JP3940402B2 - ロボット掃除機の駆動装置 - Google Patents

Description

本発明はロボット掃除機の駆動装置に係り、さらに詳しくは走行時カーペットや上がり框などの障害物を楽に乗り越えられる衝撃吸収ユニットを備えるロボット掃除機の駆動装置に関する。

一般に、家事労働のうち掃除は真空掃除機を使用するとしても一々引き歩きながら隅々まで作業することから他の家事に比べて割りと手間がかかる作業と言える。

これにより、家庭で外部の助けなしで自律的に判断して走行及び掃除できるロボット掃除機に関する研究開発が倦まずやまずなされており、このようなロボット掃除機に宅内の防災機能を加えようとする研究がなされつつある。

図１は従来のロボット掃除機カバーを取外した状態を示す斜視図である。ロボット掃除機１０は本体１０ａ上に吸塵部１１、センサ部１２、前方カメラ１３、上方カメラ１４、駆動装置１５、送受信部１７、制御部１８及びバッテリー１９が設けられている。

吸塵部１１は空気を吸い込みながら対向する床面のゴミを集塵できるよう本体１０ａ上に設けられている。このような吸塵部１１は公知の多様な方式によって構成できる。一例として、吸塵部１１は吸引モータ(図示せず)と、吸引モータの駆動によって床面と対向して形成された吸入口または吸入管を通して吸い込まれたゴミを集塵する集塵室を備える。

センサ部１２は外部に信号を送出し、反射された信号を受信できるよう筐体の側縁に所定間隔に配置されている障害物検出センサ１２ａと、走行距離を測定できる走行距離検出センサ１２ｂを備える。

前方カメラ１３は前方のイメージを撮像できるよう本体１０ａ上に設けられ、撮像されたイメージを制御部１８に出力する。

上方カメラ１４は上方のイメージを撮像できるよう本体１０ａ上に設けられ撮像されたイメージを制御部１８に出力する。前方及び上方カメラ１３、１４は省略することもできる。

駆動装置１５は前方の両側に設けられる２本の従動輪１５ａ、１５ｂと、後方の両側に設けられた２本の駆動輪１５ｃ、１５ｄ、後方の２本の駆動輪１５ｃ、１５ｄをそれぞれ回転駆動させるモータ１５ｅ、１５ｆ及び後方の輪１５ｃ、１５ｄで発生する動力を前方の輪に伝達できるよう設けられたタイミングベルト１５ｇを備える。

駆動装置１５は制御部１８の制御信号に応じて各モータ１５ｅ、１５ｆを独立的に正方向または逆方向に回転駆動させる。方向回転は各モータの回転数を相違に駆動すれば良い。

制御部１８は送受信部１７を通して受信された信号を処理し、各要素を制御する。本体１０ａ上に機器の機能設定を操作するための多数のキーが設けられたキー入力装置(図示せず)がさらに具備された場合、制御部１８はキー入力装置から入力されたキー信号を処理する。

バッテリー１９は外部充電装置(図示せず)と取付及び取外し可能なように本体１０ａの外側に設けられたバッテリー充電電源端子(図示せず)を通して充電できるよう本体１０ａ上に設けられている。

このようなロボット掃除機１０はカメラ１３、１４によって撮像されたイメージを外部へ無線で送出し、外部から受信された制御信号に応じて動作する。

また、このような制御信号に応じて駆動するロボット掃除機１０の駆動装置１５はモータ１５ｅ、１５ｆがそれぞれ同方向に駆動されれば、２本の駆動輪１５ｃ、１５ｄ及び二つの従動輪１５ａ、１５ｂが同方向に動くようになり、これを通して掃除機筐体１００が別の位置に移動されうるようにする。

