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公開番号2021007051
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210121
出願番号2020171653
出願日20201012
発明の名称自走式掃除機
出願人学校法人千葉工業大学
代理人個人
主分類G05D 1/02 20200101AFI20201218BHJP(制御;調整)
要約【課題】障害物の回避動作を効率よく行い清掃時間を短縮することができる自走式掃除機を提供。
【解決手段】自走式掃除機1は、掃除機本体2の周辺を検知するためのLRF(Laser Range Finder)20と、掃除機本体2よりも上方の突出位置と掃除機本体2内部の収容位置とに亘ってLRF20を昇降させる昇降駆動部22と、を備え、昇降駆動部22を駆動してLRF20を昇降させる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
床面に沿って走行しつつ清掃可能な自走式掃除機であって、
自走するための車輪を有する掃除機本体と、
前記車輪を駆動する走行駆動部と、
前記掃除機本体の周辺を検知するための周辺検知部と、
前記掃除機本体よりも上方の突出位置と該掃除機本体内部の収容位置とに亘って前記周辺検知部を昇降させる昇降駆動部と、
前記走行駆動部を制御する走行制御部と、
前記昇降駆動部を制御する昇降制御部と、を備え、
前記昇降制御部が前記昇降駆動部を駆動して前記周辺検知部を昇降させることを特徴とする自走式掃除機。
続きを表示(約 780 文字)【請求項2】
請求項1に記載された自走式掃除機において、
前記昇降制御部は、前記周辺検知部が前記掃除機本体よりも上方の障害物を検知した場合に、その障害物を避ける位置まで前記周辺検知部を下降させることを特徴とする自走式掃除機。
【請求項3】
請求項1または請求項2に記載された自走式掃除機において、
前記掃除機本体の内部には、被検知部が設けられ、
前記収容位置にある前記周辺検知部に前記被検知部を検知させることで該周辺検知部の測定値を校正することを特徴とする自走式掃除機。
【請求項4】
請求項1から請求項3のいずれかに記載された自走式掃除機において、
前記掃除機本体には、所定方向に向かって開口した開口部が設けられ、
前記収容位置にある前記周辺検知部が前記開口部を通して前記掃除機本体の所定方向を検知することを特徴とする自走式掃除機。
【請求項5】
請求項1から請求項4のいずれかに記載された自走式掃除機において、
前記昇降制御部は、前記周辺検知部を昇降させる昇降動作によって使用者にメッセージを伝達することを特徴とする自走式掃除機。
【請求項6】
請求項1から請求項5のいずれかに記載された自走式掃除機において、
前記周辺検知部に外部から作用する外力を検知する外力検知部をさらに備え、
前記外力検知部による外力の検知に基づいて前記掃除機本体の動作を切り替えることを特徴とする自走式掃除機。
【請求項7】
請求項1から請求項6のいずれかに記載された自走式掃除機において、
前記車輪を上下させることで前記掃除機本体の床面に対する傾斜角度を変更する傾斜駆動部をさらに備えることを特徴とする自走式掃除機。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、自走式掃除機に関する。
続きを表示(約 5,200 文字)【背景技術】
【0002】
従来、床面を清掃するための自走式掃除機(掃除ロボット)として、掃除機本体を走行させるための走行手段と、吸込口から掃除機本体内の集塵室に塵等を吸い込む吸込手段と、を備えたものが知られている(特許文献1等参照)。走行手段は、左右一対の車輪と、各車輪を正転方向と逆転方向に駆動する2台のモータと、を備え、掃除機本体を前後方向に走行させるとともに任意の方向に転回させるようになっている。吸込手段は、吸込口に連通されたダクトおよび送風機と、吸込口に設けられた回転ブラシと、を備え、回転ブラシによって掻き上げた塵等を吸込口から吸い込むように構成されている。
【0003】
このような一般的な自走式掃除機は、予め設定された走行マップに従って自走しつつ清掃するようにプログラミングされている。また、壁や家具などの障害物に接触したことを接触センサによって検知した場合には、走行方向を変更して障害物を避けた後に走行マップのルートに復帰するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
特開2016−135303号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、従来の自走式掃除機では、障害物に接触したことを接触センサによって検知することから、接触するまでは障害物の存在を認識することができない。さらに、障害物を回避する際にも、繰り返し障害物に接触しながら試行錯誤的に回避動作を行うため、走行マップのルートに復帰するまでに時間がかかってしまうという問題がある。
