JP2009095361A - Self-propelled type vacuum cleaner and its controlling method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、家庭内環境を自律的に走行して床面の清掃を行う自走式掃除機に係わり、特に、階段の降り口や玄関の上がり口などの段差上方平坦面における段差際の清掃に好適な掃除機に関する。 The present invention relates to a self-propelled cleaner that autonomously travels in the home environment and cleans the floor surface, and in particular, for cleaning at the time of a step on a flat surface above a step, such as a stairway exit or an entrance. It relates to a suitable vacuum cleaner.
近年、掃除機に移動機能を付加し、マイクロコンピュータと各種センサを搭載した自走式掃除機が開発され、自動的に部屋を走行し掃除する技術が既に知られている。従来の自走式掃除機において、例えば、特許文献1には、ロボット前方にスリット光を照射し、スリット光源の反射光の不連続部をカメラにより検出することで前方の段差を検出し、段差からの落下防止を図る技術が開示されている。また、特許文献2には、円筒形のロボットで部屋内を直線や螺旋(平面上で回転半径が次第に大きくなる旋回運動)の軌跡で移動しながら走行し清掃を行う技術が開示されている。
家庭用自走式掃除機は、その外形形状が特許文献2に記載されているように円筒形状をしている場合が多い。この円筒形状の理由は、自走しながら移動する過程で、障害物(椅子の足の間等)の隙間に入り込み、進行方向に障害物があって前進できない場合でも、円筒形状であれば干渉することなくその場で旋回して進入したところから脱出することができるためである。
The self-propelled vacuum cleaner for home use has a cylindrical shape as described in
さらに、上述したような旋回を行うためには、円筒形状の外形に加えて、走行のための駆動輪が、円筒中心軸に対して等距離離れて対称に設置されていると都合が良い。このような構成にすれば、左右の駆動輪を逆方向に同じ速度で駆動することで、障害物に引っ掛かることなくその場で方向を変更し、進入したところから脱出することができる。 Further, in order to perform the turning as described above, it is advantageous that the driving wheels for traveling are installed symmetrically at an equal distance from the cylindrical central axis in addition to the cylindrical outer shape. With this configuration, by driving the left and right drive wheels in the opposite directions at the same speed, the direction can be changed on the spot without being caught by an obstacle, and the vehicle can escape from where it entered.
また、自走式掃除機の移動環境には、段差や電源コード等の高さの低い移動の障害になるものが存在し、自走式掃除機はこれらを乗り越えて移動する機能が必要となる。このため、高さの低い障害物を乗り越えるには掃除ロボットの底面と床面との距離は離れている方が引っ掛からずに乗り越えることが可能となる。一方、吸引での清掃能力を高めるためには吸引ノズルと床面の隙間を小さくすることが有効である。しかし、吸引ノズルが掃除ロボットの進行方向前方にあり、かつ、吸引ノズルと床面の隙間が小さいと前記障害物や低い段差を乗り越える際に吸引ノズルが段差に干渉し、移動不能になる虞がある。 In addition, there are things that hinder low-level movement, such as steps and power cords, in the movement environment of self-propelled cleaners, and self-propelled cleaners need to have a function to move over them. . For this reason, in order to get over an obstacle with a low height, it is possible to get over without getting caught if the distance between the bottom surface of the cleaning robot and the floor surface is far. On the other hand, it is effective to reduce the gap between the suction nozzle and the floor surface in order to enhance the cleaning capability by suction. However, if the suction nozzle is in front of the cleaning robot in the traveling direction and the clearance between the suction nozzle and the floor is small, the suction nozzle may interfere with the step when moving over the obstacle or the low step, and may not move. is there.
このような事情を考慮して、自走式掃除機は進行方向の後方に吸引ノズルを備えるように構成されている場合が多い。しかし、吸引ノズル後方配置のような構成を採用した自走式掃除機においては、通常の前進方向への移動だけでは、吸引ノズルが車輪より後方にあるため、例えば玄関の上がり口や階段の降り口のような段差部(段差の上方平坦面)で段差の際まで清掃することができない。上記構成では、段差に沿って並行に走行しながら清掃することも考えられるが、段差に沿って並行に走行する位置決め精度によっては段差側の車輪が段差で外れて脱輪する虞がある。 In consideration of such circumstances, the self-propelled cleaner is often configured to include a suction nozzle behind the traveling direction. However, in a self-propelled vacuum cleaner that employs a configuration such as a suction nozzle rear arrangement, the suction nozzle is behind the wheel only by moving in the normal forward direction. It is impossible to clean up to the level of the step with the step portion (the flat surface above the step). In the above configuration, it is conceivable to perform cleaning while traveling along the step in parallel, but depending on the positioning accuracy of traveling along the step, there is a risk that the wheel on the step side may come off at the step and derail.