そして、モータ１５ｅ、１５ｆが相異なる方向に駆動されれば、２本の駆動輪１５ｃ、１５ｄ及び２本の従動輪１５ａ、１５ｂが互いに逆方向に進むようになり、これを通して掃除機筐体１００が別の位置に移動されうるようにする。しかし、前述したような従来のロボット掃除機駆動装置においては、一般に上がり框やカーペットのような障害物に合う時、２本の駆動輪１５ｃ、１５ｄ及び２本の従動輪１５ａ、１５ｂを相異なる方向に回転させ障害物を回避するが、実際に掃除時は前記上がり框などの障害物を乗り越えてカーペット上を掃除する必要があり、ただ回避だけではロボット掃除機本来の用途を満足できない。また、強制にロボット掃除機が上がり框を乗り越える際騒音や衝撃が発生して前記ロボット掃除機の耐久性にも問題が発生する。

本発明は前述した問題点を解決するために案出されたもので、その目的はカーペットや上がり框などの障害物に合う時手軽に乗り越えられるロボット掃除機駆動装置を提供することにある。

本発明の他の目的は上がり框などの障害物を乗り越える際衝撃を吸収してスムーズで低騒音のロボット掃除機を提供することにある。

前述した目的を達成するための本発明に係るロボット掃除機駆動装置は、ロボット掃除機本体と、該ロボット掃除機本体に設けられそれぞれ供給された電源によって駆動される一対の駆動モータと、該一対の駆動モータによって回転される一対の駆動輪と、該一対の駆動輪を追従する一対の従動輪と、前記駆動輪と前記従動輪を連動させる動力伝達手段と、前記一対の駆動輪及び前記一対の従動輪を支持し前記ロボット掃除機本体に設けられるフレーム部材と、該フレーム部材に設けられ地面における衝撃を吸収する衝撃吸収ユニットとを含む。

そして、前記動力伝達手段はタイミングベルトが望ましく、前記フレーム部材にはモータカバーが前記モータの外周面に沿って軸方向に延長形成されることが良い。

また、前記衝撃吸収ユニットは、上部支持部材と、該上部支持部材に対応する下部支持部材と、前記上部支持部材と前記下部支持部材との間に設けられる弾性部材と、該弾性部材、上部支持部材及び下部支持部材を貫通して設置されたユニット軸を含むことが望ましい。

そして、前記弾性部材はコイルバネであり、前記フレーム部材は上部カバー、該上部カバーに設けられる第１下部カバー及び前記第１下部カバーと結合し、前記上部カバーに設けられる第２下部カバーを含むのが良い。

かつ、前記上部カバーは前記衝撃吸収ユニットを支持する支持部材をさらに含み、前記支持部材には開口が形成されうる。

そして、前記第１下部カバーの一側面には突起が形成されており、前記上部カバーには前記突起が前記駆動輪の軸を中心に回動するよう突起溝が形成される。前記突起溝は円弧状のものが望ましい。

前記上部カバーは前記ロボット掃除機本体に固設され、前記衝撃吸収ユニットは前記上部カバーと前記下部カバーとの間に設けられ、地面状態によって前記駆動輪の軸を中心に前記従動輪が回動することが望ましい。

また、前記駆動モータは前記ロボット掃除機本体を移動させる駆動輪と直接連結されるのが良く、前記駆動輪及び従動輪は外周面が歯車状に具備されるのが望ましい。

以上述べた通り、本発明に係るロボット掃除機駆動装置はカーペットや上がり框などの障害物に合う時楽に乗り越えられ、また上がり框などの障害物を乗り越える際衝撃を吸収してスムーズで低騒音なので便利である。

以下、添付した図面に基づき本発明を詳述する。

図２は本発明の実施例によるロボット掃除機駆動装置の設置様子を示す要部斜視図であり、図３は本発明の実施例によるロボット掃除機駆動装置の要部分解斜視図である。

本発明に係る駆動装置を備えるロボット掃除機は、図１に示した一般のロボット掃除機１０の構成と同じく、本体１０ａ上に吸塵部１１、センサ部１２、前方カメラ１３、上方カメラ１４、駆動装置１５、送受信部１７、制御部１８及びバッテリー１９が設けられる。前記ロボット掃除機の構成及び作用は図１における構成及び作用と同一なのでその説明は省き、本発明に係るロボット掃除機の駆動装置を中心に説明する。

