JP2013530034A - 物体を操作するためのシステム - Google Patents

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Abstract

第1位置を示す位置データを得るために前記第1位置にある物体を光学的に走査するように配置された走査器と、位置データを受信し、位置データから、前記物体が前記第1位置にある場合の前記アームによる前記物体の係合に対応する第1方向から、前記物体が第2位置にある場合の前記アームによる前記物体の係合に対応する第2方向に操作アームを向けるための方向付け命令を生成するように配置された操作モジュールと、方向付け命令を受信して、方向付け命令に基づき、第1位置から第2位置に物体を操作するように操作アームを制御するように配置されたアームコントローラと、を備える、物体を操作するためのシステム。システムは、可動式箱清掃装置において、および、爆弾処理モジュールにおいて使用されうる。オゾン処理システムは、オゾン源と、液体を含むタンクと、オゾン注入器と、オゾン接触室と、を備える。
【選択図】図1

Description

本発明は、物体を操作するためのシステムに関する。本発明は、可動式箱清掃装置を使用した箱等の物体の操作における特定的であるが排他的ではない用途に関するものである。
本発明は、また、オゾン処理システムおよび方法に関する。特に、水等の液体へのオゾンガスの移動における用途に関するが、これに限られない。
従来、物体を操作するように構成されたいくつかの形態の機械的なアームを使用することにより多くの物体の操作が少なくとも工業的に実施されてきた。例えば、アームは、工場環境において、常に一方の所定の位置に配置されている物体を、もう一方の所定の位置に移動させるように構成され得る。代替的に、アームを操作者が手動で操作して、物体をある位置に位置決めし、その後、物体を操作することができる。物体を手動で操作するこの方法は、清掃のために箱を操作する公知の方法において実証され得る。
例えば、可動式の箱清掃は、一般に、操作者が加圧スプレーガン等の可動式箱清掃装置を使用することにより手動で実施されてきた。場合によっては、箱は、噴霧された任意の流体を収容および回収するために可動式箱清掃装置の清掃室内に配置されてきた。
一般に、これら箱清掃室および清掃機構(例えば、スプレーガン)は、車両によって箱の物理的位置の間を移動させられる。例えば、箱清掃室は、操作者が車両を運転し、清掃される1つ以上の箱の近傍に車両を配置することができるように、車両によって牽引されるトレーラに組み込まれてもよい。トレーラが適切な位置に配置されると、操作者は、箱をそれが清掃されうる位置に物理的に移動させる、又は、箱に係合すべくガントリークレーン等の移動機構を操作し、清掃される位置に箱を移動させることができる。いずれの場合にも、操作者は、箱を手動で配置して箱を移動させる、又は、清掃機構を使用して箱を清掃することができるように箱を所望の位置に移動させるように配置することを要する。
既存のオゾン処理システムでは、水等の液体に導入または注入されるオゾンガスの移動にオゾン接触室を使用する。これは、気泡拡散接触装置(bubble diffuser contactors)、直接注入法および/またはタービン式混合機を使用して達成されうる。気泡拡散接触装置は、動作に追加のエネルギを必要とせず、高いオゾン移動速度を有するが、一般に、オゾンガスの気泡に十分な接触面積を提供するために5〜7メートルの水深において組み立てられ、オゾンガスの水への移動速度は比較的遅い。一般に、注入器による接触は、オゾンガスが負圧下において水流に注入されるため、より速い移動速度を有する。しかしながら、濃度がオゾンガスの水への最高移動速度(maximum ozone gas to water transfer ratio)によって制限されるため、この方法では高濃度のオゾン処理された液体を生成することは困難である。タンク内においてオゾンガスを水と混合するためにタービン式混合機を使用することができるが、気泡拡散接触室と同様に、タービン混合式タンクはオゾンガスの気泡との十分な接触領域を提供するために5メートルまでの深い水深を必要とし、かつオゾンガス移動速度も比較的遅い。
本発明の第1の態様によれば、アームを制御するためのアームコントローラが提供され、アームコントローラは、
第1位置にある物体の位置またはプロファイルを示す情報を走査器から受信し、
走査器からの受信された情報に基づき、第1位置にある物体に係合して第1位置から第2位置に物体を移動させるようにアームを制御するように配置される。
本発明の別の態様によれば、
第1位置にある物体を光学的に走査し、前記第1位置を示す位置データを得るように配置された走査器と、
位置データを受信し、位置データから、物体が前記第1位置にある場合の前記アームによる前記物体の係合に対応する第1方向から、前記物体が第2位置にある場合の前記アームによる前記物体の係合に対応する第2方向に操作アームを向けるための方向付け命令を生成するように配置された操作モジュールと、
方向付け命令を受信して、方向付け命令に基づき、第1位置から第2位置に物体を操作するように操作アームを制御するように配置されたアームコントローラと、を備える、物体を操作するためのシステムが提供される。
一実施形態では、システムは、前記位置データを当該システムに対する基準座標系に変換して、変換された前記位置データを操作モジュールに出力するために、前記位置データを走査器から受信するように配置された変換モジュールをさらに備える。一例においては、変換モジュールは、さらに、基準座標系における物体の3次元プロファイルを得ることができるように、位置データを3次元座標データ(例えば、x、yおよびz座標)に変換するように配置されている。代替的に、変換モジュールは、位置データを極座標に変換するように配置されている。
一実施形態では、第2位置は予め定義されている。この実施形態では、第2位置は少なくとも部分的に物体の識別により決定される。
一実施形態では、システムは、走査器からの受信された位置データから第1位置にある物体を識別するための識別モジュールをさらに備える。別の配置構成においては、物体は操作者によって識別される。
一実施形態では、識別モジュールは、位置データにおいて予め定義されたパターンから物体を識別する。
一実施形態では、アームコントローラは、さらに、方向付け命令に基づき、第1位置から第2位置に物体を並進操作するように操作アームを制御するように配置されている。別の実施形態では、アームコントローラは、さらに、方向付け命令に基づき、第1位置から第2位置に物体を回転操作するように操作アームを制御するように配置されている。アームコントローラは、操作アームが回転操作および/または並進操作により物体を第1位置から第2位置におよび逆に操作するように制御するよう配置されてもよいことが当業者に理解されよう。
一実施形態では、操作アームは、一端に、操作アームに物体を保持するための把持部を備える。一例においては、把持部は物体を回転させるように配置されている。
一実施形態では、システムは、第2位置にある物体に関連する動作を実施するように配置された動作モジュールをさらに備える。
一実施形態では、物体は容器を備える。
一配置構成においては、容器は箱を備える。別の配置構成においては、動作モジュールは、箱を清掃するための清掃モジュールを備える。さらに別の配置構成においては、容器は爆弾を備え、動作モジュールは爆弾の処理のための爆弾処理モジュールを備える。
一実施形態では、システムは、走査器と、操作モジュールと、アームコントローラ(例えば、車両)と、を備えた可動装置を備える。
一例においては、物体は負傷した人物を含む。この例では、システムは、受信された位置データに基づき、操作アームの一端にある担架を第1位置の負傷した人物の下に配置することによって負傷した人物を回収するために使用されることができ、続いて負傷した人物を第2位置に移動させることができる。さらに、負傷した人物の回収のためシステムを可動装置上に配置してもよく、かつ負傷した人物の回収を完全に自動化することができるように可動装置が無人車両であってもよいことが当業者に理解されよう。
本発明の別の態様によれば、
走査器によって、第1位置にある物体を光学的に走査し、前記第1位置を示す位置データを得るステップと、
前記位置データから、前記物体が前記第1位置にある場合の前記アームによる前記物体の係合に対応する第1方向から、前記物体が第2位置にある場合の前記アームによる前記物体の係合に対応する第2方向に操作アームを向けるための方向付け命令を生成するステップと、
方向付け命令に基づき、第1位置から第2位置に物体を操作するために操作アームを制御するステップと、を含む、物体を操作する方法が提供される。
本発明の別の態様によれば、
第1位置を示す位置データを得るため、第1位置に物体を配置する予定の位置を光学的に走査するように配置された走査器と、
前記物体が第2位置にある場合の前記アームによる前記物体の係合に対応する第1方向から、前記物体が前記第1位置にある場合の前記アームによる前記物体の係合に対応する第2方向に操作アームを向けるために、位置データを受信し、位置データから方向付け命令を生成するように配置された操作モジュールと、
方向付け命令を受信して、方向付け命令に基づき、第2位置から第1位置に物体を操作するように操作アームを制御するように配置されたアームコントローラと、を備える、物体を操作するためのシステムが提供される。
一例においては、物体は第1位置に配置されておらず、第1位置に配置されるように操作アームによって第2位置に保持される。例えば、第1位置は、第2位置に現在保持されている物体を貯蔵するための棚を含む。この例では、システムは、貯蔵棚を走査するために使用され、続いて、走査器からの受信された第1位置を示す位置データに基づき、貯蔵棚のパレットまたはクレート等の物体を配置する予定の位置を決定することができる。別の例では、物体は弾薬を受容するように配置された容器である。この例では、上述のような可動装置は、第1位置(例えば、戦場または飛行機の弾薬庫内)の弾薬を配置する予定の位置の近傍に配置されることができ、この予定の位置は、走査器によって走査され、続いて、アームを操作して弾薬を第1位置に配置するための方向付け命令を生成することができる。別の例では、物体は、塗料のペイロードを受容するように配置された容器である。同様に、可動装置は、第1位置(例えば道路上)の塗料を配置する予定の位置の近傍に配置されることができ、この予定の位置は走査器によって走査され、第1位置において塗料を放出するためにアームを操作するための方向付け命令を生成することができる。さらに別の例においては、容器は、外科用ツール等の医療機器を受容するために使用される。この場合、外科用ツールは、走査器からの受信された位置データに基づき第1位置において使用されうる。
上記の物体を操作するシステムおよび方法は清掃のために箱を操作するシステムおよび方法において例証されうることは当業者には理解されよう。
本発明の別の態様によれば、
箱を清掃するために可動式箱清掃装置内に配置された清掃モジュールと、
可動式箱清掃装置から離れた第1位置と、箱が清掃モジュールによって清掃されうる第2位置との間で箱を移動させるように配置されたアームと、
可動式箱清掃装置に対する箱の位置を決定するために第1位置にある箱を走査するように配置された少なくとも1つの走査器と、
箱を保持して、少なくとも1つの走査器によって決定された位置に基づき第1位置と第2位置との間で箱を移動させるようにアームを制御するように配置されたアームコントローラと、を備える可動式箱清掃装置が提供される。
一実施形態では、アームは関節式のロボットアームである。一例においては、アームは、一端にあるツールを備える。一配置構成においては、ツールは、係合手段によって物体を保持するための把持部を備える。1つの配置構成においては、係合手段が少なくとも1つの吸着キャップを備え、他の配置構成においては、係合手段が少なくとも1つの爪を備える。例えば、爪は、種々の重さおよび寸法の種々の形状の物体(例えば、箱、爆弾、担架等)を保持するための空気式操作アームまたは油圧式操作アームを含む。
一例においては、関節式のロボットアームは、一端に、ロボットアームに箱を保持するための把持部を含む。把持部は、箱を把持し、したがって、箱をアームに保持するように配置されるが、位置間で箱を移動させる一方で保持するために、箱に(例えば、箱に事前配置されたスロットに係合することにより)係合してもよいことは当業者には理解されよう。また、ロボットアームは、ロボットアームの把持部側の端部の反対側の端部において可動式箱清掃装置に固定されるため、可動式箱清掃装置から離れた位置(例えば、道路の縁石側に)と、箱清掃装置内に配置された清掃モジュールによって箱が清掃されうる第2位置との間で箱を移動させることができることが理解されよう。
一実施形態では、把持部は少なくとも1つの吸着キャップを含む。一配置構成においては、この吸着キャップまたは各吸着キャップが、箱を保持するために箱の表面に吸引力を作用させるように配置された真空手段を備える。可動式箱清掃装置は、この吸着キャップまたは各吸着キャップ内に部分真空を形成するための空気ポンプまたは類似物を含むことが当業者に理解されよう。別の配置構成においては、この吸着キャップまたは各吸着キャップが、より大きな真空力を箱の表面に付与することを可能にするベロー型吸着キャップを備える。さらなる配置構成においては、把持部は、2つの高荷重吸着キャップが側面に配置された1つの中心ベロー型吸着キャップを含むため、中心ベロー型吸着キャップが、2つの高荷重吸着キャップ内に箱を引き込み、より良好に箱を保持することができる。
一実施形態では、把持部は、関節式のロボットアームに連結された支点を中心に旋回するように配置されている。この方法により、把持部は、箱を保持して、箱が直立している場合またはその側面で配置されている場合等のような、種々の方向から箱を移動させるように動作されうる。例えば、アームが側面で配置されている箱を移動させるために使用される場合、把持部は箱を保持するために適切に構成されうる。把持部および箱は、その後、それらが第1位置と第2位置との間で移動する際、支点を中心に旋回することができる。
一実施形態では、アームコントローラは、関節式のロボットアームに連結された肩部を中心に把持部を回転させるように配置されている。把持部は、その後、その現在の方向(例えば、直立または側面で配置する等)に箱を保持するための適切な配置に回転させられる。したがって、一例においては、アームコントローラは、肩部を介してアームを制御し、箱を保持するための把持部を構成するとともに、少なくとも1つの走査器によって決定された位置に基づき、第1位置と第2位置との間で箱を移動させるようにアームを制御する。
一実施形態では、関節式のロボットアームは、第1位置と第2位置との間で箱を移動させるために6つの関節式ジョイントを含む。アームの関節式ジョイントの数は、サイズ、構成、可動式清掃装置からの距離ならびに移動および清掃される箱の全体的な方向によって、より多くてもより少なくてもよいことが当業者には理解されよう。また、アームの関節で接合された長さもまた用途によってサイズが異なってもよいことが当業者には理解されよう。
一実施形態では、走査器は、既定の高低差において第1位置の物体の表面からの走査器に対する距離値の形態で位置データを得る。この実施形態では、走査器は、物体の表面に沿って水平に走査し、x軸上におけるいくつかの距離値を得る。これら距離値がz軸値を形成する。一配置構成において、走査器は、既定の高低差によって付与された種々のy軸値を1度の掃引または動きで水平に走査する。したがって、走査器は、変換モジュールによって可動装置に対するx、yおよびz座標を含む基準座標系に変換されうる位置データを得る。
一実施形態では、走査器はレーザ走査器を備える。一例においては、レーザ走査器はSICK(商標)レーザ走査器である。
一実施形態では、走査器は直角に対して所定の角度で走査する。一配置構成においては、この角度は、可動装置から延びる垂線から1〜45度である。別の配置構成においては、この角度は可動装置から延びる垂線から15度である。
一実施形態では、走査器は、x、yおよびz座標により画定される物体の3次元プロファイルを形成するためにより多数の距離値を得るため、2つの離間した走査器を備える。さらに別の配置構成においては、第1位置における物体の3次元プロファイルをより良好に決定するため、2つの走査器は垂線に対して逆の15度の角度において走査する。
一実施形態では、走査器は可動式箱清掃装置に対する箱の3次元プロファイルを決定する。
一実施形態では、アームコントローラは、箱を保持して、決定された箱の3次元プロファイルに基づき箱を移動させるためにアームを制御するように配置されている。例えば、走査器は第1位置にある箱を走査し、その3次元プロファイル(例えば、箱の形状および可動式箱清掃装置に対する方向)を決定する。そのため、把持部は、箱を保持し、その後、箱を第1位置から第2位置に移動させることができる。この例では、アームコントローラは、把持部が箱を保持するのに適した箱の表面を決定し、箱を保持するために把持部を構成し、アームの関節式ジョイントの動きを制御し、保持された箱を、清掃モジュールによって清掃することができるように、第1位置から第2位置に移動させる。アームコントローラは、その後、続いて、決定されたプロファイルに基づき、箱を第1位置に戻し、箱を解放するためにアームを制御する。箱が望ましくない方向(例えば、地面に側面で配置されている)にあると判断した場合、それは、可動式箱清掃装置に対して既定の位置にある第1位置に所望の方向(例えば直立)に戻されると考えられる。
別の例では、走査器が第1位置にある箱を走査し、識別モジュールが箱を識別するための位置データを得る。この例では、識別モジュールが、走査された位置データから車輪および箱のフロントパネルの位置をまず決定することによって箱を識別する。標準サイズの箱においては、フロントパネルのサイズおよび位置に対する車輪のサイズおよび位置は公知であることが当業者には理解されよう。この方式で、公知のサイズの箱を走査するための処理時間および資源を削減することができる。車輪および箱のフロントパネルの位置は、その後、箱の方向およびそのサイズを決定するために使用されうる。加えて、箱のサイズは一般に標準化されているため、箱の3次元プロファイルは箱の公知のプロファイルを使用した変換モジュールにより完成されうる。
別の例では、走査器は、箱を走査する一方で、箱の周囲の視野における環境を走査し、障害物(例えば人物)が、配置されているかどうかおよび/または箱のすぐ周囲の領域に侵入しているかどうかを決定する。その場合、操作者に警報が通知され、箱の移動等の動作を一時停止させることができる。一例においては、システムは、侵入者または障害物について箱の周囲環境を走査するように指示されている追加の走査器を備える。
一実施形態では、可動装置は、操作者が操作する物体を制御および/または監視し、続いて、物体(例えば箱)に対して動作を実施するための制御盤を備える。一例においては、制御盤が、走査される箱のサイズを確認すること、箱の走査が正確であること、および、箱の周囲の領域に障害物がないことを確認することを操作者に最初に促すことによって操作者が可動装置の運転室から清掃する箱の動作を制御することを可能にする。さらに、制御盤は、可動装置に取り付けられたカメラを使用して可動装置の側部から操作者までの第1位置の画像を表示する。そのため、操作者は、運転位置から、箱の近傍に可動装置を配置することができる。加えて、操作の容易さのため制御盤はタッチスクリーンである。制御盤は上述したように爆弾処理等の種々の他の動作を制御するようにプログラムされてもよいことが当業者には理解されよう。
