特許 6689810 自律走行型掃除機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6689810

(24)【登録日】2020年4月10日

(45)【発行日】2020年4月28日

(54)【発明の名称】自律走行型掃除機

(51)【国際特許分類】

   A47L 9/00 20060101AFI20200421BHJP

   A47L 9/28 20060101ALI20200421BHJP

【ＦＩ】

   A47L9/00 102Z

   A47L9/28 E

【請求項の数】4

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2017-207561(P2017-207561)

(22)【出願日】2017年10月26日

(65)【公開番号】特開2019-76631(P2019-76631A)

(43)【公開日】2019年5月23日

【審査請求日】2019年3月26日

(73)【特許権者】

【識別番号】399048917

【氏名又は名称】日立グローバルライフソリューションズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001807

【氏名又は名称】特許業務法人磯野国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】山谷 遼

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 則和

(72)【発明者】

【氏名】森田 賢治

(72)【発明者】

【氏名】山上 将太

【審査官】 山田 由希子

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１７−０７４３２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−３０５６９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０６６３９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１１８９９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−２１２９６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平８−１８２６３８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ４７Ｌ ９／００

Ａ４７Ｌ ９／２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

本体部の外郭を形成するケースと、
各走行モータの駆動でそれぞれ回転する一対の駆動輪と、
前記駆動輪の車軸方向に沿って延び、前記本体部と前記駆動輪との間に回動自在に支持され前記駆動輪を支持するアーム部材と、
前記アーム部材が前記本体部に回転自在に支持される第１の軸と、
前記アーム部材が前記駆動輪に対して回転自在に支持される第２の軸を備え、
前記アーム部材の回動により前記駆動輪が上下方向に移動され、
前記第１の軸と前記第２の軸とが、前記アーム部材の回動に係らず前記ケースの内部に収納され、
前記アーム部材は上方に空間ができるように曲がって形成されている
ことを特徴とする自律走行型掃除機。

【請求項2】

請求項１に記載の自律走行型掃除機において、
前記駆動輪が前記ケースの下方に突出した際に、前記アーム部材は、前記ケースの内部 に納められている
ことを特徴とする自律走行型掃除機。

【請求項3】

請求項１に記載の自律走行型掃除機において、
前記駆動輪の脱輪検知用の検出センサは、前記アーム部材の回動動作の鉛直方向の移動を検出する
ことを特徴とする自律走行型掃除機

【請求項4】

請求項１に記載の自律走行型掃除機において、
前記本体部は、その内部に前記アーム部材を前後方向に移動しないように案内する案内部を有し、
前記アーム部材は、前記アーム部材の回転に係らず前記ケースの内部に位置し、前記アーム部材の回転に際して、前記案内部に摺動して前後方向に移動しないように案内される被案内部を有している
ことを特徴とする自律走行型掃除機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、自律走行型掃除機に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、電気掃除機自身が自律的に駆動する自律走行型掃除機が知られている。
自律走行型掃除機は、自律走行や清掃のための動力源として充電池を搭載している。充電池の動力により、自律走行型掃除機は、制御装置で、車輪ユニットを駆動する走行モータを制御して自律走行を行いつつ、モータ駆動の回転ブラシを用いて塵埃を掻き込み、吸引ファンで吸引して掃除を行う。

【0003】

自律走行型掃除機は、自動走行のため、車輪ユニットが段差乗り越え時に上下移動する必要がある。そのため、車輪ユニットには、車輪に接続するサスペンションが設けられ、床面の段差に応じて車輪を上下移動させている。

【0004】

例えば、従来の自律走行型掃除機の一例の表面清掃ロボットは、車輪（駆動ホイール）の回転軸方向と平行に配置された回動軸を中心に車輪が本体へ鉛直方向に出入りする。その際、回動軸から車輪を支承するアームを前後方向に延伸させ、アームにばねを係合させることで付勢し、車輪ユニットを地面へ押し出す力を得ている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１７−７４３２４号公報（図８、図１０等）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、上述の表面清掃ロボットでは、車輪の鉛直方向のストロークを確保するために、アームの前後方向の長さが必要となり、車輪ユニットおよびサスペンションの構造が大型化してしまう。

【0007】

つまり、車輪ユニットとサスペンションの占める体積が大きくなると掃除機本体の大型化につながる。掃除機本体の大型化は、狭い場所の清掃が困難になることから望ましくない。そのため、車輪ユニットとサスペンションをコンパクトにまとめることが望まれる。

【0008】

また、車輪を支承するアームが前後方向に延びると、他の構成要素のスペースまで占有してしまう。例えば、充電池の置き場所が無くなったり、回転ブラシや塵埃の吸い口が短くなり機能的にも問題が生じる。

【0009】

そこで、特許文献１の図８、図１０等には、車輪を支承するアームが左右方向に延びる自律走行型掃除機が記載されている。特許文献１の構成により、車輪を支承するアームを左右方向に延ばすことで、充電池の置き場所ができ、回転ブラシや塵埃の吸い口を長くできる。そのため、車輪を支承するアームを左右方向に延ばすことで、自律走行型掃除機の小型化が行える。

【0010】

ところが、車輪を支承するアームを左右方向に延ばす自律走行型掃除機では、サスペンションのアームが筐体から下方に突き出ると段差を車輪が乗り越える場合に車輪に接続されるサスペンションのアームが段差に乗り上げてしまうおそれがある。この場合、自律走行型掃除機が段差を乗り越えることができない場合がある。

【0011】

本発明は上記実状に鑑み創案されたものであり、掃除エリアに段差がある場合にも走行に支障がない自律走行型掃除機の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

