JP2005040596A - ロボット掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】 走行経路上での突発的な突出障害物の出現でロボット掃除機と衝突する場合でも、バンパーにより衝撃が吸収および緩衝されることで、ロボット本体を含む構成部品の損傷を防止することができ、また、掃除作業を中断することなく障害物を回避しながら掃除を継続して行うことをできるロボット掃除機を提供する。
【解決手段】 本発明のロボット掃除機は、突出障害物の出現による障害物との衝突時に衝撃を緩和させるバンパーを備え、また、前記障害物との衝突時、走行方向を変更することで、障害物を回避して掃除の遂行を可能とする突出障害物検知手段および制御部を備える。
【選択図】 図３

Description

本発明は、ロボット掃除機に関する。

周知のように、ロボット掃除機は、使用者が操作することなく掃除しようとする区域を自走しながら自動に掃除を行う機器である。

図１は、一般のロボット掃除機に関する例を概略的に示す斜視図であり、図２は、図１の底面図である。図１および図２において、１０は、ロボット本体、２０は、吸塵部、３０は、吸込口、４０は、センサ部、５０は、制御部、６０は、バッテリである。

図示のように、ロボット本体１０の両側には、走行のための複数の駆動ホイール１１、１２が設けられている。かかるロボット本体１０は、ほぼ円盤型であり、通常カバーを備えている。

吸塵部２０は、ロボット本体１０に形成される吸込ポートに強い吸込力を発生させることで、床上の塵埃を集塵するものであって、真空モータとこの真空モータの駆動により吸込ポートを介して吸い込まれる塵埃を集塵する集塵室を備えてなる。

吸込口３０は、前記吸込ポートと連通するようにロボット本体１０の下面一側に形成され、内部には、床上の塵埃を掃き出すための回転可能なブラシ３１が設けられている。

センサ部４０は、外部へ信号を送出し、反射された信号を受信することができるようにロボット本体１０の側面周りに所定の間隔で配置される。かかるセンサ部４０は、障害物検出センサや走行距離検出センサなどを有する。

制御部５０は、送受信部を介して受信した信号を処理し、それぞれの構成要素を制御する。即ち、制御部５０は、外部の制御装置から信号を受信して駆動ホイール１１、１２を駆動させると共に吸塵部２０の真空モータを駆動させ、また、センサ部４０から受信される信号をもってロボット掃除機の走行を制御する。

前述のように構成される一般のロボット掃除機は、センサ部４０を介して掃除区域内の家具、事務用品、壁などの障害物までの距離を判別し、これによって、ロボット本体１０の駆動ホイール１１、１２を選択的に駆動させることで、自らの方向を転換しながら掃除区域を掃除する。

しかし、前述のような一般のロボット掃除機では、障害物検知センサなどを備えているが、突発的な突出障害物などは検知できないため、突発的な障害物との衝突で本体および部品が故障するなどの問題があった。

また、突出障害物の出現で障害物とロボット掃除機とが衝突する場合、障害物を回避して走行しながら掃除を行うようにする必要があるが、一般のロボット掃除機は、そのような突出障害物に対処する機能や構造を有していないため、使用が不便で、掃除効率が低下する問題があった。

本発明は、前述の問題点を解決するためになされたものであって、本発明の目的は、突出障害物との衝突による衝撃を緩和させることでロボット掃除機の損傷を防止すると共に、突出障害物を回避しながら掃除を行うことができるロボット掃除機を提供することにある。

上記の目的を達成するための本発明によるロボット掃除機は、走行のための駆動部および汚れ除去のための吸塵部を有するロボット本体と、走行中、障害物との衝突からロボット本体を保護するため前記ロボット本体に設けられるバンパーと、前記バンパーが前記ロボット本体所定間隔離間した第１の位置および前記第１の位置から後退した第２の位置の間で移動するように前記バンパーを支持するバンパー支持ユニットと、前記バンパーの位置移動によってオン・オフ作動しながら突出障害物の出現を検知する突出障害物検知手段と、前記駆動部および吸塵部を制御し、また、前記突出障害物検知手段から信号を受けて障害物が存在するか否かを判別し、障害物の出現時、その障害物を回避するようにロボット本体の走行方向を変更させる制御部とを備える。

