JPH07281752A - 清掃ロボット - Google Patents

清掃ロボット

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JPH07281752A
JPH07281752A JP6075915A JP7591594A JPH07281752A JP H07281752 A JPH07281752 A JP H07281752A JP 6075915 A JP6075915 A JP 6075915A JP 7591594 A JP7591594 A JP 7591594A JP H07281752 A JPH07281752 A JP H07281752A
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雄一 川上
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敬行 浜口
Nobukazu Kawagoe
宣和 川越
Hideaki Nakanishi
秀明 中西
Natsuko Waki
奈津子 脇
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 汚れのひどい部分だけを丁寧に清掃すること
により、所定の清掃範囲を速く、かつ汚れのひどい部分
も確実に清掃できる清掃ロボットを提供する。また、所
定の清掃作業後、清掃効果を判定することにより、清掃
作業によって落ちる汚れであるのか、床につけられた傷
のように清掃効果の無いものであるのかを判断し、清掃
効果の無い部分を重点的に清掃することなく、効率よく
清掃作業を行える清掃ロボットを提供する。 【構成】 本体を移動させる走行駆動部と、被清掃面を
清掃する清掃部と、被清掃面の汚れ度合に応じて前記走
行駆動部を制御する走行制御部とを備えたことを特徴と
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、病院、オフィス等の床
面に洗浄液あるいは消毒液を塗りながら、スポンジ、ブ
ラシ等でこすることにより自動的に被清掃面を清拭する
移動式清掃ロボットに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の清掃ロボットの分野では、清掃機
器に、走行駆動部、センサー類及び走行制御部などの機
能を付加して清掃の自動化をはかった各種の移動式清掃
ロボットが提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した従
来の移動式清掃ロボットでは、所定の経路に従ってスポ
ンジ、ブラシ等を床に擦りつけるだけで、床の汚れがど
のくらい落ちたかを確認する手段を持たない。
【０００４】このため、短い時間で所定の範囲を清掃す
るために、移動速度を速く設定すると、汚れのひどい部
分を十分に清掃できないという欠点があり、逆に、汚れ
た部分まで十分清掃するために、移動速度を遅く設定す
ると全体の清掃に要する時間が長くなってしまうという
不都合があった。更に、汚れのない部分についても清掃
作業を行うという無駄を生じるという問題があった。
【０００５】そこで本発明の第一の目的は、汚れのひど
い部分だけを丁寧に清掃することにより、所定の清掃範
囲を速く、かつ汚れのひどい部分も確実に清掃できる清
掃ロボットを提供することにある。
【０００６】また、第二の目的は、第一の目的に関連
し、所定の清掃作業後、清掃効果を判定することによ
り、清掃作業によって落ちる汚れであるのか、床につけ
られた傷のように清掃効果の無いものであるのかを判断
し、清掃効果の無い部分を重点的に清掃することなく、
効率よく清掃作業を行える清掃ロボットを提供すること
にある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記第一の目的を達成す
るために本発明の清掃ロボットは、本体を移動させる走
行駆動部と、被清掃面を清掃する清掃部と、被清掃面の
汚れ度合を検出する汚れ検出部と、被清掃面の汚れ度合
に応じて前記走行駆動部の制御を行う走行制御部とを備
えたことを特徴とする。
【０００８】また、第二の目的を達成するために、前記
汚れ検出部の出力を記憶する汚れ記憶部と、前記汚れ記
憶部に記憶された汚れ度合と、清掃作業後の被清掃面の
