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発明の名称 自律移動清掃装置およびプログラム
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2007−29208(P2007−29208A)
公開日 平成19年2月8日(2007.2.8)
出願番号 特願2005−213668(P2005−213668)
出願日 平成17年7月25日(2005.7.25)
代理人 【識別番号】100097445
【弁理士】
【氏名又は名称】岩橋 文雄
発明者 江口 修 / 上田 実紀
要約 課題
本体が障害物に接触することなく壁などの障害物際の清掃を行うことができる自律移動清掃装置を提供することを目的とする。

解決手段
排出手段4により本体1の側面より壁などの障害物に向けて清掃手段3の排気を排出するようにしたものである。これによって、壁などの障害物にあたり反射してくる排気と本体1の吸引ノズル3cからの吸引により、障害物にあたり反射して本体側の吸引ノズル3cへ向かう排気の流れを生成し、この流れによりゴミを本体側へ寄せて、吸引ノズル3cで取り残しなく吸引できるようにしたものである。
特許請求の範囲
【請求項1】
本体の前方並びに側面の障害物の有無、および障害物までの距離を検知する障害物検知手段と、本体下部に設置されゴミを吸引する吸引ノズルおよび吸引ノズルから塵埃を含んだ空気を吸い込む吸引部を有する清掃手段と、前記清掃手段の排気を排出する排出手段と、本体を移動させる移動手段と、前記本体各部の手段を制御する制御手段を備え、前記排出手段は本体の側面から排気を排出する自律移動清掃装置。
【請求項2】
排出手段は、あらかじめ設定された所定距離以内に障害物検知手段により本体の側面に障害物を検知した際に、清掃手段の排気を排出する請求項1に記載の自律移動清掃装置。
【請求項3】
排出手段は、障害物検知手段により検知した障害物に沿って移動する本体の動作状態において、障害物に沿って移動している側の側面から、清掃手段の排気を排出する請求項1または2に記載の自律移動清掃装置。
【請求項4】
排出手段は、排出する清掃手段の排気の風量を障害物検知手段により検知した障害物までの距離に応じて変更する請求項1〜3のいずれか1項に記載の自律移動清掃装置。
【請求項5】
移動手段は、障害物検知手段により検知した障害物に沿って移動する本体の動作状態において、移動速度を減少させる請求項1〜4のいずれか1項に記載の自律移動清掃装置。
【請求項6】
排出手段は、障害物検知手段により検知した障害物までの距離に応じて排出する清掃手段の排気の排出角度を変更する請求項1〜5のいずれか1項に記載の自律移動清掃装置。
【請求項7】
制御手段は、本体を停止させ、その場で清掃手段の排気を排出する排出手段の排出角度を変化させる請求項1〜6のいずれか1項に記載の自律移動清掃装置。
【請求項8】
排出手段は、回転型のルーバーとして一方向に回転することで、排出される排気が常に一方向に変化する請求項1〜7のいずれか1項に記載の自律移動清掃装置。
【請求項9】
吸引ノズルから吸引されたゴミの量を検知するゴミ量検知手段を設け、制御手段はゴミ量検知手段の出力により本体を停止し、その場で排出手段の排出角度を変化させる請求項1〜8のいずれか1項に記載の自律移動清掃装置。
【請求項10】
排出手段は、本体側面の前方方向に清掃手段の排気を排出する請求項1〜9のいずれか1項に記載の自律移動清掃装置。
【請求項11】
請求項1〜10のいずれか1項に記載の自律移動清掃装置における機能の少なくとも一部をコンピュータに実行させるためのプログラム。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、障害物を検知しその回避を行いながら移動清掃を行う自律移動清掃装置およびプログラムに関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、この種の自律移動清掃装置は超音波センサなどの障害物検知手段を用いて本体と壁などの障害物までの距離を測定し、本体と障害物との距離を一定に保ちながら障害物に沿って移動することで障害物際の清掃を行っている(例えば、特許文献1参照)。
【特許文献1】特開平7−322977号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