前記課題を解決するため、本発明の自律走行型掃除機は、本体部の外郭を形成するケースと、各走行モータの駆動でそれぞれ回転する一対の駆動輪と、前記駆動輪の車軸方向に沿って延び、前記本体部と前記駆動輪との間に回動自在に支持され前記駆動輪を支持するアーム部材と、前記アーム部材が前記本体部に回転自在に支持される第１の軸と、前記アーム部材が前記駆動輪に対して回転自在に支持される第２の軸を備え、前記アーム部材の回動により前記駆動輪が上下方向に移動され、前記第１の軸と前記第２の軸とが、前記アーム部材の回動に係らず前記ケースの内部に収納され、前記アーム部材は上方に空間ができるように曲がって形成されている。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、掃除エリアに段差がある場合にも走行に支障がない自律走行型掃除機を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の実施形態に係る自立走行型掃除機の斜視図。

【図2】自律走行型掃除機の下面図。

【図3】上ケースを外した自律走行型掃除機の上面図。

【図4】図３のＩ−Ｉ断面図。

【図5A】駆動輪周りを向かって右上方から見た斜視図。

【図5B】駆動輪周りを前方から見た正面図。

【図5C】駆動輪周りを上方から見た上面図。

【図6】駆動輪周りを鉛直方向断面で切った断面拡大図。

【図7】図６の駆動輪が下方に出た際の鉛直方向断面で切った断面拡大図。

【図8A】比較例のアーム、第１車輪支持軸、第２車輪支持軸の配置を示す図。

【図8B】比較例の駆動輪が下方に最大限飛び出した状態を示す図。

【図9A】実施形態のアーム、第１車輪支持軸、第２車輪支持軸の配置を示す図。

【図9B】実施形態の駆動輪が下方に最大限飛び出した脱輪した状態を示す図。

【図10】定常走行時のアームの脱輪検知突起と脱輪検知用のリミットスイッチとの位置関係を示す前方から見た鉛直方向拡大断面図。

【図11】駆動輪の脱輪時のアームの脱輪検知突起とリミットスイッチとの位置関係を示す前方から見た鉛直方向拡大断面図。

【図12A】比較例のアームと脱輪検知用のリミットスイッチとの位置関係と脱輪の検知状態を示す前方から見た模式図。

【図12B】本実施形態のアームと脱輪検知用のリミットスイッチとの位置関係と脱輪の検知状態を示す前方から見た模式図。

【図13】実施形態２の自律走行型掃除機に対して制御信号を出力できるリモコンの正面図。

【図14】実施形態２の自律走行型電気掃除機が実行可能な運転モードを説明する概略図。

【図15】実施形態２の自律走行型電気掃除機Ｓが塵埃の多い領域を検知した場合の動作を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
実施形態で説明する本発明の各種構成要素は、必ずしも一の部材で構成される必要はなく、一の構成要素が複数の部材で構成されること、複数の構成要素が一の部材で構成されること、或る構成要素の一部と他の構成要素の一部とが互いに重複することを、許容する。
［実施形態１］

【0016】

また、自律走行型掃除機Ｓ（図１参照）が進行する向きのうち、自立走行型掃除機１が通常進行する方向を前方、重力方向と反対の方向を上方、駆動輪２、３（図２参照）が対向する方向を右方及び左方とする。すなわち、図１に示すように前後、上下、左右を定義する。

【0017】

［自立走行型掃除機Ｓ］
図１は、本発明の実施形態に係る自立走行型掃除機Ｓの斜視図である。
自立走行型掃除機Ｓは、室内等の掃除領域を自律的に移動しながら掃除する機器である。
自立走行型掃除機Ｓは、ケース１で外郭が形成されている。ケース１は、上壁と一部の側壁を成す上ケース１ｕ、底壁と一部の側壁を成す下ケース１ｓ、および前部に設置されるバンパ１ｂを含んで構成されている。

【0018】

自立走行型掃除機Ｓが障害物と衝突し、バンパ１ｂを介して、その作用力がバンパばねに作用した場合、バンパばねは平面視で内側に倒れ込むように変形し、バンパ１ｂを外向きに付勢しつつバンパ１ｂの後退を許容する。バンパ１ｂが障害物から離れて作用力がなくなると、バンパばねの付勢力によってバンパ１ｂは元の位置に復帰する。ちなみに、バンパ１ｂの後退（つまり、障害物との接触）は、後記するバンパセンサ８ａ（図３参照）によって検知され、その検知結果が制御装置１０（図３参照）に入力される。

【0019】

上ケース１ｕには、スイッチシート１９ｓと、自立走行型掃除機Ｓの制御装置１０（図３参照）に対してユーザが指令を与える操作ボタンとして、円形操作ボタン１９ｅ及び環形操作ボタン１９ｋが配置されている。
また、自立走行型掃除機Ｓの上後方側には、ダストケース１２が設けられている。

【0020】

図２は、自律走行型掃除機Ｓの下面図である。自律走行型掃除機Ｓの下部には、一対の駆動輪２、３と補助輪４とを備えている。駆動輪２は車輪ユニット２０と一体に組立てられている。車輪ユニット２０の内部には走行モータ２ｍ（図２参照）、減速機構２ｇとが格納されている。駆動輪２は走行モータ２ｍの駆動で減速機構２ｇを介して回転される。同様に、駆動輪３は車輪ユニット３０と一体に組立てられている。車輪ユニット３０の内部には走行モータ３ｍ（図２参照）、減速機構３ｇとが格納されている。駆動輪３は走行モータ３ｍの駆動で減速機構３ｇを介して回転される。

【0021】

自立走行型掃除機Ｓは、制御装置１０（図３参照）の演算処理によって自律的に駆動輪２、３を駆動させて補助輪４を用いて走行し、清掃する。なお、自立走行型掃除機Ｓはリモコン等によってユーザの指令を受けて駆動してもよい。

【0022】

また、自律走行型掃除機Ｓは、図２に示すように、下部に回転ブラシ５、ガイドブラシ６およびサイドブラシ７を備え、周囲にセンサ８（８ａ、８ｂ、８ｃ）を備えている。

【0023】

駆動輪２、３は、それぞれ走行モータ２ｍ、３ｍ（図２参照）により回転駆動される。補助輪４は、自由回転するキャスタである。駆動輪２、３は、自律走行型掃除機Ｓの前後方向の中央側、左右方向の外側に設けられている。補助輪４は前後方向の前方側、左右方向の中央側に設けられている。

