JP4155864B2

JP4155864B2 - Self-propelled vacuum cleaner

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Publication number: JP4155864B2
Application number: JP2003123217A
Authority: JP
Inventors: 毅小河
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2003-04-28
Filing date: 2003-04-28
Publication date: 2008-09-24
Anticipated expiration: 2023-04-28
Also published as: JP2004325020A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自走しながら室内の清掃を行う自走式掃除機に関するものであり、特に、空気中に浮遊する塵埃を自走しながら吸引する自走式掃除機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、室内を自走して床面を清掃する自走式掃除機が種々提案されている。例えば、特許文献１には、室内の側壁の近傍領域を隅々まで清掃するとともに、側壁の材質や形状等にかかわらず、安定した走行経路を決定する掃除ロボットが開示されている。
【０００３】
また、特許文献２には、自律走行可能な掃除機本体に設けられた吸塵手段の動作に対応して、電気機器（例えば、空調装置、照明装置、音響装置（テレビ、電話など））を動作させるようにした掃除装置が開示されている。つまり、この掃除装置では、吸塵手段の吸塵動作時には、その吸塵動作により巻き上げられる床面上の塵埃を空調装置にて換気したり、照明装置を点灯させて自走の際の画像処理を容易にしたり、良好な自走ができるようになっている。また、清掃時に発生する騒音とは逆位相の音を音響装置から発生させることで、騒音の低減を図っている。
【０００４】
また、特許文献３には、掃除機本体と、モータにより車輪が回転する玩具の台車とを一体化することにより、玩具の有効利用とランダムな自走とを実現する掃除機が開示されている。
【０００５】
一方、例えば特許文献４には、自走式ではないが、床面を清掃する電気掃除機が開示されている。この電気掃除機では、床面清掃時には、集塵装置を排気口に取り付けて、排気空気中の微細塵を捕塵する一方、床面清掃以外の時には、上記集塵装置を掃除機本体の集塵口に取り付けて、当該集塵装置を介して室内の浮遊塵を捕塵するようにしている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平７−８８４５３号公報
【特許文献２】
特開２００２−２０９８１８号公報
【特許文献３】
実開平５−５０５２号公報
【特許文献４】
特開平７−３９４７９号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、特許文献１〜３に記載の自走式掃除機は、いずれも、室内の床面上の清掃、つまり、床面上に一旦堆積した塵埃やゴミを除去するものである。この種の自走式掃除機では、床面上の清掃を行う際に、床面上の空間を小さく遮蔽するとともに、その空間を減圧しなければならないため、吸塵能力を大きく確保する必要がある。さらに、床材の違いによっては、必要とする吸塵力にも大きな差がでてくる場合もある。
【０００８】
このように、床面の清掃を行う従来の自走式掃除機は、床面を清掃するために非常に大きな吸塵能力を要するため、本体に内蔵される電動送風機が大型化するとともに、同じく内蔵しているバッテリも大型化、重量化し、ひいては掃除機自体が大型化するという問題が生ずる。このような問題は、例えば、テーブルやベットの下などの狭い空間内の清掃をも阻み、部屋の隅々まで掃除ができなくなるというさらなる問題をも招来する。
【０００９】
また、特許文献４の電気掃除機は、床面清掃以外のときのみ空気中の塵埃を集塵するものであるが、元々、床面の清掃を行うものであるため、大型の電動送風機を内蔵しており、掃除機本体自体が大きい。しかも、床面清掃以外のときにおける上記電気掃除機は、固定の空気清浄機と同等と考えられ、部屋の隅々までを空気清浄できるものではない。
【００１０】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、床面清掃時のような吸塵能力を必要とせず、これによって掃除機自体の小型化を図ることができるとともに、部屋の隅々まで清掃を行うことができる自走式掃除機を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の自走式掃除機は、移動手段が掃除機本体を移動させることで自走する。このとき、掃除機本体が有する電動送風機は、掃除機本体の吸込部を介して、床面上の塵埃ではなく、空気中に浮遊している塵埃を空気とともに吸引するので、床面清掃時のような大きな吸引能力が不要である。この結果、電動送風機を小型化することができるので、掃除機本体を小型化することができる。したがって、例えばベットの下や、家具と家具との間の狭い空間にも自走式掃除機を移動させて、部屋の隅々まで清掃を行うことができる。
【００１２】
また、本発明の自走式掃除機では、空気中に浮遊している段階の塵埃を、自走しながら除去するので、床面上への塵埃の堆積を防止することができる。これにより、小型の自走式掃除機であっても、室内の清掃を行う掃除機としての機能を十分に発揮させることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
〔実施の形態１〕
本発明の実施の一形態について、図１ないし図８に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【００１４】
本発明の自走式掃除機は、床面を清掃するのではなく、空気中に浮遊している段階の塵埃を、自走しながら１日に所定回数吸引することで、床面上への塵埃の堆積を未然に防止し、部屋の清掃を行う点に大きな特徴がある。このような点を踏まえ、以下、本発明の自走式掃除機について説明する。
【００１５】
（１．掃除機の基本構成）
図１は、本実施形態の自走式掃除機（以下、単に掃除機と称する）１の外観構成を示す斜視図である。この掃除機１は、自走しながら室内の清掃（特に、空気中に含まれる塵埃の吸引）を行うものであり、掃除機本体２と、この掃除機本体２に設けられる吸込部３および排気口４とを備えている。
【００１６】
掃除機本体２は、図示しない集塵装置や後述する吸込モータ１５（図５参照）を内蔵している。上記の集塵装置は、例えば、紙パックやフィルタ、サイクロン集塵機で構成することが可能である。
【００１７】
吸込部３は、吸込モータ１５の運転により、空気中に浮遊している室内の塵埃を空気とともに吸引する部分である。吸込部３を介して吸引された空気は、掃除機本体２内の上記集塵装置に導かれ、当該空気に含まれる塵埃が除去される。排気口４は、上記集塵装置にて塵埃が除去された後の空気を機外に排出する。
【００１８】
（２．掃除機本体の構成）
次に、掃除機本体２の構成について説明する。
図１に示すように、掃除機本体２は、本実施形態では、第１筐体２ａと、第２筐体２ｂとで構成されている。なお、第１筐体２ａと第２筐体２ｂとは、一体化されていてもよい。
（２−１．第１筐体について）
【００１９】
第１筐体２ａは、上述した集塵装置や吸込モータ１５等を内蔵している。なお、第１筐体２ａの内部の詳細な構成については、後述する。第１筐体２ａは、本実施形態では、上面および下面を八角形とする平板状の八角柱となっているが、この形状に特に限定されるわけではない。
【００２０】
第１筐体２ａの上面および下面を除いて対向する２側面近傍には、回転により掃除機本体２を移動させる車輪５ａ・５ｂが設けられている。車輪５ａは、掃除機本体２の進行方向に向かって右側に位置しており、図２に示すように、掃除機本体２の内部の後述する右駆動モータ１３ａにより、軸２０ａを介して回転駆動される。一方、車輪５ｂは、上記進行方向に向かって左側に位置しており、後述する左駆動モータ１３ｂにより、軸２０ｂを介して回転駆動される。つまり、車輪５ａ・５ｂは、別々の駆動手段（右駆動モータ１３ａ・左駆動モータ１３ｂ）によって回転駆動される。なお、軸２０ａ・２０ｂは、同一直線上に位置するように、それぞれ設けられている。
【００２１】
例えば、右駆動モータ１３ａの駆動により、軸２０ａが車輪５ａに向かって正転方向（時計回りの方向）に回転し、左駆動モータ１３ｂの駆動により、軸２０ｂが車輪５ｂに向かって正転方向（時計回りの方向）に回転すると、車輪５ａ・５ｂがそれぞれ正転方向に回転し、掃除機本体２は進行方向に対して右方向（上方から見て時計回り）に回転する。
【００２２】
また、右駆動モータ１３ａの駆動により、軸２０ａが車輪５ａに向かって逆転方向（反時計回りの方向）に回転し、左駆動モータ１３ｂの駆動により、軸２０ｂが車輪５ｂに向かって正転方向に回転すると、車輪５ａが逆転方向に回転し、車輪５ｂが正転方向に回転することで、掃除機本体２は前進する。また、右駆動モータ１３ａおよび左モータ１３ｂの駆動により、車輪５ａ・５ｂが上記とは逆方向に回転すると、掃除機本体２は後退する。
【００２３】
このように、右駆動モータ１３ａおよび左駆動モータ１３ｂの各々の駆動により、車輪５ａ・５ｂが各々回転することで、掃除機本体２が前後左右に自由に移動することができる。
【００２４】
また、第１筐体２ａの下面（床面と対向する面）には、少なくとも１個の補助車輪（図示せず）が設けられている。本実施形態では、掃除機１を車輪５ａ・５ｂの２輪駆動としているので、このような補助車輪を少なくとも１個設けることにより、掃除機本体２が床面に対して３点以上で支持され、掃除機１を安定して移動させることができる。
【００２５】
なお、車輪５ａ・５ｂが近接する第１筐体２ａの各側面にさらに１つずつ車輪を追加して合計４輪とし、４輪とも駆動するようにしてもよいし、そのうちの２輪だけを駆動するようにしてもよい。これらの場合、上記の補助車輪は不要である。
（２−２．第２筐体について）
【００２６】
図１に示すように、第２筐体２ｂは、後述する可動式アーム７の一端（吸込口７ａ）とは反対側の他端を支持する支持部となるものであり、第１筐体２ａの上面に設けられている。第２筐体２ｂは、平板状の直方体形状となっているが、この形状に限定されるわけではない。なお、第２筐体２ｂを省略し、第１筐体２ａを可動式アーム７の支持部とする構成であっても構わない。
【００２７】
第２筐体２ｂの側面には、障害物センサ６が設けられている。障害物センサ６は、掃除機本体２の周囲に存在する、掃除機本体２の移動を妨げる障害物（例えば壁や家具など）を検知するものである。
【００２８】
障害物センサ６としては、例えば超音波により障害物との距離を測る測距センサや、障害物との衝突時の衝撃を検知する衝突センサなどで構成することが可能である。測距センサは、例えば２００ｍｓｅｃごとにセンシングを行い、その信号（センシング結果）を後述する制御部１９（図５参照）に送信する。また、衝突センサは、外部との衝突により衝撃を検知したときに、制御部１９に信号を送信する。
【００２９】
ここで、図３は、第２筐体２ｂの斜視図を示している。本実施形態では、障害物センサ６は、第２筐体２ｂの４側面（上面および下面を除く面）にそれぞれ設けられている。これにより、障害物センサ６は、掃除機本体２の周囲の４方向の領域（進行方向に向かって前方の領域▲１▼、左側方の領域▲２▼、後方の領域▲３▼、右側方の領域▲４▼）の範囲内にある障害物を検知することができる。つまり、障害物センサ６は、掃除機本体２のほぼ周囲全体にわたって、障害物の有無を検知することができる。
【００３０】
なお、障害物センサ６の設置位置は、上記の第２筐体２ｂの４側面には限定されず、例えば、第１筐体２ａの上面および下面を除く４側面であってもよい。
【００３１】
（３．吸込部の構成）
次に、吸込部３の詳細について説明する。
吸込部３は、図１および図４に示すように、可動式アーム７と、埃センサ８とを有している。
【００３２】
可動式アーム７は、空気中に浮遊している塵埃とともに空気を吸い込むためのノズルであり、その一端は開放されて空気の吸込口７ａとなっており、他端は掃除機本体２の第２筐体２ｂにて支持されている。本実施形態では、可動式アーム７は、回転および回動可能に第２筐体２ｂに支持されている。
