JP6404348B2 - 自走式ロボット - Google Patents
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Description
例えば、太陽光発電設備には、一般住宅に設けられる3〜4キロワット程度の発電容量の設備から、商業用の1メガワットを超える発電容量を有する大規模な発電設備まである。また、太陽熱発電設備においても、1メガワットを超える発電容量を有する大規模な設備が多く、火力発電や原子力発電の代替発電施設として期待されている。
このため、太陽電池アレイ等の受光面の汚れを除去するために、太陽電池アレイ等を適宜掃除することが重要になる。
第2発明の自走式ロボットは、第1発明において、前記移動手段は、前記平面上を走行する車輪と、該車輪を駆動する駆動部と、を備えており、前記ロボット本体の下面には、脱輪を検出する接触式センサを備えており、前記制御部は、前記接触式センサが前記平面と接触した信号を検出すると、前記駆動部の作動を停止することを特徴とする。
第3発明の自走式ロボットは、第1発明において、前記移動手段は、前記平面上を走行する車輪と、該車輪を駆動する駆動部と、を備えており、前記ロボット本体の下面には、脱輪を検出する接触式センサを備えており、前記制御部は、前記接触式センサが前記平面と接触した信号を検出すると、前記車輪に駆動抵抗が生じるように前記駆動部を作動させることを特徴とする。
第4発明の自走式ロボットは、第2または第3発明において、前記接触式センサが、各車輪の回転軸に対して内方にそれぞれ設置されていることを特徴とする。
第5発明の自走式ロボットは、第2または第3発明において、前記車輪が4輪設けられており、前記接触式センサが、各車輪の回転軸に対して外方にも設置されていることを特徴とする。
第6発明の自走式ロボットは、第1発明において、前記移動手段は、前記平面上を走行するクローラと、該クローラを駆動する駆動部と、を備えており、前記クローラのベルトの撓みを検出する撓みセンサを備えており、前記制御部は、前記撓みセンサが前記ベルトの撓みを検出すると、前記駆動部の作動を停止することを特徴とする。
第7発明の自走式ロボットは、第1発明において、前記移動手段は、前記平面上を走行するクローラと、該クローラを駆動する駆動部と、を備えており、前記クローラのベルトの撓みを検出する撓みセンサを備えており、前記制御部は、前記撓みセンサが前記ベルトの撓みを検出すると、前記ベルトに駆動抵抗が生じるように前記駆動部を作動させることを特徴とする。
第8発明の自走式ロボットは、第1から第7発明のいずれかにおいて、前記ロボット本体の下面に、抵抗部材が設けられていることを特徴とする。
第9発明の自走式ロボットは、第1発明において、前記制御部は、前記エッジ検出部からの信号に基づいて、該ロボットが前記平面の端縁に沿って移動するように、前記移動手段の作動を制御する機能を有していることを特徴とする。
第10発明の自走式ロボットは、第9発明において、前記平面を掃除する掃除部を備えており、該掃除部は、前記ロボット本体の走行方向と交差する方向の長さが、前記平面の幅の半分よりも長く該前記平面の幅よりも短くなるように設けられていることを特徴とする。
第11発明の自走式ロボットは、第10発明において、前記平面を掃除する掃除部を備えており、該掃除部は、前記ロボット本体の走行方向と交差する方向の長さが、前記平面の長辺の長さの半分よりも長く前記平面の長辺の長さよりも短くなるように設けられていることを特徴とする。
第2発明によれば、自走式ロボットが平面から脱輪した場合、接触式センサが平面と接触するので、脱輪を把握できる。すると、制御部は駆動部の作動を停止し自走式ロボットの作動が停止するので、自走式ロボットが落下することを防ぐことができる。
第3発明によれば、自走式ロボットが平面から脱輪した場合、接触式センサが平面と接触するので、脱輪を把握できる。すると、制御部は車輪に駆動抵抗が発生するように駆動部を作動させるので、自走式ロボットが落下することを防ぐことができる。
第4、第5発明によれば、自走式ロボットが平面から落下しない状態で、接触式センサによって脱輪を確実に検出できる。
第6発明によれば、平面から所定の量以上クローラがはみ出した場合には、ベルトの撓みによって接触式センサがそのはみ出しを検出する。すると、制御部は駆動部の作動を停止し自走式ロボットの作動が停止するので、自走式ロボットが落下することを防ぐことができる。
