自走式掃除機
【課題】床面の状態に応じた態様で掃除を行うことにより良好に掃除を行う。
【解決手段】自走式掃除機１の本体２の底面左端部に、２つの段差検知センサ（左外側段差検知センサ３６３と左内側段差検知センサ３６４）を左右に並べて配置する。段差を検知した場合には、左内側段差検知センサ３６４で床面を検出し、左外側段差検知センサ３６３で段差を検出しながら本体２を走行させることにより、本体２が段差に落下しないように、段差の手前側の床面に沿って本体２を走行させる。
【効果】段差を検出する度に本体２を後退させるような構成と比較して、段差の手前側の床面上にあるごみを短時間で良好に吸い込むことができる。
【解決手段】自走式掃除機１の本体２の底面左端部に、２つの段差検知センサ（左外側段差検知センサ３６３と左内側段差検知センサ３６４）を左右に並べて配置する。段差を検知した場合には、左内側段差検知センサ３６４で床面を検出し、左外側段差検知センサ３６３で段差を検出しながら本体２を走行させることにより、本体２が段差に落下しないように、段差の手前側の床面に沿って本体２を走行させる。
【効果】段差を検出する度に本体２を後退させるような構成と比較して、段差の手前側の床面上にあるごみを短時間で良好に吸い込むことができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、本体を床面に沿って自走させて、自動で掃除を行うことができる自走式掃除機に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、掃除機に移動機能を付加し、マイクロコンピュータと各種センサを搭載した、いわゆる自立誘導型の自走式掃除機が開発されている（たとえば、特許文献１参照）。この種の自走式掃除機によれば、本体を床面において運転を開始させるだけで、本体が床面上を自動的に移動して床面上が満遍なく掃除されるので、掃除の手間がかからず非常に便利である。
【０００３】
床面に段差がある場合などには、そのまま本体を走行させると、本体が段差に落下してしまう。この場合、掃除が中断してしまうだけでなく、自走式掃除機の本体が故障してしまうおそれがある。そこで、床面の段差を検知するための手段を設けて、段差を検知した場合には、それに応じた制御を行うようにした自走式掃除機が提案されている（たとえば、特許文献２参照）。
【０００４】
また、床面の種類としては、フローリング、畳、絨毯などがあり、それらの床面の種類に応じた態様で掃除を行わなければ、フローリングや畳を傷つけたり、絨毯に絡まっている糸くずなどのごみを良好に吸い込むことができなかったりするおそれがある。
【特許文献１】特開平６−３２７５９９号公報
【特許文献２】特開２００４−１７４１４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この発明は、かかる背景のもとでなされたもので、床面の状態に応じた態様で掃除を行うことにより良好に掃除を行うことができる自走式掃除機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】
上記目的を達成するための請求項１記載の発明は、本体（２）を床面に沿って自走させ、上記本体に備えられた吸込口（６）から床面上のごみを吸い込むことにより、自動で掃除を行うことができる自走式掃除機（１）であって、上記本体が走行する床面を検出するための床面検出手段（３６４）と、上記床面上にある段差を検出するための段差検出手段（３６３）と、上記床面検出手段で床面を検出し、上記段差検出手段で段差を検出しながら上記本体を走行させることにより、上記本体が段差に落下しないように、段差の手前側の床面に沿って上記本体を走行させる手段（５１，ＳＦ８）とを含むことを特徴とする自走式掃除機である。
【０００７】
なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素などを表す。以下、この項において同じ。
この構成によれば、本体が段差に落下しないように、段差の手前側の床面に沿って本体を走行させることができるので、段差を検出する度に本体を後退させるような構成と比較して、段差の手前側の床面上にあるごみを短時間で良好に吸い込むことができる。したがって、床面の状態に応じた態様で掃除を行うことにより良好に掃除を行うことができる。
【０００８】
請求項２記載の発明は、上記本体（２）の下面に上下動可能に配置された車輪（３）と、上記車輪が床面の段差に落下して、その自重により下方に変位した場合に、上記本体の運転を停止させる緊急停止手段（５１）とをさらに含むことを特徴とする請求項１記載の自走式洗濯機（１）である。
この構成によれば、床面の段差に車輪が落下して本体が走行不可能となった状態で、自走式掃除機の運転が無駄に継続されるのを防止できる。
【０００９】
請求項３記載の発明は、本体（２）を床面に沿って自走させ、上記本体に備えられた吸込口（６）から床面上のごみを吸い込むことにより、自動で掃除を行うことができる自走式掃除機（１）であって、上記本体の下面に上下動可能に配置された車輪（４Ｌ，４Ｒ）と、上記車輪を下方に向かって付勢する付勢手段と、上記車輪の上下位置を検出する車輪位置検出手段（６３Ｌ，６３Ｒ）と、上記車輪位置検出手段により検出される上記車輪の上下位置に応じて異なる態様で、上記本体の動作を制御する制御手段（５１）とを含むことを特徴とする自走式掃除機である。
【００１０】
たとえば、車輪が絨毯の上にあるような場合には、その車輪が絨毯内にもぐり込み、本体の底面（特に、吸込口の周辺）が絨毯の毛先で受けられる場合がある。この場合、車輪に作用する本体の自重が減少し、本体に対する車輪の突出量が大きくなる。
この発明の構成によれば、車輪の上下位置（車輪の本体に対する突出量）に応じて異なる態様で本体の動作が制御されるので、床面の状態に応じた態様で掃除を行うことにより良好に掃除を行うことができる。
【００１１】
請求項４記載の発明は、回転可能に設けられ、床面上のごみを上記本体（２）側に掻き寄せるための掻き寄せ手段（４０）をさらに含み、上記制御手段（５１）は、上記車輪位置検出手段（６３Ｌ，６３Ｒ）により検出される上記車輪（４Ｌ，４Ｒ）の上下位置が下方であるほど、上記掻き寄せ手段の回転数を上昇させる（ＳＧ４）ものであることを特徴とする請求項３記載の自走式掃除機（１）である。
【００１２】
この構成によれば、本体が絨毯上にあるときのように、車輪の上下位置が下方である場合（車輪の本体に対する突出量が大きい場合）には、掻き寄せ手段の回転数が上昇されるので、絨毯に絡まっている糸くずなどのごみを良好に吸い込むことができる。
また、本体がフローリング上や畳上にあるときのように、車輪の上下位置が上方である場合（車輪の本体に対する突出量が小さい場合）には、掻き寄せ手段の回転数が低下されるので、より少ない電力でフローリング上や畳上にあるごみを良好に吸い込むことができる。
【００１３】
請求項５記載の発明は、上記吸込口（６）から床面上のごみを吸い込むために駆動される吸込モータ（１１）をさらに含み、上記制御手段（５１）は、上記車輪位置検出手段（６３Ｌ，６３Ｒ）により検出される上記車輪（４Ｌ，４Ｒ）の上下位置が下方であるほど、上記吸込モータの回転数を上昇させる（ＳＧ２）ものであることを特徴とする請求項３または４記載の自走式掃除機（１）である。
【００１４】
この構成によれば、本体が絨毯上にあるときのように、車輪の上下位置が下方である場合（車輪の本体に対する突出量が大きい場合）には、吸込モータの回転数が上昇されるので、絨毯に絡まっている糸くずなどのごみを良好に吸い込むことができる。
また、本体がフローリング上や畳上にあるときのように、車輪の上下位置が上方である場合（車輪の本体に対する突出量が小さい場合）には、吸込モータの回転数が低下されるので、より少ない電力でフローリング上や畳上にあるごみを良好に吸い込むことができる。
【００１５】
請求項６記載の発明は、上記本体（２）を走行させるための走行手段（８Ｌ，８Ｒ）をさらに含み、上記制御手段（５１）は、上記車輪位置検出手段（６３Ｌ，６３Ｒ）により検出される上記車輪（４Ｌ，４Ｒ）の上下位置が下方であるほど、上記走行手段により走行される上記本体の速度を低下させる（ＳＧ５）ものであることを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載の自走式掃除機（１）である。
【００１６】
この構成によれば、本体が絨毯上にあるときのように、車輪の上下位置が下方である場合（車輪の本体に対する突出量が大きい場合）には、本体の走行速度が低下されるので、絨毯に絡まっている糸くずなどのごみを良好に吸い込むことができる。
また、本体がフローリング上や畳上にあるときのように、車輪の上下位置が上方である場合（車輪の本体に対する突出量が小さい場合）には、本体の走行速度が上昇されるので、より少ない電力でフローリング上や畳上にあるごみを良好に吸い込むことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下には、図面を参照して、この発明の実施形態について具体的に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係る自走式掃除機１の平面図である。図２は、この自走式掃除機１の正面図である。図３は、この自走式掃除機１を前後方向に沿った鉛直面で切断したときの断面を左側から見た図である。図４は、この自走式掃除機１の底面図である。図１における自走式掃除機１の下側を前方、上側を後方、右側を左方、左側を右方として説明する。
【００１８】
図１〜図４を参照して、この自走式掃除機１は、直径３３ｃｍ程度の平面視略円形の本体２を備え、この本体２の底面に回転可能に取り付けられた複数の車輪（１つの前輪３、左右１対の後輪４Ｌ，４Ｒおよび１つの補助輪５）を床面に沿って転動させることにより本体２を床面に沿って自走させつつ、本体２に備えられた吸込口６から床面上のごみを吸い込むことにより、自動で掃除を行うことができるものである。
【００１９】
本体２の底面前側の左右方向中央部には、その一端部に前輪３を回転自在に保持する前輪保持部材７の他端部が揺動可能に取り付けられており、これにより、前輪３が本体２の底面に対して上下動可能となっている。１対の後輪４Ｌ，４Ｒは、本体２の底面の前後方向中央部に、左右に互いに一定間隔（たとえば、２５８ｍｍ程度）を空けて左右対称に配置されている。各後輪４Ｌ，４Ｒの直径は、たとえば、８０ｍｍ程度である。１対の後輪４Ｌ，４Ｒには、それぞれ別個の走行用モータ８Ｌ，８Ｒが連結されており、これらの走行用モータ８Ｌ，８Ｒを駆動させることにより、本体２を走行させることができるようになっている。補助輪５は、本体２の底面後側の左右方向中央部に、回転自在に取り付けられている。
【００２０】
この自走式掃除機１が前方に向かって走行しているときに、床面の段差に前輪３が落下した場合には、前輪保持部材７が本体２の自重から解放され、下方に向かって揺動することとなる。本体２には、前輪保持部材７が下方に揺動して前輪３が下がったことを検知するための前輪スイッチ（図示せず）が備えられていて、この前輪スイッチからの入力信号に基づいて、床面の段差に前輪３が落下したか否かを検知することができるようになっている。
【００２１】
１対の後輪４Ｌ，４Ｒは、それぞれ別個の後輪保持部材９Ｌ，９Ｒにより回転可能に保持されており、これらの後輪保持部材９Ｌ，９Ｒは、本体２内に上下方向に延びるように配置された軸１０Ｌ，１０Ｒに対して、上下方向に変位可能に取り付けられている。各後輪保持部材９Ｌ，９Ｒは、たとえば、ばねなどの付勢手段により下方に付勢されている。したがって、本体２を床面上に置いた状態では、本体２の自重により、各後輪保持部材９Ｌ，９Ｒが付勢手段の付勢力に抗して上方に変位した状態となる。左右の後輪保持部材９Ｌ，９Ｒとそれらに対応する軸１０Ｌ，１０Ｒとの間には、それぞれ、ポテンショメータ（図示せず）が介装されている。
【００２２】
本体２内には、吸込口６からごみを吸い込むために駆動される吸込モータ１１と、吸込口６から吸い込まれたごみを捕獲するための集塵装置１２とが備えられている。集塵装置１２は、本体２内の後側を上下方向に延びる風路１３を介して吸込口６に連通する集塵室１４内に配置されている（図３参照）。集塵装置１２は、たとえば、使い捨ての紙パックであって、台紙１５と、台紙１５に形成された入口１５Ａを覆うように台紙１５の前面に取り付けられた紙フィルタ１６とを備えている。
【００２３】
集塵装置１２は、風路１３と集塵室１４とを連通する連通孔１７に取り付けられたパッキン１８に台紙１５が押し当てられることにより、入口１５Ａが連通孔１７に対向した状態で、台紙１５が固定部１９により固定されている。集塵室１４の上面は開口されており、その開口を上面カバー２０で開閉することができるようになっている。集塵装置１２内に一定量以上のごみが溜まった場合には、上面カバー２０を開いて集塵室１４を開放することにより、集塵装置１２を集塵室１４から取り外し、新しい集塵装置１２を集塵室１４内に装着することができる。
【００２４】
ただし、集塵装置１２は、使い捨てのものに限らず、繰り返し使用可能なものであってもよい。この場合、集塵装置１２内に一定量以上のごみが溜まった場合には、上面カバー２０を開いて集塵室１４を開放することにより、集塵装置１２を集塵室１４から取り外し、集塵装置１２内に溜まったごみを捨てて、再び集塵室１４内に装着することができる。
吸込口６は、本体２の底面後側に、左右方向に延びるように形成されている。本体２内には、左右方向に延びる回転軸２１を中心に回転可能なパワーブラシ２２が、吸込口６に臨むように配置されている。パワーブラシ２２の回転軸２１の外周面には、螺旋状の羽根が突出形成されている。回転軸２１の一端部（右端部）の前方側には、パワーブラシ２２を回転駆動するためのパワーブラシ用モータ２３が配置されており、そのパワーブラシ用モータ２３の駆動軸２４とパワーブラシ２２の回転軸２１とにベルト２５が掛け回されている。