しかしながら、前記従来の構成では、障害物に沿って移動する際の障害物との距離は、移動中、障害物の凸部形状に対し、これを回避するためにもマージンが必要であり、ゼロにはできず、所定の距離だけ離れて障害物に沿って移動していた。そのため、本体の吸引ノズルが通過しない場所のゴミは取り除くことができず、また、回転ブラシによってかき集める構造にすると、回転ブラシが家具などに接触し、毎回ほぼ同じ箇所が接触するので家具を傷つけてしまう課題を有していた。
【0004】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、本体が障害物に接触することなく壁などの障害物際の清掃を行うことができる自律移動清掃装置およびプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
前記従来の課題を解決するために、本発明の自律移動清掃装置およびプログラムは、排出手段により本体の側面より壁などの障害物に向けて清掃手段の排気を排出するようにしたものである。
【0006】
これによって、壁などの障害物にあたり反射してくる排気と本体の吸引ノズルからの吸引により、障害物にあたり反射して本体側の吸引ノズルへ向かう排気の流れを生成し、この流れによりゴミを本体側へ寄せて、吸引ノズルで取り残しなく吸引できるようにしたものである。
【発明の効果】
【0007】
本発明の自律移動清掃装置およびプログラムは、本体が障害物に接触することなく壁などの障害物際の清掃を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0008】
第1の発明は、本体の前方並びに側面の障害物の有無、および障害物までの距離を検知する障害物検知手段と、本体下部に設置されゴミを吸引する吸引ノズルおよび吸引ノズルから塵埃を含んだ空気を吸い込む吸引部を有する清掃手段と、前記清掃手段の排気を排出する排出手段と、本体を移動させる移動手段と、前記本体各部の手段を制御する制御手段を備え、前記排出手段は本体の側面から排気を排出する自律移動清掃装置とすることにより、壁などの障害物にあたり反射してくる排気と本体の吸引ノズルからの吸引により、障害物にあたり反射して本体側の吸引ノズルへ向かう排気の流れを生成し、この流れによりゴミを本体側へ寄せて、吸引ノズルで取り残しなく吸引できるようにしたものである。
【0009】
第2の発明は、特に、第1の発明において、排出手段は、あらかじめ設定された所定距離以内に障害物検知手段により本体の側面に障害物を検知した際に、清掃手段の排気を排出することにより、検知した壁などの障害物が所定距離以内に有る場合に、本体の側面から排出手段により排出される清掃手段の排気によって、障害物にあたり反射してくる空気の流れを生成し、この流れによりゴミを本体側へ寄せ、本体の吸引ノズルで吸引することで、本体が障害物に接触することなくゴミの取り残しのない障害物際の清掃品質を向上させることができる。さらに、本体の側面に障害物が存在しない場合には不必要な排気を排出することもない。
【0010】
第3の発明は、特に、第1または第2の発明において、排出手段は、障害物検知手段により検知した障害物に沿って移動する本体の動作状態において、障害物に沿って移動している側の側面から、清掃手段の排気を排出することにより、障害物が存在する側の本体の側面から排出手段により排出される清掃手段の排気によって、安定して障害物で反射してくる空気の流れを生成し、この流れによりゴミを本体側へ寄せ、本体の吸引ノズルで吸引することで、ゴミの取り残しのない障害物際の清掃品質を向上させることができる。
【0011】
第4の発明は、特に、第1〜第3のいずれか1つの発明において、排出手段は、排出する清掃手段の排気の風量を障害物検知手段により検知した障害物までの距離に応じて変更することにより、本体と障害物との距離が変化して、本体が障害物に一定距離で沿うまでの過渡期において、本体と障害物との距離に応じて、離れれば強く、近づけば弱く、排気の風量を制御できるので、障害物にあたり反射してくる空気の流れを安定的に生成し、この流れによりゴミを本体側へ寄せ、本体の吸引ノズルで吸引することで、ゴミの取り残しのない障害物際の清掃品質を向上させることができる。
【0012】
