触位置に基づいて、自装置に接触した上記障害物に沿って自装置を移動させながら上記障害物の間際まで清掃を行うように上記移動経路を設定することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の自走式清掃装置。
【請求項５】
上記障害物検知部は、光学センサまたは超音波センサであることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の自走式清掃装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動走行機能と清掃機能とを備えた自走式清掃装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動走行機能を備えた自走式清掃機の開発が進んでおり、清掃環境によっては自走式清掃装置を用いて無人で清掃を行うことが可能になっている。
【０００３】
ところで、自走式清掃装置の中には、超音波センサ等の障害物検知手段を用いて自装置から壁等の障害物までの距離を測定し、自装置と障害物との距離を一定に保ちながら障害物に沿って移動することで、障害物近傍の清掃を行うものがある。
【０００４】
しかしながら、この種の自走式清掃装置では、障害物に沿って移動する際、障害物の凸部形状に応じて障害物との衝突を回避しながら移動するために、障害物との間にある程度のマージンを設定する必要があった。このため、自走式清掃装置と障害物との間の距離をゼロにはできず、障害物から所定距離以上離れた位置を移動していた。その結果、上記従来の自走式清掃装置では、自走式清掃装置と障害物との間に吸引ノズルが通過しない領域（例えば壁際等）が生じ、上記領域のゴミを取り除くことができないという問題があった。
【０００５】
これに対して、特許文献１には、走行ユニットと走行ユニットに対して左右方向に移動可能な清掃ユニットを備え、清掃ユニットの外周部に設けられたバンパが壁等の障害物に接触したときにバンパ内に配置されたセンサにより障害物を検出し、障害物を避ける方向に清掃ユニットを移動させることにより、障害物の間際まで掃除できるようにした自走式作業ロボットが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４３９１３６４号（２００６年３月２３日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１の技術には、自走式作業ロボットに対する障害物の接触位置を検出するために、バンパ内に合計８コの接触センサを備える必要があり、構成の複雑化および部品点数の増加を招いてしまうという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、障害物の間際まで清掃を行うことのできる、簡単な構成の自走式清掃装置を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一実施態様にかかる自走式清掃装置は、自走機能と清掃機能とを有する自走式清掃装置であって、自装置の移動方向の前面側に対する障害物の接触と側面側に対する障害物の接触とを共通の検知手段により検知する接触検知部と、自装置の周囲に存在する障害物を非接触で検知する障害物検知部と、上記接触検知部の検知結果と上記障害物検知部の検知結果とに基づいて自装置に対する障害物の接触位置を判定する接触位置判定部とを備えていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
上記の構成によれば、接触検知部が、自装置の移動方向前面側に対する障害物の接触と移動方向側面側に対する障害物の接触とを共通の検知手段により検知するので、それぞれの面に対する障害物の接触を別々の検知手段により検知する構成に比べて、接触検知部の構成を簡略化できる。また、接触位置判定部が、障害物検知部の検知結果と接触検知部の検知結果とに基づいて自装置に対する障害物の接触位置を判定するので、自装置に対する障害物の接触位置を正確に判定できる。これにより、障害物の接触位置を簡単な構成で性格に判定することができるので、障害物の間際まで清掃を行うことのできる簡単な構成の自走式清掃装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態にかかる自走式清掃装置の概略構成を示す斜視模式図である。
【図２】図１に示した自走式清掃装置の断面模式図である。
【図３】図１に示した自走式清掃装置に備えられる吸引ヘッドの断面模式図である。
【図４】図３に示した吸引ヘッドに備えられるバンパの動作を示す説明図である。
【図５】図１に示した自走式清掃装置に備えられるレーザレンジファインダの動作を示す説明図である。
【図６】図１に示した自走式清掃装置における制御系の構成を示す説明図である。
【図７】図１に示した自走式清掃装置における吸引ヘッドに対する障害物の接触位置を判定する判定処理の流れを示すフローチャートである。
【図８】図１に示した自走式清掃装置における吸引ヘッドに対する障害物の接触位置の例を示す説明図である。