本発明の目的は、玄関の上がり口又は階段の降り口等の段差の上方平坦面を段差の際まで清掃できる機能を備えた自走式掃除機を提供することにある。 The objective of this invention is providing the self-propelled cleaner provided with the function which can clean the upper flat surface of level | step differences, such as the entrance of a front door or the exit of a staircase, to the level of a level | step difference.
前記課題を解決するために、本発明は主として次のような構成を採用する。
円筒形状の移動体と、前記移動体に搭載され前記移動体の中心軸から等距離離れた位置に一対の駆動車輪を備えた移動手段と、前記移動体に搭載され前記駆動車輪より進行方向の後方に設置された床面を清掃する清掃手段と、前記移動手段の動作を制御する制御手段と、を備える自走式掃除機であって、前記駆動車輪の前方に設けられて前記移動体の前進で床面の段差を検出する第1の検出手段と、前記駆動車輪の後方に設けられて前記移動体の後退で床面の段差を検出する第2の検出手段と、を有し、前記制御手段は、前記第1の検出手段と前記第2の検出手段による前記段差の検出によって、前記駆動車輪を段差から脱輪させることなく前記段差の上方面で段差際までの清掃を行うように前記駆動車輪を制御する構成とする。
In order to solve the above problems, the present invention mainly adopts the following configuration.
A cylindrical moving body, a moving means mounted on the moving body and provided with a pair of driving wheels at a distance from the central axis of the moving body, and mounted on the moving body and moving in a traveling direction from the driving wheel. A self-propelled cleaner comprising a cleaning means for cleaning a floor surface installed behind, and a control means for controlling the operation of the moving means, provided in front of the drive wheel, First detection means for detecting a step on the floor surface by advancing, and second detection means for detecting a step difference on the floor surface by retreating the movable body provided behind the drive wheel, The control means is configured to perform cleaning up to the level of the step on the upper surface of the step without causing the driving wheel to escape from the step by detecting the step by the first detection unit and the second detection unit. The driving wheel is configured to be controlled.
また、前記自走式掃除機において、前記制御手段は、前記移動体の前進で前記第1の検出手段により前記段差を検出した場合に、所要の距離後退させた後に略180度旋回させる第1の動作制御を行い、前記第2の検出手段で前記段差を検出するまで後退させ、前記後退で段差を検出した後に所定距離前進させながら前進方向と直角方向に所定距離移動させる第2の動作制御を行い、前記第2の動作制御を繰り返して前記段差の際を清掃する構成とする。 Further, in the self-propelled cleaner, the control means is configured to first turn about 180 degrees after retreating a predetermined distance when the step is detected by the first detection means when the moving body moves forward. The second operation control is made to move backward until the step is detected by the second detection means, and after moving the predetermined distance in the direction perpendicular to the forward direction while moving forward by a predetermined distance after detecting the step by the backward movement. And the second operation control is repeated to clean the step.
また、前記自走式掃除機において、前記制御手段は、前記計測手段によって計測された前記移動体の進行方向と直角方向に存在する前記対象物である壁間の距離と前記清掃手段の清掃幅とに基づいて、前記第2の動作制御における繰り返しの回数を算出し、前記算出した繰り返し回数だけ動作制御させて前記壁間に存在する前記段差の際を清掃する構成とする。 Further, in the self-propelled cleaner, the control means includes a distance between the walls that are the objects present in a direction perpendicular to the traveling direction of the moving body measured by the measuring means and a cleaning width of the cleaning means. Based on the above, the number of repetitions in the second operation control is calculated, and the operation is controlled by the calculated number of repetitions to clean the step existing between the walls.
本発明によれば、掃除ロボットが段差(絶壁)から脱輪又は落下することなく、安全に玄関の上がり口や階段の降り口等の段差上方平坦面を段差(絶壁)の際まで自動動作で清掃することができる。 According to the present invention, the cleaning robot automatically cleans the flat surfaces above the steps, such as the entrance of the entrance and the exit of the stairs, to the level of the steps (cliffs) without removing or dropping from the steps (cliffs). can do.
本発明の実施形態に係る自走式掃除機について、図1〜図3を参照しながら以下説明する。図1は本発明の実施形態に係る自走式掃除機の全体構成を斜め上方から見た外観図である。図2は本実施形態に係る自走式掃除機の全体構成を斜め下方から見た外観図である。図3は本実施形態に係る自走式掃除機における主要な構成部品の配置を示す側面図である。 A self-propelled cleaner according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 is an external view of the entire configuration of a self-propelled cleaner according to an embodiment of the present invention as viewed obliquely from above. FIG. 2 is an external view of the entire configuration of the self-propelled cleaner according to the present embodiment as viewed obliquely from below. FIG. 3 is a side view showing the arrangement of main components in the self-propelled cleaner according to the present embodiment.