上記の実施形態では、冗長性を提供するためおよび箱の3次元プロファイルを決定するため、少なくとも1つの走査器(すなわち走査器)が、2つの離間した走査器を含む。一配置構成においては、各走査器は、既定の間隔で箱の表面から離れて反射されるレーザビームを放射するように配置されたレーザ走査器を含む。反射されたレーザビームはその後走査器によって検出され、距離およびしたがって走査器からの箱の位置が決定される。
一例では、走査器は、1つの面(例えば水平に)において距離を検出するように配置されており、このため、走査器および可動式箱清掃装置に対する箱の位置が決定される。別の例では、走査器は、2つ以上の面における距離を検出するように配置されており、このため、箱の3次元プロファイルを決定することができる。各例においては、可動式箱清掃装置は、この走査器または各走査器から出力された決定された情報に基づき、種々のプロファイルを有する箱を移動および清掃するために使用されうる。
一実施形態では、2つの離間した走査器は移動可能な軌道に配置されているため、走査器を走査される箱に対してほぼ垂直に配置することができる。
一実施形態では、清掃モジュールは、第2位置において少なくとも部分的に清掃室内に箱を受容するように配置された清掃室を備える。清掃モジュールは、箱が清掃室内に受容されることを必要としない回転ブラシ等の清掃用具を備えてもよいことが当業者には理解されよう。
一実施形態では、清掃モジュールは、箱の内部において清掃流体を噴霧するための少なくとも1つの噴射ノズルを含む。一例においては、少なくとも1つの噴射ノズルは箱の内側表面に噴霧するための回転噴射ノズルである。別の実施形態においては、清掃モジュールは、箱の外側に清掃流体を噴霧するための複数の噴射ノズルを含む。一配置構成においては、箱の外側に清掃流体を噴霧するための噴射ノズルは箱の周りに指定の間隔において環状に周方向に配置され、箱の外側表面を清掃する。いずれの場合でも、噴霧された清掃流体が清掃モジュールから周囲に漏れることを清掃室が防止する。
清掃流体が、水または洗剤および/もしくは消毒剤または類似物と混合された水を含んでもよいことが当業者には理解されよう。しかしながら、また、用途によってはオイルベースの溶剤等の他の清掃流体を用いてもよいと考えられる。
一実施形態では、清掃室は、噴霧された清掃流体をその中に回収するための排水溜めを含む。一例においては、排水溜めは、噴射ノズルから噴霧された清掃流体を回収するために清掃室の最も低い場所に配置される。
一実施形態では、清掃モジュールは、排水溜めから回収された噴霧された清掃流体を濾過するための濾過手段を含む。例えば、排水溜めは、噴霧された清掃流体および元から箱に詰まっていたあらゆる汚れ、埃またはごみ等の固体粒子を回収する。固体粒子は濾過手段によって濾過されるため、再使用のためにタンク内に清掃流体を回収および貯蔵することができる。一例では、濾過手段は、回収された噴霧された清掃流体から固体粒子を除去するための遠心濾過器を含む。別の例では、濾過手段は、これら固体粒子を除去するための、振動ふるい等の振動濾過器を含む。
一実施形態では、清掃モジュールは、箱の内側および/または外側に噴霧するための清掃流体(または水)と混合されるオゾンを発生させるように配置されたオゾン発生器を備える。この実施形態では、オゾン発生器は、箱および貯蔵されたリサイクル済の(すなわち濾過された)流体を殺菌するための消毒剤としてオゾンを発生させる。装置は塩素および臭素等の他の殺菌剤を用いてもよいことが当業者には理解されよう。
一実施形態では、可動式箱清掃装置は車両を含む。この実施形態では、車両は、運転手がトラックを運転するための運転室と、可動式箱清掃装置を組み込んだトレイと、を有するトラックである。別の実施形態においては、可動式箱清掃装置は、車両に取り付けられたトレーラ(例えばトラック)内に配置されている。
本発明の別の態様によれば、
第1位置にある箱の近傍に可動式箱清掃装置を配置するステップと、
可動式箱清掃装置に対する箱の位置を決定するために第1位置にある箱を走査するステップと、
決定された箱の位置情報をアームコントローラに出力するステップと、
決定された箱の位置情報に基づき、第1位置から、可動式箱清掃装置内に配置された清掃モジュールにおいて箱が清掃されうる第2位置に箱を移動させるように、アームコントローラによってアームを制御するステップと、
箱清掃モジュールによって箱を清掃するステップと、
第2位置から可動式箱清掃装置から離れた位置に箱を移動させるようにアームコントローラによってアームを制御するステップと、を含む、箱を清掃するための方法が提供される。
上記のオゾン発生器はオゾン処理のシステムおよび方法の例証的な実施形態であることが当業者には理解されよう。
本発明の一態様によれば、
液体に移動させるためのオゾンガスを供給するためのオゾン源と、
中に液体を保持するためのタンクであって、それぞれ、前記液体をタンク内に入れるための、および、前記液体をタンクから放出するための流入口および流出口を有する、タンクと、
オゾン源から受容した前記オゾンガスを前記タンクから流出口を通じて受容した前記液体の流入流に注入するためのオゾン注入器と、
前記流入流を前記オゾンガスと共に受容するためのオゾン接触室であって、オゾンガスを液体に移動させるために前記オゾンガスを前記流入流の液体と接触させ、前記オゾンガスを前記液体に移動させた前記液体を、流入口を通じて接触室からタンクに戻される流出流に排出する、オゾン接触室と、を備え、
オゾン接触室が、連続的に乱流を発生させるために前記流入流が通過する複数の接触室部分を備える、オゾン処理システムが提供される。
一実施形態では、複数の接触室部分により接触室内における液体の滞留時間が増加する。この実施形態では、接触室部分により液体内におけるオゾンガスの接触面積が増加し、そのためオゾンガスをより速く溶解させることができる。
一実施形態では、オゾンガスおよび水は、オゾンガスの気泡サイズをさらに低減するように設計された、戦略的に配置されたインライン式混合機を通過する一方で、複数の接触室部分を通過する。これにより、流入流は長い接触および/または滞留時間を経て、ガスの液体(例えば水)への適切な混合および移動を確実にする。これらインライン式混合機またはタービン式混合機または他の混合デバイスが、例えば、連続的な接触室部分(例えば、混合コイル)を形成するパイプの5メートル部分において使用される場合、オゾンガスの気泡サイズが縮小化されることが確実となり、したがって、ガスの水との移動および接触率が最大化され、水中における最高オゾン濃度が達成される。一配置構成においては、インライン式混合機は機械的な混合ノズルを含む。
一実施形態では、液体は水を含み、水に移動するオゾンガスは、水中の有機化合物および無機化合物を酸化させることによって水を処理するため、オゾン処理された水に接触している物体に対する殺菌効果を有する。水処理および殺菌する物体に対する用途における水に溶解したオゾンガスの典型的な濃度は1リットル当たり約0.1〜4ミリグラムであることが当業者には理解されよう。そのようなオゾン処理された水を、例えば、箱の内側および/または外側に噴霧して箱を清掃および殺菌するために使用してもよく、噴霧された水は処理および再使用のためにタンクに戻される。また、オゾン処理された水を、例えば、植物への噴霧に使用してもよい。この場合、オゾン処理された水は、土壌に残留化学物質を残すことなく雑草、草等に噴霧するために使用される。
別の例では、液体は水ではなく、オゾンを吸着するのに適した何らかの他の液体である。
一実施形態では、タンクは、オゾンガスをその中に移動させた液体を物体(例えば、箱または食品クレート)に対して排出するためのさらなる流出口をさらに備える。この実施形態では、タンクは、排出された液体を、それが物体に対して使用された後に戻すためのさらなる流入口をさらに備える。したがって、一例においては、オゾン処理された水は水タンクのさらなる流出口から圧送されて、箱の内側および/または外側に噴霧され、噴霧された水はさらなる流入口を通じてタンクに戻る。オゾン処理された水は手術室内の面等のあらゆる面を殺菌するために使用することができるとともに、下水処理および脱塩などの、消費目的または工業上の目的のために水を処理および除染するために使用することができることが当業者には理解されよう。加えて、オゾン処理された水は、炭疽、乳腺炎、ブドウ球菌、嚢胞性線維症等のような細菌を処理するために使用することができる。
一実施形態では、複数の連続的な接触室部分が、連続的に乱流を発生させるための複数の細長いコイルパイプを備える。パイプにより、流入流内に乱流を発生させることによって高度の接触時間が確実となり、オゾンガスの気泡サイズを低減することを目的とした機械的な混合ノズルの使用と共に、水流における適切なオゾンの質量移動を確実にする。一配置構成においては、複数の細長いコイルパイプは12のコイルパイプを備える。この配置構成においては、各コイルパイプが1500mmの長さを備える。オゾンガスをその中に収容される液体と接触させるために、例えば、より短い長さを有するより多いコイルパイプを有する(例えば、1000mmの長さを有する20のコイルパイプ)他の配置のコイルパイプが考えられることが当業者には理解されよう。
また、パイプの直径が、タンクのサイズ、用途に必要とされるオゾン処理された液体の量、液体中のオゾンガスの所望の濃度およびオゾンガスの液体への所望の移動速度に基づき指定されていることが当業者には理解されよう。
一実施形態では、複数の細長いコイルパイプがシステム内において垂直方向に向けられている。例えば、流入流内に注入されたオゾンガスは接触室によって受容され、乱流においてオゾンガスの気泡サイズを低減するために接触室の第1コイル内に垂直方向に押し出され、液体へのより良好な移動のためにその接触面積を増加する。流入流は、その後、重力により支持されて垂直方向に下方に押し出され、第2コイルにおいて気泡サイズがさらに低減される。このプロセスはコイルの細長部分において繰り返される。つまり、流入流を垂直方向に押し出す動作が濁度を上昇させ、したがって、気泡サイズの適切な低減を確実にするために戦略的に配置された機械的な混合デバイス(例えば、インライン式混合機)の動作を通じてその気泡サイズが元来縮小されていたかもしれないガスの混合を向上させる。
一実施形態では、複数の細長いコイルパイプの少なくとも1つは、オゾンガスの気泡サイズをさらに低減するためのインライン式混合機を備える。この場合、混合機は、さらに流入流内の乱流を増加させ、それにより、液体へのより良好な移動のためにオゾンガスの気泡サイズをさらに低減する。一配置構成においては、12のコイルパイプに配置された3つのインライン式混合機がある。インライン式混合機は、液体およびオゾンガスの気泡を含む流入流を引き込み、それに遠心力を印加し、流入流をコイルパイプに押し出すように配置された回転翼を含んでもよいことは当業者には理解されよう。また、インライン式混合機は、さらに濁度を増加するために穴開き固定子(perforated stator)を含んでもよい。
一実施形態では、システムは、タンクから流出口を通じて液体の流入流を受容するように配置されたポンプをさらに備える。一配置構成においては、ポンプは、液体をタンクから接触室内に押し出すとともに、液体を接触室からタンク内に戻す再循環ポンプである。
一実施形態では、オゾン注入器は、液体の加圧された流入流にオゾンガスを注入するように配置されたベンチュリバルブを備える。一例においては、加圧された流入流がベンチュリバルブに真空を生じさせるため、オゾンガスが負圧下において流入流に注入される。別の実施形態では、オゾンガスは、また、オゾン注入器に対して圧送されてもよい。
一実施形態では、タンクは、使用される機械的な混合ノズルまたはタンク内の液体を混合するためのタービンを備える。タービンの動作により、オゾンガスの液体への移動を高め、液体に移動したオゾンガスがタンク内の液体ライン上方のエアギャップおよび最終的には大気に放散されることを防止するためにタンク内に乱流を形成する。一実施形態では、タンクは、オゾンガスが大気に放散されることを防止するために全般的に大気から密閉され、タンク内の液体ライン上方のエアギャップは、物体に対して使用された(例えば、箱の清掃)任意のオゾン処理された液体を再利用することによって最小化される。
一実施形態では、オゾン源が、液体に移動するためのオゾンガスを発生させるためのオゾン発生器を備える。この実施形態では、オゾン発生器は、受容した空気からオゾンガスを形成するためのコロナ放電室を備える。オゾンガスは、コロナ放電室による、酸素原子の酸素分子(O)への結合、つまり、3O←→2Oによって形成され、この反応が吸熱であることが当業者には理解されよう。酸素を含有する受容した空気がコロナ放電室の2つの電極間の放電ギャップを通過すると空気中の酸素分子が解離し、オゾンガスを形成する。別の実施形態においては、オゾン発生器は、電解反応または空気の紫外線照射等の異なるオゾン発生システムを備える。
一実施形態では、オゾン発生器が、コロナ放電室によって受容される空気中の酸素成分を濃縮するための酸素濃縮器を備える。別の実施形態では、酸素発生器は、コロナ放電室によって受容される空気を冷却するための空調装置を備え、それによって空気中の酸素成分を増加させる。コロナ放電室は酸素富化空気から発生したオゾンガスにおいてより効率的となることが当業者には理解されよう。
一実施形態では、システムは、タンク内に配置されたセンサから受信されたタンク内の液体に移動したオゾンガスの濃度を示すデータに基づき、オゾン発生器によって発生されるオゾンガスの量を制御するように配置されたコントローラをさらに備える。この実施形態では、センサは、さらには、オゾン含有量と相関する、液体中の溶存酸素含有量を測定するために配置された酸化還元電位(ORP)センサを備える。別の実施形態では、センサは、液体中のオゾン含有量と直接相関する酸素還元電位を測定する。別の実施形態では、コントローラは、ポンプからのポンプ流量、注入速度ならびに流入流および流出流の流量を制御する。さらに、コントローラは、継続的な動作のためタンクにさらなる液体を補充することができるようにタンク内の液位を監視する。
一実施形態では、システムは、オゾン源(例えばオゾン発生器)と、オゾン注入器と、オゾン接触室と、タンクとを備えた可動装置をさらに備える。この実施形態では、可動装置が車両を備える。例えば、車両は、運転手がトラックを運転するための運転室と、オゾン発生器と、オゾン注入器と、オゾン接触室と、タンクとを組み込んだトレイとを有するトラックである。別の例では、オゾン源(例えばオゾン発生器)と、オゾン注入器と、オゾン接触室と、タンクとは、車両に取り付けられたトレーラ(例えばトラック)内に配置されている。
本発明の別の態様によれば、上述のように、オゾン処理システムを備えた可動式オゾン処理システムが提供される。
一実施形態では、可動式オゾン処理システムは移動可能な構造を備え、前記オゾン処理システムは前記移動可能な構造に取り付けられている。
一実施形態では、移動可能な構造が、シャーシ、トレーラのフレームおよびコンテナのうちの1つを備える。
本発明の別の態様によれば、
タンク内に保持される液体に移動させるためのオゾンガスを提供するステップと、
タンクから受容した前記液体の流入流に前記オゾンガスを注入するステップと、
前記流入流を前記オゾンガスと共にオゾン接触室において受容するステップと、
接触室部分において前記流入流を通過させて連続的に液体の乱流を発生させる複数の連続的な接触室部分を使用してオゾンガスを液体に移動させるためにオゾン接触室内において前記オゾンガスを前記流入流の液体と接触させるステップと、
前記液体を前記液体中に移動した前記オゾンガスと共に、オゾン接触室からタンクに戻される流出流に排出するステップと、を含む、オゾン処理の方法が提供される。
本発明の別の態様によれば、実行された場合に上記の方法を実施するコンピュータプログラムコードが提供される。
本発明をより明確に把握することができるように、ここで添付の図面を参照して実施形態の例を説明する。
本発明の一実施形態による可動式箱清掃装置から離れた第1位置にある箱を示す可動式箱清掃装置の概略図である。 箱が清掃されうる第2位置にある箱を示す、図1に示される可動式箱清掃装置の概略図である。 図1に示される可動式箱清掃装置の側面図である。 本発明の一実施形態による可動式箱清掃装置の斜視図である。 図4に示される可動式箱清掃装置のさらなる斜視図である。 本発明の一実施形態による箱を保持および移動するように配置されたアームの斜視図である。 本発明の例示的な実施形態による種々の方向のうちの1つにおける箱の斜視図である。 本発明の例示的な実施形態による種々の方向のうちの1つにおける箱の斜視図である。 本発明の例示的な実施形態による種々の方向のうちの1つにおける箱の斜視図である。 本発明の一実施形態による箱を走査するように配置された2つの離間した走査器の斜視図である。 本発明の一実施形態による清掃モジュールの斜視図である。 本発明の一実施形態による濾過手段の斜視図である。 タンクからの流入流および流出流に連通するオゾン接触室を示す、本発明の一実施形態によるオゾン発生器の概略図である。 本発明の一実施形態による物体を操作するためのシステムの概略図である。 図12のシステムを使用して物体を操作する方法のフローチャートである。 本発明の一実施形態によるオゾン処理システムの概略図である。 図14に示されるオゾン処理システムのさらなる概略図である。 図14に示されるオゾン処理システムのさらなる概略図である。 図14のシステムを使用するオゾン処理の方法のフローチャートである。
一実施形態によれば、図12は、第1位置を示す位置データを得るために第1位置にある物体を光学的に走査するように配置された走査器210を備える、物体を操作するためのシステム200と、第1位置から第2位置に物体(例えば箱)を操作するためのシステム200を実行するためのいくつかのモジュールを含むプロセッサ220と、を示す。
プロセッサ220は、走査器210から位置データを受信するように配置された操作モジュール240であって、物体を操作するために、位置データから、複数の方向の間において操作アーム(この図では図示せず)を向けるための方向付け命令を生成するように配置された操作モジュール240を含む。つまり、操作モジュール240は、第1位置にある物体の係合に対応する第1方向から第2位置にある物体の係合に対応する第2方向に操作アームを向けるための命令を生成する。さらに、プロセッサ220は、これら方向付け命令に基づき物体を操作するために操作アームを制御するように配置されたアームコントローラ250を含む。
加えて、プロセッサ220は、走査器210から位置データを受信して、位置データをシステムに対する基準座標系200に変換し、および、操作モジュール240に変換された位置データを出力するように配置された、変換モジュール230をさらに含む。基準座標系は、第1位置にある物体の3次元(例えば、x、yおよびz座標)における表示をさらに含むため、基準座標系における物体の3次元プロファイルを得ることができる。例えば、第1位置にある箱の形態の物体を走査器210によって走査して、箱の3次元プロファイルを得ることができ、この3次元プロファイルを、第1位置にある箱の係合に対応する第1方向から、第2位置にある箱の係合に対応する第2方向に操作アームを向けるための命令を生成するために使用することができる。