【0024】

図１に示すように、自律走行型掃除機Ｓの前方側、左右方向の外側には、サイドブラシ７が設けられている。サイドブラシ７は、図１の矢印α１のように、自律走行型掃除機Ｓの前方外側の領域を左右方向外側から内側に向かう方向に掃引するよう回転し、床面Ｙ上の塵埃を中央の回転ブラシ５（図２参照）側に集める。

【0025】

図２に示すように、駆動輪２、３の左右方向内側には、２つのガイドブラシ６それぞれ設けられている。ガイドブラシ６は、サイドブラシ７で集められた塵埃を回転ブラシ５側から外側に逃げないようにガイドする固定ブラシである。
駆動輪２、３の後方には、回転ブラシ５が設けられている。回転ブラシ５は、サイドブラシ７、ガイドブラシ６で集めた塵埃をダストケース１２（図１参照）の内部に掻き込むためのブラシであり、回転ブラシモータ５ｍの駆動力により回転することができる。床面Ｙ上を走行中の自律走行型掃除機Ｓについて、回転ブラシ５と床面Ｙとの間には、回転ブラシ保護部８０が設けられている。

【0026】

回転ブラシ保護部８０の前側は、左右方向を軸として回動可能に構成されているとともに、床面Ｙ方向に付勢されている。これにより、回転ブラシ５と床面Ｙとの間の気密性を高めることができるとともに、後述する植毛８１−８３が回転ブラシ保護部８０に設けられている場合は、植毛８１−８３が床面Ｙの塵埃に接触しやすくなる。

【0027】

回転ブラシ５の後方には、自律走行型掃除機Ｓの進行に伴う床面Ｙとの摩擦力によって回動可能な掻き取りブラシ５０を有している。掻き取りブラシ５０には一定角以上の掻き取りブラシ５０の回動を規制する例えばリブを設けることができる。

【0028】

回転ブラシ５と掻き取りブラシ５０との間には、左右方向に延在する領域に植設されている主植毛８１が設けられている。主植毛８１は、自律走行型掃除機Ｓの底面、例えば下ケース１ｓ又は回転ブラシ保護部８０に設けられている。これにより、回転ブラシ５及び掻き取りブラシ５０の間に塵埃が溜まりやすい隙間が生じることを抑制できる。

【0029】

回転ブラシ５の左右方向外側には、前後方向に延在する領域に植設されている副植毛８２，８３が設けられている。回転ブラシ５の右側に位置する副植毛８２及び／又は左側に位置する副植毛８３は、下ケース１ｓ又は回転ブラシ保護部８０に設けられることができる。また、主植毛８１が存在する領域又はこの近傍に届く位置を含んで設けられると好ましい。

【0030】

図３は、上ケース１ｕを外した自律走行型掃除機Ｓの上面図である。図４は、図３のＩ−Ｉ断面図である。なお、図４では左半分はアーム２４周りのみを示す。
自律走行型掃除機Ｓの上前部には、自律走行型掃除機Ｓを制御する制御装置１０が設けられている。制御装置１０は、自律走行型掃除機Ｓを統括的に制御する。

【0031】

制御装置１０の下方には、充電池９が配設される。充電池９は、自律走行型掃除機Ｓに電力を供給する。充電池９は、例えば、充電することで再利用可能な二次電池である。充電池９は自律走行型掃除機Ｓの左右端部に亘って配置されている。

【0032】

充電池９からの電力は、図３、図２に示すセンサ８、駆動装置等の各モータ（２ｍ、３ｍ、５ｍ）、制御装置１０、及び吸引用の電動送風機１１等に供給される。
自律走行型掃除機Ｓの前上部には、サイドブラシ７を駆動するサイドブラシモータ７ｍが一対設けられている。

【0033】

自律走行型掃除機Ｓの中央部には、電動送風機１１が設置されている。電動送風機１１は、塵埃をダストケース１２の内部に吸引する。
自律走行型掃除機Ｓの後右上部には、回転ブラシ５を回転駆動する回転ブラシモータ５ｍ（図３参照）が配設されている。

【0034】

［センサ８］
図３に示すように、バンパ１ｂの後方には、バンパセンサ８ａが一対設けられている。
バンパセンサ８ａは、バンパ１ｂ（図１参照）が障害物と接触したことをバンパ１ｂの後退で検知するセンサ、例えばフォトカプラである。バンパ１ｂに障害物が接触した場合、バンパ１ｂの後退でセンサ光が遮られる。この変化に応じた検知信号が制御装置１０に出力される。

【0035】

図３に示すように、自律走行型掃除機Ｓの前部、中央左右前部、および後部の計４か所には、障害物までの距離を検出する測距センサ８ｂが設置されている。測距センサ８ｂは、例えば赤外線センサである。
赤外線センサは、赤外線を発光させる発光部（図示せず）と、赤外線が障害物で反射して戻ってくる反射光を受光する受光部（図示せず）とを有している。当該受光部によって検出される反射光の強さに基づき、障害物までの距離が算出される。なお、バンパ１ｂのうち少なくとも測距センサ８ｂの近傍は、赤外線を透過させる樹脂又はガラスで形成されている。なお、測距センサ８ｂは、他の種類のセンサ、例えば、超音波センサ、可視光センサを用いてもよい。

【0036】

図２に示すように、自律走行型掃除機Ｓの下ケース１ｓの下面前後左右４か所には、床面用測距センサ８ｃが設置されている。床面用測距センサ８ｃは、床面までの距離を計測する。床面用測距センサ８ｃは、例えば赤外線センサが用いられる。
床面用測距センサ８ｃによって階段等の大きな段差を検知することで、自律走行型掃除機Ｓの落下を防止できる。例えば、床面用測距センサ８ｃによって前方に３０ｍｍ程度以上の段差が検知された場合、制御装置１０（図３参照）は走行モータ２ｍ、３ｍを制御して自律走行型掃除機Ｓを後退させ、自律走行型掃除機Ｓの進行方向を転換させる。なお、床面用測距センサ８ｃは赤外線センサ以外のセンサを用いてもよいのは勿論である。

