JP3319093B2 - 移動作業ロボット - Google Patents
移動作業ロボットInfo
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- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 12
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Landscapes
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、本体に自走機能を有
し、床面清掃や床面仕上げ等の作業を自動的に行なう移
動作業ロボットに関するものである。
し、床面清掃や床面仕上げ等の作業を自動的に行なう移
動作業ロボットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、掃除機や床面洗浄機等の作業機器
に自走機能を付加し、これにマイクロコンピュータや各
種センサ類を搭載することにより作業の自動化を図った
移動作業ロボットが開発されている。
に自走機能を付加し、これにマイクロコンピュータや各
種センサ類を搭載することにより作業の自動化を図った
移動作業ロボットが開発されている。
【０００３】例えば床面清掃ロボットでは、走行機能と
して駆動輪や走行モータ等の走行装置を有するとともに
走行時の障害物を検知する障害物検知手段や走行中の位
置を認識する位置認識手段を備え、清掃機能としては電
動送風機や本体底部に設けた吸込みノズル等の集塵装置
を備えている。特に、壁際や部屋の隅部の清掃能力を向
上させるために、本体側方で水平方向に回転ブラシを回
転して床面のごみを本体中央部に集めるサイドブラシ装
置を備えたものもある。
して駆動輪や走行モータ等の走行装置を有するとともに
走行時の障害物を検知する障害物検知手段や走行中の位
置を認識する位置認識手段を備え、清掃機能としては電
動送風機や本体底部に設けた吸込みノズル等の集塵装置
を備えている。特に、壁際や部屋の隅部の清掃能力を向
上させるために、本体側方で水平方向に回転ブラシを回
転して床面のごみを本体中央部に集めるサイドブラシ装
置を備えたものもある。
【０００４】また、電源としては電池を用いるのが通常
であり、業務用を目的とした移動作業ロボットでは、本
体重量は５０〜１００kg以上になる場合が多い。
であり、業務用を目的とした移動作業ロボットでは、本
体重量は５０〜１００kg以上になる場合が多い。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな移動作業ロボットでは、自走領域に階段や敷居等の
大きな凹部段差を含む場合には、本体の転落の危険性が
生じるため、凹部段差を事前に検出する段差検出手段が
必要とされている。
うな移動作業ロボットでは、自走領域に階段や敷居等の
大きな凹部段差を含む場合には、本体の転落の危険性が
生じるため、凹部段差を事前に検出する段差検出手段が
必要とされている。
【０００６】また、このような本体の転落を防止するた
めに、凹部段差を事前に検出した後、本体を確実に停止
させる手段が必要となっている。
めに、凹部段差を事前に検出した後、本体を確実に停止
させる手段が必要となっている。
【０００７】そこで本発明は、上記従来の課題を解決す
るもので、走行床面に階段や敷居等の大きな凹部段差が
ある場合でも、凹部段差を事前に検出できる移動作業ロ
ボットを提供することを目的としている。
るもので、走行床面に階段や敷居等の大きな凹部段差が
ある場合でも、凹部段差を事前に検出できる移動作業ロ
ボットを提供することを目的としている。
【０００８】また、走行床面の凹部段差を事前に検出
し、本体を確実に停止させて転落の危険性を回避をする
ことができる移動作業ロボットを提供することも目的と
している。
し、本体を確実に停止させて転落の危険性を回避をする
ことができる移動作業ロボットを提供することも目的と
している。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、走行モータを有し本体を自走させる走行装
置と、先端部にキャスターを有し、他端部を本体に軸着
し上下方向に回動自在で、前記本体底部の前後水平方向