図1〜図3において、自走式掃除機1は円筒形状をしており、前面にバンパ5を備えている。バンパ5は障害物に接触すると一定距離平行移動する構成となっており、障害物との接触を検出可能な構成となっている。バンパ5には周囲の障害物を非接触で検出するための赤外線距離センサ10a〜10e、発振と受信で一組の超音波距離センサ20,21が備えられている。ここで、赤外線距離センサは、例えば30cm以内の障害物検知用、超音波距離センサは、例えば30cm以上の障害物検知用として用いてもよい。
1 to 3, the self-propelled
さらに、自走式掃除機前方下部には充電台とドッキングして充電するためのドッキングガイド25が設置されており、ドッキングガイド内部に充電端子(図示せず)と、ドッキング検知センサ(図示せず)が設置されている。さらに、自走式掃除機上面には、掃除モード等を選択するための操作スイッチ群30、電源スイッチ35、自走式掃除機を持ち運ぶためのハンドル40、リモコン受光部50、音声案内用スピーカー60、ダストボックス70が備えられている。
Further, a
自走式掃除機1は底面の中央左右に右走行輪80、左走行輪90を有している。右走行輪80は右走行モータ83、減速機85により駆動される構成となっており、右走行輪80はバネを用いたサスペンション機構87により床面に押し付けられる構成となっている。左走行輪90についても右走行輪と同様の構成となっている。自走式掃除機はこれら2つの走行輪をそれぞれ独立に駆動することによって、直進、後退、旋回を行うことが可能となっている。右走行モータ83にはエンコーダ(図示せず)が設置されており、エンコーダが検出した走行モータの回転角度、減速機85の減速比及び走行輪80の直径から移動距離を把握することができる。
The self-propelled
走行輪はサスペンション機構により床面に押し付けられる構成となっているため、10mm程度の段差に乗り上げるなどの理由により自走式掃除機1が浮き上がったとしても、サスペンション機構により右走行輪80、左走行輪90が独立して下方に揺動することで常に床面に走行輪が接触する状態を維持でき、駆動力が伝わるよう構成されている。
Since the traveling wheels are configured to be pressed against the floor surface by the suspension mechanism, even if the self-propelled
自走式掃除機1は、底面の進行方向前側に1個、後方に2個の補助輪95を有している。この補助輪95により、自走式掃除機の底面と床面の距離を一定に保つことが可能となる。さらに、底面には、段差を検出するための段差検出センサ100a〜100fが設置されている(図2を参照)。さらに、底面後方に吸引ノズル105を設置しており、吸引ノズル105の中にはブラシ110を設置している。さらに、吸引ノズル105の片側端部には、回転吸口機構120が設置されている。壁際等の移動時には回転吸口機構120を開くことで段差(壁)沿いのごみを吸引することができる。
The self-propelled
吸引ノズル105から、ダストボックス70、フィルタ140、ファンモータ130への空気流路が形成されている。ファンモータ130を駆動することで吸込力が発生し、吸引ノズル105から塵埃が吸引され、塵埃はフィルタ140を通ることができないのでダストボックス70内に集められる。このとき、ブラシ110を動作させてごみをかき上げることで清掃能力をさらに向上させることができる。さらに、自走式掃除機1は、本体内部後方に各部に電力を供給するバッテリー150を搭載している。
An air flow path from the
自走式掃除機1には障害の対象物との距離を測定できる赤外線距離センサ10a〜10eが、前方、左右斜め前方、左右側方に設置されている。これらの赤外線距離センサ10a〜10eにより、自走式掃除機1からそれぞれの赤外線距離センサ10a〜10eが向いている方向に存在する物体までの距離を検出することができる。さらに、自走式掃除機1の内部にはジャイロセンサ155(図4でのみ表示)が設置されている。ジャイロセンサ155により自走式掃除機1の旋回角度を検出することができる。
In the self-
次に、自走式掃除機1の制御系の構成について図4を参照しながら説明する。図4は本実施形態に係る自走式掃除機1の制御装置の構成とセンサ群を示すブロック図である。
Next, the configuration of the control system of the self-propelled
自走式掃除機の制御装置(コントローラ)は、ファンモータ130を制御するファンモータコントローラ160と、ファンモータコントローラと通信しながら部屋内の移動計画を行うメインコントローラ170と、各種のセンサ信号の処理を行う下位コントローラ180と、から構成されている。各々のコントローラは、通信ケーブルで接続されて通信可能な構成となっており、コマンドやセンサ情報やコントローラの状態などを通信する。
The control device (controller) of the self-propelled cleaner includes a
ファンモータコントローラ160は、ファンモータ130の回転を制御する。さらに、バッテリー150から電源の供給を受けて、メインコントローラ170と下位コントローラ180に電源を供給する。
The
メインコントローラ170には、吸引ノズル105の圧力を測定する圧力センサ190、充電台とのドッキングを検出するドッキング検出センサ200、ダストボックス70が装着されていることを検出するダストボックスセンサ210、自走式掃除機1が持ち上げられたことを検出する持ち上げ検出センサ220、回転吸口機構を開閉するための回転吸口駆動モータ230、操作スイッチ30、リモコン受光部50、自走式掃除機1の状態を使用者に知らせるための表示用LED240、スピーカー60から使用者に音声でガイダンスを提示するための音声インタフェース250、がそれぞれ接続されている。
The
下位コントローラ180には、旋回時の回転角度を検出するジャイロセンサ155、床面の段差を検出するための段差検出センサ100a〜100f(赤外線センサを用いて、例えば床面からの段差が5cm以上であれば床面に段差有りと検出)、バンパが障害物に接触したことを検出する左バンパセンサ260、右バンパセンサ270、前方の比較的離れた障害物を検出するための左超音波センサ20、右超音波センサ21、比較的近距離の障害物を精度よく検出するための赤外線センサ10a〜10e、右走行モータ83、左走行モータ280、吸引ノズル内のブラシ110を駆動するためのブラシモータ290、がそれぞれ接続されている。
The
次に、本実施形態に係る自走式掃除機の動作について図5を用いて説明する。図5は本実施形態に係る自走式掃除機が壁に囲まれた部屋内を清掃する移動制御の手順を示すフローチャートである。 Next, operation | movement of the self-propelled cleaner which concerns on this embodiment is demonstrated using FIG. FIG. 5 is a flowchart showing a procedure of movement control for cleaning a room surrounded by walls by the self-propelled cleaner according to the present embodiment.