前記バンパー支持ユニットは、前記バンパーの内部両側にそれぞれ形成され、スライド溝を有する一対のフランジと、前記フランジのスライド溝に挿入されるピンが一端部に形成された一対の連結部材と、前記連結部材の他端を固定するように前記ロボット本体に設けられる一対の固定片とを備える。

また、前記突出障害物検知手段は、前記ロボット本体の両側にそれぞれ設けられ、スイッチ部を有するマイクロスイッチと、前記マイクロスイッチのスイッチ部をオン・オフさせるように前記ロボット本体のマイクロスイッチと隣接した個所に設けられ、前記スイッチ部を常時オフとするように弾性バイアスされ、前記バンパーが第２の位置に移動する時、弾性変形しながら前記スイッチをオンさせる板バネと、を備え、前記制御部は、前記スイッチ部がオンとなると、突出障害物が出現したと判断する。

また、本発明によるロボット掃除機は、前記バンパーが第１の位置を維持するように前記バンパーをロボット本体に対して弾性支持すると共に前記バンパーに加えられる衝撃を吸収する緩衝ユニットを備える。

前記緩衝ユニットは、前記バンパーの内側においてロボット本体側に突設され、少なくとも一対の案内長溝が向かい合うように設けられた第１の部材と、前記第１の部材の内部に移動可能に設けられ、一端には、前記案内長溝に挿入される一対の突起が形成され、その他端部は、前記ロボット本体に接触する第２の部材と、前記第２の部材の内部に前記第２の部材を外向き弾性支持するように設けられる弾性部材とを備える。

本発明の好適な他の実施例によれば、前記バンパー支持ユニットは、前記バンパーの内側においてロボット本体側に突設され、少なくとも一対の案内長溝を向かい合うように形成された第１の支持部材と、前記第１の支持部材の内部に移動可能に設けられ、前記第１の支持部材の案内長溝に挿入される一対の突起が一端部に形成された第２の支持部材と、前記第２の支持部材の他端部に突設され、端部には、フックが形成された第３の支持部材と、前記第３の支持部材が挿入されるように前記ロボット本体の一側に設けられるフック孔を有する第４の支持部材とを備える。

また、前記第２の支持部材の他端部には、前記フック孔に挿入された第３の支持部材の位置を一定に維持させるため、前記第４の支持部材に先端が接触する第５の支持部材が設けられる。

また、本発明の他の実施例において、前記突出障害物検知手段は、前記ロボット本体の両側にそれぞれ設けられ、スイッチ部を有するマイクロスイッチと、前記マイクロスイッチのスイッチ部をオン・オフさせるように前記ロボット本体のマイクロスイッチと隣接した個所に設けられ、前記スイッチ部を常時オフとするように弾性バイアスされ、前記バンパーが第２の位置に移動する時、弾性変形しながら前記スイッチをオンさせる板バネとを備え、前記バンパーは、前記板バネにより第１の位置を維持する。

以上のように、本発明によるロボット掃除機では、センサ部が検知できない突発的な障害物の出現でロボット掃除機が障害物と衝突する場合でも、衝突による衝撃を緩和させるバンパーを備えているため、ロボット掃除機を突発的な衝撃から保護することができる効果が得られる。

また、本発明によるロボット掃除機では、障害物との衝突時、バンパーが位置移動しながらマイクロスイッチを作動させるため、制御部は、突出障害物の出現を検知することで、障害物を回避できるようにロボット掃除機の走行方向を変更することができる。従って、突出障害物の出現による掃除作業の中断が発生することなくロボット掃除機をより便利に使用でき、掃除効率を向上することができる。

以下、本発明の好適な実施例を添付の図面に基づいて説明する。

図３乃至図６は、本発明の一実施例によるロボット掃除機を示す図である。なお、１１０は、ロボット本体１２０は、カバー２００は、バンパー２３０は、緩衝ユニット２４０は、バンパー支持ユニット３００は、突出障害物検知手段４００は、制御部である。