【図９】本発明の他の実施形態にかかる自走式清掃装置の概略構成を示す斜視模式図である。
【図１０】図９に示した自走式清掃装置における制御系の構成を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
〔実施形態１〕
本発明の一実施形態について説明する。
【００１３】
（１−１．自走式清掃装置１００の構成）
図１は本実施形態にかかる自走式清掃装置１００の概略構成を示す斜視模式図であり、
図２は自走式清掃装置１００を上方から見た断面模式図である。
【００１４】
図１に示すように、自走式清掃装置１００は、走行装置１、吸引ヘッド（清掃ユニット）２、スイングアーム（連結部）３、およびレーザレンジファインダ（光学センサ、障害物検知部）４を備えている。
【００１５】
走行装置１は、図２に示すように、床面上に載置される車輪７ａ〜７ｃを備えている。これら車輪７ａ〜７ｃのうちの一部また全部は、移動駆動部６３（後述する図６参照）によって床面に平行な回転軸周りに回転駆動され、それによって走行装置１が床面上を図１および図２に示した直進移動方向に移動する。また、車輪７ａ〜７ｃのうちの一部また全部は、転舵駆動部６４（後述する図６参照）によって当該車輪の回転軸方向が床面に平行な面内で回転するように転舵駆動され、それによって走行装置１の移動方向が変更される。なお、移動駆動部６３および転舵駆動部６４の構成は特に限定されるものではなく、例えば、モータ（あるいはエンジン）やギア等からなる従来から公知の駆動手段を用いることができる。また、移動駆動部６３の動力発生源と転舵駆動部６４の動力源とは共通であってもよい。
【００１６】
吸引ヘッド２は、走行装置１の直進移動方向に略平行な方向に延伸する筒状の形状（内部に中空部分を有する形状）を有しており、スイングアーム３によって走行装置１に連結されている。具体的には、スイングアーム３の一端側は走行装置１に対して回転軸６を中心として床面に平行な方向（図２に示した矢印Ａ方向）に回転可能に連結され、他端側は吸引ヘッド２に固定されている。
【００１７】
なお、本実施形態では、吸引ヘッド２が走行装置１に対して直進移動方向の前方側に配置されている構成（走行装置１が吸引ヘッド２を押す構成）について説明するが、これに限らず、走行装置１に対して直進移動方向の後方側に配置されている構成（走行装置１が吸引ヘッド２を牽引する構成）としてもよい。
【００１８】
また、本実施形態では、吸引ヘッド２の上記延伸方向の長さは走行装置１の当該方向の幅よりも長くなっており、スイングアーム３は吸引ヘッド２における上記延伸方向の略中心に取り付けられている。これにより、走行装置１が通過する領域よりも広い領域を吸引ヘッド２によって清掃できるようになっている。
【００１９】
また、スイングアーム３は、一端側が走行装置１に固定され、他端側が当該スイングアーム３に取り付けられたバネ（弾性部材）５により、吸引ヘッド２に障害物が接触していない状態（吸引ヘッド２に外力が作用していない状態）のときにスイングアーム３の延伸方向が走行装置１の直進移動方向に略平行な方向を向くように付勢されている。
【００２０】
これにより、走行装置１の移動によって吸引ヘッド２が壁等の障害物（物体）に接触した場合、吸引ヘッド２およびスイングアーム３がバネ５の弾性力によって付与される付勢力（復元力）に打ち勝って走行装置１に対して床面に平行な方向に相対的に回転する。その結果、吸引ヘッド２が壁等の障害物に沿って移動し、障害物の間際まで吸引ヘッド２を寄せて清掃を行えるようになっている。
そして、吸引ヘッド２に対する障害物の接触が解除されると、バネ５の付勢力（復元力）によりスイングアーム３の延伸方向が走行装置１の直進移動方向に略平行な方向になるようにスイングアーム３が回転する。
【００２１】
図３は、吸引ヘッド２を上方から見た断面模式図である。図３に示すように、吸引ヘッド２は、本体部（ユニット本体部）２１と、バンパ（緩衝部材）２２ａ，２２ｂ、ブラケット（支持部）２３ａ，２３ｂ、バー（支持部）２４ａ，２４ｂ、リンク部（支持部）２５ａａ，２５ｂ、回転軸（支持部）２６ａ１，２６ａ２，２６ｂ１，２６ｂ２、スプリング２７ａ，２７ｂ、ストッパ２８ａ，２８ｂ、および接触検知スイッチ（接触検知センサ）２９ａ，２９ｂからなる接触検知部とを備えている。
【００２２】
本体部２１は、床面に平行、かつ自走式清掃装置１００の直進移動方向に略垂直な方向に延伸するとともに、床面側が開口した中空部（図示せず）を有している。また、本体部２１の上記中空部は、スイングアーム３の中空部分に連通している。また、スイングアーム３の中空部分は走行装置１内に設けられた吸引モータ６５（後述する図６参照）に接続されている。これにより、吸引モータ６５が駆動されると、吸引ヘッド２の本体部２１から床面上の塵芥が空気とともに吸引され、スイングアーム３を介して走行装置１内に備えられた塵芥収容部（図示せず）に収容される。なお、塵芥とともに吸引された空気はフィルタ（図示せず）を介して走行装置１の外部に排出される。
【００２３】
