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特開2023-73840自走式ロボット

書誌要約請求の範囲詳細な説明課題実施例実施するための形態図面の説明

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023073840

(43)【公開日】2023-05-26

(54)【発明の名称】自走式ロボット

(51)【国際特許分類】

A47L 9/28 20060101AFI20230519BHJP

【ＦＩ】

A47L9/28 E

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021186551

(22)【出願日】2021-11-16

(71)【出願人】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100109210

【弁理士】

【氏名又は名称】新居広守

(74)【代理人】

【識別番号】100137235

【弁理士】

【氏名又は名称】寺谷英作

(74)【代理人】

【識別番号】100131417

【弁理士】

【氏名又は名称】道坂伸一

(72)【発明者】

【氏名】土田英也

(72)【発明者】

【氏名】中垣寿泰

【テーマコード（参考）】

3B057

【Ｆターム（参考）】

3B057DA00

3B057DE01

3B057DE06

(57)【要約】

【課題】測距センサの死角を低減可能な自走式ロボットを提供する。
【解決手段】自走式掃除機１００（自走式ロボット）は、床面上を移動して、当該床面を掃除する本体部１０と、本体部１０を補助する光学式の補助部４０と、本体部１０の周囲の障害物までの距離を測定する測距センサ５０と、補助部４０を内部に収容するとともに、測距センサ５０を補助部４０よりも上方で保持する保持部８０とを備えている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

床面上を移動して、当該床面を掃除する本体部と、
前記本体部を補助する光学式の補助部と、
前記本体部の周囲の障害物までの距離を測定する測距センサと、
前記補助部を内部に収容するとともに、前記測距センサを前記補助部よりも上方で保持する保持部とを備える
自走式ロボット。

【請求項2】

前記保持部は、透光性を有するカバー部材を有しており、
前記カバー部材は、前記補助部を覆っている
請求項１に記載の自走式ロボット。

【請求項3】

前記保持部は、前記カバー部材により覆われるとともに、前記補助部を保持するフレーム部を備える
請求項２に記載の自走式ロボット。

【請求項4】

前記フレーム部は透光性を有する
請求項３に記載の自走式ロボット。

【請求項5】

前記測距センサの上面に取り付けられ、当該測距センサを上方から覆うカバー板を備える
請求項１～４のいずれか一項に記載の自走式ロボット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、自走式ロボットに関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、障害物を検出するために、例えばレーザセンサ（ＬｉＤＡＲ）などの測距センサを搭載した自走式ロボット（自走式掃除機）が知られている。近年においては、自走式ロボットが自走する際の安全性を高めるため、警告灯などの光学式の補助装置を搭載したものも開発されている（例えば特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２１－４０８９８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、上記自走式ロボットでは、測距センサが自走式ロボットの側面に複数設けられており、警告灯は、自走式ロボットの上面に起立して設けられているので、装置自体の大型化を招く一因となっていた。このため、測距センサと光学式の補助装置とを重ねて配置することも検討されるが、補助装置を保持する保持部材により測距センサに死角が生じるおそれがある。

【0005】

このため、本発明は、測距センサの死角を低減可能な自走式ロボットを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の１つである自走式ロボットは、床面上を移動して、当該床面を掃除する本体部と、前記本体部を補助する光学式の補助部と、前記本体部の周囲の障害物までの距離を測定する測距センサと、前記補助部を内部に収容するとともに、前記測距センサを前記補助部よりも上方で保持する保持部とを備える。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、測距センサの死角を低減可能な自走式ロボットを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施の形態に係る自走式掃除機の外観を示す斜視図である。

【図2】実施の形態に係る支援部の斜視図である。

【図3】実施の形態に係る支援部の一部を分解した分解斜視図である。

【図4】図３に対応した支援部の側面図である。

【図5】図３の支援部をより細かく分解した斜視図である。

【図6】図５に対応した支援部の側面図である。

【図7】実施の形態に係るフレーム体を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

次に、本発明における自走式ロボットの実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施の形態は、本発明における自走式ロボットの一例を示したものに過ぎない。従って本発明は、以下の実施の形態を参考に請求の範囲の文言によって範囲が画定されるものであり、以下の実施の形態のみに限定されるものではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、本発明の課題を達成するのに必ずしも必要ではないが、より好ましい形態を構成するものとして説明される。

【0010】

また、図面は、本発明を示すために適宜強調や省略、比率の調整を行った模式的な図となっており、実際の形状や位置関係、比率とは異なる場合がある。

【0011】

［自走式掃除機］
図１は、実施の形態に係る自走式掃除機１００の外観を示す斜視図である。自走式掃除機１００は、自走式ロボットの一例であり、屋内における床面上を自律的に走行し、当該床面を掃除するロボット型の掃除機である。図１に示すように、自走式掃除機１００は、各種の構成要素が搭載される本体部１０と、本体部１０の後部に設けられた操作部２０と、本体部１０の上部に設けられた支援部３０と、を備えている。

