JPH01308521A - 自走式掃除機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 発明は清掃機能と移動機能を備えた床面清掃用の自走式
掃除機に関するものである。

従来の技術 従来より、掃除機に移動機能を付加して清掃時の操作性
の向上を図った掃除機が開発されている。

特に最近では、これにマイクロコンピュータと各種セン
サ類を塔載することにより、清掃場所を自分で判断しな
がら移動し清掃する、いわゆる自立誘導型の自走式掃除
機の開発も行われる。

この種の自走式掃除機は、清掃機能として本体底部に吸
込みノズルやブラシ等を備え、移動機能として走行およ
び操舵手段と走行時の障害物を検知する障害物検知手段
と位置を認識する位置認識手段とを備え、この障害物検
知手段によって清掃場所の周囲の壁などに沿って移動し
つつ、位置認識手段によって清掃区域を認識し、その清
掃区域内を塗りつぶすよう移動して清掃区域全体を清掃
するものである。さらに、清掃場所が壁などで囲まれて
いない場合に対応して、リモートコントロール装置によ
って清掃区域を教示できるようにしたものもある。

発明が解決しようとする課題 このような従来の構成では、例えば壁に沿って移動し清
掃している場合でも壁に近づける距離に限界があるため
に壁際や部屋の隅部に未清掃の部分が残ることが避けら
れず、また本体の幅より狭い通路や家具のすきま等の清
掃を行なうことは不可能であった。そこで、従来のこの
ような自走式掃除機を用いる場合には、未清掃部分を清
掃するために吸込みホースを有する通常の掃除機を別に
準備しなければならなかった。これは、掃除機を必ず２
台必要とし不経済であり、掃除機を準備する手間、集塵
室に溜まったゴミを捨てる手間が二重になり、掃除機を
収納するスペースが大きくなるという課題がある。さら
に、清掃区域の認識を、従来では清掃場所の周囲の壁に
沿って移動することにより行う仁とを基本としているた
め、開放された出入口などのように壁のない箇所や、ど
うしても行かせたくない箇所がある場合には、−時的に
つい立てなどの仮設の壁を設ける必要があって、準備が
大変であり、実用的でなかった。リモートコントロール
装置により人為的に本体を誘導して清掃区域を教示する
方法もあるが、はじめての使用者が任意に誘導するのは
容易ではなく、かなりの熟練を要するという課題がある
。

本発明は１台の掃除機で自動清掃機能と手動清掃機能の
両方を兼ね備え、しかも、この自動と手動の切換え操作
が容易な自走式掃除機を実現することを目的としており
、また、任意の清掃区域の教示が容易に行える自走式掃
除機を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段 請求項１に記載の自走式掃除機は、掃除機本体を自走さ
せて前記本体の床ノズルで清掃するとともに、床ノズル
とは別に吸込みホースを設け、電動送風機の吸引方向を
床ノズルの側と吸込みホースの側のいずれかに切換える
空気通路切換装置を設けたことを特徴とする 請求項２に記載の自走式掃除機は、請求項１において、
掃除機本体からの吸込みホースの導出方向を検出するホ
ース方向検知センサと、吸込みホースが引張られたこと
を検出するホース引張力検知センサと、ホース方向検知
センサとホース引張力検知センサの出力に基づいて前記
本体を吸込ホースの導出方向へ自走させる追随移動制御
手段とを設けたことを特徴とする 請求項３に記載の自走式掃除機は、請求項２において、
追随移動手段によって指示されて移動した経路を記憶手
段に書き込んで、床ノズルによる清掃運転時に前記記憶
手段に書き込まれた移動経路の内側の区域を清掃区域と
判断して清掃運転するように構成したことを特徴とする 請求項４に記載の自走式掃除機は、請求項１または請求
項２において、空気通路切換装置の切換えに連動して、
吸引方向が吸込みホースの側に切換わったときに床ノズ
ルを清掃面より上昇させる床ノズル昇降装置を設けた仁
とを特徴とする。

作用 請求項１の構成によると、自走させて掃除できない狭い
場所や机の上などは、空気通路切換装置で電動送風機、
吸引方向を吸込みホースの側に切換えて、吸込みホース
を使用して手動で掃除する。

請求項２の構成によると、利用者が吸込みホースを引っ
張ると、掃除機本体は追随移動制御手段によって吸込み
ホースが引っ張られた方向に自走して、利用者の後を追
随して移動する。

