JPS62152421A - 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 この発明は、清掃機能と移動機能とを備え、床面の清掃
を行なう自走式掃除機に関するものである０ 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ト各種セン
サ類を搭載することにより、清掃場所の移動を自分で判
断しつつ清掃を行なう、いわゆる自立誘導型の自走式掃
除機の開発も行なわれている。

この種の自走式掃除機では、左右の走行輪にロータリエ
ンコーダ等を接続して走行輪の回転数から移動速度およ
び移動距離を計測するととも、移動方向を決定し、本体
周囲に超音波等を利用した障害物検知上ンサを備えて障
害物回避を行なっているのが通常である。・また、移動
方向の計測をより確実にするためにガスレートジャイロ
等のジャイロセンサを付加しているものもある。

発明が解決しようとする問題点 しかし、このような方式のものでは移動距離の計測を走
行輪の回転数のみに頼っているため、走竹輪と移動面と
のすべりによる計測誤差は避けられないものであった。

したがって、本来直進すべきコースを徐々に左右にずれ
て移動したり、移動距離が長くなると誤差が累積して位
置判断ができなくなり清掃のやり残しや誤動作を行なう
という問題があった。特に自走式掃除機の場合、清掃用
の回転ブラシ等による外力を受けやすい上、移動面が限
定されないため、例えば、ワックスがけをした床面や凹
凸のあるじゅうたん面では走行輪のすべりが大きく、自
立誘導による移動はほとんど不可能であった。また、走
行輪にかかる重力荷重を大きくしたり、走行輪に凹凸を
設けて接地抵抗を大きくして走行輪のすべりを抑えて移
動距離の計測誤差を小さくする方法も考えられるが、移
動面によっては畳やじゅうたん等のように傷付きやすい
ものがあり、これにも限界があった。

そこで、本発明はいかなる移動面においても、走行輪の
すべりに関係なく自立誘導によって移動し、移動面をく
まなく清掃できるとともに移動面を傷付けることのない
自走式掃除機を提供するものである。

問題点を解決するだめの手段 上記問題点を解決する本発明の技術的手段は、移動方向
を検知するジャイロセンサと、移動面からの反射光を受
光して移動面との相対速度を検知する速度センサとを具
備し、上記速度センサは移動面と平行な平面内の本体左
右中央部に１個とを設けるとともに、さらに上記ジャイ
ロセンサと速度センサからの信号を処理して操舵装置に
信号を出力する操舵制御回路を配設したものである。

作　　用 この技術的手段による作用は次のようになる。

すなわち、ジャイロセンサによって移動方向を、また速
度センサによって移動面との相対速度を検知することに
より掃除機の位置と方向を計測するものであり、左右の
走行輪の回転数から間接的に位置と方向を計測するので
はなく直接的にしかも非接触でこれらを計測できるため
、走行輪のすべりは位置判断とは無関係になる。また、
速度センサは移動面と平行な平面内の本体左右中央部に
備えることにより、方向転換時および方向修正時の移動
距離の計測誤差は最小になる。従って、例え走行輪のす
べりやすい移動面であっても自立誘導によって移動して
くまなく清掃することができる。

実施例 以下、その実施例を添付図面にもとづいて説明する０ 第１〜４図において、１は自走式掃除機の本体、２は電
動送風機、３はその吸引側に配設したフィルタで、集塵
室４内に位置させである。この集塵室４はホース６を介
して本体１の下方に設けたノズル６と接続している。ノ
ズル６には吸込ロアが設けられ、その前部には移動面Ａ
のゴミを吸込ロアへかき込む回転ブラシ８が、後部には
固定ブラシ９がそれぞれ取付けられている。また、本体
１の両側で、しかもノズル６の左右に位置してサイドブ
ラシ１０Ｌ、１０Ｒが取付けられており、回転して本体
１左右の床面のゴミｆ吸込ロアへ導くようになっている
。１１Ｌ、１１Ｒはそれぞれ本体１左右に設けられた走
行輪で、それぞれ左右の駆動モータ１２Ｌ、１２Ｒと連
結している。１３は本体１の底面に回動自在に取付けら
れた補助輪である。１４は蓄電池等の電源、１６は操舵
制御回路である。１６は本体１の底面の走行輪１１Ｌと
１１Ｒを結ぶ線上の中央部に取付けられた速度センサで
、移動面Ａからの反射光を受光する受光体を有し操舵制
御回路１５と接続している。１７゜ぞれ本体１の前面、
左右側面に２個ずつ取付けられた障害物検知セ／すで、
超音波送受信素子または発光体と受光体等からなり障害
物の有無または障害物までの距離を検知する。２０は本
体１内に取付けられたジャイロスコープ、ガスレートジ
ャイロ、振動型ジャイロ等のジャイロセンサで、方向変
換時の角度変位を検知する。また、各種センサ１６〜２
０および駆動モータ１２Ｌ、１２Ｒは第４図に示すよう
に操舵制御回路１６と接続して本体１の移動制御を行な
っている。