自走式掃除機1は、側方を検出する赤外線距離センサを用いながら壁沿いに部屋を一周して部屋の大まかな形状を把握する(S1)。この壁沿いの移動中に進行方向先端に設置された段差検出センサ100a,100b(図2を参照)が段差を検出した場合(S2)には、いったん進行を停止し、赤外線距離センサが障害物を検出しているかどうか判定する(S3)。例えば、段差検出センサ100a,100bが段差を検出した場合であっても、正面赤外線距離センサ10cが障害物までの距離を数センチであると検出した場合には、ステップS2の検出は自走式掃除機が落下(脱輪)するような段差ではなく、例えばサッシのレールの窪みのようなものと判断し、S1に戻る回避動作(S6)を行う。仮に赤外線距離センサ10cに反応が無い場合は、そこを落下(脱輪)段差と判断し、後で説明する段差近傍清掃を行う(S4)。
The self-propelled
壁沿いに部屋を一周しながらこの動作を繰り返し行い、玄関の上がり口のような落下段差(絶壁)を見つける度に段差近傍清掃を行い、部屋一周が終了するまで実行することで部屋一周する間に存在する落下段差(絶壁)について、その際まで清掃することができる。壁沿いの部屋一周終了後は、例えば壁と壁の間を往復して部屋の中(壁近傍を除いた部屋の中央部)を清掃する、または、壁や障害物を検出するとあたかもその障害物で反射したような走行を一定時間行うことで、部屋全体を網羅するように移動し、部屋内の全体を清掃する(S5)。自走式掃除機1は、上述した動作を行うことで部屋内を清掃することができる。
Repeat this operation while making a round of the room along the wall, clean the step every time you find a falling step (cliff) such as the entrance of the entrance, and run until you complete the round of the room. About the existing fall step (cliff), it can be cleaned up to that time. After completing a round of the room along the wall, for example, reciprocate between the walls to clean the inside of the room (the center of the room excluding the vicinity of the wall), or if a wall or obstacle is detected, it is as if the obstacle By traveling for a certain period of time as reflected in the above, the entire room is moved so as to cover the entire room (S5). The self-propelled
ここで、自走式掃除機が落下又は脱輪するような落下段差(絶壁)とサッシのレールのような溝とを区別する判定については、段差検出センサ100a,100bと前方の赤外線距離センサ10cの情報で判断したが、段差検出センサとして距離を直接に測定できる赤外線距離センサのようなものを使用し、落下段差(絶壁)の高さを直接検出して判定しても良い。また、段差検出にその外の方式、例えば超音波方式等のセンサを用いても良い。
Here, regarding the determination of distinguishing a fall step (cliff) where the self-propelled vacuum cleaner falls or derails from a groove such as a sash rail, the
また、自走式掃除機が段差に向かって直交して前方進入する場合には、自走式掃除機が落下することを防止するために、落下防止の位置検出として、前方側に設けた段差検出センサ100a,100bが機能を果たすものである。同様に、後方側から進入する場合には、後方側に設けた段差検出センサ100e,100fがその機能を果たす。さらに、前方から段差に向かって進入する際に、直交する方向ではなくて斜めに進入する場合には、段差検出センサ100c,100dが段差の検出機能を果たすものである。また、段差検出センサ100c,100dの代わりに、吸引ノズル105の近傍に吸い口圧力センサを設けて、この吸い口圧力センサの圧力を測定することで段差を検出してもよい。すなわち、吸い口が段差に達すると、吸い口圧力センサの圧力が急激に低下するので、この低下傾向を検知して段差として検出可能である。
In addition, when the self-propelled cleaner enters the front in a direction orthogonal to the step, the step provided on the front side is used as a position for preventing the fall to prevent the self-propelled cleaner from falling. The
次に、本実施形態に係る自走式掃除機が段差近傍を清掃するときの動作について、図6と図7を参照しながら以下説明する。図6は本実施形態に係る自走式掃除機1が段差近傍を清掃(段差際清掃)する移動制御の手順を示すフローチャートである。図7は本実施形態に係る自走式掃除機が壁面に沿って段差に直交進入した場合における段差近傍を清掃(段差際清掃)する移動態様を図示する説明図である。
Next, the operation when the self-propelled cleaner according to the present embodiment cleans the vicinity of the step will be described below with reference to FIGS. 6 and 7. FIG. 6 is a flowchart showing a procedure of movement control in which the self-propelled
