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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8−517
公開日 平成8年(1996)1月9日
出願番号 特願平6−144175
出願日 平成6年(1994)6月27日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】粟野 重孝
発明者 乾 弘文 / 木村 昌弘 / 小林 保道 / 薮内 秀隆 / 小川 光康 / 藤原 俊明 / 江口 修 / 高木 祥史 / 石橋 崇文 / 黒木 義貴
要約 目的
回転ブラシの回転停止検知、回転ブラシの一定な回転制御、床質の検知、床面段差の検知などを行って、適切かつ安定な清掃作業ができる自走式掃除機を提供する。

構成
床ノズル3内に設けた回転ブラシ4を駆動する回転ブラシモータ5の駆動電流を回転ブラシモータ電流検出手段12により検出し、回転ブラシ状態検出手段13は、回転ブラシモータ電流がゼロとなったとき、回転ブラシ4が回転を停止している異常状態を検出して移動制御手段11に出力し、移動制御手段11はモータ制御手段10を制御して駆動輪8の駆動を停止し、本体1の移動を停止させる。また、回転ブラシモータ電流検出手段12が検出した電流の大きさにより、床面か絨毯かの判断と床面段差の検出を行う。
特許請求の範囲
【請求項1】 移動しながら清掃する自走式掃除機の本体と、前記本体を移動させる駆動輪と、前記駆動輪を駆動するモータ制御手段と、移動中の障害物を検出する障害物センサと、前記障害物センサの信号により前記モータ制御手段を制御して障害物を回避しながら移動させる移動制御手段と、床面を清掃する床ノズルと、前記床ノズル内にあって床面を清掃するための回転ブラシと、前記回転ブラシを回転させる回転ブラシモータと、前記回転ブラシモータの電流を検出する回転ブラシモータ電流検出手段と、前記回転ブラシモータ電流検出手段の信号により回転ブラシモータを回転させたときにモータ電流が流れないことを回転ブラシの回転異常として検出する回転ブラシ状態検出手段とを備えた自走式掃除機。
【請求項2】 回転ブラシモータの回転数を検出するブラシ回転数検出手段と、前記ブラシ回転数検出手段の信号により前記回転ブラシモータの回転数を一定に制御する回転ブラシモータ制御手段とを備えた請求項1記載の自走式掃除機。
【請求項3】 回転ブラシモータの回転数を検出する回転数検出手段と、前記回転ブラシモータ電流検出手段の信号により床面か、または絨毯であるかの床質を判別する床質判別手段とを備えた請求項1または請求項2記載の自走式掃除機。
【請求項4】 回転ブラシモータの回転数を検出する回転数検出手段と、回転ブラシモータ電流検出手段の信号により階段などの床面段差を検知する段差検知手段とを備えた請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の自走式掃除機。
【請求項5】 駆動輪を駆動するモータ制御手段の信号により本体の移動速度に適した回転ブラシの回転数に回転ブラシモータを制御する回転ブラシモータ制御手段を備えた請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の自走式掃除機。
【請求項6】 回転ブラシモータ電流検出手段の信号により床ノズルの床面からの高さを調整する床ノズル高さ調整手段を備えた請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の自走式掃除機。
【請求項7】 移動しながら掃除する自走式掃除機の本体と、前記本体を移動させる走行操舵手段と、前記走行操舵手段の駆動輪の回転状態を検知する車輪エンコーダーと、前記本体の走行方向を検知する方位センサと、前記本体の動作状態を表示して報知する報知手段と、前記車輪エンコーダーの出力を積算して前記本体の走行距離を求めるとともに、前記方位センサから得られる本体の走行方向とから前記本体の位置を認識する位置認識手段と、装置全体に電力を供給する電源部と、前記車輪エンコーダーと前記方位センサのデータから駆動輪の空回りを検知する空回り検知手段と、前記清掃手段を制御するとともに、前記位置認識手段と空回り検知手段の信号を処理して前記走行操舵手段を制御し、前記本体の前進、後退、停止および方向転換の動作を制御し、前記駆動輪の空回りを前記報知手段により操作者に報知させる判断処理部とを備えた自走式掃除機。
【請求項8】 車輪エンコーダーの出力と走行操舵手段の制御状態とから駆動輪のロック状態を検知して判断処理部に出力するロック検知手段を備え、駆動輪がロックしたとき、判断処理部はロック状態を報知手段に報知させるとともに、走行操作手段を制御して本体を停止させるようにした請求項7記載の自走式掃除機。
