JP2007319447A - 自走式ロボット装置 - Google Patents

Abstract

【課題】充電時においてもロボット本体が邪魔になったり、目障りになったりすることのない自走式ロボット装置を提供することを目的とする。
【解決手段】ロボット本体１と外部充電装置２とを電気的に接続した充電状態でロボット本体１を床面設置状態から立設状態に移動させる昇降手段３を備えたものである。これによって、充電時には昇降手段３でロボット本体３を床面設置状態から立設状態に移動させ、部屋内での占有面積を小さくすることができるので、充電時においてもロボット本体１が邪魔になったり、目障りになったりすることがない。
【選択図】図１

Description

本発明は、無人搬送、床面掃除、自動監視などに使用される自走式ロボット装置に関するものである。

従来、自走式ロボット装置の一つとして、使用者がついていなくとも所定の掃除区域内を自動で走り、集塵を行う掃除ロボットが知られている（例えば、特許文献１参照）。

これは、図１０に示すように、ロボット本体３０は、その周囲に突出したバンパー３１と呼ばれる緩衝体を設け、障害物との衝突時の衝撃を緩和している。そして、このバンパー３１に接触スイッチや感圧素子などからなる障害物検知手段を設けるか、他のセンサーを装備して、接触あるいは非接触で家具やいす、テーブルなどを検知し、衝突すれば少し戻り回避するようにしている。また、このロボット本体３０は、走行用の駆動モータにより移動できる走行手段を持っている。そのため、ロボット本体３０内に充電が可能な充電池を有しており、充電池量が減少すれば外部に設けられた外部充電装置３２により充電が可能である。そのため、充電池が消費されると、充電池に充電するため外部充電装置３２に自ら戻る機能を備えている。
特開２００４−１４８０８９号公報

しかしながら、前記従来の構成では、ロボット本体３０内の充電池への充電には、通常で約８時間、急速充電でも２時間ほど充電時間を要する。そのため、充電時にはロボット本体３０が、長時間、外部充電装置３２と接続している状態に置かれる。すなわち、使っていない掃除機を部屋の中に置いて置く状態に等しい状態となる。そのため、場所をとり人にとっては非常に邪魔になったり、目障りになったりするという課題がある。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、充電時においてもロボット本体が邪魔になったり、目障りになったりすることのない自走式ロボット装置を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の自走式ロボット装置は、ロボット本体と外部充電装置とを電気的に接続した充電状態でロボット本体を床面設置状態から立設状態に移動させる昇降手段を備えたものである。

これによって、充電時には昇降手段でロボット本体を床面設置状態から立設状態に移動させ、部屋内での占有面積を小さくすることができるので、充電時においてもロボット本体が邪魔になったり、目障りになったりすることがない。

本発明の自走式作業ロボットは、充電時においてもロボット本体が邪魔になったり、目障りになったりすることがない。

第１の発明は、充電可能な充電池および走行手段を有するロボット本体と、このロボット本体と電気的に接続して充電池を充電する外部充電装置と、ロボット本体と外部充電装置とを電気的に接続した状態でロボット本体を床面設置状態から立設状態に移動させる昇降手段とを備えた自走式ロボット装置とすることにより、充電時には昇降手段でロボット本体を床面設置状態から立設状態に移動させ、部屋内での占有面積を小さくすることができるので、充電時においてもロボット本体が邪魔になったり、目障りになったりすることがない。

第２の発明は、特に、第１の発明において、ロボット本体は立設状態でその表面が外側となるよう移動させるようにしたことにより、操作ボタン、表示部などがあるロボット本体の表側を充電中にも見ることができ、充電が完了したかどうかなどが一目でわかるとともに、作業をスタートさせる時も簡単に操作ができるものである。加えて、外部充電装置側の操作ボタンや表示部などを少なくすることもできる。

第３の発明は、特に、第１または第２の発明において、昇降手段はロボット本体の走行手段の駆動力を利用してロボット本体を立設状態に移動させるようにしたことにより、例えば、外部充電装置側に移動用の駆動機構などを設けることが不要となり、コストが低減でき、装置のコンパクト化もできる。

第４の発明は、特に、第１〜第３のいずれか１つの発明において、外部充電装置は引き出しロック機構無しの電源コードリールを有することにより、電源コードにはコンセントに差し込んだ後の電源コードリールのテンションが掛かり、電源コードは引っ張られた状態となって床面から浮かすことができるものである。この結果、ロボット本体が走行しても電源コードを巻き込むことが無くなり、ロボット本体の自動走行ができる。