図２及び図３を参照すれば、ロボット掃除機駆動装置は大きくロボット掃除機本体１０１、一対の駆動モータ１４０、一対の駆動輪１１０、一対の従動輪１２０、動力伝達手段１３０、フレーム部材１７０及び衝撃吸収ユニット１５０を含む。

一対の駆動輪１１０はロボット掃除機本体１０１を地面について支持し、一対のモータ１４０はそれぞれロボット掃除機本体１０１に固定され、それぞれ供給された電源によって正回転または逆回転で駆動される。

また、各駆動軸１１１は一対のモータ１４０の各同軸に連結され、一対のモータ１４０の正駆動または逆駆動によってそれぞれ正回転または逆回転する。この際、各駆動軸１１１は各駆動輪１１０の外側に突出され、先端に駆動プーリ(pulley)１１３が取付けられる。

一対の従動輪１２０はロボット掃除機本体１０１にそれぞれ従動軸１２１を通して取付けられ、同一側の一対の駆動輪１２０をそれぞれ追従して回転される。同様に、各従動軸１２１は各従動輪１２０の外側に突出され、それぞれ従動プーリ１２３が結合されている。

動力伝達手段１３０は、一対の駆動モータ１４０から一対の駆動輪１１０にそれぞれ伝達された動力が一対の従動輪１２０にそれぞれ伝達できるように設けられる。

そして、動力伝達手段１３０は駆動輪１１０と従動輪１２０に設けられたタイミングベルトで構成される。

ここで、駆動輪１１０及び従動輪１２０の各軸１１１、１２１は駆動輪１１０及び従動輪１２０の外側に突出されず、内側にプーリ１１３、１２３を結合して動力伝達手段であるタイミングベルト１３０を設けられ、また駆動輪１１０及び従動輪１２０の両方ともプーリ１１３、１２３なしで軸１１１、１２１の露出された一部分にタイミングベルト１３０を設けられ、この際軸１１１、１２１から離脱しないよう離脱防止手段(図示せず)が共に設置されることが好ましい。

フレーム部材１７０は上部カバー１７１、上部カバー１７１に設けられる第１下部カバー１７５、及び第１下部カバー１７５と結合し上部カバー１７１に設けられた第２下部カバー１７３とを含む。

そして、フレーム部材１７０は駆動輪１１０及び従動輪１２０を支持しロボット掃除機本体１０１に設けられる。そして、上部カバー１７１にはモータカバー１７７がモータ１４０の外周面に沿ってモータ１４０の軸方向に延長形成される。また、フレーム部材１７０は望ましくはプラスチックのような軽い材質で構成されるのが好ましい。

上部カバー１７１は衝撃吸収ユニット１５０を支持する支持部材１６０をさらに含み、支持部材１６０には開口１６１が形成される。従って、衝撃吸収ユニット１５０はフレーム部材１７０の上部カバー１７１に固設され一定部分衝撃を吸収する。

第１下部カバー１７５の一側面には突起１３３が形成されており、上部カバー１７１には突起１３３が駆動輪１１０の軸を中心に回動するよう突起溝１３５が形成される。突起溝１３５は突起１３３と対応する形態に形成される。さらに望ましくは円弧状が良い。

従って、ロボット掃除機１００が障害物に合う時、第１下部カバー１７５及び第２下部カバー１７３は従動輪１２０と共に駆動輪１１０の駆動軸１１１を中心に回動する。この際、従動輪１２０が最大に回動できる程度は突起溝１３５の最大深さに制限される。

上部カバー１７１はロボット掃除機本体１０１に固設され、衝撃吸収ユニット１５０は上部カバー１７１と第１下部カバー１７５及び第２下部カバー１７３との間に設けられる。

ロボット掃除機１００の掃除時、地面状態に応じて障害物に合う時従動輪１２０が駆動輪１１０の駆動軸１１１を中心に上向き移動し、衝撃吸収ユニット１５０がこのような上向き動作過程で緩衝役割を果たす。