【００２５】
この自走式掃除機１で掃除を行う際には、吸込モータ１１およびパワーブラシ用モータ２３が回転駆動され、吸込モータ１１の吸込力と高速回転するパワーブラシ２２の作用により、吸込口６から床面上の空気が勢いよく吸い込まれ、その空気が風路１３を通って集塵室１４内の集塵装置１２に導かれる。そして、集塵装置１２に導かれた空気が紙フィルタ１６を通過する過程で、その空気に含まれるごみ（塵埃など）が捕獲される。ごみが捕獲された後の空気は、集塵室１４から吸込モータ１１内に吸い込まれた後、吸込モータ１１の外部に漏れ出し、本体２の隙間から機外に排出される。
【００２６】
本体２内における集塵室１４の下方には、この自走式掃除機１の制御に必要な各種電気部品が実装面に実装されたメイン基板２６やサブ基板２７が、それらの実装面が下方を向くようにして水平に配置されている。本体２の底面には、メイン基板２６やサブ基板２７の前端部に対向する位置に開口２８が形成されており、この開口２８を開閉蓋２９により開閉することができるようになっている（図３参照）。
【００２７】
このような構成によれば、メイン基板２６やサブ基板２７の実装面が開口２８に臨んでいるので、開口２８を介して上記電気部品に含まれるコネクタの接続作業を容易に行うことができる。また、開口２８を開閉蓋２９で覆うことにより、開口２８を介して本体２内にごみが進入するのを防止できるので、この自走式掃除機１が故障するのを防止できる。さらに、本体２内にメイン基板２６やサブ基板２７を組み込んだ後に、開口２８を介してコネクタの接続作業を行うことができるので、作業性がより向上する。
【００２８】
本体２の外周面（側面）の前後方向中央部から前側にかけての部分は、平面視略半円弧状のバンパ３０により覆われている。バンパ３０の後面の左右両側には、それぞれ後方に向かって軸３１Ｌ，３１Ｒが突出しており、これらの軸３１Ｌ，３１Ｒが本体２により前後方向に変位可能に保持されている。各軸３１Ｌ，３１Ｒには、付勢手段としてのばね３２Ｌ，３２Ｒが取り付けられており、それぞればね３２Ｌ，３２Ｒにより前方側に付勢されている。
【００２９】
この自走式掃除機１が前方に向かって走行しているときに、本体２が前方の障害物に衝突した場合には、バンパ３０がばね３２Ｌ，３２Ｒの付勢力に抗して後方に変位する。各軸３１Ｌ，３１Ｒの後端部には、各軸３１Ｌ，３１Ｒが後方に変位したことを検知するためのバンパスイッチ３３Ｌ，３３Ｒが配置されており、このバンパスイッチ３３Ｌ，３３Ｒを用いて、本体２が前方の障害物に衝突したか否かを検知することができる。
【００３０】
バンパ３０の外周面には、それぞれ略円形に形成された複数（たとえば。１６個）の凹部３４が、水平方向に互いに一定間隔を空けて配置されている。各凹部３４は、たとえば、バンパ３０の外周面の周方向に沿って約１１．２５°毎に、それぞれバンパ３０の外周面の径方向へと窪むように形成されている。この自走式掃除機１には、超音波を発信する発信部３５１Ａ〜３５８Ａと、発信部３５１Ａ〜３５８Ａから発信された超音波の反射波を受信する受信部３５１Ｂ〜３５８Ｂとを含む複数対（たとえば、８対）の超音波センサ（障害物検知センサ３５１〜３５８）が備えられており、これらの８対の障害物検知センサ３５１〜３５８の発信部３５１Ａ〜３５８Ａおよび受信部３５１Ｂ〜３５８Ｂが、１６個の凹部３４内に１つずつ配置されている。
【００３１】
より具体的には、左端の互いに隣接する２つの凹部３４には１対の第１障害物検知センサ３５１が、その右側に隣接する２つの凹部３４には１対の第２障害物検知センサ３５２が、その右側に隣接する２つの凹部３４には１対の第３障害物検知センサ３５３が、その右側に隣接する２つの凹部３４には１対の第４障害物検知センサ３５４が、その右側に隣接する（バンパ３０の前端部の）２つの凹部３４には１対の第５障害物検知センサ３５５が、その右側に隣接する２つの凹部３４には１対の第６障害物検知センサ３５６が、その右側に隣接する２つの凹部３４には１対の第７障害物検知センサ３５７が、その右側に隣接する（右端の）２つの凹部３４には１対の第８障害物検知センサ３５８が、それぞれ配置されている。
【００３２】
これにより、第１〜第８障害物検知センサ３５１〜３５８が、バンパ３０の外周面の周方向に沿って約２２．５°毎に配置されている。これらの第１〜第８障害物検知センサ３５１〜３５８は、その発信部３５１Ａ〜３５８Ａから水平方向に向かって超音波を発信し、障害物で反射する反射波を受信部３５１Ｂ〜３５８Ｂで受信することにより、本体２と障害物との距離を検出し、これにより、障害物があるか否かを検知するためのものであり、本体２の前方側約１８０°の方向にある障害物を検知することができる。
【００３３】
本体２の底面には、赤外線を照射する発光部と、発光部から照射された赤外線の反射光を受光する受光部とを含む光学式の赤外線センサからなる段差検知センサが、底面の前端部に１つ（前段差検知センサ３６１）、底面の右端部に１つ（右段差検知センサ３６２）、底面の左端部に左右方向に並べて２つ（左外側段差検知センサ３６３および左内側段差検知センサ３６４）、それぞれ配置されている。これらの段差検知センサ３６１〜３６４は、その発光部から下方に向かって赤外線を照射し、床面で反射する反射光を受光部で受光することにより、本体２の底面と床面との距離を検出し、これにより、床面に段差があるか否かを検知するためのものである。
【００３４】
本体２の上面の前側（上面カバー２０の前方）には、複数（たとえば、３つ）のＬＥＤ素子を含むＬＥＤ表示部３７と、この自走式掃除機１の電源のオン／オフやモード選択などの操作を行うためのキー操作部３８と、この自走式掃除機１の上方にある対象物との距離を検出する上面センサ３９とが配置されている。上面センサ３９は、赤外線を照射する発光部３９Ａと、発光部３９Ａから照射された赤外線の反射光を受光する受光部３９Ｂとを含む光学式の赤外線センサからなり、その発光部３９Ａから上方に向かって赤外線を照射し、対象物で反射する反射光を受光部３９Ｂで受光することにより、上方に対象物があるか否かを検知するためのものである。
【００３５】
この自走式掃除機１では、通常運転モードの他に、吸込モータ１１の駆動電圧が通常運転モードの半分になるように制御されるエコノミー運転モードや、床面に置かれた本体２の周囲の所定範囲内（たとえば、１ｍ四方）で本体２を走行させるスポット運転モードなどで運転を行うことができる。スポット運転モードでは、吸込モータ１１の駆動電圧が通常運転モードの２倍になるように制御される。
【００３６】
本体２の左前下方には、床面上のごみを本体２側に掻き寄せるための回転ブラシ４０が、鉛直方向に延びる回転軸線を中心に回転可能に配置されている。回転ブラシ４０は、円板状のブラシ保持部材４１と、このブラシ保持部材４１の下面周縁部から下方に延びるように保持された複数本のブラシ４２とを備えている。ブラシ保持部材４１の上面中央部には、略く字状のアーム４３の一端部が固定されており、このアーム４３の他端部が、本体２内に上下方向に延びるように配置された揺動軸４４を中心に揺動可能に保持されている。
【００３７】
アーム４３の屈曲部には、回転ブラシ用モータ４５が設けられており、アーム４３内には、回転ブラシ用モータ４５の駆動力をブラシ保持部材４１に伝達するための伝達機構（図示せず）が備えられている。回転ブラシ用モータ４５が回転されると、その駆動力が伝達機構を介してブラシ保持部材４１に伝達され、回転ブラシ４０が、図１における時計回り（図４における反時計回り）に回転されるようになっている。
【００３８】
本体２の底面には、アーム４３の揺動軸４４を中心に円弧状の開口４６が形成されている（図４参照）。アーム４３は、その他端部が開口４６を介して本体２内に入り込み、揺動軸４４に取り付けられている。アーム４３は、その屈曲部が開口４６の一端部（左端部）に位置する第１の姿勢と、屈曲部が開口４６の他端部（右端部）に位置する第２の姿勢との間で揺動可能となっている。アーム４３が第１の姿勢にあるときには、図４に示すように、ブラシ保持部材４１が本体２の左端よりも左方に張り出し、かつ、本体２の前端よりも前方に張り出している。一方、アーム４３が第２の姿勢にあるときには、図５に示すように、ブラシ保持部材４１が本体２の下方に位置し、平面視で本体２から張り出さない状態となっている。
【００３９】
揺動軸４４には、付勢手段としてのばね４７が取り付けられており、アーム４３は、ばね４７の付勢力により第１の姿勢側へと付勢されている。アーム４３は、アーム用モータ（図示せず）の駆動により、ばね４７の付勢力に抗して第２の姿勢側へと揺動可能であり、ラッチ機構（図示せず）により第２の姿勢で係止保持することができるようになっている。
【００４０】
揺動軸４４は、外周面にねじが切られたボルト状をなし、ナット（図示せず）にねじ込まれることにより保持されている。したがって、揺動軸４４を回転させることにより、ナットに対して揺動軸４４を上下動させることができる。揺動軸４４にはブラシ上下用モータ（図示せず）が連結されており、このブラシ上下用モータが駆動されることにより、揺動軸４４が回転し、アーム４３およびアーム４３に取り付けられた回転ブラシ４０が上下動するようになっている。
【００４１】
図６は、回転ブラシ４０の周辺の構成を拡大して示す平面図である。
本体２内には、アーム４３が図６に実線で示すような第１の姿勢にある状態でアーム４３に対して第２の姿勢側と反対側（図６における時計回り）に力が加わった場合に、アーム４３に接触してオンされるリバーススイッチ４８と、アーム４３が図６に破線で示すような第２の姿勢にあるときにアーム４３に接触してオンされるリミットスイッチ４９とが配置されている。上下に細長い障害物などは、障害物検知センサ３５１〜３５８で検知できない場合があり、このような障害物が回転ブラシ４０に衝突したときには、アーム４３が揺動して、リバーススイッチ４８やリミットスイッチ４９がオンされる場合がある。したがって、リバーススイッチ４８やリミットスイッチ４９を用いて、本体２が障害物に衝突したか否かを検知することができる。
【００４２】
本体２の走行中に、リバーススイッチ４８やリミットスイッチ４９により本体２が障害物に衝突したと検知した場合には、後述のようにバンパスイッチ３３Ｌ，３３Ｒにより本体２が障害物に衝突したと検知した場合と同様に、本体２が回転されるなどしてその進行方向が変更されるようになっている。このとき、本体２の進行方向が平面視で時計回り（本体２の進行方向に対して回転ブラシ４０が配置されている側（左側）から反対側（右側））に変更されるようになっていれば、障害物の周囲のごみを本体２側に良好に掻き寄せることができる。
【００４３】
図７は、この自走式掃除機１の電気的構成を示すブロック図である。
図７を参照して、この自走式掃除機１は、メイン基板２６と、サブ基板２７と、表示基板５０とを備えている。メイン基板２６は、ＣＰＵ５１と、吸込モータ駆動部５２と、パワーブラシ用モータ駆動部５３と、アーム用モータ駆動部５４Ａと、ブラシ上下用モータ駆動部５４Ｂと、回転ブラシ用モータ駆動部５５と、電流検出部５６と、走行用モータドライバ５７と、電池容量電圧変換部５８と、電源回路部５９と、発光制御・受光増幅部６０と、スピーカ６１とを備えている。吸込モータ駆動部５２、パワーブラシ用モータ駆動部５３、アーム用モータ駆動部５４Ａ、ブラシ上下用モータ駆動部５４Ｂ、回転ブラシ用モータ駆動部５５、走行用モータドライバ５７、電池容量電圧変換部５８、発光制御・受光増幅部６０およびスピーカ６１は、それぞれＣＰＵ５１に直接接続されている。
【００４４】
吸込モータ１１は、吸込モータ駆動部５２に接続されている。パワーブラシ用モータ２３は、パワーブラシ用モータ駆動部５３に接続されている。アーム用モータ６２Ａは、アーム用モータ駆動部５４Ａに接続されている。ブラシ上下用モータ６２Ｂは、ブラシ上下用モータ駆動部５４Ｂに接続されている。回転ブラシ用モータ４５は、回転ブラシ用モータ駆動部５５に接続されている。電流検出部５６は、回転ブラシ用モータ駆動部５５から回転ブラシ用モータ４５へと流れる駆動電流を検出して、ＣＰＵ５１に与えるためのものであり、ＣＰＵ５１は、電流検出部５６で検出する電流値に基づいて、回転ブラシ４０が障害物に引っ掛かるなどしてロックしていないかどうかを検知することができる。
【００４５】
リミットスイッチ４９およびリバーススイッチ４８は、それぞれＣＰＵ５１に接続されている。左右のポテンショメータ６３Ｌ，６３Ｒは、それぞれＣＰＵ５１に接続されている。左右の走行用モータ８Ｌ，８Ｒは、それぞれ走行用モータドライバ５７に接続されている。
左右の走行用モータ８Ｌ，８Ｒには、それぞれ走行距離検出用の磁気式（たとえば、８極２相）のエンコーダ部６４Ｌ，６４Ｒが対応付けて設けられており、これらのエンコーダ部６４Ｌ，６４Ｒは走行用モータドライバ５７に接続されている。走行用モータドライバ５７には、エンコーダ部６４Ｌ，６４Ｒから入力される波形を整形するためのエンコーダ波形整形部６５が備えられている。
【００４６】
電源回路部５９には、電源スイッチ６６を介してバッテリ６７（たとえば、２４Ｖ）が接続されており、この電源回路部５９は、電池容量電圧変換部５８を介してＣＰＵ５１に接続されている。電源回路部５９は、バッテリ６７の電圧をＣＰＵ５１に供給するのに適した電圧に変換するためのものである。また、電池容量電圧変換部５８は、バッテリ６７の過放電を防止するためのものである。
【００４７】
ＬＥＤ表示部３７およびキー操作部３８は、表示基板５０を介してＣＰＵ５１に接続されている。左右のバンパスイッチ３３Ｌ，３３Ｒは、それぞれＣＰＵ５１に接続されている。前輪スイッチ６８は、ＣＰＵ５１に接続されている。障害物検知センサ３５１〜３５８は、サブ基板２７を介してＣＰＵ５１に接続されている。段差検知センサ３６１〜３６４および上面センサ３９は、それぞれ、発光制御・受光増幅部６０に接続されている。
