JP2021079320A - 移動ロボットのメンテナンスステーション及び移動ロボットの汚染除去方法 - Google Patents

Abstract

【課題】汚染環境下でも移動ロボットを長期的に使用可能とする移動ロボットのメンテナンスステーションを提供する。【解決手段】載置部２は、移動ロボット２０の下部を洗浄する第１の洗浄装置１４と、洗浄媒体を排出する排水装置１５と、を備え、上部筐体４は、当該上部筐体に取り付けられた少なくとも一つの上下左右に揺動可能な第２の洗浄装置１０と、当該上部筐体に取り付けられた少なくとも一つの上下左右に揺動可能な第１の撮像装置９と、前記移動ロボット及び／又は外部操作室と送受信可能な通信装置と、を備え、前記下部筐体３は、前記移動ロボットの下部を撮像する少なくとも一つの上下左右に揺動可能な第２の撮像装置７と、前記移動ロボットに給電する充電接点８と、制御装置６を備え、前記制御装置は、第１及び第２の撮像装置で撮像した画像から前記移動ロボットの汚染を判定するとともに、当該判定結果に応じて前記第１及び／又は第２の洗浄装置から洗浄媒体を放出し前記移動ロボットの汚染を除去する。【選択図】図３

Description

本発明の実施形態は移動ロボットのメンテナンスステーション及び移動ロボットの汚染除去方法に関する。

一般に屋内外で除染作業や清掃作業を行う移動ロボットシステムは、例えば自律的に移動して作業を行う自律移動型ロボットと、所定位置に設置され自律移動型ロボットの充電等を行うメンテナンスステーションとから構成される。

自律移動型ロボットは、バッテリーの充電量が少なくなった場合や、作業が完了した場合に自動的にメンテナンスステーションに帰還し、メンテナンスステーションに備えられた充電機器により自律移動型ロボットに搭載されたバッテリーを充電する。

近年では、作業の効率化や省力化のために、充電設備の他に集塵設備や、自律移動型ロボットの汚れを除去する送風器等からなる除染設備をメンテナンスステーションに備えることも提案されている。

特開２００４−１５１９２４号公報

上述した従来の移動ロボットは、ある程度清浄な屋内環境下で清掃作業を行うことを想定しており、多量の塵芥等が存在する屋外環境下や油脂等を使用する工場等の汚染環境下での作業を想定しておらず、そのような環境下では、移動ロボットに付着した塵芥や油脂等の汚れを除去することができない。

したがって、移動ロボットをそのような汚染環境下で長期間使用すると、移動が困難となったり、清掃作業効率が低下したり、さらに取得したデータの信頼性が損なわれるという課題がある。

本発明の実施形態は、上記課題を解決するためになされたもので、汚染環境下でも移動ロボットを長期的に使用可能とする信頼性の高い移動ロボットのメンテナンスステーション及び移動ロボットの汚染除去方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本実施形態に係る移動ロボットのメンテナンスステーションは、移動ロボットを載置する載置部と、前記載置部に隣接して設けられた下部筐体と、前記下部筐体の上部に回動軸を介して回動可能に設けられた上部筐体と、を有する移動ロボットのメンテナンスステーションであって、前記載置部は、前記移動ロボットの下部を洗浄する第１の洗浄装置と、洗浄媒体を排出する排水装置と、を備え、前記上部筐体は、当該上部筐体に取り付けられた少なくとも一つの上下左右に揺動可能な第２の洗浄装置と、当該上部筐体に取り付けられた少なくとも一つの上下左右に揺動可能な第１の撮像装置と、前記移動ロボット及び／又は外部操作室と送受信可能な通信装置と、を備え、前記下部筐体は、前記移動ロボットの下部を撮像する少なくとも一つの上下左右に揺動可能な第２の撮像装置と、前記移動ロボットに給電する充電接点と、制御装置を備え、前記制御装置は、第１及び第２の撮像装置で撮像した画像から前記移動ロボットの汚染を判定するとともに、当該判定結果に応じて前記第１及び／又は第２の洗浄装置から洗浄媒体を放出し前記移動ロボットの汚染を除去する。
また、本実施形態に係る移動ロボットの汚染除去方法は、本実施形態の移動ロボットのメンテナンスステーションを用いて移動ロボットの汚染を除去する。

本発明の実施形態によれば、汚染環境下でも移動ロボットの駆動機能の維持及び信頼性の向上を図るとともに長期的使用を可能とすることができる。

本実施形態に係るメンテナンスステーションの概略図。 本実施形態に係る移動ロボットの模式図。 本実施形態に係るメンテナンスステーションの作用を示す図。

以下、本発明に係る移動ロボットのメンテナンスステーション及び移動ロボットの汚染除去方法の実施形態について、図１〜図３を参照して説明する。なお、以下の説明では移動ロボットとして自律的に移動可能な自律移動型ロボットを用いた例について説明するが、自律移動型以外の移動ロボットにも適用できることはもちろんである。