図6において、自走式掃除機1は、第一に前方段差センサ100a,100bが段差を検出した場合、そのままの姿勢で所定距離後退した後、つまり走行輪80,90が段差(絶壁)400から落ちない位置まで後退(S4_1)して、ジャイロセンサ155の信号を監視しながら概略180度その場で旋回する(S4_2)。第二に、左右の側方赤外線距離センサ10a,10eで壁面410までの距離を検出(S4_3)し、つまり段差400の幅(図7で右壁面と左壁面との間の距離)を検出し、検出した段差400の幅と吸引ノズル105の幅から切り返し移動する回数を決定する(S4_4)。このとき、横方向の移動量に誤差があることが想定されるので、吸引ノズル105の掃引に多少の重なりを持つように切り返し移動する回数を決定しておく。
In FIG. 6, the self-propelled
第三に、側方赤外線距離センサ10a,10eの値を監視しながら後方段差センサ100e,100fが段差を検出するまで壁沿いに後退する(S4_5)。第四に、後方段差センサ100e,100fが段差を検出(S4_6)すれば、後退を停止し、図7に示すような例えばS字の軌跡(クランク軌跡でもよい)をたどる様に走行輪80,90を制御し、段差から離れると同時に吸引ノズル105の幅だけ横方向にシフトするように移動する。上述した動作を前記算定した切り返し回数だけ繰り返すことによって、段差の際までの清掃を行うことができる。段差沿い清掃終了後は、壁面410沿いにそのまま前進して部屋内を一周するまで壁面沿いの走行を継続して清掃する。
Third, while monitoring the values of the side
次に、本実施形態に係る自走式掃除機が壁面に沿って段差に並行進入した場合における段差近傍清掃について図8を参照しながら説明する。図8は本実施形態に係る自走式掃除機が壁面に沿って段差に並行進入した場合における段差近傍清掃の移動態様を図示する説明図である。 Next, the cleaning in the vicinity of the step when the self-propelled cleaner according to the present embodiment enters the step along the wall surface will be described with reference to FIG. FIG. 8 is an explanatory diagram illustrating a moving manner of cleaning near the step when the self-propelled cleaner according to the present embodiment enters the step in parallel along the wall surface.
図8に示すように、段差(絶壁)400の片側もしくは両側に壁410が無い場合も想定される。図8の図示例では、段差400に平行な右側壁410の方向から進入した場合の段差際清掃を示す。この場合には、右側壁410沿い走行でその壁410との距離を検出する側方赤外線距離センサ10aにより段差400の右端側で壁410の無いことを検出する。
As shown in FIG. 8, it is assumed that there is no
次いで、(1)に示すように壁に沿いつつ段差400に向かった方向に移動する。このときに、前方段差センサ100a,100bで段差400を検出し、(2)に示すようにそのままの姿勢で所定距離後退した後、(3)に示すようにジャイロセンサ155の信号を監視しながら概略180度その場で旋回する。続いて、(4)に示すように後方段差センサ100e,100fが段差400を検出するまで後退し、後方段差センサ100e,100fが段差400を検出すると、後退を停止し、(5)に示すようなS字の軌跡(クランク軌跡でもよい)をたどる様に走行輪80,90を制御し、段差400から離れると同時に吸引ノズル105の幅だけ横方向にシフトするように移動する。
Subsequently, as shown in (1), it moves along the wall in a direction toward the
上述した動作を繰り返すことで段差の際までの清掃を行うことができる。図8に示すように清掃終了方向に壁(左側の壁)がある場合は、その壁との距離を検出する赤外線距離センサを監視すれば、段差の終了を判断することができる。両側に壁が無い場合は、横方向のシフト量を少なくし、小刻みに前進と横方向シフトを繰り返すことで段差沿い清掃を実施することが出来る。段差沿い清掃終了後は、壁沿いにそのまま前進して部屋内を一周するまで壁沿いの走行を継続する。 By repeating the above-described operation, cleaning up to the level of the step can be performed. As shown in FIG. 8, when there is a wall (left wall) in the cleaning end direction, the end of the step can be determined by monitoring an infrared distance sensor that detects the distance to the wall. When there are no walls on both sides, it is possible to perform cleaning along the steps by reducing the amount of shift in the lateral direction and repeating forward and lateral shifts in small increments. After cleaning along the steps, continue along the walls until you move forward along the walls and go around the room.