ロボット本体１１０には、走行のための駆動部（図示省略）、塵埃の集塵のための吸塵部１３０、吸込口（図示省略）、センサ部１４０およびバッテリ（図示省略）などが設けられ、また、後述の制御部４００が、ロボット本体１１０に設けられている。以上の構成は、一般のロボット掃除機と同様である。従って、詳細な説明は、省略する。以下、本発明の特徴的な構成について説明する。

バンパー２００は、ロボット本体１１０の走行経路上に突発的な障害物が出現し、その障害物とロボット本体１１０とが衝突する場合、衝撃を緩和させることで、ロボット本体１１０の損傷を防止するためにロボット本体１１０に設けられる部材である。かかるバンパー２００は、通常、ロボット本体１１０の前面と両側面の一部を覆うように設けられる。即ち、ロボット本体１１０が円盤型である場合、半円リングの形状となり、衝撃に強いプラスティックなどで形成するのが好ましいが、その材質は、限定されない。

かかるバンパー２００を設けることで、突出障害物の出現でロボット掃除機が障害物と衝突する時、バンパー２００が衝撃を緩和させるため、ロボット本体１１０を安全に保護することが可能である。

なお、バンパー２００は、バンパー支持ユニット２４０によりロボット本体１１０から所定間隔離間した初期位置である第１の位置と、この第１の位置から後退した第２の位置に移動可能に設けられ、これにより、障害物との衝突時、バンパー２００が第１の位置から第２の位置へ移動しながら衝撃を効果的に吸収することができる。

バンパー支持ユニット２４０は、図４Ａおよび図６に示されたように、バンパー２００に形成されたフランジ２４１と、連結部材２４２と、ロボット本体１１０に設けられる固定片２４３とを備える。

フランジ２４１は、バンパー２００の内部両側にそれぞれ設けられ、それぞれのフランジ２４１には、スライド溝２４１ａがそれぞれ形成される。このフランジ２４１は、バンパー２００と一体に形成されることが好ましい。

連結部材２４２は、その一端がピン２４４によりスライド溝２４１ａに挿入され、他端は、固定片２４３に固定される。また、固定片２４３は、ロボット本体１１０の両側にフランジ２４１と対応するように設けられる。

前述のようなバンパー支持ユニット２４０により、バンパー２００は、スライド溝２４１ａの長さ方向の大きさに相当するストロークで、即ち、前記第１の位置と第２の位置との間で移動することができる。

緩衝ユニット２３０は、バンパー２００が第１の位置を維持するようにバンパー２００をロボット本体１１０に対して弾性支持すると共にバンパー２００に加えられる衝撃を吸収する役割を果たす。かかる緩衝ユニット２３０は、図５に示されたように、第１の部材２３１、第２の部材２３２および弾性部材２３３を備える。

第１の部材２３１は、バンパー２００の内側においてロボット本体１１０側に突設される円筒形部材であり、この円筒形部材には、少なくとも一対の案内長溝２３１ａが互いに向かい合うように形成される。

第２の部材２３２は、第１の部材２３１の内部に移動可能に設けられる円筒形であり、その一端部には、案内長溝２３１ａに挿入される一対の突起２３２ａが形成される。また、第２の部材２３２の他端部は、ロボット本体１１０に接触する。

弾性部材２３３は、第２の部材２３２の内部に第２の部材２３２を第１の部材２３１に対して外側に弾性支持するように設けられる。

突出障害物検知手段３００は、バンパー２００の位置移動に連動してオン・オフ動作しながら突出障害物の出現を検知する。かかる突出障害物検知手段３００は、バンパー２００の両端部が位置するロボット本体１１０に設けられ、スイッチ部３１０ａを有するマイクロスイッチ３１０とバンパー２００の移動によりマイクロスイッチ３１０のスイッチ部３１０ａをオン・オフさせる板バネ３２０とを有する。