（自律移動型ロボット）
まず、本実施形態で用いられる自律移動型ロボット２０について図２を参照して説明する。自律移動型ロボット２０は、例えば円筒状の本体２１と、本体２１の下部に設けられ旋回、走行機能を有する複数の駆動輪２２と、本体２１の上部に設けられ自律移動型ロボット２０の自己位置を特定するための全方向にスキャン可能なレーザスキャナ２３と、本体２１の外周に設けられ周囲の画像を取得するための少なくとも一つの撮像装置２４と、から構成される。

また、自律移動型ロボット２０にはメンテナンスステーション１と送受信可能な通信装置が搭載されている（図示せず）。
自律移動型ロボット２０は清掃作業終了後又は充電量が規定値以下となった場合、図１に示すメンテナンスステーション１に帰還し、メンテナンスステーション１で給電及び／又は自律移動型ロボット２０の除染作業が行われる。

なお、図２に示す自律移動型ロボット２０は一例であって、本体２１及び駆動輪２２等の各部材の形状、設置位置、設置個数は適宜変更可能であり、さらに上述したように自律移動型以外の移動ロボットも用いることができる。

（メンテナンスステーション）
メンテナンスステーション１は、図１に示すように、自律移動型ロボット２０が載置される載置部２と、載置部２に隣接して配置され自律移動型ロボット２０の下部を撮像する撮像装置７や給電用の充電接点８を備える下部筐体３と、下部筐体３の上部に回動可能に配置され撮像装置９や洗浄装置１０を備える上部筐体４とから構成される。

上部筐体４は下部筐体３の上部に回動軸１１により回動可能に軸支され、上部筐体４を回動させることにより上部筐体４の下面に設けられた撮像装置９（第１の撮像装置）及び側面にチルト部材１２を介して設けられた洗浄装置１０（第２の洗浄装置）を所望の方向に揺動する。

撮像装置９は、撮像部９ａを左右に揺動する回転盤９ｂと上下方向に揺動するチルト部材９ｃを備え、撮像部９ａを所望の方向に揺動する。
洗浄装置１０は先端部に洗浄液や圧縮空気等を噴出するノズル部１０ａを有し、回動軸１１により左右に揺動し（パン動作）、チルト部材１２により上下方向に揺動する（チルト動作）。

また、上部筐体４は、送受信可能な通信装置を備え（図示せず）、自律移動型ロボット２０との各種信号の送受信や後述する下部筐体３の内部に配置された制御装置６を介してメンテナンスステーション１を外部の操作室から遠隔操作するための各種指令の送受信を行う。

さらに、載置部２は、自律移動型ロボット２０の下部を洗浄するために、先端部に洗浄液や圧縮空気等の洗浄媒体を噴出する複数のノズル部１４ａを有する少なくとも一つの洗浄装置１４（第１の洗浄装置）を備えており、また、各洗浄装置１０、１４から放出された洗浄液を貯溜・排水するための排水ポンプ、排水路等（図示せず）を具備する排水装置１５を備えている。

また、下部筐体３は、下部に撮像装置７（第２の撮像装置）及び充電接点８を有し、内部に制御装置６が配置されている。制御装置６は自律移動型ロボット２０に搭載されたレーザスキャナ２３及び撮像装置２４から取得したデータに基づき自律移動型ロボット２０の位置特定処理を行うとともに充電管理・制御を行う。

さらに、制御装置６は載置部２に帰還した自律移動型ロボット２０の周囲の汚染領域、汚染度及び汚染の種類の判定を行うために、自律移動型ロボット２０の回転制御や各撮像装置７、９の方向制御及び取得したデータの処理等を行うとともに、判定結果に基づいて洗浄装置１０、１４の方向制御及び洗浄媒体の放出制御を行う。

なお、洗浄媒体としては、洗浄液や圧縮空気が用いられるが、制御装置６は汚染の種類（塵芥、油、等）や汚染度の高低等に応じて適切な洗浄媒体を選択する。例えば、落としやすそうな塵芥であれば圧縮した水のみを吹き付けて洗浄を行い、こびり付いた油のような汚れであれば洗剤を吹き付けた後、水で洗浄を行う。

下部筐体３の内部には、種類の異なる洗浄液を収容するタンクや圧縮空気を送るためのコンプレッサー等を備えているが（図示せず）、さらに、洗浄効果を高めるために洗浄液や圧縮空気を加熱するためのヒーター等からなる加熱部を設けてもよい。
なお、洗浄液を収容するためのタンクは外部に設けてもよい。

