(57)【要約】【課題】吸い口が吸着して掃除機本体の自動走行が異常停止状態となるのを防止する。【解決手段】自動清掃作業中に掃除機本体の移動停止を検出したときには、吸引ブロワ８の吸い込み力を減少させて吸い口９の吸着を解消し、移動を再開すれば、吸引ブロワ９の吸い込み力を回復させる制御を行う。【選択図】  図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
掃除機本体を移動させる駆動手段と、床上の塵埃を吸い込む吸い込み手段と、前記駆動手段および吸い込み手段を制御する制御手段を備えた自走式掃除機において、
前記駆動手段による駆動を検出する駆動検出手段と、掃除機本体が移動したか否かを検出する移動検出手段を設け、
前記制御手段は、前記駆動検出手段と前記移動検出手段による検出結果を参照し、前記駆動手段を駆動制御中に掃除機本体が移動していないときには、吸い込み力を減少させるように前記吸い込み手段を制御することを特徴とする自走式掃除機。
【請求項２】
請求項１において、前記制御手段は、前記駆動手段を駆動制御中に掃除機本体が移動していないときには吸い込みを停止させ、移動を再開したときには吸い込みを再開するように吸い込み手段を制御することを特徴とする自走式掃除機。
【請求項３】
請求項１または２において、前記制御手段は、吸い込み力を減少させても移動を再開しないとき、掃除機本体の移動停止を所定時間内に所定回数以上検出したときには、異常停止とすることを特徴とする自走式掃除機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自走して床面の清掃作業を行う自走式掃除機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】
特開２０００−２３５４１６号公報
自走式掃除機は、掃除機本体に該掃除機本体を移動させる駆動手段，吸い込み手段，各種センサ，制御手段を備え、各種センサからの検出情報に基づいて自立走行して床面上の塵埃を吸い込む清掃作業を行う構成である。例えば、特開２０００‐２３５４１６号公報に記載されている自走式掃除機は、掃除機本体を自立走行させる走行手段と塵埃を吸い込むための吸込用モータと塵埃を吸い込む吸い口を備え、走行手段で自立走行しながら吸い口で床上の塵埃を吸い込む清掃作業を実行する構成である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような構成の自走式掃除機は、吸い口が絨毯の端部やシート等を吸着してしまうと、吸着による摩擦抵抗によって移動（自走）することができなくなることがある。このような場合には、移動センサがこれを検出することから、制御手段は、自走清掃作業を異常停止する制御を行う。その後は、操作者が掃除機本体を移動した後に再起動する操作が必要になる。そのために、操作者が自走式掃除機の異常停止に気付くまでは、自走清掃作業を再起動することができず、清掃作業効率の悪いものとなっていた。
【０００４】
本発明の１つの目的は、吸い口の吸着による摩擦抵抗によって掃除機本体の移動が阻止されて異常停止状態となってしまうのを防止することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、掃除機本体を移動させる駆動手段と、床上の塵埃を吸い込む吸い込み手段と、前記駆動手段および吸い込み手段を制御する制御手段を備えた自走式掃除機において、前記駆動手段による駆動を検出する駆動検出手段と、掃除機本体が移動したか否かを検出する移動検出手段を設け、
前記制御手段は、前記駆動検出手段と前記移動検出手段による検出結果を参照し、前記駆動手段を駆動制御中に掃除機本体が移動していないときには、吸い込み力を減少させるように前記吸い込み手段を制御することを特徴とする。
【０００６】
また、前記制御手段は、前記駆動手段を駆動制御中に掃除機本体が移動していないときには吸い込みを停止させ、移動を再開したときには吸い込みを再開するように吸い込み手段を制御することを特徴とする。