【0012】

本体部１０は、床面上を移動して当該床面を掃除する。本体部１０は、前部（Ｙ軸マイナス方向の端部）から、後部（Ｙ軸プラス方向の端部）にかけて徐々に高さが高くなる形状となっている。本体部１０の後部は、天面が水平面（ＸＹ面）に対して略平行な平面状に形成されており、その天面上に支援部３０が設置されている。つまり、支援部３０は、本体部１０において最も高位な箇所に設置されており、本体部１０から上方に向けて突出した部位である。

【0013】

また、図示は省略するが、本体部１０には、本体部１０を移動させる駆動ユニットと、床面に存在するごみを集める掃除ユニットと、ごみを本体部１０の内部に吸引する吸引ユニットと、吸引したごみを集積するゴミ箱ユニットと、これらを制御する制御部とが搭載されている。

【0014】

駆動ユニットは、制御部からの指示に基づき本体部１０を走行させる。駆動ユニットは、床面上を走行する複数のホイール、各ホイールにトルクを与える複数の走行用モータなどを有している。

【0015】

掃除ユニットは、本体部１０の下面に備わる吸込口からごみを吸い込ませるためのユニットであり、吸込口内に配置されるメインブラシ、メインブラシを回転させるブラシ駆動モータなどを備えている。

【0016】

吸引ユニットは、本体部１０の内部に配置されており、ファンケース、および、ファンケースの内部に配置される電動ファンを有する。電動ファンは、ごみ箱ユニットの内部の空気を吸引し、本体部１０の外方に空気を吐出させることにより、吸込口からごみを吸い込み、ごみ箱ユニット内にごみを集積する。

【0017】

制御部は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えており、ＣＰＵがＲＯＭに格納されたプログラムをＲＡＭに展開し実行することで、各ユニットを適切に制御する。制御部は、支援部３０に備わる測距センサ５０（後述）から取得したデータに基づいて、自律走行に必要な基準マップを作成する。また、制御部は、基準マップに基づいて各ユニットを制御することで、本体部１０を自律走行させながら床面の掃除を行う。制御部は、自律走行時においては、測距センサ５０からリアルタイムで取得したデータに基づいて駆動ユニットを制御することで、本体部１０に障害物を回避させる。また、制御部は、自律走行時においては、支援部３０に備わる警告灯６０（後述）を制御して、本体部１０が自律走行していることを周囲に通知する。さらに、制御部は、支援部３０に備わるドライブレコーダ７０（後述）を制御して、ドライブレコーダ７０に自律走行時の周囲の状態を映像として記録させる。

【0018】

操作部２０は、本体部１０の自律走行時以外にユーザが本体部１０を移動させるためのハンドルである。操作部２０は、本体部１０の後部に設けられており、上下方向に伸縮自在となっている。操作部２０は、ユーザにより操作される際には図１に示すように本体部１０の後部から上方に向けて延びた状態となっている。一方、不使用時においては、操作部２０は、収縮されている。ここで、ユーザが操作部２０を用いて本体部１０を移動させる例としては、電源ＯＦＦ時、あるいは基準マップを作成する時などが挙げられる。

【0019】

［支援部］
次に、図２～図６を用いて、支援部３０について説明する。図２は、実施の形態に係る支援部３０の斜視図である。図３は、実施の形態に係る支援部３０の一部を分解した分解斜視図である。図４は、図３に対応した支援部３０の側面図である。図５は、図３の支援部３０をより細かく分解した斜視図である。図６は、図５に対応した支援部３０の側面図である。

【0020】

支援部３０は、本体部１０の自律走行を支援するための部位である。支援部３０は、光学式の補助部４０と、測距センサ５０と、保持部８０とを有している。

【0021】

光学式の補助部４０は、本体部１０の自律走行を光により補助するデバイスを含む。ここで「補助」には、自律走行の安全性を補助することや、自律走行時の不安全事項（衝突、接触など）を事後に解析可能とすることなどが含まれる。具体的には、補助部４０は、警告灯６０と、ドライブレコーダ７０とを含んでいる。警告灯６０は例えば回転灯であり、光を回転放光させることで周囲に自走式掃除機１００の存在を知らすことができるようになっている。つまり、警告灯６０は、自律走行の安全性を補助するデバイスの一例である。警告灯６０は、周囲に自走式掃除機１００の存在を知らすことができるのであれば、回転灯以外の発光装置であってもよい。

