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発明の名称 自走式掃除機
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平7−47039
公開日 平成7年(1995)2月21日
出願番号 特願平5−193358
出願日 平成5年(1993)8月4日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】小鍜治 明 (外2名)
発明者 高木 祥史 / 木村 昌弘 / 小林 保道 / 薮内 秀隆 / 小川 光康 / 藤原 俊明 / 江口 修 / 乾 弘文 / 石橋 崇文 / 黒木 義貴
要約 目的
往復移動を繰り返しながら自動的に作業を行う自走式掃除機において清掃区域間等の人による本体の移動時に移動操作を容易にして床面近傍の清掃手段の段差や突起物への衝突を防ぐことのできる自走式掃除機を提供する。

構成
本体1を移動させる駆動輪2L・2R、駆動モータ3L・3R、減速機4L・4R、回転検出器5L・5R、従輪9からなる駆動手段・操舵手段と、前記駆動手段・操舵手段を制御し本体の走行制御を行う走行制御手段21と、本体周囲の障害物を検出する障害物検出手段と、清掃手段と、伸縮自在の収納式のハンドル45と、床面近傍の清掃手段を昇降させる昇降手段と、昇降手段を操作しスライドして本体に収納されるペダル40と、ペダルのスライド動作をハンドルの伸縮と連動させる連動手段を備えることにより、手動の移動操作を容易にし、自律移動清掃時には、ハンドルとペダルを収納できるものである。
特許請求の範囲
【請求項1】 本体を移動させる駆動手段および操舵手段と、前記駆動手段と操舵手段を制御し本体の移動制御を行う走行制御手段と、本体周囲の障害物を検出する障害物検出手段と、清掃作業を行う清掃手段と、伸縮自在の収納式のハンドルと、床面近傍の清掃手段を昇降させる昇降手段と、昇降手段を操作しスライドして本体に収納されるペダルと、ペダルのスライド動作をハンドルの伸縮と連動させる連動手段を備えた自走式掃除機。
【請求項2】 ハンドルの伸縮位置を検出するハンドル位置検出手段を備えた請求項1記載の自走式掃除機。
【請求項3】 床面近傍の清掃手段の昇降状況を検出する昇降検出手段を備え、走行制御手段が昇降検出手段とハンドル位置検出手段の出力に基づいて清掃手段を動作させる手動清掃手段を有する請求項2記載の自走式掃除機。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自動床面掃除機・自動床面仕上げ装置等のように往復移動を繰り返しながら自動的に清掃を行う自走式掃除機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、作業機器に走行駆動装置・センサ類および走行制御手段等を付加して、自動的に作業を行う各種の移動作業ロボットが開発されている。そのひとつに自走式掃除機があるが、これは、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等に沿って移動しながら位置認識手段によって清掃区域を認識し、その清掃区域内全体を往復移動して自動清掃するものである。そして清掃区域間等の本体の移動は人により行われるものである。
【0003】従来の自走式掃除機の構成を図6に示す。清掃区域間等を移動させる際、床面近傍の清掃手段18は図示された自動清掃時の位置そのままであり、人が本体1を動かす操作をするための取っ手のようなものがなく、本体1を直接押して移動させていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記した従来の自走式掃除機では、人が本体を清掃区域間等移動させる時、この時は基本的に清掃を行わないが、床面近傍の清掃手段が床面近傍に降下したままであるため部屋間の敷居等の段差や床面からの突起物に衝突し、そして、この衝突と移動操作用の取っ手がないことから移動はやりにくいものであった。また、人手を介さず本体が自律で移動して清掃する(以下自律移動清掃と呼ぶ)だけでは、比較的狭いあるいは障害物の多い複雑な形状の区域をくまなく清掃できなかった。