なお、マイクロスイッチ３１０は、通常公知の構造を有するものを使用する。また、板バネ３２０は、ロボット本体１１０の適所、マイクロスイッチ３１０と隣接する位置に設けられるが、スイッチ部３１０ａをオフさせるように弾性バイアスされるように設けられる。また、板バネ３２０は、バンパー２００が第２の位置に移動する時、バンパー２００の端部が板バネ３２０を押すことにより弾性変更しながらスイッチ部３１０ａをオンさせる。

前述のように、オフ状態にあるマイクロスイッチ３１０がオンの状態になると、このマイクロスイッチ３１０から信号を受ける制御部４００は、突出障害物の出現で衝突が発生したと判断し、後続の処置、例えば、ロボット掃除機の走行方向を一時変更して障害物を回避するようにする。ここで、障害物を回避したと判断すると、ロボット掃除機は、初期に設定された経路に沿って走行しながら掃除を行う。

以上のように、本発明の一実施例によるロボット掃除機は、走行経路上に突発的な障害物が出現してロボット掃除機と衝突する場合でも、バンパー２００により衝撃が吸収および緩衝されるため、ロボット本体１１０を含む構成部品の損傷を防止することができ、また、作業を中断することなく障害物を回避し、継続して走行しながら初期に設定された掃除区域に対する掃除作業を行う。

より具体的に、本発明によるロボット掃除機の作用は、次の通りである。

ロボット掃除機は、初期設定された掃除区域内を所定の経路に沿って自走しながら掃除を行う。このとき、センサ部１４０から入力される信号により、所定距離内に障害物または壁面が存在する場合、これを検知し、回避しながら掃除を行う。

しかし、センサ部１４０では、突発的な突出障害物は、検知できないか、検知される前に衝突してしまうことがあり得る。バンパー２００は、かかる突発的な突出障害物との衝突からロボット掃除機を保護する役割をする。

即ち、前述のような突発的な突出障害物の出現でロボット掃除機が障害物と衝突した時、バンパー２００は、第１の位置から第２の位置に移動しながら、衝突による衝撃がそのままロボット本体１１０に伝達されるのを防止するように衝撃を吸収および緩和させる。従って、ロボット掃除機１１０には、緩和された衝撃が伝達されるため、ロボット本体およびそれに組み込まれた部品を衝撃から安全に保護することができる。

なお、前述のような衝突でバンパー２００が第１の位置から第２の位置に移動すると、マイクロスイッチ３１０のスイッチ部３１０ａを押し付けていた板バネ３２０がバンパー２００により弾性変更しながら押されると、マイクロスイッチ３１０がオン状態となる。マイクロスイッチ３１０がオンすると、制御部４００は、突出障害物の出現でロボット掃除機と衝突したと判断し、駆動部を停止位置に逆回転するように制御し、ロボット掃除機が衝突地点から外れ、正常作動可能な領域に移動する。

添付の図７乃至図１０は、本発明の他の実施例によるロボット掃除機を示す図である。図面からわかるように、ロボット掃除機の基本的な構造は、前述の本発明の一実施例と同様である。従って、前述の一実施例と同様な部分および部品については、同じ参照符号を付して引用する。

本実施例によるロボット掃除機は、バンパー２００をロボット本体１１０に第１の位置および第２の位置に移動可能に支持するバンパー支持ユニット３４０の構造が、前述の一実施例のものと異なっている。

具体的に、バンパー支持ユニット３４０は、前述の一実施例における緩衝ユニット２３０を除去し、前記緩衝ユニットに簡単な構造変更を施してバンパー支持ユニット３４０としている。なお、本実施例において、前述の緩衝ユニット２３０は、突出障害物検知手段３００を構成する板バネ３２０の機能をするが、この板バネ３２０の弾力だけでもバンパー２００を十分に第１の位置に弾性支持することができる。勿論、前述の一実施例におけるバンパー支持ユニット２４０の構造は、本実施例においては、除去される。

バンパー支持ユニット３４０は、図８および図９Ａ、図９Ｂに示されたように、第１の支持部材３４１、第２の支持部材３４２、第３の支持部材３４３、第４の支持部材３４４および第５の支持部材３４５を備える。