【0037】

［制御装置１０］
制御装置１０は、例えばマイコン（Microcomputer）と周辺回路とが基板に実装されて構成される。マイコンは、ＲＯＭ（Read Only Memory）に記憶された制御プログラムを読み出してＲＡＭ（Random Access Memory）に展開し、ＣＰＵ（Central Processing Unit）が実行することで各種処理が実現される。周辺回路は、Ａ／Ｄ・Ｄ／Ａ変換器、各種モータの駆動回路、センサ回路、充電池９の充電回路等を有している。

【0038】

制御装置１０は、利用者による円形操作ボタン１９ｅ（図１参照）、環形操作ボタン１９ｋ等の操作、及び、センサ８（図３、図２参照）から入力される信号に応じて演算処理を実行し、各モータ（２ｍ、３ｍ、５ｍ）、センサ８、電動送風機１１等と信号を入出力する。

【0039】

［駆動輪２、３と車輪ユニット２０、３０］
下面図の図２に示すように、駆動輪２および車輪ユニット２０と駆動輪３および車輪ユニット３０とは、自律走行型掃除機Ｓの左右の中央の鉛直面に対して、面対称に構成されている。

【0040】

駆動輪２、３は、摩擦力が大きいゴムで製作されている。
駆動輪２、３は、回動することで自律走行型掃除機Ｓを前進、後退、旋回させるための車輪である。駆動輪２、３は、自律走行型掃除機Ｓの底部中央の左右両側に配置されている。

【0041】

図５Ａは、駆動輪２周りを向かって右上方から見た斜視図であり、図５Ｂは、駆動輪２周りを前方から見た正面図である。図５Ｃは、駆動輪２周りを上方から見た上面図である。
駆動輪２は、中央の外周面に円筒状の円筒面２ｃが形成されている。駆動輪２は、図５Ａに示すように、外側の外周面に凹部２ｏ１および凸部２ｏ２を有する大きい凹凸状の外筒面２ｏが形成されている。駆動輪２は、内側の外周面に凹部２ｉ１および凸部２ｉ２を有する小さい凹凸状の外筒面２ｉが形成されている。

【0042】

同様に、駆動輪３は、中央の外周面に円筒状の円筒面３ｃが形成されている。駆動輪３は、外側の外周面に凹部３ｏ１および凸部３ｏ２を有する大きい凹凸状の外筒面３ｏが形成されている。駆動輪２は、内側の外周面に凹部２ｉ１および凸部２ｉ２を有する小さい凹凸状の外筒面２ｉが形成されている。

【0043】

図６は、駆動輪３周りを鉛直方向断面で切った断面拡大図である。図７は、図６の駆動輪３が下方に出た際の鉛直方向断面で切った断面拡大図である。

【0044】

駆動輪３および車輪ユニット３０の構成は、駆動輪２および車輪ユニット２０の構成と同様であるから、車輪ユニット２０について説明を行い、車輪ユニット３０の説明は省略する。車輪ユニット３０の各構成要素は、車輪ユニット２０の２０番台の符号に代えて３０番台の符号を付して示す。

【0045】

図２に示す下ケース１ｓには、駆動輪２、３をそれぞれ支持、駆動する車輪ユニット２０、３０が収容されている。
車輪ユニット２０の内部には、走行モータ２ｍと減速機構２ｇとが、格納されている。

【0046】

駆動輪２は、車輪ユニット２０に前後方向に回動自在に支持されている。具体的には、駆動輪２の軸は、車輪ユニット２０に格納される減速機構２ｇの一部に固定されている。これにより、駆動輪２は、車輪ユニット２０に格納される走行モータ２ｍの駆動力が複数段の歯車で構成された減速機構２ｇを介し減速して伝達される。

【0047】

同様に、駆動輪３は、車輪ユニット３０に前後方向に回動自在に支持されている。具体的には、駆動輪３の軸は、車輪ユニット３０に格納される減速機構３ｇの一部に固定されている。これにより、駆動輪３は、車輪ユニット３０に格納される走行モータ３ｍの駆動力が複数段の歯車で構成された減速機構３ｇを介し減速して伝達される。

【0048】

図６に示すように、下ケース１ｓの電動送風機１１の側方には、駆動輪３（２）を回動自在に支持するために、前後方向に延在する第１車輪支持軸３５ａ（２５ａ）が設けられている。
また、車輪ユニット３０の駆動輪３（２）に対する反対側の面には、第２車輪支持軸３５ｂ（２５ｂ）が前後方向に沿って配置されている。

【0049】

第１車輪支持軸３５ａ（２５ａ）には、駆動輪３を回動自在に支持するアーム３４（２４）（図５Ａ〜図５Ｃ参照）が、回動自在に支持されている。また、アーム３４（２４）と車輪ユニット３０との間には、第２車輪支持軸３５ｂ（２５ｂ）が前後方向に沿って配置されている。

【0050】

こうして、図５Ａに示すアーム２４（３４）の一方端部２４ｉ（３４ｉ）は、第１車輪支持軸２５ａ（３５ａ）を介して、下ケース１ｓ（図２参照）に対して回動自在に支持され（図５Ａの矢印β１）、アーム２４（３４）の他方端部２４ｔ（３４ｔ）は、第２車輪支持軸２５ｂ（３５ｂ）を介して、駆動輪２（３）が支持される車輪ユニット２０（３０）に対して回動自在（図５Ａの矢印β２）に接続されている。

【0051】

つまり、駆動輪２（３）は、車輪ユニット２０（３０）、第２車輪支持軸２５ｂ（３５ｂ）、アーム２４（３４）を介して、下ケース１ｓの第１車輪支持軸２５ａ（３５ａ）に回動自在に支持されている。

【0052】

また、図５Ａに示すように、駆動輪２（３）上端近くであって、車輪ユニット２０（３０）の一部には、前後方向に延在する第３車輪支持軸２５ｃ（３５ｃ）が設けられている。これにより、駆動輪２（３）は、前後方向の第３車輪支持軸２５ｃ（３５ｃ）周りに回動自在に支持されている。

