(57)【要約】【課題】自走式掃除機において、周囲壁までを測距し、これに沿って移動清掃する際に、床清掃具と壁との間に隙間が生じ、壁近傍のごみを取り残すこと。【解決手段】本体１を移動させる走行手段と、移動方向を変更する操舵手段と、清掃を行う清掃手段と、壁までの距離を検出する測距手段１０、１１と、本体１の移動を制御する移動制御手段９を備え、移動制御手段９が、壁から所定距離で本体１を移動させる壁沿い移動手段を有し、清掃手段は清掃ノズル１２と電動送風機１４を具備し、清掃ノズル１２が本体１より左右両側または片側の側方に突出し、突出した側面の全部あるいは一部に電動送風機１４に連通する開口を設けることにより、清掃ノズル１２が壁に近づいて側面から吸引して、壁近傍のごみを収集できる自走式掃除機としている。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体を移動させる走行手段と、前記本体の移動方向を変更する操舵手段と、清掃を行う清掃手段と、壁あるいは障害物までの距離を検出する測距手段と、前記走行手段および前記操舵手段を制御して前記本体の移動を制御する移動制御手段を備え、前記移動制御手段が、前記測距手段の出力に基づき壁または障害物から所定距離で本体を移動させる壁沿い移動手段を有し、前記清掃手段が、吸引力を発生する電動送風機と床清掃具を有し、前記床清掃具の一部が本体より左右両側または片側の側方に突出し、突出した側面の全部あるいは一部に前記電動送風機に連通する開口を設けた自走式掃除機。
【請求項２】
床清掃具の開口高さを変更可能とした請求項１に記載の自走式掃除機。
【請求項３】
開口高さの変更を自動的に行う請求項２に記載の自走式掃除機。
【請求項４】
床面の種類を判別する床面判別手段を有し、床面判別手段の判別結果に基づき開口高さを決定する請求項２または３に記載の自走式掃除機。
【請求項５】
床清掃具の開口位置を変更可能とした請求項１〜４のいずれか１項に記載の自走式掃除機。
【請求項６】
開口位置の変更を自動的に行う請求項５に記載の自走式掃除機。
【請求項７】
床清掃具が前面または前後面に開口を有し、側面と前面または前後面とで開口位置の変更を行う請求項５または６に記載の自走式掃除機。
【請求項８】
移動制御手段が清掃領域内部を移動させる内部移動手段を有し、壁沿い移動手段と内部移動手段の切り替えに対応して開口位置の変更を行う請求項５〜７のいずれか１項に記載の自走式掃除機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、走行機能を有し移動しながら清掃作業を行なう自走式掃除機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、清掃機能に走行操舵手段やセンサ類および移動制御手段等からなる移動機能を付加して、自動的に床面の清掃を行う自走式掃除機が開発されている。例えば清掃機能として、本体底部に吸込みノズルやサイドブラシなどの床清掃具を備え、移動機能として走行および操舵手段と、移動時に障害物を検知する障害物検知手段と、位置を認識する位置認識手段とを備え、この障害物検知手段によって清掃場所の周囲壁までを測距してこれに沿って移動しつつ位置認識手段によって清掃領域を認識し、自律移動で障害物を回避しながら領域全体を清掃するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の自走式掃除機では、周囲壁までを測距してこれに沿って移動清掃する際に、本体の前進方向に対して最側部と壁とを可能な限り接近させても、床清掃具と壁の間には隙間が生じ、壁近傍のごみを取り残すという課題があった。
【０００４】