【００３３】
ここで、本実施形態で言う回転とは、可動式アーム７が掃除機本体２との支持部（第２筐体２ｂにて支持されている部分）を中心に回転すること、より具体的には、上記支持部を通る鉛直方向（床面または掃除機本体２の上面に垂直な方向）を軸として、可動式アーム７がその周りを回転することを言い、この動作をロールとも言う。したがって、可動式アーム７は、掃除機本体２を上方から見たときに、正転方向（時計回り）または逆転方向（反時計回り）に０°〜３６０°×ｎ（ｎは正数）の回転が可能である。
【００３４】
また、本実施形態で言う回動とは、上記支持部を通る水平方向（床面または掃除機本体２の上面に平行な方向）の軸を中心として、可動式アーム７がその周りを回転することを言い、この動作をピッチとも言う。本実施形態では、掃除機本体２を水平方向から見たときに、可動式アーム７は、上記支持部を中心に、０°〜１８０°の回動が可能である。
【００３５】
また、本実施形態では、可動式アーム７は、例えば断面六角形の中空の筒となっているが、断面形状は、上記の六角形に限られず、その他の多角形や円形、楕円形など、様々な形状であってもよい。また、本実施形態では、可動式アーム７は、一方向に延びた形状となっているが、複数箇所で折れ曲がった形状であってもよく、さらに、伸縮自在であってもよいし、自由に曲がるような可撓性を有していてもよい。
【００３６】
つまり、本実施形態では、吸込部３が可動式アーム７を有し、可動式アーム７の吸込口７ａの掃除機本体２に対する相対的な位置が自走中に変化するように可動式アーム７を駆動（回転、回動、伸縮等）させ、吸込口７ａを介して空気中に浮遊する塵埃を吸い込むようにしている。なお、吸込部３は、室内のにおいを検知するにおいセンサをさらに有していてもよい。
【００３７】
埃センサ８は、空気中に浮遊している塵埃の情報（塵埃の有無およびその量など）を検知する塵埃検知手段である。埃センサ８は、所定時間（例えば２００ｍｓｅｃ）ごとにセンシングを行い、そのセンシング結果を信号として制御部１９に出力している。
【００３８】
本実施形態では、埃センサ８は、可動式アーム７の側面に一体的に設けられている。これにより、可動式アーム７の駆動に伴って、埃センサ８の検知空間が移動するので、埃センサ８の検知範囲を広げることができる。
【００３９】
なお、埃センサ８の設置位置は、上記の可動式アーム７の側面のみならず、掃除機本体２の第２筐体２ｂの側面や、第１筐体２ａの側面や上面等であっても勿論構わない。
【００４０】
（４．第１筐体の内部の詳細構成）
次に、掃除機本体２の第１筐体２ａの内部の詳細な構成について説明する。
図５は、掃除機本体２の詳細な構成を示すブロック図を示している。掃除機本体２は、上述した集塵装置以外にも、同図に示すように、アーム回転駆動モータ１１と、アーム回動駆動モータ１２と、駆動モータ１３と、モータ駆動回路１４と、吸込モータ１５と、吸込モータ駆動回路１６と、電池１７と、電源回路１８と、制御部１９と、位置認識記憶部２０と、計時部２１とを有している。
【００４１】
なお、これらの部材を全て第１筐体２ａの内部に収める必要はなく、その一部は第２筐体２ｂ内にあってもよい。例えば、アーム回転駆動モータ１１、アーム回動駆動モータ１２、電池１７、電源回路１８、制御部１９などは、第２筐体２ｂ内にあってもよい。つまり、上記の各部材は、掃除機本体２として備えられていればよい。
【００４２】
アーム回転駆動モータ１１は、可動式アーム７を回転させるためのモータであり、アーム回動駆動モータ１２は、可動式アーム７を回動させるためのモータである。より詳細には、掃除機本体２は、可動式アーム７を回転および回動させるための駆動機構（図示せず）を有している。この駆動機構は、例えばギアやシャフトの組み合わせで容易に、かつ、小型で構成可能である。
【００４３】
アーム回転駆動モータ１１は、制御部１９からの制御信号に基づいて上記駆動機構を駆動させることで、可動式アーム７を回転させることが可能である。また、アーム回動駆動モータ１２は、制御部１９からの制御信号に基づいて上記駆動機構を駆動させることで、可動式アーム７を回動させることが可能である。
【００４４】
制御部１９の制御のもとで、例えば掃除機１の自走中、アーム回転駆動モータ１１が可動式アーム７を回転させ、アーム回動駆動モータ１２が可動式アーム７を回動させることで、可動式アーム７の吸込口７ａの掃除機本体２に対する相対的な位置が変化する。このことから、アーム回転駆動モータ１１、アーム回動駆動モータ１２および制御部１９は、掃除機１の自走中に、吸込口７ａの掃除機本体２に対する相対的な位置が変化するように可動式アーム７を駆動するアーム駆動手段を構成していると言える。
【００４５】
駆動モータ１３は、右駆動モータ１３ａと、左駆動モータ１３ｂとで構成されている。右駆動モータ１３ａは、車輪５ａを回転駆動するためのモータであり、軸２０ａを介して車輪５ａと連結されている。一方、左駆動モータ１３ｂは、車輪５ｂを回転駆動するためのモータであり、軸２０ｂを介して車輪５ｂと連結されている。
【００４６】
モータ駆動回路１４は、制御部１９からの制御信号に基づいて、駆動モータ１３（右駆動モータ１３ａ・左駆動モータ１３ｂ）を駆動させるための回路である。
【００４７】
制御部１９からの制御信号に基づいて、モータ駆動回路１４が駆動モータ１３を駆動させ、軸２０ａ・２０ｂを介して車輪５ａ・５ｂを回転させることにより、掃除機本体２が移動する。したがって、駆動モータ１３、モータ駆動回路１４、軸２０ａ・２０ｂおよび車輪５ａ・５ｂは、掃除機本体２を移動させる移動手段を構成していると言える。
【００４８】
吸込モータ１５は、吸込部３を介して塵埃とともに空気を吸引するための電動送風機である。
【００４９】
吸込モータ駆動回路１６は、制御部１９からの制御信号に基づいて、吸込モータ１５を駆動させるための回路である。
【００５０】
電池１７は、掃除機本体２の上述した各モータや各回路を駆動するための電力供給源であり、本実施形態では、１５Ｖの電圧を出力するバッテリとなっている。この電池１７は、図示しないＡＣアダプタを介して充電可能となっている。
【００５１】
電源回路１８は、電池１７から供給される電圧を、各モータや各回路を駆動するのに適した所定の電圧に変換し、各部に供給するものである。
【００５２】
制御部１９は、障害物センサ６や埃センサ８から送信される信号に基づいて、掃除機本体２の各部（アーム回転駆動モータ１１、アーム回動駆動モータ１２、モータ駆動回路１４、吸込モータ駆動回路１６）の動作を制御するものであり、例えばマイクロコンピュータで構成されている。制御部１９は、上記各部に制御信号を出力することで、上記各部の動作を制御している。
【００５３】
ここで、障害物センサ６から出力される信号は、制御部１９のＤＣポートまたはＡ／Ｄポートに入力される。これにより、制御部１９は、上記信号に基づいて障害物の有無や、掃除機本体２の外部との衝突の有無を判断することができる。また、埃センサ８から出力される信号は、制御部１９のＡ／Ｄポートに入力される。これにより、制御部１９は、上記信号の波高値そのものを認識することができ、この波高値に基づいて、空気中の塵埃の有無およびその量を判断することができる。制御部１９は、これらの判断結果に基づいて、アーム回転駆動モータ１１およびアーム回動駆動モータ１２を駆動して、可動式アーム７を駆動したり、モータ駆動回路１４を駆動して車輪５ａ・５ｂを回転させ、掃除機本体２を移動させることができる。
【００５４】
位置認識記憶部２０（位置認識記憶手段）は、室内清掃時の掃除機本体２の位置を認識する位置認識部と、その認識した位置を記憶する記憶部とからなっている。上記位置認識部は、例えばＧＰＳ（Global Positioning System）により掃除機本体２の位置を認識することができる。また、上記記憶部は、上記の他にも、掃除機本体２がこれまで辿ってきた進行経路の情報を記憶したり、障害物センサ６および埃センサ８にて得られた情報を記憶することができる。
【００５５】
計時部２１（計時手段）は、現在日時を計時するタイマーである。
【００５６】
制御部１９は、位置認識記憶部２０に記憶された掃除機本体２の位置情報および計時部２１にて計時されている日時情報をもとにして、掃除機本体２が所定時間（例えば２４時間）あたり同一位置を複数回（例えば２回）通過するように、上記移動手段を制御する移動制御手段を構成している。つまり、制御部１９は、掃除機本体２が所定時間あたり複数回移動するように、上記移動手段を制御する移動制御手段である。
【００５７】
（５．掃除機の動作）
次に、上記構成の掃除機１の動作について、図６ないし図８に基づいて説明する。
【００５８】
（５−１．基本動作）
図６は、掃除機１の基本動作（基本行動）の流れを示すフローチャートである。掃除機１の基本動作としては、スタート処理（Ｓ１）と、掃除行動（Ｓ２）とがあり、これらの動作が繰り返し実行される。以下、各工程の動作の詳細について説明する。
【００５９】
（５−２．スタート処理）
Ｓ１のスタート処理は、Ｓ２の掃除行動を行う前の準備段階の動作である。図７は、スタート処理の動作の流れを示すフローチャートである。
【００６０】
掃除機１は、最初、ＡＣアダプタ（図示せず）との接続位置にて待機している状態とする。制御部１９は、所定時間（例えば２時間）が経過するごとに（Ｓ１１）、電池１７の充電状態を判断する（Ｓ１２）。Ｓ１２にて、充電が不要、つまり、充電が完了していると判断した場合には、所定時間待機した後（Ｓ１４）、Ｓ２の掃除行動に移る。一方、Ｓ１２にて、充電が完了していないと判断した場合には、制御部１９は、電池１７を充電させ（Ｓ１３）、充電を完了させた後、Ｓ１４を経てＳ２の掃除行動に移る。
【００６１】
ここで、Ｓ１２での充電の要否の判断は、電池１７の残量が、掃除機１の規定時間または規定工数の行動が可能な残量であるか否かを判断することで行われる。上記の規定時間または規定工数は、以下のように算定することができる。例えば８畳の部屋（３．５ｍ×３．５ｍ）を５ｃｍ×５ｃｍのマス目に細分すると、４９００マスとなる。これを約５０００マスとして概算し、掃除機１の１回の掃除行動が５ｃｍ／秒で、掃除機１が９０°向きを変えるのに１秒かかるとすれば、５０００マス全部を例えば２マス単位で巡回する１回の巡回行動は、２５００秒（約４２分）または２５００工数となる。これを規定時間または規定工数とし、充電要否の判断が行われる。
【００６２】
（５−２．掃除行動）
次に、Ｓ２の掃除行動について説明する。図８は、掃除行動の動作の流れを示すフローチャートである。
【００６３】
まず、制御部１９は、吸込部３を稼動させる（Ｓ２１）。つまり、制御部１９は、アーム回転駆動モータ１１に制御信号を出力し、可動式アーム７を回転させる。これにより、可動式アーム７は、例えばその先端の吸込口７ａが床面から一定の高さを保つように一定速度で回転される。
【００６４】
なお、このとき、制御部１９は、アーム回動駆動モータ１２にも制御信号を出力し、可動式アーム７を回転させながら同時にこれを回動させてもよいし、可動式アーム７を伸縮させてもよい。また、可動式アーム７の稼動は、次のＳ２２の判断結果に応じて行ってもよい。
【００６５】
続いて、制御部１９は、埃センサ８から出力される情報（空気中の塵埃の有無およびその量）に基づいて、清掃の要否を判断する（Ｓ２２）。より具体的には、Ｓ２２では、制御部１９は、埃センサ８からの出力信号（波高値）に基づいて、空気中の塵埃が所定量以下であるか否かを判断する。埃が所定量以下であると判断した場合には、制御部１９は、清掃が不要であると判断し、吸込部３（可動式アーム７）の稼動を停止させる（Ｓ２３）。つまり、制御部１９は、アーム回転駆動モータ１１やアーム回動駆動モータ１２を制御して、可動式アーム７の回転や回動を止める。その後は、Ｓ１のスタート処理に戻る。
【００６６】
なお、掃除機１が以下に説明するＳ２４〜Ｓ２６の工程を少なくとも１回実行した後、Ｓ２２に戻ってきたときに、埃が所定量以下であると制御部１９が判断した場合には、制御部１９は、例えば掃除機１が壁に沿って元の位置（ＡＣアダプタとの接続位置）に帰還するように、モータ駆動回路１４および駆動モータ１３を制御して、掃除機本体２を移動させる。
【００６７】
