(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源であるバッテリーと、本体を移動させるための操舵兼駆動手段と、床ノズルとファンモータで構成される清掃手段と、本体周囲に設けた複数個の超音波センサと、自動清掃と移動等の切り換えを行う使用モード切り換え手段と、本体を制御する判断処理手段と、前記バッテリーの負荷に対応させて複数の電圧検知レベルを有する電圧検出手段と、前記使用モード切り換え手段の出力に応じて前記電圧検出手段のレベルを切り換える使用モード対応電圧レベル切り換え手段を有する掃除ロボット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波センサで障害物を検出し、バッテリーを電源として自立移動しながら清掃作業を行なう掃除ロボットにおいて、超音波センサの駆動周期を変化させることにより障害物検出能力を向上させ、又バッテリーの電圧検出を複数段階で行うことにより、バッテリー性能を維持する掃除ロボットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、無経路で動く清掃用ロボットの障害物検出の手段は、超音波センサによるものが多いが、ひとつの超音波センサを回転させて全周の障害物を検出しようとするものや、複数の超音波センサでお互いに干渉し合わないように逐次超音波を発射して障害物を検出しようとするものであった。
【０００３】
又、バッテリーの電圧検出に関しては、電圧をレベルメータのように表示して、操作者に知らせるものがほとんどであった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、バッテリーの電圧検出に関しては自動で作業を行う掃除ロボットに於いては表示してもほとんど意味をなさないものであった。
【０００５】
本発明は上記問題を解決するもので、バッテリーの過放電を防止する掃除ロボットを提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、電源であるバッテリーと、本体を移動させるための操舵兼駆動手段と、床ノズルとファンモータで構成される清掃手段と、本体周囲に設けた複数個の超音波センサと、自動清掃と移動等の切り換えを行う使用モード切り換え手段と、本体を制御する判断処理手段と、前記バッテリーの負荷に対応させて複数の電圧検知レベルを有する電圧検出手段と、前記使用モード切り換え手段の出力に応じて前記電圧検出手段のレベルを切り換える使用モード対応電圧レベル切り換え手段を有するもので、自動清掃と移動等の切り換えを行う使用モード切り換え手段の出力に応じて電圧検出手段のレベルを切り換え、バッテリーの過放電を防止するものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１記載の発明は、電源であるバッテリーと、本体を移動させるための操舵兼駆動手段と、床ノズルとファンモータで構成される清掃手段と、本体周囲に設けた複数個の超音波センサと、自動清掃と移動等の切り換えを行う使用モード切り換え手段と、本体を制御する判断処理手段と、前記バッテリーの負荷に対応させて複数の電圧検知レベルを有する電圧検出手段と、前記使用モード切り換え手段の出力に応じて前記電圧検出手段のレベルを切り換える使用モード対応電圧レベル切り換え手段を有するもので、自動清掃と移動等の切り換えを行う使用モード切り換え手段の出力に応じて電圧検出手段のレベルを切り換え、バッテリーの過放電を防止するものである。
【０００８】
【実施例】
以下、本発明による掃除ロボットの一実施例を図面を参照しながら説明する。
【０００９】
本実施例の掃除ロボットの全体構成を図２に示す。図２に於いて、掃除ロボットの本体１の下部に移動するための左右独立駆動輪構成の操舵兼駆動手段２と、キャスタ３とを設け、更に本体１の下部に設けた床ノズル４と本体１の中央部に設けたゴミ袋５とファンモータ６で構成される清掃手段７を設けている。又壁やドア等の周囲の障害物を検出するための複数個の超音波センサ８を設け、本体１上部には手動用の操作用ハンドル９と、自動清掃と移動等の切り換えを行う操作パネルである使用モード切り換え手段１０とを設け、本体１内部には自立移動制御する判断処理手段１１と、電源としてのバッテリー１２とを設けている。
【００１０】
又、この超音波センサ８は図３の如く前を見るための８ａ、８ｂ、８ｃと、右を見るための８ｄ、８ｅ、８ｆと、後を見るための８ｇ、８ｈ、８ｉと、左を見るための８ｊ、８ｋ、８ｌとで構成されている。