バンパ２２ａは走行装置１側から見て本体部２１の右前方側の角部を覆うように配置されている。具体的には、バンパ２２ａは、床面に垂直な方向から見た断面が、本体部２１の右側面（走行装置１側から見て右側の側面）の一部に対向配置される側面緩衝部と、本体部２１の前面（直進移動方向側の面）における右側端部（走行装置１側から見て右側の端部）を含む領域に対向配置される前面緩衝部とを有する略Ｌ字型の形状になっている。
【００２４】
また、バンパ２２ｂは走行装置１側から見て本体部２１の左前方側の角部を覆うように配置されている。具体的には、バンパ２２ｂは、床面に垂直な方向から見た断面が、本体部２１の左側面（走行装置１側から見て左側の側面）の一部に対向配置される側面緩衝部と、本体部２１の前面（直進移動方向側の面）における左側端部（走行装置１側から見て左側の端部）を含む領域に対向配置される前面緩衝部とを有する略Ｌ字型の形状になっている。
【００２５】
なお、バンパ２２ａとバンパ２２ｂとは、互いに分離されており、走行装置１の直進移動方向に平行、かつ吸引ヘッド２の延伸方向についての中心を通る直線を軸として互いに線対称（鏡対称）になるように設けられている。
【００２６】
バー２４ａは本体部２１の延伸方向に略平行な方向に延伸する形状を有しており、ブラケット２３ａによってバンパ２２ａに固定されている。また、バー２４ａの一端側はリンク部２５ａ１に対して床面に平行な方向に沿って回転接続されており、他端側はリンク部２５ａ２に対して床面に平行な方向に沿って回転可能に接続されている。
【００２７】
リンク部２５ａ１は、一端側がバー２４ａに接続され、他端側が本体部２１に対して回転軸２６ａ１を軸として床面に平行な方向に回転可能に接続されている。また、リンク部２５ａ２は、一端側がバー２４ａに接続され、他端側が本体部２１に対して回転軸２６ａ２を軸として床面に平行な方向に回転可能に接続されている。
【００２８】
スプリング２７ａは、回転軸２６ａ１に巻き付けられており、リンク部２５ａ１をバー２４ａとの接続部が本体部２１の右側面側（走行装置１から見て右側）に回転する方向に付勢するように配置されている。
【００２９】
ストッパ２８ａはバー２４ａの一端側に当接する位置に配置されており、バンパ２２ａに障害物等の物体が当接していない状態ではスプリング２７ａの付勢力によってバー２４ａがストッパ２８ａに押し付けられる。これにより、バンパ２２ａに障害物等の物体が当接していない状態ではバンパ２２ａが本体部２１に対向する所定位置に位置決めされる。
【００３０】
接触検知スイッチ２９ａは、リンク部２５ａ２に対向する位置に配置されている。
【００３１】
図４の（ａ）に示すように自走式清掃装置１００が移動することによってバンパ２２ａの前面に障害物等の物体が接触した場合、および図４の（ｂ）に示すよう自走式清掃装置１００が移動することによってバンパ２２ａの右側面に障害物等の物体が接触した場合、バンパ２２ａ、ブラケット２３ａ、およびバー２４ａに直進移動方向と反対側に向かう力が作用し、バー２４ａに連結されたリンク部２５ａ１，２５ａ２がスプリング２７ａの付勢力に打ち勝って回転軸２６ａ１を軸として回転（上方から見て反時計回りに回転）する。これにより、接触検知スイッチ２９ａがリンク部２５ａ２に押され、バンパ２２ａに障害物等の物体が接触したことが検知される。
【００３２】
バー２４ｂは本体部２１の延伸方向に略平行な方向に延伸する形状を有しており、ブラケット２３ｂによってバンパ２２ｂに固定されている。また、バー２４ｂの一端側はリンク部２５ｂ１に対して床面に平行な方向に沿って回転接続されており、他端側はリンク部２５ｂ２に対して床面に平行な方向に沿って回転可能に接続されている。
【００３３】
リンク部２５ｂ１は、一端側がバー２４ｂに接続され、他端側が本体部２１に対して回転軸２６ｂ１を軸として床面に平行な方向に回転可能に接続されている。また、リンク部２５ｂ２は、一端側がバー２４ｂに接続され、他端側が本体部２１に対して回転軸２６ｂ２を軸として床面に平行な方向に回転可能に接続されている。
【００３４】
スプリング２７ｂは、回転軸２６ｂ１に巻き付けられており、リンク部２５ｂ１をバー２４ｂとの接続部が本体部２１の左側面側（走行装置１から見て左側）に回転する方向に付勢するように配置されている。
【００３５】
ストッパ２８ｂはバー２４ｂの一端側に当接する位置に配置されており、バンパ２２ｂに障害物等の物体が当接していない状態ではスプリング２７ｂの付勢力によってバー２４ｂがストッパ２８ｂに押し付けられる。これにより、バンパ２２ｂに障害物等の物体が当接していない状態ではバンパ２２ｂが本体部２１に対向する所定位置に位置決めされる。
【００３６】
接触検知スイッチ２９ｂは、リンク部２５ｂ２に対向する位置に配置されている。これにより、自走式清掃装置１００が移動することによってバンパ２２ｂの前面側（直進移動方向の前面側）あるいは側面側（直進移動方向の側面側）に障害物等の物体が接触したときに、上述した接触検知スイッチ２９ａの場合と同様、接触検知スイッチ２９ｂがリンク部２５ｂ２に押されてバンパ２２ｂに障害物等の物体が接触したことが検知される。
【００３７】
