Warning: copy(.htaccess): failed to open stream: Permission denied in /home/jp321/public_html/header.php on line 8
自律移動掃除機 - 松下電工株式会社
米国特許情報 | 欧州特許情報 | 国際公開(PCT)情報 | Google の米国特許検索
 
     特許分類
A 農業
B 衣類
C 家具
D 医学
E スポ−ツ;娯楽
F 加工処理操作
G 机上付属具
H 装飾
I 車両
J 包装;運搬
L 化学;冶金
M 繊維;紙;印刷
N 固定構造物
O 機械工学
P 武器
Q 照明
R 測定; 光学
S 写真;映画
T 計算機;電気通信
U 核技術
V 電気素子
W 発電
X 楽器;音響


  ホーム -> 家具 -> 松下電工株式会社

発明の名称 自律移動掃除機
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2007−143645(P2007−143645A)
公開日 平成19年6月14日(2007.6.14)
出願番号 特願2005−339297(P2005−339297)
出願日 平成17年11月24日(2005.11.24)
代理人 【識別番号】100084375
【弁理士】
【氏名又は名称】板谷 康夫
発明者 三谷 宏一 / 畠 一志 / 井岡 隼人
要約 課題
自律移動掃除機において、障害物回避などの複雑な動作時においても床面に傷をつけないようにする。

