JP6739167B2 - 自動移動ロボットおよびその走行方法 - Google Patents

Description

本発明は、自動移動ロボット、およびその走行方法に関し、小型家電製品の技術分野に属する。

様々な自動移動ロボットの現在の移動モードは、かなり複雑である。例えば、ガラス拭きロボットは、障害物に突き当たったときに、繰り返し、その移動方向を調整することにより、必要な経路に沿って移動することができるようになっている。しかし、繰り返し移動経路を調整するためのこのプロセスには、ロボットに対する長い調整時間と、多くの誘導機構、制御機構、および移動機構の共同動作とを必要とし、そのため、多くのエネルギーを消費し、作業時間も長くなる。従って、ロボットによる清掃効率は、大幅に低下する。

従来技術における上記の技術的課題に鑑みて、本発明は、簡単な構造を有し、低コスト、高感度、強力な制御性、および大幅に改善された移動モードを有する自動移動ロボットを提供することを目的としている。本発明によると、同じ時間、または同じ電力における自動移動ロボットの清掃効率を向上させることができる。

本発明の技術的課題は、次に示す技術的解決策によって解決される。

本発明の自動移動ロボットは、ロボット本体、制御装置、機能処理モジュール、および移動モジュールを備えている。制御装置は、ロボット本体の上に設けられ、機能処理モジュールおよび移動モジュールは、相互に接続されて、ロボット本体の中に設けられている。移動モジュールは、制御装置によって制御され、機能処理モジュールを駆動して、作業空間の中に於ける移動処理作業を実行する。機能処理モジュールの内部には、受孔が設けられており、これにより、移動モジュールは、孔の中に埋め込まれた形で回転しうるようになっている。移動モジュールは、接続機構によって、機能処理モジュールに対し、相対的に自由に回転することができるようになっている。

本発明の第１の実施形態においては接続機構は、連結ユニットであり、この連結ユニットは、第１の連結端部と第２の連結端部とを備えている。第１の連結端部は、移動モジュールの縁部に設けられ、第２の連結端部は、機能処理モジュールの縁部に設けられている。第１の連結端部と第２の連結端部とのそれぞれは、上部連結ジョイントと下部連結ジョイントとを備え、第１の連結端部の下部連結ジョイントの端部には、連結方向と直交する方向に、停止部が設けられている。第２の連結端部の上部連結ジョイントには、それと対応する停止溝が設けられ、この停止部は、停止溝の中に埋め込んで配置されている。

移動モジュールを、機能処理モジュールに対して、円滑に回転できるようにするために、第２の連結端部の上部連結ジョイントの中央部に、ボールベアリングが設けられている。このボールベアリングの上端表面および下端表面は、それぞれ、第２の連結端部の上部連結ジョイントの上端面および下端面から突出しており、これにより、それらが、第１の連結端部の、上部連結ジョイントの下部表面、および下部連結ジョイントの上部表面と接触するようになっている。

本発明の別の実施形態においては、更に、接続機構が設けられており、この接続機構は、移動モジュールの外縁と、機能処理モジュールの開口孔の内縁との間に設けられた、ころ軸受機構である。

具体的には、このころ軸受機構は、内輪、外輪、および内輪と外輪との間における複数のボールベアリングを含み、内輪は、移動モジュールの外縁のところに設けられ、外輪は、機能処理モジュールの開口孔の内縁のところに設けられている。

必要に応じて、移動モジュールには、走行機構が設けられる。この走行機構は、駆動輪、およびロボット本体の上に配置された、対応するクローラーとからなっている。

本発明の自動移動ロボットは、種々の異なる機能モジュールを備えることができ、異なる機能モジュールは、異なる作業を実行することができる。機能処理モジュールの例は、ガラス表面清掃モジュール、床掃除モジュール、空気清浄モジュール、及び加湿モジュールである。

作業表面に対する自動移動ロボットの吸着を容易にするために、移動モジュールに、吸引装置を設けることができる。この吸引装置は、吸引カップ、ガス案内管、および真空ポンプを備えている。真空ポンプは、制御装置によって制御され、ガス案内管を介して吸引カップと連通し、吸引カップを真空にすることにより、負圧を形成し、これにより、自動移動ロボットを、処理すべき表面に密着させることができるようになっている。