【００４８】
図８は、障害物検知センサ３５１〜３５８の受信部３５１Ｂ〜３５８Ｂにおける受信波形の一例を示す図である。図９は、障害物検知センサ３５１〜３５８により障害物を検知する際のＣＰＵ５１による制御の流れを示すフローチャートである。
図８に示すように、障害物検知センサ３５１〜３５８の受信部３５１Ｂ〜３５８Ｂにおける受信波形には、発信部３５１Ａ〜３５８Ａから発信される超音波の障害物での反射波の他に、発信部３５１Ａ〜３５８Ａから発信される超音波の直接波やノイズなどが表れる。そこで、障害物検知センサ３５１〜３５８により障害物を検知する際には、受信部３５１Ｂ〜３５８Ｂにおける出力電圧Ｖを２つの閾値Ｖ１，Ｖ２（Ｖ１＜Ｖ２）と比較することにより、直接波やノイズの影響で、障害物があると誤検知してしまうのを防止できるようになっている。
【００４９】
ＣＰＵ５１は、この自走式掃除機１を走行させている間、障害物検知センサ３５１〜３５８の受信部３５１Ｂ〜３５８Ｂにおける出力電圧Ｖを閾値Ｖ１と比較し、Ｖ＞Ｖ１となったか否かを監視している（図９のステップＳＡ１）。
メイン基板２６には、この自走式掃除機１の運転開始からの時間を計時する計時手段と、時間を記憶するための時間記憶部とが備えられている（図示せず）。Ｖ＞Ｖ１となった場合には（ステップＳＡ１でＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は、運転開始からそのときまでの時間ｔ１を時間記憶部に保持（記憶）する（ステップＳＡ２）。その後、ＣＰＵ５１は、Ｖ≦Ｖ１となったか否か（ステップＳＡ３）、および、Ｖ＞Ｖ２となったか否か（ステップＳＡ４）を監視する。そして、Ｖ＞Ｖ２となることなくＶ≦Ｖ１となった場合には（ステップＳＡ３でＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は、出力電圧Ｖの変化が直接波やノイズの影響によるものと判断して、再び、Ｖ＞Ｖ１となったか否かを監視する（ステップＳＡ１）。
【００５０】
一方、Ｖ≦Ｖ１となることなくＶ＞Ｖ２となった場合には（ステップＳＡ４でＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は、運転開始からそのときまでの時間ｔ２を時間記憶部に保持（記憶）し（ステップＳＡ５）、Δｔ＝ｔ２−ｔ３の計算式によりΔｔを算出する（ステップＳＡ６）。そして、Δｔ＜３５０ｍｓｅｃの場合には（ステップＳＡ７でＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は、（Ｖ２−Ｖ１）／Δｔの傾きを有する直線を用いた近似計算（図８参照）により、障害物を検出した時点（出力電圧Ｖの変化が開始した時点）の時間ｔを算出し（ステップＳＡ８）、その時間ｔに基づいて障害物との距離を検出する（ステップＳＡ１０）。
【００５１】
Δｔ≧３５０ｍｓｅｃの場合には（ステップＳＡ７でＮＯ）、ステップＳＡ８のような近似計算により生じる誤差が大きいため、ＣＰＵ５１は、ｔ＝ｔ２−Δｔ／３の計算式により、障害物を検出した時点（出力電圧Ｖの変化が開始した時点）の時間ｔを算出し（ステップＳＡ９）、その時間ｔに基づいて障害物との距離を検出する（ステップＳＡ１０）。障害物がやわらかいものである場合などには、Δｔ≧３５０ｍｓｅｃとなりやすい。
【００５２】
図１０は、通常運転モードまたはエコノミー運転モードで運転を行う際のＣＰＵ５１による制御の流れを示すフローチャートである。
図１０を参照して、通常運転モードまたはエコノミー運転モードで運転が開始されると、ＣＰＵ５１は、まず、左右の走行用モータ８Ｌ，８Ｒを同じ速度で回転駆動させ、１対の後輪４Ｌ，４Ｒを同じ速度で回転させることにより、本体２を前方に直進させる（ステップＳＢ１）。本体２を前方に直進させている間、ＣＰＵ５１は、バンパスイッチ３３Ｌ，３３Ｒがオンしたか否か（ステップＳＢ２）、第２〜第８障害物検知センサ３５２〜３５８により本体２の前方に障害物を検知したか否か（ステップＳＢ４）、および、本体２が予め定められた最大走行距離（たとえば、１０ｍ）以上直進したか否か（ステップＳＢ６）を監視している。本体２が最大走行距離以上直進したか否かの判断は、左右の走行用モータ８Ｌ，８Ｒのエンコーダ部６４Ｌ，６４Ｒからの入力信号に基づいて行われる。
【００５３】
本体２が最大走行距離以上直進した場合には（ステップＳＢ６でＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は、この自走式掃除機１の運転を強制的に終了させる。バンパスイッチ３３Ｌ，３３Ｒがオンした場合（ステップＳＢ２でＹＥＳ）、すなわち、バンパ３０が壁に衝突した場合には、ＣＰＵ５１は、本体２を壁から回避させるための制御（壁回避）を行う（ステップＳＢ３）。第２〜第８障害物検知センサ３５２〜３５８により障害物を検知した場合（ステップＳＢ４でＹＥＳ）、すなわち、本体２の前方の所定距離以内（たとえば、５０ｍｍ以内）に障害物がある場合、ＣＰＵ５１は、本体２が障害物に衝突するのを回避するための制御（衝突回避）を行う（ステップＳＢ５）。
【００５４】
図１１は、壁回避の際のＣＰＵ５１による制御の流れを示すフローチャートである。
図１１を参照して、壁回避の際、ＣＰＵ５１は、まず、停止コマンドを発行して走行用モータ８Ｌ，８Ｒを停止させる（ステップＳＣ１）。そして、ＣＰＵ５１は、エンコーダ部６４Ｌ，６４Ｒからの入力信号に基づいて後輪４Ｌ，４Ｒの回転が停止したか否かを確認し（ステップＳＣ２）、その停止を確認すると（ステップＳＣ２でＹＥＳ）、後退コマンドを発行して走行用モータ８Ｌ，８Ｒを回転させることにより、本体２を後退させる（ステップＳＣ３）。後退コマンドは、所定速度（たとえば、１５０ｍｍ／ｓ）で所定距離（たとえば、５０ｍｍ）だけ本体２を後退させるためのコマンドである。
【００５５】
その後、ＣＰＵ５１は、エンコーダ部６４Ｌ，６４Ｒからの入力信号に基づいて本体２の後退が完了したか否かを判断し（ステップＳＣ４）、後退が完了すると（ステップＳＣ４でＹＥＳ）、回転コマンドを発行して走行用モータ８Ｌ，８Ｒを回転させることにより、本体２を回転させる（ステップＳＣ５）。回転コマンドは、所定回転速度（たとえば、５０°／ｓ）で所定角度（たとえば、左のバンパスイッチ３３Ｌがオンした場合には４５°、右のバンパスイッチ３３Ｒがオンした場合には９０°）だけ本体２を回転させるためのコマンドである。そして、ＣＰＵ５１は、エンコーダ部６４Ｌ，６４Ｒからの入力信号に基づいて本体２の回転が完了したか否かを判断し（ステップＳＣ６）、回転が完了した時点で（ステップＳＣ６でＹＥＳ）、壁回避を終了する。
【００５６】
図１２は、衝突回避の際のＣＰＵ５１による制御の流れを示すフローチャートである。
図１２を参照して、衝突回避の際、ＣＰＵ５１は、まず、停止コマンドを発行して走行用モータ８Ｌ，８Ｒを停止させる（ステップＳＤ１）。そして、ＣＰＵ５１は、エンコーダ部６４Ｌ，６４Ｒからの入力信号に基づいて後輪４Ｌ，４Ｒの回転が停止したか否かを確認し（ステップＳＤ２）、その停止を確認すると（ステップＳＤ２でＹＥＳ）、回転コマンドを発行して走行用モータ８Ｌ，８Ｒを回転させることにより、本体２を回転させる（ステップＳＤ３）。回転コマンドは、所定回転速度（たとえば、５０°／ｓ）で所定角度（たとえば、０〜１８０°の間でランダムに決定された角度）だけ本体２を回転させるためのコマンドである。
【００５７】
その後、ＣＰＵ５１は、エンコーダ部６４Ｌ，６４Ｒからの入力信号に基づいて本体２の回転が完了したか否かを判断し（ステップＳＤ４）、回転が完了した時点で（ステップＳＤ４でＹＥＳ）、衝突回避を終了する。
壁回避や衝突回避の際、前方に直進していた本体２は、停止コマンドにより停止されることとなるが、このとき、本体２に急ブレーキがかかることにより、本体２内（集塵室１４内）に配置された集塵装置１２が振動することとなる。これにより、集塵装置１２の入口付近に溜まっているごみを前方側に振るい落とすことができるので、集塵装置１２の入口付近にごみが溜まることにより吸引力が低下するのを防止できる。
【００５８】
再び、図１０を参照して、ＣＰＵ５１は、壁回避（ステップＳＢ３）または衝突回避（ステップＳＢ５）を行った後、ラッチ機構による係止を解除することにより、回転が停止した状態で第２の姿勢で本体２に収容されている回転ブラシ４０を、ばね４７の付勢力で第１の姿勢に突出させるとともに、回転ブラシ用モータ４５を駆動させることにより回転ブラシ４０を回転させ（ステップＳＢ７）、本体２を壁に沿って走行させるための制御（壁ぎわ走行）を行う（ステップＳＢ８）。
【００５９】
壁ぎわ走行では、ＣＰＵ５１は、第１および第２障害物検知センサ３５１，３５２により本体２と壁との距離を検出し、その検出する距離が所定範囲内になるように走行用モータ８Ｌ，８Ｒを駆動することにより、本体２を壁に衝突させることなく壁に沿って走行させる。この際、本体２が室内を右回りに走行することにより、本体２の左前方に配置された回転ブラシ４０が壁に沿うように本体２が走行するようになっている。したがって、壁ぎわの床面上にあるごみを回転ブラシ４０により良好に本体２側に掻き寄せることができる。
【００６０】
ＣＰＵ５１は、壁ぎわ走行の間、本体２が壁に沿って室内を一周したか否か（ステップＳＢ９）、および、本体２が予め定められた最大走行時間（たとえば、１０分）以上走行したか否か（ステップＳＢ１１）を監視している。本体２が壁に沿って室内を一周したか否かの判断は、たとえば、壁に沿って床面を複数のマス（たとえば、２５ｃｍマス）に分割し、左右の走行用モータ８Ｌ，８Ｒのエンコーダ部６４Ｌ，６４Ｒからの入力信号に基づいて、壁ぎわ走行開始時の本体２の位置を含むマス（開始マス）の後方側のマス（たとえば、後方側２つ目のマス）から、前方に向かって本体２が開始マスに戻ったか否かを検知するとともに、壁ぎわ走行開始時の本体２の角度と、本体２が開始マスに戻ったときの角度との差が所定角度（たとえば、６０°）未満であるか否かを検知することにより行う。すなわち、開始マスの後方側のマス（たとえば、後方側２つ目のマス）から、前方に向かって本体２が開始マスに戻り、かつ、壁ぎわ走行開始時の本体２の角度と、本体２が開始マスに戻ったときの角度との差が所定角度未満である場合に、ＣＰＵ５１は、本体２が壁に沿って室内を一周したと検知することとなる。
【００６１】
本体２が壁に沿って室内を一周したと検知した場合には（ステップＳＢ９でＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は、その本体２が一周するのに要した時間から室内の広さを予測して走行時間を決定し（ステップＳＢ１０）、その走行時間だけ本体２をランダムに走行させる（ステップＳＢ１３）。一方、本体２が最大走行時間以上走行したと検知した場合には（ステップＳＢ１１でＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は、強制的に所定の走行時間を決定し（ステップＳＢ１２）、その走行時間だけ本体２をランダムに走行させる（ステップＳＢ１３）。
【００６２】
本体２が決定された走行時間だけランダムに走行した後、ＣＰＵ５１は、上面センサ３９からの入力信号に基づいて、本体２の上方の所定距離以内（たとえば、２０ｃｍ以内）に対象物があるか否かを検知し（ステップＳＢ１４）、対象物がなければ（ステップＳＢ１４でＮＯ）、そのまま運転を終了する。一方、本体２の上方の上記所定距離以内に対象物がある場合には（ステップＳＢ１４でＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は、左右の走行用モータ８Ｌ，８Ｒを同じ速度で回転駆動させ、１対の後輪４Ｌ，４Ｒを同じ速度で回転させることにより、本体２を前方または後方に直進させる（ステップＳＢ１５）。この際、ＣＰＵ５１は、本体２の上方の対象物との距離が上記所定距離以内であるか否かを監視しており（ステップＳＢ１６）、対象物との距離が上記所定距離よりも大きくなるまで本体２を直進させ、対象物との距離が上記所定距離よりも大きくなった時点で（ステップＳＢ１６でＮＯ）、運転を終了する。
【００６３】
このような構成によれば、本体２がベッドや机の下に入り込んだ状態で運転が終了するのを防止できるので、本体２がどこに行ったのか分からなくなったり、本体２を取り出すことが困難になったりすることがなく、便利である。
ただし、本体２の上方の所定距離以内に対象物がある場合（ステップＳＢ１４でＹＥＳ）、本体２を直進させるような構成に限らず、たとえば、本体２を所定方向（たとえば、平面視で時計回り）に回転させるような構成であってもよい。
【００６４】
図１３は、ランダム走行中のＣＰＵ５１による制御の流れを示すフローチャートである。
図１３を参照して、ランダム走行が開始されると、ＣＰＵ５１は、まず、一定時間だけ左右の走行用モータ８Ｌ，８Ｒを異なる速度で回転駆動させ、１対の後輪４Ｌ，４Ｒを異なる速度で回転させることにより、本体２を所定方向（たとえば、平面視で時計回り）にランダムに回転させる（ステップＳＥ１）。このとき、回転ブラシ４０は第１の姿勢に突出した状態で回転している。
【００６５】
ランダム回転が終了すると、ＣＰＵ５１は、回転ブラシ用モータ４５を停止させることにより回転ブラシ４０の回転を停止させるとともに、アーム用モータ６２Ａを駆動させることにより回転ブラシ４０を第２の姿勢で本体２に収容する（ステップＳＥ２）。その後、ＣＰＵ５１は、左右の走行用モータ８Ｌ，８Ｒを同じ速度で回転駆動させ、１対の後輪４Ｌ，４Ｒを同じ速度で回転させることにより、本体２を前方に直進させる（ステップＳＥ３）。本体２を前方に直進させている間、ＣＰＵ５１は、バンパスイッチ３３Ｌ，３３Ｒがオンしたか否か（ステップＳＥ４）、および、第２〜第８障害物検知センサ３５２〜３５８により本体２の前方に障害物を検知したか否か（ステップＳＥ５）を監視している。