に配置したレバーアームと、前記本体に配置され前記レ
バーアームの上下方向への回動角度を検出する角度検出
手段とを備え、前記レバーアームの上下方向への回動角
度が所定角度に達したときに、前記角度検出手段におい
て走行装置の走行モータの入力端子を短絡することで、
前記走行モータに逆起電力を生じさせる回路手段を有し
た移動作業ロボットとするものである。
の本発明は、走行モータを有し本体を自走させる走行装
置と、先端部にキャスターを有し、他端部を本体に軸着
し上下方向に回動自在で、前記本体底部の前後水平方向
に配置したレバーアームと、前記本体に配置され前記レ
バーアームの上下方向への回動角度を検出する角度検出
手段とを備え、前記レバーアームの上下方向への回動角
度が所定角度に達したときに、前記角度検出手段におい
て走行装置の走行モータの入力端子を短絡することで、
前記走行モータに逆起電力を生じさせる回路手段を有し
た移動作業ロボットとするものである。
【００１０】
【作用】本発明の移動作業ロボットでは、本体に対して
上下方向に回動自在のレバーアームの先端部のキャスタ
ーは走行中常に床面上に当接し、本体が床面の凹部段差
に近づくと上記キャスターが凹部段差に落ちることによ
りレバーアームの回動角度が変化するから、レバーアー
ムの角度検出手段によりこの凹部段差が事前に検出でき
るものである。
上下方向に回動自在のレバーアームの先端部のキャスタ
ーは走行中常に床面上に当接し、本体が床面の凹部段差
に近づくと上記キャスターが凹部段差に落ちることによ
りレバーアームの回動角度が変化するから、レバーアー
ムの角度検出手段によりこの凹部段差が事前に検出でき
るものである。
【００１１】また、本体が床面の凹部段差に近づきレバ
ーアームのキャスターが凹部段差に落ちてレバーアーム
の回動角度が所定角度に達すると、角度検出手段の出力
が回路的に走行装置の走行モータの入力端子を短絡する
から、走行モータの逆起電力によりブレーキがかかり本
体が停止できるものである。
ーアームのキャスターが凹部段差に落ちてレバーアーム
の回動角度が所定角度に達すると、角度検出手段の出力
が回路的に走行装置の走行モータの入力端子を短絡する
から、走行モータの逆起電力によりブレーキがかかり本
体が停止できるものである。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の実施例を床面清掃ロボットを
例にとって添付図面に基づいて説明する。
例にとって添付図面に基づいて説明する。
【００１３】図１・図２は本実施例の床面清掃ロボット
の全体構成を示す。図において、１は床面清掃ロボット
の本体、２は本体１の左右後方に設けた駆動輪で、走行
モータ３で左右独立に駆動される。４は、本体１の前方
に回転自在に取り付けられた従輪である。以上、駆動輪
２・走行モータ３・従輪４は、本体１を矢印ｇの方向に
自走させる走行装置を構成している。５は、本体１の底
部左右に設けたレバーアームで、本体１の前後方向に水
平に配置され、後端部が本体１に取付けられた支持台６
に支持軸７により軸着され上下方向に回動自在になって
いる。回転ブラシ８と、回転ブラシ８を水平方向に回転
駆動する回転駆動部９とで、サイドブラシ装置が構成さ
れ、レバーアーム５の先端部上に設けられている。この
サイドブラシ装置は、図２の底面図に示すように、それ
ぞれ本体１の左右に２組設けられ、各回転ブラシ８は矢
印ａの方向に回転して、本体１の左右外側の床面Ａ上の
ごみを内側に集めるものである。１０は、レバーアーム
５下面に設けたキャスターで、従輪４より前方に配置さ
れている。１１は、レバーアーム５上に取付けた湾曲板
からなる案内部材で、回転ブラシ８の後方先端部をレバ
ーアーム５より上に持ち上げる。１２は、レバーアーム
５の回動角度を検出する角度検出手段で、リミットスイ
ッチからなり、アクチュエータ１２’がレバーアーム５
に当接するよう配置してある。１３はレバーアーム５の
回動をロックするラッチ装置で、レバーアーム５が本体
１より所定角度以上に下がると作動する。１４はハンド
ルで、矢印ｂの方向に引き上げると、通常は図のように
本体１の中に収納されているハンドルパイプ１５が縦方
向に摺動し、本体１外に引き出せる。ハンドル１４を本
体１外に引き出すことにより、手動により容易に清掃場
所間の移動が行なえる。１６は、本体１の周囲に取り付
