WO2020137499A1 - 負圧吸着自走ロボット装置 - Google Patents

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WO2020137499A1
WO2020137499A1 PCT/JP2019/048157 JP2019048157W WO2020137499A1 WO 2020137499 A1 WO2020137499 A1 WO 2020137499A1 JP 2019048157 W JP2019048157 W JP 2019048157W WO 2020137499 A1 WO2020137499 A1 WO 2020137499A1
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WO
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suction cup
axis
negative pressure
suction
object surface
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PCT/JP2019/048157
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English (en)
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浦上 不可止
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ウラカミ合同会社
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    • AHUMAN NECESSITIES
    • A47FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47LDOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L1/00Cleaning windows
    • A47L1/02Power-driven machines or devices
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/06Gripping heads and other end effectors with vacuum or magnetic holding means
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J5/00Manipulators mounted on wheels or on carriages
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D57/00Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track
    • B62D57/02Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track with ground-engaging propulsion means, e.g. walking members
    • B62D57/032Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track with ground-engaging propulsion means, e.g. walking members with alternately or sequentially lifted supporting base and legs; with alternately or sequentially lifted feet or skid

Definitions

  • the present invention is directed to a robot device that adsorbs negative pressure on an object surface and self-propels along the negative surface, or negative pressure adsorption that adsorbs negative pressure on the object surface such as a window glass and performs self-propelled cleaning work along the negative surface.
  • the present invention relates to a self-propelled robot apparatus, a cleaning method executed by the robot apparatus, a program therefor, and a computer-readable recording medium in which the computer program is stored.
  • each of the suction units being (1) along the surface and A suction movable state that can be moved in close contact with the surface, (2) a suction locked state that is sucked and locked on the surface, and (3) a suction state that can be moved along the surface and away from the surface.
  • a device capable of adsorbing to a surface and moving along the surface has been proposed, which is characterized in that it is selectively set to at least the above-mentioned three states of an adsorbing movable state.
  • a ridge such as a window glass frame
  • such a ridge that extends in both the horizontal direction and the vertical direction and has a large number of intersecting portions also has a horizontal direction.
  • it can be moved in the vertical direction.
  • each of the suction units includes suction unit front-back direction entrance/exit means for moving the suction unit in and out in a direction intersecting the surface.
  • Adjacent suction units are connected to each other by lateral expansion/contraction means via the adsorption unit front/rear direction entry/exit means, and three sets are connected by lateral expansion/contraction means via the adsorption unit front/rear direction entry/exit means.
  • suction unit in the horizontal one-row suction unit group three horizontal single-row suction unit groups are arranged vertically, and the adjacent horizontal single-row suction unit groups are adjacent to each other in the suction unit front-back direction moving means. And a suction movable state in which each of the suction units is moved along the surface while adsorbing to the surface and a suction movable state in which the suction unit is adsorbed to the surface.
  • each of the suction units includes at least a suction unit frame member, a vacuum seal member attached to the suction unit, a moving unit, and a locking unit, and at least a surface and the suction unit.
  • the unit frame member and the vacuum seal member together define a decompression space, Further, there is proposed a cleaning device for a window glass or the like, characterized in that the decompressed space is connected to a vacuum generating means and a vacuum breaking means.
  • the free end portion of the seal member has the same dirt and water scraping function as the free end portion of the rubber blade of the squeegee.
  • the suction cup of the negative pressure suction self-propelled robot apparatus according to the present invention has a function of scraping off dirt and water, and also has a function of performing negative pressure suction on the surface of the object, and thus the negative pressure suction according to the present invention.
  • the cross-sectional shape of the self-propelled robotic device sucker seal member cut along parallel planes near the object surface is not linear like the squeegee rubber blade, but has a plane surrounded by an annular free end. Are formed.
  • a suction cup group which is arranged adjacent to each other on the X-axis in two rows, and the two suction cup groups are arranged in one row.
  • the two sucker groups in one row are adjacent to each other on the Y-axis.
  • each suction cup or the shape of the suction cup group as the aggregate of each suction cup what shape will cause dirt and water to remain without being scraped off
  • the main issue is how to prevent the occurrence of situations.
  • the individual shape of the window glass of a large building is generally a rectangular parallelepiped having right angles at four corners. Therefore, the shape of each suction cup of the device of the present invention is preferably such that the shape of the outer corner of the suction cup corresponding to the cleaning of the right corner of the window glass is right angle so that the right corner can be cleaned. ..
  • a side on the X-axis that forms the right angle of the outside corner of one suction cup and a side on the X-axis that forms the right angle of the outside corner of the other suction cup And should be on the same X-axis to allow cleaning of the straight corners of the glazing. Dirt and water are not scraped off with respect to the diagonal side that constitutes one suction cup and the diagonal side that configures the other suction cup, that is, the angle at which diagonal sides that are adjacent and parallel to each other intersect the X axis. From the standpoint of preventing the occurrence of the situation that remains in the above, it is desirable that one suction cup has an acute angle and the other suction cup has an obtuse angle. From the above consideration, the planar shape of each suction cup can be derived as a quadrangle with two right angles on the diagonal.