【請求項9】 車輪エンコーダーの出力と判断処理部からの走行操舵手段への速度指令値とを比較し、駆動輪に与えられた速度指令と実際の速度との比較により駆動輪の状態を監視して判断処理部に出力する車輪監視手段を備え、駆動輪の状態が異常であるとき、判断処理部は異常を報知手段に報知させるとともに、走行操舵手段を制御して本体を停止させるようにした請求項7または請求項8記載の自走式掃除機。
【請求項10】 車輪エンコーダーの出力から本体の移動角を算出する移動角算出手段と、方位センサの出力と前記移動角算出手段の出力とから本体の移動状態を判断して判断処理部に出力する状態判断手段とを備え、本体の移動状態が異常であるとき、判断処理部は報知手段に異常状態を報知させるとともに、走行操舵手段を制御して本体を停止させるようにした請求項7ないし請求項9のいずれかに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】本発明は障害物を検知し、その障害物を回避移動し、部屋内を移動して部屋の掃除ができる自走式掃除機に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、掃除機に移動機能を付加し、掃除時の操作性の向上を図った掃除機が開発されている。とくに、マイクロコンピュータと、障害物検知センサ、接触センサ、方位センサなどの各種のセンサ類を登載した、いわゆる自立誘導型の自走式掃除機の開発が行われている。この種の自走式掃除機は、人手によらず清掃作業の効率向上のため無人で自動的に清掃を行わせる目的で作られたものであって、図16に示したように、清掃区域の内側を障害物を検知するまで直進し、検知した地点でジャイロなどの出力を基に180度ターンを行い再度直進する。このような往復動作を繰り返して清掃を行っていく。
【0003】以下、従来の自走式掃除機について図面を参照しながら説明する。図15は従来の自走式掃除機の構成を示すブロック図である。図において、1は自走式掃除機の本体、2は電力源である電池、3はゴミを吸い込む床ノズル、4は床ノズル3内に設けられた回転ブラシ、5は回転ブラシ4を回転させる回転ブラシモータ、6はゴミを吸引するためのファンモータ、7は床ノズル3から吸い込まれたゴミを集塵するダストボックス、8は移動するための駆動輪、9は障害物を検知する超音波センサからなる障害物センサ、10は障害物センサ9からの信号により駆動輪8を駆動するモータを制御するモータ制御手段である。
【0004】上記構成においてその動作を説明する。本体1は、電池2の電力で駆動される駆動輪8により移動しながら、床ノズル3内に設けられた回転ブラシ4を回転ブラシモータ5により回転させ、ファンモータ6によりゴミを吸引し、ダストボックス7にゴミを集塵し清掃作業を行なう。また、障害物センサ9が障害物を検知して信号をモータ制御手段10に送り、その信号によりモータ制御手段10が障害物を回避するように駆動輪8を制御することにより、本体1は障害物を回避しながら清掃の作業移動を行っている。なお、障害物センサ9は超音波を送信する送信手段と、送信手段から放射されて障害物に反射した超音波を受信する受信手段を備えた送受独立型の超音波センサや、送受兼用型の超音波センサがある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の自走式掃除機では、回転ブラシの回転状態、たとえば回転の有無、回転数の大小、床質や移動速度に適した回転数制御などを行っていないので、適切な清掃作業ができない場合があり、また、床ノズルの高さも一定としているため、絨毯の毛足の長さに適した清掃作業ができないこともある。また、床面の段差がある場合に段差を転落して移動できなくなる場合もあった。
【0006】また、何らかの外的要因で駆動輪が滑って空回りしたりロックした状態では清掃を思い通りに実行できないばかりでなく、たとえば、空転する駆動輪が床や絨毯を傷つけたり、ロックした状態では駆動輪やモータ制御手段などの走行操舵手段を壊したりする。また、走行操舵手段に異常が発生しても、いつまでも清掃を実行しようとして本体の電源を消費し尽くすまで異常動作を続けるものである。