そこで本発明は、床清掃具の側方と壁との距離を小さくし、床清掃具の側面に吸引口を設けて、壁近傍のごみを吸引収集できる自走式掃除機を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記従来の課題を解決するために、本発明の自走式掃除機は、本体を移動させる走行手段と、前記本体の移動方向を変更する操舵手段と、清掃を行う清掃手段と、壁あるいは障害物までの距離を検出する測距手段と、前記走行手段および前記操舵手段を制御して前記本体の移動を制御する移動制御手段を備え、前記移動制御手段が、前記測距手段の出力に基づき壁または障害物から所定距離で本体を移動させる壁沿い移動手段を有し、前記清掃手段が、吸引力を発生する電動送風機と床清掃具を有し、前記床清掃具の一部が本体より左右両側または片側の側方に突出し、突出した側面の全部あるいは一部に前記電動送風機に連通する開口を設けたものである。
【０００６】
上記構成によって、壁沿い移動時の清掃にて、床清掃具をできるだけ壁に近づけることと側面の開口から吸引することで、壁近傍のごみを収集できるものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の発明は、本体を移動させる走行手段と、前記本体の移動方向を変更する操舵手段と、清掃を行う清掃手段と、壁あるいは障害物までの距離を検出する測距手段と、前記走行手段および前記操舵手段を制御して前記本体の移動を制御する移動制御手段を備え、前記移動制御手段が、前記測距手段の出力に基づき壁または障害物から所定距離で本体を移動させる壁沿い移動手段を有し、前記清掃手段が、吸引力を発生する電動送風機と床清掃具を有し、前記床清掃具の一部が本体より左右両側または片側の側方に突出し、突出した側面の全部あるいは一部に前記電動送風機に連通する開口を設けることにより、壁沿い移動時の清掃にて床清掃具を壁に近づけて側面の開口から吸引することとなり、壁近傍のごみを収集できる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の床清掃具の開口高さを変更可能とすることにより、例えば、フローリング等比較的ごみを吸引しやすい滑らかなベアフロアでは開口高さを高くして吸引流量を増やし、絨毯上ではこれより低くして吸引流速を増やす、というように、人が、カーペットかベアフロアか等、床面の種類を判断して、床清掃具の開口高さを調整することとなり、床面に合わせた吸引状態にてゴミを収集できる。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の開口高さの変更を自動的に行うことにより、人の手間をかけずに開口高さを変更することができる。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項２または３に記載の自走式掃除機が、床面の種類を判別する床面判別手段を有し、床面判別手段の判別結果に基づき開口高さを決定することにより、床面の判別と開口高さの決定を自動で行うこととなり、人の判断を不要とすることができる。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の床清掃具の開口位置を変更可能とすることにより、人が開口位置を清掃状況に合わせて適宜変更することとなり、吸引を所望の方向に限定して効率的に集塵を行うことができる。
【００１２】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の開口位置の変更を自動的に行うことにより、人の手間をかけずに開口位置を変更することができる。
【００１３】
請求項７に記載の発明は、請求項５または６に記載の床清掃具が前面または前後面に開口を有し、側面と前面または前後面とで開口位置の変更を行うことにより、開口位置を清掃状況に合わせて適宜変更することとなり、側面のみを開口して側方のゴミを重点的に吸引したり、前面または前後面のみを開口して前後のゴミを重点的に吸引することができる。
【００１４】
請求項８に記載の発明は、請求項５〜７のいずれか１項に記載の移動制御手段が清掃領域内部を移動させる内部移動手段を有し、壁沿い移動手段と内部移動手段の切り替えに対応して開口位置の変更を行うことにより、例えば、壁沿い移動時には側面を開口し、内部移動時には前面または前後面を開口することとなり、壁沿い移動時には壁際を重点的に、内部移動時には床清掃具幅で幅広く、ゴミを吸引収集できる。