解決手段
自律移動掃除機1は、回転動作して床面の清掃を行うブラシ4と、走行を行うための走行手段2と、走行経路を生成する経路生成部3と、経路生成部3の生成した走行経路にしたがって走行するように走行手段2を制御するとともにブラシ4の動作を制御する制御部20と、走行速度を取得する走行情報取得部6と、を備え、制御部20は、走行速度が小さくなるにつれてブラシ4の回転数を減少させる。
特許請求の範囲
【請求項1】
回転動作して床面の清掃を行うブラシと、走行を行うための走行手段と、走行経路を生成する経路生成部と、前記経路生成部の生成した走行経路にしたがって走行するように前記走行手段を制御するとともに前記ブラシの動作を制御する制御部と、走行速度を取得する走行情報取得部と、を備える自律移動掃除機において、
前記制御部は、前記走行速度が小さくなるにつれて前記ブラシの回転数を減少させることを特徴とする自律移動掃除機。
【請求項2】
前記ブラシを複数備えており、前記走行情報取得部は、前記走行経路の旋回半径を取得し、前記制御部は、前記走行情報取得部の取得した走行速度と旋回半径に基づいて前記複数のブラシのそれぞれについての床面に対する移動速度を算出し、前記移動速度が小さくなるにつれて前記ブラシの回転数を減少させることを特徴とする請求項1記載の自律移動掃除機。
【請求項3】
前記制御部は、前記ブラシの移動速度が所定の値より小さくなったときに前記ブラシを床面から離すことを特徴とする請求項2記載の自律移動掃除機。
【請求項4】
前記走行情報取得部は、走行状態に応じて緊急停止信号を前記制御部に出力し、前記制御部は、前記緊急停止信号を取得したときに前記ブラシを床面から離すことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の自律移動掃除機。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、移動機能と掃除機能を備えて自律的に掃除を行う自律移動掃除機に関する。
【背景技術】
【0002】
従来から、自走式の床面用掃除機が用いられている。例えば、床面掃除用の車幅方向に長い吸込体を備えた自走式の掃除機であって、掃除機本体のターンや掃除終了後の移動を円滑に行えるように、また、床面を傷つけないように、吸込体を床面から左右均等に上昇させるものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
また、車両の底部にて回転し、床面の塵埃をダストボックス内に掃き上げるブラシを備えた床面清掃車両であって、車両の車速を検出する車速検出手段と、床面に対するブラシの接地圧を変化させる接地圧付勢手段と、車速検出手段が検出した車両の速度に対応するブラシの接地圧を割り出す接地圧割り出し手段と、接地圧割り出し手段が割り出した接地圧にすべく接地圧付勢手段を作動させる作動制御手段とを備えて、車両の走行速度に応じてブラシの接地圧力を変化させるものが知られている(例えば、特許文献2参照)。
【特許文献1】特開平5−7540号公報
【特許文献2】特開平4−293807号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、上述した特許文献1に示されるような自走式の掃除機においては、清掃中に障害物回避のためや清掃領域の形状に沿った移動のために旋回する場合に、吸込体を上昇させると清掃が不十分になる。また、床面をブラッシングする左右のブラシの図示があるが、掃除機が旋回するときに、旋回中心側の掃除機の速度が小さくなり、ブラシが床面を必要以上に擦って床面を傷つけてしまうことについては何ら記載がない。また、上述した特許文献2に示されるような床面清掃車両においては、ブラシの寿命を延ばすと共に十分な接地圧で清掃を行う目的で接地圧の調整を行っており、床面の保護については何ら考慮されていない。
【0005】
本発明は、上記課題を解消するものであって、障害物回避などの複雑な動作時においても床面に傷をつけることのない自律移動掃除機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】
【0006】
上記課題を達成するために、請求項1の発明は、回転動作して床面の清掃を行うブラシと、走行を行うための走行手段と、走行経路を生成する経路生成部と、前記経路生成部の生成した走行経路にしたがって走行するように前記走行手段を制御するとともに前記ブラシの動作を制御する制御部と、走行速度を取得する走行情報取得部と、を備える自律移動掃除機において、前記制御部は、前記走行速度が小さくなるにつれて前記ブラシの回転数を減少させるものである。
【0007】