けた弾性体からなるバンパーである。１７は電動送風
機、１８は集塵室、１９はその内部に設けた紙袋からな
るフィルタである。２０は本体１の底部後方に設けた床
ノズルで、床面Ａ上のごみをかき上げる回転アジテータ
２１を有する。この床ノズル２０は、接続パイプ２２を
介して集塵室１８と接続している。２３は操作部２４に
設けられた操作ボタンである。２５は本体１の周囲に設
けられた超音波センサ等からなる測距センサで、本体１
の前方・左右側方および後方にある物体までの距離を測
定して障害物を検出する障害物検知装置を構成してい
る。２６は、障害物検知装置等からのデータに基づいて
走行モータ３を制御し、本体１の走行制御を行なう走行
制御装置である。２７は全体に電力を供給する蓄電池等
からなる電源である。
の全体構成を示す。図において、１は床面清掃ロボット
の本体、２は本体１の左右後方に設けた駆動輪で、走行
モータ３で左右独立に駆動される。４は、本体１の前方
に回転自在に取り付けられた従輪である。以上、駆動輪
２・走行モータ３・従輪４は、本体１を矢印ｇの方向に
自走させる走行装置を構成している。５は、本体１の底
部左右に設けたレバーアームで、本体１の前後方向に水
平に配置され、後端部が本体１に取付けられた支持台６
に支持軸７により軸着され上下方向に回動自在になって
いる。回転ブラシ８と、回転ブラシ８を水平方向に回転
駆動する回転駆動部９とで、サイドブラシ装置が構成さ
れ、レバーアーム５の先端部上に設けられている。この
サイドブラシ装置は、図２の底面図に示すように、それ
ぞれ本体１の左右に２組設けられ、各回転ブラシ８は矢
印ａの方向に回転して、本体１の左右外側の床面Ａ上の
ごみを内側に集めるものである。１０は、レバーアーム
５下面に設けたキャスターで、従輪４より前方に配置さ
れている。１１は、レバーアーム５上に取付けた湾曲板
からなる案内部材で、回転ブラシ８の後方先端部をレバ
ーアーム５より上に持ち上げる。１２は、レバーアーム
５の回動角度を検出する角度検出手段で、リミットスイ
ッチからなり、アクチュエータ１２’がレバーアーム５
に当接するよう配置してある。１３はレバーアーム５の
回動をロックするラッチ装置で、レバーアーム５が本体
１より所定角度以上に下がると作動する。１４はハンド
ルで、矢印ｂの方向に引き上げると、通常は図のように
本体１の中に収納されているハンドルパイプ１５が縦方
向に摺動し、本体１外に引き出せる。ハンドル１４を本
体１外に引き出すことにより、手動により容易に清掃場
所間の移動が行なえる。１６は、本体１の周囲に取り付
けた弾性体からなるバンパーである。１７は電動送風
機、１８は集塵室、１９はその内部に設けた紙袋からな
るフィルタである。２０は本体１の底部後方に設けた床
ノズルで、床面Ａ上のごみをかき上げる回転アジテータ
２１を有する。この床ノズル２０は、接続パイプ２２を
介して集塵室１８と接続している。２３は操作部２４に
設けられた操作ボタンである。２５は本体１の周囲に設
けられた超音波センサ等からなる測距センサで、本体１
の前方・左右側方および後方にある物体までの距離を測
定して障害物を検出する障害物検知装置を構成してい
る。２６は、障害物検知装置等からのデータに基づいて
走行モータ３を制御し、本体１の走行制御を行なう走行
制御装置である。２７は全体に電力を供給する蓄電池等
からなる電源である。
【００１４】以上のように構成された床面清掃ロボット
において、以下その動作、作用について説明する。
において、以下その動作、作用について説明する。
【００１５】レバーアーム５は、キャスター１０を介し
て床面上に支持されているので、本体１が平面上を走行
している場合（図１・図２参照）は、必ず床面と一定距
離以上離れている。ところが、図３に示すように、本体
１が床面Ａ上を矢印ｇの方向に走行中に段差Ｂに近づく
と、重力により、まずキャスター１０が段差Ｂに落ち込
んで矢印ｃの方向に変位する。このとき、レバーアーム
５は矢印ｄの方向に回動するから、角度検出手段１２の
アクチュエータ１２’はレバーアーム５と当接しなくな
り、角度検出手段１２のスイッチが作動する。本実施例
では、角度検出手段１２は走行制御装置２６に接続され
ており、角度検出手段１２が作動すると障害物検知装置
が作動した場合と同等の処理をして、本体１は走行を停
