本發明涉及一邊自動行進一邊對地板面進行清掃的自動行進式集塵機器人、由該自動行進式集塵機器人進行清掃時所使用的反射件、以及自動行進式集塵機器人的行進控制方法。

背景技術：

以往，公知有如下自動行進式集塵機器人：一邊利用內置的馬達驅動車輪旋轉而自動行進、一邊將地板面上的塵埃收集于內置的集塵箱而進行清掃。例如專利文獻1所公開的那樣，該自動行進式集塵機器人一邊利用定位傳感器、地板損耗傳感器(floor loss sensor)等而獲取清掃面的信息，一邊對腳輪(caster)及刷進行驅動并根據程序而自動行進，由此對清掃面進行清掃。特別是對于地板損耗傳感器而言，利用兩個紅外線檢測器對地板的落差進行檢測，能夠避讓檢測出地板損耗的區域。

專利文獻1：日本特開2013-144022號公報

在利用這樣的自動行進式集塵機器人對工廠等的地板面進行清掃時，雖然能夠實現對地板面的落差的檢測，但是無法對任意規定的清掃范圍內進行辨識及清掃，從而有時因未在欲清掃的場所行進、或者對相同的場所清掃多次而導致效率變差。

技術實現要素：

因此，本發明的目的在于提供能夠在規定的清掃范圍內進行清掃的自動行進式集塵機器人以及反射件、行進控制方法。

為了實現上述目的，技術方案1所記載的發明是一種自動行進式集塵機器人，其特征在于，具備非接觸式傳感器，能夠利用非接觸式傳感器對為了規定清掃范圍而設置于地板面的、反射率為白色的反射率的兩倍以上的反射件進行檢測。

在技術方案1的結構的基礎上，技術方案2所記載的發明的特征在于，非接觸式傳感器是具有紅外線的發送部和接收部的紅外線傳感器。

在技術方案1或者2的結構的基礎上，技術方案3所記載的發明的特征在于，當檢測出反射件時，將自動行進式集塵機器人控制成以相對于反射件離開的方式行進。

在技術方案1至3中任意方案的結構的基礎上，技術方案4所記載的發明的特征在于，具有基于從非接觸式傳感器獲得的反射率而進行行進控制的控制部，在行進過程中，控制部判別反射率是否為白色的反射率的兩倍以上而達到預先設定的閾值以上，在判別為達到閾值以上的情況下，將反射率的檢測位置作為虛擬壁并將自動行進式集塵機器人控制成以相對于反射件離開的方式行進。

技術方案5所記載的發明是一種設置于地板面的反射件，其特征在于，所述反射件的反射率為白色的反射率的兩倍以上，以便對技術方案1至4中任意方案所記載的自動行進式集塵機器人的清掃范圍進行規定。

技術方案6所記載的發明是一種自動行進式集塵機器人的行進控制方法，其特征在于，利用具有白色的反射率的兩倍以上的反射率的反射件在地板面上對清掃范圍進行規定，使技術方案1至4中任意方案所述的自動行進式集塵機器人在清掃范圍內行進。

此外，無論室內室外，“地板面”是指具有能夠供自動行進式集塵機器人一邊行進一邊進行清掃的平坦面的場所。

根據本發明，能夠使自動行進式集塵機器人在由反射件規定的清掃范圍內行進而進行清掃。

附圖說明

圖1是自動行進式集塵機器人的立體圖。

圖2是自動行進式集塵機器人的俯視圖。

圖3是自動行進式集塵機器人的仰視圖。

圖4是圖2的A-A線的放大剖視圖。

圖5是圖3的B-B線的局部放大剖視圖。

圖6是圖3的C-C線的局部放大剖視圖。

圖7是操作部的放大圖。

圖8是示出控制器的電結構的框圖。

圖9是自動行進式集塵機器人的行進控制方法的流程圖。

圖10是從下方觀察避讓行動的說明圖。

附圖標記的說明

1...自動行進式集塵機器人；2...主體部；3...電池；4...車輪馬達；5...車輪；6...風扇單元；7...集塵箱；10...下側殼體；11...上側殼體；12...傳感器罩；16...吸入口；17...刷收納室；18...主刷；23...側刷；26...刷；27...防止下落傳感器；28...接近傳感器；29...保持筒；30...透鏡板；31...紅外線傳感器；32...保持件；33...紅外線發送元件；34...紅外線接收元件；36...透明板；37...收納部；38...上側路徑；39...下側路徑；61...控制器；64...控制電路基板；65...操作部；68～70...選擇按鈕；71...開關基板；73...LED基板；73a...LED；74...微機；80...帶狀體。