【０００７】
また、前記制御手段は、吸い込み力を減少させても移動を再開しないとき、掃除機本体の移動停止を所定時間内に所定回数以上検出したときには、異常停止とすることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１〜図７を参照して説明する。
【０００９】
図１は、本発明の一実施の形態を示す自走式掃除機の外観斜視図、図２，図３は、この自走式掃除機のカバーを取り除いて内部を示す斜視図、図４は、その減速機とサスペンション部を示す側面図、図５は、その駆動輪回転検出手段を示す斜視図、図６は、その制御系のブロック図、図７は、その制御部のマイクロコンピュータが実行する自動清掃作業における異常停止抑制および金属吸い込み報知の制御処理フローチャートである。
【００１０】
この実施の形態における自走式掃除機（掃除機本体）は、各種機構を搭載するシャーシ１と、このシャーシ１上の各種機構を覆うように該シャーシ１に取り付けたカバー２を備える。
【００１１】
シャーシ１に搭載する各種機構としては、掃除機本体を走行させるためにシャーシ１の左右部に設けた２つの駆動輪３と、この２つの駆動輪３をそれぞれ回転させる駆動源である駆動手段を構成する２つの走行モータ４と、この２つの走行モータ４の回転をそれぞれ減速して２つの駆動輪３にそれぞれ伝達する２つの減速機５と、掃除機本体の走行を補助するようにシャーシ１の前後部に設けた４つの従動輪６と、この２つの駆動輪３を常に床面に接触させるように作用する２つのサスペンション部７と、床面上の塵埃を吸い込む吸い込み力の発生源である吸い込み手段を構成する吸引ブロア８と、床面の塵埃を吸い込む吸い口９と、この吸い口９で吸い込んだ塵埃を捕集する集塵室１０と、吸い口９で吸い込んだ塵埃に含まれる金属成分を検出する金属検出手段１１と、前記２つの駆動輪３の回転をそれぞれ検出する２つの駆動輪回転検出手段１２と、掃除機本体の移動を検出する本体移動検出手段１３と、制御手段を構成する制御部１４と、電力を供給する電池１５と、操作スイッチ，表示器，警報器などを備えた操作部１６とを備える。
【００１２】
各駆動輪３は、各走行モータ４から各減速機５を介して独立に駆動力が伝達されて回転するので、左右（２つ）の駆動輪３の回転速度や方向を変えることにより、掃除機本体の走行方向を変えたり旋回させたりすることができる。
【００１３】
各減速機５は、各走行モータ４と各駆動輪３を複数の歯車を介在させて所定の減速比となるように連結する。また、各減速機５は、２つのヒンジピン１７によって、それぞれ、揺動可能にシャーシ１に取り付け、各駆動輪３，走行モータ４，減速機５がヒンジピン１７を支点として上下方向に揺動するように構成する。
【００１４】
各走行モータ４は、各減速機５における各ヒンジピン１７に近い位置に設置することにより各減速機５の揺動に伴う各走行モータ４の移動量を少なくして掃除機本体を小型化する。
【００１５】
４つの従動輪６は、２つ駆動輪３の前後に２つずつ設置して掃除機本体（シャーシ１）を床面に接触しないように支持する。
【００１６】
各サスペンション部７は、それぞれ、図４に示すように、支柱２０，ボールストッパ２１，コイルばね２２，ばねストッパ２３，緩衝材２４，止め輪（Ｅリング）２５を備える。ボールストッパ２１，ばねストッパ２３，緩衝材２４には、その中心部に前記支柱２０を貫通させる穴（図示省略）を設ける。
【００１７】
支柱２０の下端は、シャーシ１に固定して起立させる。この支柱２０は、減速機５に設けたスリット部３２（図５参照）内を貫通させるように位置させて該減速機５が上下に揺動するときに左右に横振れしないように案内する。
【００１８】
ボールストッパ２１は、減速機５の上面に当接して該減速機５の動きに合わせて支柱２０に沿って上下方向に移動可能に該支柱２０に嵌合させる。このボールストッパ２１は、減速機５に接触する面を曲面に形成することにより、減速機５が上下に揺動してもボールストッパ２１と減速機５が常に同じような接触状態を維持するようにする。