【００１５】
【実施例】
以下本発明の実施例について、図１〜図８を参照しながら説明する。
【００１６】
図１は、本発明の実施例における自走式掃除機の全体構成の斜視図である。図１において、１は清掃領域内を移動しながら清掃を行なう自走式掃除機の本体で、床面上を矢印２の方向に前進して移動する。３、４は本体１の後方左右に配した左右の駆動モータで、それぞれの出力軸は左右の減速機５、６を介して本体１の後方両側部に配した左右の走行輪７、８を回転駆動する。１９（参照：図７、図８）は従輪で回転自在なフリーキャスター等からなり、本体前部の荷重を支え走行輪７、８の駆動による本体１の動きに追従する。前記左駆動モータ３と右駆動モータ４を独立に回転制御することにより、本体１を矢印２の方向に移動させることはもとより、左駆動モータ３と右駆動モータ４の回転数を異ならせることにより本体を右旋回あるいは左旋回させることができ、走行手段および操舵手段の機能を有している。９は各種入力に応じて左右の駆動モータ３、４を回転制御し、本体１の移動制御を行なう移動制御手段で、マイクロコンピュータおよびその他制御回路からなる。
【００１７】
１０、１１は本体１の上部に左右に設けた測距手段で、本体１の前方および側方の壁および障害物までの距離を測定する光センサあるいは超音波センサ等により構成されている。２１は本体１の方向および位置を計測する位置認識手段で、走行輪７、８の回転数から走行軌跡を演算する軌跡計測手段からなるが、本体の方向を計測するジャイロなどの方向計測手段を組み合わせてもよい。１２は本体１の前方下部に配され、床面を掃除する清掃ノズルである。清掃ノズル１２の下面は開放状態であり、前後面・両側面にはごみを吸引する開口すなわち吸込口（前面３１Ｆ・右側面３１Ｒ）が設けられている。下面に臨むように回転ブラシなどからなるアジテータ１３が清掃ノズル１２内に設けられ、電動送風機を構成するファンモータ１４を駆動することで真空圧を発生させ、清掃ノズル１２にその真空圧を作用させて吸込口よりゴミを吸引する。前記アジテータ１３はノズルモータ１５により伝動ベルト１６を介して回転駆動される。
【００１８】
本実施例では、清掃ノズル１２、ファンモータ１４およびアジテータ１３により清掃手段を構成しており、清掃ノズル１２が床清掃具に該当する。アジテータ１３は必要に応じて設けるようにすればよい。２２は清掃ノズル１２の中に設けられた（清掃ノズル１２外でもよい）床面判別手段で、光学式あるいは超音波式等からなり、例えば光学式なら、床面に光ビームを照射して反射光を受光し、反射光の散乱状態あるいは強度によって、カーペットかベアフロアか等、床面の種類を判別する。多数の受光パターンを分析してデータベースを蓄積することで、カーペット・ベアフロアを問わず多数種類の床面を判別できる可能性もある。清掃ノズル１２は、本体１の前進方向に対し、本体１の最側部、すなわち本実施例では走行輪８より右側方に突出している。
【００１９】
２０は電池などからなる電源で、本体１内の駆動モータ３、４、ファンモータ１４、ノズルモータ１５に、また回路部である移動制御手段９、センサ類である位置認識手段２１や測距手段１０、１１に電力を供給する。
【００２０】
次に、図２〜図４により、清掃ノズル１２の開口３１と開口開閉装置の構成について説明する。添え字Ｆ・Ｂ・Ｒ・Ｌはそれぞれ前・後・右・左を表す。図２は清掃ノズル１２を下面側から見た図、図３は前面開口の開閉の様子を示す図、図４は右側面開口の開閉の様子を示す図である。３２はシャッターで、開口３１を塞ぐように密着して設けられ、その上辺にはラック３３が固定されている。３４は開口開閉駆動装置で、清掃ノズル１２内に配備可能な小型のＤＣモータ等からなり、出力軸先端部にはピニオンが具備され、ピニオンに設けられた歯は、ラック３３に設けられた歯とかみ合い、出力をラック３３に伝達する。３５はラック３３の水平方向への位置ずれを抑えるガイドで、シャッター３２の上限位置のストッパーも兼ねている。上記シャッター３２、ラック３３、開口開閉駆動装置３４、ガイド３５で開口開閉装置を構成し、清掃ノズル１２の前後左右各面の開口３１をそれぞれ独立して自動的に開閉自在、開口高さ自在とできる。