障害物を完全に通過した時は、従動輪１２０が底面に向かって下方に移動し、衝撃吸収ユニット１５０は地面と衝突する際騒音及び衝撃を吸収する。

駆動モータ１４０はロボット掃除機本体１０１を移動させる駆動輪１１０と直接連結される。そして駆動モータ１４０はギアプーリを有するモータに代用できる。

駆動輪１１０及び従動輪１２０は外周面が歯車状に具備される。従って、ロボット掃除機１００が障害物に合うか床面と接触する際、接触力が増加して手軽に障害物を乗り越えるか床面で滑ることができなくなる。

図４は本発明の実施例によるロボット掃除機の駆動装置の要部を示す側面図である。以下、図４を参照して衝撃吸収ユニット１５０を説明する。

衝撃吸収ユニット１５０はフレーム部材１７０に設けられ地面における衝撃を吸収する。そして、衝撃吸収ユニット１５０は、上部支持部材１５３、上部支持部材１５３に対応する下部支持部材１５５、上部支持部材１５３と下部支持部材１５５との間に設けられる弾性部材１５１、弾性部材１５１と上部支持部材１５３及び下部支持部材１５５を貫通して設置されたユニット軸１５７を含む。そして、弾性部材１５１はコイルバネで構成されるのが望ましい。

このような衝撃吸収ユニット１５０を備えるロボット掃除機１００の駆動装置２００の作動を説明すれば次の通りである。

図２ないし図４に示した通り、以上のようなロボット掃除機駆動装置は一対の駆動モータ１４０がそれぞれ同方向に駆動されれば、それぞれの駆動輪１１０が同方向に動くようになり、それぞれのタイミングベルト１３０を通して動力を伝達されたそれぞれの従動輪１２０がそれぞれ駆動輪１１０を追従して、ロボット掃除機の本体１０１が別の位置に直進または後進に移動できるようにする。

そして、一対の駆動モータ１４０がそれぞれ相異なる方向に駆動されれば、それぞれの駆動輪１１０がそれぞれ逆方向に動くようになり、この際も同様にそれぞれのタイミングベルト１３０を通してそれぞれ動力を伝達されたそれぞれの従動輪１２０がそれぞれ駆動輪１１０を追従してロボット掃除機本体１０１を回転させる。

もし、ロボット掃除機１００が上がり框やカーペットなどのような障害物に合う時は、従動輪１２０が駆動輪１１０の駆動軸１１１を中心に上向きに移動し、衝撃吸収ユニット１５０がこのような上向き動作過程で緩衝役割を果たす。

障害物を完全に通過した時は、従動輪１２０が床面に向かって下に移動し、衝撃吸収ユニット１５０は地面と衝突する際騒音及び衝撃を吸収する。

そして、このような従動輪１２０の動きを第１下部カバー１７５及び第２下部カバー１７３が支持し、第１下部カバー１７５と第２下部カバー１７３及び上部カバー１７１の間に設けられた衝撃吸収ユニット１５０がそのような衝撃を吸収するようになる。

よって、従動輪１２０と第１下部カバー１７５及び第２下部カバー１７３は所定角度に上向きまたは下向きに動くようになって上がり框やその他障害物を克服できるようになる。そして、このような方式で衝撃を吸収するのでスムーズに障害物を乗り越えて騒音及び衝撃が軽減される。

以上、本発明を本発明の原理を例示するための望ましい実施例と関連して説明しかつ説明したが、本発明はそのように示しかつ説明されたままの構成及び作用に限られない。かえって、特許請求の思想及び範疇を逸脱せず多様な変更及び修正が可能であることを当業者はよく理解できろう。従って、そのような全ての適切な変更及び修正と均等物も本発明の範囲に属することと見做されるべきである。