【００６６】
バンパスイッチ３３Ｌ，３３Ｒがオンした場合（ステップＳＥ４でＹＥＳ）、または、第２〜第８障害物検知センサ３５２〜３５８により障害物を検知した場合（ステップＳＥ５でＹＥＳ）には、ＣＰＵ５１は、ラッチ機構による係止を解除することにより、回転が停止した状態で第２の姿勢で本体２に収容されている回転ブラシ４０を、ばね４７の付勢力で第１の姿勢に突出させるとともに、回転ブラシ用モータ４５を駆動させることにより回転ブラシ４０を回転させる（ステップＳＥ６）。そして、図１０のステップＳＢ１０またはステップＳＢ１２で設定されている走行時間がまだ経過していなければ（ステップＳＥ７でＮＯ）、ＣＰＵ５１は、再び、一定時間だけ左右の走行用モータ８Ｌ，８Ｒを異なる速度で回転駆動させ、１対の後輪４Ｌ，４Ｒを異なる速度で回転させることにより、本体２をランダムに回転させる（ステップＳＥ１）。このとき、回転ブラシ４０は第１の姿勢に突出した状態で回転している。
【００６７】
このようにして、ＣＰＵ５１は、ステップＳＥ１〜ＳＥ７の制御を繰り返し、設定されている走行時間が経過した時点で（ステップＳＥ７でＹＥＳ）、回転ブラシ用モータ４５を停止させることにより回転ブラシ４０の回転を停止させるとともに、アーム用モータ６２Ａを駆動させることにより回転ブラシ４０を第２の姿勢で本体２に収容し（ステップＳＥ８）、ランダム走行を終了する。
【００６８】
この実施形態では、ランダム走行中、ＣＰＵ５１は、床面の段差に本体２が落下するのを回避するための制御（段差回避）や、１対の後輪４Ｌ，４Ｒの本体２からの突出量に応じて運転内容を変更する制御（後輪突出量応答制御）などを行うようになっている。
また、ランダム走行中に、床面の段差に前輪３が落下した場合には、ＣＰＵ５１は、その旨を前輪スイッチ６８からの入力信号に基づいて検知し、この自走式掃除機１の運転を緊急停止させるようになっている。これにより、床面の段差に前輪３が落下して本体２が走行不可能となった状態で、自走式掃除機１の運転が無駄に継続されるのを防止できる。
【００６９】
図１４は、段差回避のためにＣＰＵ５１が行う制御の内容を示すフローチャートである。
図１４を参照して、ランダム走行中、ＣＰＵ５１は、各段差検知センサ３６１〜３６３からの入力信号に基づいて、いずれかの段差検知センサ３６１〜３６４により検知される本体２の底面と床面との距離が一定値以上となったか否か、すなわち段差があるか否かを検知している（ステップＳＦ１）。
【００７０】
いずれかの段差検知センサ３６１〜３６３からの入力信号に基づいて段差を検知した場合には（ステップＳＦ１でＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は、停止コマンドを発行して走行用モータ８Ｌ，８Ｒを停止させる（ステップＳＦ２）。そして、ＣＰＵ５１は、エンコーダ部６４Ｌ，６４Ｒからの入力信号に基づいて後輪４Ｌ，４Ｒの回転が停止したか否かを確認し（ステップＳＦ３）、その停止を確認すると（ステップＳＦ３でＹＥＳ）、後退コマンドを発行して走行用モータ８Ｌ，８Ｒを回転させることにより、本体２を後退させる（ステップＳＦ４）。後退コマンドは、所定速度（たとえば、１５０ｍｍ／ｓ）で所定距離（たとえば、５０ｍｍ）だけ本体２を後退させるためのコマンドである。
【００７１】
その後、ＣＰＵ５１は、エンコーダ部６４Ｌ，６４Ｒからの入力信号に基づいて本体２の後退が完了したか否かを判断し（ステップＳＦ５）、後退が完了すると（ステップＳＦ５でＹＥＳ）、回転コマンドを発行して走行用モータ８Ｌ，８Ｒを回転させることにより、本体２を回転させる（ステップＳＦ６）。回転コマンドは、所定回転速度（たとえば、５０°／ｓ）で所定角度（たとえば、右段差検知センサ３６２で段差を検知した場合には１３５°、前段差検知センサ３６１で段差を検知した場合には９０°、左外側段差検知センサ３６３で段差を検知した場合には４５°）だけ本体２を回転させるためのコマンドである。この回転により、左内側段差検知センサ３６４が床面の上方に位置し、左外側段差検知センサ３６３が段差の上方に位置した状態となる。
【００７２】
ＣＰＵ５１は、エンコーダ部６４Ｌ，６４Ｒからの入力信号に基づいて本体２の回転が完了したか否かを判断する（ステップＳＦ７）。そして、回転が完了した時点で（ステップＳＦ７でＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は、左内側段差検知センサ３６４で床面を検出し、左外側段差検知センサ３６３で段差を検出しながら本体２を走行させることにより、本体２が段差に落下しないように、段差の手前側の床面に沿って本体２を走行させる（ステップＳＦ８）。
【００７３】
より具体的には、左外側段差検知センサ３６３および左内側段差検知センサ３６４の両方で段差が検知されなくなった場合、すなわち、左外側段差検知センサ３６３および左内側段差検知センサ３６４の両方で床面が検知された場合には、右側の後輪４Ｒの回転速度を左側の後輪４Ｌの回転速度よりも速くして、段差側に本体２を寄せて行き、逆に、左外側段差検知センサ３６３および左内側段差検知センサ３６４の両方で段差が検知された場合、すなわち、左外側段差検知センサ３６３および左内側段差検知センサ３６４の両方で床面が検知されなくなった場合には、左側の後輪４Ｌの回転速度を右側の後輪４Ｒの回転速度よりも速くして、段差と反対側に本体２を寄せて行くことにより、左内側段差検知センサ３６４で床面を検出し、左外側段差検知センサ３６３で段差を検出した状態を維持しながら本体２を走行させる。
【００７４】
このような構成によれば、本体２を段差の手前側の床面に沿って走行させることができるので、段差を検出する度に本体２を後退させるような構成と比較して、段差の手前側の床面上にあるごみを短時間で良好に吸い込むことができる。
図１５は、後輪突出量応答制御のためにＣＰＵ５１が行う制御の内容を示すフローチャートである。
【００７５】
図１５を参照して、ランダム走行中、ＣＰＵ５１は、左右のポテンショメータ６３Ｌ，６３Ｒからの入力信号に基づいて、左右の後輪４Ｌ，４Ｒの本体２に対する突出量を監視している（ステップＳＧ１）。そして、左右いずれかの後輪４Ｌ，４Ｒの本体２に対する突出量が所定値以上であれば（ステップＳＧ１でＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は、吸込モータ１１の駆動電圧を大きくすることにより吸込力を強くし（ステップＳＧ２）、ブラシ上下用モータ６２Ｂを駆動させることにより回転ブラシ４０を上方に変位させ（ステップＳＧ３）、回転ブラシ用モータ４５の駆動電圧を大きくすることにより回転ブラシ４０による掻き寄せ力を強くして（ステップＳＧ４）、１対の走行用モータ８Ｌ，８Ｒの駆動電圧を小さくすることにより走行速度を遅く（たとえば、３０ｃｍ／ｓ）する（ステップＳＧ５）。
【００７６】
一方、左右の後輪４Ｌ，４Ｒの本体２に対する突出量が所定値未満であれば（ステップＳＧ１でＮＯ）、ＣＰＵ５１は、吸込モータ１１の駆動電圧を小さくすることにより吸込力を弱くし（ステップＳＧ６）、ブラシ上下用モータ６２Ｂを駆動させることにより回転ブラシ４０を下方に変位させ（ステップＳＧ７）、回転ブラシ用モータ４５の駆動電圧を小さくすることにより回転ブラシ４０による掻き寄せ力を弱くして（ステップＳＧ８）、１対の走行用モータ８Ｌ，８Ｒの駆動電圧を大きくすることにより走行速度を速く（たとえば、４０ｃｍ／ｓ）する（ステップＳＧ９）。
【００７７】
左右の後輪４Ｌ，４Ｒの少なくとも一方が絨毯の上にあるような場合には、その後輪４Ｌ，４Ｒが絨毯内にもぐり込み、本体２の底面（特に、吸込口６の周辺）が絨毯の毛先で受けられる場合がある。この場合、後輪４Ｌ，４Ｒに作用する本体２の自重が減少し、本体２に対する後輪４Ｌ，４Ｒの突出量が大きくなる。
したがって、本体２が絨毯上にあるときのように、左右いずれかの後輪４Ｌ，４Ｒの本体２に対する突出量が大きい場合には、上記のように、吸込力を強くし（ステップＳＧ２）、回転ブラシ４０による掻き寄せ力を強くして（ステップＳＧ４）、走行速度を遅くする（ステップＳＧ５）ことにより、絨毯に絡まっている糸くずなどのごみを良好に吸い込むことができるとともに、回転ブラシ４０を上方に変位させる（ステップＳＧ３）ことにより、回転ブラシ４０の絨毯に対する抵抗が大きくなって、本体２の走行方向がずれるのを防止できる。
【００７８】
また、本体２がフローリング上や畳上にあるときのように、左右の後輪４Ｌ，４Ｒの本体２に対する突出量が小さい場合には、上記のように、吸込力を弱くし（ステップＳＧ６）、回転ブラシ４０による掻き寄せ力を弱くして（ステップＳＧ８）、走行速度を速くする（ステップＳＧ９）ことにより、より少ない電力でフローリング上や畳上にあるごみを良好に吸い込むことができるとともに、回転ブラシ４０を下方に変位させる（ステップＳＧ７）ことにより、回転する回転ブラシ４０によってフローリング上や畳上のごみを本体２側に良好に掻き寄せることができる。
【００７９】
さらに、この実施形態では、本体２が壁などの障害物付近にあるときに、回転ブラシ４０が本体２から突出されて回転されるので（図１０のステップＳＢ７、図１３のステップＳＥ６）、障害物付近の吸い込みにくい場所にあるごみを、回転ブラシ４０により本体２側に掻き寄せて良好に吸い込むことができる。
本体２が障害物付近にないときには、回転ブラシ４０の回転が停止されて本体２に収容されるので、回転ブラシ４０により床面を傷つけてしまうのを防止でき、回転ブラシ４０と床面との摩擦力が走行する本体２の抵抗になるのを防止できるとともに、走行中に回転ブラシ４０が障害物に引っ掛かるのを防止できる。また、本体２が障害物付近にないときには、回転ブラシ４０の回転を停止して消費電力を抑えることができる。
【００８０】
この発明は、以上の実施形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】この発明の一実施形態に係る自走式掃除機の平面図である。
【図２】この自走式掃除機の正面図である。
【図３】この自走式掃除機を前後方向に沿った鉛直面で切断したときの断面を左側から見た図である。
【図４】この自走式掃除機の底面図であって、アームが第１の姿勢にある状態を示している。
【図５】この自走式掃除機の底面図であって、アームが第２の姿勢にある状態を示している。
【図６】回転ブラシの周辺の構成を拡大して示す平面図である。
【図７】この自走式掃除機の電気的構成を示すブロック図である。
【図８】障害物検知センサの受信部における受信波形の一例を示す図である。
【図９】障害物検知センサにより障害物を検知する際のＣＰＵによる制御の流れを示すフローチャートである。
【図１０】通常運転モードまたはエコノミー運転モードで運転を行う際のＣＰＵによる制御の流れを示すフローチャートである。
【図１１】壁回避の際のＣＰＵによる制御の流れを示すフローチャートである。
【図１２】衝突回避の際のＣＰＵによる制御の流れを示すフローチャートである。
【図１３】ランダム走行中のＣＰＵによる制御の流れを示すフローチャートである。
【図１４】段差回避のためにＣＰＵが行う制御の内容を示すフローチャートである。
【図１５】後輪突出量応答制御のためにＣＰＵが行う制御の内容を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８２】
１ 自走式掃除機
２ 本体
３ 前輪
４Ｌ，４Ｒ 後輪
８Ｌ，８Ｒ 走行用モータ
６ 吸込口
１１ 吸込モータ
４０ 回転ブラシ
５１ ＣＰＵ
６３Ｌ，６３Ｒ ポテンショメータ
３６３ 左外側段差検知センサ
３６４ 左内側段差検知センサ
【技術分野】
【０００１】
この発明は、本体を床面に沿って自走させて、自動で掃除を行うことができる自走式掃除機に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、掃除機に移動機能を付加し、マイクロコンピュータと各種センサを搭載した、いわゆる自立誘導型の自走式掃除機が開発されている（たとえば、特許文献１参照）。この種の自走式掃除機によれば、本体を床面において運転を開始させるだけで、本体が床面上を自動的に移動して床面上が満遍なく掃除されるので、掃除の手間がかからず非常に便利である。
【０００３】
床面に段差がある場合などには、そのまま本体を走行させると、本体が段差に落下してしまう。この場合、掃除が中断してしまうだけでなく、自走式掃除機の本体が故障してしまうおそれがある。そこで、床面の段差を検知するための手段を設けて、段差を検知した場合には、それに応じた制御を行うようにした自走式掃除機が提案されている（たとえば、特許文献２参照）。
【０００４】
また、床面の種類としては、フローリング、畳、絨毯などがあり、それらの床面の種類に応じた態様で掃除を行わなければ、フローリングや畳を傷つけたり、絨毯に絡まっている糸くずなどのごみを良好に吸い込むことができなかったりするおそれがある。
【特許文献１】特開平６−３２７５９９号公報
【特許文献２】特開２００４−１７４１４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この発明は、かかる背景のもとでなされたもので、床面の状態に応じた態様で掃除を行うことにより良好に掃除を行うことができる自走式掃除機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】
上記目的を達成するための請求項１記載の発明は、本体（２）を床面に沿って自走させ、上記本体に備えられた吸込口（６）から床面上のごみを吸い込むことにより、自動で掃除を行うことができる自走式掃除機（１）であって、上記本体が走行する床面を検出するための床面検出手段（３６４）と、上記床面上にある段差を検出するための段差検出手段（３６３）と、上記床面検出手段で床面を検出し、上記段差検出手段で段差を検出しながら上記本体を走行させることにより、上記本体が段差に落下しないように、段差の手前側の床面に沿って上記本体を走行させる手段（５１，ＳＦ８）とを含むことを特徴とする自走式掃除機である。