移動モジュールが、機能処理モジュールに対して、相対的に容易に自由回転しうるようにするために、前記受孔は、円形孔であり、かつ機能処理モジュールの周縁は、正方形である。

本発明は更に、上述した自動移動ロボットの走行方法を提供するものであり、この走行方法は、次に示すステップを備えている。
ステップ１：自動移動ロボットの機能処理モジュールは、移動モジュールにより駆動されて、移動し、作業空間の中を走行する。
ステップ２：自動移動ロボットが、自分の移動の前面に障害物の存在を検出した場合には、自動移動ロボットは、移動モジュールが、機能処理モジュールに対して一定の角度だけ回転した後に、走行を続ける。

ステップ２における一定の角度は、９０度である。

結論として、本発明による自動移動ロボットは、単純な構造を有し、低コストであり、高感度、強力な制御性、および大幅に改善された移動モードを有している。同じ時間、または同じ電力に対する自動移動ロボットの清掃効率を、向上させることができる。

以下、本発明による技術的解決策を、図面といくつかの特定の実施形態とを組み合わせて、詳細に説明する。

本発明の第１の実施形態の全体構成を示す平面図である。 本発明の第１の実施形態の移動位置を示す平面図である。 本発明の第２の実施形態における、ボールベアリング機構の断面図である。 本発明の第２の実施形態における、ボールベアリング機構の部分拡大図である。 本発明の第３の実施形態の、ころ軸受機構の断面図である。 本発明の第３の実施形態における、ころ軸受機構の一部拡大断面図である。

第１の実施形態
図１は、本発明の第１の実施形態の全体構成を示す。図１に示すように、この実施形態における自動移動ロボットは、ロボット本体１を備えるガラス拭きロボットである。制御装置がロボット本体１の中に設けられている。機能処理モジュール１１および移動モジュール１２は、互いに接続されて、ロボット本体１の中に設けられている。移動モジュール１２は、制御装置によって制御され、機能処理モジュール１１を駆動して、作業空間における移動処理作業を実行する。開口孔１１１は、機能処理モジュール１１の内部に設けられ、移動モジュール１２は、回転可能なように埋め込まれた形で、受孔１１１の中に配置され、接続機構を介して、回転可能なように、機能処理モジュールに取り付けられている。機能処理モジュール１１は、ガラス表面清掃モジュールである。

更に、この実施形態においては、移動モジュール１２の縁部に設けられた第１の連結端部、および機能処理モジュール１１の縁部に設けられた第２の連結端部が含まれ、そのうちの一方は、他方に挿入されて、互いの位置決めがなされている。具体的には、機能処理モジュール１１の受孔１１１の内縁は、移動モジュール１２の外縁のところにある凹部内に直接に埋め込まれている。または移動モジュールの外側フランジは、機能処理モジュール１１の受孔１１１の内縁のところにある凹部内に、直接挿入されている。

必要に応じて、受孔１１１を、円形の孔とすることができ、機能処理モジュール１１の周縁を、正方形とすることができる。すなわち、受孔１１１の内部に設けられた移動モジュール１２の形状は、円形であるが、受孔１１１の外部に設けられた機能処理モジュール１１の形状は、正方形である。円形内部と正方形外部とを有するこの構造は、移動モジュール１２と機能処理モジュール１１の形状において、好適な組み合わせ形態であり、これにより、ロボットのスポット旋回と走行とを行い易くすることができる。外部の機能処理モジュールも円形であると仮定すると、ロボットは、スポット旋回は実行できるとしても、円形の機能処理モジュール１１および円形の移動モジュール１２の運動慣性によって、これを実行することは、本実施形態の構造と比較して、より困難なものとなる。実際、ロボットが、隅の位置において旋回する必要が生じた場合には、特に、障害物の抵抗の影響を受ける条件下では、機能処理モジュール１１の、この正方形形状は、ロボットのスポット旋回の動作の間、位置によって限定される、適切なロボット案内機能を発揮することができる。