一方、Ｓ２２にて、埃が所定量よりも多いと判断した場合には、制御部１９は、清掃が必要であると判断し、モータ駆動回路１４を制御して、駆動モータ１３により車輪５ａ・５ｂを回転させることで、掃除機１を直進させる（Ｓ２４）。このとき、同時に、制御部１９は、吸込モータ駆動回路１６に制御信号を出力して吸込モータ１５を運転させる。これにより、可動式アーム７の吸込口７ａを介して、空気中の塵埃が空気とともに吸引され、上記塵埃が掃除機本体２の集塵装置にて除去される。そして、塵埃が除去された後の空気が、排気口４より機外に排出される。
【００６８】
次に、制御部１９は、掃除機１を直進させながらの吸塵動作の最中に、障害物センサ６からの信号により、障害物に近づいたか（障害物との距離が例えば５ｃｍ以下となったか）、もしくは障害物と衝突したかを判断する（Ｓ２５）。障害物に衝突するおそれがなければ、Ｓ２２以降の動作が繰り返し実行される。
【００６９】
ここで、障害物センサ６が２００ｍｓｅｃごとにセンシングを行い、かつ、掃除機１の移動速度が５ｃｍ／ｓｅｃである場合、掃除機１が５ｃｍ進む間に、障害物センサ６はセンシングを１０回行う。したがって、この間、制御部１９は障害物判定を１０回行い、コマンドを変更するかどうかの判定を１０回行うことになる。前進コマンドが発行されて１秒後にも前進するのに問題がなければ、そのままコマンドが上書きされて前進が継続される。このとき、障害物センサ６のセンシングに要する時間は約１０ｍｓｅｃであり、制御部１９での判定に要する時間は約１０μｓｅｃであるため、コマンドの上書きによるロスは、ほぼ０秒に近く、見た目は前進動作が連続することになる。
【００７０】
一方、Ｓ２５にて、障害物と衝突するおそれがある、あるいは衝突したと判断した場合には、制御部１９は、駆動モータ１３を制御して、掃除機１を例えば９０°旋回させ、障害物を避けるように掃除機１を移動させる（Ｓ２６）。その後は、Ｓ２２以降の動作が繰り返し実行される。
【００７１】
制御部１９は、所定時間あたり複数回（例えば１日２回以上）、掃除機１が同一位置を通過するように、モータ駆動回路１４を制御し、駆動モータ１３を駆動して掃除機１を移動させることで、室内の清掃を掃除機１に実行させる。
【００７２】
（６．効果）
以上のように、本実施形態の掃除機１は、掃除機本体２を移動させる移動手段（駆動モータ１３、モータ駆動回路１４、軸２０ａ・２０ｂおよび車輪５ａ・５ｂ）を備え、自走しながら室内の清掃を行う自走式の掃除機であって、掃除機本体２は、空気中に浮遊している塵埃を吸い込むための吸込部３と、吸込部３を介して塵埃とともに空気を吸引する電動送風機（吸込モータ１５）とを備えている構成である。
【００７３】
この構成では、吸込モータ１５は、床面上の塵埃ではなく、空気中に浮遊している塵埃を空気とともに吸込部３を介して吸引するので、床面清掃時のような大きな吸引能力が不要である。つまり、床面上のゴミや塵埃を吸引する通常の吸込モータは、２００Ｗ〜７００Ｗ程度の電力を要するが、本実施形態の掃除機１は、空気中に浮遊している塵埃を吸い込むものであるため、吸込モータ１５としては、１００Ｗ程度の電力でも十分である。
【００７４】
したがって、本実施形態の自走式の掃除機１では、小型の吸込モータ１５を使用することができるので、電池１７も小型化することができ、掃除機１を容易に小型化することができるとともに、消費電力も低減することができる。また、掃除機１自体を小型化できるので、例えばベットの下や、家具と家具との間の狭い空間にも掃除機１を自走させて、部屋の隅々まで清掃を行うことができる。
【００７５】
また、掃除機１は、空気中に浮遊している段階の塵埃を自走しながら除去するので、床面上への塵埃の堆積を防止することができる。これにより、本実施形態の小型の掃除機１であっても、室内の清掃を行う掃除機としての機能を十分に発揮させることができる。
【００７６】
なお、前述したように、特許文献１ないし３は、床面を清掃する自走式の掃除機を開示しており、特許文献４は、床面の清掃と空気中の塵埃の吸引とを切り替えて行う掃除機（自走式ではない）が開示されている。これらはいずれも、基本的に床面上の塵埃やゴミを吸引することを主目的としているため、吸込モータが大きく、吸引能力が大きいものである。したがって、たとえ、これらを組み合わせたとしても、吸込モータの大きく、吸引能力の大きい掃除機しか得ることができず、小さい吸引能力で空気中の塵埃のみを吸引する、本発明の小型の自走式掃除機が得られるものではない。
【００７７】
また、本実施形態の掃除機１は、一端に空気の吸込口７ａを有し、他端が掃除機本体２に支持される可動式アーム７と、掃除機本体２に対する吸込口７ａの相対的な位置が自走中に変化するように、可動式アーム７を駆動するアーム駆動手段（アーム回転駆動手段１１、アーム回動駆動手段１２、制御部１９）とを備えている構成である。このような可動式アーム７の駆動としては、例えば、可動式アーム７の他端を支持する掃除機本体２の支持部を中心とする可動式アーム７の回転や回動、可動式アーム７の伸縮等を想定することができる。
【００７８】
これにより、自走中は、可動式アーム７の吸込口７ａの掃除機本体２に対する相対的な位置が変化するので、例えばアームを掃除機本体２に対して固定する構成に比べて、可動式アーム７による空気中の塵埃の捕塵範囲が広がる。これにより、自走中において空気中の塵埃を効率よく捕塵することができる。
【００７９】
特に、上記アーム駆動手段が、掃除機本体２との支持部を中心に、可動式アーム７を回転させることで、自走中は可動式アーム７の吸込口７ａの掃除機本体２に対する相対的な位置が確実に変化するので、自走中の捕塵効率を上げるという上記の効果を確実に得ることができる。
【００８０】
また、上記アーム駆動手段が、上記の回転と併せて、上記支持部を通る水平方向を軸として、可動式アーム７を回動させる構成とすれば、自走中における室内空間の清掃を立体的に行うことができ、塵埃の捕塵範囲もより広くなる。その結果、自走中の捕塵効率をさらに上げることができる。
【００８１】
また、本実施形態の掃除機１は、掃除機本体２が所定時間あたり複数回移動するように、移動手段（駆動モータ１３、モータ駆動回路１４、軸２０ａ・２０ｂおよび車輪５ａ・５ｂ）を制御する移動制御手段（制御部１９）を備えている構成である。つまり、本実施形態の掃除機１は、清掃時の掃除機本体２の位置を認識して記憶する位置認識記憶手段（位置認識記憶部２０）と、現在日時を計時する計時手段（計時部２１）と、位置認識記憶手段に記憶された位置情報および計時手段にて計時されている日時情報をもとにして、掃除機本体２が所定時間あたり同一位置を複数回通過するように、上記移動手段を制御する移動制御手段（制御部１９）を備えている構成である。
【００８２】
このような移動制御手段の制御により、掃除機本体２は所定時間あたり複数回移動し、室内の清掃（空気中の塵埃の吸引）を行うので、室内の空気中に浮遊している塵埃の床面上への堆積を確実に防止することができる。その結果、小さい吸塵能力の掃除機１であっても、室内の清掃効果を十分に得ることができる。
【００８３】
また、本実施形態の掃除機１は、空気中に浮遊している塵埃の情報を検知する塵埃検知手段（埃センサ８）と、上記塵埃検知手段から出力される情報に基づいて、上記移動手段による掃除機本体２の移動を制御する移動制御手段（制御部１９）とを備えている構成である。
【００８４】
この構成によれば、移動制御手段としての制御部１９は、埃センサ８からの出力信号に基づき、空気中に浮遊している塵埃量を認識することができるので、その塵埃量に基づいて清掃の要否を判断することができる。その結果、空気中の塵埃量が少ない場合には、制御部１９は、清掃が不要であると判断して、移動手段による掃除機１の移動を中止させることができる。一方、空気中の塵埃量が多い場合には、制御部１９は、清掃が必要であると判断して、移動手段により掃除機１を移動させることにより、空間の清掃を実行させることができる。
【００８５】
このように、制御部１９は、埃センサ８から出力される情報に基づいて、清掃が必要であると判断したときに、掃除機本体２を移動させるように上記移動手段を制御すれば、空気中の塵埃量が少ない場合の無駄な清掃動作を省いて、掃除機１の無駄な消費電力を無くすことができる。
【００８６】
以上のことから、移動制御手段としての制御部１９は、空気中に存在する塵埃の量に応じて、上記移動手段による掃除機本体２の移動を制御していると言える。
【００８７】
また、本実施形態の掃除機１は、掃除機本体２の周囲の障害物を検知する障害物検知手段（障害物センサ６）を備え、上記移動制御手段（制御部１９）は、掃除機本体２が上記障害物検知手段にて検知された障害物を避けて通るように、上記移動手段を制御する構成である。このような制御部１９の制御により、掃除機本体２は、室内の障害物に衝突することなく移動するので、室内の塵埃の吸塵動作が、上記障害物の存在によって妨げられることもない。
【００８８】
（７．その他）
本実施形態の掃除機１は、上述した構成に加えて、空気中に浮遊している塵埃の情報を検知する塵埃検知手段（埃センサ８）と、上記塵埃検知手段にて検知された情報に基づいて、上記塵埃の最も多く存在する空間を判断し、上記空間に掃除機本体２が移動するように上記移動手段を制御する移動制御手段（制御部１９）とを備えている構成であってもよい。なお、この構成は、後述する実施の形態２にも勿論適用可能である。
【００８９】
制御部１９が塵埃の最も多く存在すると判断した空間に、移動手段が掃除機本体２を移動させることで、この移動先で掃除機１が塵埃を効率よく吸塵することができる。また、掃除機本体２を上記空間に移動させるという必要最小限の動作で塵埃を捕塵できるので、無駄な移動がなく、無駄な移動に伴う掃除機１の電力消費もカットすることができる。
【００９０】
このとき、吸込口７ａが上記空間内に位置するように、上記アーム駆動手段が可動式アーム７を駆動する構成とすれば、より一層、塵埃の捕塵効率を上げることができる。
【００９１】
〔実施の形態２〕
本発明の他の実施の形態について、図９ないし図１１に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、実施の形態１と同一の構成には同一の部材番号を付記し、その説明を省略する。
【００９２】
図９は、本実施形態の自走式掃除機（以下、単に掃除機と称する）３１の外観構成を示す斜視図である。この掃除機３１は、実施の形態１の掃除機１において、掃除機本体２の第２筐体２ｂの代わりに第２筐体３２を用い、掃除機本体２からアーム回転駆動モータ１１およびアーム回動駆動モータ１２を削除している以外は、実施の形態１と同様の構成である。
【００９３】
第２筐体３２は、平板状の直方体形状で、第１筐体２ａの上面に設けられている。なお、第２筐体３２の形状は、上記に限定されるわけではない。第２筐体３２は、実施の形態１と同様の障害物センサ６および埃センサ８と、においセンサ３３と、吸込口３４と、静電ブラシ３５とを有している。
【００９４】
障害物センサ６は、第２筐体３２の４側面に設けられている。においセンサ３３は、掃除機本体２の周囲のにおいを検知するものであり、第２筐体３２の上面であって、当該上面の中央よりも前方（進行方向）寄りに設けられている。
【００９５】
吸込口３４は、第２筐体３２の上面であって、当該上面の中央よりも後方寄りに設けられており、吸込モータ１５の運転による空気（塵埃含む）の吸込口となっている。このことから、吸込口３４を有する第２筐体３２は、空気中に浮遊している塵埃を吸い込むための吸込部を構成している。
【００９６】
埃センサ８は、第２筐体３２の上面のにおいセンサ３３と吸込口３４との間であって、第２筐体３２における進行方向に向かって左右の両側面に近い位置に１つずつ設けられている。
【００９７】
なお、障害物センサ６、においセンサ３３、吸込口３４および埃センサ８の配置位置や個数については、上記に限定されるわけではない。
【００９８】
静電ブラシ３５は、複数のブラシ糸を有している。なお、同図では、上記ブラシ糸は、１２本しか図示されていないが、実際には数十本、数百本単位で設けられている。各ブラシ糸は、弾性を有しており、その一端は吸込口３４の内面またはその周囲に固定され、他端が自由端となっている。
【００９９】
このとき、各ブラシ糸の上記他端は、空気の非吸引時において上記一端よりも高い位置（より床面から離れる位置）で、かつ、上記一端よりも吸込口３４の半径方向外側に位置するように、各ブラシ糸の上記一端が吸込口３４に固定されている。また、各ブラシ糸は、例えばＰＰ（ポリプロピレン）などの樹脂で構成されており、吸込モータ１５の運転によって吸引される空気との摩擦帯電により、空気中に浮遊している塵埃を引き寄せることができる。
【０１００】