【００１１】
次にこの掃除ロボットの作用を図４を用いて説明する。初めに本体１がある場所Ａから操作者が使用モード切り換え手段１０で移動を選択し、操作用ハンドル９を押しながら場所Ｂに本体１を移動させる。次に使用モード切り換え手段１０で自動清掃を選択し本体１をスタートさせる。本体１は前進し、前方の壁１３を超音波センサ８で検出すると一旦停止する。進んだ距離Ｃに比例した角度Ｄを振り後進する。これにより、移動幅Ｅを床ノズル４の長さと同等にし、清掃のやり残しが出ないようにしている。同様に壁１４を検出すると一旦停止する。以下同様の動作を繰り返し、側面の壁１５を超音波センサ８で検出すると自動清掃作業を終了する。この一連の動作を判断処理手段１１でおこなう。
【００１２】
図１は本発明の第１の実施例である。バッテリー１２がシステム全体に電力を供給し、操舵兼駆動手段２と清掃手段７を判断処理手段１１で動作させる構成としている。又、判断処理手段１１は超音波同時駆動受信手段１６を介して超音波センサ８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ、８ｅ、８ｆ、８ｇ、８ｈ、８ｉ、８ｊ、８ｋ、８ｌ（以下全ての超音波センサをさす場合には超音波センサ８と記す）を前後左右のグループ毎に駆動し受信する構成としている。
【００１３】
次に図５で上記実施例の作用を説明する。前方の超音波センサ８ａ、８ｂ、８ｃを用いて壁１７、１８を検出する動作を示している。超音波は壁１７、１８で入射角反射角が同じになるように反射するため、超音波センサ８ａから前方に発射された超音波は壁１７、１８で反射しそれぞれ超音波センサ８ｂ、８ｃに到達して検出できる。超音波センサ８ａは一方向に指向性をもっているので自分で発射した超音波は壁１７、１８が傾いていると自分の所に帰ってこないため超音波センサ８ａの独立駆動では検出できないものである。
【００１４】
次に本発明の第２の実施例を図６を用いて説明する。バッテリー１２がシステム全体に電力を供給し、操舵兼駆動手段２と清掃手段７を判断処理手段１１で動作させる構成としている。又、判断処理手段１１はタイミング手段１９を介して超音波同時駆動受信手段１６と超音波独立駆動受信手段２０とを定期的に切り換え、超音波センサ８を駆動する構成としている。
【００１５】
上記構成による作用は以下の通りである。図７はタイミング手段１９による超音波同時駆動受信手段１６と超音波独立駆動受信手段２０と超音波センサ８の駆動のタイミングを示している。この例では前方と後方の超音波センサ８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｊ、８ｋ、８ｌを駆動している。超音波独立駆動受信手段２０が駆動されると前方の超音波センサ８ａ、８ｂ、８ｃ、後方の超音波センサ８ｊ、８ｋ、８ｌを独立に逐次駆動し、次のタイミングで超音波同時駆動受信手段１６が駆動されると前方の超音波センサ８ａ、８ｂ、８ｃをグループで同時に駆動し、次に後方の超音波センサ８ｊ、８ｋ、８ｌをグループで同時に駆動する。以下、この動作を繰り返す。
【００１６】
図８に本発明による第３の実施例を示す。バッテリー１２がシステム全体に電力を供給し、操舵兼駆動手段２と清掃手段７を判断処理手段１１で動作させる構成としている。又、判断処理手段１１は前後進切り換え手段２１を介してタイミング手段１９を駆動し、このタイミング手段１９で超音波同時駆動受信手段１６と超音波独立駆動受信手段２０とを定期的に切り換え、超音波センサ８を駆動する構成としている。
【００１７】
上記構成の作用を次に示す。図９が前後進切り換え手段２１を併用したタイミング手段１９による超音波同時駆動受信手段１６と超音波独立駆動受信手段２０と超音波センサ８の駆動のタイミングを示している。この例では前進中に前方と後方の超音波センサ８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｊ、８ｋ、８ｌを駆動している。超音波独立駆動受信手段２０が駆動されると前方の超音波センサ８ａ、８ｂ、８ｃ、後方の超音波センサ８ｊ、８ｋ、８ｌを独立に逐次駆動し、次のタイミングで超音波同時駆動受信手段１６が駆動されると前方の超音波センサ８ａ、８ｂ、８ｃをグループで同時に駆動する。以下、この動作を繰り返す。この前後進切り換え手段２１を併用したことにより後方の超音波センサ８ｊ、８ｋ、８ｌをグループで同時に駆動する時間が少なくなる。
【００１８】