図２は、本発明の第１の実施形態における走行位置を示す。図２に示すように、この実施形態においては、自動移動ロボットは、ガラス拭きロボットであり、自動移動ロボットの機能処理モジュールは、ガラス表面清掃モジュール１１’である。ガラス拭きロボットの走行方法は、次に示すステップ１とステップ２とを含んでいる。
ステップ１：ガラス拭きロボットのガラス表面清掃モジュール１１’は、移動モジュール１２によって駆動されて移動し、ガラス表面１００の上を移動し、移動しながら、ガラス表面１００の上の清掃作業を実行する。
ステップ２：ガラス拭きロボットが自分の移動する前面に障害物の存在を検出したときには、自動移動ロボットは、走行を続け、移動モジュール１２がガラス表面清掃モジュール１１’に対して相対的に９０度旋回した後に、ガラス表面の上の清掃作業を続行する。

図１に示すように、ガラス拭きロボットの走行を容易にするために、移動モジュール１２には、走行機構１２１が設けられており、走行機構１２１は、駆動車輪、およびロボット本体１に設けられた、対応するクローラーである。更に、作業中にガラス拭きロボットをガラス表面に付着させるために、移動モジュール１２には、吸引装置が設けられている。この吸引装置は、吸引カップ１１６、ガス案内管１１７、および真空ポンプ１１８を備えている。真空ポンプ１１８は、制御装置の制御を受けて、ガス案内管１１７を介して吸引カップ１１６と連通し、吸引カップ１１６を真空にして、負圧力を生成し、これにより、清掃作業中に、ガラス拭きロボットをガラス表面に付着させる。

この実施形態においては、移動モジュール１２は円形であり、ガラス表面清掃モジュール１１’の内側には円形孔があるので、ガラス表面清掃モジュール１１’は、移動モジュール１２の周囲に自由に回転することができる。換言すれば、移動モジュール１２は、ガラス表面清掃モジュール１１’の内部で、自由に回転することができる。使用時には、まず、ロボットを、窓に直角に押圧し、次に、真空ポンプ１１８を連通した後、ロボットを、窓のガラス表面に付着する。その後、清掃モジュールを有するロボットを、走行機構１２１によって駆動し、前方に走行させ、これにより、窓の清掃が達成される。ガラス表面清掃モジュール１１’と移動モジュール１２との間には、回転自由度が存在する。従って、ガラス拭きロボットがコーナーに移動し、回転（図２に示す矢印は、ロボットの走行方向を示している）するときには、移動モジュール１２自身が、９０度だけ回転することができ、これにより、ロボットの走行状態は、大幅に改善される。従って、同じ時間または同じ電力に対するガラス拭きロボットの清掃効率を、向上させることができる。この実施形態においては、ガラス窓のフレームが直角形状である場合には、移動モジュール１２は、ガラス拭きロボットがガラス窓のフレームのコーナーに至ったときに、そのコーナーにおいて、直接９０度だけ回転して、ロボットの旋回行動を実行することができる。ガラス窓、またはロボットの走行エリアが、変則的な他の形状である場合にも、ロボットのスポット旋回運動は、本発明の技術的解決策を採用することにより、同様に実行することができ、移動モジュール１２を機能処理モジュール１１に対して対応する角度だけ回転させることができる。実際の要求条件に基づいて、センサ等の他の補助装置を併用することにより、特定の回転角度を決定すればよいだけで済む。従って、特定の行動に対しては、それに対応する取扱説明書を発行することにより、それらを実行することができる。

第２の実施形態
図３および図４は、それぞれ、本発明の第２の実施形態のボールベアリング機構の断面図、および部分拡大図である。図３および図４に示すように、この実施形態は、床掃除ロボットを提供するものであり、床掃除ロボットの機能処理モジュールは、床掃除モジュール１１”である。図３に示すように、本実施形態においては、機能処理モジュールと移動モジュール１２との間の相対運動を容易にするとともに、機能処理モジュールと移動モジュール１２との間の摩耗を低減するために、接続機構が設けられ、接続機構は連結ユニットである。この連結ユニットは、移動モジュール１２の縁部に設けられた第１の連結端部１２３、および床掃除モジュール１１”の縁部に設けられた第２の連結端部１１３を備えている。第１の連結端部１２３と第２の連結端部１１３とは、一方が他方に、互いに挿入されて、位置決めされている。そして、それらの結合位置の間には、間隙が残されている。第１の連結端部１２３および第２の連結端部１１３のそれぞれは、上部および下部の連結ジョイントを含んでいる。第１の連結端部１２３の下部連結ジョイント１２３１の端部には、連結方向と垂直に、停止部１２５が設けられている。第２の連結端部１１３の上部連結ジョイント１１３１には、それと対応して停止溝１１５が設けられている。停止部１２５は、停止溝１１５内に埋め込まれた形で配置されている。