請求項2の発明は、請求項1記載の自律移動掃除機において、前記ブラシを複数備えており、前記走行情報取得部は、前記走行経路の旋回半径を取得し、前記制御部は、前記走行情報取得部の取得した走行速度と旋回半径に基づいて前記複数のブラシのそれぞれについての床面に対する移動速度を算出し、前記移動速度が小さくなるにつれて前記ブラシの回転数を減少させるものである。
【0008】
請求項3の発明は、請求項2記載の自律移動掃除機において、前記制御部は、前記ブラシの移動速度が所定の値より小さくなったときに前記ブラシを床面から離すものである。
【0009】
請求項4の発明は、請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の自律移動掃除機において、前記走行情報取得部は、走行状態に応じて緊急停止信号を前記制御部に出力し、前記制御部は、前記緊急停止信号を取得したときに前記ブラシを床面から離すものである。
【発明の効果】
【0010】
請求項1の発明によれば、床面の一定の場所を一定時間にブラシで擦る回数を走行速度によらずに略一定としたり、又は、ある限度を超えないようにしたりできるので、障害物回避などの複雑な動作時においても、過度のブラッシングによって床面に傷をつける、ということがない。
【0011】
請求項2の発明によれば、障害物回避などの複雑な動作時の旋回動作においても、自律移動掃除機の個々のブラシ速度に応じてブラシの回転数を変化させるので、過度のブラッシングにより床面に傷をつける、ということがない。
【0012】
請求項3の発明によれば、例えば、走行速度が非常に小さいときにブラシを床面から離すことにより確実に床面を保護できる。
【0013】
請求項4の発明によれば、緊急の場合に走行速度の低下を待たずにブラシを床面から離すことにより確実に床面を保護できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0014】
以下、本発明の一実施形態に係る自律移動掃除機について、図面を参照して説明する。図1、図2、図3は、自律移動掃除機1の外観構造を示し、図4は、自律移動掃除機1の内部構造であるブロック構成を示す。この自律移動掃除機1は、これらの図に示すように、回転動作して床面の清掃を行うブラシ4,5と、走行を行うための走行手段2と、走行経路を生成する経路生成部3と、経路生成部3の生成した走行経路にしたがって走行するように走行手段2を制御するとともにブラシの動作を制御する制御部20と、走行速度を取得する走行情報取得部6と、制御部20が走行手段2の制御及びブラシ4,5による清掃の動作を制御のために外部の環境情報を取得する環境情報取得手段7と、清掃対象域を含む走行領域内の地図情報を予め記憶させている記憶装置23と、ブラシ4,5等を駆動制御して清掃を行うための各駆動部と、掃除ブロア8と、を備えている。
【0015】
そして、自律移動掃除機1の制御部20は、走行速度が小さくなるにつれてブラシ4,5の回転数を減少させることにより、床面の一定の場所を一定時間に過度にブラッシングすることを防止して、床面を傷つけるのを防止する。制御部20は、自律移動掃除機1の全体の中枢を構成するものであり、マイクロコンピュータなどからなる。なお、自律移動掃除機1は、自律清掃機能として必要な回路系、駆動系、情報取得系などの構成要素の電源としてバッテリBTを備えている。以下、自律移動掃除機1の各部の構成と機能を説明する。
【0016】
自律移動掃除機1の走行手段2は、後部左右の駆動輪2aと、前部中央に設けた1つのキャスタ2bと、各駆動輪2aを回転駆動させるモータM1と、キャスタ2bの向きを転換させて操舵するためのモータM2とを備えている。これらのモータM1,M2の駆動は、制御部20によりモータドライブ部21を通じて制御される。自律移動掃除機1は、駆動輪2aの回転による推進力とキャスタ2bの指示方向とにより走行する。
【0017】
経路生成部3は、清掃する領域を清掃作業によって塗りつぶして移動するように、あるいは、所定の出発点から目的地まで清掃しつつ移動するように、移動経路を生成する。このような移動経路の生成や移動のために、環境情報取得手段7によって取得される環境情報とこれに基づく自己位置の情報が用いられる。
【0018】
環境情報取得手段7は、自律的に移動して掃除を行う領域の環境情報を取得し、この環境情報に基づいて、制御部20が、走行手段2の制御及びブラシ4,5による清掃の動作の制御を行う。環境情報は、自己位置を認識するための環境中の標識の位置や、走行中に衝突しないように検出する障害物や、掃除するためのゴミの性状に関する情報である。環境情報取得手段7は、例えば、環境情報としての進行方向の壁の位置や障害物を精度良く検出できるレーザレーダ12、周囲の広い範囲で障害物を検出できる複数の超音波センサ13、床面の段差や床面上のゴミを検出できる距離画像カメラ14等から構成される。