具體實施方式

以下，基于附圖對本發明的實施方式進行說明。

圖1是從上方示出自動行進式集塵機器人的一個例子的立體圖，圖2是俯視圖，圖3是仰視圖，圖4是圖2的A-A線放大剖視圖。自動行進式集塵機器人(以下僅稱為“集塵機器人”。)1在俯視時呈圓形的箱狀的主體部2內具備：左右的電池3；左右的車輪馬達4、4，以電池3為電源而分別驅動它們旋轉；左右一對車輪5、5，它們能夠借助各車輪馬達4而單獨進行正反旋轉；風扇單元6，其配置于電池3、3之間；以及集塵箱7。車輪5、5在主體部2內被保持為能夠上下移動，在設置于地板面的狀態下，在使車輪5的下部從主體部2的底面向下方突出的狀態下將主體部2支承為相對于地板面懸浮的狀態。在主體部2的底面后部分別設置有能夠旋轉的左右一對腳輪8、8，在底面前部且在左右方向的中央設置有朝向前方固定并能夠滾動的輥9。

主體部2具有：下側殼體10，其主要形成底面；以及上側殼體11，其從后表面及上表面形成至側面。在主體部2的前部周面，在內側具有以非接觸方式對前方的障礙物進行檢測的障礙物傳感器13、13······，并且安裝有因與障礙物抵接而后退并將碰撞傳感器14(圖8)接通的傳感器罩12。

在主體部2的前側下部且在下側殼體10螺紋固定有底面罩15，該底面罩15具備朝向左右的橫向上較長的矩形的吸入口16，在吸入口16的上方形成有沿左右方向延伸的刷收納室17，在刷收納室17收納有主刷18。

該主刷18包括：左右方向的旋轉軸19；以及多個刷20、20······，它們以輻射狀且以螺旋狀埋設于上述旋轉軸19的外周，使得刷20從吸入口16朝下方突出。在刷收納室17的上方設置有主刷馬達21，主刷18借助在旋轉軸19的左端與主刷馬達21的輸出軸之間張緊設置的未圖示的同步帶而能夠向圖4中的箭頭A方向旋轉。

另外，在吸入口16的左右且在下側殼體10，朝向下方而安裝有左右一對側刷馬達22、22，并且分別設置有借助各側刷馬達22而旋轉的側刷23。如圖5所示，該側刷23將在下側殼體10的下側旋轉的圓盤狀的刷基座25連結于與側刷馬達22的輸出軸嚙合而旋轉的齒輪24的下端，對于將塵埃向吸入口16引導的多個刷26、26······，以輻射狀將它們埋設于該刷基座25并使它們分別朝圖3中的箭頭B方向旋轉。此處，刷26、26···中的、位于隔開120°的間隔的位置的3個刷26(為了加以區分而表示為“26A”。)形成為比其他刷26(為了加以區分而表示為“26B”。)長，并設定有基于刷26A的大徑的旋轉區域E1、以及基于刷26B的小徑的旋轉區域E2。旋轉區域E1、E2均與吸入口16重疊。