また、本実施形態では、制御部１９は、掃除機３４の自走中に吸込モータ１５の運転を周期的（例えば３秒毎）にＯＮ／ＯＦＦ制御することにより、吸込口３４を横切るように静電ブラシ３５の各ブラシ糸の他端を移動させる運転制御手段として機能している。
【０１０１】
次に、本実施形態の掃除機３１の動作について説明する。なお、本実施形態では、実施の形態１で説明した図６の基本行動において、Ｓ２の掃除行動の内容のみが異なっている。したがって、以下では、本実施形態の掃除行動について、図１０に基づいて説明する。図１０は、掃除機３４の掃除行動の動作の流れを示すフローチャートである。
【０１０２】
まず、制御部１９は、埃センサ８やにおいセンサ３３から出力される情報（空気中の塵埃の有無およびその量、においの有無）に基づいて、清掃の要否を判断する（Ｓ３１）。
【０１０３】
Ｓ３１にて、埃が所定量よりも多かったり、周囲のにおいがあり、清掃が必要であると判断した場合には、制御部１９は、モータ駆動回路１４を制御して、駆動モータ１３により車輪５ａ・５ｂを回転させることで、掃除機３１を直進させる（Ｓ３２）。そして、制御部１９は、吸込モータ駆動回路１６に制御信号を出力して吸込モータ１５を稼動させ、吸込口３４から空気を吸い込む（Ｓ３３）。これにより、吸い込んだ空気中に含まれる塵埃は、掃除機本体２の集塵装置にて除去され、塵埃が除去された後の空気が、排気口４より機外に排出される。
【０１０４】
吸込モータ１５の運転により、室内の空気が吸込口３４を介して吸引されると、図１１（ａ）に示すように、空気の吸引とともに、静電ブラシ３５の他端が吸込口３４の内側に吸い込まれる。つまり、吸込モータ１５の運転ＯＮにより、静電ブラシ３５の各ブラシ糸の自由端となっている他端が、吸込口３４に吸引される空気の流れに乗って掃除機本体２の外部から内部に向かって吸込口３４を横切るように移動する。したがって、静電ブラシ３５が吸込口３４をほぼ閉じるような状態で、空気が吸引される。
【０１０５】
このとき、静電ブラシ３５は、吸引される空気との摩擦により、例えばマイナスに帯電する。その結果、空気中に浮遊し、プラスに帯電している塵埃が、静電気力により静電ブラシ３５に引き寄せられながら、空気とともに掃除機本体２内に吸引される。
【０１０６】
ここで、Ｓ３３では、上述したように、制御部１９が吸込モータ駆動回路１６を制御して吸込モータ１５を所定周期（例えば３秒周期）でＯＮ／ＯＦＦ制御している。したがって、吸込モータ１５の運転ＯＮ時には、静電ブラシ３５は上述した動作を行う一方、吸込モータ１５の運転ＯＦＦ時には、空気の吸引が停止されることから、静電ブラシ３５の各ブラシ糸は、図１１（ｂ）に示すように、その弾性力により、その他端が掃除機本体２内部の位置から吸込口３４を横切って掃除機本体２外部に移動し、吸込口３４が開いた状態となる。このような静電ブラシ３５による吸込口３４の開閉動作を所定周期で繰り返しながら、掃除機３１は室内を移動することになる。
【０１０７】
次に、制御部１９は、掃除機３１を直進させながらの吸塵動作の最中に、障害物センサ６からの信号により、障害物に近づいたか（障害物との距離が例えば５ｃｍ以下となったか）、もしくは障害物と衝突したかを判断する（Ｓ３４）。障害物に衝突するおそれがなければ、Ｓ３１以降の動作が繰り返し実行される。
【０１０８】
Ｓ３４にて、障害物と衝突するおそれがある、あるいは衝突したと判断した場合には、制御部１９は、駆動モータ１３を制御して、掃除機３１を例えば９０°旋回させ、障害物を避けるように掃除機３１を移動させる（Ｓ３５）。その後は、室内の全領域の移動が完了するまで、Ｓ３１以降の動作が繰り返し実行される。
【０１０９】
一方、Ｓ３１にて、埃が所定量以下であったり、においがなく、清掃不要と判断した場合には、制御部１９は、吸込モータ駆動回路１６に制御信号を出力して吸込モータ１５の運転を完全に停止させ、吸込口３４からの空気の吸引を完全に停止させる（Ｓ３６）。そして、制御部１９は、例えば掃除機３１が壁に沿って元の位置（ＡＣアダプタとの接続位置）に帰還するように、モータ駆動回路１４を制御して、駆動モータ１３を駆動させ、Ｓ１のスタート処理に戻る。
【０１１０】
制御部１９は、実施の形態１と同様に、所定時間あたり複数回（例えば１日２回以上）、掃除機３１が同一位置を通過するように、モータ駆動回路１４を制御し、駆動モータ１３を駆動して掃除機３１を移動させて、室内の清掃を掃除機３１に実行させる。
【０１１１】
なお、本実施形態では、第２筐体３２に吸込口３４を設けた例について説明したが、第２筐体３２を設けずに、第１筐体２ａに直接、吸込口３４を設けるようにしても構わない。この場合は、吸込口３４を有する第１筐体２ａ自体が、空気中の塵埃を吸引するための吸込部を構成することになる。
【０１１２】
以上のように、本実施形態の掃除機３１は、掃除機本体２を移動させる移動手段（駆動モータ１３、モータ駆動回路１４、軸２０ａ・２０ｂおよび車輪５ａ・５ｂ）を備え、自走しながら室内の清掃を行う自走式の掃除機であって、掃除機本体２は、空気中に浮遊している塵埃を吸い込むための吸込部（第２筐体２ｂ）と、上記吸込部を介して塵埃とともに空気を吸引する電動送風機（吸込モータ１５）とを備えている構成である。
【０１１３】
このように、掃除機３１は、自走しながら空気中の塵埃のみを捕塵するものであるので、実施の形態１の構成による効果と同様の効果を得ることができる。つまり、吸込モータ１５を小型化するとともに掃除機１自体を小型化して、部屋の隅々まで清掃を行う自走式の掃除機３１を実現することができる。また、掃除機３１は、空気中に浮遊している段階の塵埃を自走しながら除去するので、床面上への塵埃の堆積を防止することができ、小型の掃除機３１であっても、室内の清掃を行う掃除機としての機能を十分に発揮させることができる。
【０１１４】
また、本実施形態の掃除機３１は、上記吸込部（第２筐体２ｂ）が、▲１▼弾性を有し、吸引される空気との摩擦帯電により、空気中に浮遊している塵埃を引き寄せるとともに、一端が吸込口３４に固定され、他端が自由端となる複数のブラシ糸を有する静電ブラシ３５と、▲２▼自走中に吸込モータ１５の運転を周期的にＯＮ／ＯＦＦ制御することにより、吸込口３４を横切るように静電ブラシ３５の各ブラシ糸の他端を移動させる運転制御手段（制御部１９）とを備えている構成である。
【０１１５】
このような制御部１９の制御により、掃除機３１の自走中は、静電ブラシ３５の各ブラシ糸が空気と摩擦しながら、その他端が吸込口３４を横切るように移動するので、静電ブラシ３５により空気中の塵埃を引き寄せながら、吸込モータ１５の運転ＯＮ時の各ブラシ糸の動きにより、その引き寄せた塵埃を効率よく吸引することができる。この結果、自走中における空気中の塵埃の捕塵効率を上げることができる。
【０１１６】
また、吸込口３４の位置が変化する実施の形態１の可動式アーム７（図１参照）を掃除機本体２に設けた場合には、可動式アーム７を駆動するための駆動モータ（アーム回転駆動モータ１１およびアーム回動駆動モータ１２）が必要となるが、静電ブラシ３５を掃除機本体２に設けた場合には、そのような駆動モータが不要であり、吸込モータ１５のＯＮ／ＯＦＦ制御を行うだけで、塵埃の捕塵効率を高めることができる。
【０１１７】
したがって、静電ブラシ３５を用いる本実施形態の構成によれば、可動式アーム７を用いる実施の形態１の場合に比べて、可動式アーム７の駆動モータを不要とする分だけ、掃除機３１を小型化することができる。したがって、例えば机の下やベッドの下などの空間であって、実施の形態１の掃除機１が入り込むことができないような空間においても、空気中の塵埃を捕塵することができる。
【０１１８】
また、制御部１９は、吸込モータ１５の運転ＯＮにより、吸引される空気の流れに乗って掃除機本体２の外部から内部に向かって吸込口３４を横切るように各ブラシ糸の他端を移動させる一方、吸込モータ１５の運転ＯＦＦにより、弾性力によって掃除機本体２の内部から外部に向かって吸込口３４を横切るように各ブラシ糸の他端を移動させる構成である。このような制御部１９の制御により、静電ブラシ３５の各ブラシ糸が、吸込モータ１５のＯＮ／ＯＦＦ制御に応じて確実に動くので、掃除機３１の自走中に、空気中の塵埃を引き寄せながら吸引する効果を確実に高めることができる。
【０１１９】
【発明の効果】
以上のように、本発明の自走式掃除機によれば、電動送風機は、掃除機本体の吸込部を介して、床面上の塵埃ではなく、空気中に浮遊している塵埃を空気とともに吸引するので、床面清掃時のような大きな吸引能力が不要である。この結果、電動送風機を小型化することができるので、掃除機本体自体を小型化することができる。したがって、例えばベットの下や、家具と家具との間の狭い空間にも自走式掃除機を移動させて、部屋の隅々まで清掃を行うことができる。
【０１２０】
また、本発明の自走式掃除機では、空気中に浮遊している段階の塵埃を除去するので、床面上への塵埃の堆積を防止することができる。これにより、本発明の小型の自走式掃除機であっても、室内の清掃を行う掃除機としての機能を十分に発揮させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態に係る自走式掃除機の概略の構成を示す斜視図である。
【図２】上記自走式掃除機が備える掃除機本体の第１筐体の内部構成であって、車輪の駆動機構の概略の構成を示す透視斜視図である。
【図３】上記掃除機本体の第２筐体の側面に設けられた障害物センサの検知範囲を模式的に示す説明図である。
【図４】上記自走式掃除機が備える可動式アームが駆動（回転および回動）された状態の上記自走式掃除機の外観を示す斜視図である。
【図５】上記掃除機本体の詳細な構成を示すブロック図である。
【図６】上記自走式掃除機の基本行動の大まかな流れを示すフローチャートである。
【図７】上記基本行動に含まれるスタート処理の動作の流れを示すフローチャートである。
【図８】上記基本行動に含まれる掃除行動の動作の流れを示すフローチャートである。
【図９】本発明の他の実施の形態に係る自走式掃除機の概略の構成を示す斜視図である。
【図１０】上記自走式掃除機の基本行動に含まれる掃除行動の動作の流れを示すフローチャートである。
【図１１】（ａ）は、上記自走式掃除機の吸込モータの運転ＯＮ時の第２筐体の平面図である。（ｂ）は、上記吸込モータの運転ＯＦＦ時の第２筐体の平面図である。
【符号の説明】
１掃除機（自走式掃除機）
２掃除機本体
２ａ第１筐体（掃除機本体）
２ｂ第２筐体（掃除機本体）
３吸込部
５ａ車輪（移動手段）
５ｂ車輪（移動手段）
７可動式アーム
７ａ吸込口
８埃センサ（塵埃検知手段）
１１アーム回転駆動モータ（アーム駆動手段）
１２アーム回動駆動モータ（アーム駆動手段）
１３駆動モータ（移動手段）
１３ａ右駆動モータ（移動手段）
１３ｂ左駆動モータ（移動手段）
１４モータ駆動回路（移動手段）
１５吸込モータ（電動送風機）
１９制御部（アーム駆動手段、運転制御手段、移動制御手段）
２０位置認識記憶部（位置認識記憶手段）
２１計時部（計時手段）
３１掃除機（自走式掃除機）
３２第２筐体（掃除機本体、吸込部）
３４吸込口
３５静電ブラシ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a self-propelled cleaner that performs indoor cleaning while self-propelled, and more particularly to a self-propelled cleaner that sucks dust floating in the air while self-propelled.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, various self-propelled cleaners that self-propelled indoors and clean the floor surface have been proposed. For example, Patent Document 1 discloses a cleaning robot that cleans every area in the vicinity of a side wall in a room and determines a stable travel route regardless of the material or shape of the side wall.