【0053】

前後方向に延在する第３車輪支持軸２５ｃ（３５ｃ）には、案内シャフト２６ａ（３６ａ）が固定される有底円筒状の上圧縮ばねケース２６ｂ（３６ｂ）が回動自在に支持されている。

【0054】

駆動輪２（３）が回動自在に支持される車輪ユニット２０（３０）には、案内シャフト２６ａ（３６ａ）が挿通された有底円筒状の下圧縮ばねケース２６ｃ（３６ｃ）が固定されている。なお、上圧縮ばねケース２６ｂ（３６ｂ）、案内シャフト２６ａ（３６ａ）、下圧縮ばねケース２６ｃ（３６ｃ）は、アーム２４（３４）に対して第２のアームを構成する。

【0055】

上圧縮ばねケース２６ｂ（３６ｂ）と下圧縮ばねケース２６ｃ（３６ｃ）との内部には、駆動輪２（３）を下方に付勢する圧縮ばねが設けられている。圧縮ばねの中央には案内シャフト２６ａ（３６ａ）が挿通されている。

【0056】

これにより、駆動輪２（３）が外部から力を受けない場合は、下ケース１ｓ（図２参照）から突出する。一方、駆動輪２（３）が第２車輪支持軸２５ｂ（３５ｂ）から第３車輪支持軸２５ｃ（３５ｃ）に向かう方向の力、例えば床面Ｙ等による上方への力を受けた場合には、駆動輪２（３）は下ケース１ｓ内部に押し込まれる。

【0057】

これにより、駆動輪２（３）は、アーム２４（３４）を用いて、前後方向の第１車輪支持軸２５ａ（３５ａ）を介して、本体部１Ｈ（図６参照）に対して回動自在（図５Ａ、図６の矢印β１）に支持されるとともに、第２車輪支持軸２５ｂ（３５ｂ）を介してアーム２４（３４）に対して回動自在（図５Ａ、図６の矢印β２）に支持される。駆動輪２（３）は、圧縮ばねの付勢力、駆動輪２（３）又は車輪ユニット２０（３０）の自重により下向きに回動し、また、例えば床面Ｙ（図６参照）による上方への力により上向きに回動することができる。

【0058】

また、駆動輪２（３）は、他方端部２４ｔ（３４ｔ）（図５Ａ参照）より上側に設けられた第３車輪支持軸２５ｃ（３５ｃ）を介して、本体部１Ｈ（図６参照）に対して回動自在（図５Ａの矢印β３）に支持されるとともに、上下方向に略水平に設けられた上・圧縮ばねケース２６ｂ、２６ｃ（３６ｂ、３６ｃ）の内部の圧縮ばねにより、上下動する（図５Ｂの矢印β４）ように支持される。

【0059】

［アーム２４、３４］
アーム２４、３４について説明する。
図４に示すように、アーム２４とアーム３４（図６参照）とは左右対称の形状をもつ。そこで、アーム２４について説明を行い、アーム３４についての説明は省略し、３０番台の符号を付して示す。

【0060】

駆動輪２、アーム２４の前面図の図５Ｂに示すように、前面視でアーム２４は、略Ｌ字状に中央が下方に曲がって形成されている。アーム２４は、第１車輪支持軸２５ａに枢設される第１アーム部２４ａと、第２車輪支持軸２５ｂに枢設される第２アーム部２４ｂとを有している。そして、第１アーム部２４ａと第２アーム部２４ｂとは互いに曲がって形成され、中央部に空間部２４ｏが上方に位置するように形成される。空間部２４ｏには、自立走行型掃除機Ｓの構成要素、例えば配線が配置される。

【0061】

［アームストッパ２８、３８］
第１アーム部２４ａから下方に延びてアームストッパ２８が形成されている。アームストッパ２８は、アーム２４の内側方向への回転（図５Ｂの矢印β１ａ方向）の周り止めとなるとともに、アーム２４の前後方向の位置ズレを抑える役割をもつ。

【0062】

アームストッパ２８は、アーム２４の内側方向への回転（図５Ｂの矢印β１ａ方向）の周り止めストッパ部２８ｋを有している。ストッパ部２８ｋは、下方にいくに従って外方に位置する傾斜をもって形成されている。

【0063】

駆動輪２、アーム２４の上面図の図５Ｃに示すように、アームストッパ２８の前後の外側面は前後位置決め面２８ｓが鉛直方向かつ左右方向に延びる面をもって形成されている。前後位置決め面２８ｓに対応して、図２に示す下ケース１ｓにはストッパガイド面１ｓ２が鉛直方向（図２の紙面表裏面方向）かつ前後方向（図２の紙面左右方向）に延びる面をもって形成されている。下ケース１ｓのストッパガイド面１ｓ２とアームストッパ２８の前後位置決め面２８ｓとの間には、互いに摺動するため若干の隙間が形成される。

【0064】

この構成により、アームストッパ２８（３８）は回動に際して、下ケース１ｓのストッパガイド面１ｓ２に摺動して前後方向に案内され、アーム２４（３４）の前後方向のズレが抑えられる。そのため、アーム２４（３４）の動作信頼性を向上できる。

【0065】

［アーム２４（３４）と第１車輪支持軸２５ａ（３５ａ）、第２車輪支持軸２５ｂ（３５ｂ）の配置］
次に、アーム２４（３４）と、アーム２４（３４）の両端部を支持する第１車輪支持軸２５ａ（３５ａ）、第２車輪支持軸２５ｂ（３５ｂ）の配置について説明する。

【0066】

以下、図６〜図９Ｂを用いて、アーム３４とアーム３４の両端部を支持する第１車輪支持軸３５ａ、第２車輪支持軸３５ｂを例に挙げて説明する。

【0067】

図６に示すように、定常走行時、アーム３４と、アーム３４を支持する第１車輪支持軸３５ａと第２車輪支持軸３５ｂとが下ケース１ｓより上方のケース１（本体部１Ｈ）の内部に配置されている。