以下に記載される例では、システム200は(図1〜11に示すような)可動式箱清掃装置において例示される。例を参照すると、走査器210は、第1位置を示す位置データを得るために第1位置にある箱を光学的に走査するように配置されている。変換モジュール230は、その後、この位置データを走査器210から受信し、それを可動式箱清掃装置に対するx、yおよびz座標に変換し、第1位置における箱の3次元プロファイルを形成する。箱のこれらx、yおよびz座標は、続いて操作モジュール240によって使用され、アームコントローラ250が操作アームを制御するために使用する方向付け命令のシーケンスを発生させる。つまり、方向付け命令は、第1位置および第2位置における箱の係合に対応する方向間においてアームを向けるために使用される。さらに、操作モジュール240は、第2方向から(例えば歩道上に)箱を解放するためのさらなる方向にアームを向けるためのさらなる方向付け命令を発生させる。
加えて、アームは一端に把持部を含み、方向付け命令は、箱を係合する(例えば保持する)ためのおよび解放するための把持部の方向に関する命令をさらに含む。
記載されるように、箱は、当該箱に清掃作業を実施することができるように操作される。この例では、システム200は、図1および図2に示すように、第2位置において箱に清掃作業を実施するための動作モジュール(例えば、清掃モジュール)を含む。つまり、図1および図2は、可動式箱清掃装置10の形態の可動装置上に配置されるシステム200を示す。箱14は、図1に示される、装置10から離れた第1位置から、図2に示される、清掃モジュール12が箱14を清掃することが可能な所定の第2位置に移動するように操作される。
したがって、例示的な実施形態によれば、図1に示すように、可動式箱装置10から離れた第1位置にある箱14を清掃するために、可動式箱清掃装置10内に配置された清掃モジュール12を含む可動式箱清掃装置10が提供される。示されるように、可動式箱清掃装置10は、第1位置と、箱14が清掃モジュール12によって清掃されうる第2位置との間で箱14を移動させるように配置されたアーム16を含む。加えて、可動式箱清掃装置10は、可動式箱清掃装置10に対する箱の位置を決定するために第1位置にある箱14を走査するための少なくとも1つの走査器18と、走査器18によって決定された位置に基づき、箱14を第1位置と第2位置との間で移動させるためにアーム16を制御するように配置されたアームコントローラ20と、を含む。望ましくは、移動中、箱14はアーム16によって保持される。
図2は、箱14が清掃モジュール12によって清掃される第2位置にある実施形態に係る可動式箱清掃装置10を示す。したがって、使用時、操作者が可動式箱清掃装置10を箱14の近傍に配置し、走査器18から出力された箱14の決定された位置に基づき、箱14を保持するために、および、(可動式箱清掃装置10から離れた)第1位置から(箱が清掃されうる)第2位置に箱14を移動させるために、アームコントローラ20によってアーム16が制御される。箱14が清掃された後、第2位置から可動式箱清掃装置10の外の位置に箱14を戻すように移動させるため、アームコントローラ20によってアーム16が制御される。一般に、この位置は第1位置であるが、これは必須ではない。例えば、汚れた箱が一方の側にあり、清潔な箱が反対側にあるように、箱14を、可動式箱清掃装置10の反対側に戻してもよい。いずれの場合においても、可動式箱清掃装置10をさらなる箱の清掃に使用できるように箱14はその後アーム16から解放される。
可動式箱清掃装置10のアーム16は、図3に示すように、箱14を、第1位置と第2位置との間で移動させることができるように、アーム16の一端に配置された把持部22を使用して箱14を保持してもよい。加えて、清掃モジュール12は、箱14が清掃される間、少なくとも部分的に清掃室13内に箱14を受容するように配置された清掃室13を含む。
一実施形態では、箱14を清掃室13内に移動させて、そこから出すことができるように、清掃室13はその上面に、アーム16の把持部22を通過させることができる開放スロット24を有する。また、図3に示されるのは、把持部22の吸着キャップの真空を発生させるために空気を受容するための空気受け26であり、これについては図6を参照して説明する。
本発明の別の実施形態によれば、図4に示すように、可動式箱清掃装置11は車両28内に配置される。記載されるように、車両28は、(図4に示すような)トラックであってもよい。または、可動式箱清掃装置は、車両28によって牽引されるトレーラ内に配置されてもよい。いずれの場合においても、使用時、操作者は、箱14の近傍に車両28を配置し、その後、車両28が箱の清掃中に動くことができないように車両28のブレーキをかける。
一例では、操作者は、可動式箱清掃装置11に取り付けられたCCTVカメラを使用して車両28を箱14の近傍に配置する。別の例では、操作者は、走査器18によって決定された箱14の位置に基づき車両28を箱14の近傍に配置する。いずれの場合においても、車両28が箱14の近傍に配置されると、走査器18が第1位置にある箱の位置14を走査する。そのためアーム16は、箱14の決定された位置に基づき箱14を第1位置と第2位置との間で移動させるためにアームコントローラ20によって制御されうる。箱14は、また、箱14の決定された位置に基づき把持部22によって保持されてもよい。また、可動式箱清掃装置11は、可動式箱清掃装置11が箱を清掃するために使用される際にスライドして開くように配置された引戸29を含む。例えば、操作者は引戸29を閉じた状態で車両28を運転し、車両28を箱14の近傍に配置する。操作者は、その後、箱14を清掃することができるように、引戸29を作動して戸を開き、清掃モジュール12およびアーム16を露出させる。引戸29は、その後、車両28を別の位置まで運転する前に操作者によって閉じられうる。
加えて、操作者は、引戸29の動作ならびにアーム16および箱を清掃するための箱清掃モジュール12の動作を、車両28の運転室内の制御盤(図示せず)を使用して制御する。一例においては、制御盤はタッチスクリーンである。
可動式箱清掃装置11は、また、清掃室13から噴霧された清掃流体を回収するための排水溜め32を含む。記載されるように、箱14は、図5に示されるタンク33内に貯蔵された清掃流体を箱14の内側および/または外側に噴霧することによって清掃される。噴霧された清掃流体は、その後、再使用することができるように、排水溜め32によって回収され、濾過手段30によって濾過される。別法として、排水溜め32から回収される噴霧された清掃流体は雨水ドレン内に放出されるか、農業等に使用される前に濾過手段30によって濾過される。図5に示される実施形態では、濾過された流体が清掃モジュール12による使用のためタンク33内に移動することができるように、濾過手段30はタンク33の上方にある。
記載されるように、清掃流体は、箱14およびタンク33内に貯蔵された流体を殺菌するためのオゾン等の殺菌剤をさらに含む。この実施形態では、オゾンを発生させ、発生させたオゾンを清掃流体と混合するための構成要素を含むオゾン発生器34によってオゾンが生成される。これについては図11を参照して説明する。
可動式清掃装置11のうちの記載した構成要素のいくつかは、動作するために電力を必要とすることが当業者には理解されよう。この電力は、可動式箱清掃装置11内に配置された発電装置36によって供給される。図5に示される配置構成においては、発電装置36は、すべての装置に所望の電圧(例えば415V)の電力を供給することができるディーゼル発電機である。しかしながら、バッテリ、光電池等のような他の電源も想定される。
図6に示される一実施形態では、アーム16および把持部22がさらに詳細に示される。この実施形態では、アーム16は関節式のロボットアームであり、把持部22は、それに箱14を保持するための高荷重吸着キャップ42を含む。また、把持部22は、箱14をより良好に保持するために高荷重吸着キャップ42に対して箱14をさらに引き寄せるためのベロー型吸着キャップ44を含む。吸着キャップ42および44は、それに箱14を保持するため箱14の表面に吸引力を作用させるための真空手段(図示せず)を含む。真空手段はアーム16から離れて配置され、空気圧系(図示せず)が、その後、アーム16内において展開し、吸引力を吸着キャップ42および44に伝達してもよい。また、図3に示される空気受け26を、真空手段の部分真空を形成するために使用してもよいとされる。また、ベロー型吸着キャップ44は高荷重吸着キャップ42を越えて突出するとともにいくつかのひだを有し、使用時に真空手段による吸引力の作用によって除去される空気の塊を画定するため、箱14を高荷重吸着キャップ42内に引き寄せる。
図6に示される実施形態では、吸着キャップ44および44は細長部材38に沿って長手方向に配置されている。しかしながら、箱14が一般に少なくとも1つの細長表面を有する場合に細長部材38が使用されることが当業者には理解されよう。したがって、他の形状の箱に対しては、異なる構成の吸着キャップを用いてもよい。例えば、立方体形状の箱が可動式箱清掃装置11によって全般的に清掃される場合、箱を保持するために四角形の部材38上に4つの吸着キャップが配置されてもよい。
別の例では、アームコントローラ20は、さらに、真空を得ることができない場合、吸引力の供給を停止するように真空手段(図示せず)を制御するように配置されている。この場合、アームコントローラ20は把持部22上に配置された圧力センサ(図示せず)と通信し、指定の圧力を達することができない場合、アームコントローラ20は箱14が亀裂を有するために保持することができないと判断する。したがって、アームコントローラ20は把持部22に対する吸引力の供給を停止し、その後、操作者にさらなる命令を促す。また、アームコントローラ20は、さらに、アーム16上に配置された重量センサ(図示せず)により箱14内の荷重を検出するように配置されてもよい。この場合、センサは箱14が指定の重量を超えているかどうかを検出し、そうであれば、箱14を解放する。加えて、さらなる例では、アームコントローラ20は、操作者からの非常停止コマンドを受信するように配置されてもよい。そのようなコマンドを受信した場合、可動式箱清掃装置11の現在のサイクルによって、アームコントローラ20は箱14の移動および/または箱14への吸引の供給および/または箱14の清掃を停止する。またさらなる例においては、アーム16を制御するためにアームコントローラ20は操作者が手動で操作してもよい。
この実施形態では、細長部材38はアーム16に連結される支点46によって直立部材40に旋回可能に連結されている。そのため、使用時、把持部22把持部は、種々の方向で第1位置に配置された箱14を保持および移動するためにアームコントローラ20によって操作されうる。また、使用時、アームコントローラ20は、アーム16に連結された肩部48を中心に把持部22を回転し、箱14の決定された方向(例えば、直立してまたは側面で配置する等)に基づき箱14を保持するための適切な構成にするように配置される。換言すると、アームコントローラ20が、把持部22を、箱22を保持するため、およびそれを第2位置に移動するための最適な構成に配置することができるように、走査器18が、第1位置における箱の位置および/またはそのプロファイルを走査し、箱清掃装置11に対する箱14の方向を決定する。
また、図6に示される実施形態では、アーム16が、第1位置と第2位置との間で箱14を保持および移動させるために、いくつかのジョイントにおいて関節的に連結されることを視認することができる。アーム16は第1位置においていかなる方向で配置されることもできる。関節式ジョイントは360°回転するように配置されるため、関節式アーム16はいくつかの異なる軸線において操作することができる。この実施形態では、6つの関節式ジョイントがあるため、アーム16は6つの異なる軸線において操作することができる。第1関節式ジョイントは肩部48であり、これは第2関節式ジョイント50に連結されている。これがさらには、アーム16の伸縮式アーム52に連結され、可動式箱清掃装置11から離れて配置されている箱を取って移動させるためのより長いリーチをアーム16に提供する。また、伸縮式アーム52は、第3関節式ジョイント54において回転することができる。第3関節式ジョイント54は、さらには、第4関節式ジョイント(図示せず)を中心に回転することができる揺動アーム56に連結される。また、揺動アーム56は、第5関節式ジョイント60によって回転することができる。第5関節式ジョイント60は、さらには、第6関節式ジョイント60を介して基部62に固定されている。
記載されたように、把持部22は種々の方向に配置された箱14を保持するために種々の構成において使用されうる。第1の例では、図7aに示すように、箱14は、第1位置に側面で配置されており、第2位置にある場合、その前側面を上にした状態の箱14を清掃するために箱清掃モジュール12が配置されている。この例では、走査器18は、箱を、その位置を決定するために走査し、アームコントローラ20は、箱14の決定された位置および方向に基づき、把持部22の細長部材38を箱14の前側表面に沿って配置するように把持部22を制御するよう配置されている。配置されると、アームコントローラ20は、箱14を清掃される第2位置に移動させる前に、吸着キャップ42および44により吸引力を作用させるように把持部22を制御し、吸着キャップ42および44に箱14を保持する。
第2の例では、図7bに示すように、箱14は前部表面が上方を向くように、その背面で配置されている。この例では、アームコントローラ20は、また、箱14の決定された位置および方向に基づき、把持部22の細長部材38を箱14の前側表面に沿って配置するように把持部22を制御し、その後、箱14を清掃される第2位置に移動させる前に、吸着キャップ42および44により吸引力を作用させ、箱14を保持するように配置されている。
図7cに示される第3の例では、図7bと同様、箱14は、また、その背面で配置されているが、可動式箱清掃装置11からさらに離れて位置している。このため、より長いリーチを得るために、アームコントローラ20は把持部22の細長部材38を箱14の前側表面に沿って位置されるように配置されているが、把持部22の直立部材40は支点46を中心に回転され、細長部材38と実質的に並行して位置している。箱14はその後吸引力を作用させることによって保持され、上述のように清掃される第2位置に移動させられる。
また、記載されるように、走査器18は可動式箱清掃装置11に対する箱14の位置を決定する。一実施形態では、走査器18は、移動可能な軌道66上に取り付けられる2つの離間したレーザ走査器64として図8にさらに詳細に示される。この実施形態では、レーザ走査器64は箱14の3次元プロファイルを決定するために3面において箱14の位置を決定するように配置されており、それに従って箱14が保持および移動されうる。一例においては、2つの離間したレーザ走査器64は移動可能な軌道66に沿ってモータ68により移動するため、走査器64は、走査される箱14に対してほぼ垂直に配置されることができる。一例では、操作者は、レーザ走査器64を箱14と垂直に配置するために可動式箱清掃装置11上にあるCCTVカメラを使用してモータ68を動作させてもよい。別の例では、レーザ走査器64は箱14とほぼ垂直な場合に検知し、それに応じて移動するようにモータ68を制御する。
別の実施形態では、可動式箱清掃装置11は、アーム16の基部62の近傍に安全走査器(図示せず)を含む。アーム16が動作し、可動式箱清掃装置11の損傷および/または破損の潜在的な防止のためにこの領域への無断進入を監視している間、安全走査器はアーム16の周りの指定の領域を監視する。例えば、安全走査器により無断進入が認められた場合、アーム16の動きは停止される。
記載されるように、清掃モジュール12は、第2位置において少なくとも部分的に清掃室13内に箱14を受容するように配置された清掃室13を含む。図9に示される実施形態では、清掃モジュール12は、箱を清掃するために箱の内側に清掃流体を噴霧するための回転式噴射ノズル70と、箱の外側を清掃流体で清掃するために箱の周りに環状に周方向に配置された複数のノズル72とを含む。使用時、清掃流体はポンプ(図示せず)を使用してタンク33から圧送され、清掃流体はノズルから高圧で放出されることは当業者には理解されよう。例えば、ポンプは、箱14を清掃するためにノズル70および72から139リットルの流体に対して20,000kPaの加圧流体を毎分放出するように配置されてもよい。したがって、箱は20秒〜30秒清掃されてもよい。箱を清掃するために必要な時間は箱のサイズによって異なり、システムの効率が増加するにつれて減少する(例えば、決定された位置情報のより効率的な処理)ことが当業者には理解されよう。箱14が第2の位置に移動されると、箱14を清掃するために、アームコントローラ20は、洗浄サイクルを開始し、ノズル70および72を通じて清掃流体を圧送し、清掃室13内に受容された箱14の内側表面および外側表面に噴霧するためのコマンドをポンプに出力する。
図9に示される実施形態では、噴霧された清掃流体は排水溜め32に回収され、噴霧された清掃流体によって取り除かれたあらゆる大きなゴミ片は濾過格子74によって回収される。また、清掃モジュール12はノズル70および72からのスプレーしぶきを最小にするためにフラップ76を含む。加えて、スプレーしぶきおよび高圧噴射ノズルによって発生したミストが清掃室13から漏れることをさらに低減するため、ミストは排気ダクト78によって回収される。排気ダクト78は、さらには、ミストが清掃室13の前部開口部を通じて漏れることを防止するため、ミストを排気ファン80に送り、可動式箱清掃装置11の上に取り付けられた排気口82から出す。
図10に示される実施形態では、濾過手段30は、100マイクロメートルまでの大きさの固体を除去するように配置された振動ふるい84と、動作中、ふるいが水平を維持することを確実にするために配置されたジンバル86とを含む。記載されるように、濾過された流体は再使用のためにタンクに戻り、固形廃棄物はバケット88内に回収され、その後、操作者により承認済みの手法を使用して処理されうる。加えて、タンク33は、沈殿物を除去するためにタンク33の底部に配置される沈殿物回収および除去システム90を有する。また、タンク33はノズル70および72の流体圧力の上昇を低減するために、およびタンク33内における洗剤、消毒剤および/またはオゾンの混合を支援するために、複数のバッフル(図示せず)を有する。
ここで図13を参照し、箱の形態の物体を操作する例示的な方法300をまとめる。方法300は、第1位置にある箱を示す位置データを得るために第1位置にある箱を走査するステップ310と、箱が第1位置にある場合のアームによる箱の係合に対応する第1方向から、箱が第2位置にある場合のアームによる箱の係合に対応する第2方向に操作アームを向けるために得られた位置データから方向付け命令を生成するステップ320と、方向付け命令に基づき、第1位置から第2位置に箱を操作するためにアームを制御するステップ330と、を含む。
図11に示される実施形態では、オゾン発生器34は、オゾンを発生させ、それをタンク33内に貯蔵された流体と混合し、タンク33内に貯蔵された流体を殺菌するとともに、箱14を殺菌するために使用されるいくつかの構成要素を含む。オゾン発生器34は、酸素発生器92と、酸素発生器92からの酸素富化空気に電荷を通過させて酸素ラジカルを生成し、酸素原子と結合させてオゾンを形成する、コロナ放電室等のオゾン発生器94とを含む。生成されるオゾンのレベルはコントローラ96によって監視され、十分なレベルが発生すると、オゾンガスは注入器弁98を介して清掃流体内に引き込まれる。オゾンは弁98を通過して、効果的な均質化(すなわち、水への吸収を通じて形成されるオゾンガスの気泡のサイズの最小化)を生じさせるために配置された配管およびインライン式混合機102を含む接触室100内に入る。例えば、接触室100は、管内において乱流を形成する十分な混合を可能にするための18メートルのパイプのコイル部分と、3つのインライン式混合機102とを含む。混合されたオゾンと水は、その後、再循環ポンプ106を使用し、流れスイッチ104を介してタンク33内に送られる。また、オゾン発生器34は、過剰なオゾンがセンサ(図示せず)によって検出された場合、流体にオゾンが添加されることを回避するためのバイパス弁108も含む。