図４から参酌すれば分かるように、第１の実施形態において機能処理モジュール１１と移動モジュール１２との間に設けた接続機構では、それらの間に、直接的な摩擦が引き起こされ、それにより、互いに、摩耗が容易に生じてしまう。従って、機能処理モジュールに対して、移動モジュールをより柔軟に回転させるために、第２の連結端部１１３の上部連結ジョイント１１３１の中央部に、ボールベアリング１３が設けられている。ボールベアリング１３の上端および下端表面は、それぞれ、第２の連結端部１１３の上部連結ジョイント１１３１の上端および下端表面から突出しており、これにより、ボールベアリング１３の上端および下端表面は、それぞれ、第１の連結端部１２３の上部連結ジョイント１２３２の下部表面、および第１の連結端部１２３の下部連結ジョイント１２３１の上部表面と接触することができる。第２の連結端部１１３の上部連結ジョイント１１３１の中央部の中のボールベアリングの回転によって、床掃除モジュール１１”と移動モジュール１２との間の摩擦は、更に低減される。

第３の実施形態
図５および図６は、それぞれ、本発明による第３の実施形態における、ころ軸受機構の断面図、および部分拡大図である。図５および図６に示すように、機能処理モジュール１１と移動モジュール１２との間の相対運動を容易にするとともに、機能処理モジュール１１と移動モジュール１２との間の摩耗を低減するために、この場合もまた、接続機構が設けられている。この接続機構は、移動モジュール１２の外縁と、機能処理モジュールの中の開口孔１１１’の内縁との間に設けられた、ころ軸受機構である。図６に示すように、ころ軸受機構は、移動モジュール１２の外縁に設けられた内輪１４２、機能処理モジュールの中の開口孔１１１’の内縁に設けられた外輪１４１、および内輪と外輪との間のころ１４３を備えている。機能処理モジュール１１と移動モジュール１２との間の摺動摩擦を、ころ１４３と内輪１４２との間の転がり摩擦、およびころ１４３と外輪１４１との間の転がり摩擦に置換することによって、機能処理モジュール１１と移動モジュール１２との間の摩擦を大幅に減少させることができ、ロボットの感度を向上させることができる。

自動移動ロボットは、異なる多様な機能処理モジュール１１を備えることができ、これらの異なる機能処理モジュール１１は、異なる作業を行うことができる。上記の実施形態で説明したガラス拭きロボットおよび床掃除ロボットに加えて、機能処理モジュール１１を、空気清浄モジュール、加湿モジュール等とすることができる。

結論として、本発明による自動移動ロボットは、単純な構造で、低コストであり、高感度、強力な制御性、および大幅に改善された移動モードを有する。従って、同じ時間または同じ電力に対する自動移動ロボットの清掃効率を、向上させることができる。

１ ロボット本体
１１ 機能処理モジュール
１１’ ガラス表面清掃モジュール
１１” 床掃除モジュール
１２ 移動モジュール
１３ ボールベアリング
１００ ガラス表面
１１１ 受孔
１１１’ 受孔
１１３ 第２の連結端部
１１５ 停止溝
１１６ 吸引カップ
１１７ ガス案内管
１１８ 真空ポンプ
１２１ 走行機構
１２３ 第１の連結端部
１２５ 停止部
１４１ 外輪
１４２ 内輪
１４３ ころ
１１３１ 上部連結ジョイント
１１３２ 下部連結ジョイント
１２３１ 下部連結ジョイント
１２３２ 上部連結ジョイント

Claims (8)