【００１９】
コイルばね２２は、その上端をばねストッパ２３に取り付けた状態で該ばねストッパ２３を支柱２０に嵌合させることにより設置し、その下端を前記ボールストッパ２１に当接して該ボールストッパ２１を押し下げるように押圧する。
【００２０】
ばねストッパ２３は、前記コイルばね２２の上端位置を規制する鍔部２３ａと、前記コイルばね２２の内側に伸びて該コイルばね２２の伸縮を案内する脚部２３ｂを備える。脚部２３ｂは、その外径をコイルばね２２の内径より若干小さく形成して、減速機５が上方向に揺動してコイルばね２２を圧縮した場合でも該コイルばね２２が座屈しないように円滑に案内し、その長さは、コイルばね２２よりも短くし、その下端によってボールストッパ２１の上昇を制限して減速機５の上方向の揺動を制限するように形成する。このばねストッパ２３の鍔部２３ａの上端面は、緩衝材２４に当接する。
【００２１】
緩衝材２４は、減速機５が上方向に揺動してボールストッパ２１がばねストッパ２３の脚部２３ｂに衝突したときに発生する衝撃を減衰させる例えばウレタンゴムなどの弾性部材であり、止め輪２５によって抜け止めするように支柱２０に嵌合する。
【００２２】
なお、減速機５の下方への揺動は、この減速機５の下部面がシャーシ１に設置したストッパ（図示省略）に接触することにより制限するように構成する。
【００２３】
このような構成の各サスペンション部７は、掃除機本体を平らな床面に置いて従動輪６により支えた状態で、減速機５がコイルばね２２によってボーストッパ２１を介して押し下げられて駆動輪３が所定の面圧で床面に接地（接触）するように揺動し、ボールストッパ２１とばねストッパ２３の脚部２３ｂの下端の間に所定の隙間ができるようにコイルばね２２のばね力とばねストッパ２３を設定する。
【００２４】
このように各サスペンション部７を設定すると、掃除機本体が床面の段差を乗り越える場合には、シャーシ１と床面との間隙が変化するが、減速機５がコイルばね２２に押し下げられて駆動輪３を常に床面に接触させるように揺動することから、床面に凹凸があっても駆動輪３が常に接地して駆動力を床面に作用させることができるので、掃除機本体の安定した走行性能を確保することができる。
【００２５】
床面の塵埃を吸い込む吸い口９は、駆動輪３の後方に位置させて設置し、開口部は、床面に微小間隙で対向するようにシャーシ１の底部に設置する。この吸い口（開口部）９には、床面を摺擦可能に回転ブラシ（図示省略）を設置し、この回転ブラシを回転させることによって床面の塵埃を掻き込んで確実に吸い込むことができるように構成する。
【００２６】
吸い口９で吸い込んだ塵埃を捕集して蓄積する集塵室１０は、吸引ブロア８と吸い口９の間に設置する。集塵室１０は、蓄積した塵埃を機外に排出するために開閉扉（図示省略）を備える。また、集塵室１０と吸引ブロア８の間にはフィルタ（図示省略）を設置し、集塵室１０から漏れた塵埃が吸引ブロア８に吸い込まれるのを阻止する。
【００２７】
金属検出手段１１は、吸い口９と集塵室１０の間の流路に面して設置し、吸い口９から吸い込んだ塵埃に金属成分が含まれているかどうかを検出する。この金属検出手段１１は、流路全体をカバーする検出範囲（検出能力）をもつように構成して検出漏れを防止する。また、金属検出手段１１の誤検出を避けるために、この金属検出手段１１の検出範囲には、当然に、他の金属部材を設置しないように構成する。
【００２８】
駆動輪回転検出手段１２は、左右の駆動輪３を駆動する各走行モータ４に設置する。この駆動輪回転検出手段１２は、図５に示すように、回転板３０と検出センサ３１を備える。回転板３０は、径方向に伸びるスリット（欠落部）を回転方向に複数個設けた形態に形成し、走行モータ４の駆動軸に固定して走行モータ４の回転に伴って回転するように構成する。検出センサ３１は、例えばフォトインタラプタであり、前記回転板３０の回転によるスリット位置によって受光（ライト）と遮光（ダーク）を検出する。従って、走行モータ４（駆動輪３）が回転すると、検出センサ３１は、受光と遮光の検出を繰り返すことになり、この受光と遮光の変化が検出されないときには、走行モータ４（駆動輪３）が回転していないことになる。この実施の形態では、駆動輪回転検出手段１２を走行モータ４に取り付けて該走行モータ４の回転を検出するように設置したが、駆動輪３に取り付けても良く、同様の効果が得られれば他の構成、例えば駆動輪３を回転させるように走行モータ４に給電していることを検出する構成であっても良い。