レーザレンジファインダ４は、走行装置１の直進移動方向側の面に配置されており、自走式清掃装置１００の周囲に存在する障害物までの距離を検知する。具体的には、レーザレンジファインダ４は、図５に示すように、所定の測距範囲４１に向けて赤外線レーザを照射するとともに、照射した赤外線レーザの反射光を検出し、検出した反射光に基づいて障害物の位置（傷害物が存在する方向および障害物までの距離）を測定する。なお、レーザレンジファインダ４により、障害物の位置に加えて傷害物の形状を検出するようにしてもよい。
【００３８】
（１−２．自走式清掃装置１００の制御系の構成）
図６は、自走式清掃装置１００の制御系の概略構成を示す説明図である。この図に示すように、自走式清掃装置１００は、制御部５０、移動駆動部６３、転舵駆動部６４、吸引モータ６５、接触検知スイッチ２９ａ，２９ｂ、レーザレンジファインダ４、マップデータ記憶部６１、および指示入力部６２を備えている。
【００３９】
制御部５０は、指示入力部６２を介して入力されるユーザからの指示や、自走式清掃装置１００に備えられる各種センサ等の検知結果などに応じて自走式清掃装置１００の各部の動作を制御するものであり、接触位置判定部５１、移動経路設定部５２、移動制御部５３、および吸引制御部５４を備えている。
【００４０】
接触位置判定部５１は、吸引ヘッド２に備えられる接触検知スイッチ２９ａ，２９ｂの検知結果と、レーザレンジファインダ４の検知結果とに基づいて、吸引ヘッド２に対する物体の接触位置（あるいは吸引ヘッド２に接触した物体の位置）の判定処理を行う。なお、この判定処理の詳細については後述する。
【００４１】
移動経路設定部５２は、指示入力部６２を介して入力されるユーザからの指示、およびマップデータ記憶部６１に予め記憶している清掃領域の地図情報に応じて、指定された清掃領域の清掃を行うための自走式清掃装置１００の移動経路、あるいは自走式清掃装置１００を現在の位置から目標位置まで移動させるための移動経路を設定する。
【００４２】
マップデータ記憶部６１は、自走式清掃装置１００によって清掃を行う領域の地図情報を記憶するための記憶部である。マップデータ記憶部６１の構成は特に限定されるものではなく、例えば、ハードディスクや半導体メモリ等の従来から公知の記憶手段を用いることができる。なお、マップデータ記憶部６１に代えて、地図情報を外部から通信により取得する地図情報取得部を備えてもよい。
【００４３】
また、移動経路設定部５２は、吸引ヘッド２が障害物等の物体に接触した場合に、接触位置判定部５１の判定結果に基づいて、自走式清掃装置１００を当該物体に沿って移動させながら当該物体の間際まで清掃を行うように自走式清掃装置１００の移動経路を変更する。
【００４４】
移動制御部５３は、レーザレンジファインダ４の検知結果とマップデータ記憶部６１に記憶されている清掃領域（移動領域）の地図情報とを照合することで自己位置を認識し、移動経路設定部５２によって設定された移動経路に沿って自走式清掃装置１００を移動させるように、走行装置１に備えられている移動駆動部６３および転舵駆動部６４の動作を制御することにより、自走式清掃装置１００の自走機能を実現する。
【００４５】
なお、レーザレンジファインダ４の検知結果とマップデータ記憶部６１に記憶されている地図情報とに齟齬が生じた場合（例えば地図情報の作成時には想定されていなかった新たな障害物が設置された場合など）に、移動制御部５３（あるいは移動経路設定部５２）がマップデータ記憶部６１に記憶されている地図情報をレーザレンジファインダ４の検知結果に応じて補正するようにしてもよい。
【００４６】
移動駆動部６３は、移動制御部５３の指示に応じて車輪７ａ〜７ｃのうちの一部または全部を回転駆動させて走行装置１を移動させる。転舵駆動部６４は移動制御部５３の指示に応じて車輪７ａ〜７ｃのうちの一部または全部の回転軸方向を回転させて走行装置１の走行方向を変換させる。
【００４７】
吸引制御部５４は、吸引モータ６５の動作を制御し、吸引ヘッド２を介して床面上の塵芥等を吸引させることにより、自走式清掃装置１００の清掃機能を実現する。
【００４８】
指示入力部６２は、ユーザからの各種指示を受け付けて制御部５０に伝達するユーザインターフェースである。指示入力部６２の構成は特に限定されるものではなく、例えば、各種キーボタン、キーボード、タッチパネル、あるいはこれらの組み合わせなどを用いることができる。また、指示入力部６２は、外部から送信されてくるユーザの指示情報を受信するものであってもよい。
【００４９】
（１−３．接触位置の判定処理）
図７は、吸引ヘッド２に対する障害物等の物体の接触位置の判定処理の流れを示すフローチャートである。
【００５０】
まず、接触位置判定部５１は、接触検知スイッチ２９ａの検知結果に基づいて、バンパ２２ａ（右側バンパ）に障害物が接触したか否かを判断する（Ｓ１）。
【００５１】
Ｓ１においてバンパ２２ａに障害物が接触したと判断した場合、接触位置判定部５１は、レーザレンジファインダ４の検知結果に基づいて、吸引ヘッド２の右前方（バンパ２２ａの前方）の吸引ヘッド２から所定距離以内の領域に障害物が存在するか否かを判断する（Ｓ２）。上記所定距離は特に限定されるものではなく、例えば、レーザレンジファインダ４の距離測定精度や、吸引ヘッド２の配置位置の寸法公差などを考慮して適宜設定すればよい。