并且，在主體部2的底面設置有對地板面的有無進行檢測的多個防止下落傳感器27、27······。如圖3所示，該防止下落傳感器27沿著底面的外周共計設置于有4個，即，在左右的側刷23、23之間的最前方位置設置有一個，在左右的側刷23、23的后方位置設置有兩個，在左右的腳輪8、8之間的最后方位置設置有一個。如圖5所示，各防止下落傳感器27具備：接近傳感器28；保持筒29，其將上述接近傳感器28保持為使得其檢測面朝向下方；以及透鏡板30，其將保持筒29的下表面封閉。此處，對于左右的側刷23、23的后方位置的兩個防止下落傳感器27、27而言，透鏡板30在俯視時位于側刷23的刷26A的旋轉區域E1內，且配置于使得一部分在俯視時與刷26B的旋轉區域E2重疊的位置。

而且，在主體部2的底面，在最前方位置的防止下落傳感器27的左右設置有作為非接觸式傳感器的一對紅外線傳感器31、31。如圖6所示，該紅外線傳感器31包括：方筒狀的保持件32，其以使得開口朝向下方且使得長度方向朝向前后的方式安裝于下側殼體10；作為發送部的紅外線發送元件33，其在保持件32的底部(在圖6中為開口的上側)被保持于前側；作為接收部的紅外線接收元件34，其在保持件32的底部被保持于后側；罩35，其將保持件32的上方覆蓋；以及透明板36，其將保持件32的開口封閉。紅外線發送元件33使用以規定的頻率(發光波長：例如940nm)照射紅外線的紅外線LED等，并以使得照射面朝向下方的方式保持于保持件32。紅外線接收元件34使用采用了光電二極管等的模塊等，并以使得受光面朝向下方的方式保持于保持件32，能夠接收從紅外線發送元件33照射的紅外線。

另一方面，在主刷18的后方且在主體部2內，集塵箱7的收納部37以使得上表面開口的方式而凹設，在下側殼體10形成有從刷收納室17朝上下方分支、且與收納部37連接的上側路徑38以及下側路徑39。其中，上側路徑38從主刷18的上側延伸至收納部37的前壁40、且使后端在收納部37內開口。下側路徑39從主刷18的后側延伸至前壁40、且使后端在收納部37內開口。兩路徑38、39相對于刷收納室17的開口面積形成為下側路徑39的開口面積比上側路徑38的開口面積大。在上側殼體11設置有用于對收納部37的上方進行開閉而使集塵箱7進出的蓋體41。

集塵箱7通過后端的鉸鏈44而將下側的箱主體42與對箱主體42的上表面進行封閉的蓋43結合，并且在箱主體42與蓋43之間以能夠裝卸的方式而具備淺底盤狀的托盤45。在托盤45的前表面，橫長方筒狀的上吸入口46將箱主體42貫通并朝前方突出設置，在集塵箱7的收納狀態下與上側路徑38連接。另外，在箱主體42的前表面下部，以收納狀態與下側路徑39連接的下吸入口47遍及整個左右方向地形成。在該狀態下，在集塵箱7內，上側集塵室S1形成于托盤45的上側，下側集塵室S2形成于托盤45的下側，這兩個集塵室以相互分離的狀態而形成。

蓋43包括：上蓋48，其在后表面突出設置有橫長的排氣筒49、且在前表面設置有左右一對鎖定板50、50；下蓋51，其與上蓋48的下表面嵌合；以及過濾器52，其夾持于上蓋48與下蓋51之間，通過鎖定板50、50朝左右的滑動操作而能夠實現蓋43相對于箱主體42的鎖定以及該鎖定的解除。因此，在托盤45的上側形成使得從上吸入口46進入上側集塵室S1內的空氣在經由過濾器52而從蓋43內通過之后從排氣筒49排出的通氣路。

風扇單元6在收納部37的后壁53的后方收納于主體部2內，使在外殼54的上側前方設置的吸氣口55在設置于后壁53的開口位置與排氣筒49連通。在外殼54的下部設置有吸引馬達56，該吸引馬達56在旋轉軸的上側安裝有吸引風扇57，通過吸引風扇57的旋轉，能夠將從吸氣口55吸入的空氣從在外殼54的下部設置的內排氣口58、58······排出。在內排氣口58的外側且在上側殼體11的后表面形成有外排氣口59、59······。