【0006】
本発明の目的は、障害物の回避動作を効率よく行い清掃時間を短縮することができる自走式掃除機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の自走式掃除機は、床面に沿って走行しつつ清掃可能な自走式掃除機であって、自走するための車輪を有する掃除機本体と、前記車輪を駆動する走行駆動部と、前記掃除機本体の周辺を検知するための周辺検知部と、前記掃除機本体よりも上方の突出位置と該掃除機本体内部の収容位置とに亘って前記周辺検知部を昇降させる昇降駆動部と、前記走行駆動部を制御する走行制御部と、前記昇降駆動部を制御する昇降制御部と、を備え、前記昇降制御部が前記昇降駆動部を駆動して前記周辺検知部を昇降させることを特徴とする。
【0008】
このような本発明によれば、掃除機本体よりも上方の突出位置にある周辺検知部が周辺を検知することで、広い範囲の障害物を検知することができ、障害物の有無や位置に応じて走行制御部が走行駆動部を制御して障害物を回避することができる。従って、障害物に接触する前に回避動作を行うことができるとともに、回避する方向の障害物の有無も認識しつつ回避方向を選択することができるので、回避動作を効率よく行い清掃時間を短縮することができる。
【0009】
また、昇降制御部が昇降駆動部を駆動して周辺検知部を昇降させることで、周辺の検出範囲を変更することができ、より効率的に障害物を検出することができる。また、周辺検知部を下降させれば、上方に突出した周辺検知部が邪魔になることがなく清掃エリアを狭めずに清掃することができる。
【0010】
本発明では、前記昇降制御部は、前記周辺検知部が前記掃除機本体よりも上方の障害物を検知した場合に、その障害物を避ける位置まで前記周辺検知部を下降させることが好ましい。
【0011】
このような構成によれば、掃除機本体よりも上方にある障害物を検知し、その障害物に周辺検知部が接触しそうだと判断した場合には、周辺検知部を下降させることで障害物を避けて、障害物の下に入り込んでいくことができる。
【0012】
本発明では、前記掃除機本体の内部には、被検知部が設けられ、前記収容位置にある前記周辺検知部に前記被検知部を検知させることで該周辺検知部の測定値を校正することが好ましい。
【0013】
このような構成によれば、収容位置にある周辺検知部に被検知部を検知させ、その結果によって周辺検知部の測定値を校正することで、周辺検知部の検出精度を良好に維持することができる。
【0014】
本発明では、前記掃除機本体には、所定方向に向かって開口した開口部が設けられ、前記収容位置にある前記周辺検知部が前記開口部を通して前記掃除機本体の所定方向を検知することが好ましい。
【0015】
このような構成によれば、収容位置にある周辺検知部が掃除機本体の開口部を通して検知することで、周辺検知部が掃除機本体に収容されていても所定方向の障害物を検知することができ、回避動作を行うことができる。
【0016】
本発明では、前記昇降制御部は、前記周辺検知部を昇降させる昇降動作によって使用者にメッセージを伝達することが好ましい。
【0017】
このような構成によれば、周辺検知部の昇降動作によって使用者にメッセージを伝達することで、掃除機の状態を分かりやすく伝達することができるとともに、ユーザーフレンドリーな情報伝達手段(ユーザーインターフェース)として周辺検知部を利用することができる。
【0018】
本発明では、前記周辺検知部に外部から作用する外力を検知する外力検知部をさらに備え、前記外力検知部による外力の検知に基づいて前記掃除機本体の動作を切り替えることが好ましい。
【0019】
このような構成によれば、外力検知部によって周辺検知部に作用する外力を検知し、その検知に基づいて掃除機本体の動作を切り替えることで、周辺検知部をスイッチや操作ボタンとして利用することができる。
【0020】
本発明では、前記車輪を上下させることで前記掃除機本体の床面に対する傾斜角度を変更する傾斜駆動部をさらに備えることが好ましい。
【0021】
このような構成によれば、傾斜駆動部によって車輪を上下させて掃除機本体の床面に対する傾斜角度を変更することで、傾斜角度に応じて周辺検知部による検出範囲を変更することができる。例えば、周辺検知部が前方下向きとなるように掃除機本体を傾斜させれば、前方の床面における近傍の障害物を検出しやすくなり、周辺検知部が前方上向きとなるように掃除機本体を傾斜させれば、上方の障害物を検出しやすくなり、障害物の検出精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0022】
本発明の第1実施形態に係る自走式掃除機の斜視図
前記自走式掃除機において周辺検知部が突出した状態を示す断面図
前記自走式掃除機において周辺検知部を収容した状態を示す断面図
前記自走式掃除機の概略構成を示す機能ブロック図
(A),(B)は、前記自走式掃除機の動作を示す斜視図
前記周辺検知部が突出した状態の動作を示す断面図
