JP7215043B2

JP7215043B2 - 自律走行型清掃装置

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Publication number: JP7215043B2
Application number: JP2018182580A
Authority: JP
Inventors: 敦士溝口; 幸治杉田
Original assignee: Omron Corp
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2018-09-27
Filing date: 2018-09-27
Publication date: 2023-01-31
Anticipated expiration: 2038-09-27
Also published as: CN110946516B; JP2020048982A; CN110946516A

Description

本発明は、自律走行可能な自律走行型清掃装置に関し、特に、吸い込んだ塵埃などの吸引物を収集する収集ボックスを備える自律走行型清掃装置に関する。

従来、いわゆる清掃ロボットと称される自律走行型の清掃装置が知られている。この清掃装置は、床面などの被清掃面を自律走行しながら、被清掃面に向けられた吸気ノズルの吸引口から吸気するとともに被清掃面上の塵埃を吸い込むことにより、被清掃面を掃除する。吸い込まれた塵埃（吸引物）は、清掃装置に取り付けられた集塵ボックスに収集される。

近年、労働力不足や人件費の高騰などにより、駅や空港などにおけるコンコースや、ショッピングモールなどの広範囲なスペースを清掃する清掃要員が不足している。そのため、自律走行を行うように設計され、高い清掃能力と高い安全性を有する産業用の自律走行型清掃装置（特許文献１参照）の導入が進んでいる。この種の自律走行型清掃装置は、通行人や障害物、壁などに衝突しないように、安全に移動することが可能な衝突回避機能を備えている。

特開２０１８－１１２９１７号公報

しかしながら、従来の産業用の自律走行型清掃装置は、狭い通路の清掃が可能である一方で、安全性を考慮して壁面から一定距離だけ離れて走行するため、未清掃の領域が生じ易い。また清掃する範囲が広い場合には、走行時間及び走行距離が長くなり、バッテリー切れを起こすおそれがある。

本発明の目的は、清掃の効率を向上させることが可能な自律走行型清掃装置を提供することにある。

本発明は、被清掃面を自律走行しつつ前記被清掃面を清掃する自律走行型清掃装置である。前記自律走行型清掃装置は、装置本体の走行姿勢を維持しつつ前記自律走行型清掃装置の進行方向の搬送力を前記被清掃面に伝達する駆動伝達部と、前記被清掃面を掃く第１回転ブラシを備え、前記第１回転ブラシにより集められた第１吸引物を吸引する吸気ノズルと、前記被清掃面を掃く第２回転ブラシを備え、前記第２回転ブラシにより集められた第２吸引物を吸引する拡張ノズルと、吸気口を備え、前記吸気ノズル及び前記拡張ノズルにより吸入された前記第１吸引物及び前記第２吸引物を前記吸気口から収集する収集ボックスと、を備え、前記拡張ノズルは、前記進行方向に対して側方に突出可能に設けられている。

この構成によれば、例えば、拡張ノズルは、通路幅が広い通路や壁際の通路を走行する場合に、自律走行型清掃装置の側方に突出し、通路幅が狭い場合に自律走行型清掃装置に収容される。これにより、通路幅に応じてゴミ類を吸引するノズルの長さを調整することができるため、清掃の効率を向上させることができる。

本発明の自律走行型清掃装置において、前記拡張ノズルは、前記自律走行型清掃装置から側方に突出しない位置に保持される第１姿勢と、前記自律走行型清掃装置から側方に突出した位置に保持される第２姿勢とに姿勢変化可能に設けられている。

本発明の自律走行型清掃装置において、前記拡張ノズルは、前記自律走行型清掃装置が走行ルート上の予め設定された場所を走行する場合に前記第１姿勢から前記第２姿勢に変化する。

これにより、例えば、拡張ノズルは、予め設定された通路幅が狭い通路や壁際の通路を走行する場合に、自律走行型清掃装置の側方に突出する。

本発明の自律走行型清掃装置において、前記拡張ノズルに対して、前記拡張ノズルを前記第２姿勢に保持する付勢力を与える保持部材をさらに備え、前記保持部材は、前記拡張ノズルに外力が加えられた場合に前記拡張ノズルを前記付勢力に抗して前記第２姿勢から前記外力が加えられた方向に回転させ、前記拡張ノズルに前記外力が加えられなくなった場合に前記拡張ノズルを前記付勢力により前記第２姿勢に戻す。

この構成によれば、拡張ノズルが側方に突出した状態で自律走行型清掃装置が走行中に、拡張ノズルが障害物に接触した場合、拡張ノズルは後方に回転する。これにより、拡張ノズルの破損を防止することができる。

本発明の自律走行型清掃装置において、前記保持部材は、引張コイルバネで構成されており、前記引張コイルバネの一端は、前記拡張ノズルに固定されており、前記弾引張コイルバネは、前記拡張ノズルを前記第２姿勢に維持するように前記拡張ノズルに引張力を与えている。

これにより、拡張ノズルが回転した場合であっても第２姿勢に戻し、第２姿勢を維持することができる。

本発明の自律走行型清掃装置において、前記吸気口は、前記収集ボックスの底面に設けられた第１吸気口と、前記収集ボックスの側面に設けられた第２吸気口とを含み、前記収集ボックスは、前記拡張ノズルが前記第１姿勢の状態である場合に、前記吸気ノズルにより吸入された前記第１吸引物を前記第１吸気口から収集し、前記拡張ノズルによる収集を停止する一方、前記拡張ノズルが前記第２姿勢の状態である場合に、前記吸気ノズルにより吸入された前記第１吸引物を前記第１吸気口から収集するとともに、前記拡張ノズルにより吸入された前記第２吸引物を前記第２吸気口から収集する。

この構成によれば、拡張ノズルが第１姿勢の状態である場合には、吸気ノズルによりゴミ類を吸引し、拡張ノズルが第２姿勢の状態である場合には、吸気ノズル及び拡張ノズルによりゴミ類を吸引する。よって、清掃の効率を向上させることができる。