請求項３の構成によると、利用者が吸込みホースを引っ
張って清掃区域を移動すると、掃除機本体は追随移動手
段によって利用者の後を追随して自走しながら移動し、
このときの移動の経路が記憶手段に読み込まれ、次に自
動清掃を指示すると、記憶手段から清掃区域を読み出し
てその区域内を自走して掃除する。

請求項４の構成によると、空気通路切換装置による吸引
経路の切換えに連動して床ノズルが昇降するため、吸込
みホースによる清掃時には、床ノズルが上昇して本体の
移動を妨げない。また床ノズルの清掃時には上昇させて
いた床ノズルが降下する。

実施例 以下、本発明の実施例を第１図〜第９図に基づいて説明
する。

第１図と第２図は本発明の自走式掃除機の全体構成を示
す。自走式掃除機の本体ｌの内部には、電動送風機２、
集塵室３、この集塵室３の内部に設けたフィルタ４，５
からなる掃除機の基本的な部分の他に次のようなものが
設けられている。６は本体１の底部中央に設けた床ノズ
ルで、回路ブラシ７′を備えている。８は本体ｌの上部
から導出した吸込みホースで、ホース取付台９に着脱可
能に取付けられている。１０は電動送風機２の吸引側金
床ノズル６の側と吸込みホース８の側のいずれかに切換
える空気通路切換装置で、下方に摺動自在に接続した床
ノズル接続バイブ１１　、１２が取付けられ、その先端
が床ノズル６に接続されており、上方には吸込みホース
接続バイブ１３が取付けられホース取付台９を介して吸
込みホース８に接続されている。空気通路切換装置１０
は切換モータ１４によって吸引通路の切換えを行ってい
る。また、切換モータ１４はクランク板１５をともに回
転駆動して、前述のように空気通路を切換えると同時に
これはリンク１６を介して床ノズル接続バイブ１２を昇
降させそ床ノズル６を昇降させる。以上の１４〜１６に
より床ノズル昇降装置を構成している。１７　、１８は
走行メカケース１９に取付けられた走行輪で、図には示
していない走行減速機を介して走行モータ２０によって
駆動される。２１　、２２は本体ｌの後方に回転自在に
取付けられた従輪である。走行メカケース１９はこれに
取付けられた操舵軸２３および操舵減速機２４を介して
操舵モータ２５によって駆動されており、これによって
左右に回転して走行方向が変えられる。以上の１７〜２
５によって走行手段および操舵手段を構成している。２
６は走行モータ２０の回転速度を検出する走行エンコー
ダ、２７は同じく操舵モータ２５の回転速度を検出する
操舵エンコーダである。２８は操舵軸２３に取付けられ
た方向検知センサで、本実施例ではレートジャイロを用
いている。

そして、走行エンコーダ２６が検出した回転速度および
方向検知センサ２８が検出した走行輪１７　、１８の方
向から本体１の走行距離および走行方向を検知して位置
を認識するようにして、位置認識手段を構成している。

２９は本体ｌの周囲に設けた超音波センサ、フォトセン
サ等の測距センサで、障害物までの距離を計測する。３
０は本体１の外周に取付けたバンパー３１に設けた接触
センサで、バンパー３１が障害物に接触したことを検知
する。測距センサ２９と接触センサ３０とで障害物検知
手段を構成している。３２は全体の制御を行う制御回路
で、走行手段および操舵手段に信号を出力する判断処理
手段３３と記憶装置３４を有している〔第３図参照〕。

３５は吸込みホース８の本体１からの導出方向を検知す
るホース方向検知センサで、本実施例ではエンコーダを
用いている。３６は吸込みホース８が引っ張られたこと
を検知するホース引張力検知センサで、ホース取付台９
の変位をスイッチで検出している。このホース方向検知
センサ３５とホース引張力検知センサ３６とで追随移動
制御手段を構成している。３７はホース取付台９に設け
たホース検知スイッチで、ホース取付台９に吸込みホー
ス８の着脱状態を検知するホース着脱検知手段となって
いる。３８はバッテリー等からなる電源である。３９は
操作部で、操作スイッチ４０と表示器４１を備えている
。