ここで、速度センサ１６は例えば可視光、赤外光等の発
光体と、移動面Ａからの反射光を受光するレンズ（また
は光ファイバー）と、受光体とからなるいわゆる空間フ
ィルタ速度センサであって、大きく分類すると光学式と
レーザ式の２方式がある。

第６図は光学式速度上ンサを示し、２１はランプ、ＬＥ
Ｄ等の発光体、２２はレンズ、２３はフォトダイオード
、太陽電池等の受光体、２４は周波数分析回路、２５は
速度演算回路である。このものでは、発光体２１の発光
によって移動面Ａの像がレンズ２２を介して受光体２３
上に結像される。このとき速度センサ１６がＢの方向へ
移動すると、その移動によって受光体２３上の像も移動
するため、受光体２３からはこの移動に応じた信号が出
力される。この出力信号の周波数を周波数分析回路２６
で分析して得られたピーク周波数が移動速度に比例する
ことから速度演算回路２６によって移動速度としての出
力が得られるものである。

第６図はレーザ式速度センサの概略構成図で、２６は半
導体レーザ等のレーザ発光体、２７はこれと接続して移
動面Ａにレーザ光を誘導して照射する発光側光ファイバ
ー、２８は移動面Ａで反射したレーザ光を受光する複数
の光ファイバーからなる光フアイバー列、２９．３０は
光フアイバー列２８と１本おきに接続して移動面Ａから
の反射レーザ光を受光するフォトダイオード等の受光体
、３１は差動増幅器、３２は速度演算回路である。

この場合は、レーザ発光体２６で発光したレーザ光は光
ファイバー２７を介して移動面Ａに照射される。このと
き、移動面Ａ上には照射光と移動面Ａからの乱反射光と
によってレーザ光特有の干渉模様（スペックルパターン
）が生じる。この干渉模様を光フアイバー列２８でピッ
クアップするとともに、２つの受光体２９．３０に誘導
する。この干渉模様は、例えば速度センサ１６がＢの方
向へ移動すると光フアイバー列２８から見るとＢと反対
方向へ移動する。したがって、速度センサ１６の移動に
応じた信号が受光体２９．３０から出力され、これを差
動増幅器３１全通してその出力パルス数を速度演算回路
３２でカウントすることにより移動速度としての出力が
得られる。

以上、２例の速度センサについて述べたが、要は、移動
面Ａの結像の移動か、移動面Ａ上に生じた干渉模様の移
動かの差はあるが、移動面Ａからの反射光を受光体によ
って受光し移動速度を演算するという基本原理は同一で
あり、具体的な構成はこの他にもいくつかの方式がある
。

以上のように構成された自走式掃除機について、以下そ
の動作を説明する。

例えば、第７図に示すような掃除場所に本発明の自走式
掃除機を置いたとすると、まず、本体１の前面、左右側
面に取付けられた障害物検知セン周囲壁Ｃｉ検知しなが
ら矢印りに示すように、周囲壁Ｃに沿って移動面Ａ上を
移動しつつ清掃を行なう。このとき、本体１の左右中央
部に取付けられた速度センサ１６によって移動面Ａに対
する相対速度を検知することにより移動距離を、またジ
ャイロセンサ２ｏによって移動方向を計測すると同時に
操舵制御回路１５に設けられた記憶回路に順次記憶して
いく。したがって、周囲壁Ｃに沿って一周し、もとの場
所へ戻ったときには掃除場所の形状と大きさが記憶され
ている。また１、たとえ移動面Ａがすべりやすぐ走行輪
１１Ｌ、１１Ｒがすべりながら移動したとしても、位置
と方向の計測は走行輪１１Ｌ、１１Ｒとは無関係であり
、計測誤差が大きくなることはない。