【0005】本発明は上記従来の自走式掃除機が有していた課題を解決しようとするものであって、収納式のハンドルと収納式のペダルと連動手段と昇降手段とを設けて、清掃区域間等の人による本体の移動時には、ハンドルとペダルを連動して引き出して、移動操作を容易にして床面近傍の清掃手段の段差や突起物への衝突を防ぎ、自律移動清掃時にはハンドルとペダルを連動して収納できる自走式掃除機を提供することを第一の目的としている。
【0006】また第一の目的に関連して、うっかり、ハンドルおよびペダルが本体から突出したままで自律移動清掃を行ってしまい、これらを障害物検出手段が検出することにより本体が誤動作したり、これらが障害物に衝突するのを防ぐことができる自走式掃除機を提供することを第二の目的としている。
【0007】さらに、自律移動清掃だけでなく、人が移動を操作しながら清掃する手動清掃もでき、自律移動清掃か手動清掃か移動かを自動的に判別できる自走式掃除機を提供することを第三の目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】第一の目的を達成するための本発明の第一の手段は、本体を移動させる駆動手段および操舵手段と、前記駆動手段と操舵手段を制御し本体の移動制御を行う走行制御手段と、本体周囲の障害物を検出する障害物検出手段と、清掃作業を行う清掃手段と、伸縮自在の収納式のハンドルと、床面近傍の清掃手段を昇降させる昇降手段と、昇降手段を操作しスライドして本体に収納されるペダルと、ペダルのスライド動作をハンドルの伸縮と連動させる連動手段を備えた自走式掃除機とするものである。
【0009】第二の目的を達成するための本発明の第二の手段は、第一の手段に加えてハンドルの伸縮位置を検出するハンドル位置検出手段を備えた自走式掃除機とするものである。
【0010】第三の目的を達成するための本発明の第三の手段は、第二の手段に加えて床面近傍の清掃手段の昇降状況を検出する昇降検出手段を備え、走行制御手段が昇降検出手段とハンドル位置検出手段の出力に基づいて清掃手段を動作させる手動清掃手段を有する自走式掃除機とするものである。
【0011】
【作用】本発明の第一の手段は、伸縮自在の収納式のハンドルと、床面近傍の清掃手段を昇降させる昇降手段と、昇降手段を操作しスライドして本体に収納されるペダルと、ペダルのスライド動作をハンドルの伸縮と連動させる連動手段を設けることにより、清掃区域間等の人による本体の移動時には、ハンドルを引き出してこれにより移動を操作し、一方ハンドルの引き出し動作に連動して突出するペダルを操作して昇降手段を動作させて床面近傍を上昇させることができ、かつ自律移動清掃をさせる時には、ハンドルとペダルを連動させて本体に収納し、床面近傍の清掃手段を降下させることができるものである。
【0012】また、本発明の第二の手段は、ハンドルの伸縮位置を検出するハンドル位置検出手段を設けることにより、ハンドルとペダルが本体から突出したままで自動移動清掃を行って、これらを障害物検出手段が検出することにより本体が誤動作したり、これらが障害物に衝突するのを防ぐことができるものである。
【0013】さらに、本発明の第三の手段は、昇降検出手段と、昇降検出手段とハンドル位置検出手段の出力に基づいて清掃手段を動作させる手動清掃手段を設けることにより、自律移動清掃だけでなく、床面近傍の清掃手段が降下していてハンドルが引き出された状態において、人が移動を操作しながら清掃する手動清掃もできるものである。そして、昇降検出手段とハンドル位置検出手段の出力の組み合わせにより、自動清掃か手動清掃か移動かを自動的に判別できるものである。
【0014】
【実施例】