第３図は本実施例のシステムブロック図で、マイクロコ
ンピュータからなるメインプロセッサである判断処理手
段３３に対しての信号の入出力を示している。入力側の
パスライン４７には入力ポート４３を介して、ホース方
向検知センサ３５に接続されたカウンタ４２と、ホース
引張力検知センサ３６と、ホース検知スイッチ３７およ
び操作スイッチ４０が接続されている。この他、入力側
のパスライン４７には測距センサ２９、接ｆｎセンサ３
０が接続された増幅器４４が障害物検知用サブプロセッ
サ４５を介して、方向検知センサ２８が接続された積分
器が入力ボート４３を介して接続されている。出力側の
パスライン４７には出力ボート４９を介して、表示器４
１と電動送風機２と回転ブラシ７／、・の）駆動用モー
タ７と切換えモータ１４が接続された駆動回路が接続さ
れている。この他、出力側のパスライン４７には操舵モ
ータ２５を接続した駆動回路５０が操舵モータ制御用サ
ブプロセッサ５１を介して、同様に走行モータ２０を接
続した駆動回路５２が走行モータ制御用サブプロセッサ
５３を介して接続されている。プログラムおよびデータ
を記憶する記憶装置３４と時間を計測するタイマ５４も
パスライン４７を介して判断処理手段３３に接続されて
いる。なお、−点鎖線で囲んだ５５は障害物検知ブロッ
ク、５６は操舵制御ブロック、５７は走行制御ブロック
、５８は位置認識ブロックである。

第４図〜第６図は空気通路切換装置１，０付近の具体構
成を示すもので、半円筒形のロータリ弁５９に取付けた
回転軸６０が回転軸歯車６１．モータ歯車６２およびモ
ータ減速機１４’　ｉ介して切換モータ１４によって駆
動される。このロータリ弁５９が図示された位置にある
ときは床ノズル６から吸引された空気は矢印Ａ→Ｂ−）
Ｃの順に流れて集塵室３に入る。

回転軸６０が切換モータ１４によって駆動され、ロータ
リ弁５９が９０°回転して一点鎖線で示した位置にくる
と、吸込みホース８の先端から吸引された空気は矢印Ｄ
→Ｃの順に流れて集塵室３に入る。また、回転軸６０の
両端にクランク板１５が取付けられており、ロータリ弁
５９と連動して回転する。リンク１６はクランク板１５
の偏心位置に設けた支持軸ＩＣおよび床ノズル接続バイ
ブ１２に設けた支持軸１６″に回動自在に取付けられ両
者を接続している。ロータリ弁５９が図示された位置に
ある場合、すなわち吸引方向が床ノズル６の側のときは
床ノズル６は床面上に降下し、ロータリ弁５９が一点鎖
線で示した位置にある場合、すなわち吸引方向が吸込み
ホース８の側のときは床ノズル６は床面より上昇してい
る。

第７図に追随移動制御手段の構成を示す。６３はホース
取付台９に水平面内で矢印Ｅ方向に回転方向に回転自在
に支持された回転台で、吸込みホース８が接続される。

この回転台６３の回転が、歯車６４　、６５を介してホ
ース方向検知センサ３５で検出される。ホース取付台９
は本体ｌに固定した取付軸６６で枢支されており、吸込
みホース８が引張られると矢印（ト）の方向に回転して
ホース引張力検知センサ３６を作動させる。

以上のように構成した自走式掃除機において四方を壁に
囲まれた部屋を清掃させる場合には、吸込みホース８を
取り外ずした本体ｌを壁沿いに置いて操作スイッチ４０
を操作してスタートさせる。

この状態では吸込みホース８が取り外ずされているので
、これをホース検知スイッチ３７で検知し、切換モータ
１４を駆動して空気通路切換装置１０により電動送風機
２の吸引方向を床ノズル６の側に切換えると同時に、床
ノズル６を床面上に降下させる。床ノズル６がセットさ
れると電動送風機２およびモータ７が作動し、走行モー
タ２０が駆動され本体ｌが走行を關始する。走行中は、
測距センサ２９および接触センサ３０により障害物を検
知しつつ、操舵モータ２５を駆動制御することにより走
行方向を変更し、走行モータ２０を駆動制御することに
より前進、停止、後退を繰返し障害物を回避しながら部
屋の四方の壁に沿って移動させて床面の清掃を行う。こ
のとき、前述した位置認識手段により移動軌跡を認識し
、これを記憶装置３４に記憶している。部屋を一周し終
わると、位置認識手段によりＣれを検知し、この移動軌
跡内部を清掃区域と判断し、この清掃区域内を障害物を
回避しながらくまな（走行して清掃区域全体を自動清掃
する。