【0019】
レーザレーダ12は、自律移動掃除機1の前面下部に設けられている。レーザレーダ12は、例えば、図5(a)に示すように、走行方向前方の走行面から所定高さの平面内を左右に±90°の範囲を所定角度毎に走査して所定角度毎に距離計測を行い、前方の障害物Mや壁Wの2次元的配置を計測する。
【0020】
レーザレーダ12によって計測された壁Wの2次元的配置の情報は、制御部20に取り込まれて自律移動掃除機1の自己位置認識に用いられる。すなわち、制御部20は、この情報と、記憶装置23に予め記憶させている清掃対象域を含む走行領域内の地図情報とを比較する。この比較は、図5(b)に示すように、計測結果の壁αと地図情報における壁βとのマッチング処理によって行われる。これにより、地図上の自己位置が認識される。
【0021】
上述の自己位置認識は、自律移動掃除機1の制御周期や所定時間毎に行われる。制御部20は、この自己位置認識結果により適宜自己位置を補正しながら、経路生成部3を介して目的地までの走行経路の生成を行い、走行手段2を介して走行経路に沿って走行するように上述のキャスタ2bの向きを制御する。なお、地図情報には壁Wの形状等の情報の他に、床面の段差の形状や坂道の勾配などの床面情報が、環境情報として付与されている。
【0022】
超音波センサ13は、自律移動掃除機1の前面中央部の左右、前後両側、及び後部中央に設けられている。これらは、自律移動掃除機1の両側方と前方両側の障害物を検知することができる。超音波センサ13の検知信号は、超音波センサ処理部24によって処理され、障害物の検知情報が制御部20に出力される。
【0023】
上述の障害物検知情報は、制御部20において、レーザレーダ12による障害物Mの検知情報と共に参照される。制御部20は、走行経路上に障害物Mが存在すると判断した場合に、走行手段2を介して、障害物Mを回避するようにキャスタ2bの方向を制御して走行経路を調整する。
【0024】
距離画像カメラ14は、自律移動掃除機1の前面上部の両側に配置され、進行方向の床面上を撮像する。撮像データは、距離画像装置25によって処理され、撮像画面上に距離情報をマッピングした距離画像とされてイメージチェッカ26に取り込まれる。イメージチェッカ26は、距離画像を用いて床面の凹凸段差や物体を検出する。検出情報は、制御部20に出力され、障害物回避やブラシ4,5の制御の情報として用いられる(後述)。
【0025】
次に、自律移動掃除機1の掃除機能の構成を説明する。自律移動掃除機1は、その前部両側の下部に設けられ床面に垂直な回転軸回りに回転駆動されるサイドブラシ4と、キャスタ2bと駆動輪2aとの間に開口したゴミ掃込口51内に設けられ床面に平行な回転軸回りに回転駆動されるメインブラシ5と、ゴミ掃込口51の開口の開閉量を調整するフラッパ52と、ゴミ掃込口51から掃き込まれるゴミを吸引する掃除ブロア8と、後方に開口した掃除ブロア8の排気口に装着されたフィルタ9と、サイドブラシ4及びメインブラシ5を回転駆動するモータM3,M4と、フラッパ52の開閉駆動部10と、両ブラシ4,5を上下移動させる駆動部11a,11bとを備えている。
【0026】
上述のサイドブラシ4は、自律移動掃除機1の前方左右から中心方向にゴミを掃き寄せて、メインブラシ5の方向へ送り込む。メインブラシ5は、ゴミを前方から後方に向けて掃くと共に、ゴミ掃込口51内に掃き上げる。掃き上げられたゴミは、掃除ブロア8によって吸い込まれて所定のゴミ容器に収納されると共に、掃除ブロア8が吸い込んだ空気は、フィルタ9を介して排出される。
【0027】
フラッパ52は、このような清掃動作に際し、制御部20の支持に基づいて、ゴミ掃込口51の開閉量を小さくすることによりメインブラシ5付近の圧力を負圧にコントロールして吸い込み効率を上げる。モータM3,M4の駆動は、モータM1,M2と同様に、モータドライブ部21を介して、制御部20によって制御される。同様に、開閉駆動部10や駆動部11a,11bも制御部20によって制御される。
【0028】
次に、上述のブラシ4,5の上下位置や回転速度を、移動中に得られる環境情報に基づいて、制御部20が制御することについて説明する。制御部20は、上述の距離画像カメラ14の撮像データに基づく床面の凹凸段差の検出情報や、上述のレーザレーダ12による坂道(斜面)検知情報が得られると、地図情報に付加されている凹凸段差の高さ情報や坂道の角度情報に応じて駆動部11a,11bを制御して、ブラシ4,5を個別に又は同時に上昇又は下降させ、坂道の傾斜や凹凸段差に対応した清掃を可能とする。
【0029】