ここで、壁面までの距離の検出について、赤外線方式の距離センサを例に説明したが、距離センサは赤外線に限るものではなく、距離が測定できれば他の方式のセンサでも良い。また、図7と図8の移動制御からも分かるように、本実施形態に係る自走式掃除機は、段差の上方平坦面での段差際清掃で前進と後退を繰り返す動作を行う。そして、この段差上方平坦面の例として玄関の上がり口が挙げられるが、ここにはマットを敷いている場合が多い。段差際清掃でマットを清掃する場合に、清掃効率を上げるために、吸引式の清掃手段に加えてモータ駆動による回転式のブラシを設置し、ブラシで効率良くゴミをかきだすために自走式掃除機の進行方向(前進と後退)とブラシの回転方向を連係させる。すなわち、自走式掃除機の進行方向を検知して、この進行方向検知によってブラシの回転方向を切り替えるように制御する。 Here, the detection of the distance to the wall surface has been described by taking an infrared distance sensor as an example, but the distance sensor is not limited to infrared, and other types of sensors may be used as long as the distance can be measured. As can be seen from the movement control in FIGS. 7 and 8, the self-propelled cleaner according to the present embodiment performs an operation of repeating forward and backward movements by cleaning the step on the upper flat surface of the step. An example of the flat surface above the level difference is an entrance entrance, which is often laid with a mat. In order to improve the cleaning efficiency when cleaning the mat by step cleaning, a rotary brush driven by a motor is installed in addition to the suction-type cleaning means, and the self-propelled cleaning is used to efficiently scrap out the garbage with the brush. Coordinate the direction of machine movement (forward and backward) and the direction of brush rotation. That is, the traveling direction of the self-propelled cleaner is detected, and control is performed so as to switch the rotation direction of the brush by detecting the traveling direction.
以上説明したように、本発明の実施形態は、次のような構成を備えて機能乃至作用を奏することを主たる特徴とするものである。すなわち、本体が円筒形状からなり清掃用の吸引ノズルが進行方向後方に配置された家庭用自走式掃除機では、段差の上方面の際まで清掃できないか、又は段差の際まで清掃しようとすると段差から落下又は脱輪する虞があった。そこで、本実施形態では、円筒形状の移動体の進行方向前方に絶壁を検出する第1の検出手段を備え、前記移動体に搭載された清掃手段の進行方向後方に絶壁を検出する第2の検出手段を備え、前記第1の検出手段で絶壁を検出した場合に、所定の距離後退後、概略180度旋回し、前記第2の検出手段で段差を検出するまで後退し、その後S字に前進することで横方向に所定距離移動し、これらの後退とS字前進の移動を繰り返すことで絶壁の際まで清掃することを可能な構成である。換言すると、段差に向かって前方に進行した場合に段差を検出した後に所定距離後退し、180度旋回して吸引ノズルを走行輪より段差に接近させ、本体左右側に設けた距離センサで検出した壁面までの距離と吸引ノズル幅を用いて決定した回数だけ、後退、幅寄せ前進を繰り返すことで、段差の際まで安全に清掃することが可能となる。 As described above, the embodiment of the present invention is mainly characterized in that it has the following configuration and exhibits functions or actions. In other words, in a household self-propelled cleaner in which the main body has a cylindrical shape and the suction nozzle for cleaning is disposed rearward in the traveling direction, it is not possible to clean up to the upper surface of the step or to clean up to the step There was a risk of falling or escaping from the step. Therefore, in the present embodiment, a first detection unit that detects a cliff in front of the moving direction of the cylindrical moving body is provided, and a second cliff that detects the cliff in the direction of movement of the cleaning unit mounted on the moving body is provided. Provided with a detecting means, and when the first detecting means detects a cliff, after reversing a predetermined distance, it turns about 180 degrees, retreats until a step is detected by the second detecting means, and then turns into an S-shape. By moving forward, it moves a predetermined distance in the lateral direction, and by repeating these backward movement and S-shaped forward movement, it is possible to clean up to the cliff. In other words, when advancing forward toward the step, the step is detected and then moved backward by a predetermined distance, turned 180 degrees, the suction nozzle is made closer to the step from the running wheel, and detected by a distance sensor provided on the left and right sides of the main body. By repeating the backward movement and the width-adjusting advance for the number of times determined using the distance to the wall surface and the suction nozzle width, it becomes possible to safely clean up to the level of the step.