本発明の自律走行型清掃装置において、前記拡張ノズルが前記第１姿勢の状態になると、前記拡張ノズルから前記収集ボックスまでの空気流路が遮断され、前記拡張ノズルが前記第２姿勢の状態になると、前記拡張ノズルから前記収集ボックスまでの空気流路が連通される。

これにより、拡張ノズルが第１姿勢である場合には、拡張ノズルから吸気が遮断されるため、吸気ノズルにおける吸引力の低下を防ぐことができる。

本発明によれば、清掃の効率を向上させることが可能である。

図１は、本発明の実施形態に係る床面清掃装置の前方側の外観を示す斜視図である。図２は、床面清掃装置の構成を示す模式図である。図３は、床面清掃装置の後方側の外観を示す斜視図であり、拡張ノズルが収容姿勢に配置された状態を示す。図４は、床面清掃装置の後方側の外観を示す斜視図であり、拡張ノズルが側方清掃姿勢に配置された状態を示す。図５は、床面清掃装置の内部構造を示す斜視図である。図６は、図５における要部ＶＩの拡大図である。図７は、床面清掃装置が備える支持ホルダの構成を示す斜視図である。図８は、床面清掃装置の後方部の側面図であり、（Ａ）は、床面清掃装置の収集ボックスが装着された状態を示す図であり、（Ｂ）は、収集ボックスが床面清掃装置から取り外された状態を示す図である。図９は、図２における切断線ＸＩＩ－ＸＩＩの断面を示す模式図である。図１０は、床面清掃装置が備えるフラップの開閉機構を示す図である。図１１は、床面清掃装置が備える収集ボックスの構成を示す斜視図である。図１２は、床面清掃装置が備える拡張ノズルの姿勢変化の様子を示す図であり、（Ａ）は、床面清掃装置を後方から見た図であり、（Ｂ）は、床面清掃装置を上方から見た図である。図１３は、拡張ノズルの回転機構を上方から見た模式図である。図１４は、拡張ノズルの回転機構を後方から見た模式図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。なお、以下の説明では、各図に示される上下方向Ｄ１、前後方向Ｄ２、左右方向又は幅方向Ｄ３を用いる。

［床面清掃装置１０］
図１は、本発明の実施形態に係る床面清掃装置１０の前方側の外観を示す斜視図である。床面清掃装置１０（本発明の自律走行型清掃装置の一例）は、空港や駅、ショッピングモールなどのコンコースの床面２３（被清掃面）を前方（進行方向）へ自律走行しながら、床面２３を自動的に清掃する自律走行型の清掃装置であり、送風機などによって空気を吸い込む吸引力を発生させて、その吸引力によって空気とともに床面の塵や埃などのゴミ類を吸い込み、フィルターによってゴミ類を分離し、収集ボックス１６（図２参照）に収集する装置である。床面清掃装置１０は、予め入力された走行ルートや清掃エリア、清掃する時間帯、充電のために戻る帰還位置などの各種清掃情報に基づいて、床面２３を走行しながら自動的に清掃する。

なお、床面清掃装置１０は、本発明の自律走行型清掃装置の単なる一例であって、本発明は、例えば、屋外の歩行路や車道路などの路面を自律走行しながら前記路面を清掃する清掃装置にも適用可能である。

図２は、床面清掃装置１０の構成を示す模式図である。図１及び図２に示すように、床面清掃装置１０は、装置本体１１と、装置本体１１に設けられた各機能部とにより構成されている。具体的には、装置本体１１には、走行部１２（本発明の駆動伝達部の一例）、モーター１３、バッテリー１４、吸気ユニット１５、収集ボックス１６（本発明の収集ボックスの一例）、支持ホルダ１７、吸気ノズル１８（本発明の吸気ノズルの一例）、拡張ノズル１９（本発明の拡張ノズルの一例）、操作部２０、表示パネル２１、ホルダ移動機構５０、及び制御ユニット４０などが設けられている。

図１に示すように、装置本体１１は、その外装を構成する外装カバー１１Ａを有する。また、図２に示すように、装置本体１１は、その下部にシャーシ１１Ｂを有する。シャーシ１１Ｂは、床面２３に対して概ね平行に設けられている。また、装置本体１１の内部には、上述の各機能部を支持するための支持フレームが適宜設けられている。

図２に示すように、走行部１２は、装置本体１１の下部に設けられている。走行部１２は、装置本体１１の走行姿勢を維持しつつ進行方向の搬送力を床面２３に伝達するものであり、シャーシ１１Ｂに取り付けられている。走行部１２は、走行用の一対の車輪１２１と、４つのキャスター１２２とを有する。

車輪１２１は、シャーシ１１Ｂの前後方向の中央であって、幅方向Ｄ３の両端部それぞれに回転可能に支持されている。４つのキャスター１２２は、装置本体１１の走行姿勢を維持するためのものであり、シャーシ１１Ｂの前方端の両端部、及びシャーシ１１Ｂの後方端の両端部に回転可能に支持されている。床面清掃装置１０が床面２３に置かれた状態で、車輪１２１及びキャスター１２２の各外周面は床面２３によって支持される。これにより、装置本体１１が、図１や図２に示される走行姿勢に維持される。

車輪１２１の回転軸には、モーター１３の出力軸が減速ギヤなどの伝達機構を介して連結されている。このため、モーター１３が駆動されて、その回転駆動力が出力軸から出力されると、モーター１３の回転駆動力が車輪１２１に伝達される。本実施形態では、一対の車輪１２１のそれぞれに対して、個別にモーター１３が設けられている。したがって、各モーター１３が個別に駆動制御されることによって、各車輪１２１の回転速度が制御される。例えば、各車輪１２１の回転速度が等速に制御されると、床面清掃装置１０は真っ直ぐに進行し、各車輪１２１の回転速度が異なる速度に制御されると、回転速度の遅い車輪１２１側に床面清掃装置１０が旋回する。