【０００７】
なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素などを表す。以下、この項において同じ。
この構成によれば、本体が段差に落下しないように、段差の手前側の床面に沿って本体を走行させることができるので、段差を検出する度に本体を後退させるような構成と比較して、段差の手前側の床面上にあるごみを短時間で良好に吸い込むことができる。したがって、床面の状態に応じた態様で掃除を行うことにより良好に掃除を行うことができる。
【０００８】
請求項２記載の発明は、上記本体（２）の下面に上下動可能に配置された車輪（３）と、上記車輪が床面の段差に落下して、その自重により下方に変位した場合に、上記本体の運転を停止させる緊急停止手段（５１）とをさらに含むことを特徴とする請求項１記載の自走式洗濯機（１）である。
この構成によれば、床面の段差に車輪が落下して本体が走行不可能となった状態で、自走式掃除機の運転が無駄に継続されるのを防止できる。
【０００９】
請求項３記載の発明は、本体（２）を床面に沿って自走させ、上記本体に備えられた吸込口（６）から床面上のごみを吸い込むことにより、自動で掃除を行うことができる自走式掃除機（１）であって、上記本体の下面に上下動可能に配置された車輪（４Ｌ，４Ｒ）と、上記車輪を下方に向かって付勢する付勢手段と、上記車輪の上下位置を検出する車輪位置検出手段（６３Ｌ，６３Ｒ）と、上記車輪位置検出手段により検出される上記車輪の上下位置に応じて異なる態様で、上記本体の動作を制御する制御手段（５１）とを含むことを特徴とする自走式掃除機である。
【００１０】
たとえば、車輪が絨毯の上にあるような場合には、その車輪が絨毯内にもぐり込み、本体の底面（特に、吸込口の周辺）が絨毯の毛先で受けられる場合がある。この場合、車輪に作用する本体の自重が減少し、本体に対する車輪の突出量が大きくなる。
この発明の構成によれば、車輪の上下位置（車輪の本体に対する突出量）に応じて異なる態様で本体の動作が制御されるので、床面の状態に応じた態様で掃除を行うことにより良好に掃除を行うことができる。
【００１１】
請求項４記載の発明は、回転可能に設けられ、床面上のごみを上記本体（２）側に掻き寄せるための掻き寄せ手段（４０）をさらに含み、上記制御手段（５１）は、上記車輪位置検出手段（６３Ｌ，６３Ｒ）により検出される上記車輪（４Ｌ，４Ｒ）の上下位置が下方であるほど、上記掻き寄せ手段の回転数を上昇させる（ＳＧ４）ものであることを特徴とする請求項３記載の自走式掃除機（１）である。
【００１２】
この構成によれば、本体が絨毯上にあるときのように、車輪の上下位置が下方である場合（車輪の本体に対する突出量が大きい場合）には、掻き寄せ手段の回転数が上昇されるので、絨毯に絡まっている糸くずなどのごみを良好に吸い込むことができる。
また、本体がフローリング上や畳上にあるときのように、車輪の上下位置が上方である場合（車輪の本体に対する突出量が小さい場合）には、掻き寄せ手段の回転数が低下されるので、より少ない電力でフローリング上や畳上にあるごみを良好に吸い込むことができる。
【００１３】
請求項５記載の発明は、上記吸込口（６）から床面上のごみを吸い込むために駆動される吸込モータ（１１）をさらに含み、上記制御手段（５１）は、上記車輪位置検出手段（６３Ｌ，６３Ｒ）により検出される上記車輪（４Ｌ，４Ｒ）の上下位置が下方であるほど、上記吸込モータの回転数を上昇させる（ＳＧ２）ものであることを特徴とする請求項３または４記載の自走式掃除機（１）である。
【００１４】
この構成によれば、本体が絨毯上にあるときのように、車輪の上下位置が下方である場合（車輪の本体に対する突出量が大きい場合）には、吸込モータの回転数が上昇されるので、絨毯に絡まっている糸くずなどのごみを良好に吸い込むことができる。
また、本体がフローリング上や畳上にあるときのように、車輪の上下位置が上方である場合（車輪の本体に対する突出量が小さい場合）には、吸込モータの回転数が低下されるので、より少ない電力でフローリング上や畳上にあるごみを良好に吸い込むことができる。
【００１５】
請求項６記載の発明は、上記本体（２）を走行させるための走行手段（８Ｌ，８Ｒ）をさらに含み、上記制御手段（５１）は、上記車輪位置検出手段（６３Ｌ，６３Ｒ）により検出される上記車輪（４Ｌ，４Ｒ）の上下位置が下方であるほど、上記走行手段により走行される上記本体の速度を低下させる（ＳＧ５）ものであることを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載の自走式掃除機（１）である。
【００１６】
この構成によれば、本体が絨毯上にあるときのように、車輪の上下位置が下方である場合（車輪の本体に対する突出量が大きい場合）には、本体の走行速度が低下されるので、絨毯に絡まっている糸くずなどのごみを良好に吸い込むことができる。
また、本体がフローリング上や畳上にあるときのように、車輪の上下位置が上方である場合（車輪の本体に対する突出量が小さい場合）には、本体の走行速度が上昇されるので、より少ない電力でフローリング上や畳上にあるごみを良好に吸い込むことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下には、図面を参照して、この発明の実施形態について具体的に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係る自走式掃除機１の平面図である。図２は、この自走式掃除機１の正面図である。図３は、この自走式掃除機１を前後方向に沿った鉛直面で切断したときの断面を左側から見た図である。図４は、この自走式掃除機１の底面図である。図１における自走式掃除機１の下側を前方、上側を後方、右側を左方、左側を右方として説明する。
【００１８】
図１〜図４を参照して、この自走式掃除機１は、直径３３ｃｍ程度の平面視略円形の本体２を備え、この本体２の底面に回転可能に取り付けられた複数の車輪（１つの前輪３、左右１対の後輪４Ｌ，４Ｒおよび１つの補助輪５）を床面に沿って転動させることにより本体２を床面に沿って自走させつつ、本体２に備えられた吸込口６から床面上のごみを吸い込むことにより、自動で掃除を行うことができるものである。
【００１９】
本体２の底面前側の左右方向中央部には、その一端部に前輪３を回転自在に保持する前輪保持部材７の他端部が揺動可能に取り付けられており、これにより、前輪３が本体２の底面に対して上下動可能となっている。１対の後輪４Ｌ，４Ｒは、本体２の底面の前後方向中央部に、左右に互いに一定間隔（たとえば、２５８ｍｍ程度）を空けて左右対称に配置されている。各後輪４Ｌ，４Ｒの直径は、たとえば、８０ｍｍ程度である。１対の後輪４Ｌ，４Ｒには、それぞれ別個の走行用モータ８Ｌ，８Ｒが連結されており、これらの走行用モータ８Ｌ，８Ｒを駆動させることにより、本体２を走行させることができるようになっている。補助輪５は、本体２の底面後側の左右方向中央部に、回転自在に取り付けられている。
【００２０】
この自走式掃除機１が前方に向かって走行しているときに、床面の段差に前輪３が落下した場合には、前輪保持部材７が本体２の自重から解放され、下方に向かって揺動することとなる。本体２には、前輪保持部材７が下方に揺動して前輪３が下がったことを検知するための前輪スイッチ（図示せず）が備えられていて、この前輪スイッチからの入力信号に基づいて、床面の段差に前輪３が落下したか否かを検知することができるようになっている。
【００２１】
１対の後輪４Ｌ，４Ｒは、それぞれ別個の後輪保持部材９Ｌ，９Ｒにより回転可能に保持されており、これらの後輪保持部材９Ｌ，９Ｒは、本体２内に上下方向に延びるように配置された軸１０Ｌ，１０Ｒに対して、上下方向に変位可能に取り付けられている。各後輪保持部材９Ｌ，９Ｒは、たとえば、ばねなどの付勢手段により下方に付勢されている。したがって、本体２を床面上に置いた状態では、本体２の自重により、各後輪保持部材９Ｌ，９Ｒが付勢手段の付勢力に抗して上方に変位した状態となる。左右の後輪保持部材９Ｌ，９Ｒとそれらに対応する軸１０Ｌ，１０Ｒとの間には、それぞれ、ポテンショメータ（図示せず）が介装されている。
【００２２】
本体２内には、吸込口６からごみを吸い込むために駆動される吸込モータ１１と、吸込口６から吸い込まれたごみを捕獲するための集塵装置１２とが備えられている。集塵装置１２は、本体２内の後側を上下方向に延びる風路１３を介して吸込口６に連通する集塵室１４内に配置されている（図３参照）。集塵装置１２は、たとえば、使い捨ての紙パックであって、台紙１５と、台紙１５に形成された入口１５Ａを覆うように台紙１５の前面に取り付けられた紙フィルタ１６とを備えている。
【００２３】
集塵装置１２は、風路１３と集塵室１４とを連通する連通孔１７に取り付けられたパッキン１８に台紙１５が押し当てられることにより、入口１５Ａが連通孔１７に対向した状態で、台紙１５が固定部１９により固定されている。集塵室１４の上面は開口されており、その開口を上面カバー２０で開閉することができるようになっている。集塵装置１２内に一定量以上のごみが溜まった場合には、上面カバー２０を開いて集塵室１４を開放することにより、集塵装置１２を集塵室１４から取り外し、新しい集塵装置１２を集塵室１４内に装着することができる。
【００２４】
ただし、集塵装置１２は、使い捨てのものに限らず、繰り返し使用可能なものであってもよい。この場合、集塵装置１２内に一定量以上のごみが溜まった場合には、上面カバー２０を開いて集塵室１４を開放することにより、集塵装置１２を集塵室１４から取り外し、集塵装置１２内に溜まったごみを捨てて、再び集塵室１４内に装着することができる。
吸込口６は、本体２の底面後側に、左右方向に延びるように形成されている。本体２内には、左右方向に延びる回転軸２１を中心に回転可能なパワーブラシ２２が、吸込口６に臨むように配置されている。パワーブラシ２２の回転軸２１の外周面には、螺旋状の羽根が突出形成されている。回転軸２１の一端部（右端部）の前方側には、パワーブラシ２２を回転駆動するためのパワーブラシ用モータ２３が配置されており、そのパワーブラシ用モータ２３の駆動軸２４とパワーブラシ２２の回転軸２１とにベルト２５が掛け回されている。
【００２５】
この自走式掃除機１で掃除を行う際には、吸込モータ１１およびパワーブラシ用モータ２３が回転駆動され、吸込モータ１１の吸込力と高速回転するパワーブラシ２２の作用により、吸込口６から床面上の空気が勢いよく吸い込まれ、その空気が風路１３を通って集塵室１４内の集塵装置１２に導かれる。そして、集塵装置１２に導かれた空気が紙フィルタ１６を通過する過程で、その空気に含まれるごみ（塵埃など）が捕獲される。ごみが捕獲された後の空気は、集塵室１４から吸込モータ１１内に吸い込まれた後、吸込モータ１１の外部に漏れ出し、本体２の隙間から機外に排出される。
【００２６】
本体２内における集塵室１４の下方には、この自走式掃除機１の制御に必要な各種電気部品が実装面に実装されたメイン基板２６やサブ基板２７が、それらの実装面が下方を向くようにして水平に配置されている。本体２の底面には、メイン基板２６やサブ基板２７の前端部に対向する位置に開口２８が形成されており、この開口２８を開閉蓋２９により開閉することができるようになっている（図３参照）。
【００２７】
このような構成によれば、メイン基板２６やサブ基板２７の実装面が開口２８に臨んでいるので、開口２８を介して上記電気部品に含まれるコネクタの接続作業を容易に行うことができる。また、開口２８を開閉蓋２９で覆うことにより、開口２８を介して本体２内にごみが進入するのを防止できるので、この自走式掃除機１が故障するのを防止できる。さらに、本体２内にメイン基板２６やサブ基板２７を組み込んだ後に、開口２８を介してコネクタの接続作業を行うことができるので、作業性がより向上する。
【００２８】
本体２の外周面（側面）の前後方向中央部から前側にかけての部分は、平面視略半円弧状のバンパ３０により覆われている。バンパ３０の後面の左右両側には、それぞれ後方に向かって軸３１Ｌ，３１Ｒが突出しており、これらの軸３１Ｌ，３１Ｒが本体２により前後方向に変位可能に保持されている。各軸３１Ｌ，３１Ｒには、付勢手段としてのばね３２Ｌ，３２Ｒが取り付けられており、それぞればね３２Ｌ，３２Ｒにより前方側に付勢されている。
【００２９】
この自走式掃除機１が前方に向かって走行しているときに、本体２が前方の障害物に衝突した場合には、バンパ３０がばね３２Ｌ，３２Ｒの付勢力に抗して後方に変位する。各軸３１Ｌ，３１Ｒの後端部には、各軸３１Ｌ，３１Ｒが後方に変位したことを検知するためのバンパスイッチ３３Ｌ，３３Ｒが配置されており、このバンパスイッチ３３Ｌ，３３Ｒを用いて、本体２が前方の障害物に衝突したか否かを検知することができる。
【００３０】
バンパ３０の外周面には、それぞれ略円形に形成された複数（たとえば。１６個）の凹部３４が、水平方向に互いに一定間隔を空けて配置されている。各凹部３４は、たとえば、バンパ３０の外周面の周方向に沿って約１１．２５°毎に、それぞれバンパ３０の外周面の径方向へと窪むように形成されている。この自走式掃除機１には、超音波を発信する発信部３５１Ａ〜３５８Ａと、発信部３５１Ａ〜３５８Ａから発信された超音波の反射波を受信する受信部３５１Ｂ〜３５８Ｂとを含む複数対（たとえば、８対）の超音波センサ（障害物検知センサ３５１〜３５８）が備えられており、これらの８対の障害物検知センサ３５１〜３５８の発信部３５１Ａ〜３５８Ａおよび受信部３５１Ｂ〜３５８Ｂが、１６個の凹部３４内に１つずつ配置されている。
【００３１】