【0007】本発明は、上記の課題を解決するもので、回転ブラシの回転停止などの異常を検知するとともに、床質や移動速度に適した回転数に制御し、また、床ノズルの高さを絨毯の毛足の長さに合わせて制御し、さらに、段差を検知して転落を防止するなど、掃除作業の機能を十分、かつ安定に発揮できるようにし、また、駆動輪の空回りや異常を検知し、使用者に素早い処置を促し、可能であれば反対方向に本体を移動させ清掃を継続させ、また、走行操舵手段の異常を検知し、使用者に素早い処置を促して異常動作を防止させるなどにより、安定で確実な掃除作業ができる自走式掃除機を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1に係わる本発明は、移動しながら清掃する自走式掃除機の本体と、前記本体を移動させる駆動輪と、前記駆動輪を駆動するモータ制御手段と、移動中の障害物を検出する障害物センサと、前記障害物センサの信号により前記モータ制御手段を制御して障害物を回避しながら移動させる移動制御手段と、床面を清掃する床ノズルと、前記床ノズル内にあって床面を清掃するための回転ブラシと、前記回転ブラシを回転させる回転ブラシモータと、前記回転ブラシモータの電流を検出する回転ブラシモータ電流検出手段と、前記回転ブラシモータ電流検出手段の信号により回転ブラシモータを回転させたときにモータ電流が流れないことを回転ブラシの回転異常として検出する回転ブラシ状態検出手段とを備えた自走式掃除機であり、また、請求項2に係わる本発明は、回転ブラシモータの回転数を検出するブラシ回転数検出手段と、前記ブラシ回転数検出手段の信号により前記回転ブラシモータの回転数を一定に制御する回転ブラシモータ制御手段とを備えた自走式掃除機であり、また、請求項3に係わる本発明は、回転ブラシモータの回転数を検出する回転数検出手段と、前記回転ブラシモータ電流検出手段の信号により床面か、または絨毯であるかの床質を判別する床質判別手段とを備えた自走式掃除機であり、また、請求項4に係わる本発明は、回転ブラシモータの回転数を検出する回転数検出手段と、回転ブラシモータ電流検出手段の信号により階段などの床面段差を検知する段差検知手段とを備えた自走式掃除機であり、また、請求項5に係わる本発明は、駆動輪を駆動するモータ制御手段の信号により本体の移動速度に適した回転ブラシの回転数に回転ブラシモータを制御する回転ブラシモータ制御手段を備えた自走式掃除機であり、また、請求項6に係わる本発明は、回転ブラシモータ電流検出手段の信号により床ノズルの床面からの高さを調整する床ノズル高さ調整手段を備えた自走式掃除機であり、また、請求項7に係わる本発明は、移動しながら掃除する自走式掃除機の本体と、前記本体を移動させる走行操舵手段と、前記走行操舵手段の駆動輪の回転状態を検知する車輪エンコーダーと、前記本体の走行方向を検知する方位センサと、前記本体の動作状態を表示して報知する報知手段と、前記車輪エンコーダーの出力を積算して前記本体の走行距離を求めるとともに、前記方位センサから得られる本体の走行方向とから前記本体の位置を認識する位置認識手段と、装置全体に電力を供給する電源部と、前記車輪エンコーダーと前記方位センサのデータから駆動輪の空回りを検知する空回り検知手段と、前記清掃手段を制御するとともに、前記位置認識手段と空回り検知手段の信号を処理して前記走行操舵手段を制御し、前記本体の前進、後退、停止および方向転換の動作を制御し、前記駆動輪の空回りを前記報知手段により操作者に報知させる判断処理部とを備えた自走式掃除機であり、また、請求項8に係わる本発明は、車輪エンコーダーの出力と走行操舵手段の制御状態とから駆動輪のロック状態を検知して判断処理部に出力するロック検知手段を備え、駆動輪がロックしたとき、判断処理部はロック状態を報知手段に報知させるとともに、走行操作手段を制御して本体を停止させるようにした自走式掃除機であり、また、請求項9に係わる本発明は、車輪エンコーダーの出力と判断処理部からの走行操舵手段への速度指令値とを比較し、駆動輪に与えられた速度指令と実際の速度との比較により駆動輪の状態を監視して判断処理部に出力する車輪監視手段を備え、駆動輪の状態が異常であるとき、判断処理部は異常を報知手段に報知させるとともに、走行操舵手段を制御して本体を停止させるようにした自走式掃除機であり、また、請求項10に係わる本発明は、車輪エンコーダーの出力から本体の移動角を算出する移動角算出手段と、方位センサの出力と前記移動角算出手段の出力とから本体の移動状態を判断して判断処理部に出力する状態判断手段とを備え、本体の移動状態が異常であるとき、判断処理部は報知手段に異常状態を報知させるとともに、走行操舵手段を制御して本体を停止させるようにした自走式掃除機である。
【0009】