第7発明によれば、平面から所定の量以上クローラがはみ出した場合には、ベルトの撓みによって接触式センサがそのはみ出しを検出する。すると、制御部はベルトに駆動抵抗が発生するように駆動部を作動させるので、自走式ロボットが落下することを防ぐことができる。
第8発明によれば、脱輪等が生じた場合、抵抗部材が平面と接触するので、ロボット本体が平面から落下することを防止することができる。
第9発明によれば、ロボットが平面の端縁に沿って移動するので、効率よくかつ作業漏れがないように平面上において掃除等の作業を実施させることができる。
第10または第11発明によれば、ロボットを小型化しても、効率よくかつ掃除残しが出ないように掃除させることができる。
なお、本明細書における平面とは、ある程度の曲率を有する面も含む概念である。例えば、自走式ロボットの移動手段の接地点間の距離(例えばホイルベースやトレッド等)に比べて曲率半径が十分に大きい面等のように、自走式ロボットの走行に影響を与えない程度の曲率を有する曲面も含む概念である。
まず、自走式ロボット1を説明する前に、本実施形態の自走式ロボット1が掃除等の作業を実施する構造物SPおよび、掃除する対象となる平面(対象平面SF)について簡単に説明する。
つぎに、本実施形態の自走式ロボット1を説明する。
本実施形態の自走式ロボット1は、構造物SPの対象平面SF上を自走して構造物SPの対象平面SFにおける掃除等の作業を行うものである。
図1および図2に示すように、一対の掃除部10,10は、ロボット本体部2の前後にそれぞれ設けられている。この掃除部10は、回転するブラシ12を備えており、この回転するブラシ12を回転させることによって、平面SF上を掃いて掃除することができるようになっている。
また、ロボット本体部2の前後に一対の掃除部10,10を設けた場合を説明したが、掃除部10は、ロボット本体部2の前方だけまたは後方だけに設けてもよい。
さらに、掃除部10を設ける位置はとくに限定されず、ロボット本体部2の下面や対象平面SFと対向する位置に設けてもよい。
図1および図2に示すように、ロボット本体部2には、移動手段4が設けられている。この移動手段4は、ロボット本体部2を前後方向に移動させたり旋回移動させたりすることができるように設けられている。例えば、図1および図2に示すように、移動手段4を、一対の側方駆動輪4a,4aと、一つの中間駆動輪4bによって構成してもよい。この場合、一対の側方駆動輪4a,4aと中間駆動輪4bとによって、平面視で三角形を形成するように配置すれば、自走式ロボット1を対象平面SF上に安定した状態で配置することができる。この場合、移動手段4の全ての駆動輪4a,4bにそれぞれ駆動モータを設け、各駆動モータが独立して各駆動輪4a,4bを駆動させることができるようになっていることが望ましい。すると、制御部30によって各駆動モータの作動状態を制御すれば、自走式ロボット1を直線的に移動させたり、旋回移動させたりすることができる。とくに、中間駆動輪4bにオムニホイール(全方向移動車輪)を採用すれば、自走式ロボット1の旋回移動等がスムースになり、また、自走式ロボット1の移動の自由度を高めることができる。
制御部30は、移動手段4の作動を制御して、自走式ロボット1の移動を制御する機能を有している。例えば、上述したように、各駆動輪4に駆動モータが設けられている場合には、各駆動輪4に設けられている駆動モータの作動を制御して、ロボット本体2の移動方向や移動速度、つまり、自走式ロボット1の移動方向や移動速度を制御するものである。例えば、全ての駆動輪4による移動速度(具体的には、回転数(回転速度)×駆動輪の周長)が同じとなるように各駆動モータ4mを作動させた場合には自走式ロボット1を直進移動させることができる。一方、一対の側方駆動輪4a,4a間で移動速度の差が生じるように各駆動モータ4mを作動させた場合には自走式ロボット1を旋回するように移動させることができる。
例えば、対象平面SFが傾斜している場合には、制御部30は、ロボット本体部2の前後方向(または左右方向)が水平に対して傾いているか否かを検出し、その傾きによってロボット本体部2の向きを把握する機能を備えていてもよい。