汚れ度合を比較することにより清掃効果を判定する清掃
効果判定部とを有することを特徴とする。
【０００９】
【作用】本発明の構成によると、汚れ検出部により、被
清掃面の汚れを検出し、汚れに応じて走行駆動部を制御
する。
【００１０】また、被清掃面を清掃した後に、再び汚れ
度合を検出し、清掃前と清掃後の汚れ度合を比較するこ
とにより、清掃効果を判定する。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の実施例を自走式床面清掃ロボ
ットを例にとって図面を参照しながら説明する。
【００１２】図１、図２は本発明の実施例による自走式
床面清掃ロボットの全体構成を示す。図１において、１
１は床面清掃ロボットの本体、１２Ｌ・１２Ｒは、それ
ぞれ本体１１底部の左右に設けた駆動輪で、それぞれ駆
動モーター１３Ｌ・１３Ｒにより左右独立に駆動され
る。１４Ｌ・１４Ｒは、それぞれ駆動輪に接続されたロ
ータリーエンコーダー等からなる回転検出器で、駆動輪
１２Ｌ・１２Ｒの軸回転数を検出することにより、走行
距離を計測し、自分の位置を検出することができる。１
５Ｆ・１５Ｂは、本体１１底部の前後に取り付けられた
従動輪である。
【００１３】以上駆動輪１２Ｌ・１２Ｒ、駆動モーター
１３Ｌ・１３Ｒ、従動輪１５Ｆ・１５Ｂで本体１１を移
動させる駆動兼操舵装置を構成している。
【００１４】１６ａ〜１６ｆは、本体１１の後部に取り
付けられたスポンジで、それぞれ円筒型をしており、底
面が床に押し付けられている。またスポンジ１６ａ〜１
６ｆは、図示しないモーターによってそれぞれ回転し、
床面をこするようになっている。スポンジ１６ａ〜１６
ｆは、上下方向に移動可能で、必要に応じて床面に接触
させたり、床面から離脱させることが可能となってい
る。
【００１５】図２において、１７は本体内部に設置され
た洗浄液タンクで、タンク内に収められた洗浄液は、ポ
ンプ１８により、スポンジ１６ａ〜１６ｆに導かれ、ス
ポンジ１６ａ〜１６ｆの中央に開けられた穴から床面に
滴下される。以上スポンジ１６ａ〜１６ｆ、洗浄液タン
ク１７、ポンプ１８によって清掃部が構成される。
【００１６】以上の構成により、この自走式床面清掃ロ
ボットは、スポンジ１６ａ〜１６ｆによって洗浄液を床
に塗りつつ、床面を擦りながら、本体１１を駆動兼操舵
装置によって駆動することにより、所定の範囲の清掃を
行うことができる。
【００１７】１９は床面反射率センサーで、本体底面で
進行方向に対し清掃部の前側に取り付けられており、前
進時には、清掃前の床面の反射率を測定することができ
る。
【００１８】このように床面反射率センサー１９を、ロ
ボットの進行方向に対して、清掃部の前側に取り付けれ
ば、清掃前の床面の汚れ度合を検出しながら、清掃作業
を行うことが出来るため、清掃作業を妨げることなく、
床面の汚れ度合を検出することが出来る。
【００１９】床面反射率センサー１９は、後述する床面
汚れ検出部のセンサー部分となっている。２０はＣＰＵ
及び汚れ記憶部からなるコントローラーで、ロボット全
体のコントロールを行う。
【００２０】図３は第１実施例の制御ブロック図であ
る。コントローラー２０は、走行制御部３２、清掃制御
部３３、作業モード設定部３４の３つの機能部分に分か
れている。走行制御部３２は走行駆動部３５を、清掃制
御部３３は清掃部３６をそれぞれ制御する。作業モード
設定部３４は、汚れ検出部３７の結果に応じて作業行程
及び清掃モードを選択し、走行制御部３２及び清掃制御
部３３に対して指令を与える。
【００２１】図４は、第１実施例の作業モード設定部の
働きを示すフローチャートである。ステップ＃４０１
は、床面汚れ判定ステップで、清掃中、常に床面反射率
センサー１９の出力をモニターしておき、床面の汚れを
判定している。
【００２２】ステップ＃４０１の判定で、床面に汚れが
少なくて、通常の清掃作業で十分清掃できると判断され
た場合は、ステップ＃４０２に進み、通常の作業モード
を選択し、走行制御部３２及び清掃制御部３３に指令す
る。具体的には、清掃液の滴下量を減らしたり、スポン
ジ１６ａ〜１６ｆを遅く回転させながら高速前進を行う
よう指令を発する。
【００２３】ステップ＃４０１の判定で、床面汚れ判定
部で床面に汚れがあると判断された場合は、ステップ＃
４０２に進み、丁寧に清掃する作業モードを選択し、走