吸気ユニット１５は、装置本体１１の内部において、後述のバッテリー１４の上側に設けられている。吸気ユニット１５は、後述の吸気ノズル１８から空気を吸い込む吸引力を発生させるものであり、複数の吸気ファン１５１（送風機）と、吸気マニホールド１５２と、排気マニホールド１５３とを有する。吸気マニホールド１５２は、幅方向Ｄ３に並んで設けられた３つの吸気ポート１５４を有しており、各吸気ポート１５４それぞれに吸気用のフレキシブルホース２４が接続されている。また、排気マニホールド１５３には排気管（不図示）の一方側が接続されている。なお、前記排気管の他方側はシャーシ１１Ｂに接続されており、その排気口はシャーシ１１Ｂと床面２３との間の空間に配置されている。これにより、吸気ファン１５１が駆動されると、各フレキシブルホース２４の先端の吸気口から空気が吸い込まれ、その空気は、フレキシブルホース２４、吸気マニホールド１５２、吸気ファン１５１、排気マニホールド１５３、前記排気管を通って、前記排気口から外部に排出される。

バッテリー１４は、装置本体１１の中心部に設けられている。バッテリー１４は、モーター１３及び吸気ファン１５１に駆動用の電力を供給する。また、バッテリー１４は、後述する回転ブラシ２６の回転駆動用のモーター６２（図９参照）、後述する拡張ノズル１９の回転駆動用のモーター３０（図１３参照）、及び、後述する拡張ブラシ１９Ａの回転駆動用のモーター１９Ｃ（図１４参照）のそれぞれに駆動用の電力を供給する。また、バッテリー１４は、後述するホルダ移動機構５０の昇降用のモーター５６（図９参照）に駆動用の電力を供給する。

図２に示すように、収集ボックス１６は、装置本体１１の背面に設けられている。収集ボックス１６は、装置本体１１に装着された状態で、カバー１６１によって覆われている。装置本体１１の背面側には、収集ボックス１６を着脱可能に支持するための支持ホルダ１７が設けられており、この支持ホルダ１７に収集ボックス１６が取り外し可能に装着されている。なお、カバー１６１は、支持ホルダ１７に取り付けられている。

支持ホルダ１７には、３つの吸気ポート１７４が設けられている。吸気ポート１７４は、支持ホルダ１７の前側の側面を貫通して、収集ボックス１６の排出口に至っている。各吸気ポート１７４それぞれにフレキシブルホース２４の端部が接続されている。また、支持ホルダ１７の下部には吸気ノズル１８が設けられており、支持ホルダ１７の側部には拡張ノズル１９が設けられている。各ノズル１８，１９は、収集ボックス１６に通している。これにより、吸気ユニット１５が駆動されると、吸気ノズル１８及び拡張ノズル１９のそれぞれから吸い込まれた空気が収集ボックス１６を通ってフレキシブルホース２４に流入する。なお、収集ボックス１６、支持ホルダ１７、吸気ノズル１８の詳細については後述する。

図３及び図４は、床面清掃装置１０の後方側の外観を示す斜視図である。図３及び図４に示すように、拡張ノズル１９は、支持ホルダ１７の左側に設けられている。支持ホルダ１７の左側には、後述する収容部１７６が設けられており、収容部１７６に拡張ノズル１９を収容可能である。拡張ノズル１９は、支持ホルダ１７に支持されている。具体的には、拡張ノズル１９は、収容部１７６に収容される収容姿勢（図１及び図３に示される姿勢）（本発明の第１姿勢の一例）と、収容部１７６から左側（側方）へ倒されて装置本体１１の左側の床面２３を清掃可能な側方清掃姿勢（図４及び図７に示される姿勢）（本発明の第２姿勢の一例）との間で姿勢変化可能なように、支持ホルダ１７に支持されている。本実施形態では、拡張ノズル１９は、支持ホルダ１７の下端部付近を回動中心として前記収容姿勢と前記側方清掃姿勢との間で回動可能に支持されている。なお、図３では、拡張ノズル１９が前記収容姿勢に配置された状態が示されており、図４では、拡張ノズル１９が前記側方清掃姿勢に配置された状態が示されている。なお、拡張ノズル１９の詳細については後述する。

操作部２０は、装置本体１１の背面の上部に設けられている。操作部２０は、外装カバー１１Ａに取り付けられている。操作部２０は、オペレータよって操作される装置であり、例えば、タッチ操作が可能なタッチパネルを有する端末装置である。床面清掃装置１０に対する各種の清掃情報（走行ルート、清掃エリア、清掃時間帯、帰還位置などの情報）は、操作部２０から入力することができる。入力された清掃情報は、制御ユニット４０に転送され、制御ユニット４０による走行制御に用いられる。

表示パネル２１は、装置本体１１の前面に設けられている。表示パネル２１は、例えば液晶パネルである。表示パネル２１には、清掃中に各種のアナウンス情報が制御ユニット４０によって表示される。前記アナウンス情報は、例えば、清掃中であることを示す情報、清掃しているフロアに関する案内情報などである。

ホルダ移動機構５０は、装置本体１１の内部に設けられており、図２に示すように、装置本体１１の背面側に設けられている。ホルダ移動機構５０は、支持ホルダ１７を上下方向Ｄ１へ移動可能に支持するとともに、上下方向Ｄ１の駆動力を支持ホルダ１７に伝達して、支持ホルダ１７を上下方向Ｄ１へ移動させる。本実施形態では、操作部２０からメンテナンス指示が入力されると、制御ユニット４０は、モーター５６を制御して、初期位置として前記清掃位置に配置されていた支持ホルダ１７を上昇させて、メンテナンス位置に配置させる。そして、前記メンテナンス位置に支持ホルダ１７を保持させる。その後、メンテナンス終了の信号が入力されると、制御ユニット４０は、モーター５６を制御して、支持ホルダ１７を下降させて、前記清掃位置に配置させる。また、バッテリー残量が閾値を下回ると、床面清掃装置１０は前記帰還位置に戻り、制御ユニット４０は、モーター５６を制御して、支持ホルダ１７を上昇させて充電位置に配置させる。支持ホルダ１７が充電位置に配置されると、床面清掃装置１０は、充電器（不図示）に接続されてバッテリー１４の充電処理が開始される。