説明したように、図11のオゾン発生器34はオゾン処理のシステムおよび方法の例示的な実施形態である。このシステムは、オゾン処理システム400として図14に示され、図14に示すように、タンク404内に保持された液体に移動するためのオゾンガスを供給するためのオゾン源402を含む。また、システム400は、オゾン源402から受容したオゾンガスをタンク404から受容した流入流に注入するためのオゾン注入器406と、流入流をオゾンガスと共に受容し、オゾンガスを液体に移動することができるようにオゾンガスを流入流の液体と接触させ、オゾンガスが中に移動した液体を接触室408からタンク404に戻される流出流に排出するオゾン接触室408と、を含む。この実施形態では、オゾン接触室408は複数の連続的な接触室部分428(図15に示される)を含み、それを通過して前記流入流が接触室部分428内において液体の乱流を発生させる。
記載されるように、オゾン処理された液体は物体を処理するおよび/または殺菌するために物体に対して使用される。例えば、物体は箱であり、箱を清掃および殺菌するためにオゾン処理された水が使用される。さらに、一実施形態では、システム400は、(図11に示される)オゾン発生器403と、オゾン注入器406と、オゾン接触室408と、タンク404の形態のオゾン源402とを備えた車両を備える。この例では、車両は、オゾン処理された水で箱を清掃するため箱の近傍に配置されることができ、噴霧したオゾン処理された水の少なくとも一部は使用された後タンク404に戻される。記載されたように、オゾン処理された水を、箱の表面上の多くの有機化合物および無機化合物を酸化させることによって殺菌する、および/または、箱に存在する生物汚染度のレベルを低下させるために使用することができる。しかしながら、いくらかの有機化合物および無機化合物は取り除かれなくても、オゾンによって完全に酸化されなくてもよい。この場合、使用された水はあらゆる残留物と共にタンク404に戻され、タンク内の水中に存在するオゾンは任意の残りの化合物を酸化する。タンク404は、排水溜め(図示せず)と、残留物を回収する、および残留物がタンク404内の水に入ることを防止するための濾過器(図示せず)とを含むことは当業者には理解されよう。
図15は、発生したオゾンガスをタンク404の水と接触させ、オゾンガスを水に移動させるために使用されるいくつかの構成要素を含むオゾン処理システム420をさらに詳細に示す。タンク404は、タンク404からオゾン接触室408に、流出流430をそこに受け入れるための、および流入流426をそこから放出するための流入口424および流出口422を含むことを視認することができる。さらに、オゾン接触室408は、液体中のオゾンガスの適切な接触および/または滞留時間を確保することを目的とした複数の細長いコイルパイプ432を有する複数の連続的な接触室部分428を含む。
加えて、オゾン接触室408内のコイルパイプ432のいくつかは、オゾンガスの気泡サイズを低減するために複数の連続的な接触室部分428を通過する流れの乱流をさらに向上させるためのインライン式混合機434(例えば、機械的な混合ノズル)を有する。水の流入流426および一部溶解したオゾンガスを、オゾン接触室408の連続するコイルパイプ432を通して押し出すように配置された3つのインライン式混合機434があることを図16から視認できる。記載されたように、インライン式混合機434は、インライン式混合機434を通じて流入流を引き込むための回転子と、気泡を分散し、それらのサイズを低減してそれらの接触面積を増加するための固定子とを含む。
インライン式混合機434は、流入流426の水中のオゾンガスの気泡サイズを連続的に低減することによってオゾンの適切な質量移動およびそのバルク水相における水との接触を確実にする。つまり、オゾン接触室408は、液体中に一部溶解したオゾンガスを含む流入流を受容し、その接触面積を増加する、したがって、その液体への移動を増加する混合機434の動作によって、溶解されなかったオゾンガスの気泡サイズを各チャンバ内において連続的に低減する。一例においては、注入器406により注入される一部溶解したオゾンガスを含む流入流426は、連続的に乱流を発生させる乱流下において複数のコイル432内に押し出され、オゾンガスが水中により速く移動されうる(例えば、溶解する)ように、コイル432を通過するオゾンガスの気泡サイズを低減するために混合機434を通過する。
一実施形態では、それぞれが1500mmの細長い長さを有する12の細長いコイルパイプがある。したがって、連続的な接触室部分428に対して18メートルのパイプの長さが提供される。この構成により、接触室408を小型にすることができ、タンク404と共に車両等の可動装置内に配置されるように適合することができることは当業者には理解されよう。例えば、1000mmの細長い長さを有する15のコイルを有する、他のそのような小型の、容易に可搬可能な構成が実施されうることが理解されよう。また、パイプの直径は、タンク404のサイズ、オゾンガスの水への所望の移動速度、所望の水中のオゾンガスの濃度等に基づき指定されうる。
注入器406により注入される一部溶解したオゾンガスを含む流入流426は図16に示されるポンプ436により乱流下において複数のコイル432を通じて押し出される。記載されるように、ポンプは、オゾン接触室408を通じて乱流を形成するために、および発生したオゾンガスを注入器406から引き込むために流入流426を加圧する。図示しないが、ポンプ436は、タンク404からの水をオゾン接触室408に圧送するように、およびオゾン処理された水をオゾン接触室408から再びタンク404内に圧送するように配置された再循環ポンプであってもよいことは当業者には理解されよう。
図16は、オゾン処理された水の生成を監視および制御するためにセンサから情報を受信するように配置されたコントローラ444を有する、オゾンガスを水に変換するためのオゾン処理システムを示す。コントローラ444は、(タンク404内の水に溶解したオゾンの検出された濃度に基づき、オゾン発生器403によってオゾンガスの生成を制御するためにセンサ446とデータ通信している。記載されるように、センサ446は、溶存酸素を検知するように配置されたORPセンサであってもよく、この場合、コントローラ444は、さらに、この測定値から水に溶解したオゾンの濃度を決定するために配置されている。したがって、コントローラ444は、それに応じてオゾン発生器403によるオゾンガスの生成を制御することができる。
受容した空気の酸素含有量を富化させるために酸素濃縮器442により受容した酸素からオゾンガスを形成するように配置されたコロナ放電室440を含むオゾン発生器403が、図16に示される。記載されるように、コロナ放電室440は、印加されるとコロナ放電室440の放電ギャップ中に電子を流し、オゾンを形成するために酸素濃縮器442から受容した酸素富化空気の酸素分子(O)を解離するのに必要なエネルギを供給するための電圧を有する2つの離間した電極を含む。加えて、空調装置(図示せず)の使用により、コロナ放電室440を使用するオゾンの形成をさらに向上させる。
記載されるように、タンク404内のオゾン処理された水は、箱の清掃および殺菌等、物体を清掃するために物体に対して使用される。図16は、オゾン処理された水を排出するための流出口448と、排出された、オゾン処理された水の少なくとも一部を、それが箱の清掃に対して使用された後に受容するための流入口450とを有するタンク404を示す。システムは閉路ループ方式である必要はなく、流入口450は、排出された水の少なくとも一部を戻すことに加えて、タンク404の補充のために清浄水を投入してもよいことが当業者には理解されよう。
再び図11を参照すると、上に記載した特徴を有する可動装置において使用するための構成のオゾン処理システム36が示される。タンク33が、タンク33の流出口114および流入口(図示せず)を介してそれに取り付けられた再循環ポンプ106を有することを視認することができる。ポンプ106は、異物の流入からポンプを保護し、必要であれば、タンク33からの水が接触室100に入ることを防止するために流出口側114の安全弁に連結するためのストレーナ(例えば、100マイクロメートルのストレーナ)を有する。タンク33は、ポンプ106を介して、配管を介して、水の流入流および流出流に連通するために接触室100に連結されており、かつ水の流れを制御および監視する一連のバルブおよび計器を含む。バルブは上述の安全弁と、オゾン注入器による流入流へのオゾンガス注入を回避するためのバイパス弁108と、タンク33内に戻るオゾン処理された水の流れを制御するためのフローバルブ104と、を含む。タンク33は、また、箱を清掃するためにタンク33内に収容されたオゾン処理された液体を使用するための流入口118および流出口116を示す。
加えて、タンク33は、タンク33内のオゾン処理された水を混合および攪拌するためのタービン120用の取付台を含むことを視認することができる。また、タンクの内容を点検するための点検プレートと、タンクに水を補充するための補充口と、タンク33に保持された水中に溶解したオゾンの量を(または溶存酸素をORPセンサを使用して)測定するためのセンサ122とがタンク33に取り付けられている。タンク33は、オゾンガスが漏れることを防止するために、加圧されても、大気から密閉されてもよいことは当業者には理解されよう。加えて、タンクに保持された水以外の液体は、タンクをアルコール等の大気から密閉することを必要としてもよい。
ここで図17を参照し、オゾン処理の例示的な方法500をまとめる。方法500は、タンク内に保持される液体に移動させるためのオゾンガスを提供するステップ510と、タンクから受容した液体の流入流にオゾンガスを注入するステップ520と、オゾンガスを有する流入流をオゾン接触室において受容するステップ530と、接触室部分において連続的に液体の乱流を発生させるために流入流が通過する複数の連続的な接触室部分を使用してオゾンガスを液体に移動させるためにオゾン接触室内においてオゾンガスを流入流の液体と接触させるステップ540と、オゾンガスが中に移動された液体をオゾン接触室からタンクに戻される流出流に排出するステップ550と、を含む。
本発明の当業者には本発明の範囲および精神から逸脱することなく多くの改良を施すことができることは理解されよう。
以下の特許請求の範囲および上述の記載において、文言または必要な含意の表現において文脈に特に記載を要しない場合を除き、用語「を備える(comprise)」、または「を備える(comprises)」や「を備えた(comprising)」等の変化形は、包含的な意味において使用される。すなわち、言及した特徴の存在を明確化するためであるが、本発明の種々の実施形態におけるさらなる特徴の存在または追加を排除するものではない。
何らかの先行技術の刊行物が本明細書中に参照される場合、そのような参照は、オーストラリアまたはあらゆる他の国においては、同刊行物が当技術分野における共通の一般知識の一部を形成するという自認となるものではないと理解される。
本発明は、物体を操作するためのシステムに関する。本発明は、可動式箱清掃装置を使用した箱等の物体の操作における特定的であるが排他的ではない用途に関するものである。
本発明は、また、オゾン処理システムおよび方法に関する。特に、水等の液体へのオゾンガスの移動における用途に関するが、これに限られない。
従来、物体を操作するように構成されたいくつかの形態の機械的なアームを使用することにより多くの物体の操作が少なくとも工業的に実施されてきた。例えば、アームは、工場環境において、常に一方の所定の位置に配置されている物体を、もう一方の所定の位置に移動させるように構成され得る。代替的に、アームを操作者が手動で操作して、物体をある位置に位置決めし、その後、物体を操作することができる。物体を手動で操作するこの方法は、清掃のために箱を操作する公知の方法において実証され得る。
例えば、可動式の箱清掃は、一般に、操作者が加圧スプレーガン等の可動式箱清掃装置を使用することにより手動で実施されてきた。場合によっては、箱は、噴霧された任意の流体を収容および回収するために可動式箱清掃装置の清掃室内に配置されてきた。
一般に、これら箱清掃室および清掃機構(例えば、スプレーガン)は、車両によって箱の物理的位置の間を移動させられる。例えば、箱清掃室は、操作者が車両を運転し、清掃される1つ以上の箱の近傍に車両を配置することができるように、車両によって牽引されるトレーラに組み込まれてもよい。トレーラが適切な位置に配置されると、操作者は、箱をそれが清掃されうる位置に物理的に移動させる、又は、箱に係合すべくガントリークレーン等の移動機構を操作し、清掃される位置に箱を移動させることができる。いずれの場合にも、操作者は、箱を手動で配置して箱を移動させる、又は、清掃機構を使用して箱を清掃することができるように箱を所望の位置に移動させるように配置することを要する。
既存のオゾン処理システムでは、水等の液体に導入または注入されるオゾンガスの移動にオゾン接触室を使用する。これは、気泡拡散接触装置(bubble diffuser contactors)、直接注入法および/またはタービン式混合機を使用して達成されうる。気泡拡散接触装置は、動作に追加のエネルギを必要とせず、高いオゾン移動速度を有するが、一般に、オゾンガスの気泡に十分な接触面積を提供するために5〜7メートルの水深において組み立てられ、オゾンガスの水への移動速度は比較的遅い。一般に、注入器による接触は、オゾンガスが負圧下において水流に注入されるため、より速い移動速度を有する。しかしながら、濃度がオゾンガスの水への最高移動速度(maximum ozone gas to water transfer ratio)によって制限されるため、この方法では高濃度のオゾン処理された液体を生成することは困難である。タンク内においてオゾンガスを水と混合するためにタービン式混合機を使用することができるが、気泡拡散接触室と同様に、タービン混合式タンクはオゾンガスの気泡との十分な接触領域を提供するために5メートルまでの深い水深を必要とし、かつオゾンガス移動速度も比較的遅い。
本発明の第1態様によれば、アームを制御するためのアームコントローラが提供され、アームコントローラは、
物体が第1位置にある場合の物体の位置を示す情報および物体の3次元プロファイルを示す情報を走査器から受信し、
走査器からの受信された情報に基づき、第1位置にある場合に物体に係合して第1位置から第2位置に物体を移動させるようにアームを制御するように配置され
走査器からの情報は、物体の表面までの距離値の形態の位置データから決定され、3次元座標データに変換されて、3次元座標データ内において物体または物体の3次元プロファイルを識別するために使用され、物体までの距離は、少なくとも2つの交差する面を含む2つ以上の面において検出される
本発明の別の態様によれば、
走査器に対する距離値の形態で前記第1位置を示す位置データを得ることによって第1位置に物体を位置決めする光学式走査器であって、物体までの距離は少なくとも2つの交差する面を含む2つ以上の面において検出される、光学式走査器と、
位置データを受信して、位置データを3次元座標データに変換するように配置された変換モジュールと、を備え、
前記システムは、3次元座標データ内において物体を識別するように構成され、
前記システムは、物体の位置を示すデータを受信して、物体の位置を示すデータから、前記物体が前記第1位置にある場合の前記アームによる前記物体の係合に対応する第1方向から、前記物体が第2位置にある場合の前記アームによる前記物体の係合に対応する第2方向に操作アームを向けるためにの方向付け命令を生成するように配置された操作モジュールを含み
前記システムは、方向付け命令を受信して、方向付け命令に基づき、第1位置から第2位置に物体を操作するように操作アームを制御するように配置されたアームコントローラを含む、物体を操作するためのシステムが提供される。
一実施形態では、システムは、3次元座標データにおいて物体の3次元プロファイルを位置決めすることによって物体を識別するように構成され、操作モジュールは、物体の位置を示すデータおよび物体の3次元プロファイルを示すデータを受信してそれらデータから方向付け命令を生成するように配置されている。
例においては、変換モジュールは、さらに、基準座標系における物体の3次元プロファイルを得ることができるように、位置データを3次元座標データ(例えば、x、yおよびz座標)に変換するように配置されている。代替的に、変換モジュールは、位置データを極座標に変換するように配置されている。
一実施形態では、第2位置は予め定義されている。この実施形態では、第2位置は少なくとも部分的に物体の識別により決定される。
一実施形態では、システムは、走査器からの受信された位置データから第1位置にある物体を識別するための識別モジュールをさらに備える。別の配置構成においては、物体は操作者によって識別される。
一実施形態では、識別モジュールは、位置データにおいて予め定義されたパターンから物体を識別する。
一実施形態では、アームコントローラは、さらに、方向付け命令に基づき、第1位置から第2位置に物体を並進操作するように操作アームを制御するように配置されている。別の実施形態では、アームコントローラは、さらに、方向付け命令に基づき、第1位置から第2位置に物体を回転操作するように操作アームを制御するように配置されている。アームコントローラは、操作アームが回転操作および/または並進操作により物体を第1位置から第2位置におよび逆に操作するように制御するよう配置されてもよいことが当業者には理解されよう。
一実施形態では、操作アームは、一端に、操作アームに物体を保持するための把持部を備える。一例においては、把持部は物体を回転するように配置されている。
一実施形態では、システムは、第2位置にある物体に関連する動作を実施するように配置された動作モジュールをさらに備える。
一実施形態では、物体は容器を備える。
一配置構成においては、容器は箱を備える。別の配置構成においては、動作モジュールは、箱を清掃するための清掃モジュールを備える。さらに別の配置構成においては、容器は爆弾を備え、動作モジュールは爆弾の処理のための爆弾処理モジュールを備える。
一実施形態では、システムは、走査器と、操作モジュールと、アームコントローラ(例えば、車両)と、を備えた可動装置を備える。
一例においては、物体は負傷した人物を含む。この例では、システムは、受信された位置データに基づき、操作アームの一端にある担架を第1位置の負傷した人物の下に配置することによって負傷した人物を回収するために使用されることができ、続いて負傷した人物を第2位置に移動させることができる。さらに、負傷した人物の回収のためシステムを可動装置上に配置してもよく、かつ負傷した人物の回収を完全に自動化することができるように可動装置が無人車両であってもよいことが当業者には理解されよう。
本発明の別の態様によれば、
走査器に対する距離値の形態で第1位置を示す位置データを得るために走査器による光学走査によって第1位置に物体を位置決めするステップであって、物体までの距離が、少なくとも2つの交差する面を含む2つ以上の面において検出される、ステップと、
位置データを3次元座標データに変換することによって位置データを処理するステップと、
3次元座標データ内において物体を識別するステップと、