吸込みホース８を本体１．に取付ける。吸込みホース８
がホース取付台９に接続されると、ホース検知スイッチ
３７でこれを検知し、前記とは逆に切換モータ１４を駆
動して空気通路切換装置１０により吸引方向を吸込みホ
ース８の側に切換え、同時に床ノズル６を床面より上昇
させる。この状態で、吸込みホース８に設けた手元スイ
ッチ（図示せず）により電動送風機２の電源の關閉を行
い通常の掃除機と同様嘗ζ手動で清掃できる。このとき
、吸込みホース８を引張るとホース引張力検知センサ３
６が作動し、仁れにより走行モータ２０を駆動して、一
定距離だけ本体１を走行させる。同時に、吸込みホース
８の導出方向をホース方向検知センサ３５により検知し
、常に走行方向が吸込みホース８の導出方向と一致する
ように操舵モータ２５を駆動制御する・。また、走行前
方に障害物があるときは測距センサ２９または接触セン
サ３０によりこれを検知して停止する。したがって、吸
込みホース８を用いれば本体１はいつも使用者の後を追
随移動するから、本体ｌの重量は通常の掃除機より大き
けれども、その移動に要する操作力はかなり小さい。

四方を壁に囲まれていない部屋や任意の場所を自動清掃
させる場合等の清掃区域の教示について説明する。清掃
区域の教示は吸込みホース８を本体１に取付けた状態化
して一但上記の手動清掃モードにし、操作スイッチ４０
を操作して教示モードに切換える。このモードは見かけ
の動作は手動清掃時と全く同様であるが、本体ｌを吸込
みホース８の方向に追随移動させた移動軌跡を位置認識
手段により認識し、記憶装置３４に記憶してい（。そし
て教示が終われば吸込みホース８を本体１から取り外ず
し、操作スイッチ４０を操作して再スタートさせる。教
示した移動軌跡が閉ループであれば、これを清掃区域と
判断して、仁の清掃区域内を障害物を回避しながら（ま
な（走行して清掃区域全体を清掃する。また、教示した
移動軌跡が閉ループでない場合、すなわち部屋の半分だ
けを清掃させるためにその境界線を教示した場合などは
、再スタート後、壁に沿って移動し、移動軌跡が閉ルー
プになった時点でその移動軌跡を清掃区域と判断し、上
と同様にその清掃区域全体を清掃する。

第８図は、仁の教示方法で清掃区域を教示した場合の動
作例を示すもので、図のように吸込みホース８で手動清
掃を行いながら、本体１を矢印（Ｑ上を追随移動させる
と、この移動軌跡を記憶装置３４に記憶し、これを清掃
区域と判断して、矢印卸のようにこの区域内をくまなく
自走して清掃を行うものである。

以上のように、本発明の自走式掃除機では、空気通路切
換装置ｌＯによって床ノズル６からでも吸込みホース８
からでも吸引できるから、従来の自動清掃だけでは不可
能だった場所の清掃を吸込みホース８を用いて行え、別
の掃除機を準備する必要がな（なり、手間が二重になっ
たり、収納スペースが大きくなることがない。しかも吸
込みホース８の方向に追随移動するので、わずかな操作
力で本体ｌを移動させることができる。

また、空気通路切換装＠１０と連動する床ノズル昇降装
置により、電動送風機２の吸引方向が吸込みホース８の
側のときには床ノズル６は床面より上昇し、床ノズル６
の側のときには必ず床面上に降下するから、床ノズル６
の状態に気を使う必要がなく、手動清掃中や清掃場所へ
の移動中は床ノズル６が床面の突起専にひっかかること
なくスムーズに走行でき、しかも自動清掃時暑ζ床ノズ
ル６が上昇したままで清掃ができないということがない
。

吸込みホース８を着脱可能にしホース着脱検知手段を備
えることにより、吸込みホース８を本体１に取付ければ
必ず電動送風機２の吸引方向は吸込みホース８の側にな
り、吸込みホースを本体から取外すせば必ず床ノズル６
の側になるから、空気通路切換装置１０の切換えを忘れ
て正常に清掃で赤な（なることがなくなり、操作性が非
常にすぐれている。

さらに、吸込みホース８を用いて本体１を任意の軌跡上
を追随移動させ、この移動軌跡を記憶できるから、清掃
を行いたい清掃区域の教示に際して、特に熟練を要する
仁とな（誰にでも容易に行える。また、仁の教示方法そ
のものは追随移動側割手段を用いたものであるから、従
来のようにリモートコントロール装置などの別の手段を
付加することなく実現できるものであり、使用者にとっ
ても別の操作方法を覚える必要がなく非常にすぐれた教
示方法であるといえる。