【作用】請求項1に係わる本発明において、超音波センサが移動中の障害物を検知し、この超音波センサの信号により駆動輪と連動したモータ制御手段を制御しながら回避移動するとともに、回転ブラシモータ電流検出手段は回転ブラシを回転させる回転ブラシモータの電流を検出し、回転ブラシ状態検出手段は、その電流値により回転ブラシが回転しているか否かを自動的に判定する。また、請求項2に係わる本発明において、回転ブラシモータ制御手段は、ブラシ回転数検出手段が検出した回転ブラシの回転数の信号により、回転ブラシモータの回転数を一定に制御する。また、請求項3に係わる本発明において、床質判別手段は、回転数検出手段が検出した回転ブラシモータの回転数の信号と、回転ブラシモータ電流検出手段からの電流値の信号とにより、床面と絨毯との床質を判別する。また、請求項4に係わる本発明において、段差検知手段は、回転数検出手段が検出した回転ブラシモータの回転数の信号と、回転ブラシモータ電流検出手段からの電流値の信号とにより、階段などの床面段差を検知する。また、請求項5に係わる本発明において、回転ブラシモータ制御手段は、駆動輪を駆動するモータ制御手段からの信号により回転ブラシモータを制御し、本体の移動速度に適した回転ブラシの回転数に制御する。また、請求項6に係わる本発明において、床ノズル高さ調整手段が回転ブラシモータ電流検出手段からの信号により床ノズルの床面からの高さを調整する。また、請求項7に係わる本発明において、車輪エンコーダーは駆動輪の回転速度に比例した出力を状態判断手段へ出力し、方位センサは本体の向いている方向を出力する。空回り検知手段はこれら入力された駆動輪の回転状態と本体の方向の双方が正常な相関関係にあるか否かを判断し、本体の駆動系の状態を判断する。また、請求項8に係わる本発明において、ロック検知手段は、車輪エンコーダーからの駆動輪の回転速度に比例した出力と走行操舵手段からの走行操舵手段の動作状態とを入力し、これら駆動輪の回転状態と走行操舵手段の動作状態が正常な相関関係にあるか否かを判断し、本体の駆動系の状態を判断する。また、請求項9に係わる本発明において、車輪監視手段は車輪エンコーダーからの駆動輪の回転速度に比例した出力と判断処理部からの速度指令値とが正常な相関関係にあるか否かを判断する。また、請求項10に係わる本発明において、移動角算出手段は車輪エンコーダーからの出力により本体の移動角を算出し、状態判断手段は方位センサから得られる実際の移動角と比較して本体の移動状態が正常か否かを判断する。
【0010】
【実施例】
(実施例1)以下、請求項1に係わる本発明の一実施例について図面を参照しながら説明する。図1は本実施例の構成を示すブロック図である。なお、従来例と同じ構成要素には同一番号を付与して詳細な説明を省略する。また、図示を省略したが、電力源である電池、ゴミを吸引するためのファンモータ、床ノズルから吸い込まれたゴミを集塵するダストボックスなどを備えていることは言うまでもない。
【0011】本実施例が従来例と異なる点は、障害物センサ9の信号によりモータ制御手段10を制御し障害物を回避しながら移動させる移動制御手段11と、回転ブラシモータ5の電流を検出する回転ブラシモータ電流検出手段12と、回転ブラシモータ電流検出手段12の信号により回転ブラシモータ5を回転させたとき、モータ電流が流れないことを回転ブラシ4の回転異常として検出する回転ブラシ状態検出手段13とを備えたことにある。
【0012】上記の構成においてその動作を説明する。本体1の電源をオンとして移動を開始すると、移動制御手段11がモータ制御手段10に信号を送り、このモータ制御手段10が駆動輪8を駆動して移動する。このとき、障害物センサ9が超音波を放射しながら移動することにより、放射された超音波が障害物に当たって反射した場合に障害物を検知する。すなわち、超音波が障害物に反射することを利用して障害物を検知している。障害物センサ9が移動中に障害物を検知すると移動制御手段11に信号を送出する。この信号を受け移動制御手段11が障害物を回避するようにモータ制御手段10を制御し、本体1は障害物を回避しながら移動することができる。
【0013】また、本体1が移動を開始すると、床ノズル3内に設けられた回転ブラシモータ5に通電し、回転ブラシモータ5に連結された回転ブラシ4が回転し、清掃しながら移動する。この回転ブラシモータ5の電流を回転ブラシモータ電流検出手段12が検出している。回転ブラシモータ5が回転している場合は、モータに電流が流れている。回転ブラシモータ5が配線切れたなどで回転していない場合はモータに電流が流れていない。回転ブラシ状態検知手段13は回転ブラシモータ5に流れる電流レベルをチェックしており、所定の設定値以上であるか否か判定する。この電流レベルが設定値以上であれば回転ブラシモータ5が正常に動作していると判定し、設定値以下であれば回転ブラシモータ5が回転せず異常であると判定する。この電流レベルを回転ブラシ状態検出手段13が判定することにより、本体1の始動開始時や清掃中に回転ブラシ4が動作しているかどうかの故障診断を行うことができる。