物体の位置を示す前記データから、前記物体が前記第1位置にある場合の前記アームによる前記物体の係合に対応する第1方向から、前記物体が第2位置にある場合の前記アームによる前記物体の係合に対応する第2方向に操作アームを向けるための方向付け命令を生成するステップと、
方向付け命令に基づき、物体に係合して第1位置から第2位置に物体を操作するために操作アームを制御するステップと、を含む、物体を操作する方法が提供される。
一実施形態では、方法は、3次元座標データにおいて物体の3次元プロファイルを位置決めすることによって物体を識別するステップと、物体の位置を示すデータおよび物体の3次元プロファイルを示すデータから方向付け命令を生成するステップと、を含む。
本発明の別の態様によれば、
走査器に対する距離値の形態で前記第1位置を示す位置データを得ることによって第1位置に物体を配置する予定の位置を光学的に走査するように配置された走査器であって、配置する予定の位置までの距離が、少なくとも2つの交差する面を含む2つ以上の面において検出される、走査器と、
位置データを受信して、位置データを3次元座標データに変換するように配置された変換モジュールと、
位置データを受信し、位置データから、前記物体が第2位置にある場合の前記アームによる前記物体の係合に対応する第1方向から、前記物体が前記第1位置にある場合の前記アームによる前記物体の係合に対応する第2方向に操作アームを向けるための方向付け命令を生成するように配置された操作モジュールと、
方向付け命令を受信して、方向付け命令に基づき、第2位置から第1位置に物体を操作するように操作アームを制御するように配置されたアームコントローラと、を備える、物体を操作するためのシステムが提供される。
一例においては、物体は第1位置に配置されておらず、第1位置に配置されるように操作アームによって第2位置に保持される。例えば、第1位置は、第2位置に現在保持されている物体を貯蔵するための棚を含む。この例では、システムは、貯蔵棚を走査するために使用され、続いて、走査器からの受信された第1位置を示す位置データに基づき、貯蔵棚のパレットまたはクレート等の物体を配置する予定の位置を決定することができる。別の例では、物体は弾薬を受容するように配置された容器である。この例では、上述のような可動装置は、第1位置(例えば、戦場または飛行機の弾薬庫内)の弾薬を配置する予定の位置の近傍に配置されることができ、この予定の位置は、走査器によって走査され、続いて、アームを操作して弾薬を第1位置に配置するための方向付け命令を生成することができる。別の例では、物体は、塗料のペイロードを受容するように配置された容器である。同様に、可動装置は、第1位置(例えば道路上)の塗料を配置する予定の位置の近傍に配置されることができ、この予定の位置は走査器によって走査され、第1位置において塗料を放出するためにアームを操作するための方向付け命令を生成することができる。さらに別の例においては、容器は、外科用ツール等の医療機器を受容するために使用される。この場合、外科用ツールは、走査器からの受信された位置データに基づき第1位置において使用されうる。
上記の物体を操作するシステムおよび方法は清掃のために箱を操作するシステムおよび方法において例証されうることが当業者には理解されよう。
本発明の別の態様によれば、
箱を清掃するために可動式箱清掃装置内に配置された清掃モジュールと、
可動式箱清掃装置から離れた第1位置と、清掃モジュールによって箱が清掃されうる第2位置との間において箱を移動するように配置されたアームと、
走査器に対する距離値の形態で位置データを得ることにより可動式箱清掃装置に対する箱の位置を決定するために、第1位置を走査することによって箱を位置決めするように配置された少なくとも1つの走査器であって、距離が、少なくとも2つの交差する面を含む2つ以上の面において検出される、少なくとも1つの走査器と、
位置データを受信するように配置された、および位置データを3次元座標データに変換するように配置された変換モジュールと、を備え、
前記装置は、3次元座標データ内において箱を識別するように構成され、
前記装置は、箱の位置を示すデータを受信して、箱の位置を示すデータから、箱が前記第1位置にある場合の前記アームによる箱の係合に対応する第1方向から、箱が第2位置にある場合の前記アームによる箱の係合に対応する第2方向にアームを向けるための方向付け命令を生成するように配置された操作モジュールを含み、
前記装置は、箱に係合して第1位置と第2位置との間で箱を移動させるため、方向付け命令を受信して、方向付け命令に基づきアームを制御するように配置されたアームコントローラを含む、可動式箱清掃装置が提供される。
一実施形態では、装置は、3次元座標データ内において箱の3次元プロファイルを位置決めすることによって箱を識別するように構成され、操作モジュールは、箱の位置を示すデータおよび箱の3次元プロファイルを示すデータを受信して、それらのデータから方向付け命令を生成するように配置されている。
一実施形態では、アームは関節式のロボットアームである。一例においては、アームは、一端にあるツールを含む。一配置構成においては、ツールは、係合手段によって物体を保持するための把持部を備える。1つの配置構成においては、係合手段が少なくとも1つの吸着カップを備え、他の配置構成においては、係合手段が少なくとも1つの爪を備える。例えば、爪は、種々の重さおよび寸法の種々の形状の物体(例えば、箱、爆弾、担架等)を保持するための空気式操作アームまたは油圧式操作アームを含む。
一例においては、関節式のロボットアームは、一端に、ロボットアームに箱を保持するための把持部を含む。把持部は、箱を把持し、したがって、箱をアームに保持するように配置されるが、位置間で箱を移動させる一方で保持するために、箱に(例えば、箱に事前配置されたスロットに係合することにより)係合してもよいことは当業者には理解されよう。また、ロボットアームは、ロボットアームの把持部側の端部の反対側の端部において可動式箱清掃装置に固定されるため、可動式箱清掃装置から離れた位置(例えば、道路の縁石側に)と、箱清掃装置内に配置された清掃モジュールによって箱が清掃されうる第2位置との間で箱を移動させることができることは理解されよう。
一実施形態では、把持部は少なくとも1つの吸着カップを含む。一配置構成においては、この吸着カップまたは各吸着カップが、箱を保持するために箱の表面に吸引力を作用させるように配置された真空手段を備える。可動式箱清掃装置は、この吸着カップまたは各吸着カップ内に部分真空を形成するための空気ポンプまたは類似物を含むことが当業者には理解されよう。別の配置構成においては、この吸着カップまたは各吸着カップが、より大きな真空力を箱の表面に付与することを可能にするベロー型吸着カップを備える。さらなる配置構成においては、把持部は、2つの高荷重吸着カップが側面に配置された1つの中心ベロー型吸着カップを含むため、中心ベロー型吸着カップが、2つの高荷重吸着カップ内に箱を引き込み、より良好に箱を保持することができる。
一実施形態では、把持部は、関節式のロボットアームに連結された支点を中心に旋回するように配置されている。この方法により、把持部は、箱を保持して、箱が直立している場合またはその側面で配置されている場合等のような、種々の方向から箱を移動させるように動作されうる。例えば、アームが側面で配置されている箱を移動させるために使用される場合、把持部は箱を保持するために適切に構成されうる。把持部および箱は、その後、それらが第1位置と第2位置との間で移動する際、支点を中心に旋回することができる。
一実施形態では、アームコントローラは、関節式のロボットアームに連結された肩部を中心に把持部を回転させるように配置されている。把持部は、その後、その現在の方向(例えば、直立または側面で配置する等)に箱を保持するための適切な配置に回転させられる。したがって、一例においては、アームコントローラは、肩部を介してアームを制御し、箱を保持するための把持部を構成するとともに、少なくとも1つの走査器によって決定された位置に基づき、第1位置と第2位置との間で箱を移動させるようにアームを制御する。
一実施形態では、関節式のロボットアームは、第1位置と第2位置との間で箱を移動させるために6つの関節式ジョイントを含む。アームの関節式ジョイントの数は、サイズ、構成、可動式清掃装置からの距離ならびに移動および清掃される箱の全体的な方向によって、より多くてもより少なくてもよいことが当業者には理解されよう。また、アームの関節で接合された長さもまた用途によってサイズが異なってもよいことが当業者には理解されよう。
一実施形態では、走査器は、既定の高低差において第1位置の物体の表面からの走査器に対する距離値の形態で位置データを得る。この実施形態では、走査器は、物体の表面に沿って水平に走査し、x軸上におけるいくつかの距離値を得る。これら距離値がz軸値を形成する。一配置構成において、走査器は、既定の高低差によって付与された種々のy軸値を1度の掃引または動きで水平に走査する。したがって、走査器は、変換モジュールによって可動装置に対するx、yおよびz座標を含む基準座標系に変換されうる位置データを得る。
一実施形態では、走査器はレーザ走査器を備える。一例においては、レーザ走査器はSICK(商標)レーザ走査器である。
一実施形態では、走査器は直角に対して所定の角度で走査する。一配置構成においては、この角度は、可動装置から延びる垂線から1〜45度である。別の配置構成においては、この角度は可動装置から延びる垂線から15度である。
一実施形態では、走査器は、x、yおよびz座標により画定される物体の3次元プロファイルを形成するためにより多数の距離値を得るため、2つの離間した走査器を備える。さらに別の配置構成においては、第1位置における物体の3次元プロファイルをより良好に決定するため、2つの走査器は垂線に対して逆の15度の角度において走査する。
一実施形態では、走査器は可動式箱清掃装置に対する箱の3次元プロファイルを決定する。
一実施形態では、アームコントローラは、箱を保持して、決定された箱の3次元プロファイルに基づき箱を移動させるためにアームを制御するように配置されている。例えば、走査器は第1位置にある箱を走査し、その3次元プロファイル(例えば、箱の形状および可動式箱清掃装置に対する方向)を決定する。そのため、把持部は、箱を保持し、その後、箱を第1位置から第2位置に移動させることができる。この例では、アームコントローラは、把持部が箱を保持するのに適した箱の表面を決定し、箱を保持するために把持部を構成し、アームの関節式ジョイントの動きを制御し、保持された箱を、清掃モジュールによって清掃することができるように、第1位置から第2位置に移動させる。アームコントローラは、その後、続いて、決定されたプロファイルに基づき、箱を第1位置に戻し、箱を解放するためにアームを制御する。箱が望ましくない方向(例えば、地面に側面で配置されている)にあると判断した場合、それは、可動式箱清掃装置に対して既定の位置にある第1位置に所望の方向(例えば直立)に戻されると考えられる。
別の例では、走査器が第1位置にある箱を走査し、識別モジュールが箱を識別するための位置データを得る。この例では、識別モジュールが、走査された位置データから車輪および箱のフロントパネルの位置をまず決定することによって箱を識別する。標準サイズの箱においては、フロントパネルのサイズおよび位置に対する車輪のサイズおよび位置は公知であることが当業者には理解されよう。この方式で、公知のサイズの箱を走査するための処理時間および資源を削減することができる。車輪および箱のフロントパネルの位置は、その後、箱の方向およびそのサイズを決定するために使用されうる。加えて、箱のサイズは一般に標準化されているため、箱の3次元プロファイルは箱の公知のプロファイルを使用した変換モジュールにより完成されうる。
別の例では、走査器は、箱を走査する一方で、箱の周囲の視野における環境を走査し、障害物(例えば人物)が、配置されているかどうかおよび/または箱のすぐ周囲の領域に侵入しているかどうかを決定する。その場合、操作者に警報が通知され、箱の移動等の動作を一時停止させることができる。一例においては、システムは、侵入者または障害物について箱の周囲環境を走査するように指示されている追加の走査器を備える。
一実施形態では、可動装置は、操作者が操作する物体を制御および/または監視し、続いて、物体(例えば箱)に対して動作を実施するための制御盤を備える。一例においては、制御盤が、走査される箱のサイズを確認すること、箱の走査が正確であること、および、箱の周囲の領域に障害物がないことを確認することを操作者に最初に促すことによって操作者が可動装置の運転室から清掃する箱の動作を制御することを可能にする。さらに、制御盤は、可動装置に取り付けられたカメラを使用して可動装置の側部から操作者までの第1位置の画像を表示する。そのため、操作者は、運転位置から、箱の近傍に可動装置を配置することができる。加えて、操作の容易さのため制御盤はタッチスクリーンである。制御盤は上述したように爆弾処理等の種々の他の動作を制御するようにプログラムされてもよいことが当業者には理解されよう。
上記の実施形態では、冗長性を提供するためおよび箱の3次元プロファイルを決定するため、少なくとも1つの走査器(すなわち走査器)が、2つの離間した走査器を含む。一配置構成においては、各走査器が、既定の間隔で箱の表面から離れて反射されるレーザビームを放射するように配置されたレーザ走査器を含む。反射されたレーザビームはその後走査器によって検出され、距離およびしたがって走査器からの箱の位置が決定される。
一例では、走査器は、1つの面(例えば水平に)において距離を検出するように配置されており、このため、走査器および可動式箱清掃装置に対する箱の位置が決定される。別の例では、走査器は、2つ以上の面における距離を検出するように配置されており、このため、箱の3次元プロファイルを決定することができる。各例においては、可動式箱清掃装置は、この走査器または各走査器から出力された決定された情報に基づき、種々のプロファイルを有する箱を移動および清掃するために使用されうる。
一実施形態では、2つの離間した走査器は移動可能な軌道に配置されているため、走査器を走査される箱に対してほぼ垂直に配置することができる。
一実施形態では、清掃モジュールは、第2位置において少なくとも部分的に清掃室内に箱を受容するように配置された清掃室を備える。清掃モジュールは、箱が清掃室内に受容されることを必要としない回転ブラシ等の清掃用具を備えてもよいことが当業者には理解されよう。
一実施形態では、清掃モジュールは、箱の内部において清掃流体を噴霧するための少なくとも1つの噴射ノズルを含む。一例においては、少なくとも1つの噴射ノズルは箱の内側表面に噴霧するための回転噴射ノズルである。別の実施形態においては、清掃モジュールは、箱の外側に清掃流体を噴霧するための複数の噴射ノズルを含む。一配置構成においては、箱の外側に清掃流体を噴霧するための噴射ノズルは箱の周りに指定の間隔において環状に周方向に配置され、箱の外側表面を清掃する。両場合において、噴霧された清掃流体が清掃モジュールから周囲に漏れることを清掃室が防止する。
清掃流体が、水または洗剤および/もしくは消毒剤または類似物と混合された水を含んでもよいことが当業者には理解されよう。しかしながら、また、用途によってはオイルベースの溶剤等の他の清掃流体を用いてもよいと考えられる。
一実施形態では、清掃室は、噴霧された清掃流体をその中に回収するための排水溜めを含む。一例においては、排水溜めは、噴射ノズルから噴霧された清掃流体を回収するために清掃室の最も低い場所に配置される。
一実施形態では、清掃モジュールは、排水溜めから回収された噴霧された清掃流体を濾過するための濾過手段を含む。例えば、排水溜めは、噴霧された清掃流体および元から箱に詰まっていたあらゆる汚れ、埃またはごみ等の固体粒子を回収する。固体粒子は濾過手段によって濾過されるため、再使用のためにタンク内に清掃流体を回収および貯蔵することができる。一例では、濾過手段は、回収された噴霧された清掃流体から固体粒子を除去するための遠心濾過器を含む。別の例では、濾過手段は、これら固体粒子を除去するための、振動ふるい等の振動濾過器を含む。
一実施形態では、清掃モジュールは、箱の内側および/または外側に噴霧するための清掃流体(または水)と混合されるオゾンを発生させるように配置されたオゾン発生器を備える。この実施形態では、オゾン発生器は、箱および貯蔵されたリサイクル済の(すなわち濾過された)流体を殺菌するための消毒剤としてオゾンを発生させる。装置は塩素および臭素等の他の殺菌剤を用いてもよいことが当業者には理解されよう。
一実施形態では、可動式箱清掃装置は車両を含む。この実施形態では、車両は、運転手がトラックを運転するための運転室と、可動式箱清掃装置を組み込んだトレイと、を有するトラックである。別の実施形態においては、可動式箱清掃装置は、車両に取り付けられたトレーラ(例えばトラック)内に配置されている。
本発明の別の態様によれば、
第1位置にある箱の近傍に可動式箱清掃装置を配置するステップと、
走査器に対する距離値の形態で位置データを得ることによって、可動式箱清掃装置に対する箱の位置を決定するために走査器による走査によって第1位置にある箱を位置決めするステップであって、箱までの距離が、少なくとも2つの交差する面を含む2つ以上の面において検出される、ステップと、
位置データを3次元座標データに変換することによって位置データを処理するステップと、
3次元座標データ内において箱を識別するステップと、
箱が前記第1位置にある場合の前記アームによる箱の係合に対応する第1方向から、可動式箱清掃装置内に配置された清掃モジュールにおいて箱が清掃されうる第2位置にある場合の前記アームによる箱の係合に対応する第2方向にアームを向けるために箱の位置を示すデータから操作モジュールによって方向付け命令を生成し、前記方向付け命令をアームコントローラに出力するステップと、
方向付け命令に基づき、箱が第1位置にある場合に箱に係合して、箱を第1位置から第2位置に移動させるように、アームコントローラによってアームを制御するステップと、
箱清掃モジュールによって箱を清掃するステップと、
第2位置から可動式箱清掃装置から離れた位置に箱を移動させるためにアームコントローラによってアームを制御するステップと、を含む、箱を清掃するための方法が提供される。
一実施形態では、方法は、3次元座標データ内において箱の3次元プロファイルを位置決めすることによって箱を識別するステップと、箱の位置を示すデータおよび箱の3次元プロファイルを示すデータから操作モジュールにより方向付け命令を生成するステップと、を含む。
上記のオゾン発生器はオゾン処理のシステムおよび方法の例証的な実施形態であることが当業者には理解されよう。
本発明の一態様によれば、
液体に移動させるためのオゾンガスを供給するためのオゾン源と、
中に液体を保持するためのタンクであって、それぞれ、前記液体をタンク内に入れるための、および、前記液体をタンクから放出するための流入口および流出口を有する、タンクと、
オゾン源から受容した前記オゾンガスを前記タンクから流出口を通じて受容した前記液体の流入流に注入するためのオゾン注入器と、
前記流入流を前記オゾンガスと共に受容するためのオゾン接触室であって、オゾンガスを液体に移動させるために前記オゾンガスを前記流入流の液体と接触させ、前記オゾンガスを前記液体に移動させた前記液体を、流入口を通じて接触室からタンクに戻される流出流に排出する、オゾン接触室と、を備え、
オゾン接触室が、連続的に乱流を発生させるために前記流入流が通過する複数の接触室部分を備える、オゾン処理システムが提供される。
一実施形態では、複数の接触室部分により接触室内における液体の滞留時間が増加する。この実施形態では、接触室部分により液体内におけるオゾンガスの接触面積が増加し、そのためオゾンガスをより速く溶解することができる。