より具体的には、左端の互いに隣接する２つの凹部３４には１対の第１障害物検知センサ３５１が、その右側に隣接する２つの凹部３４には１対の第２障害物検知センサ３５２が、その右側に隣接する２つの凹部３４には１対の第３障害物検知センサ３５３が、その右側に隣接する２つの凹部３４には１対の第４障害物検知センサ３５４が、その右側に隣接する（バンパ３０の前端部の）２つの凹部３４には１対の第５障害物検知センサ３５５が、その右側に隣接する２つの凹部３４には１対の第６障害物検知センサ３５６が、その右側に隣接する２つの凹部３４には１対の第７障害物検知センサ３５７が、その右側に隣接する（右端の）２つの凹部３４には１対の第８障害物検知センサ３５８が、それぞれ配置されている。
【００３２】
これにより、第１〜第８障害物検知センサ３５１〜３５８が、バンパ３０の外周面の周方向に沿って約２２．５°毎に配置されている。これらの第１〜第８障害物検知センサ３５１〜３５８は、その発信部３５１Ａ〜３５８Ａから水平方向に向かって超音波を発信し、障害物で反射する反射波を受信部３５１Ｂ〜３５８Ｂで受信することにより、本体２と障害物との距離を検出し、これにより、障害物があるか否かを検知するためのものであり、本体２の前方側約１８０°の方向にある障害物を検知することができる。
【００３３】
本体２の底面には、赤外線を照射する発光部と、発光部から照射された赤外線の反射光を受光する受光部とを含む光学式の赤外線センサからなる段差検知センサが、底面の前端部に１つ（前段差検知センサ３６１）、底面の右端部に１つ（右段差検知センサ３６２）、底面の左端部に左右方向に並べて２つ（左外側段差検知センサ３６３および左内側段差検知センサ３６４）、それぞれ配置されている。これらの段差検知センサ３６１〜３６４は、その発光部から下方に向かって赤外線を照射し、床面で反射する反射光を受光部で受光することにより、本体２の底面と床面との距離を検出し、これにより、床面に段差があるか否かを検知するためのものである。
【００３４】
本体２の上面の前側（上面カバー２０の前方）には、複数（たとえば、３つ）のＬＥＤ素子を含むＬＥＤ表示部３７と、この自走式掃除機１の電源のオン／オフやモード選択などの操作を行うためのキー操作部３８と、この自走式掃除機１の上方にある対象物との距離を検出する上面センサ３９とが配置されている。上面センサ３９は、赤外線を照射する発光部３９Ａと、発光部３９Ａから照射された赤外線の反射光を受光する受光部３９Ｂとを含む光学式の赤外線センサからなり、その発光部３９Ａから上方に向かって赤外線を照射し、対象物で反射する反射光を受光部３９Ｂで受光することにより、上方に対象物があるか否かを検知するためのものである。
【００３５】
この自走式掃除機１では、通常運転モードの他に、吸込モータ１１の駆動電圧が通常運転モードの半分になるように制御されるエコノミー運転モードや、床面に置かれた本体２の周囲の所定範囲内（たとえば、１ｍ四方）で本体２を走行させるスポット運転モードなどで運転を行うことができる。スポット運転モードでは、吸込モータ１１の駆動電圧が通常運転モードの２倍になるように制御される。
【００３６】
本体２の左前下方には、床面上のごみを本体２側に掻き寄せるための回転ブラシ４０が、鉛直方向に延びる回転軸線を中心に回転可能に配置されている。回転ブラシ４０は、円板状のブラシ保持部材４１と、このブラシ保持部材４１の下面周縁部から下方に延びるように保持された複数本のブラシ４２とを備えている。ブラシ保持部材４１の上面中央部には、略く字状のアーム４３の一端部が固定されており、このアーム４３の他端部が、本体２内に上下方向に延びるように配置された揺動軸４４を中心に揺動可能に保持されている。
【００３７】
アーム４３の屈曲部には、回転ブラシ用モータ４５が設けられており、アーム４３内には、回転ブラシ用モータ４５の駆動力をブラシ保持部材４１に伝達するための伝達機構（図示せず）が備えられている。回転ブラシ用モータ４５が回転されると、その駆動力が伝達機構を介してブラシ保持部材４１に伝達され、回転ブラシ４０が、図１における時計回り（図４における反時計回り）に回転されるようになっている。
【００３８】
本体２の底面には、アーム４３の揺動軸４４を中心に円弧状の開口４６が形成されている（図４参照）。アーム４３は、その他端部が開口４６を介して本体２内に入り込み、揺動軸４４に取り付けられている。アーム４３は、その屈曲部が開口４６の一端部（左端部）に位置する第１の姿勢と、屈曲部が開口４６の他端部（右端部）に位置する第２の姿勢との間で揺動可能となっている。アーム４３が第１の姿勢にあるときには、図４に示すように、ブラシ保持部材４１が本体２の左端よりも左方に張り出し、かつ、本体２の前端よりも前方に張り出している。一方、アーム４３が第２の姿勢にあるときには、図５に示すように、ブラシ保持部材４１が本体２の下方に位置し、平面視で本体２から張り出さない状態となっている。
【００３９】
揺動軸４４には、付勢手段としてのばね４７が取り付けられており、アーム４３は、ばね４７の付勢力により第１の姿勢側へと付勢されている。アーム４３は、アーム用モータ（図示せず）の駆動により、ばね４７の付勢力に抗して第２の姿勢側へと揺動可能であり、ラッチ機構（図示せず）により第２の姿勢で係止保持することができるようになっている。
【００４０】
揺動軸４４は、外周面にねじが切られたボルト状をなし、ナット（図示せず）にねじ込まれることにより保持されている。したがって、揺動軸４４を回転させることにより、ナットに対して揺動軸４４を上下動させることができる。揺動軸４４にはブラシ上下用モータ（図示せず）が連結されており、このブラシ上下用モータが駆動されることにより、揺動軸４４が回転し、アーム４３およびアーム４３に取り付けられた回転ブラシ４０が上下動するようになっている。
【００４１】
図６は、回転ブラシ４０の周辺の構成を拡大して示す平面図である。
本体２内には、アーム４３が図６に実線で示すような第１の姿勢にある状態でアーム４３に対して第２の姿勢側と反対側（図６における時計回り）に力が加わった場合に、アーム４３に接触してオンされるリバーススイッチ４８と、アーム４３が図６に破線で示すような第２の姿勢にあるときにアーム４３に接触してオンされるリミットスイッチ４９とが配置されている。上下に細長い障害物などは、障害物検知センサ３５１〜３５８で検知できない場合があり、このような障害物が回転ブラシ４０に衝突したときには、アーム４３が揺動して、リバーススイッチ４８やリミットスイッチ４９がオンされる場合がある。したがって、リバーススイッチ４８やリミットスイッチ４９を用いて、本体２が障害物に衝突したか否かを検知することができる。
【００４２】
本体２の走行中に、リバーススイッチ４８やリミットスイッチ４９により本体２が障害物に衝突したと検知した場合には、後述のようにバンパスイッチ３３Ｌ，３３Ｒにより本体２が障害物に衝突したと検知した場合と同様に、本体２が回転されるなどしてその進行方向が変更されるようになっている。このとき、本体２の進行方向が平面視で時計回り（本体２の進行方向に対して回転ブラシ４０が配置されている側（左側）から反対側（右側））に変更されるようになっていれば、障害物の周囲のごみを本体２側に良好に掻き寄せることができる。
【００４３】
図７は、この自走式掃除機１の電気的構成を示すブロック図である。
図７を参照して、この自走式掃除機１は、メイン基板２６と、サブ基板２７と、表示基板５０とを備えている。メイン基板２６は、ＣＰＵ５１と、吸込モータ駆動部５２と、パワーブラシ用モータ駆動部５３と、アーム用モータ駆動部５４Ａと、ブラシ上下用モータ駆動部５４Ｂと、回転ブラシ用モータ駆動部５５と、電流検出部５６と、走行用モータドライバ５７と、電池容量電圧変換部５８と、電源回路部５９と、発光制御・受光増幅部６０と、スピーカ６１とを備えている。吸込モータ駆動部５２、パワーブラシ用モータ駆動部５３、アーム用モータ駆動部５４Ａ、ブラシ上下用モータ駆動部５４Ｂ、回転ブラシ用モータ駆動部５５、走行用モータドライバ５７、電池容量電圧変換部５８、発光制御・受光増幅部６０およびスピーカ６１は、それぞれＣＰＵ５１に直接接続されている。
【００４４】
吸込モータ１１は、吸込モータ駆動部５２に接続されている。パワーブラシ用モータ２３は、パワーブラシ用モータ駆動部５３に接続されている。アーム用モータ６２Ａは、アーム用モータ駆動部５４Ａに接続されている。ブラシ上下用モータ６２Ｂは、ブラシ上下用モータ駆動部５４Ｂに接続されている。回転ブラシ用モータ４５は、回転ブラシ用モータ駆動部５５に接続されている。電流検出部５６は、回転ブラシ用モータ駆動部５５から回転ブラシ用モータ４５へと流れる駆動電流を検出して、ＣＰＵ５１に与えるためのものであり、ＣＰＵ５１は、電流検出部５６で検出する電流値に基づいて、回転ブラシ４０が障害物に引っ掛かるなどしてロックしていないかどうかを検知することができる。
【００４５】
リミットスイッチ４９およびリバーススイッチ４８は、それぞれＣＰＵ５１に接続されている。左右のポテンショメータ６３Ｌ，６３Ｒは、それぞれＣＰＵ５１に接続されている。左右の走行用モータ８Ｌ，８Ｒは、それぞれ走行用モータドライバ５７に接続されている。
左右の走行用モータ８Ｌ，８Ｒには、それぞれ走行距離検出用の磁気式（たとえば、８極２相）のエンコーダ部６４Ｌ，６４Ｒが対応付けて設けられており、これらのエンコーダ部６４Ｌ，６４Ｒは走行用モータドライバ５７に接続されている。走行用モータドライバ５７には、エンコーダ部６４Ｌ，６４Ｒから入力される波形を整形するためのエンコーダ波形整形部６５が備えられている。
【００４６】
電源回路部５９には、電源スイッチ６６を介してバッテリ６７（たとえば、２４Ｖ）が接続されており、この電源回路部５９は、電池容量電圧変換部５８を介してＣＰＵ５１に接続されている。電源回路部５９は、バッテリ６７の電圧をＣＰＵ５１に供給するのに適した電圧に変換するためのものである。また、電池容量電圧変換部５８は、バッテリ６７の過放電を防止するためのものである。
【００４７】
ＬＥＤ表示部３７およびキー操作部３８は、表示基板５０を介してＣＰＵ５１に接続されている。左右のバンパスイッチ３３Ｌ，３３Ｒは、それぞれＣＰＵ５１に接続されている。前輪スイッチ６８は、ＣＰＵ５１に接続されている。障害物検知センサ３５１〜３５８は、サブ基板２７を介してＣＰＵ５１に接続されている。段差検知センサ３６１〜３６４および上面センサ３９は、それぞれ、発光制御・受光増幅部６０に接続されている。
【００４８】
図８は、障害物検知センサ３５１〜３５８の受信部３５１Ｂ〜３５８Ｂにおける受信波形の一例を示す図である。図９は、障害物検知センサ３５１〜３５８により障害物を検知する際のＣＰＵ５１による制御の流れを示すフローチャートである。
図８に示すように、障害物検知センサ３５１〜３５８の受信部３５１Ｂ〜３５８Ｂにおける受信波形には、発信部３５１Ａ〜３５８Ａから発信される超音波の障害物での反射波の他に、発信部３５１Ａ〜３５８Ａから発信される超音波の直接波やノイズなどが表れる。そこで、障害物検知センサ３５１〜３５８により障害物を検知する際には、受信部３５１Ｂ〜３５８Ｂにおける出力電圧Ｖを２つの閾値Ｖ１，Ｖ２（Ｖ１＜Ｖ２）と比較することにより、直接波やノイズの影響で、障害物があると誤検知してしまうのを防止できるようになっている。
【００４９】
ＣＰＵ５１は、この自走式掃除機１を走行させている間、障害物検知センサ３５１〜３５８の受信部３５１Ｂ〜３５８Ｂにおける出力電圧Ｖを閾値Ｖ１と比較し、Ｖ＞Ｖ１となったか否かを監視している（図９のステップＳＡ１）。
メイン基板２６には、この自走式掃除機１の運転開始からの時間を計時する計時手段と、時間を記憶するための時間記憶部とが備えられている（図示せず）。Ｖ＞Ｖ１となった場合には（ステップＳＡ１でＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は、運転開始からそのときまでの時間ｔ１を時間記憶部に保持（記憶）する（ステップＳＡ２）。その後、ＣＰＵ５１は、Ｖ≦Ｖ１となったか否か（ステップＳＡ３）、および、Ｖ＞Ｖ２となったか否か（ステップＳＡ４）を監視する。そして、Ｖ＞Ｖ２となることなくＶ≦Ｖ１となった場合には（ステップＳＡ３でＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は、出力電圧Ｖの変化が直接波やノイズの影響によるものと判断して、再び、Ｖ＞Ｖ１となったか否かを監視する（ステップＳＡ１）。
【００５０】
一方、Ｖ≦Ｖ１となることなくＶ＞Ｖ２となった場合には（ステップＳＡ４でＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は、運転開始からそのときまでの時間ｔ２を時間記憶部に保持（記憶）し（ステップＳＡ５）、Δｔ＝ｔ２−ｔ３の計算式によりΔｔを算出する（ステップＳＡ６）。そして、Δｔ＜３５０ｍｓｅｃの場合には（ステップＳＡ７でＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は、（Ｖ２−Ｖ１）／Δｔの傾きを有する直線を用いた近似計算（図８参照）により、障害物を検出した時点（出力電圧Ｖの変化が開始した時点）の時間ｔを算出し（ステップＳＡ８）、その時間ｔに基づいて障害物との距離を検出する（ステップＳＡ１０）。
【００５１】
Δｔ≧３５０ｍｓｅｃの場合には（ステップＳＡ７でＮＯ）、ステップＳＡ８のような近似計算により生じる誤差が大きいため、ＣＰＵ５１は、ｔ＝ｔ２−Δｔ／３の計算式により、障害物を検出した時点（出力電圧Ｖの変化が開始した時点）の時間ｔを算出し（ステップＳＡ９）、その時間ｔに基づいて障害物との距離を検出する（ステップＳＡ１０）。障害物がやわらかいものである場合などには、Δｔ≧３５０ｍｓｅｃとなりやすい。
【００５２】
図１０は、通常運転モードまたはエコノミー運転モードで運転を行う際のＣＰＵ５１による制御の流れを示すフローチャートである。