前記周辺検知部を収容した状態の動作を示す断面図
本発明の第2実施形態に係る自走式掃除機であり、周辺検知部が突出した状態を示す断面図
前記自走式掃除機において周辺検知部を収容した状態を示す断面図
前記自走式掃除機の概略構成を示す機能ブロック図
(A),(B)は、前記自走式掃除機の動作を示す斜視図
前記自走式掃除機の他の動作を示す斜視図
(A),(B)は、前記自走式掃除機のさらに他の動作を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【0023】
〔第1実施形態〕
以下、本発明の第1実施形態を図1〜図7に基づいて説明する。
図1は、本発明の第1実施形態に係る自走式掃除機の斜視図である。
自走式掃除機1は、図1に示すように、床面Fに沿って走行しつつ床面Fを清掃する掃除ロボットであって、自走するための車輪111を有する掃除機本体2と、掃除機本体2の周辺を検知するための周辺検知部であるLRF(Laser Range Finder)20を有するセンサ部3と、を備える。
【0024】
掃除機本体2は、全体円筒状のボディ10と、自走するための一対の車輪111を駆動する走行駆動部11と、走行駆動部11を駆動制御する制御部12と、掃除機本体2を操作するための本体操作部13と、ボディ10の下面に設けられて床面F上の塵やほこりを吸い込むための吸込み部14と、を備える。ボディ10は、円板状の上面101と、円筒状の側面102と、を有し、内部底面には、図示しないシャーシが設けられている。
【0025】
センサ部3は、LRF20と、全体円筒状で上面部を有した筒体21と、筒体21を掃除機本体2に対して昇降させる昇降駆動部22と、筒体21の内部でLRF20を回転させる回転駆動部23と、センサ部3の上方の障害物を検知する上方センサ24と、を備える。LRF20は、赤外線レーザー等のレーザー光を照射して距離を測定するレーザー距離計であって、照射したレーザー光が障害物に当たり、反射して戻るまでの時間から障害物との距離を算出するものである。筒体21には、LRF20が照射するレーザー光および反射光を透過させる窓部211が周方向に連続して設けられている。
【0026】
ボディ10には、上面101に開口してセンサ部3を収容可能なガイド筒103が設けられ、ガイド筒103の内面には、筒体21を上下に案内するガイド溝104が形成されている。また、ボディ10の側面102には、LRF20が照射するレーザー光および反射光を透過させる開口部105が形成されている。この開口部105は、掃除機本体2の前方側であって側面102の周方向に沿った所定の範囲に設けられており、掃除機本体2にセンサ部3を収容した際にLRF20が照射するレーザー光および反射光を透過させ、開口部105を通して掃除機本体2の前方側を検知可能としている。
【0027】
走行駆動部11は、左右一対の車輪111と、一対の車輪111を各々独立して回転駆動するモータ112と、を備えている。また、ボディ10の前部には、補助輪113が設けられている。本体操作部13には、電源ON/OFFボタンや、掃除モード選択ボタン、停止ボタン、充電ボタン等が設けられている。吸込み部14には、図示しないダクト、送風機、集塵室および排気口が接続されており、吸い込んだ塵等を集塵室のフィルタで集塵するとともに、吸い込んだ空気を排気口から排気するようになっている。
【0028】
図2、3は、それぞれ電気掃除機の断面図であり、図2は、周辺検知部が突出した状態を示し、図3は、周辺検知部を収容した状態を示す断面図ある。
図2、3に示すように、センサ部3は、掃除機本体2の上方に突出した突出位置(図2)と、掃除機本体2のガイド筒103に収容された収容位置(図3)と、に亘って昇降可能に設けられている。ここで、突出位置としては、LRF20が掃除機本体2の上面101からわずかに突出した突出最下位置から、センサ部3がガイド筒103に対して最も上昇可能な突出最上位置まで、の高さ範囲を意味する。
【0029】
筒体21の底部には、支持板212が設けられ、この支持板212の周囲には、ガイド筒103のガイド溝104に案内される複数の突起213が形成されている。従って、センサ部3は、ボディ10の上面101と直交する垂直軸Zに沿って昇降自在、かつ、ボディ10の上面101と平行な面内に沿った回転方向Rに回転不能に、ガイド筒103に支持されている。
【0030】
センサ部3を昇降させる昇降駆動部22は、筒体21の内部に固定される昇降モータ221と、昇降モータ221の出力軸の回転数を減速させる複数の昇降ギア222と、ボディ10に固定されて昇降ギア222の最終ギアに噛合するラック223と、を備える。この昇降駆動部22は、昇降モータ221の回転を昇降ギア222で減速させてラック223に伝達することで、ラック223に沿ってセンサ部3を昇降させるように構成されている。
(【0031】以降は省略されています)

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