【0068】

また、図７に示すように、アーム３４、第１車輪支持軸３５ａ、および第２車輪支持軸３５ｂは、駆動輪３が下方に最大限突出した場合にも、下ケース１ｓより上方のケース１（本体部１Ｈ）の内部に納まる構成である。
上述の構成を比較例と比較して説明する。

【0069】

図８Ａに、比較例のアーム１３４、第１車輪支持軸１３５ａ、第２車輪支持軸１３５ｂの配置を示す。
比較例では、定常走行時に、第１車輪支持軸１３５ａが電動送風機１１１のデッドスペースに配置され、第２車輪支持軸１３５ｂとともに、下ケース１０１ｓの近傍に配置されている。

【0070】

図８Ｂに、比較例の駆動輪１０３が下方に最大限飛び出した（脱輪した）状態を示す。
駆動輪１０３が下方に最大限飛び出す（脱輪する）と、駆動輪１０３に連結されるアーム１３４や第２車輪支持軸１３５ｂが下ケース１０１ｓの下方に突出する。

【0071】

そのため、床面Ｙに段差がある場合、段差にアーム１３４や第２車輪支持軸１３５ｂが当接し、自律走行型掃除機が段差を乗り越えられない場合がある。
これに対し、図９Ａに、実施形態のアーム３４、第１車輪支持軸３５ａ、第２車輪支持軸３５ｂの配置を示す。

【0072】

実施形態では、定常走行時に、第１車輪支持軸３５ａが電動送風機１１の近くに配置され、第２車輪支持軸３５ｂとともに、下ケース１ｓの上方（本体部１Ｈの内部）に配置されている。
第１車輪支持軸３５ａと第２車輪支持軸３５ｂとに軸支持されるアーム３４も、同様に下ケース１ｓの上方のケース１の内部に配置されている。

【0073】

図９Ｂに、実施形態の駆動輪３が下方に最大限飛び出した脱輪した状態を示す。
実施形態では、駆動輪３が下方に最大限飛び出した（脱輪した）場合にも、第１車輪支持軸３５ａと第２車輪支持軸３５ｂ、および、駆動輪３に連結され第１車輪支持軸３５ａと第２車輪支持軸３５ｂとで支持されるアーム３４も下ケース１ｓの上方のケース１の内部に納められている。

【0074】

そのため、床面Ｙに段差がある場合にも、アーム３４や第２車輪支持軸３５ｂがケース１の内部にあるために段差に当接せず、円滑に段差を乗り越えられる。
アーム２４と、アーム２４の両端部を支持する第１車輪支持軸２５ａ、第２車輪支持軸２５ｂも、上述のアーム３４とアーム３４の両端部を支持する第１車輪支持軸３５ａ、第２車輪支持軸３５ｂと対称な同様な構成である。

【0075】

［アーム２４、３４の回転規制］
次に、アーム２４、３４に支持される駆動輪２、３が下方に飛び出す方向（脱輪方向）への回転規制について説明する。
アーム２４の回転規制と、アーム３４の回転規制とは左右対称で同様であるから、アーム３４の回転規制を例に説明する。
例えば、駆動輪３が定常状態の図６からアーム３４が第１車輪支持軸３５ａ周りに内側に回転すると（図６、図７の矢印β１ａ）駆動輪３が下方に飛び出る。

【0076】

そして、駆動輪３が図７に示す脱輪の状態になると、アームストッパ３８のストッパ部３８ｋが下ケース１ｓのストッパ受け１ｓ１に当接し、アーム３４の回転が阻止され、脱輪が停止される。
この際、図６、図７に示すように、アーム３４のアームストッパ３８は、下ケース１ｓより上方に位置する。そのため、図５Ｃに示すように、アーム２４、３４の前後位置決め面３８ｓ（２８ｓ）がそれぞれ下ケース１ｓのストッパガイド面１ｓ２（図２参照）に常時案内され、アーム２４、３４の前後方向の位置ズレを、アーム２４、３４の回転状態に拘らず抑えられる。
なお、従来は、アームが下ケースの下方に突出すため、アームの回動に際してアームの前後方向の位置ズレを規制することは困難であった。

【0077】

［脱輪検知の構成］
図５Ａに示すように、アーム２４（３４）には、前後方向に延びて車輪２（３）のケース１から下方への飛び出し（脱輪）を検知する脱輪検知突起２９（３９）が形成されている。図５Ｂに示すように、脱輪検知突起２９（３９）は下方に対向する傾斜をもって形成されている。

【0078】

本実施形態では、アーム２４（３４）が本体部１Ｈ（ケース１）の内部にあるので、駆動輪２（３）の脱輪を検知するリミットスイッチｓｗ（図１０参照）を以下のように構成する。なお、従来は、アームが本体部の外方に突出するので、下記の実施形態の構成は困難であった。
図１０は、定常走行時のアーム３４の脱輪検知突起３９と脱輪検知用のリミットスイッチｓｗとの位置関係を示す前方から見た鉛直方向拡大断面図である。図１１は、駆動輪３の脱輪時のアーム３４の脱輪検知突起３９とリミットスイッチｓｗとの位置関係を示す前方から見た鉛直方向拡大断面図である。

【0079】

アーム３４の脱輪検知突起３９に対向して、駆動輪３の脱輪を検知するリミットスイッチｓｗがアーム３４の回転軸である第１車輪支持軸３５ａ周りの回転方向の鉛直方向成分に対向するように配置されている。同様に、アーム２４の脱輪検知突起２９に対向して、駆動輪２の脱輪を検知するリミットスイッチｓｗがアーム２４の回転軸である第１車輪支持軸２５ａ周りの回転方向の鉛直方向成分に対向するように配置されている。

【0080】

［駆動輪２、３の脱輪検知］
次に、リミットスイッチｓｗを用いた駆動輪２、３の脱輪検知について説明する。
駆動輪２と駆動輪３との脱輪検知は左右対称に同様に行われるので、駆動輪３の脱輪検知について説明する