【００２９】
本体移動検出手段１３は、例えば、床面を撮像して得た映像信号を処理して動きの有無を判別する光学式の移動検出センサを用いる。また、従動輪６に前記駆動輪回転検出手段１２と同様な構成の検出部を設けても良いし、同様の効果が得られれば他の構成であっても良い。
【００３０】
制御手段を構成する制御部１４は、自動清掃作業制御プログラムを内蔵したマイクロコンピュータや駆動回路を備え、操作部１６の操作スイッチからの指示入力に従って、金属検出手段１１と駆動輪回転検出手段１２と本体移動検出手段１３からの検出信号を入力し、更に、ジャイロ等を使用した位置認識手段および障害物検出装置（何れも図示省略）から出力するデータを参照して掃除機本体を前進，後退，方向転換，停止させるように走行モータ４を制御し、吸い口９からの吸い込み力を変えるように吸引ブロワ８を制御し、状態報知のために操作部１６の表示器や警報器を制御する。
【００３１】
操作部１６は、カバー２の内側に取り付けて操作スイッチおよび表示器を該カバー２の外側に露出させるように設置する。操作スイッチとしては、運転モードの設定やスタート／停止を指示入力する押ボタンスイッチを設け、表示器としては、設定状態の表示や異常表示や金属検出表示を行うＬＥＤなどの表示素子を設け、警報器としては、ブザーを設ける。
【００３２】
この自走式掃除機の制御系は、図６に示すように、制御部１４が電池１５を電源として、自動清掃作業制御プログラムを実行するマイクロコンピュータによって、操作部１６の操作スイッチからの指示信号と金属検出手段１１と駆動輪回転検出手段１２と本体移動検出手段１３からの検出信号を入力し、ジャイロ等を使用した位置認識手段および障害物検出装置（何れも図示省略）から出力するデータを参照して、掃除機本体を前進，後退，方向転換，停止させるように走行モータ４を制御し、吸い口９からの吸い込み力を変えるように吸引ブロワ８を制御し、状態報知のために操作部１６の表示器や警報器を制御するように構成する。
【００３３】
このように構成した自走式掃除機の制御部１４は、基本的には、操作部１６を操作して自動運転モードを設定した後にスタート押ボタンスイッチが押されると、位置認識手段および障害物検出装置から出力するデータを参照しながら清掃する部屋の壁際を走行（一周）して該部屋の輪郭を検出するように走行モータ４を駆動し、検出した部屋の輪郭内を清掃面として認識して該清掃面内を隈無く自動走行することにより該清掃面（床面）上の塵埃を吸い込むための自動清掃走行ルートを設定し、設定した自動清掃走行ルートの総てを走行して自動清掃作業を実行するように走行モータ４と吸引ブロワ８を駆動制御する。
【００３４】
ところで、吸い口９が絨毯等の端部に吸着して摩擦抵抗（走行抵抗）が過大になると、駆動輪３が空転して掃除機本体の走行が停止してしまう。
【００３５】
しかし、この実施の形態の自走式掃除機における制御部１４は、駆動輪回転検出手段１２と本体移動検出手段１３からの検出信号を入力し、走行モータ４が駆動制御されて駆動輪３が回転しているにも関わらず、掃除機本体の移動が停止していることを検出したときには、走行モータ４を駆動制御状態としたままで吸い口９の吸込み力を減少させて吸着を解消して移動を再開させることができるように吸引ブロア８を停止し、そして、掃除機本体が移動を再開したときには吸い込み力を回復させるように吸引ブロア８を起動することにより、掃除機本体が停止したままの状態となってしまうのを防止する制御処理を実行する。
【００３６】