而且，在上側殼體11的后部且在風扇單元6的左右，電池3、3的安裝部60、60形成為切口狀。該安裝部60配置為相對于主體部2的前后方向的中心線左右對稱。安裝于安裝部60的電池3是作為電動工具的電源而使用的18V的鋰離子電池，安裝部60具有與設置于電動工具的安裝部相同的構造。即，在安裝部60的最里側，從外側與在電池3的結合部設置的軌道嵌合的未圖示的一對導軌形成為朝向上方，并且在導軌間具備正負的端子板的端子臺設置為朝向上方。因此，電池3相對于安裝部60從上方插入，由此使得軌道與導軌以嵌合的方式結合，并且使得端子臺與在電池的結合部設置的連接端子電連接。由于這樣使用電動工具用的電池3作為電源，因此無需根據機型的不同而準備不同的電池，能夠實現通用性而不耗費成本、管理的勞力。

此處的安裝部60、60以使得供電池3結合的最里側的面沿著主體部2的切線方向的方式相對于前后方向傾斜地形成，在電池3、3的安裝狀態下，設定為朝向主體部2的中心。通過這樣使電池3傾斜且將其安裝成輻射狀，能夠沿著主體部2的外形而將電池3配置于最外側，在電池3的外側不會產生無用的空間。

并且，電池3相對于主體部2的前后方向的中心線在左右側均衡地配置，因此即使具有兩個電池3也不會產生重心的偏移。特別是腳輪8、8位于安裝的電池3、3的正下方，因此行進時的穩定性也較好，即使未安裝一方的電池3，直行性也不會變差。

另一方面，在圖4中，61是作為設置于左右的側刷馬達22、22之間的控制部的控制器。該控制器61包括：支承臺63，其被立起設置于下側殼體10上的突起部(boss)62支承；以及控制電路基板64，其固定于上述支承臺63上。

另外，在蓋體41的后方且在上側殼體11，如圖7所示，除了電源按鈕66以及電池3的余量顯示部67之外，還設置有操作部65，該操作部65具備行進模式的選擇按鈕68、虛擬壁控制的選擇按鈕69、以及吸引風扇57的選擇按鈕70等各操作按鈕。在該操作部65的下側設置有開關基板71，該開關基板71具備通過對各操作按鈕的操作而進行接通/斷開動作的開關。

并且，在蓋體41的前方且在上側殼體11設置有顯示用的透鏡72，在該透鏡72的下方設置有LED基板73，該LED基板73具備包括在透鏡72的下方發光的位置通報LED73a的多個LED、位置通報蜂鳴器。開關基板71以及LED基板73借助未圖示的導線而與控制器61的控制電路基板64電連接。

圖8是示出集塵機器人1的電結構的框圖，在控制器61的控制電路基板64搭載有微機(microcomputer)74。在該微機74輸入有來自上述的障礙物傳感器13、紅外線傳感器31、防止下落傳感器27、碰撞傳感器14、以及為了檢測車輪5的脫落而設置于主體部2內的脫落傳感器75的檢測信號。其中，利用紅外線傳感器31向紅外線發送元件33輸出發光指令。另外，左右的車輪馬達4、各刷馬達21、22與微機74連接而將控制信號輸出，另一方面，在該微機74輸入有電流值等反饋信號。從左右的電池3與電源均輸入有剩余容量的檢測信號。

另外，在微機74輸入有伴隨著利用操作部65對操作按鈕的操作的、來自開關基板71的各開關的接通/斷開信號，并且從對來自未圖示的遙控器的無線信號進行接收的遙控器接收模塊76輸入有接收信號。而且，包括位置通報LED73a的各LED、位置通報蜂鳴器73b的接通/斷開信號被向開關基板71、LED基板73輸出。

