JPS62152422A - Self-propelling cleaner - 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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

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。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application This invention relates to a self-propelled vacuum cleaner that has a cleaning function and a moving function and that cleans a floor surface.

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。2. Description of the Related Art Conventionally, vacuum cleaners have been developed in which a moving function is added to the vacuum cleaner to improve operability during cleaning.

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ｉ＆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。Particularly recently, so-called self-propelled self-propelled vacuum cleaners have been developed, which are equipped with various microcomputer sensors to clean while making decisions about where to clean on their own. .

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に移動方向を決定し、本体
周囲に超音波等を利用した障害物検知センサを備えて障
害物回避を行なっているのが通常である。また、移動方
向の計測のだ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。This type of self-propelled vacuum cleaner connects a rotary encoder, etc. to the left and right running wheels, measures the moving speed and distance from the rotation speed of the running wheels, determines the moving direction, and emits ultrasonic waves etc. around the main body. Usually, obstacles are avoided using an obstacle detection sensor. Additionally, some devices are equipped with a gyro sensor such as a gas rate gyro for measuring the direction of movement.

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、ロータリーエンコーダを用いたものでは
走行輪の回転数から移動速度や移動距離を計測するため
、走行輪の径が変わった場合には移動速度や移動距離の
計測に誤差を生ずる。この誤差は積算される性質のもの
であるため、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につながる
間順があった。特に自走式掃除機の場合は、移動面であ
る床やじゅうたんを傷つけないだめに走行輪には空気入
りタイヤを用いる必要があり、清掃量（ゴミの吸込量）
により自重や重心が変わるため走行輪の径が変わり易い
という特有の問題でもあった。Problems to be Solved by the Invention However, since rotary encoders use rotary encoders to measure travel speed and travel distance from the number of rotations of the running wheels, it is difficult to measure travel speed and travel distance when the diameter of the travel wheels changes. This will cause an error. Since this error is cumulative, as the moving distance increases, the error accumulates, making it impossible to determine the position, leading to unfinished cleaning and malfunctions. In particular, in the case of self-propelled vacuum cleaners, it is necessary to use pneumatic tires for the running wheels to avoid damaging the moving surfaces such as floors and carpets.
A unique problem was that the diameter of the running wheels was easily changed because the weight and center of gravity changed.

このため重心が変わり左右の走行輪の径にアンバランス
が生じた場合には、左右の走行輪の回転数が同じで本来
直進すべきコースを左右にずれて移動し、制御ができな
くなる問題となっていた。又、ジャイロを用いて方向制
御するものにあってはジャイロ特有のドリフトがあり長
時間連続使用すると方向が徐々にずれてしまい、この場
合も誤差の累積があり正確な誘導は困難であった。For this reason, if the center of gravity changes and an imbalance occurs in the diameters of the left and right running wheels, the rotation speed of the left and right running wheels is the same, and the course that should normally be traveling in a straight line deviates to the left or right, causing a problem where control becomes impossible. It had become. Furthermore, in those that use a gyro to control direction, there is a drift peculiar to the gyro, and when used continuously for a long time, the direction gradually shifts, and in this case too, errors accumulate, making accurate guidance difficult.

本発明は、走行輪の径が変わった場合に於いても自立誘
導によって移動し、移動面を傷つけることなく、くまな
く清掃する自走式掃除機を提供するものである。The present invention provides a self-propelled vacuum cleaner that moves by self-guided guidance even when the diameter of the running wheels changes, and thoroughly cleans the moving surface without damaging it.

問題点をがｔ決するだめの手段 上記間ｉｆＸ点を解決するだめに本発明は、ロータリー
エンコーダに変えて左右一対の操舵兼駆動輪の外周速度
を検出する一対の外周速度検出手段を設けたものであり
、この信号と障害物検出用の距離検出手段からの信号と
を受けて、操舵兼駆動輪を駆動する駆動手段に出力信号
を送る判断処理回路とを備えたものである。Means to resolve the problem In order to solve the above-mentioned if The vehicle is equipped with a judgment processing circuit that receives this signal and a signal from the distance detection means for detecting obstacles and sends an output signal to the drive means that drives the steering and driving wheels.