図１０に本発明による第４の実施例を示す。バッテリー１２がシステム全体に電力を供給し、操舵兼駆動手段２と清掃手段７並びに超音波センサ８を判断処理手段１１で動作させる構成としている。又、判断処理手段１１は使用モード切り換え手段１０からの信号を受けて動作モードを決定する構成である。このとき、判断処理手段１１が駆動しているバッテリー１２の負荷に対応させて複数の電圧検出レベルをもつ電圧検出手段２３の電圧検出レベルを変化させる構成である。電圧検出手段２３はバッテリー１２の電圧を検出し、バッテリー１２の電圧低下を電圧検出レベルで検出すると判断処理手段１１に出力する構成としている。判断処理手段１１はこの信号を受けて負荷を止める等の動作を行う。
【００１９】
この構成による作用は以下の如くで、図１１はバッテリー１２の放電曲線図である。図中のＦは負荷が軽い場合、すなわち使用電流が小さい場合の放電曲線であり、Ｇは負荷が重い場合、すなわち使用電流が大きい場合の放電曲線である。負荷が軽い場合は低い電圧まで放電するとバッテリー１２が過放電となり、寿命劣化を起こす。又、負荷が重い場合は低い電圧まで放電しないと電力を充分に取り出せない。このため、曲線Ｆの場合は電圧Ｖ１をバッテリー１２の終止電圧とし、曲線Ｇの場合は電圧Ｖ２をバッテリー１２の終止電圧として切り換えるものである。
【００２０】
図１２に本発明による第５の実施例を示す。バッテリー１２がシステム全体に電力を供給し、操舵兼駆動手段２と清掃手段７並びに超音波センサ８を判断処理手段１１で動作させる構成としている。又、判断処理手段１１は使用モード切り換え手段１０からの信号を受けて動作モードを決定する構成である。使用モード切り換え手段２２からの信号を受けて使用モード対応電圧レベル切り換え手段２４で電圧検出手段２３の電圧検出レベルを変える構成としている。
【００２１】
作用としては、この方式によれば使用モードにより電圧レベルを選択するので使用モードと電圧レベルが１対１で対応した簡単な構成でバッテリー１２の過放電保護ができるものである。
【００２２】
次に第６の実施例を図１３を用いて説明する。バッテリー１２がシステム全体に電力を供給し、操舵兼駆動手段２と清掃手段７並びに超音波センサ８を判断処理手段１１で動作させる構成としている。又、判断処理手段１１は使用モード切り換え手段１０からの信号を受けて動作モードを決定する構成である。バッテリー１２から供給される電流は電流検出手段２５で検出され、この電流値に応じて電圧検出手段２３の電圧レベルが変えられる構成である。
【００２３】
作用としては、図１４に放電の終止電圧レベルと電流値の相関の一例を示した。電流値ｉ４が大きい時には電圧レベルＶ４は低く、電流値ｉ３が小さい時には電圧レベルＶ４は高く設定してあり、バッテリー１２の保護ができるものである。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、バッテリーの過放電を防止する掃除ロボットを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施例を示す掃除ロボットのブロック図
【図２】  同掃除ロボットの断面図
【図３】  同掃除ロボットの平面断面図
【図４】  同掃除ロボットの動作説明図
【図５】  同掃除ロボットの超音波センサの動作説明図
【図６】  本発明の第２の実施例を示す掃除ロボットのブロック図
【図７】  同掃除ロボットの超音波センサの駆動タイミング図
【図８】  本発明の第３の実施例を示す掃除ロボットのシステム構成図
【図９】  同掃除ロボットの超音波センサの駆動タイミング図
【図１０】  本発明の第４の実施例を示す掃除ロボットのブロック図
【図１１】  同掃除ロボットに使用されるバッテリーの放電曲線図
【図１２】  本発明の第５の実施例を示す掃除ロボットのブロック図
【図１３】  本発明の第６の実施例を示す掃除ロボットのブロック図
【図１４】  同掃除ロボットに使用されるバッテリー終止電圧と使用電流の相関図
【符号の説明】
１    本体
２    操舵兼駆動手段
３    キャスタ
７    清掃手段
８    超音波センサ
９    操作用ハンドル
１０  使用モード切り換え手段
１１  判断処理手段
１２  バッテリー
１６  超音波同時駆動受信手段
１９  タイミング手段
２０  超音波独立駆動受信手段
２１  前後進切り換え手段
２３  電圧検出手段
２４  使用モード対応電圧レベル切り換え手段
２５  電流検出手段
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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