【００２１】
なお、後面開口は図３の前面と、左側面開口は図４の右側面と同様の構成とする。また、開口３１を自動的に開閉する上述の構成は一例であり、これに限定するものではない。上述の構成では、開口開閉駆動装置３４を構成するモータは前後左右で計６個となるが、例えば前後各１個ずつの計４個と数を減らしたり、例えば前後の開口の開閉を連動させて、開口開閉装置の前後の部品を一体化して部品数を減らしたり、と、さらなる簡素化が可能である。また、開口開閉装置は、自動でなく手動構成でもよい。また、開口の位置・個数・形状は図示に限定するものでなく、現物仕様に合わせた設計要因とする。
【００２２】
図５は本実施例のシステム構成を示す制御ブロック図である。９は移動制御手段で測距手段１０、１１と位置認識手段２１および床面判別手段２２からの入力に応じて、左駆動モータ３および右駆動モータ４と、ファンモータ１４およびノズルモータ１５や、開口開閉駆動装置３４（前Ｆ・後Ｂ・右Ｒ・左Ｌ）への出力を制御する。また、移動制御手段９は、測距手段１０、１１からの入力に基づいて、壁から一定距離で本体１を移動させる壁沿い移動手段２３と、清掃領域の内側部分を移動させる内部移動手段２４を有している。
【００２３】
図６に、移動制御手段９による移動制御の概略を移動軌跡で説明する。本体１が清掃対象の床面Ａ（清掃領域）上のスタート点Ｓから運転を開始する。まず、壁沿い移動手段２３により、破線矢印で示すように、壁および障害物４０から所定距離（距離０を含む）でこれに沿って領域外周を反時計方向に一周する。この間、右側方に突出した清掃ノズル１２を含む清掃手段により壁際の清掃を行う。再びスタート点Ｓに戻ってくると、次に内部移動手段２４により、実線矢印で示すように、外周より内側部分を、直進とターンを繰り返しながら移動する。この間、中央の障害物４１を測距手段１０、１１で検出して回避しながら清掃手段は清掃を行う。内部部分の清掃が終了すると、外周壁沿いにスタート点Ｓまで戻る。
【００２４】
なお、壁沿い移動手段２３の動作を反時計回りと説明したが、清掃ノズル１２を左側方に突出させておいて時計回りとしてもよい。また、内部移動手段２４の動作を直進とターンの繰り返しに限定するものではない。また、本体１が清掃環境を記憶する記憶部を具備していれば、清掃領域（および標識の位置）を認識して記憶することができる。
【００２５】
以上の構成に基づき、清掃ノズル１２の開口３１の開閉動作を、再び図３、図４を用いて前面と右側面を例にとって説明する。図３、図４において、それぞれ、上段は開口３１が全開、中段は半開、下段は全閉状態を示している。仮に初期状態を、上段の全開状態とする。開口開閉駆動装置３４Ｆ・３４Ｒはその出力軸先端部のピニオンを回転駆動し、ラック３３およびシャッター３２を下降させる。シャッター３２の下辺が床面に達すると、開口３１が全閉状態になると同時に出力軸の回転をロックさせるので、このロックを検出して開口開閉駆動装置３４Ｆ・３４Ｒは駆動を停止する。
【００２６】
次に、開口開閉駆動装置３４Ｆ・３４Ｒはその出力軸先端部のピニオンを今度は上記と逆方向に回転駆動し、ラック３３およびシャッター３２を上昇させる。シャッター３２の上辺がガイド３５の下端に達すると、開口３１が全開状態になると同時に出力軸の回転をロックさせるので、このロックを検出して開口開閉駆動装置３４Ｆ・３４Ｒは駆動を停止する。すなわち、開口開閉駆動装置３４Ｆ・３４Ｒの駆動のＯＮ／ＯＦＦにより、シャッター３２を上下動させ、開口３１の開閉を行う。図の中段、開口３１が半開きの状態でシャッター３２を止めるには、開口開閉駆動装置３４Ｆ・３４Ｒの駆動時間を、全閉から全開までの１／２の時間で止めるか、別途マイクロスイッチ等（図示せず）を、開口３１が半開の位置でシャッター３２を検出するように設置し、この検出信号に基づき開口開閉駆動装置３４Ｆ・３４Ｒを駆動制御すればよい。半開以外の途中位置でシャッター３２を止めるには、上記同様、駆動時間を制御するか止める位置に検出スイッチを設ければよい。
