JPS62152424A - 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と各種セン
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ー
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 しかしながら、ロータリーエンコーダのみを用いたもの
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され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問題があった。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
傷つけないた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も
あった。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。

本発明は、走弐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。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明は、ロータリーエン
コーダと共に、左右一対の操舵兼駆動輪の車軸の高さを
検出する一対の車高検出手段を設けたものであり、この
出力信号とロータリーエンコーダからの出力信号、並び
に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、駆動用の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。

作　　用 この構成により、自走式掃除機本体の移動速度は、操舵
兼駆動輪の回転数をロータリーエンコーダから、回転半
径を車高検出手段からそれぞれとって正確に求めること
ができる。従って、走行輪の回転数からだけで間接的に
移動速度や移動距離を計測するのではないため、走行輪
の径は無関係と々す、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、くまなく清掃することができる
。

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。

第１〜３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内に位置している。この集塵室４はホース５を介し
て本体１の下方に設けたノズル６と接続されている。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、１０Ｒが取付けられており、回転して本体１左右の
床面のゴミを吸込口へ導くようにしている。１１Ｌ、１
１Ｒはそれぞれ本体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駆動モータ１２Ｌ
、１２Ｒと連結されている。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、１５は判断処理回路である。１ｅＬ、１ｅＲは左右
の駆動モータ１２Ｌ　、　１２Ｒの軸と結合しているロ
ータリーエンコーダであり、操舵兼駆動輪１１Ｌ、１１
Ｒの軸とも結合している。前記軸と同じ高さに一対の車
高・検出手段２１Ｌ、２１Ｒが設けてあり、車輪の実質
的半径を計測している。

１７　、１７’および１８　、１８’および１９．１９
’は、それぞれ本体の前面、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２０を構成している。

第３図のシステムブロック図に示すごとく、前述したロ
ータリーエンコーダ１６Ｌ、１６Ｒ並びに小高検出手段
２１Ｌ、２１Ｒと同様に、距離検出手段２０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１
５からの出力信号で駆動モータ１２Ｌ、１２Ｒを、常動
し、本体１の移動制御を行なっている。また車高検出手
段２１Ｌ。

２１Ｒからの出力はアナログ値であるためＡ／Ｄ変換器
２２Ｌ、２２Ｒを通し、判断処理回路１６に信号を伝え
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。

第４図は一方の車高検出手段２１Ｈの詳細図である。光
源２３Ｒからの光は集光レンズ２４Ｒを通って床Ａで反
射し、受光レンズ２５Ｒを通って受光体２６Ｈに集光す
る構成となっている。前記操舵兼駆動輪１１Ｒの径が大
きく車軸高が高い場合には実線の如く光が通過してＰｌ
に集光し、径が小さく車軸高が低い場合には破線の如く
光はＰ２に集光する。光源２３Ｈには近赤外発光ダイオ
ードを用いると外乱光の影響を受けない。又、受光体２
６ＲにばＰＳＤ（ポジションセンシングデバイス）を用
いるため、集光する位置に応じて出力信号がアナログ値
で変化し、電圧の変化として車高を検出することができ
る。もちろん、他方の車高検出手段２１Ｌも同じ構成を
採っていることは云うまでもない。

上記の如く構成された車高検出手段２１Ｌ、２１Ｒと、
ロータリーエンコーダ１６Ｌ、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制御することができるも
のである。

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。

まずはじめに移動速度、移動距離、移動方向の検出方法
について説明する。ロータリーエンコーダ１６Ｌ、１６
Ｒの分割パルス数をＰ。〔）＜ルＶ回転〕、ロータリー
エンコーダ１６Ｌ、１６Ｒの出力をＰｌ〔パルス７秒〕
、車高検出手段２１Ｌ。

２１Ｈの出力は実質的な操舵兼駆動輪１１Ｌ、１１Ｒの
半径となるのでこれをｒ［ｍｍ）とすると、移動速度ｖ
Ｃｔｒａｎ／秒〕は次式により求められる。

又、移動距離２〔咽〕経過時間をｔ〔秒〕とすると、次
式により求められる。

λ＝Ｖ・ｔ（ｗｎ〕　　　　　　・・・・・・・・・・
・・（２）又、移動方向θ（ｄｅｑ）については、操舵
兼駆動輪１１Ｌ、１１Ｒ間の距離（トレンド）をＴ、〔
聴〕とし、左右の移動距離をそれぞれＩ　Ｌ　、　１１
　Ｒ（ｍｍ　〕とすると次式で求められる０ 実際には、上記計算を微少時間ごとに行なって積分する
方式で、判断処理回路１５であるマイクロコンピュータ
を用いて行なう。

次に全体の動作について説明する。例として、第６図に
示すような掃除場所に本発明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、左右
に取付けられた１対のロータリーエンコーダ１６Ｌ、１
６Ｒと、車高検出手段２１Ｌ。

２１Ｈ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１６０て設けられた記憶
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。

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６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。

この直進時には、ロータリーエンコーダ１６Ｌ。

１ｅＲと車高検出手段２１Ｌ、２１Ｈ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７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。

なお、以上述べた移動手順そのものは一例であり、要は
本体の左右に取付けた車高検出手段２１Ｌ。

２１Ｈ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。

発明の効果 以上のように本発明は、ロータリーエンコーダと共に走
行輪の車軸の高さを検出する車高検出手段を左右１対備
え、これら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輪に歪が生じて
も従来のロータリーエンコーダを用いただけの方式のよ
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。更に歪が関係なくなるため空気入りタイヤも使用可
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図は車高検出手段の詳
細を示す原理図、第５〜７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。 ｉｌｌ、、１１Ｒ・・・・・・操舵兼駆動輪、１２Ｌ。 １２Ｒ・・・・、駆動手段（下動モータ）、１４・・・
・・・電源、１６・・・・・・判断処理回路、１６Ｌ、
１６Ｒ・・・・・・ロータリーエンコーダ、２０・・・
・・・距離検出手段、２１Ｌ、２１Ｒ・・・・・車高検
出手段。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名１１
Ｒ−ｍ−操舵兼駆動輪 １５・−判断処理回路 ／６／’＜−２−ロータリーエンコーダ１６Ｒ，ｆ６Ｌ
−・−ローダリーエ〉コーダ第３図　　　　　２０−・
距魅出手段 ２１Ｒ，２１Ｌ　−’−単４６＆出手段第５図 Ａ す 第６図 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （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回転数を検出する一対の
   ロータリーエンコーダと、前記操舵兼駆動輪の車軸高を
   検出する一対の車高検出手段と、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
   前記ロータリーエンコーダ並びに車高検出手段からの入
   力信号を処理して操舵兼駆動輪の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。