JP7252527B2 - 自走式探査ロボット - Google Patents

Description

本発明は、たとえば、床の上を自ら移動して周囲の環境を調べることのできる自走式探査ロボットに関する。

従来、自走式掃除機が知られている。（たとえば、特許文献１参照）。

特開２００４－１６０１６４号公報

しかしながら、そのような自走式掃除機ではいわゆる環境マッピングを行い環境マップを作製するが、そのやり方は、作業者がリモコンを用いて目で見ながら掃除機を床の上で走らせ、その掃除機に取り付けられた定位センサで環境マップを作製するものである。

しかしながら、火事が発生しているオフィスや倉庫では、作業者が煙の充満した室内でそのような操作は不可能であるし、危険である。

本発明は、上述された従来の課題を考慮し、火事場でも作業者に危険がない、自走式探査ロボットを提供することを目的とする。

本発明は、
火事場における、床の上を走行する自走式探査ロボットの使用方法であって、
前記自走式探査ロボットは、周囲のものを探査できる位置センサと、その位置センサの出力に基づき、周囲のマッピングを行う制御手段を有し、
前記制御手段は、出発点における前記マッピングで得たマップに基づき、本体を前記周囲のものに衝突させないように移動させ、さらに周囲のマッピングを行い、目標とするエリアの環境マップを得る手段であり、
前記自走式探査ロボットは平面視で円形形状をしており、さらにその自走式探査ロボットの本体部の周囲にわたって、あるいは走行部の周囲にわたって、円周状に均等間隔に複数本の引っ掛け用の針が取り付けられ、
火事が発生している部屋のドア等の部屋の仕切りの一部に、前記自走式探査ロボットを通すことの出来る程度の大きさの孔を開け、
ワイヤの下端を、前記自走式探査ロボットに設けられたフックに引っ掛け、前記孔から前記室内に入れ、降ろしていき、前記床の上に載置したのち、前記ワイヤを緩めることで外し、
前記部屋の外からスタート信号を前記自走式探査ロボットの前記制御部へ送り、前記部屋の中の探査を行わせ、
前記制御部によってスタート位置へ戻ってのち、作業者が前記孔から、下端に網が設けられたロープを前記室内へ降ろし、前記針に前記網を引っ掛け、前記ロープを引き上げることによって、前記自走式探査ロボットを前記孔から回収する、自走式探査ロボットの使用方法である。
本発明に関連する第１の発明は、床の上を走行する自走式探査ロボットであって、
周囲のものを探査できる位置センサと、
その位置センサの出力に基づき、周囲のマッピングを行う制御手段を備え、
前記制御手段は、出発点における前記マッピングで得たマップに基づき、本体を前記周囲のものに衝突させないように移動させ、さらに周囲のマッピングを行い、目標とするエリアの環境マップを得る、自走式探査ロボットである。

本発明に関連する第２の発明は、さらに、ガス検知センサを備え、前記制御手段はその結果を得る、本発明に関連する第１の発明の自走式探査ロボットである。

本発明に関連する第３の発明は、さらに、温度センサを備え、前記制御手段はその結果を得て、所定温度以上の場所には近づけさせない、本発明に関連する第１の発明の自走式探査ロボットである。

本発明に関連する第４の発明は、さらに、人体を検出できる人体検出センサを備え、前記制御手段はその結果を得た場合、直ぐに外部へ通知する、本発明に関連する第１の発明の自走式探査ロボットである。

本発明に関連する第５の発明は、外面に吊るされるためのフック部が設けられている、本発明に関連する第１の発明の自走式探査ロボットである。

本発明に関連する第６の発明は、外面に網引っ掛け用突起が形成されている、本発明に関連する第１の発明の自走式探査ロボットである。

本発明により、火事の現場などでも、安全に倉庫や部屋の中の環境マップが取得できる自走式探査ロボットを提供することができる。

本発明の実施の形態にかかる探査ロボットの正面図 同探査ロボットの制御部を中心とする構成図 本発明の実施の形態における、部屋のドアの正面図 同実施の形態における部屋の平面図 同実施の形態における環境マップデータ図 同実施の形態における部屋の別の平面図 同実施の形態における別の環境マップデータ図 本発明の実施の形態にかかる自走式探査ロボットの別の変形例の正面図

以下、図面を参照しながら、本発明における実施の形態について詳細に説明する。図１は本発明の実施の形態にかかる自走式探査ロボット１（以下単に探査ロボットという）である。同図において、２は走行部、３は走行部２の上に固定された本体部、４はその本体部３の上に立設されたポールである。本体部３は耐熱樹脂が軽量という点で望ましい。

走行部２には車輪２ａ、２ａ、２ａ、２ａが装着されており、左右前後斜めなどいずれの方向にも走行できるようになっている。また、その形状は円盤形であって裾広がりになっている。これによって、周囲の物に衝突しても弾力でもって傷を負わないようになっている。なお、走行部２は坂や段差にも対応できるようにするため、クローラタイプの走行部でもよい。