作　　用 この構成により、自走式掃除機本体の移動速度を操舵兼
駆動輪の外周速度として検出し、本体左右のそれぞれの
移動速度を検出して移動距離および移動方向の計測を行
なう。従って、走行輪の回転数から間接的に移動速度や
移動距離を計測するのではないため、走行輪の径は無関
係となり、清掃量により自重や重心がかわり走行輪の径
がかわっても自立誘導によって移動し、移動面を傷つけ
ることなく、確実に清掃することができる。Operation With this configuration, the moving speed of the self-propelled vacuum cleaner main body is detected as the outer circumferential speed of the steering and driving wheels, and the moving speeds of the left and right sides of the main body are detected to measure the moving distance and moving direction. Therefore, since the moving speed and distance are not measured indirectly from the rotation speed of the running wheels, the diameter of the running wheels is irrelevant, and self-supporting guidance can be achieved even if the self-weight and center of gravity change depending on the amount of cleaning, and the diameter of the running wheels changes. The moving surface can be reliably cleaned without damaging the moving surface.

実施例 以下、本発明の一実施例を添付図面にもとづいて説明す
る。Embodiment Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described based on the accompanying drawings.

第１〜３図において、１は自走式掃除機の本体、２は電
動送）虱機、３はその吸引側に配設したフィルタで、集
塵室４内に位置している。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Ｂが後部には固
定ブラシ９がそれぞれ設けである。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１０
Ｌ、１ｏＲが取付けられており、回転して本体１左右の
床面のゴミを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左右に設けられた一対の操舵
兼駆動輪で、それぞれ左右の駆動手段である１駆動モー
タ１２Ｌ、１２Ｒと連結１．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は判断処理回路である。１６Ｌ、１６
Ｒは左右の操舵兼駆動輪１１Ｌ、１１Ｒの外周に取付け
られた１対の外周速度検出手段で、前記判断処理回路１
６に信号を伝えている。１７　、１７’および１８　、
１８’および１９　、１９’は、それぞれ本体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ンサで
、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距離検出
手段２ｏを構成している。In FIGS. 1 to 3, 1 is the main body of the self-propelled vacuum cleaner, 2 is an electric feeder, and 3 is a filter disposed on the suction side of the vacuum cleaner, which is located in a dust collection chamber 4. This dust collection chamber 4 is connected via a hose 6 to a nozzle 6 provided below the main body 1. The nozzle 6 is provided with a suction lower, and a moving surface A is provided in front of the lower suction lower.
A fixed brush 9 is provided at the rear of the rotary brush B that sweeps the dirt into the suction lower. In addition, side brushes 10 are provided on both sides of the main body 1 and on the left and right sides of the nozzle 6.
L and 1oR are attached, and rotate to guide the dust on the floor on the left and right sides of the main body 1 to the suction lower. 11L
, 11R are a pair of steering and driving wheels provided on the left and right sides of the main body 1, respectively, and are connected to 1 drive motors 12L and 12R, which are drive means on the left and right sides, respectively. ing. 13 is an auxiliary wheel rotatably attached to the bottom surface of the main body 1. 14 is a power source such as a storage battery, and 16 is a judgment processing circuit. 16L, 16
R is a pair of outer circumferential speed detection means attached to the outer circumferences of the left and right steering and driving wheels 11L and 11R, and the judgment processing circuit 1
6 is transmitting the signal. 17, 17' and 18,
Obstacle detection sensors 18', 19, and 19' are respectively attached to the front, right and left sides of the main body 1, and are composed of ultrasonic transmitting and receiving elements or a light emitter and a photoreceptor. It constitutes distance detection means 2o that detects the distance to.

第３図のシステムブロック図に示すごとく、前述した外
周速度検出手段１６Ｌ、１６Ｒと同様に、距離検出手段
２ｏからの信号も判断処理回路１５に信号を伝え、この
判断処理回路１５からの出力信号で駆動モータ１２Ｌ、
１２Ｒを駆動し、本体の移動制御を行なっている。この
判断処理回路１５には、マイクロコンピュータを用いて
いる。As shown in the system block diagram of FIG. 3, similarly to the aforementioned outer peripheral speed detection means 16L and 16R, the signal from the distance detection means 2o is also transmitted to the judgment processing circuit 15, and the output signal from this judgment processing circuit 15 is Drive motor 12L,
12R to control the movement of the main body. This judgment processing circuit 15 uses a microcomputer.