制御ユニット４０は、装置本体１１の上部に設けられている。制御ユニット４０は、床面清掃装置１０の走行、吸気ユニット１５の吸気ファン１５１の駆動、回転ブラシ２６及び拡張ブラシ１９Ａの駆動、拡張ノズル１９の駆動、ホルダ移動機構５０による支持ホルダ１７の昇降、表示パネル２１の画面表示などを制御する。制御ユニット４０は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭなどの制御機器、ＨＤＤやフラッシュメモリなどの記憶媒体又は記憶装置などを有する。前記ＣＰＵは、各種の演算処理を実行するプロセッサーである。前記ＲＯＭは、前記ＣＰＵに各種の処理を実行させるためのＢＩＯＳ及びＯＳなどの制御プログラムが予め記憶された不揮発性のメモリである。前記ＲＡＭは、各種の情報を記憶する揮発性又は不揮発性のメモリであり、前記ＣＰＵが実行する各種の処理の一時記憶メモリ（作業領域）として使用される。制御ユニット４０は、前記ＲＯＭ又は記憶装置に予め記憶された各種の制御プログラムを前記ＣＰＵで実行することにより、床面清掃装置１０の走行、吸気ファン１５１の駆動、回転ブラシ２６及び拡張ブラシ１９Ａの駆動、拡張ノズル１９の駆動、支持ホルダ１７の昇降などを制御する。

［支持ホルダ１７］
図５及び図６は、外装カバー１１Ａが取り外された床面清掃装置１０を示す斜視図である。図５及び図６に示すように、床面清掃装置１０の背面側に支持ホルダ１７が設けられている。装置本体１１の内部には、シャーシ１１Ｂの後端部から上方へ延びる板状の縦フレーム１１Ｃが設けられている。縦フレーム１１Ｃに支持ホルダ１７が取り付けられている。本実施形態では、後述するように、支持ホルダ１７は、装置本体１１の縦フレーム１１Ｃに上下方向Ｄ１へ移動可能なように支持されている。

図７は、支持ホルダ１７の構成を示す斜視図である。図７に示すように、支持ホルダ１７は、上下方向Ｄ１に延びるベース部１７１と、ベース部１７１に固定されたボックス収容部１７２と、を有する。

ベース部１７１は、板金を屈曲加工して形成されたものであり、縦フレーム１１Ｃに取り付けられるベース板１７１Ａと、ベース板１７１Ａの幅方向Ｄ３の両端それぞれから後方へ突出する側板１７１Ｂ，１７１Ｃとにより構成されている。ベース板１７１Ａの上端には、フレキシブルホース２４の端部を接続するための３つの吸気ポート１７４（図２参照）が取り付けられている。吸気ポート１７４は、ベース板１７１Ａから前方へ突出する筒形状に形成されている。

ベース板１７１Ａの後方側の面の上端部には、３つの連通穴１７５が形成されている。連通穴１７５は、吸気ポート１７４に対応する位置に形成されている。収集ボックス１６がボックス収容部１７２に装着された状態で、収集ボックス１６の側面に設けられた排出ポート１６７（図９参照）が連通穴１７５に接続される。これにより、収集ボックス１６から吸引可能なように、フレキシブルホース２４と収集ボックス１６とが接続される。

なお、収集ボックス１６の内部には、排出ポート１６７から排出される空気から塵埃などのゴミ類を捕集して取り除き、清浄な空気にするエアーフィルター１６９（図９参照）が設けられている。エアーフィルター１６９として、例えば、ケミカルフィルターや、ＨＥＰＡフィルター、ＵＬＰＡフィルターなどを用いることができる。

ボックス収容部１７２は、収集ボックス１６を着脱可能に支持する。ボックス収容部１７２は、ベース部１７１の後方側の面に固定されており、ベース部１７１において幅方向Ｄ３の中央に配置されている。ボックス収容部１７２は、板金を屈曲加工して形成されたものであり、ベース部１７１に固定される取付板１７２Ａと、取付板１７２Ａの幅方向Ｄ３の両端それぞれから後方へ突出する側板１７２Ｂ，１７２Ｃとにより構成されている。ボックス収容部１７２は、ベース部１７１よりも、幅方向Ｄ３の長さが短いため、図７に示すように、ボックス収容部１７２は、ベース部１７１における側板１７１Ｂと側板１７１Ｃとにより囲まれたスペースに収容される。

図７に示すように、ボックス収容部１７２の後方側は開放されており、上方側も開放されている。したがって、図８に示すように、収集ボックス１６は、カバー１６１に設けられた不図示の扉を開けた状態で、このボックス収容部１７２に対して後方の斜め上方へ引き上げることができ、ボックス収容部１７２から収集ボックス１６を容易に取り外すことができる。ここで、図８は、床面清掃装置１０の後方部の側面図であり、図８（Ａ）は、収集ボックス１６がボックス収容部１７２に装着された状態を示し、図８（Ｂ）は、収集ボックス１６がボックス収容部１７２から取り外された状態を示す。

図７に示すように、ボックス収容部１７２の底面１７２Ｄに幅方向Ｄ３に長い長方形状の開口１７７が形成されている。開口１７７は、後述する吸気ノズル１８に連通している。ボックス収容部１７２に収集ボックス１６が装着された状態で、収集ボックス１６の底面１６Ａに設けられた吸気口１６８（図８（Ｂ）、図１１参照）（本発明の第１吸気口の一例）が開口１７７に位置合わせされる。これにより、吸気ノズル１８と収集ボックス１６とが連通し、吸気ノズル１８から空気とともに吸い上げられた塵埃（本発明の第１吸引物の一例）が吸気口１６８を通じて収集ボックス１６に収集可能となる。ボックス収容部１７２から収集ボックス１６が取り外された状態では、回転ブラシ２６を鉛直上方から目視することが可能となり、外部に露出された状態となる。