一実施形態では、オゾンガスおよび水は、オゾンガスの気泡サイズをさらに低減するように設計された、戦略的に配置されたインライン式混合機を通過する一方で、複数の接触室部分を通過する。これにより、流入流は長い接触および/または滞留時間を経て、ガスの液体(例えば水)への適切な混合および移動が確実となる。これらインライン式混合機またはタービン式混合機または他の混合デバイスが、例えば、連続的な接触室部分(例えば、混合コイル)を形成するパイプの5メートル部分において使用される場合、オゾンガスの気泡サイズが縮小化されることが確実となり、したがって、ガスの水との移動および接触率が最大化され、水中における最高オゾン濃度が達成される。一配置においては、インライン式混合機は機械的な混合ノズルを含む。
一実施形態では、液体は水を含み、水に移動するオゾンガスは、水中の有機化合物および無機化合物を酸化させることによって水を処理するため、オゾン処理された水に接触している物体に対する殺菌効果を有する。水処理および殺菌する物体に対する用途における水に溶解したオゾンガスの典型的な濃度は1リットル当たり約0.1〜4ミリグラムであることは当業者には理解されよう。そのようなオゾン処理された水を、例えば、箱の内側および/または外側に噴霧して箱を清掃および殺菌するために使用してもよく、噴霧された水は処理および再使用のためにタンクに戻される。また、オゾン処理された水を、例えば、植物への噴霧に使用してもよい。この場合、オゾン処理された水は、土壌に残留化学物質を残すことなく雑草、草等に噴霧するために使用される。
別の例では、液体は水ではなく、オゾンを吸着するのに適した何らかの他の液体である。
一実施形態では、タンクは、オゾンガスをその中に移動させた液体を物体(例えば、箱または食品クレート)に対して排出するためのさらなる流出口をさらに備える。この実施形態では、タンクは、排出された液体を、それが物体に対して使用された後に戻すためのさらなる流入口をさらに備える。したがって、一例においては、オゾン処理された水は水タンクのさらなる流出口から圧送されて、箱の内側および/または外側に噴霧され、噴霧された水はさらなる流入口を通じてタンクに戻る。オゾン処理された水は手術室内の面等のあらゆる面を殺菌するために使用することができるとともに、下水処理および脱塩などの、消費目的または工業上の目的のために水を処理および除染するために使用することができることが当業者には理解されよう。加えて、オゾン処理された水は、炭疽、乳腺炎、ブドウ球菌、嚢胞性線維症等のような細菌を処理するために使用することができる。
一実施形態では、複数の連続的な接触室部分が、連続的に乱流を発生させるための複数の細長いコイルパイプを備える。パイプにより、流入流内に乱流を発生させることによって高度の接触時間が確実となり、オゾンガスの気泡サイズを低減することを目的とした機械的な混合ノズルの使用と共に、水流における適切なオゾンの質量移動を確実にする。一配置構成においては、複数の細長いコイルパイプは12のコイルパイプを備える。この配置構成においては、各コイルパイプが1500mmの長さを備える。オゾンガスをその中に収容される液体と接触させるために、例えば、より短い長さを有するより多いコイルパイプを有する(例えば、1000mmの長さを有する20のコイルパイプ)他の配置のコイルパイプが考えられることが当業者には理解されよう。
また、パイプの直径が、タンクのサイズ、用途に必要とされるオゾン処理された液体の量、液体中のオゾンガスの所望の濃度およびオゾンガスの液体への所望の移動速度に基づき指定されていることは当業者には理解されよう。
一実施形態では、複数の細長いコイルパイプがシステム内において垂直方向に向けられている。例えば、流入流内に注入されたオゾンガスは接触室によって受容され、乱流においてオゾンガスの気泡サイズを低減するために接触室の第1コイル内に垂直方向に押し出され、液体へのより良好な移動のためにその接触面積を増加する。流入流は、その後、重力により支持されて垂直方向に下方に押し出され、第2コイルにおいて気泡サイズがさらに低減される。このプロセスはコイルの細長部分において繰り返される。つまり、流入流を垂直方向に押し出す動作が濁度を上昇させ、したがって、気泡サイズの適切な低減を確実にするために戦略的に配置された機械的な混合デバイス(例えば、インライン式混合機)の動作を通じてその気泡サイズが元来縮小されていたかもしれないガスの混合を向上させる。
一実施形態では、複数の細長いコイルパイプの少なくとも1つは、オゾンガスの気泡サイズをさらに低減するためのインライン式混合機を備える。この場合、混合機は、さらに流入流内の乱流を増加させ、それにより、液体へのより良好な移動のためにオゾンガスの気泡サイズをさらに低減する。一配置構成においては、12のコイルパイプに配置された3つのインライン式混合機がある。インライン式混合機は、液体およびオゾンガスの気泡を含む流入流を引き込み、それに遠心力を印加し、流入流をコイルパイプに押し出すように配置された回転翼を含んでもよいことは当業者には理解されよう。また、インライン式混合機は、さらに濁度を増加するために穴開き固定子(perforated stator)を含んでもよい。
一実施形態では、システムは、タンクから流出口を通じて液体の流入流を受容するように配置されたポンプをさらに備える。一配置構成においては、ポンプは、液体をタンクから接触室内に押し出すとともに、液体を接触室からタンク内に戻す再循環ポンプである。
一実施形態では、オゾン注入器は、液体の加圧された流入流にオゾンガスを注入するように配置されたベンチュリバルブを備える。一例においては、加圧された流入流がベンチュリバルブに真空を生じさせるため、オゾンガスが負圧下において流入流に注入される。別の実施形態では、オゾンガスは、また、オゾン注入器に対して圧送されてもよい。
一実施形態では、タンクは、使用される機械的な混合ノズルまたはタンク内の液体を混合するためのタービンを備える。タービンの動作により、オゾンガスの液体への移動を高め、液体に移動したオゾンガスがタンク内の液体ライン上方のエアギャップおよび最終的には大気に放散されることを防止するためにタンク内に乱流を形成する。一実施形態では、タンクは、オゾンガスが大気に放散されることを防止するために全般的に大気から密閉され、タンク内の液体ライン上方のエアギャップは、物体に対して使用された(例えば、箱の清掃)任意のオゾン処理された液体を再利用することによって最小化される。
一実施形態では、オゾン源が、液体に移動するためのオゾンガスを発生させるためのオゾン発生器を備える。この実施形態では、オゾン発生器は、受容した空気からオゾンガスを形成するためのコロナ放電室を備える。オゾンガスは、コロナ放電室による、酸素原子の酸素分子(O)への結合、つまり、3O←→2Oによって形成され、この反応が吸熱であることは当業者には理解されよう。酸素を含有する受容した空気がコロナ放電室の2つの電極間の放電ギャップを通過すると空気中の酸素分子が解離し、オゾンガスを形成する。別の実施形態においては、オゾン発生器は、電解反応または空気の紫外線照射等の異なるオゾン発生システムを備える。
一実施形態では、オゾン発生器が、コロナ放電室によって受容される空気中の酸素成分を濃縮するための酸素濃縮器を備える。別の実施形態では、酸素発生器は、コロナ放電室によって受容される空気を冷却するための空調装置を備え、それによって空気中の酸素成分を増加する。コロナ放電室は酸素富化空気から発生したオゾンガスにおいてより効率的となることが当業者には理解されよう。
一実施形態では、システムは、タンク内に配置されたセンサから受信されたタンク内の液体に移動したオゾンガスの濃度を示すデータに基づき、オゾン発生器によって発生されるオゾンガスの量を制御するように配置されたコントローラをさらに備える。この実施形態では、センサは、さらには、オゾン含有量と相関する、液体中の溶存酸素含有量を測定するために配置された酸化還元電位(ORP)センサを備える。別の実施形態では、センサは、液体中のオゾン含有量と直接相関する酸素還元電位を測定する。別の実施形態では、コントローラは、ポンプからのポンプ流量、注入速度ならびに流入流および流出流の流量を制御する。さらに、コントローラは、継続的な動作のためタンクにさらなる液体を補充することができるようにタンク内の液位を監視する。
一実施形態では、システムは、オゾン源(例えばオゾン発生器)と、オゾン注入器と、オゾン接触室と、タンクとを備えた可動装置をさらに備える。この実施形態では、可動装置が車両を備える。例えば、車両は、運転手がトラックを運転するための運転室と、オゾン発生器と、オゾン注入器と、オゾン接触室と、タンクとを組み込んだトレイとを備えたトラックである。別の例では、オゾン源(例えばオゾン発生器)と、オゾン注入器と、オゾン接触室と、タンクとは、車両に取り付けられたトレーラ(例えばトラック)内に配置されている。
本発明の別の態様によれば、上述のように、オゾン処理システムを含む可動式オゾン処理システムが提供される。
一実施形態では、可動式オゾン処理システムは移動可能な構造を備え、前記オゾン処理システムは前記移動可能な構造に取り付けられている。
一実施形態では、移動可能な構造が、シャーシ、トレーラのフレームおよびコンテナのうちの1つを備える。
本発明の別の態様によれば、
タンク内に保持される液体に移動させるためのオゾンガスを提供するステップと、
タンクから受容した前記液体の流入流に前記オゾンガスを注入するステップと、
前記流入流を前記オゾンガスと共にオゾン接触室において受容するステップと、
接触室部分において前記流入流を通過させて連続的に液体の乱流を発生させる複数の連続的な接触室部分を使用してオゾンガスを液体に移動させるためにオゾン接触室内において前記オゾンガスを前記流入流の液体と接触させるステップと、
前記液体を前記液体中に移動した前記オゾンガスと共に、オゾン接触室からタンクに戻される流出流に排出するステップと、を含む、オゾン処理の方法が提供される。
本発明の別の態様によれば、実行された場合に上記の方法を実施するコンピュータプログラムコードが提供される。
本発明をより明確に把握することができるように、ここで添付の図面を参照して実施形態の例を説明する。
本発明の一実施形態による可動式箱清掃装置から離れた第1位置にある箱を示す可動式箱清掃装置の概略図である。 箱が清掃されうる第2位置にある箱を示す、図1に示される可動式箱清掃装置の概略図である。 図1に示される可動式箱清掃装置の側面図である。 本発明の一実施形態による可動式箱清掃装置の斜視図である。 図4に示される可動式箱清掃装置のさらなる斜視図である。 本発明の一実施形態による箱を保持および移動するように配置されたアームの斜視図である。 本発明の例示的な実施形態による種々の方向のうちの1つにおける箱の斜視図である。 本発明の例示的な実施形態による種々の方向のうちの1つにおける箱の斜視図である。 本発明の例示的な実施形態による種々の方向のうちの1つにおける箱の斜視図である。 本発明の一実施形態による箱を走査するように配置された2つの離間した走査器の斜視図である。 本発明の一実施形態による清掃モジュールの斜視図である。 本発明の一実施形態による濾過手段の斜視図である。 タンクからの流入流および流出流に連通するオゾン接触室を示す、本発明の一実施形態によるオゾン発生器の概略図である。 本発明の一実施形態による物体を操作するためのシステムの概略図である。 図12のシステムを使用して物体を操作する方法のフローチャートである。 本発明の一実施形態によるオゾン処理システムの概略図である。 図14に示されるオゾン処理システムのさらなる概略図である。 図14に示されるオゾン処理システムのさらなる概略図である。 図14のシステムを使用するオゾン処理の方法のフローチャートである。
一実施形態によれば、図12は、第1位置を示す位置データを得るために第1位置にある物体を光学的に走査するように配置された走査器210を備える、物体を操作するためのシステム200と、第1位置から第2位置に物体(例えば箱)を操作するためのシステム200を実行するためのいくつかのモジュールを含むプロセッサ220と、を示す。
プロセッサ220は、走査器210から位置データを受信するように配置された操作モジュール240であって、物体を操作するために、位置データから、複数の方向の間において操作アーム(この図では図示せず)を向けるための方向付け命令を生成するように配置された操作モジュール240を含む。つまり、操作モジュール240は、第1位置にある物体の係合に対応する第1方向から第2位置にある物体の係合に対応する第2方向に操作アームを向けるための命令を生成する。さらに、プロセッサ220は、これら方向付け命令に基づき物体を操作するために操作アームを制御するように配置されたアームコントローラ250を含む。
加えて、プロセッサ220は、走査器210から位置データを受信して、位置データをシステムに対する基準座標系200に変換し、および、操作モジュール240に変換された位置データを出力するように配置された、変換モジュール230をさらに含む。基準座標系は、第1位置にある物体の3次元(例えば、x、yおよびz座標)における表示をさらに含むため、基準座標系における物体の3次元プロファイルを得ることができる。例えば、第1位置にある箱の形態の物体を走査器210によって走査して、箱の3次元プロファイルを得ることができ、この3次元プロファイルを、第1位置にある箱の係合に対応する第1方向から、第2位置にある箱の係合に対応する第2方向に操作アームを向けるための命令を生成するために使用することができる。
以下に記載される例では、システム200は(図1〜11に示すような)可動式箱清掃装置において例示される。例を参照すると、走査器210は、第1位置を示す位置データを得るために第1位置にある箱を光学的に走査するように配置されている。変換モジュール230は、その後、この位置データを走査器210から受信し、それを可動式箱清掃装置に対するx、yおよびz座標に変換し、第1位置における箱の3次元プロファイルを形成する。箱のこれらx、yおよびz座標は、続いて操作モジュール240によって使用され、アームコントローラ250が操作アームを制御するために使用する方向付け命令のシーケンスを発生させる。つまり、方向付け命令は、第1位置および第2位置における箱の係合に対応する方向間においてアームを向けるために使用される。さらに、操作モジュール240は、第2方向から(例えば歩道上に)箱を解放するためのさらなる方向にアームを向けるためのさらなる方向付け命令を発生させる。
加えて、アームは一端に把持部を含み、方向付け命令は、箱を係合する(例えば保持する)ためのおよび解放するための把持部の方向に関する命令をさらに含む。
記載されるように、箱は、当該箱に清掃作業を実施することができるように操作される。この例では、システム200は、図1および図2に示すように、第2位置において箱に清掃作業を実施するための動作モジュール(例えば、清掃モジュール)を含む。つまり、図1および図2は、可動式箱清掃装置10の形態の可動装置上に配置されるシステム200を示す。箱14は、図1に示される、装置10から離れた第1位置から、図2に示される、清掃モジュール12が箱14を清掃することが可能な所定の第2位置に移動するように操作される。
したがって、例示的な実施形態によれば、図1に示すように、可動式箱装置10から離れた第1位置にある箱14を清掃するために、可動式箱清掃装置10内に配置された清掃モジュール12を含む可動式箱清掃装置10が提供される。示されるように、可動式箱清掃装置10は、第1位置と、箱14が清掃モジュール12によって清掃されうる第2位置との間で箱14を移動させるように配置されたアーム16を含む。加えて、可動式箱清掃装置10は、可動式箱清掃装置10に対する箱の位置を決定するために第1位置にある箱14を走査するための少なくとも1つの走査器18と、走査器18によって決定された位置に基づき、箱14を第1位置と第2位置との間で移動させるためにアーム16を制御するように配置されたアームコントローラ20と、を含む。望ましくは、移動中、箱14はアーム16によって保持される。
図2は、箱14が清掃モジュール12によって清掃される第2位置にある実施形態に係る可動式箱清掃装置10を示す。したがって、使用時、操作者が可動式箱清掃装置10を箱14の近傍に配置し、走査器18から出力された箱14の決定された位置に基づき、箱14を保持するために、および、(可動式箱清掃装置10から離れた)第1位置から(箱が清掃されうる)第2位置に箱14を移動させるために、アームコントローラ20によってアーム16が制御される。箱14が清掃された後、第2位置から可動式箱清掃装置10の外の位置に箱14を戻すように移動させるため、アームコントローラ20によってアーム16が制御される。一般に、この位置は第1位置であるが、これは必須ではない。例えば、汚れた箱が一方の側にあり、清潔な箱が反対側にあるように、箱14を、可動式箱清掃装置10の反対側に戻してもよい。いずれの場合においても、可動式箱清掃装置10をさらなる箱の清掃に使用できるように箱14はその後アーム16から解放される。
可動式箱清掃装置10のアーム16は、図3に示すように、箱14を、第1位置と第2位置との間で移動させることができるように、アーム16の一端に配置された把持部22を使用して箱14を保持してもよい。加えて、清掃モジュール12は、箱14が清掃される間、少なくとも部分的に清掃室13内に箱14を受容するように配置された清掃室13を含む。
一実施形態では、箱14を清掃室13内に移動させて、そこから出すことができるように、清掃室13はその上面に、アーム16の把持部22を通過させることができる開放スロット24を有する。また、図3に示されるのは、把持部22の吸着カップの真空を発生させるために空気を受容するための空気受け26であり、これについては図6を参照して説明する。
本発明の別の実施形態によれば、図4に示すように、可動式箱清掃装置11は車両28内に配置される。記載されるように、車両28は、(図4に示すような)トラックであってもよい。または、可動式箱清掃装置は、車両28によって牽引されるトレーラ内に配置されてもよい。いずれの場合においても、使用時、操作者は、箱14の近傍に車両28を配置し、その後、車両28が箱の清掃中に動くことができないように車両28のブレーキをかける。
一例では、操作者は、可動式箱清掃装置11に取り付けられたCCTVカメラを使用して車両28を箱14の近傍に配置する。別の例では、操作者は、走査器18によって決定された箱14の位置に基づき車両28を箱14の近傍に配置する。いずれの場合においても、車両28が箱14の近傍に配置されると、走査器18が第1位置にある箱の位置14を走査する。そのためアーム16は、箱14の決定された位置に基づき箱14を第1位置と第2位置との間で移動させるためにアームコントローラ20によって制御されうる。箱14は、また、箱14の決定された位置に基づき把持部22によって保持されてもよい。また、可動式箱清掃装置11は、可動式箱清掃装置11が箱を清掃するために使用される際にスライドして開くように配置された引戸29を含む。例えば、操作者は引戸29を閉じた状態で車両28を運転し、車両28を箱14の近傍に配置する。操作者は、その後、箱14を清掃することができるように、引戸29を作動して戸を開き、清掃モジュール12およびアーム16を露出させる。引戸29は、その後、車両28を別の位置まで運転する前に操作者によって閉じられうる。
加えて、操作者は、引戸29の動作ならびにアーム16および箱を清掃するための箱清掃モジュール12の動作を、車両28の運転室内の制御盤(図示せず)を使用して制御する。一例においては、制御盤はタッチスクリーンである。