第４１’：ｌは外周速度検出部１ｅＬ　、　１６Ｒの拡
大図である。操舵兼駆動輪１１Ｌ、１１Ｒの外周には一
定間隔で凹凸が設けられており、接地点とは異なる位置
で、且つ操舵兼駆動輪１１Ｌ、１１Ｒの外周に外周速度
検出手段１６Ｌ、１６Ｒが設けられており、前記凹凸を
検出する構成となっている。操舵兼駆動輪１１Ｌ、１１
Ｒの接地側の速度υ１　と外周速度検出手段１６Ｌ　、
　１６Ｒと対峙する部分の速度υ。は同じであるため、
自重による接地点での歪が生じても確実に移動速度の検
出を行なう構成となっている。No. 41':l is an enlarged view of the outer circumferential speed detection portions 1eL and 16R. The outer peripheries of the steering and driving wheels 11L and 11R are provided with unevenness at regular intervals, and outer peripheral speed detection means 16L and 16R are provided at positions different from the grounding points and on the outer peripheries of the steering and driving wheels 11L and 11R. The structure is such that the unevenness is detected. Steering and driving wheels 11L, 11
R's grounding side speed υ1 and outer peripheral speed detection means 16L,
The speed υ of the part facing 16R. are the same, so
The structure is such that the moving speed can be reliably detected even if distortion occurs at the grounding point due to its own weight.

第５図は一方の外周速度検出手段１６Ｌの詳細図であり
、光源２１からの入射光２２が操舵兼駆動輪１１Ｌで反
射し、集光レンズ２３を通し７て受光体２４に集光する
構成となっている。近接スイ・フチの場合、光源２１に
は近赤外発光ダイオードを用い、受光体２４にはＰＳＤ
（ポジションセンンングデバイス）を用いている。凹部
からの反射光２６は、Ｐｌ　に集光し、凸部からの反射
光２６はＰ２に集光することになり、ＰＳＤの場合、こ
の位置が変わると出力電圧が変化し、凹凸の検出を行な
うことができる。FIG. 5 is a detailed view of one of the outer circumferential speed detection means 16L, in which the incident light 22 from the light source 21 is reflected by the steering/driving wheel 11L, passes through the condensing lens 23, and is condensed onto the light receiving body 24. It becomes. In the case of a proximity switch, a near-infrared light emitting diode is used as the light source 21, and a PSD is used as the photoreceptor 24.
(position sensing device) is used. The reflected light 26 from the concave portion will be focused on Pl, and the reflected light 26 from the convex portion will be focused on P2. In the case of a PSD, when this position changes, the output voltage changes, making it possible to detect irregularities. can be done.

上記の如く構成された外周速度検出手段１６Ｌ。Outer peripheral speed detection means 16L configured as described above.

１６Ｒが左右一対に設けられているため、移動速度から
移動距離を知り、２ケ所の検出で移動方向を検出し且つ
′Ａ；ｉｔ　Ｚすることができるものである。−以上の
ようにｔｆ７Ｇ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。16R are provided in a pair on the left and right, it is possible to know the moving distance from the moving speed, detect the moving direction by detecting two points, and perform 'A;it Z. - The operation of the self-propelled vacuum cleaner constructed as tf7G as described above will be explained below.

まずはじめに、第６図を用いて外周速度検出手段１６Ｌ
、１６Ｒの信号について説明する。移動速度が速い場合
、出力信号パルスは短くなり、直進している場合左右の
パルス数が同じであるため、２７に示す如くの信号とな
る。同様に２８は移動速度が遅く、直進している場合の
信号であり、２９では１６Ｒ右の外周速度検出手段から
の信号パルスが長いため、右が遅く移動しており右に回
転している場合の信号である。First of all, using FIG. 6, the outer peripheral speed detection means 16L
, 16R signals will be explained. When the moving speed is fast, the output signal pulse becomes short, and when the vehicle is moving straight, the number of pulses on the left and right sides is the same, so the signal as shown in 27 is obtained. Similarly, 28 is a signal when the moving speed is slow and is moving straight, and 29 is a signal when the right side is moving slowly and rotating to the right because the signal pulse from the outer peripheral speed detection means on the right side of 16R is long. This is the signal.