図１０を参照して、通常運転モードまたはエコノミー運転モードで運転が開始されると、ＣＰＵ５１は、まず、左右の走行用モータ８Ｌ，８Ｒを同じ速度で回転駆動させ、１対の後輪４Ｌ，４Ｒを同じ速度で回転させることにより、本体２を前方に直進させる（ステップＳＢ１）。本体２を前方に直進させている間、ＣＰＵ５１は、バンパスイッチ３３Ｌ，３３Ｒがオンしたか否か（ステップＳＢ２）、第２〜第８障害物検知センサ３５２〜３５８により本体２の前方に障害物を検知したか否か（ステップＳＢ４）、および、本体２が予め定められた最大走行距離（たとえば、１０ｍ）以上直進したか否か（ステップＳＢ６）を監視している。本体２が最大走行距離以上直進したか否かの判断は、左右の走行用モータ８Ｌ，８Ｒのエンコーダ部６４Ｌ，６４Ｒからの入力信号に基づいて行われる。
【００５３】
本体２が最大走行距離以上直進した場合には（ステップＳＢ６でＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は、この自走式掃除機１の運転を強制的に終了させる。バンパスイッチ３３Ｌ，３３Ｒがオンした場合（ステップＳＢ２でＹＥＳ）、すなわち、バンパ３０が壁に衝突した場合には、ＣＰＵ５１は、本体２を壁から回避させるための制御（壁回避）を行う（ステップＳＢ３）。第２〜第８障害物検知センサ３５２〜３５８により障害物を検知した場合（ステップＳＢ４でＹＥＳ）、すなわち、本体２の前方の所定距離以内（たとえば、５０ｍｍ以内）に障害物がある場合、ＣＰＵ５１は、本体２が障害物に衝突するのを回避するための制御（衝突回避）を行う（ステップＳＢ５）。
【００５４】
図１１は、壁回避の際のＣＰＵ５１による制御の流れを示すフローチャートである。
図１１を参照して、壁回避の際、ＣＰＵ５１は、まず、停止コマンドを発行して走行用モータ８Ｌ，８Ｒを停止させる（ステップＳＣ１）。そして、ＣＰＵ５１は、エンコーダ部６４Ｌ，６４Ｒからの入力信号に基づいて後輪４Ｌ，４Ｒの回転が停止したか否かを確認し（ステップＳＣ２）、その停止を確認すると（ステップＳＣ２でＹＥＳ）、後退コマンドを発行して走行用モータ８Ｌ，８Ｒを回転させることにより、本体２を後退させる（ステップＳＣ３）。後退コマンドは、所定速度（たとえば、１５０ｍｍ／ｓ）で所定距離（たとえば、５０ｍｍ）だけ本体２を後退させるためのコマンドである。
【００５５】
その後、ＣＰＵ５１は、エンコーダ部６４Ｌ，６４Ｒからの入力信号に基づいて本体２の後退が完了したか否かを判断し（ステップＳＣ４）、後退が完了すると（ステップＳＣ４でＹＥＳ）、回転コマンドを発行して走行用モータ８Ｌ，８Ｒを回転させることにより、本体２を回転させる（ステップＳＣ５）。回転コマンドは、所定回転速度（たとえば、５０°／ｓ）で所定角度（たとえば、左のバンパスイッチ３３Ｌがオンした場合には４５°、右のバンパスイッチ３３Ｒがオンした場合には９０°）だけ本体２を回転させるためのコマンドである。そして、ＣＰＵ５１は、エンコーダ部６４Ｌ，６４Ｒからの入力信号に基づいて本体２の回転が完了したか否かを判断し（ステップＳＣ６）、回転が完了した時点で（ステップＳＣ６でＹＥＳ）、壁回避を終了する。
【００５６】
図１２は、衝突回避の際のＣＰＵ５１による制御の流れを示すフローチャートである。
図１２を参照して、衝突回避の際、ＣＰＵ５１は、まず、停止コマンドを発行して走行用モータ８Ｌ，８Ｒを停止させる（ステップＳＤ１）。そして、ＣＰＵ５１は、エンコーダ部６４Ｌ，６４Ｒからの入力信号に基づいて後輪４Ｌ，４Ｒの回転が停止したか否かを確認し（ステップＳＤ２）、その停止を確認すると（ステップＳＤ２でＹＥＳ）、回転コマンドを発行して走行用モータ８Ｌ，８Ｒを回転させることにより、本体２を回転させる（ステップＳＤ３）。回転コマンドは、所定回転速度（たとえば、５０°／ｓ）で所定角度（たとえば、０〜１８０°の間でランダムに決定された角度）だけ本体２を回転させるためのコマンドである。
【００５７】
その後、ＣＰＵ５１は、エンコーダ部６４Ｌ，６４Ｒからの入力信号に基づいて本体２の回転が完了したか否かを判断し（ステップＳＤ４）、回転が完了した時点で（ステップＳＤ４でＹＥＳ）、衝突回避を終了する。
壁回避や衝突回避の際、前方に直進していた本体２は、停止コマンドにより停止されることとなるが、このとき、本体２に急ブレーキがかかることにより、本体２内（集塵室１４内）に配置された集塵装置１２が振動することとなる。これにより、集塵装置１２の入口付近に溜まっているごみを前方側に振るい落とすことができるので、集塵装置１２の入口付近にごみが溜まることにより吸引力が低下するのを防止できる。
【００５８】
再び、図１０を参照して、ＣＰＵ５１は、壁回避（ステップＳＢ３）または衝突回避（ステップＳＢ５）を行った後、ラッチ機構による係止を解除することにより、回転が停止した状態で第２の姿勢で本体２に収容されている回転ブラシ４０を、ばね４７の付勢力で第１の姿勢に突出させるとともに、回転ブラシ用モータ４５を駆動させることにより回転ブラシ４０を回転させ（ステップＳＢ７）、本体２を壁に沿って走行させるための制御（壁ぎわ走行）を行う（ステップＳＢ８）。
【００５９】
壁ぎわ走行では、ＣＰＵ５１は、第１および第２障害物検知センサ３５１，３５２により本体２と壁との距離を検出し、その検出する距離が所定範囲内になるように走行用モータ８Ｌ，８Ｒを駆動することにより、本体２を壁に衝突させることなく壁に沿って走行させる。この際、本体２が室内を右回りに走行することにより、本体２の左前方に配置された回転ブラシ４０が壁に沿うように本体２が走行するようになっている。したがって、壁ぎわの床面上にあるごみを回転ブラシ４０により良好に本体２側に掻き寄せることができる。
【００６０】
ＣＰＵ５１は、壁ぎわ走行の間、本体２が壁に沿って室内を一周したか否か（ステップＳＢ９）、および、本体２が予め定められた最大走行時間（たとえば、１０分）以上走行したか否か（ステップＳＢ１１）を監視している。本体２が壁に沿って室内を一周したか否かの判断は、たとえば、壁に沿って床面を複数のマス（たとえば、２５ｃｍマス）に分割し、左右の走行用モータ８Ｌ，８Ｒのエンコーダ部６４Ｌ，６４Ｒからの入力信号に基づいて、壁ぎわ走行開始時の本体２の位置を含むマス（開始マス）の後方側のマス（たとえば、後方側２つ目のマス）から、前方に向かって本体２が開始マスに戻ったか否かを検知するとともに、壁ぎわ走行開始時の本体２の角度と、本体２が開始マスに戻ったときの角度との差が所定角度（たとえば、６０°）未満であるか否かを検知することにより行う。すなわち、開始マスの後方側のマス（たとえば、後方側２つ目のマス）から、前方に向かって本体２が開始マスに戻り、かつ、壁ぎわ走行開始時の本体２の角度と、本体２が開始マスに戻ったときの角度との差が所定角度未満である場合に、ＣＰＵ５１は、本体２が壁に沿って室内を一周したと検知することとなる。
【００６１】
本体２が壁に沿って室内を一周したと検知した場合には（ステップＳＢ９でＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は、その本体２が一周するのに要した時間から室内の広さを予測して走行時間を決定し（ステップＳＢ１０）、その走行時間だけ本体２をランダムに走行させる（ステップＳＢ１３）。一方、本体２が最大走行時間以上走行したと検知した場合には（ステップＳＢ１１でＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は、強制的に所定の走行時間を決定し（ステップＳＢ１２）、その走行時間だけ本体２をランダムに走行させる（ステップＳＢ１３）。
【００６２】
本体２が決定された走行時間だけランダムに走行した後、ＣＰＵ５１は、上面センサ３９からの入力信号に基づいて、本体２の上方の所定距離以内（たとえば、２０ｃｍ以内）に対象物があるか否かを検知し（ステップＳＢ１４）、対象物がなければ（ステップＳＢ１４でＮＯ）、そのまま運転を終了する。一方、本体２の上方の上記所定距離以内に対象物がある場合には（ステップＳＢ１４でＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は、左右の走行用モータ８Ｌ，８Ｒを同じ速度で回転駆動させ、１対の後輪４Ｌ，４Ｒを同じ速度で回転させることにより、本体２を前方または後方に直進させる（ステップＳＢ１５）。この際、ＣＰＵ５１は、本体２の上方の対象物との距離が上記所定距離以内であるか否かを監視しており（ステップＳＢ１６）、対象物との距離が上記所定距離よりも大きくなるまで本体２を直進させ、対象物との距離が上記所定距離よりも大きくなった時点で（ステップＳＢ１６でＮＯ）、運転を終了する。
【００６３】
このような構成によれば、本体２がベッドや机の下に入り込んだ状態で運転が終了するのを防止できるので、本体２がどこに行ったのか分からなくなったり、本体２を取り出すことが困難になったりすることがなく、便利である。
ただし、本体２の上方の所定距離以内に対象物がある場合（ステップＳＢ１４でＹＥＳ）、本体２を直進させるような構成に限らず、たとえば、本体２を所定方向（たとえば、平面視で時計回り）に回転させるような構成であってもよい。
【００６４】
図１３は、ランダム走行中のＣＰＵ５１による制御の流れを示すフローチャートである。
図１３を参照して、ランダム走行が開始されると、ＣＰＵ５１は、まず、一定時間だけ左右の走行用モータ８Ｌ，８Ｒを異なる速度で回転駆動させ、１対の後輪４Ｌ，４Ｒを異なる速度で回転させることにより、本体２を所定方向（たとえば、平面視で時計回り）にランダムに回転させる（ステップＳＥ１）。このとき、回転ブラシ４０は第１の姿勢に突出した状態で回転している。
【００６５】
ランダム回転が終了すると、ＣＰＵ５１は、回転ブラシ用モータ４５を停止させることにより回転ブラシ４０の回転を停止させるとともに、アーム用モータ６２Ａを駆動させることにより回転ブラシ４０を第２の姿勢で本体２に収容する（ステップＳＥ２）。その後、ＣＰＵ５１は、左右の走行用モータ８Ｌ，８Ｒを同じ速度で回転駆動させ、１対の後輪４Ｌ，４Ｒを同じ速度で回転させることにより、本体２を前方に直進させる（ステップＳＥ３）。本体２を前方に直進させている間、ＣＰＵ５１は、バンパスイッチ３３Ｌ，３３Ｒがオンしたか否か（ステップＳＥ４）、および、第２〜第８障害物検知センサ３５２〜３５８により本体２の前方に障害物を検知したか否か（ステップＳＥ５）を監視している。
【００６６】
バンパスイッチ３３Ｌ，３３Ｒがオンした場合（ステップＳＥ４でＹＥＳ）、または、第２〜第８障害物検知センサ３５２〜３５８により障害物を検知した場合（ステップＳＥ５でＹＥＳ）には、ＣＰＵ５１は、ラッチ機構による係止を解除することにより、回転が停止した状態で第２の姿勢で本体２に収容されている回転ブラシ４０を、ばね４７の付勢力で第１の姿勢に突出させるとともに、回転ブラシ用モータ４５を駆動させることにより回転ブラシ４０を回転させる（ステップＳＥ６）。そして、図１０のステップＳＢ１０またはステップＳＢ１２で設定されている走行時間がまだ経過していなければ（ステップＳＥ７でＮＯ）、ＣＰＵ５１は、再び、一定時間だけ左右の走行用モータ８Ｌ，８Ｒを異なる速度で回転駆動させ、１対の後輪４Ｌ，４Ｒを異なる速度で回転させることにより、本体２をランダムに回転させる（ステップＳＥ１）。このとき、回転ブラシ４０は第１の姿勢に突出した状態で回転している。
【００６７】
このようにして、ＣＰＵ５１は、ステップＳＥ１〜ＳＥ７の制御を繰り返し、設定されている走行時間が経過した時点で（ステップＳＥ７でＹＥＳ）、回転ブラシ用モータ４５を停止させることにより回転ブラシ４０の回転を停止させるとともに、アーム用モータ６２Ａを駆動させることにより回転ブラシ４０を第２の姿勢で本体２に収容し（ステップＳＥ８）、ランダム走行を終了する。
【００６８】
この実施形態では、ランダム走行中、ＣＰＵ５１は、床面の段差に本体２が落下するのを回避するための制御（段差回避）や、１対の後輪４Ｌ，４Ｒの本体２からの突出量に応じて運転内容を変更する制御（後輪突出量応答制御）などを行うようになっている。
また、ランダム走行中に、床面の段差に前輪３が落下した場合には、ＣＰＵ５１は、その旨を前輪スイッチ６８からの入力信号に基づいて検知し、この自走式掃除機１の運転を緊急停止させるようになっている。これにより、床面の段差に前輪３が落下して本体２が走行不可能となった状態で、自走式掃除機１の運転が無駄に継続されるのを防止できる。
【００６９】
図１４は、段差回避のためにＣＰＵ５１が行う制御の内容を示すフローチャートである。
図１４を参照して、ランダム走行中、ＣＰＵ５１は、各段差検知センサ３６１〜３６３からの入力信号に基づいて、いずれかの段差検知センサ３６１〜３６４により検知される本体２の底面と床面との距離が一定値以上となったか否か、すなわち段差があるか否かを検知している（ステップＳＦ１）。
【００７０】
いずれかの段差検知センサ３６１〜３６３からの入力信号に基づいて段差を検知した場合には（ステップＳＦ１でＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は、停止コマンドを発行して走行用モータ８Ｌ，８Ｒを停止させる（ステップＳＦ２）。そして、ＣＰＵ５１は、エンコーダ部６４Ｌ，６４Ｒからの入力信号に基づいて後輪４Ｌ，４Ｒの回転が停止したか否かを確認し（ステップＳＦ３）、その停止を確認すると（ステップＳＦ３でＹＥＳ）、後退コマンドを発行して走行用モータ８Ｌ，８Ｒを回転させることにより、本体２を後退させる（ステップＳＦ４）。後退コマンドは、所定速度（たとえば、１５０ｍｍ／ｓ）で所定距離（たとえば、５０ｍｍ）だけ本体２を後退させるためのコマンドである。
【００７１】