【0014】(実施例2)以下、請求項2に係わる本発明の一実施例について、図面を参照しながら説明する。図2は本実施例の構成を示すブロック図である。なお、実施例1と同じ構成要素には同一番号を付与して詳細な説明を省略する。本実施例が実施例1と異なる点は、回転ブラシモータ5の回転数を検出するブラシ回転数検出手段14と、ブラシ回転数検出手段14からの信号により回転ブラシモータ5の回転数を一定に制御する回転ブラシモータ制御手段15とを新たに備えたことにある。
【0015】上記の構成において、その動作を説明する。清掃を開始するとブラシ回転数検出手段14が回転ブラシモータ5の回転数を検出し、その回転数の信号を回転ブラシモータ制御手段15に送出する。回転ブラシモータ制御手段15は回転数の信号を入力して現在の回転数を判定し、回転ブラシモータ5の回転数が一定になるように制御する。一般に、回転ブラシモータ5の負荷は清掃移動中に床面の状態により変動するが、上記の回転数制御により床面の状態に係わらず一定の回転数で安定に清掃ができる。
【0016】(実施例3)以下、請求項3に係わる本発明の一実施例について、図面を参照しながら説明する。図3は本実施例の構成を示すブロック図である。なお、実施例2と同じ構成要素には同一番号を付与して詳細な説明を省略する。本実施例が実施例2と異なる点は、ブラシ回転数検出手段14からの信号と回転ブラシモータ電流検出手段12からの信号とにより、床面であるか、または絨毯であるかの床質を判別する床質判別手段16を備えている点である。
【0017】上記の構成において、その動作を説明する。ブラシ回転数検出手段14が回転ブラシモータ5の回転数を検出し、回転数の信号を床質判別手段16に送出するとともに、回転ブラシモータ電流検出手段12がモータ電流の信号を床質判別手段16に送出する。このとき、床質が絨毯の場合はモータ負荷は大きく、回転ブラシモータ5の回転数は遅くて電流値は大きい。また、床質がベアフロアの場合はモータ負荷は小さく、回転ブラシモータ5の回転数は速くて電流値は小さい。したがって、回転ブラシモータ5の回転数と電流値により床質判別手段16がベアフロアなどの床面であるか、または絨毯であるかの判別を行うことができる。この床質判別手段16は床質信号を回転ブラシモータ制御手段15に送り、回転ブラシモータ制御手段15は床質に合った回転数に回転ブラシモータ5を制御することができる。
【0018】(実施例4)以下、請求項4に係わる本発明の一実施例について図面を参照しながら説明する。図4は本実施例の構成を示すブロック図である。なお、実施例3と同じ構成要素には同一番号を付与して詳細な説明を省略する。本実施例が実施例3と異なる点は、ブラシ回転数検出手段14からの回転数の信号と回転ブラシモータ電流検出手段12からの電流値の信号とにより階段などの床面段差を検知する段差検知手段17を備えたことにある。
【0019】上記の構成において、その動作を説明する。本体1が清掃移動中に階段などの床面段差に移動したとき、床ノズル3が段差にかかり、回転ブラシ4が空転する。回転ブラシ4が空転した場合、回転ブラシモータ5の負荷は床がベアフロアである場合の負荷よりもさらに小さくなり、回転数は速く電流値は小さくなる。すなわち、段差検知手段17は空転時の回転ブラシモータ5の回転数と電流値とにより階段などの床面段差を検出することができる。
【0020】(実施例5)以下、請求項5に係わる本発明の一実施例について、図面を参照しながら説明する。図5は本実施例の構成を示すブロック図である。なお、実施例4と同じ構成要素には同一番号を付与して詳細な説明を省略する。本実施例が実施例4と異なる点は、駆動輪8を駆動するモータ制御手段10からの信号により、回転ブラシ4の回転数が本体1の移動速度に適した回転数になるように、回転ブラシモータ制御手段15が回転ブラシモータ5を制御するようにしたことにある。
【0021】上記の構成において、その動作を説明する。駆動輪8を駆動するモータ制御手段10からの信号により、回転ブラシモータ制御手段15が本体1の移動速度を検出し、その移動速度に応じて回転ブラシモータ5の回転数を制御する。このとき、回転ブラシモータ5の回転数は、移動速度が速い場合は回転ブラシ4の回転数を高くし、移動速度が遅い場合は回転ブラシ4の回転数を低くするように制御する。なお、左右の駆動輪の回転数を平均化するなどの処理をして移動速度を求めても良い。以上の動作により、本体1の移動速度に応じて回転ブラシ4の回転数を制御することができ、移動速度に合った回転ブラシ4の回転数で安定に清掃することができる。
【0022】(実施例6)以下、請求項6に係わる本発明の一実施例について、図面を参照しながら説明する。図6は本実施例の構成を示すブロック図である。なお、実施例5と同じ構成要素には同一符号を付与して詳細な説明を省略する。本実施例が実施例5と異なる点は、回転ブラシモータ電流検出手段12からの信号により床ノズル3の床面からの高さを調整する床ノズル高さ調整手段18を備えたことにある。