行制御部３２及び清掃制御部３３に指令する。具体的に
は、清掃液の滴下量を増やしたり、スポンジ１６ａ〜１
６ｆを高速に回転させながら低速前進を行うよう指令を
発する。
【００２４】このように、汚れのひどい部分と汚れの少
ない部分で清掃モードを変えることにより、汚れのひど
い部分は丁寧かつ確実に清掃可能であり、また汚れの少
ない部分は速く移動することにより、清掃領域全体の作
業に要する時間を短縮することができる。更に、清掃領
域に清掃作業を必要としない部分が混在する時、また、
汚れがなくて清掃作業は不要と判断された場合は、その
部分の清掃作業を中断して移動のみを行うようにすれ
ば、作業不要領域をより速く移動することができ、より
作業時間の短縮が図れる。
【００２５】図５に、前記床面汚れ検出部３７のブロッ
ク図を示す。９１は、センサー部であり、床面の状態を
非接触で定量的に測定する。本実施例では、前述した床
面反射率センサー１９を用いて光学的に床面の反射率を
測定する方法を説明するが、清掃作業の種類によっては
臭いセンサーや、赤外線の吸収を利用した水分センサー
等、床面の汚れ状態によって変化するような床面の状態
量を測定できるようなセンサーであれば、どのようなセ
ンサーを使用しても構わない。
【００２６】９２は基準値記憶部で、汚れのない状態に
おける床の反射率を記憶しておく。９３は、基準値記憶
部９２に記憶された汚れのない状態での床面反射量と、
センサー部で測定した床面の反射率とを比較し、その差
から汚れ度合を演算出力する比較演算部である。
【００２７】基準値記憶部９２には、予め汚れの無い床
面の反射率を記憶させておくが、図６の様に清掃する床
面に模様があり、場所によって反射率が異なっている様
な場所を清掃させる場合は、床面上の位置に応じた反射
率をマップの形で記憶しておく。
【００２８】このような基準値記憶部９２を持っている
ことにより、位置検出部９４で清掃ロボットの現在位置
を検出し、その位置情報に基づいて基準値記憶部９２か
らロボット位置における床面の基準反射率を読み出し、
演算比較部９３でセンサー部９１の出力と比較すること
により床面の汚れ状態を演算出力する。
【００２９】図７及び図８を参照しながら、前記床面汚
れ検出部３７のセンサー部を詳しく説明する。
【００３０】床面の汚れ状態により床面反射率が変化す
るため、床面の反射率を測定することで、床面の汚れ状
態を検出が可能となる。床面の消毒作業を行う場合にお
いても、光学的に検出可能な汚れの部分を丁寧に清掃す
ることにより細菌汚染のもととなる汚れを取り去ること
になるのでより高い消毒効果が得られる。このような光
学的な測定は、床面に対して非接触かつ高速に測定でき
るため、床面を痛めることが無く、かつ清掃作業に影響
を及ぼさない。
【００３１】床面反射率センサー１９は、図１で示して
いるようにロボットの進行方向（図１の例では図面の左
側に進む）に対しスポンジ１６ａ〜１６ｆの前側に取り
付けられており、清掃する幅の床部分全体の反射率を測
定できるよう横手方向に細長い形状をしている。その内
部は、図７に示すように、発光素子５１と受光素子５２
を多数アレイ状に並べた形になっている。
【００３２】発光素子５１は、例えば近赤外ＬＥＤのよ
うな小型の発光素子であり、床面５３に対向するように
取り付けられている。また、受光素子５２はシリコンフ
ォトダイオードの様な小型の受光素子であり、発光素子
５１から発せら、床面５３に反射した反射光を受光でき
るような位置に取り付けられている。尚、受光センサー
は、単体センサーをアレイ状に並べる代わりに、リニア
センサーを使用しても構わない。
【００３３】発光素子５１で投光され、床面５３で反射
し、受光素子５２に入射した光の強さに応じた出力を、
図示しないセンサーアンプによって増幅し、予め設定し
ておいた床面の反射率データと比較することにより、床
面に異物が付着しているかどうかの判定を行う。また、
予め設定しておいた床面の反射率と実際の床面の反射率
の差の絶対量によって、床の汚れ度合いを検出可能であ
る。
【００３４】このようなセンサーアレイあるいはリニア
センサーを使用することにより、ロボットの基準位置及
びロボットの基準位置と各センサー素子の位置関係から
床面の特定座標における汚れ度合を検出することが可能
である。更に、このセンサーの出力を走行しながら順番
に記憶することにより、汚れの範囲を二次元的に記憶す