また、ボックス収容部１７２の左側の側板１７２Ｂの下部には、拡張ノズル１９に連通する開口１７８（図７参照）が形成されている。ボックス収容部１７２に収集ボックス１６が装着された状態で、収集ボックス１６の側方側の側面１６Ｃに設けられた側面吸気口１６１（図１１参照）（本発明の第２吸気口の一例）が開口１７８に位置合わせされる。これにより、拡張ノズル１９と収集ボックス１６とが連通し、拡張ノズル１９から空気とともに吸い上げられた塵埃（本発明の第２吸引物の一例）が側面吸気口１６１を通じて収集ボックス１６に収集可能となる。

［収集ボックス１６］
収集ボックス１６は、後述の吸気ノズル１８の吸入口１８１（図８参照）から吸引された塵埃などのゴミ類（吸引物）を収集するものであり、内部が空洞のボックス形状に形成されている。図６及び図１１に示すように、収集ボックス１６は、前後方向Ｄ２に薄い長方形状に形成されている。図８に示すように、収集ボックス１６の内部には、吸気口１６８を開閉するためのシート状のフラップ１６３が設けられている。フラップ１６３は、弾性を有するＰＥＴ樹脂などの合成樹脂で構成されている。

フラップ１６３の前方側の端部は収集ボックス１６の底面１６Ａに固定されており、この固定端から後方斜め上方へ向けて延出している。フラップ１６３の延出端は、収集ボックス１６の後方側の側面１６Ｂに当接している。フラップ１６３の前記延出端は自由端であり、フラップ１６３の前記固定端を中心に揺動可能である。

このようなフラップ１６３が設けられているため、吸気が行われていない場合は、フラップ１６３は、その弾性によって側面１６Ｂ側へ付勢している。このため、フラップ１６３の前記延出端は側面１６Ｂに当接しており、吸気口１６８はフラップ１６３によって覆われている。したがって、収集ボックス１６に収集されたゴミ類は吸気口１６８から外部へ漏れ出ることはない。また、収集ボックス１６がボックス収容部１７２から取り外された場合も、フラップ１６３によって吸気口１６８が覆われているため、ゴミ類は吸気口１６８から外部へ漏れ出ない。

一方、吸気ファン１５１が駆動されて吸気が行われると、収集ボックス１６の内部が負圧となり、これにより、吸気口１６８から空気が内部に流入してくる。このときの空気の流入によって、フラップ１６３は側面１６Ｂ側への付勢力に抗して、前方側へ撓まされる。これにより、吸気口１６８がフラップ１６３によって覆われなくなり、吸気口１６８から内部に円滑に吸気が吸い込まれる。なお、吸気ファン１５１の駆動が停止すると、フラップ１６３は元の状態に戻されて、吸気口１６８を再び覆う。

他の実施形態として、フラップ１６３は、制御ユニット４０によって駆動制御されてもよい。例えば、図１０に示すように、フラップ１６３の下側にソレノイド１６４が設けられている。ソレノイド１６４は、ボックス収容部１７２の開口１７７から上方に突出するようにして、支持ホルダ１７に回動可能に支持されている。収集ボックス１６がボックス収容部１７２に装着されると、ソレノイド１６４の上端部がフラップ１６３の下面に当接した状態となる。制御ユニット４０は、吸気ファン１５１を駆動するととともに、ソレノイド１６４に所定の駆動力（電流）を与える。これにより、ソレノイド１６４が回動して、フラップ１６３を上方に押し上げ、吸気口１６８を開放する。制御ユニット４０が吸気ファン１５１及びソレノイド１６４の駆動を停止すると、ソレノイド１６４が元の位置に戻り、フラップ１６３が、吸気口１６８を再び覆う。

［吸気ノズル１８］
図８に示すように、吸気ノズル１８は、吸気ファン１５１が作動した場合に、床面２３から空気とともに塵埃などのゴミ類を吸い上げる部分である。吸気ノズル１８は、床面２３から上方へ所定の隙間ΔＴを隔てた位置に吸入口１８１を有する。つまり、吸入口１８１は、床面２３から上方へ隙間ΔＴを隔てた位置に配置されている。吸気ノズル１８は、支持ホルダ１７の下端部に設けられている。本実施形態では、吸気ノズル１８は、支持ホルダ１７のボックス収容部１７２と一体に形成されている。

吸気ノズル１８は、幅方向Ｄ３に長い形状であり、ボックス収容部１７２の底面１７２Ｄの外周から下方へ突出する四角筒状の外周壁１８２によって構成されている。つまり、吸気ノズル１８とボックス収容部１７２とは、底面１７２Ｄ（図７参照）によって上下に隔てられている。言い換えると、吸気ノズル１８の鉛直上方に、収集ボックス１６と、収集ボックス１６を支持するボックス収容部１７２とが設けられている。外周壁１８２の下方側は開放されており、上述の吸入口１８１を形成している。

吸気ノズル１８の吸入口１８１の後方側の縁部には、床面２３へ延びる弾性を有するシート状のシール部材１８５が設けられている。シール部材１８５は、幅方向Ｄ３に長い長方形状であり、吸入口１８１の幅方向Ｄ３の全域に接合されている。シール部材１８５によって、吸入口１８１の後方側の縁部と床面２３との隙間ΔＴが塞がれている。

吸気ノズル１８には、一対の回転ブラシ２６（２６Ａ，２６Ｂ）（本発明の第１回転ブラシ）が回転可能に設けられている。回転ブラシ２６は、前後方向Ｄ２に並んで配置されている。各回転ブラシ２６の回転軸２６１（図９参照）は、吸気ノズル１８における幅方向Ｄ３の両端の側板１８４（図９参照）に貫通して回転可能に支持されている。なお、本実施形態では、一対の回転ブラシ２６が吸気ノズル１８に設けられた例について説明するが、回転ブラシ２６の数は一対（２本）に限定されず、１本でも、３本以上であってもよい。