【0022】

ドライブレコーダ７０は、本体部１０の周囲の状況を撮像する映像記録装置である。つまり、ドライブレコーダ７０は、自律走行時の不安全事項を事後に解析可能とするデバイスの一例である。本実施の形態では、ドライブレコーダ７０として３６０度カメラを搭載したドライブレコーダを例示するが、それ以外のカメラを搭載したドライブレコーダであってもよい。

【0023】

測距センサ５０は、本体部１０の周囲の障害物までの距離を測定するデバイスである。測距センサ５０は、例えば回転式のＬＩＤＡＲ（ＬａｓｅｒＩｍａｇｉｎｇＤｅｔｅｃｔｉｏｎＡｎｄＲａｎｇｉｎｇ）である。具体的には、測距センサ５０は、水平面に沿うレーザ光を回転させながら照射し、そのレーザ光が障害物で反射した反射光を受光することで、当該障害物までの距離を測定するものである。なお、測距センサ５０としては、障害物までの距離を測定できるのであれば如何様でもよい。その他の測距センサ５０としては、ミリ波レーダー、レーザレンジファインダ、ＴｏＦ（ＴｉｍｅｏｆＦｌｉｇｈｔ）などが挙げられる。

【0024】

測距センサ５０の上面には、カバー板９０が取り付けられている。カバー板９０は、測距センサ５０を覆うことで、測距センサ５０に汚れが付着することを抑制する部材である。さらにカバー板９０は、意匠性を高める部材でもある。具体的には、カバー板９０は円板状に形成されており、全周にわたって測距センサ５０から張り出す大きさとなっている。このように、カバー板９０は、測距センサ５０の上面よりも広範囲に当該測距センサ５０を覆っているので、より汚れの付着を抑制することが可能である。さらに、測距センサ５０から張り出したカバー板９０の外周縁は庇としても機能するので、レーザ光を起因とした反射光以外の外乱光が測距センサ５０内に進入しにくくなる。したがって、測距センサ５０の検出性能を安定させることも可能である。

【0025】

カバー板９０と測距センサ５０の上面とは、両面テープ９１によって貼り付けられている。ここで、測距センサ５０の外方からカバー板９０を支える部材を設けた場合、当該部材が測距センサ５０からのレーザ光を遮るおそれがある。本態様であれば、カバー板９０と測距センサ５０の上面とが両面テープ９１によって固定されているので、測距センサ５０からのレーザ光を遮ることが抑制されている。なお、カバー板９０と測距センサ５０の上面とは接着剤で固定されていてもよい。

【0026】

保持部８０は、補助部４０を内部に収容するとともに、測距センサ５０を補助部４０よりも上方で保持する部位である。具体的には、保持部８０は、補助部４０を保持するフレーム部８１と、フレーム部８１及び補助部４０を覆うカバー部材８２とを有している。フレーム部８１は、基台８１１と、フレーム体８１２とを有している。基台８１１は、本体部１０の後部の天面に固定されており、警告灯６０と、ドライブレコーダ７０とを保持している。基台８１１上においては、ドライブレコーダ７０が警告灯６０よりも前方（Ｙ軸マイナス方向）に配置されている。これにより、ドライブレコーダ７０の視野内に警告灯６０が進入しにくくなっている。また、基台８１１上においては、警告灯６０がドライブレコーダ７０よりも上方に配置されている。これにより、警告灯６０からの光が、ドライブレコーダ７０によって遮られることを抑制している。

【0027】

図７は、実施の形態に係るフレーム体８１２を示す斜視図である。図５～図７に示すように、フレーム体８１２は、天板部８１３と、複数の脚部８１４とを一体的に有している。天板部８１３は円板状の部位であり、その上面に測距センサ５０が固定されている。天板部８１３の外周縁からは、周方向に所定の間隔をあけて複数の脚部８１４が下方に向けて延びている。各脚部８１４は、下方に向かうほど徐々に平面視で天板部８１３から離れるように傾斜している。つまり、フレーム体８１２は全体として上方に向けて先細る形状となっている。複数の脚部８１４の先端部は、基台８１１上に固定されている。複数の脚部８１４がなす間隔のうち、最も前方に配置された間隔に対して、ドライブレコーダ７０のレンズ７１が配置されている。これにより、ドライブレコーダ７０の視野内に脚部８１４が進入することが抑制されている。フレーム体８１２は、透光性を有する樹脂により形成されている。このため、警告灯６０から発せられた光はフレーム体８１２を透過することになる。