第９図は空気通路切換装Ｗ１１０の別の実施例を示す。

上記の実施例においてはロータリ弁５９の切換えには切
換モータ１４が必要であったが、この別の実施例では切
換モータ１４が不要である。６７はホース取付台９を外
部からおおう取付台カバーで、屈曲自在の材料からなり
、本体１に設けたスライドガイド６８と本体１の外壁と
の間に摺動自在に取付けられ、開閉自在になっている。

その下端部に設けた取付ピン６９には回転自在にラック
７０が取付けられ、これと噛合した中間−車７１を介し
てロータリ弁５９．に取付けた歯車７２に連結されてい
る。この取付台カバー６７を閉じた状態、すなわち図示
した状態ではロータリ弁５９は上部にあり電動送風機２
の吸引方向は床ノズル６の側になっている。この取付台
カバー６７の上部設けたつまみ６７′を手で矢印Ｉの方
向にスライドさせて開くと、ラック７０が矢印Ｊの方向
に移動しロータリ弁５９は矢印にの方向に回転する。取
付台カバー６７を完全に開くとロータリ弁５９は９０°
回転し、吸引方向が吸込みホース８の側に切換わるもの
である。

発明の効果 以上のように各請求項に記載の構成によると、床ノズル
による自走の清掃だけでなく、空気通路切換装置によっ
て吸引方向を切り換えて吸込みホースを使用して手動で
掃除することができるため、掃除機本体が入り込めない
狭い場所や机の上などの１台の自走式掃除機だけで掃除
できる。

請求項２の構成によると、追随制御手段を設け、吸込み
ホースを引張るだけで掃除機本体がその方向に自走して
追随していくため、掃除機本体が重い場合であっても手
動による清掃中の操作性が良好である。

請求項３の構成によると、吸込みホースを引っ張って清
掃区域を歩くことによってその経路が記憶素子に書き込
まれ、自動清掃を指示するとその経路を清掃区域として
自走して床ノズルで掃除するため、清掃区域の教示操作
が従来よりも簡単で操作性が良好である。

請求項４の構成によると、吸込みホースによる手動の清
掃時には、床ノズルが床ノズル昇降装置によって上昇し
て床面から離れるため、本体の移動を妨げない。また、
床ノズルの清掃に空気通路切換装置を切り換えると、床
ノズルが床に降下して、床ノズルのおろし忘れもなく確
実な自動清掃を期待できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の自走式掃除機の側断面図、第２図は同
水平断面図、第３図は同装置のブロック図、第４図と第
５図は同装置における空気通路切換装置の縦断面図と水
平断面図、第６図は同装置における床ノズル昇降装置の
詳細図、第７図は同装置における追随移動制御手段の詳
細を示す断面図、第８図は清掃区域の教示方法の説明図
、第９図は他の実施例を示す断面図である。 １・・・掃除機本体、２・・・電動送風機、６・・・床
ノズル、８−・・吸込みホース、９・・・ホース取付台
、ｌＯ・・・空気通路切換装置、１５・・・クランク板
、１６・・・リンク、１７　、１８・・・走行輪、２０
・・・走行モータ、２１　、２２・・・従輪、２５・・
・操舵モータ、２６・・・走行エンコーダ、２８・・・
方向検知センサ、２９・・・測距センサ、３０・・・接
触センサ、３２・・・制御回路、３４・・・記憶装置、
３５・・・ホース方向検知センサ、３６・・・ホース引
張力検知センサ、３７°゛°ポース検知スイツチ、３８
・・・遊び。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、掃除機本体を自走させて前記本体の床ノズルで清掃
   するとともに、床ノズルとは別に吸込みホースを設け、
   電動送風機の吸引方向を床ノズルの側と吸込みホースの
   側のいずれかに切換える空気通路切換装置を設けた自走
   式掃除機。 ２　掃除機本体からの吸込みホースの導出方向を検出す
   るホース方向検知センサと、吸込みホースが引張られた
   ことを検出するホース引張力検知センサと、ホース方向
   検知センサとホース引張力検知センサの出力に基づいて
   前記本体を吸込ホースの導出方向へ自走させる追随移動
   制御手段とを設けた請求項１に記載の自走式掃除機。 ３、追随移動手段によつて指示されて移動した経路を記
   憶手段に書き込んで、床ノズルによる清掃運転時に前記
   記憶手段に書き込まれた移動経路の内側の区域を清掃区
   域と判断して清掃運転するように構成した請求項２に記
   載の自走式掃除機。 ４、空気通路切換装置の切換えに連動して、吸引方向が
   吸込みホースの側に切換わつたときに床ノズルを清掃面
   より上昇させる床ノズル昇降装置を設けた請求項１また
   は請求項２に記載の自走式掃除機。