(実施例1)以下、本発明の実施例である自走式掃除機の構成を図1,図2に基づいて説明する。図1は本実施例の自走式掃除機の縦断面図、図2は同じく横断面図(図1のA−A断面)を示す。1は自走式掃除機の本体(以下単に本体と称する)、2L・2Rはそれぞれ本体1の左右に設けた駆動輪で、駆動モータ3L・3Rで減速機4L・4Rを介して左右独立に駆動される。5L・5Rはそれぞれ駆動モータ3L・3Rに接続されたロータリエンコーダ等からなる回転検出手段で、駆動モータ3L・3Rの軸回転数を検出している。9は本体1に回転自在に取り付けた従輪である。以上、駆動輪2L・2R、駆動モータ3L・3R、減速機4L・4R、回転検出器5L・5R、従輪9は本体1を移動させる駆動手段と操舵手段を構成している。また31は蓄電池であり、本体1の全体に電力を供給している。12は本体1の周囲に本体1より突出する接触検知手段で、本体周囲の壁面・床面の柱・突起物・段差・家具・人間等の障害物の接触を検出する。22は本体1の周囲の障害物までの距離を計測する測距手段で、本体1の周囲に設けた超音波センサから構成されている。以上、接触検知手段12、測距手段22は本体1の周囲の障害物を検知する障害物検知手段を構成している。23は本体の方向を計測する方向計測手段で、本実施例ではレートジャイロを用いている。21は駆動モータ3L・3Rを制御し、本体1の走行制御を行う走行制御手段である。14は電動送風機、15は集塵室、16,17はその内部に設けたフィルターである。18は本体1の底部に設けた床ノズルで、電動の回転式ブラシを有し、接続パイプ19を介して集塵室15と接続している。以上、電動送風機14、集塵室15、フィルタ16,17、床ノズル18、接続パイプ19は、清掃手段を構成している。床面近傍の清掃手段とは、本説明の場合床ノズル18を示す。45は伸縮自在の収納式のハンドルで、図1は本体1に収納された状態であり、ハンドルガイド46に沿って摺動する。ハンドルガイド46は、ハンドル45の伸縮方向を規制し、位置を固定・解除できる。35は本体1に固定された昇降支点軸34に支持された昇降アームで、長穴42(図5参照)を有し、長穴42を設けた反対側の端部は床ノズル18に固定された昇降作用点軸33に支持されている。以上、昇降アーム35、昇降支点軸34、昇降作用点軸33は床面近傍の清掃手段である床ノズル18を昇降させる昇降手段を構成している。40は本体1に収納可能で昇降アーム35を操作するペダルで、図は収納された状態を示し、このペダル40に設けた前スライド軸38、後スライド軸41は昇降アーム35に設けた長穴42に沿ってスライド移動する。ペダル40を引き出す位置には、本体1と接触検知手段12には切り欠きが設けられている。この本体1の切り欠きの側面には、床ノズル18を上昇させた時のペダル40の位置をロックする突起50が設けてある。ロック、ロック解除は昇降手段全体の左右のガタを利用する。37はペダル40の引き出し・収納の動作を収納式ハンドル45のそれと連動させる連動レバーで、本体1に固定した連動支店軸39にその一端を支持され、ペダル40に固定された前スライド軸38と収納式ハンドル45の下端に固定された連動力点軸43を、それぞれ各軸径に対して比較的寸法余裕のある長穴44’,44(図5参照)で連結支持している。以上、連動レーバ37、連動支点軸39、連動力点軸43、前スライド軸38は連動手段を構成している。つまり、前スライド軸38は連動作用点を兼ねている。
【0015】次に本実施例の制御構成を図3の制御ブロック図に基づいて説明する。駆動モータ3L・3Rの回転数を検出する回転検出手段5L・5Rと、測距手段22、接触検知手段12と方向計測手段23の出力は、走行制御手段21に伝達される。走行制御手段21は、これらの出力を判断して駆動モータ3L・3Rに制御信号を出力し、本体1の移動方向・走行距離を制御する。自律移動清掃では、清掃手段である電動送風機14と床ノズル18に設けた回転式ブラシとを駆動しながら、所定の移動パターンで本体を制御する。所定の移動パターンの一例については、次に図4で説明する。