このように周囲壁Ｃに沿って一周しもとの場所・＼戻る
と、次は第８図に示すように、対向壁Ｃ１に向って直進
し、対向壁Ｃ１と一定の距離まで接近すると矢印Ｅに示
すように９０°方向変換を２回行ない、再び次の対向壁
Ｃ２に向って直進する。

この直進時および９０°方向変換時はジャイロセンサ２
０によって方向制御されるため、たとえ走行輪１１Ｌ、
１１Ｒがすべっても方向を誤ることはない。掃除機が次
の対向壁Ｃ２と一定距離まで接近すると再び矢印Ｆに示
すように９０°方向変換を２回行ない以下上記の動作を
繰返し、第９図の矢印Ｇが示すように掃除場所全く壕な
く清掃することができる。

また、上記に述べたジャイロセンサ２０による一 方向制御は、一般に使用されるガスレートジャイロや振
動型ジャイロでは時間や温度による基準点のドリフトが
大きいため、本実施例では、直進移動に移る直前と９０
°方向変換に移る直前に一時停止してジャイロセンサ２
０の基準点の較正を行なうようにして計測誤差の累積を
防止している。

なお、以上述べた移動手順そのものは一例であり、要は
移動方向を検知するジャイロセンサ２０と本体１の左右
中央部に取付けた速度センサ１６とによって、たとえ移
動面Ａがすべりやすく走行輪１１Ｌまたは１１Ｒがすべ
ったとしても方向と位置の判断が可能になるものであり
移動手順はどんな方法であっても良い。

発明の効果 以上のように本発明は、移動方向を検知するジャイロセ
ンサと２移動面からの反射光を受光して移動面との相対
速度を検知する速度センナとを具備し、この速度センサ
は移動面と平行な平面内の本体左右中央部に１個備える
とともに、上記ジャイロセンサと速度センサからの信号
を処理して操舵装置に信号を出力する操舵制御回路全備
えることにより、たとえ移動面がワックスがけをした床
面や凹凸のあるじゅうたん面等のすべりやすい面であっ
ても、走行輪のすべりに関係なく自立誘導によって移動
し、移動面を〈壕なく清掃し、しかも移動面を傷付ける
ことのない自走式掃除機が提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の自走式掃除機の側断面図、
第２図は同平面図、第３図は同底面図、第４図は同自走
式掃除機の各部分の接続を示すブロック図、第５図は光
学式速度センサの概略構成図、第６図はレーザ式速度セ
ンサの概略構成図、第７〜９図は同自走式掃除機の移動
手順の一例を示す説明図である。 １・・・・・本体、１１Ｌ、１１Ｒ，１２Ｌ、１２Ｒ・
・・・・駆動装置、操舵装置（走行輪、駆動モータ）、
１６・・・・・・操舵制御回路、１６・・・・・・速度
センサ、２Ｑ・・・・・・ジャイロセンサ、２１．２６
・・印・発光体、２２・・・・・レンズ、２３，２９．
３０・・−受光体、２８・・・・・光ファイバー。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
　図　　　　　　　　　　　　　／一本体１１Ｆ−−−
゛走行輪 １−−一本体 ２０−一−ジャイＵ１１！ンサ 第３図 第５図 Ｉ６−−−速度センサ ２１−　　発九体 ｚ６−−−レーナ発光俸 第７図 Δ 第８図 第９図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）本体を移動させる駆動装置と、移動方向を変える
   操舵装置と、清掃装置と、電源と、移動方向を検知する
   ジャイロセンサとを有し、移動面からの反射光を受光し
   て移動面との相対速度を検知する速度センサとを具備し
   、この速度センサは移動面と平行な平面内の本体左右中
   央部に１個設けるとともに、さらに上記ジャイロセンサ
   と速度センサからの信号を処理して操舵装置に信号を出
   力する操舵制御回路を配設した自走式掃除機。
2. （２）速度センサは、可視光または赤外光を発光する発
   光体と、移動面からの反射光を受光するレンズまたは光
   ファイバーと、受光体とからなる特許請求の範囲第１項
   記載の自走式掃除機。