【0081】

前記したように、リミットスイッチｓｗは、アーム３４の回転の鉛直方向成分の動作を検知レバーｓｗ１で検知するように設置される
自律走行型掃除機Ｓが図１０に示す定常走行している場合、アーム３４の脱輪検知突起３９と、脱輪検知用のリミットスイッチｓｗの検知レバーｓｗ１とは離膈した状態にある。

【0082】

図１０の状態から、アーム３４がケース１の下方に突出するように回転して（図１０の矢印β１ａ）、駆動輪３が脱輪した状態になると、図１１に示すように、アーム３４の脱輪検知突起３９がリミットスイッチｓｗのレバーｓｗ１を下方に押圧し、リミットスイッチｓｗの脱輪検知情報が、制御装置１０（図３参照）に送信される。

【0083】

この際、リミットスイッチｓｗの検知レバーｓｗ１はアーム３４の脱輪検知突起３９の回転方向の鉛直下方向成分の動作を検知する。そのため、回転方向の鉛直下方向成分と垂直なアーム３４の左右方向（図１１の紙面左右方向）成分の動作は検知されない。

【0084】

すなわち、リミットスイッチｓｗはアーム３４の鉛直方向の動作を検知し、アーム３４の水平方向の動作を検知しないので、アーム３４の水平方向の取付け誤差、ガタつき等は脱輪検知に際して含まれない。そのため、駆動輪３の脱輪を精確に検知できる。

【0085】

［車輪２、３の脱輪検知の従来技術と本実施形態（本発明）との比較］
図１２Ａは、比較例のアーム１３４と脱輪検知用のリミットスイッチ１０ｓｗとの位置関係と脱輪の検知状態を示す前方から見た模式図である。

【0086】

比較例（従来）では、図１２Ａに示すように、脱輪検知用のリミットスイッチ１０ｓｗが、駆動輪１０３に連結される車輪ユニット１３０の回転中心周りの回転の水平方向の動作を検知レバー１０ｓｗ１が拾うように構成されている。すなわち、検知レバー１０ｓｗ１が車輪ユニット１３０の回転の水平方向成分の移動を検知するように、リミットスイッチ１０ｓｗが配置されている。

【0087】

この場合、駆動輪１０３が下方に回転すると（図１２の矢印β２ａ方向）（図１２の二点鎖線で示す）、リミットスイッチ１０ｓｗの検知レバー１０ｓｗ１は、車輪ユニット１３０の回転の水平方向成分の動作により脱輪を検出する。

【0088】

そのため、脱輪検知に際して、車輪ユニット１３０の左右方向のガタつき、取付誤差等が影響する。従って、駆動輪１０３の脱輪を精確に測定することが困難となっていた。
これに対して、図１２Ｂは、本実施形態のアーム３４と脱輪検知用のリミットスイッチｓｗとの位置関係と脱輪の検知状態を示す前方から見た模式図である。

【0089】

本実施形態では、図１２Ｂに示すように、脱輪検知用のリミットスイッチｓｗが、駆動輪３に連結されるアーム３４の第１車輪支持軸３５ａの周りの回転方向の垂直方向成分の動作を検知レバーｓｗ１が拾うように配置されている。

【0090】

実施形態の場合、駆動輪３に連結されるアーム３４が下方に回転すると（図１２Ｂの矢印β２ｂ方向）、リミットスイッチｓｗの検知レバーｓｗ１は、アーム３４の脱輪検知突起３９（図１１参照）の回転の垂直方向成分の動作を検出する。

【0091】

そのため、本実形態においては、アーム３４の検出方向の鉛直方向成分に垂直な左右方向（水平方向）のガタつき、取付誤差等に影響されることなく脱輪を検知できる。

【0092】

上記構成によれば、下記の効果を奏する
１．図１１、図１２Ｂに示すように、アーム２４、３４や第１車輪支持軸２５ａ、３５ａと第２車輪支持軸２５ｂ、３５ｂが定常走行時においても、脱輪した場合においも、ケース１（本体部１Ｈ）の内部に配置されている。そのため、自律走行型掃除機Ｓが段差にアーム２４、３４や第２車輪支持軸２５ｂ、３５ｂが当接することがない。そこで、床面Ｙに段差があった場合にも、自律走行型掃除機Ｓが段差を乗り越えて走行できる。

【0093】

２．アーム２４、３４も、定常走行時および脱輪時にケース１（本体部１Ｈ）の内部に位置している。そのため、アーム２４、３４が段差に当接するのを回避できる。

【0094】

３．図５Ｂ、図６に示すように、アーム２４、３４が上方に空間２４ｏ、３４ｏを有するように曲がって形成されるので、下ケース１ｓの内部にスペースが生じ、自律走行型掃除機Ｓの構成要素を配置できる。

【0095】

４．駆動輪２、３の脱輪を検知するリミットスイッチｓｗが、アーム２４、３４の回動の鉛直方向成分を検知するように構成したので、アーム２４、３４の水平方向のガタつき、組立て誤差等に影響されない。そのため、脱輪の精確な検知が可能である。

【0096】

５．図６、図７に示すように、アーム２４、３４をケース１（本体部１Ｈ）の内部に納めたので、アーム２４、３４の脱輪方向のストッパのアームストッパ２８、３８をケース１の内部に配置できる。そして、アームストッパ２８、３８の前後の前後位置決め面２８ｓ、３８ｓを下ケース１ｓのストッパガイド面１ｓ２（図２参照）に常時案内されるように構成している。そのため、アーム２４、３４の回転動作に拘らず、アーム２４、３４の前後方向の移動を規制できる。
従って、駆動輪２、３を支持するアーム２４、３４の動作信頼性を確保できる。

【0097】

６．以上のことから、小型でありながら段差を乗り越えられ、脱輪の精確な検知が可能な自律走行型掃除機Ｓを実現できる。

【0098】

［実施形態２］
本実施形態の構成は、以下の点を除き実施形態１と同様にできる。
図１３は、本実施形態の自律走行型掃除機Ｓに対して制御信号を出力できるリモコン９０の正面図である。リモコン９０は、前進指令部９１、左超信地旋回指令部９２、右超信地旋回指令部９３、帰還指令部９４、モード指令部９５、結果通知指令部９６、及びスポット清掃指令部９７を有する。