図９に示すように、支持ホルダ１７には、回転ブラシ２６に駆動力を供給するモーター６２が設けられている。ここで、図９は、図２における切断線ＸＩＩ－ＸＩＩの断面を示す模式図である。モーター６２は、側板１７２Ｃと側板１７１Ｃとの間に設けられた収容部１７９に設けられている。モーター６２の回転駆動力は、複数のギヤで構成された伝達機構６４を経て、回転軸２６１に伝達される。床面清掃装置１０の走行時にモーター６２が制御ユニット４０によって駆動されると、回転ブラシ２６が回転されて、床面２３のゴミ類の回収が良好に行われる。

一対の回転ブラシ２６のうち、前方側に位置する回転ブラシ２６Ａの回転軸２６１に回転コロ６０が回転自在に支持されている。回転コロ６０は、回転軸２６１の両端それぞれに取り付けられている。より詳細には、図９に示すように、回転コロ６０は、吸気ノズル１８の側板１８４から幅方向Ｄ３の外側に突出した回転軸２６１の両端部それぞれに取り付けられている。

回転コロ６０は、その外周面が吸入口１８１の周縁部と床面２３との間に位置するように、支持ホルダ１７に設けられている。つまり、図９に示すように、床面清掃装置１０が図１に示す走行姿勢にある場合に、回転コロ６０は吸入口１８１の縁部から下方へ突出しているが、床面２３には接触していない。

ここで、収集ボックス１６は、上述のように、支持ホルダ１７に着脱可能に装着されている。具体的には、収集ボックス１６は、ボックス収容部１７２の底面１７２Ｄ（図７参照）に載置されて装着される。このため、収集ボックス１６の底面１６Ａに設けられた吸気口１６８（図１１参照）が、ボックス収容部１７２の底面１７２Ｄに形成された開口１７７に直接に接続される。また吸気ノズル１８は、開口１７７の鉛直下方に設けられており、吸気ノズル１８には回転ブラシ２６が設けられている。このため、回転ブラシ２６の鉛直上方には、開口１７７を介して収集ボックス１６が配置された構造となる。これにより、回転ブラシ２６により掃き集められたゴミ類が吸気ノズル１８から空気とともに鉛直上方に吸い上げられ、開口１７７及び吸気口１６８を通じて直接に収集ボックス１６に収集される。このように、収集ボックス１６の吸気口１６８は、回転ブラシ２６に対向する位置に設けられている。

このように、本実施形態では、収集ボックス１６の吸気口１６８が回転ブラシ２６の鉛直上方（直上）において回転ブラシ２６に対向するように設けられている。この構成によれば、収集ボックス１６をボックス収容部１７２から取り外した場合に、図７に示すように、開口１７７を通じて回転ブラシ２６が外部に露出された状態となる。このため、ユーザーは上方から回転ブラシ２６を容易に目視することが可能となり、回転ブラシ２６の現状を把握することができる。よって、例えば回転ブラシ２６にゴミ類が付着したり不具合が生じたりした場合に、ユーザーは収集ボックス１６をボックス収容部１７２から取り外して、回転ブラシ２６を容易にメンテナンスすることができる。このように、ユーザーは回転ブラシ２６に容易にアクセスすることができるため、回転ブラシ２６のメンテナンス性を向上させることができる。

また本実施形態では、収集ボックス１６の吸気口１６８が吸気ノズル１８に直接に連通している。この構成によれば、吸気ノズル１８から空気とともに吸い上げられたゴミ類が、配管などを介することなく、直接に収集ボックス１６に収集される。このため、ゴミ類が吸気ノズル１８から収集ボックス１６に移動する経路で詰まることがない。またゴミ類の移動距離を短縮することができるため、吸引効率を向上させることができる。

他の実施形態として、吸気口１６８は、収集ボックス１６の前方側又は後方側の側面に設けられ、かつ、回転ブラシ２６の側方（横）において回転ブラシ２６に対向する位置に設けられてもよい。この構成によれば、収集ボックス１６をボックス収容部１７２から取り外した場合に、ユーザーは側方から回転ブラシ２６を目視することが可能となり、回転ブラシ２６をメンテナンスすることができる。

［拡張ノズル１９］
拡張ノズル１９は、床面清掃装置１０が走行ルート上の予め設定された場所（通路）を走行する場合に前記収容姿勢から前記側方清掃姿勢に姿勢変化する。例えば、拡張ノズル１９は、通路幅が広い通路や壁際の通路を走行する場合に、前記収容姿勢から前記側方清掃姿勢に姿勢変化する。制御ユニット４０は、床面清掃装置１０の現在位置を取得し、現在位置が予め設定された場所に一致した場合に、モーター３０（図７、図１３、図１４参照）に拡張ノズル１９を前記収容姿勢から前記側方清掃姿勢に変化させる第１制御信号（駆動信号）を出力する。モーター３０は、第１制御信号に応じた駆動力により拡張ノズル１９を回転駆動させて前記側方清掃姿勢に変化させる。また、制御ユニット４０は、床面清掃装置１０の現在位置が予め設定された場所から離れた場合に、モーター３０に拡張ノズル１９を前記側方清掃姿勢から前記収容姿勢に変化させる第２制御信号（駆動信号）を出力する。モーター３０は、第２制御信号に応じた駆動力により拡張ノズル１９を回転駆動させて前記収容姿勢に変化させる。

なお、制御ユニット４０は、床面清掃装置１０に設けられたセンサー（不図示）の検出結果に基づいて、拡張ノズル１９の姿勢を制御してもよい。例えば、前記センサーが、所定の通路幅を超える広い通路幅を検知した場合、又は、壁を検知した場合に、制御ユニット４０が、前記第１制御信号を出力する。また、前記センサーが、所定の通路幅以下の狭い通路幅を検知した場合、又は、障害物を検知した場合に、制御ユニット４０が、前記第２制御信号を出力する。