その上の本体部３は円筒形をしており、中に電池３ａを備えている。その上には制御部３ｂが載置されている。電池３ａはその制御部３や上記走行部２へ電力を供給することが出来る。その実例としては耐熱耐火リチウムイオン電池である。望ましくは耐火性能は３００度／１分間、耐熱性能は１００度／１０分間である。また、本体部３の上部周囲にはＬＥＤ赤外及び白色照明３ｃが一周取り付けられている。また、電池３ａの上には制御部３ｂと通信部９が固定されている。また、本体部３の下部の４方向（前後左右）には温湿度センサ３ｅがそれぞれ設置され、周囲の温度と湿度を検出できるようになっている。

その本体部３の上のポール４の上方にはガスセンサ４ａが設けらている。酸素、窒素、一酸化炭素、二酸化炭素、二酸化硫黄などのガス検知を行える。さらに、ポール４の上端には赤外レーザなどのレーザセンサ４ｂが設置され、３６０度スキャンできるようになっている。これによって煙の中でも反射波を拾うことによって、壁や棚などまでの距離が測定できる。これらは本発明の位置センサの例である。超音波センサや、電波センサであってもよい。さらには、人体を検出できる赤外ＩＲカメラなどのＩＲサーモカメラ４ｃや可視カメラ４ｄが設けられている。これらは本発明の人体検出センサの例である。

また、ポール４の上部には下向きのフック４ｅが取り付けられている。このフック４ｅはこの探査ロボット１を後述するようにワイヤーで吊り下げるときに引っ掛けるためのものである。そのため、下向きのＬ字型フックである。

図３は、火事の現場の部屋のドア５の内側を示す図である。５ａはガラス部であり、５ｂはドアノブである。５ａ１は次に述べるように、そのガラス部５ａの一部が割れてできた孔である。

以下に、本発明の実施の形態にかかる探査ロボット１の使用方法について説明する。

今火事が発生してその現場に駆け付けた場合、その部屋のドア５をそのまま開けると、いわゆるバックファイヤー現象が起こる恐れがある。従って迂闊にドア５を開くわけにはいかない。

そこで、図３に示すように、ドア５のガラス部５ａの一部を割って孔５ａ１を開ける。そして、ワイヤ６の下端を上述したポール４のフック４ｅに引っ掛け、その割った孔５ａ１からこの探査ロボット１を室内に入れ、降ろしていく。そして床７の上に探査ロボット１を載置したのち、ワイヤ６を緩めることで外し回収する。

図２は上記制御部３ｂを中心とするブロック図である。ここで８は、部屋の外部に設置されたタブレット、パソコン、あるいはサーバなどである（以後タブレット８という）。９は探査ロボット１に設けられた通信部であって、それらタブレット８との通信を行う。このタブレット８には、マップ作成部８ａが設けられている。

上述したガスセンサ４ａ、赤外レーザ４ｂ、赤外ＩＲカメラ４ｃ、可視カメラ４ｄ、温湿度センサ３ｅなどからの信号は制御部３ｂへ入力される。３ｂ１は走行部２へ走行制御信号を送る走行指示部である。

図４はその火事が起こっている部屋１０である。１０ａ乃至１０ｆはその部屋１０に置かれている棚やキャビネットなどのオフィス家具である。１１は火元である。

そこで、床７の上に置かれた探査ロボット１に対して、部屋１０の外からスタート信号を送ると、通信部９を介してそのスタート信号を受信した制御部３ｂはガスセンサ４ａ、赤外レーザ４ｂ、赤外ＩＲカメラ４ｃ、可視カメラ４ｄを駆動させる。その赤外レーザ４ｂは図３の一点鎖線で示すようにスキャンを開始する。１２はその赤外レーザー光である。

いろいろなオフィス家具１０ａ乃至１０ｆからの反射光の信号を赤外レーザ４ｂから得た制御部３ｂは通信部９を通じて、タブレット８へそのデータを送信する。タブレット８のマップ作成部８ａはそれらの反射光のデータ信号に基づいて、図５に示すような環境マップデータ１２ａを得る。なお、制御部３ｂには赤外レーザ４ｂからの信号を処理してマップを作成する位置検知処理部３ｂ４が設けられていてもよい。その場合は、タブレット８側のマップ作成部８ａの処理は軽くなるか、要らなくなる。

その後、探査ロボット１はその図５の環境マップデータ１２ａを利用して、オフィス家具１０ａ乃至１０ｆに衝突しない範囲で、空いている場所を自動的に移動する。そして、移動しながら、上述したように赤外レーザ４ｂで周囲をスキャンをしていく。そのスキャンデータは連続して上記タブレット８へ送信され、そのマップ作成部８ａによって、環境マップデータ１２ａが順次作成されていく。