ることができ、清掃作業前に汚れ度合のマップを作成し
前述の基準値記憶部９２に記憶させることが可能とな
る。
【００３５】図１０は第２実施例の制御ブロック図であ
る。図において第１実施例（図３）と同じ機能のもの
は、同じ番号を付してある。本実施例の場合、汚れ検出
部３７の出力は、汚れ記憶部８８に記憶され、清掃効果
判定部８９は、汚れ記憶部８８に記憶された汚れ度合
と、一定作業清掃後の同一場所の汚れ度合を比較するこ
とにより清掃効果を判定する。
【００３６】作業モード設定部３４は、汚れ検出部３７
あるいは清掃効果判定部８９の結果に応じて作業行程及
び清掃モードを選択し、走行制御部３２及び清掃制御部
３３に対して指令を与える。
【００３７】図９は、本発明の第２実施例における作業
モード設定部の働きを示すフローチャートである。ステ
ップ＃７０１は、床面汚れ検出ステップ（１）で、清掃
中常に床面反射率センサー１９の出力をモニターしてお
き、床面の汚れを判定している。ここで、床面に汚れが
無いと判断された場合は、ステップ＃７０２に進み、通
常の作業モードを走行制御部３２及び清掃制御部３３に
指令する。また、場合によっては清掃作業をしないとい
う方法をとっても良い。
【００３８】ステップ＃７０１で床面に汚れがあると判
断された時には、ステップ＃７０４に進み、汚れがある
と判断された床面の汚れ状態を汚れ記憶部８８に記憶し
ておいてから、次のステップ＃７０３で丁寧に清掃する
作業モードを走行制御部３２及び清掃制御部３３に指令
する。
【００３９】次のステップ＃７０５では、丁寧に清掃す
る作業モードの状態で、一定距離前進し、その後ステッ
プ＃７０６で前進した距離と同じ距離後退し、汚れがあ
ると判断された最初の位置に戻る。清掃方法として、常
に同一方向から清掃したほうが清掃効果が高い場合に
は、ステップ＃７０６での後退時に、清掃部（スポンジ
１６ａ〜１６ｆ）をリフトアップすることも可能であ
る。
【００４０】次の床面汚れ検出ステップ（２）（＃７０
７）では再び床面反射率センサー１９の出力から、床面
の汚れを判定し、そこで床面に汚れが無いと判断された
場合は、ステップ＃７１０で一定距離前進することによ
り後退する前の位置にもどり、次のステップ＃７０２
で、通常の作業モードを走行制御部３２及び清掃制御部
３３に指令する。
【００４１】逆に、ステップ＃７０７で床面に汚れがあ
ると判断された時にはステップ＃７０８に進み、ステッ
プ＃７０４で汚れ記憶部８８に記憶しておいた清掃前の
汚れ度合と現在の汚れ度合を比較し、次のステップ＃７
０９で清掃効果を判定する。
【００４２】もし、ステップ＃７０９において、汚れ度
合に変化が無かった場合は、清掃効果がなかったとみな
し、ステップ＃７１１に進み、汚れ判定部３７の基準値
記憶部９２にマップ状に記憶された汚れ基準値の現在位
置における部分を、現在位置におけるセンサー出力値に
応じた値に更新する。
【００４３】この特定位置における汚れ基準値の更新に
より、次回から同じ場所において汚れ判定をする時に
は、新しい汚れ基準値を用いることになるため、傷など
がついて清掃効果のなかった場所を通常の清掃モードで
清掃を続けることが可能となる。また、その場所に、新
たに汚れが付着し、新しい汚れ基準値から変化があった
場合には、丁寧な清掃モードに移ることは言うまでもな
い。
【００４４】ついでステップ＃７１０で一定距離前進す
ることにより後退する前の位置にもどり、次のステップ
＃７０２で通常の作業モードで清掃を続ける。
【００４５】逆に、ステップ＃７０９において、清掃前
の床面の汚れ度合と一定作業量清掃後の汚れ度合を比較
し、汚れ度合に変化があった場合には、ステップ＃７０
３に進み、再度丁寧に清掃する作業モードを走行制御部
３２及び清掃制御部３３に指令し、前記ステップ＃７０
５〜＃７０９を繰り返す。
【００４６】本実施例に於て、予め作業領域全体の床面
の汚れ状態を汚れ検出部３７によって測定し記憶してお
き、ステップ＃７０１の代わりに、予め記憶しておいた
清掃ロボットの現在位置における床面の汚れ情報に基づ
いて、作業モードを切り替える方法を用いたとしても、
本発明の効果には何ら差し支えはない。
【００４７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、床面の
汚れ度合に応じた作業行程指令及び清掃モード指令を選