在如以上那樣構成的集塵機器人1中，在將電池3分別安裝于安裝部60并將它們設置于地板面上的狀態下，主刷18的刷20與側刷23的刷26分別與地板面抵接。此處，若按壓操作部65的電源按鈕66并選擇運轉模式，則車輪馬達4、4進行驅動而使得車輪5、5旋轉，根據在微機74的存儲部設定的程序而在地板面上行進。同時，主刷馬達21以及側刷馬達22進行驅動而使得主刷18以及側刷23分別旋轉，并且吸引馬達56也進行驅動而使得吸引風扇57旋轉。因此，地板面上的塵埃被旋轉的主刷18向上方卷揚，并且借助吸引風扇57的吸引力被從吸入口16吸入并輸送至后方的集塵箱7。同時，利用側刷23、23使外側的塵埃也向主刷18側靠近。

此時，較大的塵埃從下側路徑39通過、且從集塵箱7的下吸入口47存積于箱主體42內的下側集塵室S2。下吸入口47比成為下側集塵室S2的底面的箱主體34的底面高，因此存積于下側集塵室S2的塵埃難以從下吸入口47倒流。另一方面，因從吸入口16吸入的空氣從上側路徑38通過而如上述那樣使得較小的塵埃從上吸入口46通過上側集塵室S1，使該塵埃通過過濾器52并將其從排氣筒49向風扇單元6排出，從而使得該塵埃被過濾器52捕捉而存積于上側集塵室S1。此外，在過濾器52的下方前側且在下蓋51設置有從過濾器52的前側朝向后側且朝下傾斜的防護板77，因此，空氣不會以過濾器52的前側為中心而通過，而是繞過過濾器52的中心側，從而難以因塵埃而導致孔眼堵塞。這些主刷18、側刷23、上下的路徑38、39、集塵箱7成為本發明的集塵部。

另外，在行進中，微機74分別進行基于障礙物傳感器13的行進方向上的障礙物的預先檢測、基于防止下落傳感器27的地板面的有無的檢測、基于碰撞傳感器14的碰撞的檢測、基于脫落傳感器75的脫落的檢測，并對車輪馬達4進行控制，以便能夠在無障礙物的大致平坦的地板面上行進。

其中，對于防止下落傳感器27而言，如上所述，透鏡板30位于側刷23的旋轉區域E1、E2，因此，當在地板面上行進時，旋轉的刷26被地板面向上方按壓而位于與圖5相比更靠上方的位置，從而使得刷26與透鏡板30接觸。因此，即使塵埃等附著于透鏡板30也能夠利用刷26將其拂落，從而能夠維持接近傳感器28的檢測精度。

另一方面，分別按順序使用電池3、3的每一方作為電源，電池3的剩余容量由設置于操作部65的余量顯示部67、67來顯示。因此，在一方的電池3的剩余容量先消失的情況下，能夠將該電池3從安裝部60拔出并利用外部的充電器對其進行充電。在該情況下，能夠僅利用另一方的電池3進行驅動，如上所述，由于腳輪8、8設置為左右對稱，因此即使會因一個電池3而導致主體部2的重心偏移，利用左右的腳輪8、8也能夠實現穩定的行進。

另外，此處，由于設置有吸引風扇57的選擇按鈕70，因此在電池3的剩余容量變少的情況下，若對該選擇按鈕70進行斷開操作而不使吸引風扇57進行動作，則能夠僅利用主刷18和側刷23進行清掃，從而能夠抑制消耗電力。該選擇按鈕還設置于遙控器。

在清掃結束后，當未獲知集塵機器人1的位置時，若對設置于遙控器的位置通報按鈕進行按壓操作，則集塵機器人1中通報用的LED73a點亮而使得透鏡72發光且使得位置通報蜂鳴器73b鳴響。因此，用戶能夠容易地掌握集塵機器人1的位置。