上述のブラシ4,5の上下位置や回転速度の制御は、床面を傷つけないために、より積極的に行われる。例えば、自律移動掃除機1は、走行速度が小さくなるにつれてブラシ4,5の動作回転数を減少させる。さらに、ブラシ4,5の移動速度が所定の値より小さくなったときは、ブラシ4,5は床面から離すように制御される。このように、動作の開始や終了時だけでなく、障害物回避のための旋回時に掃除機の動作方向が変わる位置において走行速度が低下してもブラシを上昇させることにより、床面が傷つけられるのを防止できる。
【0030】
上述の制御による床面保護は、さらに、旋回時の各ブラシ4,5の対床面移動速度の違いを考慮して行われる。自律移動掃除機1が、図6に示すように、軌道Lに沿って移動するとき、障害物Mを回避するため、矢印a,b,cで示すように旋回する。このとき、自律移動掃除機1の各部の対床面移動速度が、旋回中心O側で小さく、外側で大きくなる。すなわち、各部の速度は、内側、中央、外側の各曲率半径ρ1,ρ0,ρ2に比例して互いに異なるものとなる。図6の例では、左側のサイドブラシ4の中心速度V1と右側のサイドブラシ4の中心速度V2の大小関係が、V1<V2、となる。
【0031】
このとき、左右のサイドブラシ4の動作回転数が同じであると、内側のサイドブラシ4が外側のサイドブラシ4よりも速度が遅く床面に対する滞留時間が長くなり、より長時間ブラッシングすることになる。そして、過度のブラッシングは、床面を傷つけることになるので好ましくない。そこで、制御部20は、内側のブラシ4の動作回転数を減少させることにより床面を保護する制御を行う。
【0032】
上述のように、自律移動掃除機1においては、左右のサイドブラシ4のように、ブラシが複数ある場合に、各ブラシの中心位置での個別の速度を算出し、それぞれの速度に応じてブラシの動作回転数を減少させことができる。すなわち、走行情報取得部6は、走行経路の旋回半径を取得し、制御部20は、走行情報取得部6の取得した走行速度と旋回半径に基づいて複数の左右のサイドブラシ4のそれぞれについての床面に対する移動速度を算出し、移動速度が小さくなるにつれてサイドブラシ4の回転数を減少させる。このような制御により、複数ブラシが配置されている場合であっても、過度のブラッシングによる床面の傷つけを防止することができる。
【0033】
また、床面保護のため、走行情報取得部6は、走行状態に応じて緊急停止信号を制御部20に出力し、制御部20は、緊急停止信号を取得したときにブラシ4,5を床面から離す制御を行う。緊急停止信号は、床面の状態が変化した場合、例えば、フローリング(板張り)の状態からカーペット敷の状態になった場合に、カーペットを傷つけないために出力される。このように、自律移動掃除機1は、障害物回避などの複雑な動作時においても、また、床面の状態変化時においても、床面に傷をつけることのない掃除を行うことができる。
【0034】
なお、本発明は、上記構成に限られることなく種々の変形が可能である。例えば、旋回時にブラシの対床面速度の変化に応じて、ブラシの、自律移動掃除機1の旋回中心に位置する側の、床との接触面を持ち上げるように接触面を傾けることにより、ブラシの接触圧を弱めて床面の傷付きを防止するようにしてもよい。これは、サイドブラシ4の他に、進行方向左右に回転軸を有するメインブラシ5について、適用することができる。また、自律移動掃除機1の左右の駆動輪2aをそれぞれ独立の駆動モータで駆動することとし、左右の駆動輪2aの回転数の差によって、前進、後進、及び左右旋回を行うようにしてもよい。この場合、自律移動掃除機1の操舵が、左右の駆動輪2bの協同作業によって行われるので、キャスタ2bは、従輪つまり補助輪として機能すればよく、キャスタ2b用のモータは不要となる。
【図面の簡単な説明】
【0035】
【図1】本発明の一実施形態に係る自律移動掃除機の平面図。
【図2】同上自律移動掃除機の側面図。
【図3】同上自律移動掃除機の正面図。
【図4】同上自律移動掃除機のブロック構成図。
【図5】(a)(b)は同上自律移動掃除機による自己位置認識を説明する平面図。
【図6】同上自律移動掃除機の旋回動作中の様子を示す平面図。
【符号の説明】
【0036】
1 自律移動掃除機
2 走行手段
3 経路生成部
4 ブラシ(サイドブラシ)
5 ブラシ(メインブラシ)
6 走行情報取得部
20 制御部




 

 


     NEWS
会社検索順位 特許の出願数の順位が発表

URL変更
平成6年
平成7年
平成8年
平成9年
平成10年
平成11年
平成12年
平成13年


 
   お問い合わせ info@patentjp.com patentjp.com   Copyright 2007-2013