可動式箱清掃装置11は、また、清掃室13から噴霧された清掃流体を回収するための排水溜め32を含む。記載されるように、箱14は、図5に示されるタンク33内に貯蔵された清掃流体を箱14の内側および/または外側に噴霧することによって清掃される。噴霧された清掃流体は、その後、再使用することができるように、排水溜め32によって回収され、濾過手段30によって濾過される。別法として、排水溜め32から回収される噴霧された清掃流体は雨水ドレン内に放出されるか、農業等に使用される前に濾過手段30によって濾過される。図5に示される実施形態では、濾過された流体が清掃モジュール12による使用のためタンク33内に移動することができるように、濾過手段30はタンク33の上方にある。
記載されるように、清掃流体は、箱14およびタンク33内に貯蔵された流体を殺菌するためのオゾン等の殺菌剤をさらに含む。この実施形態では、オゾンを発生させ、発生させたオゾンを清掃流体と混合するための構成要素を含むオゾン発生器34によってオゾンが生成される。これについては図11を参照して説明する。
可動式清掃装置11のうちの記載した構成要素のいくつかは、動作するために電力を必要とすることが当業者には理解されよう。この電力は、可動式箱清掃装置11内に配置された発電装置36によって供給される。図5に示される配置構成においては、発電装置36は、すべての装置に所望の電圧(例えば415V)の電力を供給することができるディーゼル発電機である。しかしながら、バッテリ、光電池等のような他の電源も想定される。
図6に示される一実施形態では、アーム16および把持部22がさらに詳細に示される。この実施形態では、アーム16は関節式のロボットアームであり、把持部22は、それに箱14を保持するための高荷重吸着カップ42を含む。また、把持部22は、箱14をより良好に保持するために高荷重吸着カップ42に対して箱14をさらに引き寄せるためのベロー型吸着カップ44を含む。吸着カップ42および44は、それに箱14を保持するため箱14の表面に吸引力を作用させるための真空手段(図示せず)を含む。真空手段はアーム16から離れて配置され、空気圧系(図示せず)が、その後、アーム16内において展開し、吸引力を吸着カップ42および44に伝達してもよい。また、図3に示される空気受け26を、真空手段の部分真空を形成するために使用してもよいとされる。また、ベロー型吸着カップ44は高荷重吸着カップ42を越えて突出するとともにいくつかのひだを有し、使用時に真空手段による吸引力の作用によって除去される空気の塊を画定するため、箱14を高荷重吸着カップ42内に引き寄せる。
図6に示される実施形態では、吸着カップ44および44は細長部材38に沿って長手方向に配置されている。しかしながら、箱14が一般に少なくとも1つの細長表面を有する場合に細長部材38が使用されることは当業者には理解されよう。したがって、他の形状の箱に対しては、異なる構成の吸着カップを用いてもよい。例えば、立方体形状の箱が可動式箱清掃装置11によって全般的に清掃される場合、箱を保持するために四角形の部材38上に4つの吸着カップが配置されてもよい。
別の例では、アームコントローラ20は、さらに、真空を得ることができない場合、吸引力の供給を停止するように真空手段(図示せず)を制御するように配置されている。この場合、アームコントローラ20は把持部22上に配置された圧力センサ(図示せず)と通信し、指定の圧力を達することができない場合、アームコントローラ20は箱14が亀裂を有するために保持することができないと判断する。したがって、アームコントローラ20は把持部22に対する吸引力の供給を停止し、その後、操作者にさらなる命令を促す。また、アームコントローラ20は、さらに、アーム16上に配置された重量センサ(図示せず)により箱14内の荷重を検出するように配置されてもよい。この場合、センサは箱14が指定の重量を超えているかどうかを検出し、そうであれば、箱14を解放する。加えて、さらなる例では、アームコントローラ20は、操作者からの非常停止コマンドを受信するように配置されてもよい。そのようなコマンドを受信した場合、可動式箱清掃装置11の現在のサイクルによって、アームコントローラ20は箱14の移動および/または箱14への吸引の供給および/または箱14の清掃を停止する。またさらなる例においては、アーム16を制御するためにアームコントローラ20は操作者が手動で操作してもよい。
この実施形態では、細長部材38はアーム16に連結される支点46によって直立部材40に旋回可能に連結されている。そのため、使用時、把持部22把持部は、種々の方向で第1位置に配置された箱14を保持および移動するためにアームコントローラ20によって操作されうる。また、使用時、アームコントローラ20は、アーム16に連結された肩部48を中心に把持部22を回転し、箱14の決定された方向(例えば、直立してまたは側面で配置する等)に基づき箱14を保持するための適切な構成にするように配置される。換言すると、アームコントローラ20が、把持部22を、箱22を保持するため、およびそれを第2位置に移動するための最適な構成に配置することができるように、走査器18が、第1位置における箱の位置および/またはそのプロファイルを走査し、箱清掃装置11に対する箱14の方向を決定する。
また、図6に示される実施形態では、アーム16が、第1位置と第2位置との間において箱14を保持および移動するために、いくつかのジョイントにおいて関節的に連結されることを視認することができる。アーム16は第1位置においていかなる方向で配置されることもできる。関節式ジョイントは360°回転するように配置されるため、関節式アーム16はいくつかの異なる軸線において操作することができる。この実施形態では、6つの関節式ジョイントがあるため、アーム16は6つの異なる軸線において操作することができる。第1関節式ジョイントは肩部48であり、これは第2関節式ジョイント50に連結されている。これがさらには、アーム16の伸縮式アーム52に連結され、可動式箱清掃装置11から離れて配置されている箱を取って移動させるためのより長いリーチをアーム16に提供する。また、伸縮式アーム52は、第3関節式ジョイント54において回転することができる。第3関節式ジョイント54は、さらには、第4関節式ジョイント(図示せず)を中心に回転することができる揺動アーム56に連結される。また、揺動アーム56は、第5関節式ジョイント60によって回転することができる。第5関節式ジョイント60は、さらには、第6関節式ジョイント60を介して基部62に固定されている。
記載されたように、把持部22は種々の方向に配置された箱14を保持するために種々の構成において使用されうる。第1例では、図7aに示すように、箱14は、第1位置に側面で配置されており、第2位置にある場合、その前側面を上にした状態の箱14を清掃するために箱清掃モジュール12が配置されている。この例では、走査器18は、箱を、その位置を決定するために走査し、アームコントローラ20は、箱14の決定された位置および方向に基づき、把持部22の細長部材38を箱14の前側表面に沿って配置するように把持部22を制御するよう配置されている。配置されると、アームコントローラ20は、箱14を清掃される第2位置に移動させる前に、吸着カップ42および44により吸引力を作用させるように把持部22を制御し、吸着カップ42および44に箱14を保持する。
第2例では、図7bに示すように、箱14は前部表面が上方を向くように、その背面で配置されている。この例では、アームコントローラ20は、また、箱14の決定された位置および方向に基づき、把持部22の細長部材38を箱14の前側表面に沿って配置するように把持部22を制御し、その後、箱14を清掃される第2位置に移動させる前に、吸着カップ42および44により吸引力を作用させ、箱14を保持するように配置されている。
図7cに示される第3の例では、図7bと同様、箱14は、また、その背面で配置されているが、可動式箱清掃装置11からさらに離れて位置している。このため、より長いリーチを得るために、アームコントローラ20は把持部22の細長部材38を箱14の前側表面に沿って位置されるように配置されているが、把持部22の直立部材40は支点46を中心に回転され、細長部材38と実質的に並行して位置している。箱14はその後吸引力を作用させることによって保持され、上述のように清掃される第2位置に移動させられる。
また、記載されるように、走査器18は可動式箱清掃装置11に対する箱14の位置を決定する。一実施形態では、走査器18は、移動可能な軌道66上に取り付けられる2つの離間したレーザ走査器64として図8にさらに詳細に示される。この実施形態では、レーザ走査器64は箱14の3次元プロファイルを決定するために3面において箱14の位置を決定するように配置されており、それに従って箱14が保持および移動されうる。一例においては、2つの離間したレーザ走査器64は移動可能な軌道66に沿ってモータ68により移動するため、走査器64は、走査される箱14に対してほぼ垂直に配置されることができる。一例では、操作者は、レーザ走査器64を箱14と垂直に配置するために可動式箱清掃装置11上にあるCCTVカメラを使用してモータ68を動作させてもよい。別の例では、レーザ走査器64は箱14とほぼ垂直な場合に検知し、それに応じて移動するようにモータ68を制御する。
別の実施形態では、可動式箱清掃装置11は、アーム16の基部62の近傍に安全走査器(図示せず)を含む。アーム16が動作し、可動式箱清掃装置11の損傷および/または破損の潜在的な防止のためにこの領域への無断進入を監視している間、安全走査器はアーム16の周りの指定の領域を監視する。例えば、安全走査器により無断進入が認められた場合、アーム16の動きは停止される。
記載されるように、清掃モジュール12は、第2位置において少なくとも部分的に清掃室13内に箱14を受容するように配置された清掃室13を含む。図9に示される実施形態では、清掃モジュール12は、箱を清掃するために箱の内側に清掃流体を噴霧するための回転式噴射ノズル70と、箱の外側を清掃流体で清掃するために箱の周りに環状に周方向に配置された複数のノズル72とを含む。使用時、清掃流体はポンプ(図示せず)を使用してタンク33から圧送され、清掃流体はノズルから高圧で放出されることは当業者には理解されよう。例えば、ポンプは、箱14を清掃するためにノズル70および72から139リットルの流体に対して20,000kPaの加圧流体を毎分放出するように配置されてもよい。したがって、箱は20秒〜30秒清掃されてもよい。箱を清掃するために必要な時間は箱のサイズによって異なり、システムの効率が増加するにつれて減少する(例えば、決定された位置情報のより効率的な処理)ことが当業者には理解されよう。箱14が第2位置に移動されると、箱14を清掃するために、アームコントローラ20は、洗浄サイクルを開始し、ノズル70および72を通じて清掃流体を圧送し、清掃室13内に受容された箱14の内側表面および外側表面に噴霧するためのコマンドをポンプに出力する。
図9に示される実施形態では、噴霧された清掃流体は排水溜め32に回収され、噴霧された清掃流体によって取り除かれたあらゆる大きなゴミ片は濾過格子74によって回収される。また、清掃モジュール12はノズル70および72からのスプレーしぶきを最小にするためにフラップ76を含む。加えて、スプレーしぶきおよび高圧噴射ノズルによって発生したミストが清掃室13から漏れることをさらに低減するため、ミストは排気ダクト78によって回収される。排気ダクト78は、さらには、ミストが清掃室13の前部開口部を通じて漏れることを防止するため、ミストを排気ファン80に送り、可動式箱清掃装置11の上に取り付けられた排気口82から出す。
図10に示される実施形態では、濾過手段30は、100マイクロメートルまでの大きさの固体を除去するように配置された振動ふるい84と、動作中、ふるいが水平を維持することを確実にするために配置されたジンバル86とを含む。記載されるように、濾過された流体は再使用のためにタンクに戻り、固形廃棄物はバケット88内に回収され、その後、操作者により承認済みの手法を使用して処理されうる。加えて、タンク33は、沈殿物を除去するためにタンク33の底部に配置される沈殿物回収および除去システム90を有する。また、タンク33はノズル70および72の流体圧力の上昇を低減するために、およびタンク33内における洗剤、消毒剤および/またはオゾンの混合を支援するために、複数のバッフル(図示せず)を有する。
ここで図13を参照し、箱の形態の物体を操作する例示的な方法300をまとめる。方法300は、第1位置にある箱を示す位置データを得るために第1位置にある箱を走査するステップ310と、箱が第1位置にある場合のアームによる箱の係合に対応する第1方向から、箱が第2位置にある場合のアームによる箱の係合に対応する第2方向に操作アームを向けるために得られた位置データから方向付け命令を生成するステップ320と、方向付け命令に基づき、第1位置から第2位置に箱を操作するためにアームを制御するステップ330と、を含む。
図11に示される実施形態では、オゾン発生器34は、オゾンを発生させ、それをタンク33内に貯蔵された流体と混合し、タンク33内に貯蔵された流体を殺菌するとともに、箱14を殺菌するために使用されるいくつかの構成要素を含む。オゾン発生器34は、酸素発生器92と、酸素発生器92からの酸素富化空気に電荷を通過させて酸素ラジカルを生成し、酸素原子と結合させてオゾンを形成する、コロナ放電室等のオゾン発生器94とを含む。生成されるオゾンのレベルはコントローラ96によって監視され、十分なレベルが発生すると、オゾンガスは注入器弁98を介して清掃流体内に引き込まれる。オゾンは弁98を通過して、効果的な均質化(すなわち、水への吸収を通じて形成されるオゾンガスの気泡のサイズの最小化)を生じさせるために配置された配管およびインライン式混合機102を含む接触室100内に入る。例えば、接触室100は、管内において乱流を形成する十分な混合を可能にするための18メートルのパイプのコイル部分と、3つのインライン式混合機102とを含む。混合されたオゾンと水は、その後、再循環ポンプ106を使用し、流れスイッチ104を介してタンク33内に送られる。また、オゾン発生器34は、過剰なオゾンがセンサ(図示せず)によって検出された場合、流体にオゾンが添加されることを回避するためのバイパス弁108も含む。
説明したように、図11のオゾン発生器34はオゾン処理のシステムおよび方法の例示的な実施形態である。このシステムは、オゾン処理システム400として図14に示され、図14に示すように、タンク404内に保持された液体に移動するためのオゾンガスを供給するためのオゾン源402を含む。また、システム400は、オゾン源402から受容したオゾンガスをタンク404から受容した流入流に注入するためのオゾン注入器406と、流入流をオゾンガスと共に受容し、オゾンガスを液体に移動することができるようにオゾンガスを流入流の液体と接触させ、オゾンガスが中に移動した液体を接触室408からタンク404に戻される流出流に排出するオゾン接触室408と、を含む。この実施形態では、オゾン接触室408は複数の連続的な接触室部分428(図15に示される)を含み、それを通過して前記流入流が接触室部分428内において液体の乱流を発生させる。
記載されるように、オゾン処理された液体は物体を処理するおよび/または殺菌するために物体に対して使用される。例えば、物体は箱であり、箱を清掃および殺菌するためにオゾン処理された水が使用される。さらに、一実施形態では、システム400は、(図11に示される)オゾン発生器403と、オゾン注入器406と、オゾン接触室408と、タンク404の形態のオゾン源402とを備えた車両を備える。この例では、車両は、オゾン処理された水で箱を清掃するため箱の近傍に配置されることができ、噴霧したオゾン処理された水の少なくとも一部は使用された後タンク404に戻される。記載されたように、オゾン処理された水を、箱の表面上の多くの有機化合物および無機化合物を酸化させることによって殺菌する、および/または、箱に存在する生物汚染度のレベルを低下させるために使用することができる。しかしながら、いくらかの有機化合物および無機化合物は取り除かれなくても、オゾンによって完全に酸化されなくてもよい。この場合、使用された水はあらゆる残留物と共にタンク404に戻され、タンク内の水中に存在するオゾンは任意の残りの化合物を酸化する。タンク404は、排水溜め(図示せず)と、残留物を回収する、および残留物がタンク404内の水に入ることを防止するための濾過器(図示せず)とを含むことは当業者には理解されよう。
図15は、発生したオゾンガスをタンク404の水と接触させ、オゾンガスを水に移動させるために使用されるいくつかの構成要素を含むオゾン処理システム420をさらに詳細に示す。タンク404は、タンク404からオゾン接触室408に、流出流430をそこに受け入れるための、および流入流426をそこから放出するための流入口424および流出口422を含むことを視認することができる。さらに、オゾン接触室408は、液体中のオゾンガスの適切な接触および/または滞留時間を確保することを目的とした複数の細長いコイルパイプ432を有する複数の連続的な接触室部分428を含む。
加えて、オゾン接触室408内のコイルパイプ432のいくつかは、オゾンガスの気泡サイズを低減するために複数の連続的な接触室部分428を通過する流れの乱流をさらに向上させるためのインライン式混合機434(例えば、機械的な混合ノズル)を有する。水の流入流426および一部溶解したオゾンガスを、オゾン接触室408の連続するコイルパイプ432を通して押し出すように配置された3つのインライン式混合機434があることを図16から視認できる。記載されたように、インライン式混合機434は、インライン式混合機434を通じて流入流を引き込むための回転子と、気泡を分散し、それらのサイズを低減してそれらの接触面積を増加するための固定子とを含む。
インライン式混合機434は、流入流426の水中のオゾンガスの気泡サイズを連続的に低減することによってオゾンの適切な質量移動およびそのバルク水相における水との接触を確実にする。つまり、オゾン接触室408は、液体中に一部溶解したオゾンガスを含む流入流を受容し、その接触面積を増加する、したがって、その液体への移動を増加する混合機434の動作によって、溶解されなかったオゾンガスの気泡サイズを各チャンバ内において連続的に低減する。一例においては、注入器406により注入される一部溶解したオゾンガスを含む流入流426は、連続的に乱流を発生させる乱流下において複数のコイル432内に押し出され、オゾンガスが水中により速く移動されうる(例えば、溶解する)ように、コイル432を通過するオゾンガスの気泡サイズを低減するために混合機434を通過する。
一実施形態では、それぞれが1500mmの細長い長さを有する12の細長いコイルパイプがある。したがって、連続的な接触室部分428に対して18メートルのパイプの長さが提供される。この構成により、接触室408を小型にすることができ、タンク404と共に車両等の可動装置内に配置されるように適合することができることは当業者には理解されよう。例えば、1000mmの細長い長さを有する15のコイルを有する、他のそのような小型の、容易に可搬可能な構成が実施されうることが理解されよう。また、パイプの直径は、タンク404のサイズ、オゾンガスの水への所望の移動速度、所望の水中のオゾンガスの濃度等に基づき指定されうる。
注入器406により注入される一部溶解したオゾンガスを含む流入流426は図16に示されるポンプ436により乱流下において複数のコイル432を通じて押し出される。記載されるように、ポンプは、オゾン接触室408を通じて乱流を形成するために、および発生したオゾンガスを注入器406から引き込むために流入流426を加圧する。図示しないが、ポンプ436は、タンク404からの水をオゾン接触室408に圧送するように、およびオゾン処理された水をオゾン接触室408から再びタンク404内に圧送するように配置された再循環ポンプであってもよいことは当業者には理解されよう。