[0003]
In Patent Document 2, electric devices (for example, an air conditioner, a lighting device, and an audio device (TV, telephone, etc.)) are operated in response to the operation of the dust suction means provided on the cleaner body capable of autonomous traveling. A cleaning device is disclosed. In other words, in this cleaning device, during the dust suction operation of the dust suction means, the dust on the floor surface that is rolled up by the dust suction operation is ventilated by the air conditioner, or the lighting device is turned on to facilitate image processing during self-running Or good self-propelled. In addition, noise is reduced by generating a sound having an opposite phase to the noise generated during cleaning from the acoustic device.
[0004]
Patent Document 3 discloses a vacuum cleaner that realizes effective use of a toy and random self-running by integrating a vacuum cleaner body and a toy cart whose wheels are rotated by a motor. .
[0005]
On the other hand, for example, Patent Document 4 discloses a vacuum cleaner that cleans the floor, although it is not self-propelled. In this vacuum cleaner, a dust collector is attached to the exhaust port when the floor surface is cleaned, and fine dust in the exhaust air is collected, while the dust collector is attached to the main body of the vacuum cleaner when the floor surface is not cleaned. It is attached to a dust outlet and traps airborne dust in the room through the dust collector.
[0006]
[Patent Document 1]
JP 7-88453 A
[Patent Document 2]
JP 2002-209818 A
[Patent Document 3]
Japanese Utility Model Publication No. 5-5052
[Patent Document 4]
Japanese Patent Laid-Open No. 7-39479
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, all of the self-propelled cleaners described in Patent Documents 1 to 3 clean the indoor floor surface, that is, remove dust and dirt once accumulated on the floor surface. In this type of self-propelled cleaner, when cleaning the floor surface, it is necessary to shield the space on the floor surface small and to depressurize the space. . Furthermore, depending on the flooring material, there may be a large difference in the required dust absorption force.
[0008]
Thus, the conventional self-propelled cleaner that cleans the floor requires a very large dust-absorbing capacity to clean the floor, so the electric blower built into the main body is enlarged and also built-in. However, there is a problem in that the battery that is used is also increased in size and weight, and as a result, the vacuum cleaner itself is increased in size. Such a problem also hinders cleaning in a narrow space such as under a table or a bed, and causes a further problem that it becomes impossible to clean every corner of the room.
[0009]
Moreover, although the vacuum cleaner of patent document 4 collects the dust in air only at times other than floor surface cleaning, since it originally cleans the floor surface, it incorporates a large electric blower. The vacuum cleaner itself is large. And the said vacuum cleaner in times other than floor surface cleaning is considered to be equivalent to a fixed air cleaner, and cannot clean up every corner of a room.
[0010]
The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and the object thereof is not to require a dust-absorbing ability at the time of floor cleaning, and thus the vacuum cleaner itself can be reduced in size. At the same time, it is to provide a self-propelled vacuum cleaner capable of cleaning every corner of the room.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The self-propelled cleaner of the present invention is self-propelled when the moving means moves the cleaner body. At this time, the electric blower of the vacuum cleaner main body sucks the dust floating in the air together with the air, not the dust on the floor surface, through the suction part of the vacuum cleaner main body. Such a large suction capacity is not necessary. As a result, since the electric blower can be reduced in size, the main body of the cleaner can be reduced in size. Therefore, for example, the self-propelled cleaner can be moved under a bed or in a narrow space between furniture, and the room can be cleaned to every corner.
[0012]
Moreover, in the self-propelled cleaner of the present invention, dust at a stage floating in the air is removed while self-propelled, so that accumulation of dust on the floor surface can be prevented. Thereby, even if it is a small self-propelled cleaner, the function as a cleaner which performs indoor cleaning can fully be exhibited.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[Embodiment 1]
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
[0014]
The self-propelled cleaner of the present invention does not clean the floor surface, but sucks dust at a stage floating in the air a predetermined number of times a day while self-propelled, so that The main feature is that dust accumulation is prevented and the room is cleaned. Based on such points, the self-propelled cleaner of the present invention will be described below.
[0015]
(1. Basic configuration of the vacuum cleaner)
FIG. 1 is a perspective view showing an external configuration of a self-propelled cleaner (hereinafter simply referred to as a cleaner) 1 of the present embodiment. The vacuum cleaner 1 cleans the room (especially suction of dust contained in the air) while running on its own. The vacuum cleaner body 2, the suction portion 3 provided in the cleaner body 2, and the exhaust It has a mouth 4.
[0016]
The cleaner body 2 incorporates a dust collector (not shown) and a suction motor 15 (see FIG. 5) which will be described later. Said dust collector can be comprised with a paper pack, a filter, and a cyclone dust collector, for example.
[0017]
The suction portion 3 is a portion that sucks indoor dust floating in the air together with air by the operation of the suction motor 15. The air sucked through the suction part 3 is guided to the dust collecting device in the cleaner body 2 and dust contained in the air is removed. The exhaust port 4 discharges the air after the dust is removed by the dust collector to the outside of the machine.
[0018]
(2. Structure of the vacuum cleaner body)
Next, the structure of the cleaner body 2 will be described.
As shown in FIG. 1, the vacuum cleaner main body 2 is comprised by the 1st housing | casing 2a and the 2nd housing | casing 2b in this embodiment. The first housing 2a and the second housing 2b may be integrated.
(2-1. About the first housing)
[0019]
The 1st housing | casing 2a incorporates the dust collector, the suction motor 15, etc. which were mentioned above. The detailed configuration inside the first housing 2a will be described later. In the present embodiment, the first housing 2a is a flat octagonal prism having an upper surface and a lower surface that are octagonal, but is not particularly limited to this shape.
[0020]
Wheels 5a and 5b for moving the cleaner body 2 by rotation are provided in the vicinity of the two side surfaces facing each other except for the upper surface and the lower surface of the first housing 2a. The wheel 5a is located on the right side in the direction of travel of the cleaner body 2, and is driven to rotate through a shaft 20a by a right drive motor 13a (described later) inside the cleaner body 2 as shown in FIG. Is done. On the other hand, the wheel 5b is located on the left side in the traveling direction, and is rotationally driven via a shaft 20b by a left drive motor 13b described later. That is, the wheels 5a and 5b are rotationally driven by separate drive means (right drive motor 13a and left drive motor 13b). The shafts 20a and 20b are provided so as to be positioned on the same straight line.
[0021]
For example, when the right drive motor 13a is driven, the shaft 20a rotates in the forward direction (clockwise direction) toward the wheel 5a, and when the left drive motor 13b is driven, the shaft 20b is rotated in the forward direction toward the wheel 5b. When rotating in the clockwise direction, the wheels 5a and 5b rotate in the forward direction, respectively, and the cleaner body 2 rotates in the right direction (clockwise as viewed from above) with respect to the traveling direction.
[0022]
Further, the shaft 20a rotates in the reverse direction (counterclockwise direction) toward the wheel 5a by driving the right drive motor 13a, and the shaft 20b rotates in the forward direction toward the wheel 5b by driving the left drive motor 13b. , The cleaner body 2 moves forward by rotating the wheel 5a in the reverse direction and rotating the wheel 5b in the forward direction. Further, when the wheels 5a and 5b rotate in the direction opposite to the above by driving the right drive motor 13a and the left motor 13b, the cleaner body 2 moves backward.
[0023]
As described above, the wheels 5a and 5b are rotated by the driving of the right drive motor 13a and the left drive motor 13b, respectively, so that the cleaner main body 2 can freely move back and forth and right and left.
[0024]
Further, at least one auxiliary wheel (not shown) is provided on the lower surface (the surface facing the floor surface) of the first housing 2a. In the present embodiment, since the cleaner 1 is driven by two wheels 5a and 5b, by providing at least one such auxiliary wheel, the cleaner body 2 is supported at three or more points with respect to the floor surface. The vacuum cleaner 1 can be moved stably.
[0025]
In addition, one wheel may be added to each side of the first housing 2a where the wheels 5a and 5b are close to make a total of four wheels, and all four wheels may be driven. You may make it drive. In these cases, the auxiliary wheel is not necessary.
(2-2. Second housing)
[0026]
As shown in FIG. 1, the second housing 2b serves as a support portion that supports the other end opposite to one end (suction port 7a) of the movable arm 7 described later, and the first housing 2a. Is provided on the upper surface of the. Although the 2nd housing | casing 2b becomes a flat rectangular parallelepiped shape, it is not necessarily limited to this shape. The second housing 2b may be omitted, and the first housing 2a may be configured as a support portion for the movable arm 7.
[0027]
An obstacle sensor 6 is provided on the side surface of the second housing 2b. The obstacle sensor 6 detects an obstacle (for example, a wall or furniture) that is present around the cleaner body 2 and hinders the movement of the cleaner body 2.
[0028]
As the obstacle sensor 6, for example, a distance measuring sensor that measures the distance to the obstacle by ultrasonic waves, a collision sensor that detects an impact at the time of collision with the obstacle, and the like can be used. The distance measuring sensor performs sensing every 200 msec, for example, and transmits the signal (sensing result) to the control unit 19 (see FIG. 5) described later. The collision sensor transmits a signal to the control unit 19 when an impact is detected due to a collision with the outside.
[0029]
Here, FIG. 3 shows a perspective view of the second housing 2b. In the present embodiment, the obstacle sensor 6 is provided on each of the four side surfaces (surfaces excluding the upper surface and the lower surface) of the second housing 2b. As a result, the obstacle sensor 6 has four areas around the cleaner body 2 (front area (1), left area (2), rear area (3), right side in the direction of travel) Obstacles within the range (4)) can be detected. That is, the obstacle sensor 6 can detect the presence or absence of an obstacle over almost the entire periphery of the cleaner body 2.
[0030]
The installation position of the obstacle sensor 6 is not limited to the four side surfaces of the second housing 2b, and may be four side surfaces excluding the upper surface and the lower surface of the first housing 2a.
[0031]
(3. Configuration of suction part)
Next, the detail of the suction part 3 is demonstrated.
As shown in FIGS. 1 and 4, the suction unit 3 includes a movable arm 7 and a dust sensor 8.
[0032]
The movable arm 7 is a nozzle for sucking air together with dust floating in the air. One end of the movable arm 7 is opened to form an air suction port 7a, and the other end is the second of the cleaner body 2. It is supported by the housing 2b. In the present embodiment, the movable arm 7 is supported by the second housing 2b so as to be rotatable and rotatable.
[0033]
Here, the rotation referred to in the present embodiment means that the movable arm 7 rotates around a support portion (a portion supported by the second housing 2b) with the cleaner body 2, more specifically. Means that the movable arm 7 rotates around the vertical direction passing through the support portion (the direction perpendicular to the floor surface or the upper surface of the cleaner body 2), and this operation is also referred to as a roll. Therefore, the movable arm 7 has a range of 0 ° to 360 ° × n (n is a positive number) in the forward rotation direction (clockwise) or the reverse rotation direction (counterclockwise) when the cleaner body 2 is viewed from above. Rotation is possible.