【0099】

自律走行型掃除機Ｓはリモコン９０からの指令信号を受信する受信部を有しており、前進指令部９１、左超信地旋回指令部９２、右超信地旋回指令部９３、帰還指令部９４に対応する信号それぞれを受信すると、前進、上面視で反時計回りの超信地旋回、上面視で時計回りの超信地旋回、及び基地局(充電台)の「探索モード」を実行する。また、モード指令部９５に対応する信号を受信すると、その回数に応じて、充電池９の電力が所定以下になるまで又は所定時間清掃を継続するまで自律駆動してから基地局に帰還しようとする「自動モード」、自動モードに比して運転音及び／又は移動速度を低減した「マナーモード」、リモコン９０からの信号に従って駆動する「マニュアルモード」、並びに別途ユーザから指定された態様の走行を行う「おこのみモード」を実行する。

【0100】

また、各モードの実行中にスポット清掃指令部９７に対応する信号を受信すると、自律走行型掃除機Ｓはその場を略中心にした渦巻き型の軌跡で走行する。この渦巻きは、径が漸増するものでもよいし漸減するものでも良い。また、軌跡が円形渦巻でなく多角形渦巻でもよい。これにより、ユーザのリモコン９０からの指令によって、ユーザが集中的な清掃を望む領域を効果的に清掃させることができる。

【0101】

図１４は本実施形態の自律走行型電気掃除機Ｓが実行可能な運転モードを説明する概略図である。図中、太線矢印は自律走行型電気掃除機Ｓの走行軌跡の一例を示している。
自律走行型電気掃除機Ｓは、家具の配置など状況に合わせて「壁際走行重視モード」、「反射走行重視モード」、「脚周り走行重視モード」の運転モードをユーザの指定により選択して実行できる。この指定は、例えばモード指令部９５の操作を通じて行うことができる。

【0102】

自律走行型電気掃除機Ｓは、壁際走行、反射走行、及び脚周り走行を含む走行パターンを実行する「自動モード」を実行することができるところ、自動モードの実行時間中に行われるこれら壁際走行、反射走行、及び脚周り走行の時間割合が、自動モードよりもそれぞれ高いモードとして、「壁際走行重視モード」、「反射走行重視モード」、「脚周り走行重視モード」が用意されている。

【0103】

壁際走行とは、本体側面に設けた測距センサ８ｂを用いて壁から所定距離を保つように走行する走行パターンである。
反射走行とは、たとえ例えばバンパセンサ８ａ等によって前方に障害物を検出したらその場回転（超信地旋回）を行うことで進行方向を変える走行パターンである。検知した障害物（例えば壁）で反射しているかのような走行軌跡を示す。

【0104】

脚周り走行とは、例えば壁のように太い障害物ではなく椅子の脚のように細い障害物と判断したら、その障害物のごく近い所を回り込むように本体を旋回させ、その障害物の先をさらに掃除する走行パターンである。障害物の太さは、バンパセンサ８ａを複数設け、このうち幾つが同時に障害物を検知したのかを判断することなどで区別することができる。

【0105】

図１５は本実施形態の自律走行型電気掃除機Ｓが塵埃の多い領域を検知した場合の動作を示す図である。自律走行型電気掃除機Ｓは、ダストケース１２に入る塵埃の個数を検知するゴミセンサ８ｄ（図２参照）を有しており、走行する床面に存在するごみの量を計量できる。なお、ゴミセンサ８ｄの位置は一例であり、他の位置でもよい。

【0106】

しかし、ごみの量は走行と並行して計測されることから、ごみ量が多いことを検知した段階では、その領域を通り過ぎてしまっていることがある。このため、自律走行型電気掃除機Ｓは、ゴミの量が多いことを検知すると、自らの径（又は寸法。以下同じ）よりも小さい径で進行方向を逆向きにするよう旋回（その場回転、すなわち超信地旋回を除く。）し、さらに自らの径よりも大きい径でさらに進行方向を逆向きにするよう（進行方向を復帰するよう）旋回（超信地旋回を除く。）する。この２つの旋回動作は、互いに同じ方向（時計回り又は反時計回り）で行うことが好ましい。

【0107】

このように旋回を行うことで進行方向を変えることで、ごみ量が多いと検知した領域を広く清掃することができる。また、自らの径よりも小さい径と大きい径とで同じ方向に旋回することで、より広い範囲を清掃できる。
なお、上述の実施形態２の制御は、制御装置１０（図３参照）により行われる。

【0108】

［その他の実施形態］
１．前記実施形態では、アーム２４、３４が曲がっている場合を説明したが、アーム２４、３４を真直ぐな形状に形成してもよい。或いは、アーム２４、３４の何れか一方を曲がって形成し、他方を真直ぐな形状に形成してもよい。

【0109】

２．なお、前記実施形態では、本発明の一例を示したものであり、特許請求の範囲内で様々な具体的形態が可能である。また、前記実施形態で説明した構成を適宜組み合わせて構成してもよい。

【符号の説明】

【0110】

１ ケース
１Ｈ 本体部
１ｓ２ ストッパガイド面（案内部）
２、３ 駆動輪
２ｍ、３ｍ 走行モータ
２４、３４ アーム（アーム部材）
２５ａ、３５ａ 第１車輪支持軸（第１の軸）
２５ｂ、３５ｂ 第２車輪支持軸（第２の軸）
２４ｏ、３４ｏ 空間
２８ｓ、３８ｓ 前後位置決め面（被案内部）
Ｓ 自律走行型掃除機
ｓｗ リミットスイッチ（検出センサ）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図6】

【図7】

【図8A】

【図8B】

【図9A】

【図9B】

【図10】

【図11】

【図12A】

【図12B】

【図13】

【図14】

【図15】