本発明はロボット掃除機の駆動装置に適用でき、またこのような駆動装置を備えたロボット掃除機にも適用できる。

従来のロボット掃除機カバーを取外した状態を示す斜視図である。 本発明の実施例に係るロボット掃除機駆動装置の設置様子を示す要部斜視図である。 本発明の実施例に係るロボット掃除機駆動装置の要部分解斜視図である。 本発明の実施例に係るロボット掃除機の駆動装置の要部を示す側面図である。

符号の説明

１００ ロボット掃除機
１０１ ロボット掃除機本体
１１０ 駆動輪
１１１ 駆動軸
１１３ 駆動プーリ
１２０ 従動輪
１２１ 従動軸
１２３ 従動プーリ
１３０ 動力伝達手段
１４０ 駆動モータ
１５０ 衝撃吸収ユニット
１５３ 上部支持部材
１５５ 下部支持部材
１５７ ユニット軸
１６０ 支持部材
１６１ 開口
１７０ フレーム部材
１７１ 上部カバー
１７３ 第２下部カバー
１７５ 第１下部カバー
１７７ モータカバー
１３３ 突起
１３５ 突起溝
１５１ 弾性部材
１１３ 駆動プーリ
１２３ 従動プーリ

Claims (6)

1. ロボット掃除機本体と、
   該ロボット掃除機本体に取り付けてあり、衝撃吸収ユニットを含んでなる構成である衝撃吸収ユニット付き駆動装置とよりなり、
   該衝撃吸収ユニット付き駆動装置は、
   ロボット掃除機本体の上面側に配される駆動モータと、
   地面と接するようにロボット掃除機本体の下面に突き出て配してあり、該駆動モータと直接に連結してある駆動輪と、
   該駆動モータに回動可能支持してある第２下部カバーと、
   該第２下部カバーに支持してあり、該駆動輪より前方に位置して、地面と接するようにロボット掃除機本体の下面に突き出ている従動輪と、
   該駆動輪の回転を従動輪に伝達する動力伝達手段と、
   モータカバーを有し、記ロボット掃除機本体の上面に固設してあり、前記モータカバーが前記駆動モータを覆っている上部カバーと、
   前記駆動輪、前記従動輪、及び動力伝達手段を覆うように、前記第２下部カバーに取り付けてある第１下部カバーと、を有し、
   前記第２下部カバー及び前記従動輪は、前記駆動輪を中心に回動する構成であり、
   更に、上部支持部材と、該上部支持部材に対応する下部支持部材と、前記上部支持部材と前記下部支持部材との間に設けられる弾性部材と、該弾性部材、上部支持部材及び下部支持部材を貫通して設置されるユニット軸とを有し、前記ユニット軸の上端を前記上部カバーに固定され、前記ユニット軸の下端を前記第２下部カバーに固定され、前記上部支持部材を前記上部カバーに係止され、前記下部支持部材を前記第２下部カバーに係止されて、前記第２下部カバーと前記上部カバーとの間に設けてあり、前記従動輪の位置で地面における衝撃を吸収する衝撃吸収ユニットを有する構成としたことを特徴とするロボット掃除機の駆動装置。
2. 請求項１に記載のロボット掃除機の駆動装置において、
   前記動力伝達手段はタイミングベルトであることを特徴とするロボット掃除機の駆動装置。
3. 請求項１に記載のロボット掃除機の駆動装置において、
   前記弾性部材はコイルバネであることを特徴とするロボット掃除機の駆動装置。
4. 請求項１に記載のロボット掃除機の駆動装置において、
   前記第１下部カバーは、一側面に突起を有し、
   前記上部カバーは、前記突起が嵌合する円弧状の溝を有する構成としたことを特徴とするロボット掃除機の駆動装置。
5. 請求項１に記載のロボット掃除機の駆動装置において、
   前記上部カバーは、前記衝撃吸収ユニットを支持する支持部材をさらに含み、前記支持部材には開口が形成されることを特徴とするロボット掃除機の駆動装置。
6. 請求項１に記載のロボット掃除機の駆動装置において、
   前記従動輪は、外周面が歯車状に具備されることを特徴とするロボット掃除機の駆動装置。
   
   

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