另外，當對集塵機器人1的清掃范圍進行規定時，在地板面通過粘貼作為反射件的帶狀體80(圖10)而設定虛擬壁，該帶狀體80在表面具有紅外線反射率約為白色的反射率的4倍～5倍的反射面(例如銀色的鏡面印刷面)、且寬度為20mm以上(此處為50mm)。而且，對操作部65的虛擬壁的選擇按鈕69進行接通操作而選擇虛擬壁檢測模式，在由帶狀體80劃分的清掃范圍內基于程序而開始行進。于是，如圖9的流程圖所示，微機74在S1中使其一邊行進、一邊從紅外線傳感器31的紅外線發送元件33隔開規定間隔地照射紅外線，利用紅外線接收元件34接收由地板面反射的紅外線并對反射率進行檢測。在S2中，判別檢測出的反射率是否為預先設定的閾值(此處為白色的反射率的兩倍)以上，若檢測出閾值以上的高反射物(帶狀體80)，則在S3中判別自檢測出高反射物起是否經過了規定時間(幾ms)。之所以確認是否經過規定時間，是為了可靠地僅對20mm以上的寬度的帶狀體80進行檢測而防止誤檢測。

若在S3中判別為檢測出高反射物之后的時間達到規定時間，則在S4中對虛擬壁進行檢測，對車輪馬達4、4進行控制而實施設定的避讓行動。例如圖10所示，該避讓行動設定為如下模式等：在從帶狀體80的檢測位置暫時后退之后(箭頭a，較大的箭頭表示最初的行進方向)，以規定角度進行方向的變換(箭頭b)，然后向無帶狀體80的方向前進(箭頭c)。在避讓行動之后返回至S1，繼續基于程序而進行行進和反射率的檢測。此外，當在S2中判別為未檢測出高反射物時、即使檢測出高反射物但在S3中判別為達到閾值以上的時間未達到規定時間時，不進行避讓行動，分別返回至S1而繼續進行行進和反射率的檢測。

這樣，集塵機器人1僅在由帶狀體80劃分的清掃范圍內實施清掃。

這樣，根據上述方式的集塵機器人1及其行進控制方法，控制器61的微機74在行進中判別通過紅外線傳感器31而獲得的反射率是否為預先設定的閾值以上，在判別為達到閾值以上的情況下，將反射率的檢測位置作為虛擬壁并利用車輪5、5進行避讓行動，從而能夠在由帶狀體80規定的清掃范圍內進行清掃。

特別地，此處，微處理器74在判別為反射率達到閾值以上的情況下，進一步判別達到閾值以上的時間是否為預先設定的規定時間以上，在判別為達到閾值以上的時間為規定時間以上的情況下，利用車輪5、5實施避讓行動，從而能夠可靠地僅對設定虛擬墻的帶狀體80進行檢測而防止誤檢測。

此外，紅外線傳感器的數量、位置不局限于上述方式，適當地變更也無妨。用于紅外線傳感器的紅外線發送元件、紅外線接收元件也能夠進行使前后顛倒、或者配置于左右等的變更。另外，不局限于主體部的底面，還能夠在從主體部向前方突出的突出部的下表面設置紅外線傳感器。當然，作為非接觸式傳感器并不局限于紅外線傳感器，還能夠采用其他光電傳感器。

另外，帶狀體也不局限于通過鏡面印刷而形成反射面，也可以是薄板帶狀的金屬材料等，材質等并未特殊限定。并且，反射率、帶狀體的寬度也不局限于上述方式，只要反射率為白色的兩倍以上且寬度為20mm以上，則任意變更也無妨，向地板面的固定方法也不限定于粘接。

而且，作為反射件并不局限于帶狀體，只要能夠獲得白色的兩倍以上的反射率，例如也可以考慮通過以20mm以上的寬度將金屬涂料涂覆于地板面等而將清掃范圍直接設定于地板面。

另外，在集塵機器人中，作為集塵部，無需同時具備主刷和側刷，也可以省略側刷而僅具備主刷。另外，集塵路徑也不局限于上下分支的情況，可以以單一的路徑向集塵箱集塵。因此，集塵箱的形態還能夠適當地采用無托盤的形態等，無集塵箱而直接將塵埃存積于主體部也無妨。

并且，電池的數量不局限于兩個，只要能夠左右均衡地配置，則還能夠使用3個以上的電池。而且，即便是行進方向相反的類型、即電池以及腳輪處于主體部的前部、且吸入口處于主體部的后部那樣的自動行進式集塵機器人，也能夠在本發明中應用。在該情況下，紅外線傳感器配置于后部。