もちろん、短軸方向が水平に対して傾斜するように太陽電池モジュール等が設けられる場合には、太陽電池モジュール等の長軸方向に沿って自走式ロボット1を移動させれば、同様の利点を得ることができる。
上述したように、駆動輪4a,4aは、その回転面が傾斜方向に対して直交した状態で配置すれば、駆動輪4a,4aに駆動力(またはブレーキ力)を加えなくても、自走式ロボット1の走行を停止しておくことができる(図3(A))。すると、自走式ロボット1を、傾斜した対象平面SFで停止させておくのであれば、上記状態となるように制御することが望ましい。つまり、清掃終了や異常発生などを制御部30が検出した場合において、制御部30によって、駆動輪4a,4aの回転面が傾斜方向に対して直交した状態(言い換えれば、駆動輪4a,4aの回転軸方向が傾斜方向と平行な状態、以下、静止状態という)となるように、移動手段4の作動を制御することが望ましい。例えば、駆動輪4a,4aの回転面が傾斜方向と非直交(平行や鋭角の状態)になっている際に、上記状態を検出すると、自走式ロボット1が旋回するように制御すれば、静止状態とすることができる(図3(B))。また、駆動輪4a,4aの回転面が傾斜方向と直交している場合には、そのままの姿勢を維持するように制御すれば、静止状態とすることができる。
また、図1および図2に示すように、自走式ロボット1は、対象平面SFのエッジ(端縁)を検出するエッジ検出部31を備えていることが望ましい。かかるエッジ検出部31を設けていれば、自走式ロボット1が対象平面SFから落下することを防止できるし、対象平面SFを効率よく掃除することができるという利点が得られる。
なお、エッジ検出部31に使用されるセンサ31sはとくに限定されず、公知のセンサを使用することができる。例えば、レーザーセンサや赤外線センサ、超音波センサなどの非接触でエッジを検出するセンサや、リミットスイッチなどの接触式のセンサなどをセンサ31sに使用できるセンサとして挙げることができる。また、CCDカメラ等をセンサ31sとして使用して撮影された画像を制御部30で解析して、エッジを検出するようにしてもよい。さらに、温度センサや静電容量センサをセンサ31sとして使用することも可能である。これらのセンサを使用した場合、対象平面SFとエッジ外方の部分(空間等)との温度差や静電容量の差から、対象平面SFのエッジを把握することができる。
自走式ロボット1によって対象平面SF(対象平面SFを構成するモジュールM)を掃除する場合、通常、掃除部10は、その長さが対象平面SFの長手方向の長さまたは幅方向の長さと同等か若干長くなるように構成される。すると、一回、対象平面SFの幅方向または長手方向に沿って自走式ロボット1を移動させれば、対象平面SF全体を掃除することができる。
上述した自走式ロボット1は、制御部30によって移動手段4の作動や掃除等の作業を制御している。このため、制御部30に記憶されたルート等を自動で走行するように自走式ロボット1の作動が制御されていれば、ほぼ自動で対象平面SF上を移動させながら掃除等の作業を実施させることができる。
上述したように、エッジ検出機能を有している場合には、自走式ロボット1の車輪4a,4bはエッジから一定以上の距離だけ離れた位置を走行するので、自走式ロボット1は対象平面SFから落下することはないと考えられる。しかし、エッジ検出部31の故障などによって対象平面SFのエッジを適切に検出できなかった場合には、自走式ロボット1が対象平面SFから落下してしまう可能性がある。
また、移動手段4がクローラを有している場合には、クローラのベルトの撓みを検出する撓みセンサを設ければ、脱輪に相当する状況を検出することができる。つまり、クローラが、一定以上、対象平面SFのエッジから突出する状況を把握することができる。例えば、図11に示すように、クローラ4d,4dが、一定以上、対象平面SFのエッジから突出すると、エッジによってベルトBが通常よりも内方に押されて内方に撓むような状態となる(図11(B))。したがって、クローラ4dに、ベルトBの撓みを検出する撓みセンサ8を設け、一定以上のベルトBの撓みが生じた場合、制御部30が駆動部の作動を停止するようにしておく。すると、自走式ロボット1をエッジ方向に移動させる力が加わらないようにできるので、自走式ロボット1が対象平面SFから滑り落ちることを防止できる。もちろん、撓みセンサ8の信号を制御部30が受信すると、ベルトBに駆動抵抗が生じるように駆動部を作動させるようにしてもよい。例えば、駆動部にモータを使用した場合には、モータの回転方向が逆転するように、モータに電流を供給するようにしてもよい。また、駆動部に電磁ブレーキ等の制動装置を設けてもよいし、モータの端子間を短絡さることで制動力が得られる、ショートブレーキ機能を発揮させてもよい。