【００５２】
Ｓ２において吸引ヘッド２の右前方に障害物が存在すると判断した場合、接触位置判定部５１は、バンパ２２ａの前面側に障害物が接触したと判断する（Ｓ３）。
【００５３】
一方、Ｓ２において吸引ヘッド２の右前方に障害物が存在しないと判断した場合、接触位置判定部５１は、バンパ２２ａの側面側に障害物が接触したと判断する（Ｓ４）。なお、Ｓ２において吸引ヘッド２の右前方に障害物が存在しないと判断した場合に、接触位置判定部５１が、レーザレンジファインダ４の検知結果に基づいて、吸引ヘッド２の右側方の吸引ヘッド２から所定距離以内の領域に障害物が存在するか否かをさらに判断し、存在すると判断した場合にバンパ２２ａの側面側に障害物が接触したと判断するようにしてもよい。
【００５４】
Ｓ１においてバンパ２２ａに障害物が接触していないと判断した場合、接触位置判定部５１は、バンパ２２ｂ（左側バンパ）に障害物が接触したか否かを判断する（Ｓ５）。
【００５５】
Ｓ５においてバンパ２２ｂに障害物が接触したと判断した場合、接触位置判定部５１は、レーザレンジファインダ４の検知結果に基づいて、吸引ヘッド２の左前方（バンパ２２ｂの前方）の吸引ヘッド２から所定距離以内の領域に障害物が存在するか否かを判断する（Ｓ６）。
【００５６】
Ｓ６において吸引ヘッド２の左前方に障害物が存在すると判断した場合、接触位置判定部５１は、バンパ２２ｂの前面側に障害物が接触したと判断する（Ｓ７）。
【００５７】
一方、Ｓ６において吸引ヘッド２の左前方に障害物が存在しないと判断した場合、接触位置判定部５１は、バンパ２２ａの側面側に障害物が接触したと判断する（Ｓ４）。なお、Ｓ２において吸引ヘッド２の左前方に障害物が存在しないと判断した場合に、接触位置判定部５１が、レーザレンジファインダ４の検知結果に基づいて、吸引ヘッド２の左側方の吸引ヘッド２から所定距離以内の領域に障害物が存在するか否かをさらに判断し、存在すると判断した場合にバンパ２２ｂの側面側に障害物が接触したと判断するようにしてもよい。
【００５８】
Ｓ３、Ｓ４、Ｓ７、またはＳ８において障害物の接触位置を判定した後、接触位置判定部５１は、自走式清掃装置１００の移動が完了したか否かを判断し（Ｓ９）、完了したと判断した場合にはＳ１の処理に戻り、完了したと判断した場合には接触位置の判定処理を終了する。
【００５９】
これにより、例えば、バンパ２２ａに対する障害物の接触が検知された場合であって、図８の（ａ）に示すように吸引ヘッド２の右前方に障害物Ａ１が存在する場合、バンパ２２ａの前面側に障害物Ａ１が接触したと判定される。また、バンパ２２ａに対する障害物の接触が検知された場合であって、図８の（ｂ）に示すように吸引ヘッド２の右側方に障害物Ａ２が存在する場合、バンパ２２ａの側面側に障害物Ａ２が接触したと判定される。
【００６０】
同様に、バンパ２２ｂに対する障害物の接触が検知された場合であって、図８の（ｃ）に示すように吸引ヘッド２の左前方に障害物Ａ３が存在する場合、バンパ２２ｂの前面側に障害物Ａ３が接触したと判定される。また、バンパ２２ｂに対する障害物の接触が検知された場合であって、図８の（ｄ）に示すように吸引ヘッド２の左側方に障害物Ａ４が存在する場合、バンパ２２ｂの側面側に障害物Ａ４が接触したと判定される。
【００６１】
以上のように、本実施形態にかかる自走式清掃装置１００では、ブラケット２３ａ，２３ｂ、バー２４ａ，２４ｂ、およびリンク部２５ａ１，２５ａ２，２５ｂ１，２５ｂ２からなる支持機構により、バンパ２２ａ，２２ｂが、当該バンパ２２ａ，２２ｂの前面側に障害物が接触した場合と側面側に障害物が接触した場合とで共通の動作を行うように支持されている。また、バンパ２２ａ，２２ｂの前面側に対する障害物の接触と側面側に対する障害物の接触とを、共通の接触検知スイッチ２９ａ，２９ｂにより検知する。そして、接触位置判定部５１が、接触検知スイッチ２９ａ，２９ｂの検知結果とレーザレンジファインダ４の検知結果とに基づいて自装置に対する障害物の接触位置を判定する。
【００６２】
これにより、前面側に対する障害物の接触と側面側に対する障害物の接触とを別々の接触検知手段を用いて検知する場合よりも、接触検知手段の構成を簡略化できる。
【００６３】
また、接触検知スイッチ２９ａ，２９ｂの検知結果とレーザレンジファインダ４の検知結果とに基づいて接触位置を判定することにより、簡単な構成の接触検知手段を用いているにもかかわらず、接触位置を正確に判定することができる。すなわち、前面側に対する接触と側面側に対する接触とを共通の接触検知スイッチで検知する場合、接触検知スイッチの検知結果のみでは前面側に接触したのか側面側に接触したのかを判定できず、壁等の障害物を避けるため、あるいは壁等の障害物に沿って移動するためにどのような移動経路に沿って移動すればよいのかを判定できない。そこで、本実施形態では、設定された移動経路に沿って移動する際の自己位置を認識するために備えられているレーザレンジファインダ４の検出結果と、接触検知スイッチ２９ａ，２９ｂの検知結果とに基づいて障害物の接触位置を判定する。これにより、障害物の接触位置、すなわちバンパ２２ａ，２２ｂのどの面に障害物が接触したのかを正確に判定することができる。