第５の発明は、特に、第１〜第４のいずれか１つの発明において、外部充電装置はごみ収納手段を有し、立設状態でロボット本体のごみをごみ収納手段に送ることができるようにしたことにより、ロボット本体に溜まったごみを充電中に外部充電装置のごみ収納手段に移動し、次に使用する場合にロボット本体からごみを捨てなくても済むものである。

第６の発明は、特に、第１〜第５のいずれか１つの発明において、外部充電装置には、立設状態でロボット本体をクリーニングするクリーニング手段を設けたことにより、充電中にクリーニング手段であるブラシやブロアなどでロボット本体の全体、特に、腹側の汚れや埃を清掃することができる。このため、センサー部もきれいにすることができ、使用者が汚れを拭くという手間を省くことができる。加えて、ロボット本体の表側もブラシをかけることでいつまでも新製品のような外観で使うことができる。

第７の発明は、特に、第１〜第６のいずれか１つの発明において、外部充電装置には、立設状態でロボット本体を除菌または殺菌する除菌手段と殺菌手段の少なくとも１つを有することにより、ロボット本体を清潔に保つことができ、いつまでも衛生的な環境で作業をすることができる。特に、塵埃などを集塵する掃除ロボットは、ばい菌などが繁殖しやすく、ダニなどの住みかなどにもなる可能性が高いが、これを除菌手段、殺菌手段でなくすことができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１〜図４は、本発明の実施の形態１における自走式ロボット装置を示している。

図１〜図３に示すように、本実施の形態における自走式ロボット装置は、充電可能な充電池および走行手段を有するロボット本体１と、このロボット本体１と電気的に接続して充電池を充電する外部充電装置２と、ロボット本体１と外部充電装置２とを電気的に接続した状態でロボット本体１を図２の床面設置状態から図１の立設状態に移動させる昇降手段３とを備えている。本実施の形態においては、昇降手段３を外部充電装置２内に装備した構成を例示しているが、独立して昇降手段３を設けてもよい。

外部充電装置２は、外部充電本体１６と、これに回動自在に鉄族されロボット本体１が載る載置台１７とで構成される。本実施の形態ではロボット本体１の載置台１７への載置方式としたが、ロボット本体１が床面設置状態から立設状態に移動させることができるものであればよく、特に限定されるものではない。また、外部充電本体１６は充電回路１８を内蔵しており、電源コード２１ａを介して家庭用電源から電源をもらい接点台２０の接点端子１９に供給する。この接点台２０の接点端子１９とロボット本体１の後方に設けた接点１５とが接触し充電池９に充電される。

図４にロボット本体１の一例の詳細を示しているが、これは部屋内を掃除する掃除ロボットを示している。ロボット本体１は円盤形状をしており、内部には、掃除をする機能を備えた作業手段４と、接触スイッチ、感圧素子、超音波センサー、光センサーなどからなる障害物検知手段５と、左右に設けた駆動輪６を有しギヤードモータを使用し回転方向を制御して前進、後退、回転をさせる走行手段７と、バンパー８と、充電可能なニッケル水素電池などの充電池９と、あらかじめプログラムされたシーケンスでロボット本体１の動作を制御する制御手段１０とを備えている。

作業手段４は、塵埃を吸い込むためのファンモータ１１と、床ノズル１２にある回転ブラシ１３と、回転ブラシ１３でかきあげられた床面の塵埃を溜めるダストボックス１４を有する。

次に、この構成の自走式ロボット装置について動作を説明する。

ロボット本体１は、走行手段７により部屋内を移動し掃除などの作業を行う。そして、充電池９が消費されると、充電池に充電するため外部充電装置２に自ら戻り、ロボット本体１と外部充電装置２とが電気的に接続される。この状態を図２、図３に示している。

載置台１７にロボット本体１が載って充電が開始されると、駆動輪６は外れないように固定され、昇降手段３は、ロボット本体１と外部充電装置２とを電気的に接続した状態でロボット本体１を図２の床面設置状態から図１の立設状態に移動させる。本実施の形態では、載置台１７と外部充電本体１６に設けた軸２ａをモータで回動させている。結果、図１に示すように、ロボット本体１は立設状態となる。充電池９の充電はこの状態で続けられる。なお、図示はしていないが、立設状態を維持するため、外部充電本体１６と載置台１７は相互に固定される機構を有している。