止し段差Ｂを回避する動作を行なうようになっている。
このように、本体１の走行床面上に凹部段差があって
も、従輪４や駆動輪２が凹部段差に脱輪する前に、左右
どちらかのキャスター１０がこれに落ち込むことにより
角度検出手段１２でこれを事前に検知し回避動作を行な
うから走行不能や転落の危険性がなくなるものである。
て床面上に支持されているので、本体１が平面上を走行
している場合（図１・図２参照）は、必ず床面と一定距
離以上離れている。ところが、図３に示すように、本体
１が床面Ａ上を矢印ｇの方向に走行中に段差Ｂに近づく
と、重力により、まずキャスター１０が段差Ｂに落ち込
んで矢印ｃの方向に変位する。このとき、レバーアーム
５は矢印ｄの方向に回動するから、角度検出手段１２の
アクチュエータ１２’はレバーアーム５と当接しなくな
り、角度検出手段１２のスイッチが作動する。本実施例
では、角度検出手段１２は走行制御装置２６に接続され
ており、角度検出手段１２が作動すると障害物検知装置
が作動した場合と同等の処理をして、本体１は走行を停
止し段差Ｂを回避する動作を行なうようになっている。
このように、本体１の走行床面上に凹部段差があって
も、従輪４や駆動輪２が凹部段差に脱輪する前に、左右
どちらかのキャスター１０がこれに落ち込むことにより
角度検出手段１２でこれを事前に検知し回避動作を行な
うから走行不能や転落の危険性がなくなるものである。
【００１６】なお、本実施例では、本体１は矢印ｇの方
向、すなわち走行装置の従輪４の方向に走行するから、
レバーアーム５の先端に設けたキャスター１０は従輪４
より前方に配置されているが、例えば、駆動輪２の方向
に走行するものにおいては、キャスター１０は駆動輪２
の前方に配置する必要がある。
向、すなわち走行装置の従輪４の方向に走行するから、
レバーアーム５の先端に設けたキャスター１０は従輪４
より前方に配置されているが、例えば、駆動輪２の方向
に走行するものにおいては、キャスター１０は駆動輪２
の前方に配置する必要がある。
【００１７】また、本実施例では、角度検出手段１２に
リミットスイッチを用いているが、例えばポテンショメ
ータやエンコーダ等でも良く、要はレバーアーム５の回
動角度が検出できるものであれば良い。
リミットスイッチを用いているが、例えばポテンショメ
ータやエンコーダ等でも良く、要はレバーアーム５の回
動角度が検出できるものであれば良い。
【００１８】図４は、第二の手段の実施例の回路図で、
切換え接点を有するリミットスイッチからなる角度検出
手段１２が作動していない状態、すなわち、レバーアー
ム５のキャスター１０が段差ではなく平面上にある場合
を示す。２８・２９は左右の走行モータ３の入力端子で
ある。図のように通常状態では、入力端子２８は、角度
検出手段１２の中立接点を介して、走行制御装置２６の
走行モータ３用の駆動回路３０の出力に接続され、入力
端子２９は、角度検出手段１２の切換え接点を介して駆
動回路３０の出力に接続されている。この状態では、走
行制御装置２６の判断処理手段３１の出力に応じて駆動
回路３０が制御され、走行モータ３の回転制御が行なわ
れる。ところが、前述したように本体１が走行中に段差
にさしかかり角度検出手段１２が作動すると、角度検出
手段１２の中立接点が切換え接点と接続して入力端子２
８と２９とが短絡するとともに、入力端子２８は駆動回
路３０と切り離される。この状態では走行モータ３は電
源が供給されないだけでなく、自己の逆起電力により急
激に回転が停止する。したがって、本体１は、走行制御
装置２６の出力とは無関係に強制的に走行を停止するこ
ととなり、床面上の凹部段差への転落が避けられるもの
である。
切換え接点を有するリミットスイッチからなる角度検出
手段１２が作動していない状態、すなわち、レバーアー
ム５のキャスター１０が段差ではなく平面上にある場合
を示す。２８・２９は左右の走行モータ３の入力端子で
ある。図のように通常状態では、入力端子２８は、角度
検出手段１２の中立接点を介して、走行制御装置２６の
走行モータ３用の駆動回路３０の出力に接続され、入力
端子２９は、角度検出手段１２の切換え接点を介して駆
動回路３０の出力に接続されている。この状態では、走
行制御装置２６の判断処理手段３１の出力に応じて駆動
回路３０が制御され、走行モータ３の回転制御が行なわ
れる。ところが、前述したように本体１が走行中に段差