【0023】上記の構成において、その動作を説明する。床質が絨毯など柔らかい場合、本体1が沈み込むとともに、床ノズル3も沈み込む。床ノズル3が沈み込んだときは、回転ブラシモータ5に大きな負荷が加わり、モータ電流が大きくなって回転数が低下する。この電流変動を回転ブラシモータ電流検出手段12が検出し、床ノズル高さ調整手段18に信号を送出する。床ノズル高さ調整手段18は回転ブラシモータ5の電流値が所定の設定値になるように高さを変える。すなわち、床ノズル高さ調整手段18は回転ブラシモータ5が適切な回転数になるように床ノズル3の高さを制御するので、安定な回転ブラシ4の回転数で清掃できるとともに、回転ブラシモータ5が過負荷になることを防止することができる。
【0024】(実施例7)以下、請求項7に係わる本発明の一実施例について、図面を参照しながら説明する。図7は本実施例の構成を示す要部縦断面図、図8は同横断面図、図9は同ブロック図である。図7ないし図9において、21は自走式掃除機の本体21、22aは電動送風器、22bは集塵室、22cは集塵室22bの内部に設けたフィルタ、22dは本体21の底部中央に設けられた床ノズル、23aは本体21の下部後方に設けられた左駆動輪、23bは左駆動輪23aを駆動する左駆動モータ、23cは従輪である。なお、図示していないが、右駆動輪と右駆動モータも備え、また、駆動輪には走行距離検出用の車輪エンコーダー24を備えている。前記駆動輪および前記駆動モータは走行操舵手段23を構成している。25aは本体21の左右に設けられ、障害物を検知するための超音波を使用した障害物検知センサ、25bは本体21の下部全周に設けられ、本体21が障害物などに接触したことを検出するための接触センサである。障害物検知センサ25aおよび接触センサ25bは障害物検知手段25を構成している。
【0025】26は本体の移動方向を検知するジャイロなどの方位センサ、30は本体21の走行距離及び走行方向を検知して本体の位置を認識する位置認識手段、28は障害物検知手段25と方位センサ26と空回り検知手段29と位置認識手段30とからの信号を処理して走行操舵手段23に信号を送出し、本体21の前進、後退、停止または方向転換の動作を制御するとともに、清掃手段22を制御する判断処理部である。27は本体全体に電力を供給する電源部、29は左右両輪の車輪エンコーダー24(左車輪エンコーダー24a、右車輪エンコーダー24bを備える)と方位センサ26のデータとにより左駆動輪23aおよび左駆動モータ23bの空回りを検知する空回り検知手段、31は本体の動作状態を表示して使用者に報知する報知手段である。
【0026】上記構成においてその動作を説明する。走行操舵手段23が判断処理部28の指示により駆動されると、車輪エンコーダー24は左右それぞれの駆動輪の回転数に比例した出力を空回り検知手段29と位置認識手段30とに出力する。また、本体21の移動方向を方位センサ26が検知し、方向情報を空回り検知手段29と位置認識手段30とに出力する。空回り検知手段29はこれらの入力により、駆動輪が回転して本体21が移動している状況と移動角とを得ることになる。本体21が正常に移動している場合には、駆動輪の回転数に比例した出力と本体21の移動角とは常に変化している。しかし、何らかの外因で左右両駆動輪が空回りしている場合には、車輪エンコーダー24の出力は変化しているが、方位センサ26の出力は本体21が停止しているので一定になる。したがって、空回り検知手段29は駆動輪が空回りして両車輪エンコーダー24の出力が変化しているにもかかわらず、方位センサ26の出力が一定時間(たとえば2秒間)、変化がなければ駆動輪が空回りしていることを検知して判断処理部28へ出力する。
【0027】判断処理部28では走行操舵手段23を停止させ、報知手段31により使用者に駆動輪の空回りを報知する。
【0028】(実施例8)以下、請求項8に係わる本発明の一実施例について、図面を参照しながら説明する。図10は本実施例の構成を示すブロック図である。なお、実施例7と同じ構成要素には同一番号を付与して詳細な説明を省略する。本実施例が実施例7と異なる点は、車輪エンコーダー24の出力と走行操舵手段23の動作状態とにより駆動輪のロック状態を検知するロック検知手段32を備えたことにある。