次に全体の動作について説明する。Next, the overall operation will be explained.

例えば、第７図に示すような掃除場所に本実施例による
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サ１７　、１７
’、　１８　、１８’、　１９　、１９’によって周囲
壁Ｃを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を移動しつつ清掃を行なう。このとき、本
体１の左右に取付けられた１対の外周速度検出手段１６
Ｌ、１６Ｒによって移動中のそれぞれの移動面Ａに対す
る速度を検知することにより移動距離および移動方向の
計測を行なうとともに、判断処理回路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回路に記憶されている。For example, if the self-propelled vacuum cleaner according to this embodiment is placed at a cleaning place as shown in FIG.
Obstacle detection sensors 17, 17 installed on the left and right sides
Cleaning is performed while moving the moving surface A along the surrounding wall C as shown by the arrow, while detecting the surrounding wall C with ', 18, 18', 19, and 19'. At this time, a pair of outer peripheral speed detection means 16 attached to the left and right sides of the main body 1
The distance and direction of movement are measured by detecting the speed with respect to each moving plane A during movement using L and 16R, and are sequentially stored in a storage circuit provided in the judgment processing circuit 15. Therefore, when the robot goes around the surrounding wall C and returns to the original location, the shape and size of the cleaning location are stored in the memory circuit.

このように周囲壁Ｃに沿って一周しもとの場所へ戻ると
、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Ｃ
２に向って直進する。After going around the surrounding wall C and returning to the original location, the vehicle then moves straight toward the opposite wall C1, as shown in FIG. As shown in , 90' direction change is performed twice, and the next opposite wall C is turned again.
Go straight towards 2.

この直進時には、外周速度検出手段１６Ｌ、１６Ｒによ
って本体１の左右の移動距離が同一になるように制御さ
れるため、たとえ移動面Ａに凹凸があって本体１の方向
が変化したとしても必ず直進するように方向修正するこ
とができる。掃除機が次の対向壁Ｃ２と一定の距離まで
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り返し、第９図の矢印Ｇ
の示すように掃除場所をくまなく清掃することができる
。When moving straight, the outer peripheral speed detection means 16L and 16R control the left and right movement distance of the main body 1 to be the same, so even if the moving surface A is uneven and the direction of the main body 1 changes, it will always move straight. The direction can be modified as desired. When the vacuum cleaner approaches the next opposing wall C2 to a certain distance, it again changes direction by 90' as shown by arrow F, and repeats the above operation, until it reaches arrow G in FIG.
As shown in the figure, the cleaning area can be thoroughly cleaned.

なお、以上述べた移動手順そのものは一例であり、要は
本体１の左右に取付けた外周速度検出手段１６Ｌ、１６
Ｒによって、たとえ清掃によりゴミの吸込量等の影響で
自重や重心が変わり走行輪の径が変わったとしても移動
距離の計測誤差に影響を与えることなく、しかも直進性
が確保できるものであり移動手順はどんな方法であって
も良い。The movement procedure described above is just an example, and the point is that the outer circumferential speed detection means 16L, 16 attached to the left and right sides of the main body 1
With R, even if the weight and center of gravity change due to the amount of dirt sucked in due to cleaning, etc., and the diameter of the running wheels changes, it will not affect the measurement error of the travel distance, and moreover, it will ensure straight-line movement. The procedure may be any method.

発明の効果 以上のように本発明は、走行輪の外周速度を検出する外
周速度検出手段を左右１対備え、ここからの出力信号を
判断処理回路で処理し操舵するため、掃除機に特有な移
動中に走行・論に歪が生じても従来のロータリーエンコ
ーダ方式のようにずれることがなく、正確に自立誘導す
ることができる。Effects of the Invention As described above, the present invention is equipped with a pair of left and right outer circumferential speed detection means for detecting the outer circumferential speed of the running wheels, and the output signals from these are processed and steered by a judgment processing circuit, which is unique to vacuum cleaners. Even if there is a distortion in the running or theory during movement, there is no deviation like in the conventional rotary encoder system, and accurate self-guided guidance can be achieved.