第１の支持部材３４１は、バンパー２００の内側においてロボット本体１１０側に突設され、少なくとも一対の案内長溝３４１ａが互いに向かい合う位置に形成される。円筒形であり、バンパー２００に一体に形成されるのが好ましい。

第２の支持部材３４２は、第１の支持部材３４１の内部に移動可能に設けられ、案内長溝３４１ａに挿入される突起３４２ａを備える。この第２の支持部材３４２が、やはり円筒形であるのが好ましい。

第３の支持部材３４３は、第２の支持部材３４２の他端部から突設され、端部には、フック３４３ａが形成される。

第４の支持部材３４４は、第３の支持部材３４３との連結のためにロボット本体１１０の一側に設けられるが、この第４の支持部材３４４には、第３の支持部材３４３のフック３４３ａをロックするためのフック孔３４４ａが形成される。

第５の支持部材３４５は、第２の支持部材３４２の他端部に前記第３の支持部材と平行に形成され、第３の支持部材３４３の長さより短い長さとなる。従って、バンパー２００がロボット本体１１０に組み立てられると、第３の支持部材３４３は、第４の支持部材３４４のフック孔３４４ａに挿入されるが、第５の支持部材３４５は、第４の支持部材３４４に接触し、これにより、フック孔３４４ａに挿入された第３の支持部材３４３の位置が一定に維持される。

前述のような本発明の他の実施例によるロボット掃除機の他の構成および作用は、前述の一実施例と同様である。従って、具体的な説明は、省略する。

本発明は、自走しながら被掃除面を掃除する自動掃除機能を有する掃除機に適用可能である。自動掃除機能を有する掃除機の一例として、ロボット掃除機があげられる。

一般のロボット掃除機を示す斜視図である。 図１の底面図である。 本発明の一実施例によるロボット掃除機を分解斜視図である。 本発明の一実施例によるロボット掃除機に使用されるバンパーの内部構造を示す斜視図である。 本発明の一実施例によるロボット掃除機に使用されるバンパーの内部構造を示す斜視図である。 本発明の一実施例によるロボット掃除機のバンパー支持ユニットを示す断面図である。 本発明の一実施例によるロボット掃除機のバンパー組み立てを説明するための図である。 本発明の他の実施例によるロボット掃除機に使用されるバンパーの内部構造を示す斜視図である。 本発明の他の実施例によるロボット掃除機のバンパー支持ユニットを示す断面図である。 本発明の他の実施例によるバンパー支持ユニットとロボット掃除機本体との結合部を切り出して示す図である。 本発明の他の実施例によるバンパー支持ユニットとロボット掃除機本体との結合部を切り出して示す図である。 本発明の他の実施例によるロボット掃除機のバンパー組み立てを説明するための図である。

符号の説明

１００ ロボット掃除機
１１０ ロボット掃除機本体
１２０ カバー
２００ バンパー
２３０ 緩衝ユニット
２３１、２３２ 第１および第２の部材
２３１ａ、３４１ａ 案内長溝
２３２ａ、３４２ａ 突起
２３３ 弾性部材
２４０、３４０ バンパー支持ユニット
２４１ フランジ
２４１ａ スライド溝
２４２ 連結部材
２４３ 固定片
２４４ ピン
３００ 突出障害物検知手段
３１０ マイクロスイッチ
３１０ａ スイッチング部
３２０ 板バネ
３４１ 第１の支持部材
３４２ 第２の支持部材
３４３ 第３の支持部材
３４４ 第４の支持部材
３４５ 第５の支持部材
４００ 制御部

Claims (9)