図１２（Ａ）は、拡張ノズル１９が前記収容姿勢から前記側方清掃姿勢に姿勢変化する様子を示す模式図である。拡張ノズル１９は、前記第１制御信号に基づいて、回転軸Ｃ１を中心にして床面２３の方向に回転して前記側方清掃姿勢に変化する。拡張ノズル１９を備えた床面清掃装置１０によれば、拡張ノズル１９が前記収容姿勢である場合には、狭い通路を清掃することが可能となり、拡張ノズル１９が前記側方清掃姿勢である場合には、回転ブラシ２６（本発明の第１回転ブラシ）及び拡張ブラシ１９Ａ（本発明の第２回転ブラシ）により広範囲を清掃することが可能となる。

また拡張ノズル１９は、さらに、前記側方清掃姿勢から進行方向に対して後方に回転可能に支持されている。例えば、図１２（Ｂ）に示すように、拡張ノズル１９が前記側方清掃姿勢の状態で床面清掃装置１０が走行中に、拡張ノズル１９が障害物などに接触した場合、拡張ノズル１９は回転軸Ｃ２を中心にして後方に回転する。これにより、拡張ノズル１９の破損を防止することができる。床面清掃装置１０が障害物を通過した場合には、拡張ノズル１９は回転軸Ｃ２を中心にして前方に回転して元の位置に戻る。

図１３及び図１４は、拡張ノズル１９の具体的な構成を示す模式図である。拡張ノズル１９は、拡張ノズルホルダー３１，３２に回転可能に接続されている。図１３に示すように、拡張ノズルホルダー３１は、一端部がボックス収容部１７２の開口１７８（図７参照）に固定されており、他端部には拡張ノズルホルダー３２の一端部が挿入されている。拡張ノズルホルダー３２は、回転軸Ｃ１（図１３、図１４参照）を中心にして回転可能に拡張ノズルホルダー３１に接続されている。また図１４に示すように、拡張ノズルホルダー３２の他端部は、拡張ノズル１９に挿入されている。拡張ノズル１９は、回転軸Ｃ２（図１３参照）を中心にして回転可能に拡張ノズルホルダー３２に接続されている。拡張ノズルホルダー３２には、モーター３０の回転駆動力を伝達するベルト３０Ａが接続されている。

制御ユニット４０は、位置取得部４１１、走行制御部４１２、拡張ノズル制御部４１３などの各種の処理部を含む。制御ユニット４０は、前記ＣＰＵで各種の制御プログラムに従った各種の処理を実行することによって前記各種の処理部として機能する。また、制御ユニット４０に含まれる一部又は全部の処理部が電子回路で構成されていてもよい。

位置取得部４１１は、床面清掃装置１０の現在位置を取得する。走行制御部４１２は、前述のように、床面清掃装置１０の走行、吸気ファン１５１の駆動、支持ホルダ１７の昇降などを制御する。例えば、走行制御部４１２は、位置取得部４１１により取得される現在位置に基づいて、予め設定された走行ルートに従って床面清掃装置１０の走行を制御する。

拡張ノズル制御部４１３は、位置取得部４１１により取得される現在位置に基づいて、前記第１制御信号及び前記第２制御信号を出力する。拡張ノズル制御部４１３からモーター３０に前記第１制御信号又は前記第２制御信号が入力されると、モーター３０が駆動し、ベルト３０Ａを介して拡張ノズルホルダー３２を回転軸Ｃ１を中心にして回転駆動させる。これにより、拡張ノズル１９は、前記収容姿勢及び前記側方清掃姿勢を切り替える。

拡張ノズルホルダー３２には開口３２Ａ（図１３参照）が設けられており、拡張ノズル１９が前記収容姿勢から前記側方清掃姿勢の状態になると、開口３２Ａと拡張ノズルホルダー３１の内部空間とが連通する。これにより、拡張ノズルホルダー３１，３２の内部空間が連通し、拡張ノズル１９と収集ボックス１６とが連通する。すなわち、拡張ノズル１９が前記側方清掃姿勢の状態になると、拡張ノズル１９から収集ボックス１６までの空気流路が形成される。これにより、拡張ノズル１９から空気とともに吸い上げられた塵埃が側面吸気口１６１（図１１参照）を通じて収集ボックス１６に収集可能となる。

なお、拡張ノズルホルダー３２が回転して拡張ノズル１９が前記収容姿勢の状態になると、開口３２Ａの位置が拡張ノズルホルダー３１の内部空間の位置からずれることにより、拡張ノズル１９から収集ボックス１６までの空気流路が遮断される。これにより、収集ボックス１６は、拡張ノズル１９が前記収容姿勢の状態である場合には、吸気ノズル１８により吸入されたゴミ類を吸気口１６８から収集する一方、拡張ノズル１９が前記側方清掃姿勢の状態である場合には、吸気ノズル１８により吸入されたゴミ類を吸気口１６８から収集するとともに、拡張ノズル１９により吸入されたゴミ類を側面吸気口１６１から収集する。

このように、床面清掃装置１０は、吸気ノズル１８により吸入されたゴミ類と、拡張ノズル１９により吸入されたゴミ類とを、互いに異なる経路を通じて収集ボックス１６に収集する。なお、床面清掃装置１０は、拡張ノズル１９が前記側方清掃姿勢の状態である場合に、吸気ノズル１８の駆動を停止して、拡張ノズル１９だけを駆動させて、拡張ノズル１９により吸入されたゴミ類だけを収集してもよい。

また図１４に示すように、拡張ノズル１９には、コイルバネ１９Ｂ（本発明の保持部材の一例）が設けられている。コイルバネ１９Ｂの一端は拡張ノズルホルダー３２に固定されており、他端は拡張ノズル１９の本体（外枠）に固定されている。コイルバネ１９Ｂは、拡張ノズル１９を、床面清掃装置１０の進行方向に対して垂直方向、すなわち回転ブラシ２６の延長線上に配置されるように保持する。例えば、コイルバネ１９Ｂは、引張コイルバネで構成されており、拡張ノズル１９が図１３に示す位置（保持位置）にある状態で引張力が働くように設けられている。この構成によれば、床面清掃装置１０が走行中に障害物などにより拡張ノズル１９に外力が加えられると、拡張ノズル１９はコイルバネ１９Ｂの引張力に抗して回転軸Ｃ２を中心にして後方に回転する。拡張ノズル１９が障害物から離れると、コイルバネ１９Ｂの引張力により拡張ノズル１９は回転軸Ｃ２を中心にして回転し前記保持位置に戻る。なお、本実施形態では、弾性部材の一例としてコイルバネ１９Ｂを例示したが、例えば、コイルバネ１９Ｂに替えて、ゴムなどで構成された弾性を有するゴム紐を適用することも可能である。