【００２７】
次に、本体１の動きと、清掃ノズル１２の開口３１の開閉との連動について、再び移動軌跡例図６および、新たに図７と図８を用いて説明する。図７は壁沿い移動時の本体、図８は内部移動時の本体を示す図である。本体１は清掃対象の床面Ａ（清掃領域）上のスタート点Ｓにある。まず停止したまま、床面判別手段２２が床面の種類を判別し、清掃ノズル１２の開口３１の高さを決定する。開口開閉駆動装置３４は、開口右３１Ｒのみ、上記高さに調整し、他の開口３１の左Ｌ・前Ｆ・後Ｂを閉じた状態とする。
【００２８】
次に、壁沿い移動手段２３により、壁面Ｗに沿って距離Ｘで運転を開始する。この間、右側方に突出した清掃ノズル１２を含む清掃手段により吸引力を壁際の開口右３１Ｒに集中し、最適な開口高さにて、壁際の清掃を行う。再びスタート点Ｓに戻ってくると、開口前３１Ｆと開口後３１Ｂを、開口右３１Ｒと同高さまで開き、開口右３１Ｒは閉じる。
【００２９】
そして次に内部移動手段２４により、外周より内側部分を、直進とターンを繰り返しながら移動する。この間、中央の障害物４１を測距手段１０、１１で検出して回避しながら、清掃手段は清掃ノズル１２の幅で幅広く、往復してゴミの取り残し無く清掃を行う。内部部分の清掃が終了すると、清掃手段を停止して外周壁沿いにスタート点Ｓまで戻る。このとき開口３１の開閉状態は問わない。
【００３０】
なお、一般的傾向として、カーペットでは吸引流速を高くするために開口３１の高さを低く、ベアフロアでは吸引流量を多くするために開口３１を高くするのが望ましいと考えられるが、これに限定するものではない。
【００３１】
以上により、床面の種類を判別し、床清掃具の開口高さを自動的に床面に適した高さとして、壁沿い移動では清掃ノズル１２の壁側側面から吸引して壁際のゴミを集塵し、内部移動では清掃ノズル１２の清掃幅で広く効率よく吸引集塵できるものである。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、壁沿い移動時の清掃にて、床清掃具が壁に近づけ側面の開口から吸引し、壁近傍のごみを収集できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例における自走式掃除機の内部透視斜視図
【図２】同、自走式掃除機の清掃ノズルを下面側から見た下面図
【図３】（ａ）同、自走式掃除機の清掃ノズルにおける前面開口が全開の状態を示す図（ｂ）同、自走式掃除機の清掃ノズルにおける前面開口が半開の状態を示す図（ｃ）同、自走式掃除機の清掃ノズルにおける前面開口が全閉の状態を示す図
【図４】（ａ）同自走式掃除機の清掃ノズルにおける右側面開口が全開の状態を示す図（ｂ）同自走式掃除機の清掃ノズルにおける右側面開口が半開の状態を示す図（ｃ）同自走式掃除機の清掃ノズルにおける右側面開口が全閉の状態を示す図
【図５】同、自走式掃除機のシステム構成を示す制御ブロック図
【図６】同、自走式掃除機の作業領域での一連動作例を示す図
【図７】同、自走式掃除機の壁沿い移動時の本体を示す平面図
【図８】同、自走式掃除機の内部移動時の本体示す平面図
【符号の説明】
１　本体
３、４　駆動モータ
５、６　減速機
７、８　走行輪
９　移動制御手段
１０、１１　測距手段
１２　清掃ノズル
１４　電動送風機
１９　従輪
２２　床面判別手段
２３　壁沿い移動手段
２４　内部移動手段
３１　開口
３２　シャッター
３３　ラック
３４　開口開閉駆動装置
３５　ガイド
【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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