こうすることで、数時間の間、充電を行うが、投影面積が小さくなり、人の通行や何らかの作業の邪魔にならずに済み、踏んでしまったり、蹴飛ばしたり、けつまずいたりする心配も無くなる。充電が終了すれば、外部充電本体１６の上部にある表示部１６ａが完了を知らせてくれる。使用者はスタートボタン１６ｂを押すことで、昇降手段３によりロボット本体１は載置台１７と共に回動して床面設置状態となり、再度、作業を開始するものである。

なお、自走式ロボット装置を押入れや収納スペースに片付ける、あるいは移動する場合は、図１のようにコンパクトな形態になるので、場所をとらずに片付けることができるものである。

（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２における自走式ロボット装置を示している。ロボット本体の構成は実施の形態１と同じであるのでその説明を省略する。

図に示すように、本実施の形態では、ロボット本体１は立設状態ではその表面が外側となるよう移動させるようにしたものである。具体的には、載置台１７に設けた軸１７ａが外部充電本体１６に設けた縦長の案内孔（図示せず）を矢印のようにスライドして上がっていく構成としている。こうすることで、立設状態ではロボット本体１の表面が外側となるようにできる。

この構成により、操作ボタン、表示部などがあるロボット本体１の表側を充電中にも見ることができ、充電が完了したかどうかなどが一目でわかるとともに、作業をスタートさせる時も簡単に操作ができるものである。加えて、外部充電装置２側の操作ボタンや表示部などを少なくする（または無くす）こともできる。

また、駆動輪６を載置台１７に固定するとき、駆動輪６は載置台１７の中で昇降手段３と連動させるようにしている。そのため、駆動輪６の駆動力を用いてロボット本体１を移動させることができるものである。したがって、外部充電本体１６には移動用のモータは必要が無くなり、大幅なコストの削減ができるものである。この技術は実施の形態１においても適用できるものである。

（実施の形態３）
図６、図７は、本発明の実施の形態３における自走式ロボット装置を示している。ロボット本体の構成は実施の形態１と同じであるのでその説明を省略する。

図６に示すように、本実施の形態では、外部充電装置２は引き出しロック機構無しの電源コードリール２１を有するものである。

これにより、電源コード２１ａにはコンセントに差し込んだ後の電源コードリール２１のテンションが掛かり、電源コード２１ａは引っ張られた状態となって床面から浮かすことができるものである。この結果、ロボット本体１が走行しても電源コード２１ａを巻き込むことが無くなり、ロボット本体１の自動走行ができるものである。特に、ロボット本体１は無人で動き回り作業をするため、充電に戻ろうとして電源コード２１ａに引っかかり止まってしまうと、次に使用者が動かそうとしたときに充電ができていないため、始めから数時間も充電をする必要があるが、そのようなことがなく時間ロスを無くすことができる。

また、図６、図７に示すように、本実施の形態では、外部充電装置２はごみ収納手段２２を有し、立設状態でロボット本体１のごみをごみ収納手段２２に送ることができるようにしたものである。すなわち、立設状態で作業手段４のダストボックス１４とごみ収納手段２２とが連結できるようにしている。

これにより、ロボット本体１に溜まったごみを充電中に外部充電装置２のごみ収納手段２２に移動し、次に使用する場合にロボット本体１からごみを捨てなくても済むものである。したがって、ロボット本体１のダストボックス１４をできる限り小さくしても、毎回使用者が塵埃を捨てるという煩わしさが無くなる。また、外部充電装置２側は比較的容量が大きくとれるため、ごみ収納手段２２からのごみ捨て回数も少なくて済む。

（実施の形態４）
図８は、本発明の実施の形態４における自走式ロボット装置を示している。ロボット本体の構成は実施の形態１と同じであるのでその説明を省略する。

図に示すように、本実施の形態では、外部充電装置２の外部充電本体１６と、載置台１７には、立設状態でロボット本体１をクリーニングするブラシ２３やブロア２４などクリーニング手段２５を設けたものである。ブラシ２３は外部充電本体１６と載置台１７の両面に配置しモータで動くようにしている。ブロワ２４はブラシ２３が届かない部分にある塵埃を吹き飛ばすためのものであり、外部充電本体１６に設けている。

ロボット本体１は部屋内を動き回るためどうしてもロボット本体１の床面側は埃などで汚れが付着してくる。そのため床面側に設けてある光学式のセンサーの透過窓が汚れて機能しなくなるという問題や、ロボット本体１が汚くなることもある。