また、図１４に示すように、拡張ノズル１９には、モーター１９Ｃが設けられており、制御ユニット４０の走行制御部４１２からモーター１９Ｃに制御信号（駆動信号）が入力される。モーター１９Ｃは前記制御信号に応じた駆動力により拡張ブラシ１９Ａを回転駆動させる。

上述の構成によれば、拡張ノズル１９が障害物に衝突した場合に衝突力を緩和する方向に回転することが可能であるため、拡張ノズル１９及び障害物などの破損を防止することができる。なお、拡張ノズル１９は、進行方向に回転することも可能であるため、拡張ノズル１９の後方側に障害物が衝突した場合にも同様の回転動作を行うことにより破損を防止することができる。

なお、拡張ノズル１９は、支持ホルダ１７の右側に設けられていてもよいし、支持ホルダ１７の左右両方に設けられていてもよい。拡張ノズル１９が左右に設けられる場合、制御ユニット４０（拡張ノズル制御部４１３）は、２つの拡張ノズル１９を個別に制御してもよい。また、拡張ノズル１９は、手動により前記収容姿勢と前記側方清掃姿勢とを切り替えることが可能に設けられてもよい。

１０：床面清掃装置
１１：装置本体
１２：走行部
１３：モーター
１４：バッテリー
１５：吸気ユニット
１６：収集ボックス
１６Ａ：底面
１６Ｂ：側面
１６Ｃ：側面
１８：吸気ノズル
１９：拡張ノズル
１９Ａ：拡張ブラシ
１９Ｂ：コイルバネ
１９Ｃ：モーター
２６：回転ブラシ
３０：モーター
３１：拡張ノズルホルダー
３２：拡張ノズルホルダー
４０：制御ユニット
１６１：側面吸気口
１６３：フラップ
１６４：ソレノイド
１６７：排出ポート
１６８：吸気口
１７２：ボックス収容部
４１１：位置取得部
４１２：走行制御部
４１３：拡張ノズル制御部

Claims

被清掃面を自律走行しつつ前記被清掃面を清掃する自律走行型清掃装置であって、
装置本体の走行姿勢を維持しつつ前記自律走行型清掃装置の進行方向の搬送力を前記被清掃面に伝達する駆動伝達部と、
前記被清掃面を掃く第１回転ブラシを備え、前記第１回転ブラシにより集められた第１吸引物を吸引する吸気ノズルと、
前記被清掃面を掃く第２回転ブラシを備え、前記第２回転ブラシにより集められた第２吸引物を吸引する拡張ノズルと、
吸気口を備え、前記吸気ノズル及び前記拡張ノズルにより吸入された前記第１吸引物及び前記第２吸引物を前記吸気口から収集する収集ボックスと、
を備え、
前記拡張ノズルは、前記進行方向に対して側方に突出可能に設けられ、かつ、拡張ノズルホルダーを介して前記収集ボックスに接続されるとともに前記拡張ノズルホルダーに回転可能に接続されており、さらに、前記自律走行型清掃装置から側方に突出しない位置において下端を回転軸として起立姿勢で保持される第１姿勢と、前記自律走行型清掃装置から下端を回転軸として回転することにより側方に突出した位置に保持される第２姿勢とに姿勢変化可能に設けられており、
前記拡張ノズルは、前記拡張ノズルが前記第１姿勢の状態になると、前記拡張ノズルホルダーに設けられた開口の位置が前記収集ボックスに連通する内部空間の位置からずれることにより前記拡張ノズルホルダーの内部空間が遮断されることで前記拡張ノズルから前記収集ボックスまでの空気流路が遮断され、前記拡張ノズルが前記第２姿勢の状態になると、前記収集ボックスに連通する内部空間と前記拡張ノズルホルダーの内部空間とが連通することで前記拡張ノズルから前記収集ボックスまでの空気流路が連通される、
自律走行型清掃装置。
前記拡張ノズルは、前記自律走行型清掃装置が走行ルート上の予め設定された場所を走行する場合に前記第１姿勢から前記第２姿勢に変化する、
請求項１に記載の自律走行型清掃装置。
前記拡張ノズルに対して、前記拡張ノズルを前記第２姿勢に保持する付勢力を与える保持部材をさらに備え、
前記保持部材は、前記拡張ノズルに外力が加えられた場合に前記拡張ノズルを前記付勢力に抗して前記第２姿勢から前記外力が加えられた方向に回転させ、前記拡張ノズルに前記外力が加えられなくなった場合に前記拡張ノズルを前記付勢力により前記第２姿勢に戻す、
請求項１又は２に記載の自律走行型清掃装置。
前記保持部材は、引張コイルバネで構成されており、
前記引張コイルバネの一端は、前記拡張ノズルに固定されており、
前記引張コイルバネは、前記拡張ノズルを前記第２姿勢に維持するように前記拡張ノズルに引張力を与えている、
請求項３に記載の自律走行型清掃装置。
前記吸気口は、前記収集ボックスの底面に設けられた第１吸気口と、前記収集ボックスの側面に設けられた第２吸気口とを含み、
前記収集ボックスは、
前記拡張ノズルが前記第１姿勢の状態である場合に、前記吸気ノズルにより吸入された前記第１吸引物を前記第１吸気口から収集し、前記拡張ノズルによる収集を停止する一方、
前記拡張ノズルが前記第２姿勢の状態である場合に、前記吸気ノズルにより吸入された前記第１吸引物を前記第１吸気口から収集するとともに、前記拡張ノズルにより吸入された前記第２吸引物を前記第２吸気口から収集する、
請求項１から４のいずれかに記載の自律走行型清掃装置。