【0016】図4は、本実施例の自走式掃除機の自律移動清掃の移動パターンの一例を示す。清掃区域を四角枠内とする。まずスタート位置Sから前進を開始する。そして、前方の壁面w1を検出するか、一定距離L進んだところで停止し、本体1の方向を、清掃を進める壁面w3側に少し変えて、今度は後退を始める。そして、後方の壁面w2を検出すると、本体1は先述同様に方向を変えて再び前進を始める。以降はこの繰り返しで清掃を進め、側方の壁面w3を検出すると自律移動清掃を終了する。この時、本体1が方向を変える一回の角度は、前進と後退の一往復で予め決められた清掃幅Wだけ清掃方向に進むよう設定される。
【0017】次に図5を用いて、ハンドル、昇降手段、ペダル、連動手段の動作を説明する。図はハンドル45、ペダル40とも本体1に収納された位置で、床ノズル18が降下した状態とし、これは自律移動清掃時の状態である。さて、この状態からまず、収納式ハンドル45を矢印A方向に引き出す。すると、連動力点軸43も矢印A方向に移動し、長穴44がこの動きに追従する結果、連動レバー37は連動支点軸39を支点として矢印C方向に回転する。そして、連動動作の作用点である前スライド軸38が長穴42に沿って矢印D方向に移動し、同様に後スライド軸41も矢印D方向に移動するので、ペダル40はD方向に移動し本体1から突出する。以上がハンドル45とペダル40の連動引き出し動作である。次に、床ノズル18を上昇させる動作を説明する。本体1から突出したペダル40を矢印a方向に押すと、この力は前スライド軸38、後スライド軸41を介して昇降アーム35に伝わるので、昇降アーム35は昇降支点軸34を支点として回転し、昇降作用点軸33が矢印b方向に上昇して床ノズル18が上昇する。この位置でペダル40をロックすると、床ノズル18が上昇してハンドル40が引き出された状態となり、移動時の状態となる。さらに再び、ハンドル45を本体1内に収納すると、上述の連動引き出しは逆の連動収納動作となる。この時、ペダル40のロックは自動的にはずれ、床ノズル18は自重により自然に降下し、ハンドル45もペダル40も収納された自律移動清掃時の状態となる。
【0018】以上により、自律移動清掃時には、不必要なハンドル45とペダル40の両者をハンドル45の収納操作のみで連動させて収納でき、よって本体1から突出部分をなくすことができるので、障害物検知手段が両者を誤検知したり、両者が周囲の障害物へ衝突することがない。そして、清掃区域間等の人による本体の移動時には、立った姿勢のままで、ハンドル45を手で引き出して移動操作の取っ手とすることにより容易な移動操作が実現でき、連動して突出するペダル40を足で踏み込んでロックし、床ノズル18を上昇させることにより、床ノズル18の段差や突起物への衝突を防ぐことができる。
【0019】なお、本説明では床面近傍の清掃手段として吸い込み清掃の床ノズル18を挙げたが、床洗浄やポリッシングのパッド、洗剤を噴霧する噴出口、ゴミや水分を掃き集めるラバーやブラシ等の清掃具でもよい。
【0020】また、図4で説明した自律移動清掃の移動パターンは一例であり、他の移動パターンでもよい。
【0021】(実施例2)以下、本発明の第二の手段の実施例である自走式掃除機の構成を説明する。本体構成の詳細は前記実施例1の図1,図2と基本的に同様なので共通部分の説明を省略し、本実施例に関連する追加部分のみを説明する。図1において、48はハンドル位置検出手段であり、ハンドル45が本体1に収納された位置でハンドル45に設けた当接部49がこれに当接し、この当接を検出するリミットスイッチにより構成されている。
【0022】次に本実施例の制御構成を図3の制御ブロック図に基づいて説明する。制御ブロックについても、基本的に前記実施例1と同様なので共通部分の説明を省略し、本実施例に関連する追加部分のみを説明する。図3において、走行制御手段21に伝達される出力にハンドル位置検出手段48の出力を追加する。そして、走行制御手段21は、ハンドル位置検出手段48が当接を検出して、すなわち、ハンドル45が本体1に収納されてはじめて自律移動清掃の制御を行う。