また、このような自動清掃作業中に貴金属類を吸い込んだときには、金属検出手段１１がこれを検出するので、制御部１４は、この検出情報を操作部１６の表示器または警報器によって報知するようにこれらを制御する。
【００３７】
この実施の形態の自走式掃除機の制御部１４のマイクロコンピュータが実行する自動清掃作業における異常停止抑制および金属吸い込み報知の制御処理を説明する。
【００３８】
この自動清掃作業における制御は、基本的には、設定された自動清掃走行ルートに沿って掃除機本体を走行させて床面上の塵埃を吸い込むように走行モータ４と吸引ブロワ８の駆動命令を発生し、設定された自動清掃走行ルートに沿った走行を完走することにより走行モータ４と吸引ブロワ８の駆動命令の発生を終了（自動運転終了）するように行う。
【００３９】
ステップ１０１
走行モータ４および吸引ブロア８の駆動命令の有無を確認して制御処理を分岐する。
【００４０】
ステップ１０２
ステップ１０１の確認において、駆動命令がない場合には、走行モータ４および吸引ブロア８を停止する。走行モータ４および吸引ブロア８が停止している場合には、停止状態を保つ。そして、金属検出手段１１による金属検出取得情報を確認し、金属の吸い込みを検出した来歴があるときには、操作部１６の表示器や警報器によって報知する。
【００４１】
ステップ１０３
ステップ１０１の確認において、駆動命令があった場合には、この駆動命令に従って走行モータ４と吸引ブロア８を起動する。走行モータ４および吸引ブロア８が既に起動している場合には、その状態を保つ。
【００４２】
ステップ１０４
掃除機本体が正常に移動しているか否かを検出して制御処理を分岐する。この検出は、駆動輪３のスリップの有無により行う。スリップの有無の判定は、左右の何れか一方の駆動輪回転検出手段１２で走行モータ４が回転しているを検出しているにもかかわらず、本体移動検出手段１３が所定時間の間に亘って掃除機本体の移動を検出することができなかったときにスリップ有り（掃除機本体が正常に移動していない）とするように行う。
【００４３】
ステップ１０５
駆動輪３がスリップしていないときには、掃除機本体が移動して正常な自動清掃作業を実行しているものとして、金属検出手段１１による金属検出情報を取得してステップ１０１に戻る。
【００４４】
ステップ１０６
ステップ１０４の駆動輪スリップ検出において、駆動輪３のスリップを検出したときには、掃除機本体が正常に移動していないとして、吸引ブロア８を停止する。このとき、走行モータ４は駆動を継続させておく。
【００４５】
ステップ１０７
所定時間内に検出したスリップ検出（移動停止）回数を計数する。
【００４６】
ステップ１０８
所定時間内の移動停止回数を所定回数と比較することにより、吸い口９が吸着し易くて自動走行清掃作業に不都合な床面であるか否かを判断して制御処理を分岐する。
【００４７】
ステップ１０９
計数値が所定回数未満のときには、自動走行清掃作業に不都合な床面ではないと判断して、吸引ブロア８を停止させてから所定時間を経過したときに駆動輪３のスリップの有無を検出して制御処理を分岐する。このときのスリップ検出もステップ１０４と同様に行う。
【００４８】
ステップ１１０
ステップ１０９において駆動輪３がスリップしていないことを検出したときには、吸引ブロア８を再起動して吸い込み力を回復させてステップ１０１に戻る。
【００４９】
ステップ１１１
ステップ１０９で計数値が所定回数以上のときには、自動走行清掃作業に不都合な床面であると判断して走行モータ４も停止（異常停止）する。
【００５０】
ステップ１１２
異常停止した旨を操作部１６の表示器や警報器によって報知する。警告音を発生してオペレータを呼ぶようにすることが望ましい。
【００５１】
以上のように、自動走行清掃作業中に掃除機本体の移動が停止したときには、走行モータ４は駆動状態としたままで吸引ブロワ８を停止して吸い込み力を減少させるので、吸い口９が清掃床面に吸着することにより移動することができなくなったような場合には、吸着を解消して掃除機本体の移動を再開させ、吸い込み清掃作業を再開させることができ、従って、吸い口９の吸着による摩擦抵抗によって掃除機本体の移動が阻止されて異常停止状態となってしまうのを防止することができる。