【0029】上記構成においてその動作を説明する。走行操舵手段23が判断処理部28の指示により駆動されると、車輪エンコーダー24は左右それぞれの駆動輪の回転数に比例した出力をロック検知手段32と位置認識手段30とに出力する。また、ロック検知手段32は走行操舵手段23の前進、後退、方向転換などの制御状態を入力し、左右の駆動輪の回転方向または停止の駆動状態を得る。駆動輪が正常に駆動されている場合、駆動されている駆動輪の車輪エンコーダー24の出力は駆動輪の回転数に比例した出力を出力し、駆動されていない駆動輪の車輪エンコーダー24の出力はゼロである。しかし、何らかの外因により駆動している駆動輪がロックした場合には、車輪エンコーダ24の出力はほとんどゼロとなる。このように駆動輪がロックすることにより駆動状態と異なる場合(たとえば、前進方向に回転駆動しているのに車輪エンコーダー24の出力がほぼゼロ。)には、ロック検知手段が検知して判断処理部28へ出力する。判断処理部28では走行操舵手段23を停止させ、報知手段31により使用者に駆動輪のロックを報知する。
【0030】(実施例9)以下、請求項9に係わる本発明の一実施例について、図面を参照しながら説明する。図11は本実施例の構成を示すブロック図である。なお、実施例7と同じ構成要素には同一番号を付与して詳細な説明を省略する。本実施例が実施例7と異なる点は、車輪エンコーダー24の出力と判断処理部28からの走行操舵手段23への速度指令値とを比較する車輪監視手段33を備えたことにある。
【0031】上記構成においてその動作を説明する。本実施例の判断処理部28は電圧を印可する時間長を変化させて制御する、いわゆるPWM方式により走行操舵手段23を制御している。この制御について図12を参照しながら簡単に説明する。判断処理部28では、図12に示したように、制御基本時間に対する電圧印可時間(以下、ON時間とする。)を変化させて走行操舵手段23を制御する。図12(b)に示したように、ON時間が50%の場合は、図12(a)に示したON時間100%で直流的に電圧を印可した場合に比べて等価的に半分の電圧を加えたことになりその回転速度はほぼ半分になる。いま、たとえば、ON時間100%を速度指令値100として、ON時間90%を90{図12(c)}、ON時間10%を10{図12(d)}というように速度指令値を定めると、この速度指令値と走行操舵手段23の駆動輪の速度(定常時速度)は対応するので、速度指令値と車輪エンコーダー24の出力とは1対1対応する。
【0032】車輪監視手段33では判断処理部28から出力された速度指令値と車輪エンコーダー24の定常時の出力とを比較し、車輪エンコーダ24の出力が速度指令値に対して適当であるか否かを判断する。たとえば、速度指令値に対して95%〜105%であれば正常であるとしてそれ以外は異常であると判断する。
【0033】走行操舵手段23に何らかの異常が発生し、正常に駆動輪を回転させることができなくなると車輪監視手段33がそれを検知して判断処理部28へ出力する。
【0034】判断処理部28では走行操舵手段23を停止させ、報知手段31により使用者に走行操舵手段の異常を報知する。
【0035】(実施例10)以下、請求項10に係わる本発明の一実施例について、図面を参照しながら説明する。図13は本実施例の構成を示すブロック図である。なお、実施例7と同じ構成要素には同一番号を付与して詳細な説明を省略する。本実施例が実施例7と異なる点は、車輪エンコーダー24の出力から本体21の移動角を算出する移動角算出手段34と、方位センサ26の出力と移動角算出手段34の出力から本体21の移動状態を判断する状態判断手段35とを備えたことにある。
【0036】上記構成においてその動作を説明する。図14は本体21の移動角を示す説明図である。図に示したように、移動角算出手段34は、左右それぞれの車輪エンコーダー24の出力から本体21が移動した角度を算出する。右車輪エンコーダー24bの単位時間(たとえば、20ms)当たりの出力がlb、左車輪エンコーダー24aの出力がlaであった場合、トレッドをlcとすると、単位時間当たりの移動角θ(rad)は下記のようにして求まる。
【0037】θ=lb/le=lb/(ld+lc)
la:lb=ld:le よりld=la・le/lb∴ θ=(lb−la)/lc (rad)
状態判断手段35では、このように移動角算出手段34で算出された移動角θと方位センサ26から得られる同じ単位時間当たりの実際の移動角とを比較し、両方がほぼ同じ値を示せば正常に本体21が移動を完了したことになる。しかし、何らかの外因で両駆動輪または片側の駆動輪がロックしたり空回りした場合、または走行操舵手段23に異常が発生した場合には、上記2つの角度値は著しく異なることになる。このような場合には状態判断手段35は走行系に異常が発生したことを検知して判断処理部28へ出力する。
【0038】判断処理部28では走行操舵手段23を停止させ、報知手段31により使用者に走行操舵手段23の異常を報知する。