【0028】

複数の脚部８１４がなす間隔のうち、少なくとも１つの間隔はドライブレコーダ７０を通過可能とする大きさに形成されているとよい。本実施の形態では、複数の脚部８１４がなす間隔のうち、最も前方に配置された間隔が、ドライブレコーダ７０を通過可能とする大きさに形成されているとよい。この場合、組立時においては、先にフレーム体８１２を基台８１１上に設置した後に、当該間隔からドライブレコーダ７０を挿入し、基台８１１上に設置することができる。これにより、フレーム体８１２とドライブレコーダ７０との位置合わせも容易に行うことが可能である。

【0029】

カバー部材８２は、フレーム部８１と補助部４０を覆う部材である。具体的には、カバー部材８２は、例えばハーフミラーから形成されており、当該カバー部材８２の内部から外部を視認できるが、外部から内部を視認できないようになっている。なお、カバー部材８２は、単なる透光性部材で形成されていてもよく、外部から内部を視認できてもよい。カバー部材８２は、上方に向けて先細る略円錐台筒状の部材である。カバー部材８２の内部にフレーム部８１が収容されると、当該カバー部材８２の内周面が各脚部８１４によって支持されるようになっている。この状態では、カバー部材８２の上部から、フレーム体８１２の天板部８１３が露出しており、当該天板部８１３に固定された測距センサ５０も全体がカバー部材８２の上部から突出することになる。つまり、測距センサ５０の周囲からは、フレーム体８１２及びカバー部材８２が退避しているので、測距センサ５０から放出されたレーザ光が、フレーム体８１２及びカバー部材８２によって遮られることが抑制されている。

【0030】

また、この状態ではカバー部材８２内に補助部４０も収容されることになる。上述したように、カバー部材８２はハーフミラーから形成されているので、当該カバー部材８２の外部からは、フレーム部８１及び補助部４０を視認できない。一方、警告灯６０からの光はカバー部材８２を透過して、カバー部材８２の外方へと放出される。また、ドライブレコーダ７０においてもカバー部材８２の外部の状況を撮影することが可能である。

【0031】

［効果］
以上のように、本実施の形態に係る自走式掃除機１００によれば、床面上を移動して、当該床面を掃除する本体部１０と、本体部１０を補助する光学式の補助部４０と、本体部１０の周囲の障害物までの距離を測定する測距センサ５０と、補助部４０を内部に収容するとともに、測距センサ５０を補助部４０よりも上方で保持する保持部８０とを備えている。

【0032】

これによれば、保持部８０が、測距センサ５０を補助部４０よりも上方で保持しているので、測距センサ５０から発せられたレーザ光が保持部８０により遮られない。したがって、測距センサ５０の死角を低減することが可能である。

【0033】

また、保持部８０は、透光性を有するカバー部材８２を有しており、カバー部材８２は補助部４０を覆っている。

【0034】

これによれば、補助部４０を覆うカバー部材８２が透光性を有しているので、光学式の補助部４０がカバー部材８２の影響を受けることを抑制することができる。具体的には、補助部４０に含まれる警告灯６０からの光はカバー部材８２を透過して、カバー部材８２の外方へと放出される。また、補助部４０に含まれるドライブレコーダ７０においてもカバー部材８２の外部の状況を撮影することが可能である。したがって、カバー部材８２によって補助部４０の汚れを抑制しつつも、カバー部材８２を起因とした補助部４０の機能低下を抑制することが可能である。

【0035】

また、保持部８０は、カバー部材８２により覆われるとともに、補助部４０を保持するフレーム部８１を備える。

【0036】

これによれば、補助部４０を保持するフレーム部８１がカバー部材８２によって覆われているので、組立時においてはフレーム部８１とカバー部材８２とを異なるタイミングで本体部１０に取り付けることができる。つまり、フレーム部８１を本体部１０に取り付けてから、補助部４０を設置し、その後にカバー部材８２を取り付けるという順で組み立てることが可能である。これにより、本体部１０に取り付けられたフレーム部８１と、補助部４０（より具体的にはドライブレコーダ７０）との位置合わせを容易に行うことが可能である。

【0037】

また、フレーム部は透光性を有する。

【0038】

これによれば、フレーム部８１が透光性を有しているので、フレーム部８１を起因とした起因とした補助部４０の機能低下を抑制することが可能である。

【0039】

また、自走式掃除機１００は、測距センサ５０の上面に取り付けられ、当該測距センサ５０を上方から覆うカバー板９０を備えている。

【0040】

これによれば、カバー板９０が測距センサ５０を上方から覆っているので、当該カバー板９０によって測距センサ５０の汚れを抑制することが可能である。

【0041】

［その他］
以上、本発明に係る自走式ロボットについて、上記実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。

【0042】

例えば、上記実施の形態では、吸引ユニットを搭載した本体部１０を例示した。しかしながら、吸引ユニットがなく、床拭きユニットを搭載した本体部であってもよい。また、吸引ユニット及び床拭きユニットの両者を搭載した本体部であってもよい。