1:自走式掃除機、5:バンパ、10a〜10e:赤外線距離センサ、20,21:超音波距離センサ、25:ドッキングガイド、30:操作スイッチ、40:ハンドル、50:リモコン受信用受光窓、60:音声案内用スピーカー、70:ダストボックス、80:右走行輪、83:走行モータ、85:減速機、87:サスペンション機構、90:左走行輪、95:補助輪、
105:吸引ノズル、110:ブラシ、120:回転吸口機構、130:ファンモータ、140:フィルタ、150:バッテリー、160:ファンモータコントローラ、170:メインコントローラ、180:下位コントローラ、190:圧力センサ、200:ドッキング検出センサ、210:ダストボックスセンサ、220:持ち上げ検出センサ、230:回転吸口駆動モータ、240:表示用LED、250:音声インタフェース、260:左バンパセンサ、270:右バンパセンサ、280:左走行モータ、290:ブラシモータ
1: Self-propelled cleaner, 5: Bumper, 10a to 10e: Infrared distance sensor, 20, 21: Ultrasonic distance sensor, 25: Docking guide, 30: Operation switch, 40: Handle, 50: Remote control receiving light receiving window , 60: voice guidance speaker, 70: dust box, 80: right traveling wheel, 83: traveling motor, 85: speed reducer, 87: suspension mechanism, 90: left traveling wheel, 95: auxiliary wheel,
105: suction nozzle, 110: brush, 120: rotary suction mechanism, 130: fan motor, 140: filter, 150: battery, 160: fan motor controller, 170: main controller, 180: lower controller, 190: pressure sensor, 200 : Docking detection sensor, 210: Dust box sensor, 220: Lift detection sensor, 230: Rotary suction drive motor, 240: LED for display, 250: Audio interface, 260: Left bumper sensor, 270: Right bumper sensor, 280: Left travel motor, 290: Brush motor
Claims (11)
前記駆動車輪の前方に設けられて前記移動体の前進で床面の段差を検出する第1の検出手段と、前記駆動車輪の後方に設けられて前記移動体の後退で床面の段差を検出する第2の検出手段と、を有し、
前記制御手段は、前記第1の検出手段と前記第2の検出手段による前記段差の検出によって、前記駆動車輪を段差から脱輪させることなく前記段差の上方面で段差際までの清掃を行うように前記駆動車輪を制御する
ことを特徴とする自走式掃除機。 A cylindrical moving body, a moving means mounted on the moving body and provided with a pair of driving wheels at a distance from the central axis of the moving body, and mounted on the moving body and moving in a traveling direction from the driving wheel. A self-propelled cleaner comprising a cleaning means for cleaning a floor surface installed behind, and a control means for controlling the operation of the moving means,
A first detection means provided in front of the drive wheel for detecting a step on the floor surface by the advancement of the moving body; and a step difference provided on the rear side of the drive body for detecting a step surface on the floor. Second detecting means for
The control means performs cleaning up to the level of the step on the upper surface of the step without removing the drive wheel from the step by detecting the step by the first detection unit and the second detection unit. The self-propelled cleaner characterized by controlling the drive wheel.
前記第1の検出手段と前記2の検出手段は、赤外線を利用するセンサであることを特徴とする自走式掃除機。 In claim 1,
The first detection means and the second detection means are sensors that use infrared rays.
前記制御手段は、前記移動体の前進で前記第1の検出手段により前記段差を検出した場合に、所要の距離後退させた後に略180度旋回させる第1の動作制御を行い、前記第2の検出手段で前記段差を検出するまで後退させ、前記後退で段差を検出した後に所定距離前進させながら前進方向と直角方向に所定距離移動させる第2の動作制御を行い、前記第2の動作制御を繰り返して前記段差の際を清掃する
ことを特徴とする自走式掃除機。 In claim 1 or 2,
When the step is detected by the first detection unit as the moving body moves forward, the control unit performs first operation control of turning about 180 degrees after retreating a predetermined distance, and performing the second operation. The second operation control is performed in which the detection means moves backward until the step is detected, and after the step is detected by the backward movement, the second operation control is performed by moving a predetermined distance in a direction perpendicular to the forward direction while moving forward by a predetermined distance. A self-propelled cleaner, wherein the step is repeatedly cleaned.
前記移動体には、前記移動体の走行障害となる対象物との距離を計測する計測手段を左右両側に設けることを特徴とする自走式掃除機。 In claim 1, 2 or 3,
A self-propelled cleaner, characterized in that the moving body is provided with measuring means on both the left and right sides for measuring a distance from an object that becomes a traveling obstacle of the moving body.
前記制御手段は、前記計測手段によって計測された前記移動体の進行方向と直角方向に存在する前記対象物である壁間の距離と前記清掃手段の清掃幅とに基づいて、前記第2の動作制御における繰り返しの回数を算出し、前記算出した繰り返し回数だけ動作制御させて前記壁間に存在する前記段差の際を清掃する
ことを特徴とする自走式掃除機。 In claim 4,
The control unit is configured to perform the second operation based on a distance between the walls as the object and a cleaning width of the cleaning unit, which are measured by the measuring unit and perpendicular to the moving direction of the moving body. A self-propelled cleaner, wherein the number of repetitions in the control is calculated, the operation is controlled by the calculated number of repetitions, and the step existing between the walls is cleaned.