第5の発明は、特に、第1〜第4のいずれか1つの発明において、移動手段は、障害物検知手段により検知した障害物に沿って移動する本体の動作状態において、移動速度を減少させることにより、本体が障害物に沿って移動する間、単位移動距離あたりの本体の側面から排出手段により排出される清掃手段の排気が、障害物で反射してくる空気の流れを生成する時間が増し、より確実にゴミを本体側へ寄せ、本体の吸引ノズルで吸引でき、ゴミの取り残しのない障害物際の清掃品質を向上させることができる。
【0013】
第6の発明は、特に、第1〜第5のいずれか1つの発明において、排出手段は、障害物検知手段により検知した障害物までの距離に応じて排出する清掃手段の排気の排出角度を変更することにより、本体側面から排出手段により排出される清掃手段の排気が、確実に障害物で反射してくる空気の流れを生成し、ゴミを本体側へ寄せ、本体の吸引ノズルで吸引でき、ゴミの取り残しのない障害物際の清掃品質を向上させることができる。
【0014】
第7の発明は、特に、第1〜第6のいずれか1つの発明において、制御手段は、本体を停止させ、その場で清掃手段の排気を排出する排出手段の排出角度を変化させることにより、本体側面から排出手段により排出される清掃手段の排気が、確実に障害物で反射してくる空気の流れを生成し、ゴミを本体側へ寄せ、本体の吸引ノズルで吸引でき、ゴミの取り残しのない障害物際の清掃品質を向上させることができる。
【0015】
第8の発明は、特に、第1〜第7のいずれか1つの発明において、排出手段は、回転型のルーバーとして一方向に回転することで、排出される排気が常に一方向に変化することにより、回転ルーバーを一方向に回転させて、障害物に対して、常に下向きの排気の流れをつくることで、ゴミを本体側に継続的に移動させ、吸引ノズルで吸引することで、ゴミの取り残しのない障害物際の清掃品質をさらに向上させることができる。
【0016】
第9の発明は、特に、第1〜第8のいずれか1つの発明において、吸引ノズルから吸引されたゴミの量を検知するゴミ量検知手段を設け、制御手段はゴミ量検知手段の出力により本体を停止し、その場で排出手段の排出角度を変化させることにより、本体側面から排出手段により排出される清掃手段の排気が、確実に障害物で反射してくる空気の流れを生成し、ゴミを本体側へ寄せ、本体の吸引ノズルで吸引でき、ゴミの取り残しのない障害物際の清掃品質を向上させることができる。
【0017】
第10の発明は、特に、第1〜第9のいずれか1つの発明において、排出手段は、本体側面の前方方向に清掃手段の排気を排出することにより、本体後方にゴミを飛ばすことなく、障害物で反射してくる空気の流れを生成し、ゴミを本体側へ寄せ、本体の吸引ノズルで吸引でき、ゴミの取り残しのない障害物際の清掃品質を向上させることができる。
【0018】
第11の発明は、特に、第1〜第10のいずれか1つの発明の自律移動清掃装置における機能の少なくとも一部をコンピュータに実行させるためのプログラムである。そして、プログラムであるので、電気・情報機器、コンピュータ、サーバーなどのハードリソースを協働させて本発明の自律移動清掃装置の少なくとも一部を容易に実現することができる。また、超音波センサの変更または経年変化などの特性の変化や動作を実現するための設定条件や定数の変更が柔軟に対応できる。また、記録媒体に記録したり通信回線を用いてプログラムを配信したりすることで、プログラムの配布が簡単にできる。
【0019】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【0020】
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1における自律移動清掃装置を示すものである。
【0021】
図に示すように、自律移動清掃装置の本体1は次の各手段2〜10を有している。
【0022】
すなわち、超音波センサまたは赤外光センサなどを用いて本体の前方並びに側面にける壁などの障害物の有無および障害物までの距離を検知する障害物検知手段2、ファンモータなどの吸引部3aと前記本体1下部に設置されゴミを吸引する吸引ノズル3cと前記吸引部3aと吸引ノズル3cを接続する吸引パイプ3bを有する清掃手段3、前記清掃手段3の排気を通過および遮断する排出バルブ4aと排気の方向を決めるルーバーが回転することで排気の排出方向を変化させる回転ルーバー4cと前記回転ルーバー4cと排出バルブ4aとを接続する導風路4bを有する排出手段4、制御手段5、吸引ノズル3cで吸引されたゴミの量を検知するゴミ量検知手段7、駆動輪8を駆動し従輪9とともに本体1を走行させる移動手段10を備えている。