【００６４】
なお、本実施形態では、接触検知スイッチ２９ａ，２９ｂを用いてリンク部２５ａ２，２５ｂ２の移動を検知することにより吸引ヘッド２に対する障害物の接触を検知しているが、これに限るものではない。例えば、接触検知スイッチ２９ａ，２９ｂにより、リンク部２５ａ２，２５ｂ２以外の部材、例えば、バンパ２２ａ，２２ｂ、ブラケット２３ａ，２３ｂ、バー２４ａ，２４ｂ、あるいはリンク部２５ａ１，２５ｂ１などの移動を検知するようにしてもよい。また、スイッチに限らず、例えば、光学センサ、近接センサ、エンコーダ等の位置検出手段を用いて、バンパ２２ａ，２２ｂあるいはバンパ２２ａ，２２ｂを支持する支持部材の移動や回転を検知することにより、傷害物の接触を検知するようにしてもよい。
【００６５】
また、本実施形態では、バネ５の復元力によって吸引ヘッド２に障害物が接触していないときに吸引ヘッド２の走行装置１に対する相対位置が所定位置になるようにスイングアーム３を付勢しているが、これに限るものではない。例えば、回転軸６のスプリングを巻き付けることにより、障害物が接触していないときの吸引ヘッド２の位置が上記所定位置になるようにスイングアーム３を付勢してもよい。また、吸引ヘッド２と走行装置１との間にバネ等の弾性部材を配置することにより、障害物が接触していないときの吸引ヘッド２の位置が上記所定位置になるように吸引ヘッド２を付勢してもよい。
【００６６】
〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態について説明する。なお、説明の便宜上、実施形態１と同様の機能を有する部材については実施形態１と同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００６７】
実施形態１では、走行装置１と吸引ヘッド２とを連結するスイングアーム３にバネ５を取り付けることで吸引ヘッド２に復元力を与え、吸引ヘッド２がパッシブに動作するよう構成していた。すなわち、吸引ヘッド２に障害物が接触していないときに吸引ヘッド２の走行装置１に対する相対位置が所定位置になるようにバネ５によって規定されていた。
【００６８】
これに対して、本実施形態では、バネ５に代えて、スイングアーム３の走行装置１に対する相対位置を変化させるようにスイングアーム３を駆動する駆動手段を備え、この駆動手段によってスイングアーム３の走行装置１に対する相対位置、すなわち吸引ヘッド２の走行装置１に対する相対位置をアクティブに変化させ。
【００６９】
図９は本実施形態にかかる自走式清掃装置１００ｂの概略構成を示す断面模式図である。また、図１０は自走式清掃装置１００ｂの制御系の構成を示す説明図である。
【００７０】
図９に示したように、自走式清掃装置１００ｂは、実施形態１にかかる自走式清掃装置１００におけるバネ５に代えて、ヘッド駆動モータ（清掃ユニット駆動部）６６を備えている。また、図１０に示したように、自走式清掃装置１００ｂは、実施形態１にかかる制御系の構成に加えて、ヘッド位置制御部５５を備えている。
【００７１】
ヘッド駆動モータ６６は、ヘッド位置制御部５５の制御により、回転軸６を軸としてスイングアーム３を床面に平行な方向に回転させる。なお、ヘッド駆動モータ６６の構成はスイングアーム３を回転駆動できるものであれば特に限定されるものではなく、例えば従来から公知のモータを用いることができる。
【００７２】
ヘッド位置制御部５５は、接触位置判定部５１の検知結果に応じて、吸引ヘッド２に障害物が接触した際に、障害物を避けて、あるいは障害物に沿って吸引ヘッド２を移動させるようにヘッド駆動モーだ６６の動作を制御してスイングアーム３を回転させる。また、吸引ヘッド２が障害物に接触することなく走行装置１を直進移動方向に移動可能な状態のときには、吸引ヘッド２の走行装置１に対する相対位置が所定位置になるようにヘッド駆動モーだ６６の動作を制御してスイングアーム３の向きを調整する。
【００７３】
なお、移動経路設定部５２が、接触位置判定部５１の判定結果および／またはレーザレンジファインダ４の検知結果に応じて自走式清掃装置１００ｂの移動経路と吸引ヘッド２の走行装置１に対する相対位置とを設定し、ヘッド位置制御部５５が移動経路設定部５２の設定した上記相対位置に応じてヘッド駆動モーだ６６の動作を制御するようにしてもよい。
【００７４】
〔実施形態３〕
上述した各実施形態では、自装置の周囲に存在する障害物を非接触で検知する検知手段（障害物検知部）として、レーザレンジファインダ４を用いる構成について説明したが、障害物検知部の構成はこれに限るものではなく、例えば、超音波センサや、レーザレンジファインダとは異なる種類の光学センサなどを用いてもよい。
【００７５】
〔実施形態４〕