前記後退で段差を検出した後に所定距離前進させながら前進方向と直角方向に所定距離移動させ軌跡は、略S字の軌跡またはクランク形状の軌跡であることを特徴とする自走式掃除機。 In claim 3, 4 or 5,
A self-propelled cleaner characterized in that, after detecting a step in the backward movement, a predetermined distance is moved in a direction perpendicular to the forward direction while moving forward by a predetermined distance, and the locus is a substantially S-shaped locus or a crank-shaped locus.
前記清掃手段は、吸引式の清掃手段に加えて、駆動回転式のブラシを設け、
前記駆動回転式ブラシの駆動回転の方向を自走式掃除機の前進または後退の進行方向にしたがって切り替える
ことを特徴とする自走式掃除機。 In any one of claims 1 to 6,
In addition to the suction-type cleaning means, the cleaning means is provided with a driving rotary brush,
The self-propelled cleaner is characterized in that the direction of driving rotation of the drive-rotating brush is switched according to the forward or backward traveling direction of the self-propelled cleaner.
前記清掃手段として吸引式の清掃手段を設け、
前記第2の検出手段の代わりに、前記吸引式清掃手段の吸引圧力を測定する圧力測定手段を用いる
ことを特徴とする自走式掃除機。 In any one of claims 1 to 6,
A suction type cleaning means is provided as the cleaning means,
A self-propelled cleaner characterized by using pressure measuring means for measuring the suction pressure of the suction type cleaning means instead of the second detection means.
前記移動体の前方側に走行障害物を検知する計測手段を設け、
前記制御手段は、前記移動体の前進で前記第1の検出手段により前記段差を検出した場合であっても、前記計測手段により前記走行障害物を検知した場合には前記駆動車輪を脱輪させる段差が前方に存在しないと判断する
ことを特徴とする自走式掃除機。 In claim 3,
A measuring means for detecting a traveling obstacle is provided on the front side of the moving body,
Even when the step is detected by the first detection unit when the moving body moves forward, the control unit causes the driving wheel to be derailed when the traveling obstacle is detected by the measurement unit. A self-propelled cleaner characterized by judging that there is no step in front.
前記制御手段は、前記対象物である壁に沿った前進で前記計測手段による壁の不存在を検知することによって適宜に旋回させた後に前記移動体の前進で前記第1の検出手段により前記段差を検出した場合に、所要の距離後退させた後に略180度旋回させる第1の動作制御を行い、前記第2の検出手段で前記段差を検出するまで後退させ、前記後退で段差を検出した後に所定距離前進させながら前進方向と直角方向に所定距離移動させる第2の動作制御を行い、前記第2の動作制御を繰り返して前記段差の際を清掃する
ことを特徴とする自走式掃除機。 In claim 4,
The control means appropriately turns by detecting the absence of the wall by the measuring means by advancing along the wall as the object, and then the step by the first detecting means by advancing the moving body. Is detected, the first operation control is performed to turn about 180 degrees after the required distance has been retracted, the second detecting means is retracted until the step is detected, and the step is detected by the backward movement. A self-propelled cleaner characterized by performing second operation control for moving a predetermined distance in a direction perpendicular to the forward direction while moving forward by a predetermined distance, and cleaning the step by repeating the second operation control.
前記移動体の前進で前記第1の検出手段により前記段差を検出するステップと、
前記段差検出後に所要の距離後退させた後に略180度旋回させるステップと、
前記旋回後に前記第2の検出手段で前記段差を検出するまで後退させるステップと、
前記後退で段差を検出した後に所定距離前進させながら前進方向と直角方向に所定距離移動させるステップと、
前記所定距離移動させた後に所定距離前進させながら前記直角方向に所定距離移動させる動作を繰り返すステップと、からなる
ことを特徴とする自走式掃除機の走行制御方法。 A cylindrical moving body, a moving means mounted on the moving body and provided with a pair of driving wheels at a distance from the central axis of the moving body, and mounted on the moving body and moving in a traveling direction from the driving wheel. A cleaning unit that cleans the floor surface installed behind, a control unit that controls the operation of the moving unit, and a first step that is provided in front of the drive wheel and detects a step on the floor surface by the advance of the moving body. In the traveling control method of a self-propelled cleaner, comprising: a detecting means; and a second detecting means provided behind the driving wheel and detecting a step of the floor surface by retreating the moving body.
Detecting the step by the first detection means in advance of the moving body;
Turning about 180 degrees after retreating a required distance after the step detection;
Retreating until the step is detected by the second detection means after the turn;
Moving a predetermined distance in a direction perpendicular to the forward direction while moving forward a predetermined distance after detecting a step in the backward movement;
Repeating the operation of moving the predetermined distance in the right-angle direction while moving the predetermined distance forward after moving the predetermined distance, and a travel control method for a self-propelled cleaner.
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