【0039】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項1に係わる本発明は、移動しながら清掃する自走式掃除機の本体と、前記本体を移動させる駆動輪と、前記駆動輪を駆動するモータ制御手段と、移動中の障害物を検出する障害物センサと、前記障害物センサの信号により前記モータ制御手段を制御して障害物を回避しながら移動させる移動制御手段と、床面を清掃する床ノズルと、前記床ノズル内にあって床面を清掃するための回転ブラシと、前記回転ブラシを回転させる回転ブラシモータと、前記回転ブラシモータの電流を検出する回転ブラシモータ電流検出手段と、前記回転ブラシモータ電流検出手段の信号により回転ブラシモータを回転させたときにモータ電流が流れないことを回転ブラシの回転異常として検出する回転ブラシ状態検出手段とを備え、また、請求項2に係わる本発明は、回転ブラシモータの回転数を検出するブラシ回転数検出手段と、前記ブラシ回転数検出手段の信号により前記回転ブラシモータの回転数を一定に制御する回転ブラシモータ制御手段とを備え、また、請求項3に係わる本発明は、回転ブラシモータの回転数を検出する回転数検出手段と、前記回転ブラシモータ電流検出手段の信号により床面か、または絨毯であるかの床質を判別する床質判別手段とを備え、また、請求項4に係わる本発明は、回転ブラシモータの回転数を検出する回転数検出手段と、回転ブラシモータ電流検出手段の信号により階段などの床面段差を検知する段差検知手段とを備え、また、請求項5に係わる本発明は、駆動輪を駆動するモータ制御手段の信号により本体の移動速度に適した回転ブラシの回転数に回転ブラシモータを制御する回転ブラシモータ制御手段を備え、また、請求項6に係わる本発明は、回転ブラシモータ電流検出手段の信号により床ノズルの床面からの高さを調整する床ノズル高さ調整手段を備えたことにより、回転ブラシの回転異常を検知して自己診断でき、また、回転ブラシを一定な回転にでき、また、床面が絨毯であるか否かを検知でき、また、床ノズルの高さを調整できて、床面の状態に合わせた回転の回転ブラシにより適切な掃除作業ができるとともに、回転ブラシモータの過負荷を防止し、また、床面の段差を検知できて転落を防止して安定した作業ができる。また、請求項7に係わる本発明は、移動しながら掃除する自走式掃除機の本体と、前記本体を移動させる走行操舵手段と、前記走行操舵手段の駆動輪の回転状態を検知する車輪エンコーダーと、前記本体の走行方向を検知する方位センサと、前記本体の動作状態を表示して報知する報知手段と、前記車輪エンコーダーの出力を積算して前記本体の走行距離を求めるとともに、前記方位センサから得られる本体の走行方向とから前記本体の位置を認識する位置認識手段と、装置全体に電力を供給する電源部と、前記車輪エンコーダーと前記方位センサのデータから駆動輪の空回りを検知する空回り検知手段と、前記清掃手段を制御するとともに、前記位置認識手段と空回り検知手段の信号を処理して前記走行操舵手段を制御し、前記本体の前進、後退、停止および方向転換の動作を制御し、前記駆動輪の空回りを前記報知手段により操作者に報知させる判断処理部とを備え、また、請求項8に係わる本発明は、車輪エンコーダーの出力と走行操舵手段の制御状態とから駆動輪のロック状態を検知して判断処理部に出力するロック検知手段を備え、駆動輪がロックしたとき、判断処理部はロック状態を報知手段に報知させるとともに、走行操作手段を制御して本体を停止させ、また、請求項9に係わる本発明は、車輪エンコーダーの出力と判断処理部からの走行操舵手段への速度指令値とを比較し、駆動輪に与えられた速度指令と実際の速度との比較により駆動輪の状態を監視して判断処理部に出力する車輪監視手段を備え、駆動輪の状態が異常であるとき、判断処理部は異常を報知手段に報知させるとともに、走行操舵手段を制御して本体を停止させ、また、請求項10に係わる本発明は、車輪エンコーダーの出力から本体の移動角を算出する移動角算出手段と、方位センサの出力と前記移動角算出手段の出力とから本体の移動状態を判断して判断処理部に出力する状態判断手段とを備え、本体の移動状態が異常であるとき、判断処理部は報知手段に異常状態を報知させるとともに、走行操舵手段を制御して本体を停止させるようにしたことにより、駆動輪の空回りを検知して駆動輪を停止し、床や絨毯を傷つけないようにできるとともに、駆動輪の空回りを報知し、使用者に素早い処置を促すことができる。また、駆動輪のロックを検知し、可能であれば反対方向に本体を移動させ清掃を継続させるとともに、走行操舵手段の破壊を未然に防ぐことができる。また、走行操舵手段の異常を検知し、その旨を報知し、異常動作を防止し、使用者に素早い処置を促すことができる。




 

 


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