[0034]
In addition, the rotation referred to in the present embodiment means that the movable arm 7 rotates around an axis in a horizontal direction (a direction parallel to the floor surface or the upper surface of the cleaner body 2) passing through the support portion. This operation is also called pitch. In this embodiment, when the cleaner main body 2 is viewed from the horizontal direction, the movable arm 7 can be rotated from 0 ° to 180 ° around the support portion.
[0035]
Further, in the present embodiment, the movable arm 7 is a hollow cylinder having, for example, a hexagonal cross section, but the cross sectional shape is not limited to the above hexagonal shape, other polygons, circles, ellipses, etc. Various shapes may be used. In the present embodiment, the movable arm 7 has a shape extending in one direction. However, the movable arm 7 may have a shape that is bent at a plurality of locations, and may be telescopic. You may have the flexibility which bends.
[0036]
That is, in this embodiment, the suction part 3 has the movable arm 7, and the movable arm 7 so that the relative position of the suction port 7a of the movable arm 7 with respect to the cleaner body 2 changes during self-running. Is driven (rotated, rotated, stretched, etc.), and dust floating in the air is sucked through the suction port 7a. In addition, the suction part 3 may further have an odor sensor that detects an indoor odor.
[0037]
The dust sensor 8 is dust detection means for detecting information (such as the presence or absence of dust and its amount) of dust floating in the air. The dust sensor 8 performs sensing every predetermined time (for example, 200 msec), and outputs the sensing result to the control unit 19 as a signal.
[0038]
In the present embodiment, the dust sensor 8 is integrally provided on the side surface of the movable arm 7. Thereby, since the detection space of the dust sensor 8 moves with the drive of the movable arm 7, the detection range of the dust sensor 8 can be expanded.
[0039]
The dust sensor 8 may be installed not only on the side surface of the movable arm 7 but also on the side surface of the second housing 2b of the cleaner body 2, the side surface or the upper surface of the first housing 2a, and the like. Of course.
[0040]
(4. Detailed configuration inside the first housing)
Next, the detailed structure inside the 1st housing | casing 2a of the cleaner body 2 is demonstrated.
FIG. 5 is a block diagram showing a detailed configuration of the cleaner body 2. In addition to the dust collector described above, the cleaner body 2 includes an arm rotation drive motor 11, an arm rotation drive motor 12, a drive motor 13, a motor drive circuit 14, and a suction motor, as shown in FIG. 15, a suction motor drive circuit 16, a battery 17, a power supply circuit 18, a control unit 19, a position recognition storage unit 20, and a timer unit 21.
[0041]
In addition, it is not necessary to store all these members in the inside of the 1st housing | casing 2a, The one part may exist in the 2nd housing | casing 2b. For example, the arm rotation drive motor 11, the arm rotation drive motor 12, the battery 17, the power supply circuit 18, the control unit 19, and the like may be in the second housing 2b. That is, each said member should just be provided as the cleaner body 2. FIG.
[0042]
The arm rotation drive motor 11 is a motor for rotating the movable arm 7, and the arm rotation drive motor 12 is a motor for rotating the movable arm 7. More specifically, the cleaner body 2 has a drive mechanism (not shown) for rotating and rotating the movable arm 7. This drive mechanism can be easily configured in a small size, for example, by a combination of a gear and a shaft.
[0043]
The arm rotation drive motor 11 can rotate the movable arm 7 by driving the drive mechanism based on a control signal from the control unit 19. The arm rotation drive motor 12 can rotate the movable arm 7 by driving the drive mechanism based on a control signal from the control unit 19.
[0044]
Under the control of the control unit 19, for example, during the self-running of the cleaner 1, the arm rotation drive motor 11 rotates the movable arm 7, and the arm rotation drive motor 12 rotates the movable arm 7. The relative position of the suction port 7a of the movable arm 7 with respect to the cleaner body 2 changes. Therefore, the arm rotation drive motor 11, the arm rotation drive motor 12, and the control unit 19 are movable so that the relative position of the suction port 7a with respect to the cleaner body 2 changes during the self-running of the cleaner 1. It can be said that it constitutes an arm driving means for driving the expression arm 7.
[0045]
The drive motor 13 includes a right drive motor 13a and a left drive motor 13b. The right drive motor 13a is a motor for rotationally driving the wheel 5a, and is connected to the wheel 5a via a shaft 20a. On the other hand, the left drive motor 13b is a motor for rotationally driving the wheel 5b, and is connected to the wheel 5b via the shaft 20b.
[0046]
The motor drive circuit 14 is a circuit for driving the drive motor 13 (the right drive motor 13 a and the left drive motor 13 b) based on a control signal from the control unit 19.
[0047]
Based on the control signal from the control unit 19, the motor drive circuit 14 drives the drive motor 13 to rotate the wheels 5a and 5b via the shafts 20a and 20b, whereby the cleaner body 2 moves. Therefore, it can be said that the drive motor 13, the motor drive circuit 14, the shafts 20a and 20b, and the wheels 5a and 5b constitute moving means for moving the cleaner body 2.
[0048]
The suction motor 15 is an electric blower for sucking air together with dust through the suction portion 3.
[0049]
The suction motor drive circuit 16 is a circuit for driving the suction motor 15 based on a control signal from the control unit 19.
[0050]
The battery 17 is a power supply source for driving the above-described motors and circuits of the cleaner body 2, and is a battery that outputs a voltage of 15 V in this embodiment. The battery 17 can be charged via an AC adapter (not shown).
[0051]
The power supply circuit 18 converts the voltage supplied from the battery 17 into a predetermined voltage suitable for driving each motor and each circuit, and supplies it to each part.
[0052]
Based on signals transmitted from the obstacle sensor 6 and the dust sensor 8, the control unit 19 performs various parts of the cleaner body 2 (arm rotation drive motor 11, arm rotation drive motor 12, motor drive circuit 14, suction motor drive). This circuit controls the operation of the circuit 16) and is composed of, for example, a microcomputer. The control unit 19 controls the operation of each unit by outputting a control signal to each unit.
[0053]
Here, the signal output from the obstacle sensor 6 is input to the DC port or the A / D port of the control unit 19. Thereby, the control part 19 can judge the presence or absence of an obstruction and the presence or absence of the collision with the exterior of the cleaner body 2 based on the said signal. A signal output from the dust sensor 8 is input to the A / D port of the control unit 19. Thereby, the control part 19 can recognize the peak value itself of the said signal, and can determine the presence or absence and the amount of dust in the air based on this peak value. Based on these determination results, the controller 19 drives the arm rotation drive motor 11 and the arm rotation drive motor 12 to drive the movable arm 7 or the motor drive circuit 14 to drive the wheels 5a. 5b can be rotated and the cleaner body 2 can be moved.
[0054]
The position recognition storage unit 20 (position recognition storage means) includes a position recognition unit that recognizes the position of the cleaner body 2 during indoor cleaning, and a storage unit that stores the recognized position. The said position recognition part can recognize the position of the cleaner body 2 by GPS (Global Positioning System), for example. In addition to the above, the storage unit stores information on the travel path that the cleaner body 2 has traced so far, and stores information obtained by the obstacle sensor 6 and the dust sensor 8. Can do.
[0055]
The timer 21 (timer) is a timer that measures the current date and time.
[0056]
Based on the position information of the vacuum cleaner main body 2 stored in the position recognition storage unit 20 and the date / time information measured by the time measuring unit 21, the control unit 19 causes the vacuum cleaner main body 2 to operate for a predetermined time (eg, 24 hours). The movement control means is configured to control the movement means so that the same position is passed a plurality of times (for example, twice). That is, the control unit 19 is a movement control unit that controls the moving unit such that the cleaner body 2 moves a plurality of times per predetermined time.
[0057]
(5. Operation of the vacuum cleaner)
Next, operation | movement of the cleaner 1 of the said structure is demonstrated based on FIG. 6 thru | or FIG.
[0058]
(5-1. Basic operation)
FIG. 6 is a flowchart showing the flow of the basic operation (basic action) of the cleaner 1. The basic operation of the cleaner 1 includes a start process (S1) and a cleaning action (S2), and these operations are repeatedly executed. Hereinafter, the details of the operation of each process will be described.
[0059]
(5-2. Start processing)
The start process of S1 is a preparatory operation before the cleaning action of S2. FIG. 7 is a flowchart showing the flow of the start process.
[0060]
The vacuum cleaner 1 is initially in a standby state at a connection position with an AC adapter (not shown). The control unit 19 determines the state of charge of the battery 17 every time a predetermined time (for example, 2 hours) elapses (S11) (S12). If it is determined in S12 that charging is unnecessary, that is, charging is complete, after waiting for a predetermined time (S14), the process proceeds to the cleaning action in S2. On the other hand, when it is determined in S12 that the charging is not completed, the control unit 19 charges the battery 17 (S13), completes the charging, and then proceeds to the cleaning action of S2 through S14.
[0061]
Here, the determination of the necessity of charging in S12 is performed by determining whether or not the remaining amount of the battery 17 is a remaining amount that allows the cleaner 1 to perform an action for a specified time or a specified man-hour. The above specified time or specified man-hour can be calculated as follows. For example, if an 8-tatami room (3.5 m × 3.5 m) is subdivided into 5 cm × 5 cm cells, it will be 4900 cells. Assuming that this is about 5000 squares, if the cleaning action of the vacuum cleaner 1 is 5 cm / second and it takes 1 second for the vacuum cleaner 1 to change the direction of 90 °, the entire 5000 squares are in units of 2 squares, for example. One patrol action that goes around at 2500 is 2500 seconds (about 42 minutes) or 2500 man-hours. This is set as a specified time or a specified man-hour, and the necessity of charging is determined.
[0062]
(5-2. Cleaning action)
Next, the cleaning action of S2 will be described. FIG. 8 is a flowchart showing a flow of operation of the cleaning action.
[0063]
First, the control part 19 operates the suction part 3 (S21). That is, the control unit 19 outputs a control signal to the arm rotation drive motor 11 to rotate the movable arm 7. Thereby, the movable arm 7 is rotated at a constant speed so that, for example, the suction port 7a at the tip thereof is maintained at a constant height from the floor surface.
[0064]
At this time, the control unit 19 may also output a control signal to the arm rotation drive motor 12 and rotate the movable arm 7 at the same time as rotating the movable arm 7, or extend and retract the movable arm 7. May be. The operation of the movable arm 7 may be performed according to the determination result of the next S22.
[0065]
Subsequently, the control unit 19 determines whether or not cleaning is necessary based on information output from the dust sensor 8 (presence / absence and amount of dust in the air) (S22). More specifically, in S <b> 22, the control unit 19 determines whether or not the dust in the air is equal to or less than a predetermined amount based on the output signal (crest value) from the dust sensor 8. If it is determined that the dust is less than or equal to the predetermined amount, the control unit 19 determines that cleaning is not necessary, and stops the operation of the suction unit 3 (movable arm 7) (S23). That is, the control unit 19 controls the arm rotation drive motor 11 and the arm rotation drive motor 12 to stop the rotation and rotation of the movable arm 7. Thereafter, the process returns to the start process of S1.
[0066]
In addition, after the vacuum cleaner 1 performs the process of S24-S26 demonstrated below at least once, and returns to S22, when the control part 19 judges that dust is below a predetermined amount, control is performed. For example, the unit 19 moves the cleaner body 2 by controlling the motor drive circuit 14 and the drive motor 13 so that the cleaner 1 returns to the original position (connection position with the AC adapter) along the wall. .
[0067]
On the other hand, if it is determined in S22 that the dust is larger than the predetermined amount, the control unit 19 determines that cleaning is necessary, and controls the motor drive circuit 14 so that the drive motor 13 controls the wheels 5a. By rotating 5b, the cleaner 1 goes straight (S24). At the same time, the control unit 19 outputs a control signal to the suction motor drive circuit 16 to operate the suction motor 15. Thereby, dust in the air is sucked together with air through the suction port 7 a of the movable arm 7, and the dust is removed by the dust collector of the cleaner body 2. Then, the air after the dust is removed is discharged out of the machine through the exhaust port 4.
[0068]
Next, during the dust suction operation while the vacuum cleaner 1 is moving straight forward, the control unit 19 has approached the obstacle by the signal from the obstacle sensor 6 (whether the distance from the obstacle is, for example, 5 cm or less). ) Or whether it collides with an obstacle (S25). If there is no possibility of colliding with an obstacle, the operations after S22 are repeatedly executed.