（作用）
上記のように構成されたメンテナンスステーション１の作用及び移動ロボットの汚染除去方法について、図３を参照して説明する。

まず、メンテナンスステーション１に帰還した自律移動型ロボット２０は、撮像装置７、９により自律移動型ロボット２０の外面が撮像され、制御装置６で画像データを解析することで汚染領域、汚染度、汚染の種類等が判定される。その際、自律移動型ロボット２０の全体を撮像するために、自律移動型ロボット２０を駆動輪２２により回転したり、撮像装置７、９を上下左右に揺動させる。なお、図３に示す例では左右に揺動するパン動作を矢印ｗ１、上下に揺動するチルト動作を矢印ｗ２で示している。

次に、判定された汚染領域、汚染度及び汚染の種類に応じて、洗浄装置１０、１４により洗浄媒体を放出する。その際、制御装置６は汚染度や汚染の種類に応じて適切な洗浄媒体を選択し、かつ、洗浄媒体が汚染領域に高精度で放出されるように、自律移動型ロボット２０を回転させたり、洗浄装置１０、１４を上下左右に揺動させる。

なお、撮像装置９と同様に、撮像装置７にパン動作ｗ１及びチルト動作ｗ２を可能とする揺動部材を設けてもよく、さらに、洗浄装置１４のノズル部１４ａにも揺動部材を設け揺動可能にしてもよい。
また、撮像装置７、９及び洗浄装置１０、１４の配置個数は適宜増減可能であり、配置箇所も適宜変更可能である。

(効果)
以上説明したように、本実施形態によれば、メンテナンスステーション１に汚染領域、汚染度、汚染の種類を判定可能な撮像装置７、９を設け、汚染領域、汚染度及び汚染の種類に応じて洗浄装置１０、１４から適切な洗浄媒体を放出することで、移動ロボットの汚染を的確に除去することができる。
これにより、汚染環境下でも移動ロボットの駆動機能の維持及び信頼性の向上を図るとともに長期的使用を可能とすることができる。

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。また、これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…メンテナンスステーション、２…載置部、３…下部筐体、４…上部筐体、６…制御装置、７…撮像装置、８…充電接点、９…撮像装置、９ａ…撮像部、９ｂ…回転盤、９ｃ…チルト部材、１０…洗浄装置、１０ａ…ノズル部、１１…回動軸、１２…チルト部材、１４…洗浄装置、１４ａ…ノズル部、１５…排水装置、２０…移動ロボット、２１…本体、２２…駆動輪、２３…レーザスキャナ、２４…撮像装置

Claims (8)

1. 移動ロボットを載置する載置部と、前記載置部に隣接して設けられた下部筐体と、前記下部筐体の上部に回動軸を介して回動可能に設けられた上部筐体と、を有する移動ロボットのメンテナンスステーションであって、
   前記載置部は、前記移動ロボットの下部を洗浄する第１の洗浄装置と、洗浄媒体を排出する排水装置と、を備え、
   前記上部筐体は、当該上部筐体に取り付けられた少なくとも一つの上下左右に揺動可能な第２の洗浄装置と、当該上部筐体に取り付けられた少なくとも一つの上下左右に揺動可能な第１の撮像装置と、前記移動ロボット及び／又は外部操作室と送受信可能な通信装置と、を備え、
   前記下部筐体は、前記移動ロボットの下部を撮像する少なくとも一つの上下左右に揺動可能な第２の撮像装置と、前記移動ロボットに給電する充電接点と、制御装置を備え、
   前記制御装置は、第１及び第２の撮像装置で撮像した画像から前記移動ロボットの汚染を判定するとともに、当該判定結果に応じて前記第１及び／又は第２の洗浄装置から洗浄媒体を放出し前記移動ロボットの汚染を除去する移動ロボットのメンテナンスステーション。
2. 前記制御装置は、前記汚染について、汚染領域、汚染度、汚染の種類の少なくとも何れかを判定する請求項１に記載の移動ロボットのメンテナンスステーション。
3. 前記第１の撮像装置は回転盤及びチルト部材を介して前記上部筐体に取り付けられている請求項１又は２に記載の移動ロボットのメンテナンスステーション。
4. 前記第２の洗浄装置はチルト部材を介して前記上部筐体に取り付けられている請求項１乃至３のいずれかに記載の移動ロボットのメンテナンスステーション。
5. 前記洗浄媒体は洗浄液又は圧縮空気である請求項１乃至４のいずれかに記載の移動ロボットのメンテナンスステーション。
6. 前記洗浄媒体の温度を調節可能な加熱部を備えた請求項１乃至５のいずれかに記載の移動ロボットのメンテナンスステーション。
7. 前記移動ロボットは自律移動型ロボットである請求項１乃至６のいずれかに記載の移動ロボットのメンテナンスステーション。
8. 請求項１乃至７のいずれかに記載のメンテナンスステーションを用いて移動ロボットの汚染を除去する移動ロボットの汚染除去方法。
   

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