図16は、オゾン処理された水の生成を監視および制御するためにセンサから情報を受信するように配置されたコントローラ444を有する、オゾンガスを水に変換するためのオゾン処理システムを示す。コントローラ444は、(タンク404内の水に溶解したオゾンの検出された濃度に基づき、オゾン発生器403によってオゾンガスの生成を制御するためにセンサ446とデータ通信している。記載されるように、センサ446は、溶存酸素を検知するように配置されたORPセンサであってもよく、この場合、コントローラ444は、さらに、この測定値から水に溶解したオゾンの濃度を決定するために配置されている。したがって、コントローラ444は、それに応じてオゾン発生器403によるオゾンガスの生成を制御することができる。
受容した空気の酸素含有量を富化させるために酸素濃縮器442により受容した酸素からオゾンガスを形成するように配置されたコロナ放電室440を含むオゾン発生器403が、図16に示される。記載されるように、コロナ放電室440は、印加されるとコロナ放電室440の放電ギャップ中に電子を流し、オゾンを形成するために酸素濃縮器442から受容した酸素富化空気の酸素分子(O)を解離するのに必要なエネルギを供給するための電圧を有する2つの離間した電極を含む。加えて、空調装置(図示せず)の使用により、コロナ放電室440を使用するオゾンの形成をさらに向上させる。
記載されるように、タンク404内のオゾン処理された水は、箱の清掃および殺菌等、物体を清掃するために物体に対して使用される。図16は、オゾン処理された水を排出するための流出口448と、排出された、オゾン処理された水の少なくとも一部を、それが箱の清掃に対して使用された後に受容するための流入口450とを有するタンク404を示す。システムは閉路ループ方式である必要はなく、流入口450は、排出された水の少なくとも一部を戻すことに加えて、タンク404の補充のために清浄水を投入してもよいことが当業者には理解されよう。
再び図11を参照すると、上に記載した特徴を有する可動装置において使用するための構成のオゾン処理システム36が示される。タンク33が、タンク33の流出口114および流入口(図示せず)を介してそれに取り付けられた再循環ポンプ106を有することを視認することができる。ポンプ106は、異物の流入からポンプを保護し、必要であれば、タンク33からの水が接触室100に入ることを防止するために流出口側114の安全弁に連結するためのストレーナ(例えば、100マイクロメートルのストレーナ)を有する。タンク33は、ポンプ106を介して、配管を介して、水の流入流および流出流に連通するために接触室100に連結されており、かつ水の流れを制御および監視する一連のバルブおよび計器を含む。バルブは上述の安全弁と、オゾン注入器による流入流へのオゾンガス注入を回避するためのバイパス弁108と、タンク33内に戻るオゾン処理された水の流れを制御するためのフローバルブ104と、を含む。タンク33は、また、箱を清掃するためにタンク33内に収容されたオゾン処理された液体を使用するための流入口118および流出口116を示す。
加えて、タンク33は、タンク33内のオゾン処理された水を混合および攪拌するためのタービン120用の取付台を含むことを視認することができる。また、タンクの内容を点検するための点検プレートと、タンクに水を補充するための補充口と、タンク33に保持された水中に溶解したオゾンの量を(または溶存酸素をORPセンサを使用して)測定するためのセンサ122とがタンク33に取り付けられている。タンク33は、オゾンガスが漏れることを防止するために、加圧されても、大気から密閉されてもよいことは当業者には理解されよう。加えて、タンクに保持された水以外の液体は、タンクをアルコール等の大気から密閉することを必要としてもよい。
ここで図17を参照し、オゾン処理の例示的な方法500をまとめる。方法500は、タンク内に保持される液体に移動させるためのオゾンガスを提供するステップ510と、タンクから受容した液体の流入流にオゾンガスを注入するステップ520と、オゾンガスを有する流入流をオゾン接触室において受容するステップ530と、接触室部分において連続的に液体の乱流を発生させるために流入流が通過する複数の連続的な接触室部分を使用してオゾンガスを液体に移動させるためにオゾン接触室内においてオゾンガスを流入流の液体と接触させるステップ540と、オゾンガスが中に移動された液体をオゾン接触室からタンクに戻される流出流に排出するステップ550と、を含む。
本発明の当業者には本発明の範囲および精神から逸脱することなく多くの改良を施すことができることは理解されよう。
以下の特許請求の範囲および上述の記載において、文言または必要な含意の表現において文脈に特に記載を要しない場合を除き、用語「を備える(comprise)」、または「を備える(comprises)」や「を備えた(comprising)」等の変化形は、包含的な意味において使用される。すなわち、言及した特徴の存在を明確化するためであるが、本発明の種々の実施形態におけるさらなる特徴の存在または追加を排除するものではない。
何らかの先行技術の刊行物が本明細書中に参照される場合、そのような参照は、オーストラリアまたはあらゆる他の国においては、同刊行物が当技術分野における共通の一般知識の一部を形成するという自認となるものではないと理解される。

Claims (55)

  1. 可動式箱清掃装置であって、
    箱を清掃するために前記可動式箱清掃装置内に配置された清掃モジュールと、
    前記可動式箱清掃装置から離れた第1位置と、前記箱が前記清掃モジュールによって清掃されうる第2位置との間で前記箱を移動させるように配置されたアームと、
    前記可動式箱清掃装置に対する前記箱の位置を決定するために前記第1位置にある前記箱を走査するように配置された少なくとも1つの走査器と、
    前記少なくとも1つの走査器によって決定された前記位置に基づき、前記箱を保持して前記第1位置と前記第2位置との間で前記箱を移動させるように前記アームを制御するように配置されたアームコントローラと、を備える可動式箱清掃装置。
  2. 前記アームが関節式のロボットアームである、請求項1に記載の可動式箱清掃装置。
  3. 前記ロボットアームが、一端に、前記ロボットアームに前記箱を保持するための把持部を備える、請求項2に記載の可動式箱清掃装置。
  4. 前記把持部が少なくとも1つの吸着キャップを備える、請求項3に記載の可動式箱清掃装置。
  5. 各吸着キャップが、前記箱の表面に吸引力を作用させるように配置された真空手段を備える、請求項4に記載の可動式箱清掃装置。
  6. 各吸着キャップがベロー型吸着キャップを備える、請求項5に記載の可動式箱清掃装置。
  7. 前記少なくとも1つの走査器が、前記可動式箱清掃装置に対する前記箱の3次元プロファイルを決定する、請求項1〜6のいずれか1項に記載の可動式箱清掃装置。
  8. 前記少なくとも1つの走査器が、2つの離間した走査器を備える、請求項7に記載の可動式箱清掃装置。
  9. 前記少なくとも1つの走査器がレーザ走査器を備える、請求項1〜8のいずれか1項に記載の可動式箱清掃装置。
  10. 第1位置にある箱の近傍に可動式箱清掃装置を配置するステップと、
    前記可動式箱清掃装置に対する前記箱の位置を決定するために前記第1位置にある前記箱を走査するステップと、
    決定された前記箱の位置情報をアームコントローラに出力するステップと、
    前記決定された前記箱の位置情報に基づき、前記第1位置から、前記可動式箱清掃装置内に配置された清掃モジュールにおいて前記箱が清掃されうる第2位置に前記箱を移動させるように前記アームコントローラによってアームを制御するステップと、
    前記箱清掃モジュールによって前記箱を清掃するステップと、
    前記第2位置から前記可動式箱清掃装置から離れた位置に前記箱を移動させるように前記アームコントローラによって前記アームを制御するステップと、を含む、箱を清掃するための方法。
  11. 実行された場合に箱を清掃する方法を実施するコンピュータプログラムコードであって、
    第1位置にある箱を走査して可動式箱清掃装置に対する前記箱の位置を決定するステップと、
    決定された前記箱の位置情報をアームコントローラに出力するステップと、
    前記決定された前記箱の位置情報に基づき、前記第1位置から、前記可動式箱清掃装置内に配置された清掃モジュールにおいて前記箱が清掃されうる第2位置に前記箱を移動させるように前記アームコントローラによってアームを制御するステップと、
    前記箱清掃モジュールによって前記箱を清掃するステップと、
    前記第2位置から前記可動式箱清掃装置から離れた位置に前記箱を移動させるように前記アームコントローラによって前記アームを制御するステップと、を含む、コンピュータプログラムコード。
  12. アームを制御するためのアームコントローラであって、
    第1位置にある物体の位置またはプロファイルを示す情報を走査器から受信し、
    前記走査器からの前記受信された情報に基づき、前記第1位置にある前記物体に係合して前記第1位置から第2位置に前記物体を移動させるように前記アームを制御するように配置された、アームコントローラ。
  13. 物体を操作するためのシステムであって、
    第1位置にある物体を光学的に走査し、前記第1位置を示す位置データを得るように配置された走査器と、
    前記位置データを受信し、前記物体が前記第1位置にある場合の前記アームによる前記物体の係合に対応する第1方向から、前記物体が第2位置にある場合の前記アームによる前記物体の係合に対応する第2方向に操作アームを向けるための前記位置データから方向付け命令を生成するように配置された操作モジュールと、
    前記方向付け命令を受信して、前記方向付け命令に基づき、前記第1位置から前記第2位置に前記物体を操作するように前記操作アームを制御するように配置されたアームコントローラと、を備える、システム。
  14. 前記走査器から前記位置データを受信し、前記位置データをシステムに対する基準座標系に変換し、変換された前記位置データを前記操作モジュールに出力するように配置された変換モジュールをさらに備える、請求項13に記載のシステム。
  15. 前記第2位置が予め定義される、請求項13に記載のシステム。
  16. 前記第2位置が、少なくとも部分的に前記物体の識別により決定される、請求項15に記載のシステム。
  17. 前記走査器からの受信された前記位置データから前記第1位置にある前記物体を識別するための識別モジュールをさらに備える、請求項16に記載のシステム。
  18. 前記識別モジュールが、前記位置データにおいて予め定義されたパターンから前記物体を識別する、請求項17に記載のシステム。
  19. 前記操作アームが、一端に、前記操作アームに前記物体を保持するための把持部を備える、請求項13〜18のいずれか1項に記載のシステム。
  20. 前記アームコントローラが、さらに、前記方向付け命令に基づき前記第1位置から前記第2位置に前記物体を並進操作するために前記操作アームを制御するように配置されている、請求項13〜19のいずれか1項に記載のシステム。
  21. 前記アームコントローラが、さらに、前記方向付け命令に基づき前記第1位置から前記第2位置に前記物体を回転操作するために前記操作アームを制御するように配置されている、請求項13〜20のいずれか1項に記載のシステム。
  22. 前記第2位置にある前記物体と関連する動作を実施するように配置された動作モジュールをさらに備える、請求項13〜21のいずれか1項に記載のシステム。
  23. 前記物体が容器を備える、請求項22に記載のシステム。
  24. 前記容器が箱を備える、請求項23に記載のシステム。
  25. 前記動作モジュールが、前記箱を清掃するための清掃モジュールを備える、請求項24に記載のシステム。
  26. 前記容器が爆弾を備える、請求項23に記載のシステム。
  27. 前記動作モジュールが、前記爆弾の処理のための爆弾処理モジュールを備える、請求項26に記載のシステム。
  28. 前記走査器と、前記操作モジュールと、前記アームコントローラと、を備えた可動装置をさらに備える、請求項13〜27のいずれか1項に記載のシステム。
  29. 前記可動装置が車両を備える、請求項28に記載のシステム。
  30. 走査器によって、第1位置にある物体を光学的に走査し、前記第1位置を示す位置データを得るステップと、
    前記位置データから、前記物体が前記第1位置にある場合の前記アームによる前記物体の係合に対応する第1方向から、前記物体が第2位置にある場合の前記アームによる前記物体の係合に対応する第2方向に操作アームを向けるための方向付け命令を生成するステップと、
    前記方向付け命令に基づき前記第1位置から前記第2位置に前記物体を操作するように前記操作アームを制御するステップと、を含む、物体を操作する方法。
  31. 実行された場合に物体を操作する方法を実施するコンピュータプログラムコードであって、
    走査器によって第1位置にある物体を光学的に走査し、前記第1位置を示す位置データを得るステップと、
    前記位置データから、前記物体が前記第1位置にある場合の前記アームによる前記物体の係合に対応する第1方向から前記物体が第2位置にある場合の前記アームによる前記物体の係合に対応する第2方向に操作アームを向けるための方向付け命令を生成するステップと、
    前記方向付け命令に基づき前記第1位置から前記第2位置に前記物体を操作するように前記操作アームを制御するステップと、を含む、コンピュータプログラムコード。
  32. 第1位置に物体を配置するための予定の位置を光学的に走査し、前記第1位置を示す位置データを得るように配置された、走査器と、
    前記位置データを受信し、前記位置データから、前記物体が第2位置にある場合の前記アームによる前記物体の係合に対応する第1方向から、前記物体が前記第1位置にある場合の前記アームによる前記物体の係合に対応する第2方向に操作アームを向けるための方向付け命令を生成するように配置された操作モジュールと、
    前記方向付け命令を受信して、前記方向付け命令に基づき、前記第2位置から前記第1位置に前記物体を操作するように前記操作アームを制御するように配置されたアームコントローラと、を備える、物体を操作するためのシステム。
  33. 液体に移動させるためのオゾンガスを供給するためのオゾン源と、
    中に前記液体を保持するためのタンクであって、それぞれ、前記タンクから流入口におよび流出口から前記タンクに前記液体の流れを連通させるための前記流入口および前記流出口を有するタンクと、
    前記オゾン源から受容した前記オゾンガスを前記タンクから前記流出口を通じて受容した前記液体の流入流に注入するためのオゾン注入器と、
    前記流入流を前記オゾンガスと共に受容するためのオゾン接触室であって、前記オゾンガスを前記液体に移動させることができるように、前記オゾンガスを前記流入流の前記液体と接触させ、前記オゾンガスを前記液体に移動させた前記液体を前記接触室から前記流入口を通じて前記タンクに戻される流出流に排出する、オゾン接触室と、を備え、
    前記オゾン接触室が、複数の連続的な接触室部分を備え、前記接触室部分において連続的に前記液体の乱流を発生させる、オゾン処理システム。
  34. 前記複数の連続的な接触室部分が、連続的に乱流を発生させるための複数の細長いコイルパイプを備える、請求項33に記載のシステム。
  35. 前記複数の細長いコイルパイプが12のコイルパイプを備える、請求項34に記載のシステム。
  36. 各コイルパイプが1500mmの長さを備える、請求項35に記載のシステム。
  37. 前記複数の細長いコイルパイプが前記システム内において垂直方向に向けられている、請求項34に記載のシステム。
  38. 前記複数の細長いコイルパイプの少なくとも1つが、前記オゾンガスの気泡サイズを低減するためのインライン式混合機を備える、請求項34〜37のいずれか1項に記載のシステム。
  39. 前記液体の前記流入流を前記タンクから前記流出口を通じて受容し、前記オゾン接触室により受容される前記液体を加圧するように配置されたポンプをさらに備える、請求項33〜38のいずれか1項に記載のシステム。
  40. 前記オゾン注入器が、前記オゾンガスを前記液体の前記加圧された流入流内に注入するように配置されたベンチュリバルブを備える、請求項38に記載のシステム。
  41. 前記タンクが、前記タンク内の前記液体を混合するためのタービンを備える、請求項33〜39のいずれか1項に記載のシステム。
  42. 前記オゾン源が、前記液体に移動するためのオゾンガスを発生させるためのオゾン発生器を備える、請求項33〜40のいずれか1項に記載のシステム。
  43. 前記オゾン発生器が、受容した空気から前記オゾンガスを形成するためのコロナ放電室を備える、請求項41に記載のシステム。
  44. 前記オゾン発生器が、前記コロナ放電室によって受容される空気中の酸素成分を濃縮するための酸素濃縮器を備える、請求項42に記載のシステム。
  45. 前記オゾン発生器が、前記コロナ放電室によって受容される空気を冷却するための空調装置をさらに備える、請求項42または43に記載のシステム。
  46. 前記液体中の溶存酸素含有量を測定するために配置された酸化還元電位(ORP)センサをさらに備える、請求項33〜44のいずれか1項に記載のシステム。
  47. 前記タンクが、物体に対して使用するためにオゾンガスを前記液体に移動させた前記液体を排出するためのさらなる流出口をさらに備える、請求項33〜45のいずれか1項に記載のシステム。
  48. 前記タンクが、前記物体に対して使用された後に前記排出された液体の少なくとも一部を戻すためのさらなる流入口をさらに備える、請求項46に記載のシステム。
  49. 前記液体が水を備える、請求項33〜47のいずれか1項に記載のシステム。
  50. 前記オゾン源と、前記オゾン注入器と、前記オゾン接触室と、前記タンクと、を備えた可動装置をさらに備える、請求項33〜48のいずれか1項に記載のシステム。
  51. 前記可動装置が車両を備える、請求項49に記載のシステム。
  52. 請求項33〜50のいずれか1項に記載のオゾン処理システムを備える可動式オゾン処理システム。
  53. 移動可能な構造を備え、前記移動可能な構造に取り付けられている、請求項51に記載の可動式オゾン処理システム。
  54. 前記移動可能な構造が、シャーシ、トレーラのフレームおよびコンテナのうちの1つを備える、請求項52に記載の可動式オゾン処理システム。
  55. タンク内に保持される液体に移動させるためのオゾンガスを供給するステップと、
    前記オゾンガスを前記タンクから受容した前記液体の流入流に注入するステップと、
    前記流入流を前記オゾンガスと共にオゾン接触室において受容するステップと、
    接触室部分において前記流入流を通過させて連続的に前記液体の乱流を発生させる複数の連続的な接触室部分を使用して前記オゾンガスを前記液体に移動させるために前記オゾン接触室内において前記オゾンガスを前記流入流の前記液体と接触させるステップと、
    前記液体を前記液体の中に移動した前記オゾンガスと共に前記オゾン接触室から前記タンクに戻される流出流に排出するステップと、を含む、オゾン処理の方法。
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