[0069]
Here, when the obstacle sensor 6 performs sensing every 200 msec and the moving speed of the cleaner 1 is 5 cm / sec, the obstacle sensor 6 performs sensing ten times while the cleaner 1 moves 5 cm. . Therefore, during this time, the control unit 19 performs the obstacle determination 10 times and determines whether to change the command 10 times. If there is no problem in moving forward one second after the advance command is issued, the command is overwritten as it is and the advance is continued. At this time, the time required for sensing by the obstacle sensor 6 is about 10 msec, and the time required for determination by the control unit 19 is about 10 μsec. Therefore, the loss due to the command overwriting is almost 0 seconds, and the appearance is forward. The operation will be continuous.
[0070]
On the other hand, if it is determined in S25 that there is a possibility of collision with the obstacle or that it has collided, the control unit 19 controls the drive motor 13 to turn the cleaner 1 by 90 °, for example. The cleaner 1 is moved so as to avoid (S26). Thereafter, the operations after S22 are repeatedly executed.
[0071]
The controller 19 controls the motor drive circuit 14 a plurality of times per predetermined time (for example, twice or more a day) so that the cleaner 1 passes through the same position, and drives the drive motor 13 to drive the cleaner 1. By making it move, the cleaner 1 is made to perform indoor cleaning.
[0072]
(6. Effect)
As described above, the vacuum cleaner 1 according to the present embodiment includes the moving means (the drive motor 13, the motor drive circuit 14, the shafts 20a and 20b, and the wheels 5a and 5b) that moves the cleaner body 2, and is self-propelled. It is a self-propelled vacuum cleaner that cleans the interior of the room, and the vacuum cleaner body 2 sucks air together with dust through the suction section 3 for sucking dust floating in the air and the suction section 3. It is the structure provided with an electric blower (suction motor 15).
[0073]
In this configuration, the suction motor 15 sucks not the dust on the floor but the dust floating in the air through the suction part 3 together with the air, so that a large suction capability is not required when cleaning the floor. It is. That is, a normal suction motor that sucks dust and dust on the floor requires power of about 200 W to 700 W, but the vacuum cleaner 1 of the present embodiment sucks dust floating in the air. Therefore, a power of about 100 W is sufficient for the suction motor 15.
[0074]
Therefore, since the small suction motor 15 can be used in the self-propelled cleaner 1 of the present embodiment, the battery 17 can also be reduced in size, and the cleaner 1 can be easily reduced in size. In addition, power consumption can be reduced. Moreover, since the vacuum cleaner 1 itself can be reduced in size, for example, the vacuum cleaner 1 can be self-propelled under a bed or in a narrow space between furniture to clean up every corner of the room.
[0075]
Moreover, since the cleaner 1 removes the dust at a stage floating in the air while traveling on its own, the dust can be prevented from accumulating on the floor surface. Thereby, even if it is the small vacuum cleaner 1 of this embodiment, the function as a cleaner which cleans a room | chamber interior can fully be exhibited.
[0076]
As described above, Patent Documents 1 to 3 disclose a self-propelled cleaner that cleans the floor surface, and Patent Document 4 switches between floor surface cleaning and suction of dust in the air. A vacuum cleaner (not self-propelled) is disclosed. All of these are basically intended to suck dust and debris on the floor surface, so that the suction motor is large and the suction capability is large. Therefore, even if these are combined, only a vacuum cleaner with a large suction motor and a large suction capability can be obtained, and the small self-propelled type of the present invention that sucks only dust in the air with a small suction capability You can't get a vacuum cleaner.
[0077]
Moreover, the cleaner 1 of this embodiment has the air inlet 7a in one end, the movable arm 7 with the other end supported by the cleaner body 2, and the relative of the inlet 7a to the cleaner body 2 In this configuration, arm driving means (arm rotation driving means 11, arm rotation driving means 12, and control unit 19) for driving the movable arm 7 are provided so that the correct position changes during self-running. Examples of the driving of the movable arm 7 include rotation and rotation of the movable arm 7 around the support portion of the cleaner body 2 that supports the other end of the movable arm 7, Expansion and contraction can be assumed.
[0078]
Thereby, since the relative position with respect to the cleaner main body 2 of the suction inlet 7a of the movable arm 7 changes during self-propelled, it is movable compared with the structure which fixes an arm with respect to the cleaner main body 2, for example. The dust collection range in the air by the arm 7 is expanded. Thereby, dust in the air can be efficiently captured during self-running.
[0079]
In particular, the arm driving means rotates the movable arm 7 around the support portion with the cleaner body 2, so that the suction port 7a of the movable arm 7 relative to the cleaner body 2 is self-propelled. Therefore, the above-described effect of increasing the dust collection efficiency during self-running can be obtained with certainty.
[0080]
Further, if the arm driving means is configured to rotate the movable arm 7 around the horizontal direction passing through the support portion in combination with the rotation, the indoor space during self-running is three-dimensionally cleaned. And the dust collection range of the dust becomes wider. As a result, the dust collection efficiency during self-running can be further increased.
[0081]
Moreover, the cleaner 1 of this embodiment controls the moving means (the drive motor 13, the motor drive circuit 14, the shafts 20a and 20b, and the wheels 5a and 5b) so that the cleaner body 2 moves a plurality of times per predetermined time. It is the structure provided with the movement control means (control part 19) to perform. That is, the cleaner 1 of the present embodiment includes a position recognition storage unit (position recognition storage unit 20) that recognizes and stores the position of the cleaner body 2 at the time of cleaning, and a time measurement unit (timer unit 21) that measures the current date and time. ) And the position information stored in the position recognition storage means and the date and time information timed by the time measuring means so that the cleaner body 2 passes the same position a plurality of times per predetermined time. It is the structure provided with the movement control means (control part 19) which controls a means.
[0082]
The vacuum cleaner main body 2 moves a plurality of times per predetermined time and performs indoor cleaning (suction of dust in the air) by such control of the movement control means. Therefore, the dust floor floating in the indoor air is used. Accumulation on the surface can be reliably prevented. As a result, even with the vacuum cleaner 1 having a small dust absorption capability, a room cleaning effect can be sufficiently obtained.
[0083]
Further, the vacuum cleaner 1 of the present embodiment includes the dust detecting means (dust sensor 8) for detecting information of dust floating in the air, and the moving means based on the information output from the dust detecting means. It is the structure provided with the movement control means (control part 19) which controls the movement of the cleaner body 2 by.
[0084]
According to this configuration, the control unit 19 as the movement control means can recognize the amount of dust floating in the air based on the output signal from the dust sensor 8, so that cleaning is performed based on the amount of dust. It is possible to determine whether or not it is necessary. As a result, when the amount of dust in the air is small, the control unit 19 can determine that the cleaning is unnecessary and can stop the movement of the cleaner 1 by the moving means. On the other hand, when the amount of dust in the air is large, the control unit 19 determines that the cleaning is necessary, and moves the cleaner 1 by the moving means, whereby the space can be cleaned.
[0085]
Thus, if the control part 19 controls the said moving means to move the cleaner main body 2 when it judges that cleaning is required based on the information output from the dust sensor 8, it will be air. The useless cleaning operation when the amount of dust inside is small can be omitted, and useless power consumption of the cleaner 1 can be eliminated.
[0086]
From the above, it can be said that the control unit 19 as the movement control means controls the movement of the cleaner body 2 by the moving means in accordance with the amount of dust present in the air.
[0087]
Moreover, the cleaner 1 of this embodiment is provided with the obstacle detection means (obstacle sensor 6) which detects the obstacle around the cleaner body 2, and the said movement control means (control part 19) is a cleaner body. 2 is a configuration for controlling the moving means so as to avoid the obstacle detected by the obstacle detecting means. The vacuum cleaner main body 2 moves without colliding with an indoor obstacle by the control of the control unit 19 as described above, so that the dust collection operation of the indoor dust is not hindered by the presence of the obstacle.
[0088]
(7. Others)
In addition to the above-described configuration, the vacuum cleaner 1 of the present embodiment includes a dust detection unit (dust sensor 8) that detects information on dust floating in the air, and information detected by the dust detection unit. And a movement control means (control unit 19) that determines the space where the most dust exists and controls the moving means so that the cleaner body 2 moves to the space. Also good. Of course, this configuration can also be applied to a second embodiment described later.
[0089]
The moving means moves the cleaner main body 2 to the space determined by the control unit 19 as having the largest amount of dust, so that the cleaner 1 can efficiently absorb the dust at this destination. Moreover, since dust can be collected by the minimum necessary operation of moving the cleaner body 2 to the space, there is no wasteful movement, and the power consumption of the cleaner 1 associated with the wasteful movement can be cut.
[0090]
At this time, if the arm driving means drives the movable arm 7 so that the suction port 7a is located in the space, the dust collection efficiency can be further increased.
[0091]
[Embodiment 2]
The following will describe another embodiment of the present invention with reference to FIGS. In addition, the same member number is attached to the same structure as Embodiment 1, and the description is abbreviate | omitted.
[0092]
FIG. 9 is a perspective view showing an external configuration of a self-propelled cleaner (hereinafter simply referred to as a cleaner) 31 of the present embodiment. The cleaner 31 uses the second housing 32 in place of the second housing 2b of the cleaner body 2 in the cleaner 1 of the first embodiment, and the arm rotation drive motor 11 and the arm rotation from the cleaner body 2. The configuration is the same as that of the first embodiment except that the dynamic drive motor 12 is omitted.
[0093]
The second housing 32 has a flat rectangular parallelepiped shape and is provided on the upper surface of the first housing 2a. Note that the shape of the second housing 32 is not limited to the above. The second housing 32 includes the obstacle sensor 6 and the dust sensor 8, the odor sensor 33, the suction port 34, and the electrostatic brush 35 that are the same as those in the first embodiment.
[0094]
The obstacle sensor 6 is provided on the four side surfaces of the second housing 32. The odor sensor 33 detects the odor around the cleaner body 2, and is provided on the upper surface of the second housing 32 and closer to the front (traveling direction) than the center of the upper surface.
[0095]
The suction port 34 is provided on the upper surface of the second housing 32 and closer to the rear than the center of the upper surface, and serves as a suction port for air (including dust) by the operation of the suction motor 15. From this, the 2nd housing | casing 32 which has the suction inlet 34 comprises the suction part for sucking in the dust which is floating in the air.
[0096]
One dust sensor 8 is provided between the odor sensor 33 and the suction port 34 on the upper surface of the second housing 32, one at a position close to the left and right side surfaces in the traveling direction of the second housing 32. It has been.
[0097]
In addition, the arrangement positions and the number of the obstacle sensor 6, the odor sensor 33, the suction port 34, and the dust sensor 8 are not limited to the above.
[0098]
The electrostatic brush 35 has a plurality of brush threads. In the figure, only 12 brush threads are shown, but in actuality, they are provided in units of tens or hundreds. Each brush thread has elasticity, and one end thereof is fixed to the inner surface of the suction port 34 or the periphery thereof, and the other end is a free end.
[0099]
At this time, the other end of each brush thread is located at a position higher than the one end (position farther from the floor surface) when air is not sucked, and is located radially outside the suction port 34 than the one end. As described above, the one end of each brush thread is fixed to the suction port 34. Each brush thread is made of a resin such as PP (polypropylene), for example, and can draw dust floating in the air by frictional charging with the air sucked by the operation of the suction motor 15. .
[0100]
Moreover, in this embodiment, the control part 19 carries out ON / OFF control of the operation of the suction motor 15 periodically (for example, every 3 seconds) during the self-running of the cleaner 34 so as to cross the suction port 34. It functions as an operation control means for moving the other end of each brush thread of the electrostatic brush 35.
[0101]
Next, operation | movement of the cleaner 31 of this embodiment is demonstrated. In this embodiment, only the content of the cleaning action in S2 is different from the basic action in FIG. 6 described in the first embodiment. Therefore, below, the cleaning action of this embodiment is demonstrated based on FIG. FIG. 10 is a flowchart showing the flow of operation of the cleaning action of the cleaner 34.
[0102]
First, the control unit 19 determines whether or not cleaning is necessary based on information output from the dust sensor 8 and the odor sensor 33 (presence / absence and amount of dust in the air, presence / absence of odor) (S31).