【0023】
前記制御手段5は、障害物検知手段2、ゴミ量検知手段7の出力を受け、前記清掃手段3、排出手段4、移動手段10を制御するものである。
【0024】
図2〜図4に示すように、排出手段4からの排気は、本体1側面の排出口6より本体外へ排出されるようになっている。また、その排気の前後方向の排出角度Θfは、図2に示すように僅か前方に向いている。そして、図2から明らかなように、排出手段4は、排出バルブ4a、回転ルーバー4c、導風路4bとは別で他の本体1側面に排出口を有する排出バルブ4d、回転ルーバー4f、導風路4eを有する。
【0025】
以上のように構成された自律移動清掃装置について、その動作、作用を説明する。
【0026】
自律移動清掃装置は、起動後、最初に、図示していない入力手段により本体1に入力された動作モードの判断を制御手段5が行う。自律移動清掃装置は本体1の右あるいは左側面方向に検出された壁に沿って移動する壁沿いモードと、前方に障害物を所定距離以内(例えば10cm)に検知するまで直進し、検知後に180度ターン動作を行って往復運動を行う内部移動モードの2つの動作モードで動作する。
【0027】
図5の動作フローのStep1で最初に動作モードの判定を行い、入力手段により入力設定された動作モードが壁沿いモードであればStep2以降の壁沿いモードに進む(内部移動モードであれば内部移動判定へ進む。内部移動動作は直進と、前方に障害物を所定距離内(例えば10cm)に検知した場合Uターンを行い、再度直進し、これを繰り返し行うような動作であり、その詳細の説明は省略する)。
【0028】
そして、本体1の制御手段5は移動手段10による本体1の移動速度を低速に設定し(Step2)、移動手段10を制御し、本体1を低速で移動させる。そして、障害物検知手段2による検知結果により、制御手段5は本体側面に所定距離以内(例えば10cm)に障害物を検知したか判断し(Step3)、所定距離以内に障害物が存在すればその側面側に排出手段4の排出側を決定する(Step4)。これは排出バルブ4a、または4dのうち障害物を検知した側の排出バルブ(本体右側であれば排出バルブ4a、左側であれば4d)を開閉し、未検知側を閉じる。そして、検知した本体側面方向の障害物(壁)との距離により、回転ルーバー4c(または4f)の排出角度(図3の角度Θr)を決定する(Step5)。
【0029】
この排出角度について、図6を用いて説明する。図6は検知した障害物との距離と排出角度の関係を示す。本体側面に所定距離(例えば10cm)以内に検知した障害物までの距離がAであった場合、その時の排出角度はΘrAであり、障害物までの距離がAより短いBであった場合、その時の排出角度はΘrAより小さいΘrBとなり、距離がAであった場合に比べ、回転ルーバー4c(または4f)の向きは下側になる。これにより、図3に示すように、本体1と障害物(壁)との距離に応じて排出手段4から排出された排気が壁Aにあたり、反射して本体1側へ戻る排気(空気)の流れを確実に作る。さらに、図2に示すように、排出手段4の排気は僅か前方(排出口6と吸引ノズル3cとの位置関係により適切な角度に設定される。排出角度Θf)に向けて排出されるので、ゴミCを本体1の進行方向に向けて移動させ、吸引ノズル3cで効率的に吸引される。
【0030】
図5のフローに戻り、さらに検知した本体側面方向の障害物(壁)との距離により、排出手段4の排出する風量を決定する(Step6)。この排出風量について図7を用いて説明する。図7は検知した障害物との距離と排出風量の関係を示す。本体側面に所定距離(例えば10cm)以内に検知した障害物までの距離がAであった場合、その時の排出風量はWAであり、障害物までの距離がAより短いBであった場合、その時の排出風量はWAより少ないWBとなる。これにより、図3に示すように本体1と障害物(壁)との距離に応じて排出バルブ4aの開閉度を制御して距離が遠ければ開閉度を大きくして風量を強く、近ければ開閉度を小さく風量を弱くして、排出手段4から排出された排気が障害物(壁)にあたり、反射して本体側へ戻る排気(空気)の流れを確実に作る。
【0031】
図5のフローに戻り、入力手段からの停止指令などの壁沿いモードの終了かどうかを判定し(Step7)、終了でなければ、ゴミ量検知手段7の検知結果により、所定以上のゴミを吸引したかどうかを判定する(Step8)。
【0032】