更に歪が関係なくなるため空気入りタイヤ使用可能とな
り移動面を傷つけることなくくまなく清掃できる自走式
掃除機が提供できるものであり、この効果は大なるもの
がある。Furthermore, since distortion is no longer an issue, it is possible to use pneumatic tires, and it is possible to provide a self-propelled vacuum cleaner that can thoroughly clean the moving surface without damaging it, which has a great effect.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

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図は同自走式掃除機の平面図、第３図は同自走式掃
除機のシステムブロック図、第４図は外周速度検出部の
拡大図、第５図は外周速度検出手段の詳細断面図、第６
図は外周速度検出手段からの出力信号波形図、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。 １１Ｌ、１１Ｒ・・・・・・操舵兼駆動輪、１２Ｌ。 １２Ｒ・・・・・・駆動手段（駆動モータ）、１４・・
・・・・電源、１６・・・・・・判断処理回路、１６Ｌ
、１６Ｒ・・・・・・外周速度検出手段、２０・・・・
・・距離検出手段。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名／６
Ｌ、／６Ｒ−−一　タト周壊Ｊ 梗鷹り文 ｆｆ１−ｆｆｉ＃Ｌ棟廣８皮 第　３　図 ＩＢ、　／ｌ　′ 鐵 第６図 一狩聞 第７図 ρ 第　８　因 第９図FIG. 1 is a side sectional view of a self-propelled vacuum cleaner according to an embodiment of the present invention;
Fig. 2 is a plan view of the self-propelled vacuum cleaner, Fig. 3 is a system block diagram of the self-propelled vacuum cleaner, Fig. 4 is an enlarged view of the outer peripheral speed detection section, and Fig. 5 is an enlarged view of the outer peripheral speed detection means. Detailed sectional view, No. 6
The figure is an output signal waveform diagram from the outer peripheral speed detection means, Nos. 7 to 9.
The figure is an explanatory diagram showing an example of the movement procedure of the self-propelled vacuum cleaner. 11L, 11R... Steering and driving wheels, 12L. 12R... Drive means (drive motor), 14...
...Power supply, 16...Judgment processing circuit, 16L
, 16R... outer peripheral speed detection means, 20...
...Distance detection means. Name of agent: Patent attorney Toshio Nakao and 1 other person/6
L, /6R--1 Tato Shukai J Kyoutakaribun ff1-ffi #L Munehiro 8 Pei No. 3 Figure IB, /l' Tetsu No. 6 I Karimon No. 7 ρ No. 8 Cause No. 9

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] （１）清掃手段と、左右独立に駆動される一対の操舵兼
駆動輪と、前記操舵兼駆動輪の外周に設けられ、同操舵
兼駆動輪の外周速度を検出する一対の外周速度検出手段
と、前方並びに左右に設けた障害物検出用の距離検出手
段と、この距離検出手段と前記外周速度検出手段からの
入力信号を処理して前記操舵兼駆動輪を駆動する駆動手
段に出力信号を送る判断処理回路と、全体を動かすため
の電源とを具備した自走式掃除機。(1) A cleaning means, a pair of steering/driving wheels driven independently on the left and right sides, and a pair of outer circumferential speed detection means provided on the outer periphery of the steering/driving wheels to detect the outer circumferential speed of the steering/driving wheels. , a distance detecting means for detecting obstacles provided in front and on the left and right sides, and input signals from the distance detecting means and the outer peripheral speed detecting means are processed and output signals are sent to a driving means for driving the steering and driving wheels. A self-propelled vacuum cleaner equipped with a decision processing circuit and a power source to operate the entire unit. （２）前記外周速度検出手段が、近赤外発光ダイオード
と反射光を受光するレンズ並びに受光体とからなる近接
スイッチであり、前記操舵兼駆動輪の外周の凹部を検出
するようにした特許請求の範囲第１項記載の自走式掃除
機。(2) A patent claim in which the outer circumference speed detection means is a proximity switch comprising a near-infrared light emitting diode, a lens for receiving reflected light, and a photoreceptor, and detects a recess on the outer circumference of the steering/driving wheel. A self-propelled vacuum cleaner according to item 1.