2 ロボット本体部
4 移動手段
6 摩擦部材
7 接触センサ
8 撓みセンサ
10 掃除部
12 ブラシ
30 制御部
31 エッジ検出部
31s センサ
SP 構造物
SF 対象平面
Claims (11)
- 平面を有する構造物上を自走して該構造物の平面上で作業を行うロボットであって、
自走のための移動手段が設けられたロボット本体と、
該ロボット本体の移動を制御する制御部と、
平面上で作業を行う作業部と、を備えており、
前記制御部は、
前記平面の端縁を検出するエッジ検出部を備えており、
該エッジ検出部は、
前記ロボット本体の進行方向において前記作業部よりも外方に位置する外方検出部と、
前記ロボット本体の進行方向において前記外方検出部よりも前記ロボット本体側に位置する内方検出部と、を備えており、
前記内方検出部は、
前記ロボット本体の進行方向において前記作業部と前記移動手段との間に位置するように配設されている
ことを特徴とする自走式ロボット。 - 前記移動手段は、
前記平面上を走行する車輪と、
該車輪を駆動する駆動部と、を備えており、
前記ロボット本体の下面には、脱輪を検出する接触式センサを備えており、
前記制御部は、
前記接触式センサが前記平面と接触した信号を検出すると、前記駆動部の作動を停止させる
ことを特徴とする請求項1記載の自走式ロボット。 - 前記移動手段は、
前記平面上を走行する車輪と、
該車輪を駆動する駆動部と、を備えており、
前記ロボット本体には、脱輪を検出する接触式センサを備えており、
前記制御部は、
前記接触式センサが前記平面との接触を検出すると、前記車輪に駆動抵抗が生じるように前記駆動部を作動させる
ことを特徴とする請求項1記載の自走式ロボット。 - 前記接触式センサが、
各車輪の回転軸に対して内方にそれぞれ設置されている
ことを特徴とする請求項2または3記載の自走式ロボット。 - 前記車輪が4輪設けられており、
前記接触式センサが、
各車輪の回転軸に対して内方および外方にそれぞれ設置されている
ことを特徴とする請求項2または3記載の自走式ロボット。 - 前記移動手段は、
前記平面上を走行するクローラと、
該クローラを駆動する駆動部と、を備えており、
前記クローラのベルトの撓みを検出する撓みセンサを備えており、
前記制御部は、
前記撓みセンサが前記ベルトの撓みを検出すると、前記駆動部の作動を停止する
ことを特徴とする請求項1記載の自走式ロボット。 - 前記移動手段は、
前記平面上を走行するクローラと、
該クローラを駆動する駆動部と、を備えており、
前記クローラのベルトの撓みを検出する撓みセンサを備えており、
前記制御部は、
前記撓みセンサが前記ベルトの撓みを検出すると、前記ベルトに駆動抵抗が生じるように前記駆動部を作動させる
ことを特徴とする請求項1記載の自走式ロボット。 - 前記ロボット本体の下面に、抵抗部材が設けられている
ことを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載の自走式ロボット。 - 前記制御部は、
前記エッジ検出部からの信号に基づいて、該ロボットが前記平面の端縁に沿って移動するように、前記移動手段の作動を制御する機能を有している
ことを特徴とする請求項1記載の自走式ロボット。 - 前記平面を掃除する掃除部を備えており、
該掃除部は、
前記ロボット本体の走行方向と交差する方向の長さが、前記平面の幅の半分よりも長く該前記平面の幅よりも短くなるように設けられている
ことを特徴とする請求項9記載の自走式ロボット。 - 前記平面を掃除する掃除部を備えており、
該掃除部は、
前記ロボット本体の走行方向と交差する方向の長さが、前記平面の長辺の長さの半分よりも長く前記平面の長辺の長さよりも短くなるように設けられている
ことを特徴とする請求項10記載の自走式ロボット。
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