【００５２】
しかしながら、吸い込み力を減少させても移動を再開しないときには、吸い口９の吸着以外の原因による移動阻止であり、また、吸い込み力を減少させることにより移動を再開することができるが所定時間内の停止回数が多いときには自動走行清掃作業に適しない床面であるとして異常停止させ、これを報知するので、異常停止状態のままで放置されてしまうようなことがなくなる。
【００５３】
制御部１４は、自動走行清掃作業中に吸い口９の吸着によって掃除機本体の移動が停止した場所（自動清掃走行ルート上の位置）を記憶しておくように構成すれば、次に再びこの自動清掃走行ルートを自動走行して清掃するときには、その場所に近づいたときには吸引ブロア８を停止するように制御する構成とすることにより、吸い口９の吸着による掃除機本体の移動停止を未然に防止することができる。
【００５４】
また、この実施の形態では、吸い口９の吸着を解消するために吸引ブロワ８を吸い込み力を減少させる方法として、吸引ブロワ８を停止するようにしたが、吸引ブロワ８の回転速度を低下させる方法を採用することもできる。
【００５５】
このような自走式掃除機は、基本的には、操作者が付き添わない状態で清掃を行うことになるので、床に貴金属等の貴重品が置いてあったり落ちていた場合には、操作者に気付かれずに吸い込んでしまい、塵埃と一緒に捨てられてしまうことになる。しかしながら、この実施の形態における自走式掃除機は、吸い口９と集塵室１０の間の流路に設置した金属検出部１１が吸い込んだ塵埃に金属成分が混入しているとこれを検出して金属検出信号を発生し、制御部１４は、この金属検出信号を取り込んで保持し、操作部１６を制御して集塵室１０に金属成分を吸い込んだことを報知する。この報知（表示）は、集塵室１０の塵埃除去が行われるまで継続させるようにする。このようにすれば、金属（貴金属類）を含んだ塵埃がそのまま捨てられてしまうのを防止することができる。
【００５６】
このように金属成分の吸い込みを検出して報知する技術は、自走式掃除機における吸い口の吸着による掃除機本体の移動停止防止とは切り離して実施することもできる。
【００５７】
【発明の効果】
本発明によれば、自動清掃作業中に吸い口の吸着による摩擦抵抗によって掃除機本体の移動が阻止されて異常停止状態となってしまうのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示す自走式掃除機の外観斜視図である。
【図２】この自走式掃除機のカバーを取り除いて内部を示す前方からの斜視図である。
【図３】この自走式掃除機のカバーを取り除いて内部を示す後方からの斜視図である。
【図４】この自走式掃除機における減速機とサスペンション部を示す側面図である。
【図５】この自走式掃除機における駆動輪回転検出手段を示す斜視図である。
【図６】この自走式掃除機における制御系のブロック図である。
【図７】この自走式掃除機における制御部のマイクロコンピュータが実行する自動清掃作業における異常停止抑制および金属吸い込み報知の制御処理フローチャートである。
【符号の説明】
１…シャーシ、、２…カバー、３…駆動輪、４…走行モータ、５…減速機、６…従動輪、７…サスペンション部、８…吸引ブロア、９…吸い口、１０…集塵室、１１…金属検出部、１２…駆動輪回転検出部、１３…本体移動検出部、１４…制御部、１５…電池、１６…操作部、１７…ヒンジピン、２０…支柱、２１…ボールストッパ、２２…コイルばね、２３…ばねストッパ、２３ａ…鍔部、２３ｂ…脚部、２４…緩衝材、２５…止め輪、３０…回転板、３１…検出センサ、３２…スリット部。
【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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