1. ロボット本体（１）と、機能処理モジュール（１１）と、移動モジュール（１２）とを備える自動移動ロボットであって、ロボット本体（１）の中には、制御装置が設けられ、機能処理モジュール（１１）と移動モジュール（１２）とは、互いに接続されて、ロボット本体（１）の中に設けられ、移動モジュール（１２）は、前記制御装置によって制御され、機能処理モジュール（１１）を駆動して、作業空間の中で移動処理作業を実行する自動移動ロボットにおいて、受孔（１１１、１１１’）は、機能処理モジュール（１１）の内部に形成され、これにより、移動モジュール（１２）は、受孔（１１１、１１１’）の中に、埋め込まれた形で、回転可能なように配置され、移動モジュール（１２）は、接続機構を介して、機能処理モジュール（１１）に対して相対的に自由に回転することができ、
   前記移動モジュール（１２）は、走行機構（１２１）を備え、前記走行機構（１２１）は、走行または旋回するよう前記移動モジュール（１２）を駆動し、
   前記接続機構は、連結ユニットであって、前記連結ユニットは、移動モジュール（１２）の外縁に設けられた第１の連結端部（１２３）と、機能処理モジュール（１１）の内縁に設けられた第２の連結端部（１１３）とを備え、第１の連結端部（１２３）と第２の連結端部（１１３）とは、互いに互いの中に挿入されて、位置決めされ、
   第１連結端部（１２３）および第２の連結端部（１１３）の各々は、上部連結ジョイントと下部連結ジョイントとを含み、停止部（１２５）は、第１の連結端部（１２３）の前記下部連結ジョイントの端部に連結方向と垂直に取り付けられており、第２の連結端部（１１３）の前記上部連結ジョイントには、対応して停止溝（１１５）が設けられており、停止部（１２５）は、停止溝（１１５）の中に埋め込まれた形で配置されていることを特徴とする自動移動ロボット。
2. 第２の連結端部（１１３）の前記上部連結ジョイントの中央部にボールべアリング（１３）が設けられ、ボールべアリング（１３）の上端および下端表面は、第２の連結端部（１１３）の前記上部連結ジョイントの上端および下端表面から突出しており、これにより、第１の連結端部（１２３）の前記上部連結ジョイントの下部表面、および前記下部連結ジョイントの上部表面と接触していることを特徴とする、請求項１に記載の自動移動ロボット。
3. 前記走行機構（１２１）は、１つ以上の駆動輪、およびロボット本体（１）の上に設けられた、対応する１つ以上のクローラーであることを特徴とする、請求項１に記載の自動移動ロボット。
4. 機能処理モジュール（１１）は、ガラス表面清掃モジュール（１１’）、床掃除モジュール、空気清浄モジュール、または加湿モジュールであることを特徴とする、請求項１に記載の自動移動ロボット。
5. 移動モジュール（１２）は、吸引装置を備え、前記吸引装置は、吸引カップ（１１６）と、ガス案内管（１１７）と、真空ポンプ（１１８）とを備え、真空ポンプ（１１８）は、前記制御装置によって制御されて、ガス案内管（１１７）を介して吸引カップ（１１６）と連通し、吸引カップ（１１６）を真空にして負圧を生成し、処理すべき表面に、前記自動移動ロボットを付着させることを特徴とする、請求項１に記載の自動移動ロボット。
6. 受孔（１１１、１１１’）は、円形の開口孔であり、機能処理モジュール（１１）の外縁は、正方形形状であることを特徴とする、請求項１に記載の自動移動ロボット。
7. 請求項１に記載の自動移動ロボットの走行方法であって、ステップ１とステップ２とを備え、
   前記ステップ１においては、前記自動移動ロボットの前記機能処理モジュールは、前記移動モジュールにより駆動されて、作業空間の中を走行し、
   前記ステップ２においては、前記自動移動ロボットが、移動方向の前面に障害物の存在を検出した場合には、前記自動移動ロボットは、前記移動モジュールが、前記機能処理モジュールに対して特定の角度だけ回転した後に、走行を続けることを特徴とする自動移動ロボットの走行方法。
8. 前記ステップ２において、前記特定の角度は９０度であることを特徴とする、請求項７に記載の自動移動ロボットの走行方法。

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