にさしかかり角度検出手段１２が作動すると、角度検出
手段１２の中立接点が切換え接点と接続して入力端子２
８と２９とが短絡するとともに、入力端子２８は駆動回
路３０と切り離される。この状態では走行モータ３は電
源が供給されないだけでなく、自己の逆起電力により急
激に回転が停止する。したがって、本体１は、走行制御
装置２６の出力とは無関係に強制的に走行を停止するこ
ととなり、床面上の凹部段差への転落が避けられるもの
である。
【００１９】このように、段差検出時に判断処理手段３
１を介さずに角度検出手段１２によって直接走行モータ
３の入力端子２８・２９を短絡させることにより、判断
処理手段３１の処理時間遅れや万が一の暴走によって本
体１の停止が遅れることがなく、しかも電源の有無にか
かわらず本体１を停止できるものである。
１を介さずに角度検出手段１２によって直接走行モータ
３の入力端子２８・２９を短絡させることにより、判断
処理手段３１の処理時間遅れや万が一の暴走によって本
体１の停止が遅れることがなく、しかも電源の有無にか
かわらず本体１を停止できるものである。
【００２０】メンテナンス時には、図５に示すように駆
動輪２を支点にして本体１の前部を矢印ｅの方向に持ち
上げるとレバーアーム５のキャスター１０が床面に当接
した状態でレバーアーム５が回動を始め、所定位置にな
るとラッチ装置１３が作動してレバーアーム５の回動が
ロックされ、本体１は前部が持ち上げられた状態で維持
される。したがって、サイドブラシ装置やキャスター４
等の本体１の底部にある機械装置に手が届く状態とな
り、これらのメンテナンスが容易に行なえる。また、こ
のときレバーアーム５は矢印ｆの方向に回動し、角度検
出手段１２のアクチュエータ１２’はレバーアーム５と
当接しなくなり、角度検出手段１２のスイッチが作動す
る。本実施例では、本発明の第二の手段により角度検出
手段１２が作動すると走行モータ３がブレーキ状態にな
るので、駆動輪２が回転してメンテナンス作業中に本体
１が動き出す危険性がない。
動輪２を支点にして本体１の前部を矢印ｅの方向に持ち
上げるとレバーアーム５のキャスター１０が床面に当接
した状態でレバーアーム５が回動を始め、所定位置にな
るとラッチ装置１３が作動してレバーアーム５の回動が
ロックされ、本体１は前部が持ち上げられた状態で維持
される。したがって、サイドブラシ装置やキャスター４
等の本体１の底部にある機械装置に手が届く状態とな
り、これらのメンテナンスが容易に行なえる。また、こ
のときレバーアーム５は矢印ｆの方向に回動し、角度検
出手段１２のアクチュエータ１２’はレバーアーム５と
当接しなくなり、角度検出手段１２のスイッチが作動す
る。本実施例では、本発明の第二の手段により角度検出
手段１２が作動すると走行モータ３がブレーキ状態にな
るので、駆動輪２が回転してメンテナンス作業中に本体
１が動き出す危険性がない。
【００２１】なお、以上の説明では床面清掃ロボットを
例にとって述べているためレバーアーム５上にサイドブ
ラシ装置を備えているが、これが必要条件でないことは
いうまでもなく、また、サイドブラシ装置以外の例え
ば、吸込みノズルやポリッシャー等の他の作業装置が取
り付けられていても同等の効果が得られるものである。
例にとって述べているためレバーアーム５上にサイドブ
ラシ装置を備えているが、これが必要条件でないことは
いうまでもなく、また、サイドブラシ装置以外の例え
ば、吸込みノズルやポリッシャー等の他の作業装置が取
り付けられていても同等の効果が得られるものである。
【００２２】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、本体が床
面の凹部段差に近づくと上記キャスターが凹部段差に落
ち込むことによりレバーアームの回動角度が変化しレバ
ーアームの角度検出手段によりこの凹部段差が事前に検
出できる移動作業ロボットが実現できるものである。
面の凹部段差に近づくと上記キャスターが凹部段差に落
ち込むことによりレバーアームの回動角度が変化しレバ
ーアームの角度検出手段によりこの凹部段差が事前に検
出できる移動作業ロボットが実現できるものである。
【００２３】また、本体が床面の凹部段差に近づくと、
判断処理手段を介さず角度検出手段により直接走行モー
タの回転を停止するから、判断処理手段の処理時間遅れ