択するため、汚れのひどい部分を丁寧に清掃することに
より、汚れのひどい部分を確実に清掃可能であり、また
汚れの少ない部分は、速く移動することにより、清掃領
域全体の作業時間を短縮することができる。
【００４８】また、汚れのひどい部分を清掃した後に、
再び汚れ度合を検出し、清掃前と清掃後の汚れ度合を比
較するようにすれば、清掃効果を判定することができ、
その部分の汚れが、本当の汚れであるのか、床につけら
れた傷の様に清掃効果の無いものであるのかを判断し、
その部分の清掃を続けるかどうかを選択することによ
り、清掃効果の無い部分まで丁寧に清掃作業を続けるこ
と無く、効率よく清掃作業を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の清掃ロボットの底面図
【図２】本発明の実施例の清掃ロボットの縦断面図
【図３】本発明の第１実施例の清掃ロボットの制御ブロ
ック図
【図４】本発明の第１実施例の清掃ロボットの制御方法
を示すフローチャート
【図５】本発明の実施例の清掃ロボットの汚れ検出部の
ブロック図
【図６】本発明の実施例の清掃ロボットが模様のある部
屋を清掃している状態を表わす説明図
【図７】本発明の第１実施例の清掃ロボットの制御方法
を示すフローチャート
【図８】本発明の第２実施例の清掃ロボットの制御ブロ
ック図
【図９】本発明の実施例の清掃ロボットの汚れ検出部の
床面反射率センサーの横断面図
【図１０】本発明の実施例の清掃ロボットの汚れ検出部
の床面反射率センサーの縦断面図
【符号の説明】
３２ 走行制御部 ３３ 清掃制御部 ３５ 走行駆動部 ３６ 清掃部 ３７ 汚れ検出部 ８８ 汚れ記憶部 ８９ 清掃効果判定部 ９４ 位置検出部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中西 秀明 大阪市中央区安土町二丁目３番13号 大阪 国際ビル ミノルタカメラ株式会社内 (72)発明者 脇 奈津子 大阪市中央区安土町二丁目３番13号 大阪 国際ビル ミノルタカメラ株式会社内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 本体を移動させる走行駆動部と、 被清掃面を清掃する清掃部と、 被清掃面の汚れ度合を検出する汚れ検出部と、 前記汚れ検出部の出力に応じて前記走行駆動部の制御を
    行う走行制御部とを備えたことを特徴とする清掃ロボッ
    ト。
  2. 【請求項２】 前記汚れ検出部の出力に応じて前記清掃
    部の制御を行う清掃制御部を有することを特徴とする請
    求項１記載の清掃ロボット。
  3. 【請求項３】 本体を移動させる走行駆動部と、 被清掃面を清掃する清掃部と、 被清掃面の汚れ度合を検出する汚れ検出部と、 前記汚れ検出部の出力を記憶する汚れ記憶部と、 前記汚れ記憶部に記憶された汚れ度合と、清掃作業後の
    被清掃面の汚れ度合を比較することにより清掃効果を判
    定する清掃効果判定部と、 前記清掃効果判定部の出力に応じて前記走行駆動部の制
    御を行う走行制御部とを備えたことを特徴とする清掃ロ
    ボット。
  4. 【請求項４】 前記走行駆動部は、ロボットの現在位置
    を検出する位置検出部を有し、 前記汚れ記憶部が、被清掃面の位置に対応した汚れの基
    準値をマップとして記憶しており、 前期清掃効果判定部はロボットの現在位置に対応した汚
    れの基準値と前記汚れ検出部の出力を比較することによ
    り清掃効果を判定することを特徴とした請求項３記載の
    清掃ロボット。
  5. 【請求項５】 前記汚れ記憶部に記憶された汚れの基準
    値を、清掃作業中、清掃完了位置の前期汚れ検出部の出
    力に応じた基準値に随時更新することを特徴とした請求
    項４記載の清掃ロボット。
  6. 【請求項６】 前記清掃効果判定部の出力に応じて前記
    清掃部の制御を行う清掃制御部を有することを特徴とす
    る請求項３乃至請求項５記載の清掃ロボット。
JP07591594A 1994-04-14 1994-04-14 清掃ロボット Expired - Lifetime JP3293314B2 (ja)

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