例えば、図６のような位置に探査ロボット１が来ているときは、図７に示すような環境マップデータ１２ａが得られる。

これらの複数の環境マップデータ１２ａはタブレット８のマップ作成部８ａにおいて、さらに、それらの複数の環境マップデータ１２ａを、探査ロボット１の移動距離と方向を差し引いたうえで、重畳する。これによって、探査したいエリアの環境マップが徐々に完成していく。

以後、同様にして空いてそうな床７上を走行していく。そして、その都度、環境マップデータを重畳させ、ほとんどマップが変わらないようになった時点で、元のスタート場所まで自動的に戻る。例えば、変わる面積が１０％を切ると元に戻るようにすることが可能である。

なお、温湿度センサ３ｅからの信号によって、制御部３ｂの高熱検出部３ｂ２が、燃えている炎１１に相当するような温度のエリアを検出した場合には、その近くには近づかないように走行指示部３ｂ１は指示する。

あるいは、赤外ＩＲカメラ４ｃによって、人体検出部３ｂ３が、人体に相当する温度を検出した場合には、直ちに、タブレット８へ人体を発見したことを伝える。タブレット８はその旨警告を作業者へ出す。もちろん、ガスセンサ４ａのガス検出結果もタブレット８に伝達されるが、探査ロボット１に格納するだけでもよい。その場合は、後で回収して取り出す。

なお、使い捨ての探査ロボット１の場合は、スタート位置へ戻ってくる必要はない。

図８は、使い捨てのタイプではなく、回収可能なタイプの探査ロボット１を示す。本体部３の周囲にわたって、あるいは走行部２の周囲にわたって、多数の引っ掛け用の針１３が取り付けられている。

このような回収可能な探査ロボット１の場合は、走行指示部３ｂ１によってスタート位置へ戻ってのち、作業者が図２のドア５の孔５ａ１から、下端に網が設けられたロープ（図示省略）を室内へ降ろす。その下にはこの探査ロボット１が戻って来ているので網に針１３が引っ掛かり、ロープを引き上げることによって、探査ロボット１を孔５ａ１から回収できる。

なお、本発明に関連した発明のプログラムの一利用形態は、インターネット、光、電波または音波などのような伝送媒体の中を伝送され、コンピュータにより読取られ、コンピュータと協働して動作するという形態であってもよい。

また、記録媒体としては、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）などが含まれる。

また、コンピュータは、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などのような純然たるハードウェアに限らず、ファームウェア、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）、そしてさらに周辺機器を含んでもよい。

なお、上述されたように、本発明の構成は、ソフトウェア的に実現されてもよいし、ハードウェア的に実現されてもよい。

本発明は、火事の現場などでも、安全に倉庫や部屋の中の環境マップが取得できる自走式探査ロボットを提供することができるので、火事場などでの消火活動などに有用である。

１ 探査ロボット
２ 走行部
３ 本体部
３ａ電池
３ｂ制御部
３ｃ 照明部
３ｅ 温湿度センサ
４ ポール
４ａ ガスセンサ
４ｂ 赤外レーザなどのレーザセンサ
４ｃ 赤外ＩＲカメラなどのＩＲサーモカメラ
４ｄ 可視カメラ
４ｅ フック
５ ドア
５ａ ガラス部
５ａ１ 孔
６ ワイヤ
７ 床
８ タブレット
８ａ マップ作成部
９ 通信部

Claims (1)

1. 火事場における、床の上を走行する自走式探査ロボットの使用方法であって、
   前記自走式探査ロボットは、周囲のものを探査できる位置センサと、その位置センサの出力に基づき、周囲のマッピングを行う制御手段を有し、
   前記制御手段は、出発点における前記マッピングで得たマップに基づき、本体を前記周囲のものに衝突させないように移動させ、さらに周囲のマッピングを行い、目標とするエリアの環境マップを得る手段であり、
   前記自走式探査ロボットは平面視で円形形状をしており、さらにその自走式探査ロボットの本体部の周囲にわたって、あるいは走行部の周囲にわたって、円周状に均等間隔に複数本の引っ掛け用の針が取り付けられ、
   火事が発生している部屋のドア等の部屋の仕切りの一部に、前記自走式探査ロボットを通すことの出来る程度の大きさの孔を開け、
   ワイヤの下端を、前記自走式探査ロボットに設けられたフックに引っ掛け、前記孔から前記室内に入れ、降ろしていき、前記床の上に載置したのち、前記ワイヤを緩めることで外し、
   前記部屋の外からスタート信号を前記自走式探査ロボットの前記制御部へ送り、前記部屋の中の探査を行わせ、
   前記制御部によってスタート位置へ戻ってのち、作業者が前記孔から、下端に網が設けられたロープを前記室内へ降ろし、前記針に前記網を引っ掛け、前記ロープを引き上げることによって、前記自走式探査ロボットを前記孔から回収する、自走式探査ロボットの使用方法。

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