本実施の形態では、充電中にクリーニング手段２５であるブラシ２３やブロア２４などでロボット本体１の全体、特に、腹側の汚れや埃を清掃することができる。このため、各種センサー部もきれいにすることができ、使用者が汚れを拭くという手間を省くことができる。加えて、ロボット本体１の表側もブラシをかけることでいつまでも新製品のような外観で使うことができる。

（実施の形態５）
図９は、本発明の実施の形態５における自走式ロボット装置を示している。ロボット本体の構成は実施の形態１と同じであるのでその説明を省略する。

図６に示すように、本実施の形態では、外部充電装置２の外部充電本体１６と、載置台１７には、立設状態でロボット本体１を除菌または殺菌する除菌手段２６と殺菌手段２７の少なくとも１つを有するものである。

除菌手段２６は例えば小型のオゾン発生装置であり、充電中に外部充電本体１６と載置台１７に挟まれた空間にオゾンを噴出すことによりロボット本体１の全体を除菌するものである。また、殺菌手段２７は紫外線灯であり、外部充電本体１６と載置台１７の両方に取り付け、充電中に時間をかけて照射しロボット本体１全体の殺菌を行う。なお、除菌手段２６の方式は特に限定されるものではなく、パルス殺菌でも構わない。また、除菌手段２６と殺菌手段２７は必要に応じて両者を併用してもよいし、一方のみを使用してもよいものである。

これにより、ロボット本体１を清潔に保つことができ、いつまでも衛生的な環境で作業をすることができる。特に、塵埃などを集塵する掃除ロボットは、ばい菌などが繁殖しやすく、ダニなどの住みかなどにもなる可能性が高いが、これを除菌手段または殺菌手段でなくすことができる。

以上のように、本発明にかかる自走式ロボット装置は、充電時においてもロボット本体が邪魔になったり、目障りになったりすることがないので、掃除ロボットとしてはもちろんのこと、無人搬送、自動監視などのロボットとしても適用できる。

本発明の実施の形態１における自走式ロボット装置の立設状態を示す側面図 同自走式ロボット装置の床面設置状態を示す側面図 同自走式ロボット装置の床面設置状態を示す平面図 同自走式ロボット装置の内部構成を示す平面図 本発明の実施の形態２における自走式ロボット装置の立設状態を示す側面図 本発明の実施の形態３における自走式ロボット装置の斜視図 同自走式ロボット装置のごみ収納手段を示す立設状態の側面図 本発明の実施の形態４における自走式ロボット装置の立設状態を示す側面図 本発明の実施の形態５における自走式ロボット装置の立設状態を示す側面図 従来の自走式ロボット装置を示す平面図

符号の説明

１ ロボット本体
２ 外部充電装置
３ 昇降手段
４ 作業手段
５ 障害物検知手段
６ 駆動輪
７ 走行手段
９ 充電池
１０ 制御手段
１４ ダストボックス
１５ 接点
１６ 外部充電本体
１７ 載置台
２１ 電源コードリール
２２ ごみ収納手段
２５ クリーニング手段
２６ 除菌手段
２７ 殺菌手段

Claims (7)

1. 充電可能な充電池および走行手段を有するロボット本体と、このロボット本体と電気的に接続して充電池を充電する外部充電装置と、ロボット本体と外部充電装置とを電気的に接続した状態でロボット本体を床面設置状態から立設状態に移動させる昇降手段とを備えた自走式ロボット装置。
2. ロボット本体は立設状態でその表面が外側となるよう移動させるようにした請求項１に記載の自走式ロボット装置。
3. 昇降手段はロボット本体の走行手段の駆動力を利用してロボット本体を立設状態に移動させるようにした請求項１または２に記載の自走式ロボット装置。
4. 外部充電装置は引き出しロック機構無しの電源コードリールを有する請求項１〜３のいずれか１項に記載の自走式ロボット装置。
5. 外部充電装置はごみ収納手段を有し、立設状態でロボット本体のごみをごみ収納手段に送ることができるようにした請求項１〜４のいずれか１項に記載の自走式ロボット装置。
6. 外部充電装置には、立設状態でロボット本体をクリーニングするクリーニング手段を設けた請求項１〜５のいずれか１項に記載の自走式ロボット装置。
7. 外部充電装置には、立設状態でロボット本体を除菌または殺菌する除菌手段と殺菌手段の少なくとも１つを有する請求項１〜６のいずれか１項に記載の自走式ロボット装置。