や万が一の暴走による影響がなく、しかも電源の有無に
かかわらず本体を確実に停止できる安全性にすぐれた移
動作業ロボットが実現できるものである。
判断処理手段を介さず角度検出手段により直接走行モー
タの回転を停止するから、判断処理手段の処理時間遅れ
や万が一の暴走による影響がなく、しかも電源の有無に
かかわらず本体を確実に停止できる安全性にすぐれた移
動作業ロボットが実現できるものである。
【図１】本発明の実施例における床面清掃ロボットの側
面断面図
面断面図
【図２】同実施例の床面清掃ロボットの底面図
【図３】同実施例における本発明の動作説明図
【図４】同実施例における本発明の回路図
【図５】同実施例における本発明の他の動作説明図
１ 本体 ２ 駆動輪 ３ 走行モータ ４ 従輪 ５ レバーアーム ６ 支持台 ７ 支持軸 １０ キャスター １２ 角度検出手段 １３ ラッチ装置 ２６ 走行制御装置 ２７ 電源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小川 光康 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 藤原 俊明 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 江口 修 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 乾 弘文 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 高木 祥史 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 石橋 崇文 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 黒木 義貴 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平５−228090（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−157719（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−79890（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−207806（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−33511（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G05D 1/02
Claims (1)
- 【請求項１】 走行モータを有し本体を自走させる走行
装置と、先端部にキャスターを有し、他端部を本体に軸
着し上下方向に回動自在で、前記本体底部の前後水平方
向に配置したレバーアームと、前記本体に配置され前記
レバーアームの上下方向への回動角度を検出する角度検
出手段とを備え、前記レバーアームの上下方向への回動
角度が所定角度に達したときに、前記角度検出手段にお
いて走行装置の走行モータの入力端子を短絡すること
で、前記走行モータに逆起電力を生じさせる回路手段を
有した移動作業ロボット。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27833193A JP3319093B2 (ja) | 1993-11-08 | 1993-11-08 | 移動作業ロボット |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27833193A JP3319093B2 (ja) | 1993-11-08 | 1993-11-08 | 移動作業ロボット |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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| JPH07129239A JPH07129239A (ja) | 1995-05-19 |
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