制御手段5は吸引したゴミ量が所定以上であれば本体1を停止させる(Step9)。そして、回転ルーバー4c(または4f)を一方向(図3で時計回転方向)に回転させて、排気の排出角度を変更する(Step10)。これにより排出手段4の排出する排気は、例えばエアコンにおける上下方向の風向調整ルーバーのように、その風向きが下向き、上向きを繰り返すのではなく障害物(壁)に対して、常に下向きの風となり、ゴミを本体1側に継続的に移動させることが可能になる。そして、制御手段5は所定時間(例えば10秒間)が経過したか否かを判断し(Step11)、経過していなければStep10の回転ルーバー4c(または4f)を回転させ、排気の排出角度の変更を継続する。そして所定時間が経過した場合(Step11)、Step2に戻り、制御手段5は移動手段10による本体1の移動速度を低速に設定し、移動手段10を制御し、本体1を低速で再度移動を開始させる。このようなStep2〜Step11迄の一連の動作を、Step7で入力手段からの停止指令を検知して壁沿いモードを終了するまで繰り返す。
【0033】
以上のように、本実施の形態においては、本体動作の壁沿いモードにおいて本体1を低速で移動させるので、ゴミを吸引しやすく、本体側面に障害物を検知した側に障害物(壁)との距離に応じて排出手段4により排出される排気の適切な角度、風量に制御され、例えば障害物(壁)との距離が遠ければ風量を強く、近ければ弱くして、排出手段4からの排気が壁にあたり、反射して本体側へ戻る排気(空気)の流れを確実に作ることにより、障害物際のゴミを移動させて本体1の吸引ノズル3cで吸引し、本体1が障害物に接触することなくゴミの取り残しのない壁際の清掃品質を向上させることができる。また、排出手段4の排気は僅か前方に向けて(排出角度Θf)排出されるので、ゴミを本体1の進行方向に向けて移動させ、吸引ノズル3cで効率的に吸引することができる。さらに、吸引したゴミ量が所定以上であれば本体1を停止させ、回転ルーバー4c(または4f)を一方向に回転させて、障害物(壁)に対して、常に下向きの風をつくることで、ゴミを本体1側に継続的に移動させ、吸引ノズル3cで吸引することで、ゴミの取り残しのない壁際の清掃品質をさらに向上させることができる。
【0034】
なお、本実施の形態では、本体動作モードの壁沿いモード時に排出手段4を動作させるとしたが、これに限定されるものではなく動作モードに無関係に本体側面に障害物を検知した側に排気を排出するようにして、本体から所定距離内の障害物際のゴミを排気の流れで移動させて吸引するようにすることで、障害物際の清掃品質を高める同じ効果を上げることも可能である。
【0035】
(実施の形態2)
次に、本発明の実施の形態2における自律走行装置について説明する。
【0036】
本実施の形態では、実施の形態1で説明した各手段は、CPU(またはマイコン)、RAM、ROM、記憶・記録装置、I/Oなどを備えた電気・情報機器、コンピュータ、サーバーなどのハードリソースを協働させるプログラムの形態で実施させるものである。
【0037】
プログラムの形態であれば、磁気メディアや光メディアなどの記録媒体に記録したりインターネットなどの通信回路を用いて配信したりすることで新しい機能の配布・更新やそのインストール作業が簡単にできる。
【産業上の利用可能性】
【0038】
以上のように、本発明にかかる自律移動清掃装置およびプログラムは、本体が障害物に接触することなく壁などの障害物際の清掃を行うことができるので、家庭あるいは事務所などの清掃装置として適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【0039】
【図1】本発明の実施の形態1における自律移動清掃装置の構成を示すブロック図
【図2】同自律移動清掃装置の排出手段を示す下面図
【図3】同自律移動清掃装置の排出手段の側断面図
【図4】同自律移動清掃装置の排出手段の排出口を示す斜視図
【図5】同自律移動清掃装置の本体動作のフローチャート
【図6】同自律移動清掃装置における障害物との距離と排出角度の関係を示す図
【図7】同自律移動清掃装置における障害物との距離と排出風量の関係を示す図
【符号の説明】
【0040】
1 本体
2 障害物検知手段
3 清掃手段
4 排出手段
5 制御手段
6 排出口
7 ゴミ量検知手段
10 移動手段




 

 


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