1. 所定の経路に沿って自走しながら床面の汚れを除去するものであって、
   走行のための駆動部および汚れ除去のための吸塵部を有するロボット本体と、
   走行中、障害物との衝突からロボット本体を保護するため前記ロボット本体に設けられるバンパーと、
   前記バンパーが前記ロボット本体から所定間隔離間した第１の位置および前記第１の位置から後退した第２の位置の間で移動するように前記バンパーを支持するバンパー支持ユニットと、
   前記バンパーの位置移動によってオン・オフ作動しながら突出障害物の出現を検知する突出障害物検知手段と、
   前記駆動部および吸塵部を制御し、また、前記突出障害物検知手段から信号を受けて障害物が存在するか否かを判別し、障害物の出現時、その障害物を回避するようにロボット本体の走行方向を変更させる制御部と、
   を備えることを特徴とするロボット掃除機。
2. 前記バンパー支持ユニットは、
   前記バンパーの内部両側にそれぞれ形成され、スライド溝を有する一対のフランジと、
   前記フランジのスライド溝に挿入されるピンが一端部に形成された一対の連結部材と、
   前記連結部材の他端を固定するように前記ロボット本体に設けられる一対の固定片とを備えることを特徴とする請求項１に記載のロボット掃除機。
3. 前記突出障害物検知手段は、
   前記ロボット本体の両側にそれぞれ設けられ、スイッチ部を有するマイクロスイッチと、
   前記マイクロスイッチのスイッチ部をオン・オフさせるように前記ロボット本体のマイクロスイッチと隣接した個所に設けられ、前記スイッチ部を常時オフとするように弾性バイアスされ、前記バンパーが第２の位置に移動する時、弾性変形しながら前記スイッチをオンさせる板バネとを備え、
   前記制御部は、前記スイッチ部がオンとなると、突出障害物が出現したと判断することを特徴とする請求項２に記載のロボット掃除機。
4. 前記バンパーが第１の位置を維持するように前記バンパーをロボット本体に対して弾性支持すると共に前記バンパーに加えられる衝撃を吸収する緩衝ユニットを備えることを特徴とする請求項２または請求項３に記載のロボット掃除機。
5. 前記緩衝ユニットは、
   前記バンパーの内側においてロボット本体側に突設され、少なくとも一対の案内長溝が向かい合うように設けられた第１の部材と、
   前記第１の部材の内部に移動可能に設けられ、一端部には、前記第１の部材の案内長溝に挿入される一対の突起が形成され、他端部は、前記ロボット本体に接触する第２の部材と、
   前記第２の部材の内部に前記第２の部材を外向き弾性支持するように設けられる弾性部材とを備えることを特徴とする請求項４に記載のロボット掃除機。
6. 前記バンパー支持ユニットは、
   前記バンパーの内側においてロボット本体側に突設され、少なくとも一対の案内長溝を向かい合うように形成された第１の支持部材と、
   前記第１の支持部材の内部に移動可能に設けられ、前記第１の支持部材の案内長溝に挿入される一対の突起が一端部に形成された第２の支持部材と、
   前記第２の支持部材の他端部に突設され、端部にはフックが形成された第３の支持部材と、
   前記第３の支持部材が挿入されるように前記ロボット本体の一側に設けられるフック孔を有する第４の支持部材とを備えることを特徴とする請求項１に記載のロボット掃除機。
7. 前記第２の支持部材の他端部には、前記フック孔に挿入された第３の支持部材の位置を一定に維持させるため、先端が前記第４の支持部材に接触する第５の支持部材が設けられたことを特徴とする請求項６に記載のロボット掃除機。
8. 前記突出障害物検知手段は、
   前記ロボット本体の両側にそれぞれ設けられ、スイッチ部を有するマイクロスイッチと、
   前記マイクロスイッチのスイッチ部をオン・オフさせるように前記ロボット本体のマイクロスイッチと隣接した個所に設けられ、前記スイッチ部を常時オフとするように弾性バイアスされ、前記バンパーが第２の位置に移動する時、弾性変形しながら前記スイッチをオンさせる板バネとを備え、
   前記制御部は、前記スイッチ部がオンとなると、突出障害物が出現したと判断することを特徴とする請求項６に記載のロボット掃除機。
9. 前記バンパーは、前記板バネにより第１の位置に弾性支持されることを特徴とする請求項８に記載のロボット掃除機。
   

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