上記の各実施形態では、床面上の塵芥等を吸引する吸引ヘッド２を備えた自走式清掃装置１００について説明したが、自走式清掃装置１００の構成はこれに限るものではない。
【００７６】
例えば、吸引ヘッド２に代えて、床面の拭き掃除を行うための拭取ヘッド（清掃ユニット）、床面の研磨処理を行うための研磨ヘッド（清掃ユニット）、床面にワックスや塗料などの塗布を行うための塗布ヘッド（清掃ユニット）、紫外線照射や薬剤散布などにより床面の除菌処理を行うための除菌ヘッド（清掃ユニット）などを備えていてもよい。これらの構成により、上述した各実施形態と同様、障害物の間際まで床面の清掃を行うことができる自走式清掃装置１００を簡単な構成で実現できる。
【００７７】
〔実施形態５〕
自走式清掃装置１００の制御部５０は、集積回路（ＩＣチップ）等に形成された論理回路（ハードウェア）によって実現してもよいし、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を用いてソフトウェアによって実現してもよい。
【００７８】
後者の場合、自走式清掃装置１００は、各機能を実現するソフトウェアであるプログラムの命令を実行するＣＰＵ、上記プログラムおよび各種データがコンピュータ（またはＣＰＵ）で読み取り可能に記録されたＲＯＭ（Read Only Memory）または記憶装置（これらを「記録媒体」と称する）、上記プログラムを展開するＲＡＭ（Random Access Memory）などを備えている。そして、コンピュータ（またはＣＰＵ）が上記プログラムを上記記録媒体から読み取って実行することにより、本発明の目的が達成される。上記記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、例えば、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。また、上記プログラムは、該プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体（通信ネットワークや放送波等）を介して上記コンピュータに供給されてもよい。なお、本発明は、上記プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。
【００７９】
〔まとめ〕
本発明の態様１にかかる自走式清掃装置（１００，１００ｂ）は、自走機能と清掃機能とを有する自走式清掃装置（１００，１００ｂ）であって、自装置の移動方向の前面側に対する障害物の接触と側面側に対する障害物の接触とを共通の検知手段（接触検知センサ２９ａ，２９ｂ）により検知する接触検知部と、自装置の周囲に存在する障害物を非接触で検知する障害物検知部（レーザレンジファインダ４）と、上記接触検知部の検知結果と上記障害物検知部の検知結果とに基づいて自装置に対する障害物の接触位置を判定する接触位置判定部（５１）とを備えていることを特徴としている。
【００８０】
上記の構成によれば、接触検知部が、自装置の移動方向前面側に対する障害物の接触と移動方向側面側に対する障害物の接触とを共通の検知手段（接触検知センサ２９ａ，２９ｂ）により検知するので、それぞれの面に対する障害物の接触を別々の検知手段により検知する構成に比べて、接触検知部の構成を簡略化できる。また、接触位置判定部（５１）が、障害物検知部（レーザレンジファインダ４）の検知結果と接触検知部の検知結果とに基づいて自装置に対する障害物の接触位置を判定するので、自装置に対する障害物の接触位置を正確に判定できる。これにより、障害物の接触位置を簡単な構成で性格に判定することができるので、障害物の間際まで清掃を行うことのできる簡単な構成の自走式清掃装置（１００，１００ｂ）を実現できる。
【００８１】
本発明の態様２にかかる自走式清掃装置（１００，１００ｂ）は、態様１において、床面の清掃を行う清掃ユニット（吸引ヘッド２）を備え、上記清掃ユニット（吸引ヘッド２）は、ユニット本体部（本体部２１）と、上記ユニット本体部（本体部２１）に対して自装置の移動方向の前面側に配置される前面緩衝部と移動方向の側面側に配置される側面緩衝部とを有する緩衝部材（バンパ２２ａ，２２ｂ）と、上記緩衝部材（バンパ２２ａ，２２ｂ）を上記ユニット本体部（本体部２１）に対して相対的に移動可能に支持する支持部（２３ａ，２３ｂ  ブラケット２３ａ，２３ｂ、バー２４ａ，２４ｂ、リンク部２５ａ１，２５ａ２，２５ｂ１，２５ｂ２、回転軸２６ａ１，２６ａ２，２６ｂ１，２６ｂ２）とを備え、上記支持部は、自装置の移動によって上記前面緩衝部に障害物が接触した場合の上記緩衝部材の移動方向と上記側面緩衝部に障害物が接触した場合の上記緩衝部材の移動方向とが共通になるように上記緩衝部材（バンパ２２ａ，２２ｂ）を支持し、上記接触検知部は、上記緩衝部材（バンパ２２ａ，２２ｂ）または上記支持部が上記ユニット本体部（本体部２１）に対して相対的に移動することを上記共通の検知手段（接触検知スイッチ２９ａ，２９ｂ）で検知することにより、上記前面緩衝部に対する障害物の接触および上記側面緩衝部に対する障害物の接触を検知する構成である。
【００８２】