[0103]
In S31, when it is determined that there is more dust than the predetermined amount or there is a smell in the surroundings and the cleaning is necessary, the control unit 19 controls the motor drive circuit 14 to drive the wheels by the drive motor 13. By rotating 5a and 5b, the cleaner 31 is moved straight (S32). And the control part 19 outputs a control signal to the suction motor drive circuit 16, operates the suction motor 15, and sucks air from the suction inlet 34 (S33). Thereby, the dust contained in the sucked air is removed by the dust collector of the cleaner body 2, and the air after the dust is removed is discharged from the exhaust port 4 to the outside of the machine.
[0104]
When the indoor air is sucked through the suction port 34 by the operation of the suction motor 15, the other end of the electrostatic brush 35 is located inside the suction port 34 along with the suction of air, as shown in FIG. Sucked into. That is, when the operation of the suction motor 15 is turned on, the other end, which is the free end of each brush thread of the electrostatic brush 35, rides on the air flow sucked into the suction port 34 from the outside of the cleaner body 2. It moves so that it crosses the suction inlet 34 toward. Therefore, air is sucked in a state where the electrostatic brush 35 closes the suction port 34 substantially.
[0105]
At this time, the electrostatic brush 35 is negatively charged, for example, due to friction with the sucked air. As a result, dust that floats in the air and is positively charged is attracted into the cleaner body 2 together with air while being attracted to the electrostatic brush 35 by electrostatic force.
[0106]
Here, in S33, as described above, the control unit 19 controls the suction motor drive circuit 16 to perform ON / OFF control of the suction motor 15 at a predetermined cycle (for example, a cycle of 3 seconds). Therefore, when the operation of the suction motor 15 is ON, the electrostatic brush 35 performs the above-described operation. When the operation of the suction motor 15 is OFF, the suction of air is stopped. As shown in FIG. 11B, due to the elastic force, the other end moves from the position inside the cleaner body 2 across the suction port 34 to the outside of the cleaner body 2, and the suction port 34 is opened. . While the opening / closing operation of the suction port 34 by the electrostatic brush 35 is repeated at a predetermined cycle, the cleaner 31 moves in the room.
[0107]
Next, during the dust suction operation while the cleaner 31 is moving straight forward, the control unit 19 has approached the obstacle by the signal from the obstacle sensor 6 (whether the distance from the obstacle has become, for example, 5 cm or less). ) Or whether it collides with an obstacle (S34). If there is no possibility of colliding with an obstacle, the operations after S31 are repeated.
[0108]
If it is determined in S34 that there is a possibility of collision with the obstacle or that it has collided, the control unit 19 controls the drive motor 13 to turn the cleaner 31 by, for example, 90 ° to avoid the obstacle. In this manner, the cleaner 31 is moved (S35). Thereafter, the operations after S31 are repeatedly executed until the movement of the entire area in the room is completed.
[0109]
On the other hand, when it is determined in S31 that the dust is below a predetermined amount or does not smell and cleaning is unnecessary, the control unit 19 outputs a control signal to the suction motor drive circuit 16 to operate the suction motor 15. Is completely stopped, and suction of air from the suction port 34 is completely stopped (S36). And the control part 19 controls the motor drive circuit 14 so that the vacuum cleaner 31 returns to the original position (connection position with an AC adapter) along a wall, for example, drives the drive motor 13, and S1 Return to the start process.
[0110]
As in the first embodiment, the control unit 19 controls the motor drive circuit 14 so that the cleaner 31 passes through the same position a plurality of times per predetermined time (for example, twice or more per day). Is driven to move the cleaner 31 to cause the cleaner 31 to clean the room.
[0111]
In this embodiment, the example in which the suction port 34 is provided in the second housing 32 has been described. However, the suction port 34 is provided directly in the first housing 2 a without providing the second housing 32. It doesn't matter. In this case, the 1st housing | casing 2a itself which has the suction inlet 34 comprises the suction part for attracting | sucking the dust in air.
[0112]
As described above, the cleaner 31 of the present embodiment includes the moving means (the drive motor 13, the motor drive circuit 14, the shafts 20a and 20b, and the wheels 5a and 5b) that moves the cleaner body 2, and is self-propelled. It is a self-propelled cleaner that cleans the room, and the cleaner body 2 includes a suction part (second housing 2b) for sucking dust floating in the air, and the suction part. It is the structure provided with the electric blower (suction motor 15) which attracts | sucks air with dust.
[0113]
As described above, the vacuum cleaner 31 captures only dust in the air while running on its own, so that the same effect as the effect of the configuration of the first embodiment can be obtained. That is, it is possible to realize the self-propelled cleaner 31 that cleans the corners of the room by reducing the size of the suction motor 15 and the cleaner 1 itself. In addition, since the vacuum cleaner 31 removes dust at a stage floating in the air while traveling, dust can be prevented from accumulating on the floor surface. The function as a vacuum cleaner for cleaning the room can be sufficiently exhibited.
[0114]
Further, in the vacuum cleaner 31 of the present embodiment, the suction part (second housing 2b) has (1) elasticity, and dust floating in the air is removed by frictional charging with the sucked air. The electrostatic brush 35 having a plurality of brush threads whose one end is fixed to the suction port 34 and the other end is a free end, and (2) the operation of the suction motor 15 is periodically turned ON / OFF during self-running. It is the structure provided with the operation control means (control part 19) which moves the other end of each brush thread | yarn of the electrostatic brush 35 so that it may cross the suction inlet 34 by controlling.
[0115]
By such control of the control unit 19, during the self-running of the cleaner 31, each brush thread of the electrostatic brush 35 is rubbed with air, and the other end moves so as to cross the suction port 34. While attracting dust in the air by the brush 35, the attracted dust can be efficiently sucked by the movement of each brush thread when the suction motor 15 is turned on. As a result, the dust collection efficiency of the dust in the air during self-running can be increased.
[0116]
When the movable arm 7 (see FIG. 1) according to the first embodiment in which the position of the suction port 34 is changed is provided in the cleaner body 2, a drive motor (arm rotation) for driving the movable arm 7 The drive motor 11 and the arm rotation drive motor 12) are required. However, when the electrostatic brush 35 is provided in the cleaner body 2, such a drive motor is unnecessary, and the suction motor 15 is turned ON / OFF. The dust collection efficiency can be increased only by performing the control.
[0117]
Therefore, according to the configuration of the present embodiment using the electrostatic brush 35, the cleaner 31 is as much as the drive motor of the movable arm 7 is unnecessary as compared with the case of the first embodiment using the movable arm 7. Can be miniaturized. Accordingly, dust in the air can be captured even in a space such as under the desk or under the bed where the cleaner 1 of the first embodiment cannot enter.
[0118]
In addition, when the suction motor 15 is turned on, the control unit 19 moves the other end of each brush thread so as to cross the suction port 34 from the outside to the inside of the cleaner body 2 by riding on the sucked air flow. On the other hand, when the operation of the suction motor 15 is turned off, the other end of each brush thread is moved by the elastic force so as to cross the suction port 34 from the inside of the cleaner body 2 to the outside. By such control of the control unit 19, each brush thread of the electrostatic brush 35 moves reliably according to the ON / OFF control of the suction motor 15, so that dust in the air is removed during the self-running of the cleaner 31. The effect of suction while pulling can be reliably increased.
[0119]
【The invention's effect】
As described above, according to the self-propelled cleaner of the present invention, the electric blower uses the suction portion of the cleaner body to remove dust floating in the air together with air, not dust on the floor surface. Since suction is performed, a large suction capability as in floor cleaning is unnecessary. As a result, since the electric blower can be reduced in size, the cleaner body itself can be reduced in size. Therefore, for example, the self-propelled cleaner can be moved under a bed or in a narrow space between furniture, and the room can be cleaned to every corner.
[0120]
Moreover, in the self-propelled cleaner of the present invention, dust at a stage floating in the air is removed, so that accumulation of dust on the floor surface can be prevented. Thereby, even if it is the small self-propelled cleaner of this invention, the function as a cleaner which cleans a room | chamber interior can fully be exhibited.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a self-propelled cleaner according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing an internal configuration of a first housing of a cleaner body included in the self-propelled cleaner, and showing a schematic configuration of a wheel driving mechanism.
FIG. 3 is an explanatory view schematically showing a detection range of an obstacle sensor provided on a side surface of a second housing of the cleaner body.
FIG. 4 is a perspective view showing an appearance of the self-propelled cleaner in a state where a movable arm included in the self-propelled cleaner is driven (rotated and rotated).
FIG. 5 is a block diagram showing a detailed configuration of the cleaner body.
FIG. 6 is a flowchart showing a rough flow of basic actions of the self-propelled cleaner.
FIG. 7 is a flowchart showing a flow of a start process operation included in the basic action.
FIG. 8 is a flowchart showing a flow of operation of a cleaning action included in the basic action.
FIG. 9 is a perspective view showing a schematic configuration of a self-propelled cleaner according to another embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a flowchart showing the flow of the cleaning action included in the basic action of the self-propelled cleaner.
FIG. 11 (a) is a plan view of the second housing when the suction motor of the self-propelled cleaner is turned on. (B) is a top view of the 2nd case at the time of operation OFF of the above-mentioned suction motor.
[Explanation of symbols]
1 Vacuum cleaner (self-propelled vacuum cleaner)
2 Vacuum cleaner body
2a 1st housing (the vacuum cleaner body)
2b Second housing (vacuum cleaner body)
3 Suction part
5a Wheel (moving means)
5b Wheel (moving means)
7 Moveable arm
7a Suction port
8 Dust sensor (dust detection means)
11 Arm rotation drive motor (arm drive means)
12 Arm rotation drive motor (arm drive means)
13 Drive motor (moving means)
13a Right drive motor (moving means)
13b Left drive motor (moving means)
14 Motor drive circuit (moving means)
15 Suction motor (electric blower)
19 Control unit (arm drive means, operation control means, movement control means)
20 position recognition storage unit (position recognition storage means)
21 Timekeeping section (timekeeping means)
31 Vacuum cleaner (self-propelled vacuum cleaner)
32 2nd housing (vacuum cleaner body, suction part)
34 Suction port
35 electrostatic brush

Claims

A self-propelled cleaner that includes a moving means for moving the main body of the vacuum cleaner and performs indoor cleaning while self-propelled,
The vacuum cleaner body
A suction section for sucking dust floating in the air;
An electric blower that sucks air together with dust through the suction part ,
The suction part is
A movable arm having an air inlet at one end and the other end supported by the cleaner body;
A self-propelled cleaner characterized by comprising arm driving means for driving the movable arm so that the relative position of the suction port with respect to the cleaner body changes during self-propelling.

The self-propelled cleaner according to claim 1 , wherein the arm driving means rotates the movable arm around a support portion with the cleaner body.

The self-propelled cleaner according to claim 1 or 2 , wherein the arm driving means rotates the movable arm about a horizontal direction passing through the support portion as an axis.

The suction part is
It has elasticity and attracts dust floating in the air by frictional charging with the sucked air, and has a plurality of brush threads with one end fixed to the suction port and the other end being a free end. Electric brush,
Operation control means for moving the other end of each brush thread of the electrostatic brush across the suction port by periodically ON / OFF controlling the operation of the electric blower during self-running. The self-propelled cleaner according to claim 1.

A position recognition unit which recognizes a position of the cleaner body at the time of cleaning,
A storage unit for storing the recognized position ;
A timing means for timing the current date and time;
Based on the position information stored in the storage unit , the current position recognized by the position recognition unit, and the current date and time measured by the timing unit, the cleaner body is the same per predetermined time The self-propelled cleaner according to any one of claims 1 to 4, further comprising movement control means for controlling the movement means so as to pass through the position a plurality of times.

Dust detection means for detecting information of dust floating in the air;
Based on the information output from the dust detection means, according to any one of 5 claims 1, characterized in that it comprises a movement control means for controlling the movement of the cleaner body by the moving means Self-propelled vacuum cleaner.

The movement control means controls the movement means so as to move the main body of the cleaner when it is determined that cleaning is necessary based on information output from the dust detection means. The self-propelled cleaner according to claim 6 .