その後、ＣＰＵ５１は、エンコーダ部６４Ｌ，６４Ｒからの入力信号に基づいて本体２の後退が完了したか否かを判断し（ステップＳＦ５）、後退が完了すると（ステップＳＦ５でＹＥＳ）、回転コマンドを発行して走行用モータ８Ｌ，８Ｒを回転させることにより、本体２を回転させる（ステップＳＦ６）。回転コマンドは、所定回転速度（たとえば、５０°／ｓ）で所定角度（たとえば、右段差検知センサ３６２で段差を検知した場合には１３５°、前段差検知センサ３６１で段差を検知した場合には９０°、左外側段差検知センサ３６３で段差を検知した場合には４５°）だけ本体２を回転させるためのコマンドである。この回転により、左内側段差検知センサ３６４が床面の上方に位置し、左外側段差検知センサ３６３が段差の上方に位置した状態となる。
【００７２】
ＣＰＵ５１は、エンコーダ部６４Ｌ，６４Ｒからの入力信号に基づいて本体２の回転が完了したか否かを判断する（ステップＳＦ７）。そして、回転が完了した時点で（ステップＳＦ７でＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は、左内側段差検知センサ３６４で床面を検出し、左外側段差検知センサ３６３で段差を検出しながら本体２を走行させることにより、本体２が段差に落下しないように、段差の手前側の床面に沿って本体２を走行させる（ステップＳＦ８）。
【００７３】
より具体的には、左外側段差検知センサ３６３および左内側段差検知センサ３６４の両方で段差が検知されなくなった場合、すなわち、左外側段差検知センサ３６３および左内側段差検知センサ３６４の両方で床面が検知された場合には、右側の後輪４Ｒの回転速度を左側の後輪４Ｌの回転速度よりも速くして、段差側に本体２を寄せて行き、逆に、左外側段差検知センサ３６３および左内側段差検知センサ３６４の両方で段差が検知された場合、すなわち、左外側段差検知センサ３６３および左内側段差検知センサ３６４の両方で床面が検知されなくなった場合には、左側の後輪４Ｌの回転速度を右側の後輪４Ｒの回転速度よりも速くして、段差と反対側に本体２を寄せて行くことにより、左内側段差検知センサ３６４で床面を検出し、左外側段差検知センサ３６３で段差を検出した状態を維持しながら本体２を走行させる。
【００７４】
このような構成によれば、本体２を段差の手前側の床面に沿って走行させることができるので、段差を検出する度に本体２を後退させるような構成と比較して、段差の手前側の床面上にあるごみを短時間で良好に吸い込むことができる。
図１５は、後輪突出量応答制御のためにＣＰＵ５１が行う制御の内容を示すフローチャートである。
【００７５】
図１５を参照して、ランダム走行中、ＣＰＵ５１は、左右のポテンショメータ６３Ｌ，６３Ｒからの入力信号に基づいて、左右の後輪４Ｌ，４Ｒの本体２に対する突出量を監視している（ステップＳＧ１）。そして、左右いずれかの後輪４Ｌ，４Ｒの本体２に対する突出量が所定値以上であれば（ステップＳＧ１でＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は、吸込モータ１１の駆動電圧を大きくすることにより吸込力を強くし（ステップＳＧ２）、ブラシ上下用モータ６２Ｂを駆動させることにより回転ブラシ４０を上方に変位させ（ステップＳＧ３）、回転ブラシ用モータ４５の駆動電圧を大きくすることにより回転ブラシ４０による掻き寄せ力を強くして（ステップＳＧ４）、１対の走行用モータ８Ｌ，８Ｒの駆動電圧を小さくすることにより走行速度を遅く（たとえば、３０ｃｍ／ｓ）する（ステップＳＧ５）。
【００７６】
一方、左右の後輪４Ｌ，４Ｒの本体２に対する突出量が所定値未満であれば（ステップＳＧ１でＮＯ）、ＣＰＵ５１は、吸込モータ１１の駆動電圧を小さくすることにより吸込力を弱くし（ステップＳＧ６）、ブラシ上下用モータ６２Ｂを駆動させることにより回転ブラシ４０を下方に変位させ（ステップＳＧ７）、回転ブラシ用モータ４５の駆動電圧を小さくすることにより回転ブラシ４０による掻き寄せ力を弱くして（ステップＳＧ８）、１対の走行用モータ８Ｌ，８Ｒの駆動電圧を大きくすることにより走行速度を速く（たとえば、４０ｃｍ／ｓ）する（ステップＳＧ９）。
【００７７】
左右の後輪４Ｌ，４Ｒの少なくとも一方が絨毯の上にあるような場合には、その後輪４Ｌ，４Ｒが絨毯内にもぐり込み、本体２の底面（特に、吸込口６の周辺）が絨毯の毛先で受けられる場合がある。この場合、後輪４Ｌ，４Ｒに作用する本体２の自重が減少し、本体２に対する後輪４Ｌ，４Ｒの突出量が大きくなる。
したがって、本体２が絨毯上にあるときのように、左右いずれかの後輪４Ｌ，４Ｒの本体２に対する突出量が大きい場合には、上記のように、吸込力を強くし（ステップＳＧ２）、回転ブラシ４０による掻き寄せ力を強くして（ステップＳＧ４）、走行速度を遅くする（ステップＳＧ５）ことにより、絨毯に絡まっている糸くずなどのごみを良好に吸い込むことができるとともに、回転ブラシ４０を上方に変位させる（ステップＳＧ３）ことにより、回転ブラシ４０の絨毯に対する抵抗が大きくなって、本体２の走行方向がずれるのを防止できる。
【００７８】
また、本体２がフローリング上や畳上にあるときのように、左右の後輪４Ｌ，４Ｒの本体２に対する突出量が小さい場合には、上記のように、吸込力を弱くし（ステップＳＧ６）、回転ブラシ４０による掻き寄せ力を弱くして（ステップＳＧ８）、走行速度を速くする（ステップＳＧ９）ことにより、より少ない電力でフローリング上や畳上にあるごみを良好に吸い込むことができるとともに、回転ブラシ４０を下方に変位させる（ステップＳＧ７）ことにより、回転する回転ブラシ４０によってフローリング上や畳上のごみを本体２側に良好に掻き寄せることができる。
【００７９】
さらに、この実施形態では、本体２が壁などの障害物付近にあるときに、回転ブラシ４０が本体２から突出されて回転されるので（図１０のステップＳＢ７、図１３のステップＳＥ６）、障害物付近の吸い込みにくい場所にあるごみを、回転ブラシ４０により本体２側に掻き寄せて良好に吸い込むことができる。
本体２が障害物付近にないときには、回転ブラシ４０の回転が停止されて本体２に収容されるので、回転ブラシ４０により床面を傷つけてしまうのを防止でき、回転ブラシ４０と床面との摩擦力が走行する本体２の抵抗になるのを防止できるとともに、走行中に回転ブラシ４０が障害物に引っ掛かるのを防止できる。また、本体２が障害物付近にないときには、回転ブラシ４０の回転を停止して消費電力を抑えることができる。
【００８０】
この発明は、以上の実施形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】この発明の一実施形態に係る自走式掃除機の平面図である。
【図２】この自走式掃除機の正面図である。
【図３】この自走式掃除機を前後方向に沿った鉛直面で切断したときの断面を左側から見た図である。
【図４】この自走式掃除機の底面図であって、アームが第１の姿勢にある状態を示している。
【図５】この自走式掃除機の底面図であって、アームが第２の姿勢にある状態を示している。
【図６】回転ブラシの周辺の構成を拡大して示す平面図である。
【図７】この自走式掃除機の電気的構成を示すブロック図である。
【図８】障害物検知センサの受信部における受信波形の一例を示す図である。
【図９】障害物検知センサにより障害物を検知する際のＣＰＵによる制御の流れを示すフローチャートである。
【図１０】通常運転モードまたはエコノミー運転モードで運転を行う際のＣＰＵによる制御の流れを示すフローチャートである。
【図１１】壁回避の際のＣＰＵによる制御の流れを示すフローチャートである。
【図１２】衝突回避の際のＣＰＵによる制御の流れを示すフローチャートである。
【図１３】ランダム走行中のＣＰＵによる制御の流れを示すフローチャートである。
【図１４】段差回避のためにＣＰＵが行う制御の内容を示すフローチャートである。
【図１５】後輪突出量応答制御のためにＣＰＵが行う制御の内容を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８２】
１ 自走式掃除機
２ 本体
３ 前輪
４Ｌ，４Ｒ 後輪
８Ｌ，８Ｒ 走行用モータ
６ 吸込口
１１ 吸込モータ
４０ 回転ブラシ
５１ ＣＰＵ
６３Ｌ，６３Ｒ ポテンショメータ
３６３ 左外側段差検知センサ
３６４ 左内側段差検知センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体を床面に沿って自走させ、上記本体に備えられた吸込口から床面上のごみを吸い込むことにより、自動で掃除を行うことができる自走式掃除機であって、
上記本体が走行する床面を検出するための床面検出手段と、
上記床面上にある段差を検出するための段差検出手段と、
上記床面検出手段で床面を検出し、上記段差検出手段で段差を検出しながら上記本体を走行させることにより、上記本体が段差に落下しないように、段差の手前側の床面に沿って上記本体を走行させる手段とを含むことを特徴とする自走式掃除機。
【請求項２】
上記本体の下面に上下動可能に配置された車輪と、
上記車輪が床面の段差に落下して、その自重により下方に変位した場合に、上記本体の運転を停止させる緊急停止手段とをさらに含むことを特徴とする請求項１記載の自走式洗濯機。
【請求項３】
本体を床面に沿って自走させ、上記本体に備えられた吸込口から床面上のごみを吸い込むことにより、自動で掃除を行うことができる自走式掃除機であって、
上記本体の下面に上下動可能に配置された車輪と、
上記車輪を下方に向かって付勢する付勢手段と、
上記車輪の上下位置を検出する車輪位置検出手段と、
上記車輪位置検出手段により検出される上記車輪の上下位置に応じて異なる態様で、上記本体の動作を制御する制御手段とを含むことを特徴とする自走式掃除機。
【請求項４】
回転可能に設けられ、床面上のごみを上記本体側に掻き寄せるための掻き寄せ手段をさらに含み、
上記制御手段は、上記車輪位置検出手段により検出される上記車輪の上下位置が下方であるほど、上記掻き寄せ手段の回転数を上昇させるものであることを特徴とする請求項３記載の自走式掃除機。
【請求項５】
上記吸込口から床面上のごみを吸い込むために駆動される吸込モータをさらに含み、
上記制御手段は、上記車輪位置検出手段により検出される上記車輪の上下位置が下方であるほど、上記吸込モータの回転数を上昇させるものであることを特徴とする請求項３または４記載の自走式掃除機。
【請求項６】
上記本体を走行させるための走行手段をさらに含み、
上記制御手段は、上記車輪位置検出手段により検出される上記車輪の上下位置が下方であるほど、上記走行手段により走行される上記本体の速度を低下させるものであることを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載の自走式掃除機。
【請求項１】
本体を床面に沿って自走させ、上記本体に備えられた吸込口から床面上のごみを吸い込むことにより、自動で掃除を行うことができる自走式掃除機であって、
上記本体が走行する床面を検出するための床面検出手段と、
上記床面上にある段差を検出するための段差検出手段と、
上記床面検出手段で床面を検出し、上記段差検出手段で段差を検出しながら上記本体を走行させることにより、上記本体が段差に落下しないように、段差の手前側の床面に沿って上記本体を走行させる手段とを含むことを特徴とする自走式掃除機。
【請求項２】
上記本体の下面に上下動可能に配置された車輪と、
上記車輪が床面の段差に落下して、その自重により下方に変位した場合に、上記本体の運転を停止させる緊急停止手段とをさらに含むことを特徴とする請求項１記載の自走式洗濯機。
【請求項３】
本体を床面に沿って自走させ、上記本体に備えられた吸込口から床面上のごみを吸い込むことにより、自動で掃除を行うことができる自走式掃除機であって、
上記本体の下面に上下動可能に配置された車輪と、
上記車輪を下方に向かって付勢する付勢手段と、
上記車輪の上下位置を検出する車輪位置検出手段と、
上記車輪位置検出手段により検出される上記車輪の上下位置に応じて異なる態様で、上記本体の動作を制御する制御手段とを含むことを特徴とする自走式掃除機。
【請求項４】
回転可能に設けられ、床面上のごみを上記本体側に掻き寄せるための掻き寄せ手段をさらに含み、
上記制御手段は、上記車輪位置検出手段により検出される上記車輪の上下位置が下方であるほど、上記掻き寄せ手段の回転数を上昇させるものであることを特徴とする請求項３記載の自走式掃除機。
【請求項５】
上記吸込口から床面上のごみを吸い込むために駆動される吸込モータをさらに含み、
上記制御手段は、上記車輪位置検出手段により検出される上記車輪の上下位置が下方であるほど、上記吸込モータの回転数を上昇させるものであることを特徴とする請求項３または４記載の自走式掃除機。
【請求項６】
上記本体を走行させるための走行手段をさらに含み、
上記制御手段は、上記車輪位置検出手段により検出される上記車輪の上下位置が下方であるほど、上記走行手段により走行される上記本体の速度を低下させるものであることを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載の自走式掃除機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２００６−８７５０７（Ｐ２００６−８７５０７Ａ）
【公開日】平成１８年４月６日（２００６．４．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２７３７１４（Ｐ２００４−２７３７１４）
【出願日】平成１６年９月２１日（２００４．９．２１）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年４月６日（２００６．４．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年９月２１日（２００４．９．２１）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
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