上記の構成によれば、前面緩衝部に対する障害物の接触と側面緩衝部に対する障害物の接触とを共通の検知手段（接触検知スイッチ２９ａ，２９ｂ）により検知することができるので、前面緩衝部に対する障害物の接触と側面緩衝部に対する障害物の接触とを別々の検知手段により検知する場合に比べて、接触検知部の構成を簡略化できる。
【００８３】
本発明の態様３にかかる自走式清掃装置（１００，１００ｂ）は、上記態様１において、床面上を移動するための走行装置（１）と、床面の清掃を行う清掃ユニット（吸引ヘッド２）と、上記清掃ユニット（吸引ヘッド２）を上記走行装置（１）に対して上記床面に略平行な方向に移動または回転可能に連結する連結部（スイングアーム３）と、上記清掃ユニット（吸引ヘッド２）に障害物が接触していないときに上記清掃ユニット（吸引ヘッド２）の上記走行装置（１）に対する相対位置が所定位置になるように上記連結部（スイングアーム３）もしくは上記清掃ユニット（吸引ヘッド２）に弾性力を付与する弾性部材（バネ５）、または上記清掃ユニット（吸引ヘッド２）の上記走行装置（１）に対して上記床面に略平行な方向の相対位置を変化させるように上記連結部（スイングアーム３）もしくは上記清掃ユニット（吸引ヘッド２）を動作させる清掃ユニット駆動部（ヘッド駆動モータ６６）とを備えている構成である。
【００８４】
上記の構成によれば、清掃ユニット（吸引ヘッド２）に対して障害物が接触したときに清掃ユニット（吸引ヘッド２）を上記障害物の形状に応じて上記走行装置（１）に対して相対的に移動させることができるので、上記障害物との接触による清掃ユニット（吸引ヘッド２）の破損を防止するとともに、上記清掃ユニット（吸引ヘッド２）により上記障害物の間際まで床面の清掃を行うことができる。
【００８５】
本発明の態様４にかかる自走式清掃装置（１００，１００ｂ）は、態様１から３のいずれかにおいて、自装置の移動経路を設定する移動経路設定部（５２）を備え、上記移動経路設定部（５２）は、上記接触位置判定部（５１）が判定した接触位置に基づいて、自装置に接触した上記障害物に沿って自装置を移動させながら上記障害物の間際まで清掃を行うように上記移動経路を設定する構成である。
【００８６】
上記の構成によれば、移動経路設定部（５２）が、接触位置判定部（５１）が判定した接触位置に基づいて、自装置に接触した障害物に沿って自装置を移動させながら清掃ユニット（吸引ヘッド２）により上記障害物の間際まで清掃を行えるように自装置の移動経路を設定する。これにより、上記障害物の間際まで清掃を行うことができる。
【００８７】
本発明の態様５にかかる自走式清掃装置は、態様１から４のいずれかにおいて、上記障害物検知部は、光学センサ（レーザレンジファインダ４）または超音波センサである構成である。
【００８８】
上記の構成によれば、接触検知部により自装置に対する障害物の接触を検知するとともに、障害物検知部により自装置の周囲に存在する障害物までの距離を検知することにより、自装置に対する障害物の接触位置を簡単な構成で適切に判定することができる。
【００８９】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
本発明は、自走機能と清掃機能とを有する自走式清掃装置に適用できる。
【符号の説明】
【００９１】
１  走行装置
２  吸引ヘッド（清掃ユニット）
３  スイングアーム（連結部）
４  レーザレンジファインダ（障害物検知部）
５  バネ（弾性部材）
６  回転軸
７ａ〜７ｃ  車輪
２１  本体部（ユニット本体部）
２２ａ，２２ｂ  バンパ（緩衝部材、接触検知部）
２３ａ，２３ｂ  ブラケット（支持部、接触検知部）
２４ａ，２４ｂ  バー（支持部、接触検知部）
２５ａ１，２５ａ２，２５ｂ１，２５ｂ２  リンク部（支持部、接触検知部）
２６ａ１，２６ａ２，２６ｂ１，２６ｂ２  回転軸（支持部、接触検知部）
２７ａ，２７ｂ  スプリング（接触検知部）
２８ａ，２８ｂ  ストッパ（接触検知部）
２９ａ，２９ｂ  接触検知スイッチ（検知手段、接触検知部）
５０  制御部
５１  接触位置判定部
５２  移動経路設定部
５３  移動制御部
５４  吸引制御部
５５  ヘッド位置制御部
６１  マップデータ記憶部
６２  指示入力部
６３  移動駆動部
６４  転舵駆動部
６５  吸引モータ
６６  ヘッド駆動モータ（清掃ユニット駆動部）
１００，１００ｂ  自走式清掃装置
【図１】
2015043136.tif 000003
【図２】
2015043136.tif 000004
【図３】
2015043136.tif 000005
【図４】
2015043136.tif 000006
【図５】
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【図６】
2015043136.tif 000008
【図７】
2015043136.tif 000009
【図８】
2015043136.tif 000010
【図９】
2015043136.tif 000011
【図１０】
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