【0023】以上により、うっかりハンドル40を収納し忘れたまま、自律移動清掃を行ってしまい、突出したハンドル45とペダル40を障害物検知手段が検出することにより本体が誤動作したり、これが障害物に衝突したり、床ノズル18を上昇させたままであったりということを防ぐことができる。つまり、確実な信頼性の高い自律移動清掃を実現することができる。
【0024】(実施例3)以下、本発明の第三の手段の実施例である自走式掃除機の構成を説明する。本体構成の詳細は前記実施例2の図1,図2と基本的に同様なので共通部分の説明を省略し、本実施例に関連する追加部分のみを説明する。図1において、47は昇降検出手段であり、床ノズル18が上昇した時に床ノズル18の当接を検出するリミットスイッチにより構成されている。
【0025】次に本実施例の制御構成を図3の制御ブロック図に基づいて説明する。制御ブロックについても、基本的に前記実施例2と同様なので共通部分の説明を省略し、本実施例に関連する追加部分のみを説明する。図3において、走行制御手段21に伝達される出力に昇降検出手段47の出力を追加する。そして走行制御手段21は手動清掃手段52を有する。手動清掃手段52は清掃手段である電動送風機14と床ノズル18に設けた回転式ブラシとを駆動するのみで、本体1の移動操作は人が行う。また手動清掃手段52は、ハンドル位置検出手段48と昇降検出手段47がともに当接を検出していない、すなわち、ハンドル45が引き出され床ノズル18が降下している状態ではじめて作動する。
【0026】以上により、自律移動清掃だけでなく、人が移動を操作しながら清掃する手動清掃もできるので、自律移動清掃だけでは清掃しきれなかった箇所もくまなく清掃できるものである。そして、昇降検出手段47とハンドル位置検出手段48の出力の組み合わせにより、ハンドル位置検出手段48のみが当接を検出していれば自律移動清掃、どちらも検出していなければ手動清掃、昇降検出手段47のみが検出していれば移動と、各状態を自動的に判別できるものである。
【0027】
【発明の効果】以上のように本発明の第一の手段によれば、伸縮自在の収納式のハンドルと、床面近傍の清掃手段を昇降させる昇降手段と、昇降手段を操作しスライドして本体に収納されるペダルと、ペダルのスライド動作をハンドルの伸縮と連動させる連動手段を設けることにより、自律移動清掃時には、不必要なハンドルとペダルの両者をハンドルの収納操作のみで連動させて収納でき、障害物検知手段が両者を誤検知したり、両者が周囲の障害物へ衝突することがなく、また、清掃区域間等の人による本体の移動時には、立った姿勢のままで、ハンドルを手で引き出して移動操作の取っ手とすることにより容易な移動操作が実現でき、連動して突出するペダルを操作して床面近傍の清掃手段を上昇させることにより、段差や突起物への衝突を防ぐことができるものである。
【0028】また、本発明の第二の手段によれば、ハンドルの伸縮位置を検出するハンドル位置検出手段を設けることにより、うっかりハンドル収納し忘れたまま、自律移動清掃を行ってしまい、突出したハンドルとペダルを障害物検知手段が検出することにより本体が誤動作したり、これが障害物に衝突したり、床面近傍の清掃手段を上昇させたままであったりということを防ぐことができるものである。
【0029】また、本発明の第三の手段によれば、昇降検出手段と、昇降検出手段とハンドル位置検出手段の出力に基づいて清掃手段を動作させる手動清掃手段を設けることにより、自律移動清掃だけでなく、人が移動を操作しながら清掃する手動清掃ができ、しかも、昇降検出手段とハンドル位置検出手段の出力の組み合わせにより、自律移動清掃、手動清掃、移動のどの自動的に判別できるものである。




 

 


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