  • the sides on the Y-axis forming the right angle of the outside corners of one suction cup and the Y-axis forming the right angles of the outside corners of the other suction cup The top side should be on the same Y-axis to allow cleaning of the straight corners of the glazing.
  • the outer shape of the suction cup group becomes a square, and the acute angle of each suction cup is about It will be 63 degrees.
  • the present invention allows negative pressure adsorption and self-propagation in any direction of the Y-axis direction and the X-axis direction along the surface of an object, and can leave dirt or water adhering to the surface of the object such as window glass. It is an object of the present invention to provide a negative pressure adsorption self-propelled robot device that can perform cleaning work without using it. In order to achieve such an object, the present invention provides a means for forming a set of suction cups by assembling four suction cups of the same plane shape so that the outer shape of the suction cups is square. adopt.
  • the negative pressure adsorption self-propelled robot apparatus seeks to improve the function of the apparatus itself, and consequently contributes to downsizing and weight reduction of the apparatus.
  • the manufacturing cost or maintenance cost can be reduced, and high-quality work can be performed without leaving any dirt in both the X-axis direction and the Y-axis direction, improving work efficiency and improving workability by improving the portability or storability of the device.
  • Various advantageous effects such as improvement of the device, expansion of the applicable range of the device and improvement of versatility, or improvement of aesthetic value in the design of the device.
  • FIGS. 6 and 7 are schematic diagrams in which four suction cups having the same planar shape are assembled to form two types of suction cup groups having a square outer shape.
  • FIG. 7 there is a gap between adjacent suction cups, but the suction cup group moves along the surface of the object while cleaning in either the X-axis or the Y-axis direction. Also, it is possible to carry out the cleaning work without leaving the dirt and water adhering to the surface of the object.
  • the negative pressure adsorption self-propelled robot apparatus specifically adopts the following means in order to achieve the above-described technical problem. That is, A robot device capable of adsorbing negative pressure on a flat or curved object surface such as a window glass and self-propelled in any direction along the object surface in either the Y-axis direction or the X-axis direction, the robot apparatus does not require a rotational change operation of the posture in a plane parallel to the object surface of the robot apparatus is capable self an arbitrary direction, the robot apparatus, two by two on the X-axis, Y It has a total of four suction cup units arranged in two rows on the axis, and the suction cup units arranged on the Y axis each have a Y axis actuator for moving along the Y axis, and on the X axis.
  • the arrayed suction cup units each include an X-axis actuator for moving along the X-axis, and the suction cup unit adjusts the suction cup friction force adjustment for adjusting the friction force between the suction cup and the object surface.
  • a negative pressure adsorption device including a mechanism and a fluid extraction mechanism that is connected to and connected to the first negative pressure space for extracting a fluid from the first negative pressure space surrounded by the suction cup and the object surface.
  • the sucker is composed of a sucker frame member and a sucker seal member mounted on an outer peripheral portion of the sucker frame member.
  • the suction surface and the object surface such as a mechanism for reducing the frictional force between the suction surface and the object surface, or a mechanism for reducing the frictional force between the suction disk and the object surface by reducing the negative pressure of the negative pressure space surrounded by the suction surface and the object surface. It may be composed of a mechanism that adjusts the frictional force between the and.
  • Each sucker has a rough plane, and is formed by dividing one substantially square into four quadrangles of the same shape except for a small square portion at the center of the square.
  • each of the suction cups has a substantially quadrangular shape with two substantially right-angled portions at diagonal portions, and one of the two substantially right-angled portions has a right-angled portion that is substantially square.
  • the two sides forming the other right angle of the suction cup may intersect the two sides forming the right angle of the substantially square with one side forming an acute angle and the other side forming an obtuse angle. ..
  • the acute angle may also be approximately 63 degrees.
  • the negative pressure adsorption self-propelled robot apparatus is capable of self-propelled while adsorbing negative pressure on the surface of an object such as a window glass in both the X-axis direction and the Y-axis direction.
  • a Z-axis actuator that moves each suction cup unit in the Z-axis direction intersecting the object surface is provided, and the suction cup is moved from the object surface at any time. It may have a function of separating them.
  • a second suction cup is disposed on an outer peripheral portion of each suction cup; the second suction cup includes a second suction cup frame member connected to an outer peripheral portion of the suction cup frame member of the suction cup, and the second suction cup frame member.
  • a second suction cup seal member mounted on the outer periphery of the suction cup frame member, the suction cup seal member, the second suction cup frame member, the second suction cup seal member, and a second negative pressure surrounded by the object surface.
  • a second fluid extraction mechanism for extracting a fluid from the second negative pressure space communicates with and is connected to the space, and a fluid such as water or a cleaning agent is directed toward the object surface in the second negative pressure space.
  • a fluid ejecting nozzle for ejecting may be arranged.
  • a negative pressure suction self-propelled robot apparatus sucks negative pressure onto a flat or curved object surface and is capable of self-propelling along the object surface in any direction of the Y-axis direction or the X-axis direction.
  • An adsorption self-propelled robot apparatus wherein the negative pressure adsorption self-propelled robot apparatus comprises a total of four suction cup units arranged in two rows on the X-axis and in two rows on the Y-axis. Each includes an X-axis actuator for moving along the X-axis and a Y-axis actuator for moving along the Y-axis, and the suction cup unit includes a suction cup, the suction cup and the object surface.
  • each of the suction cup units have a substantially flat surface, and each of the four suction cup units has a substantially quadrangular shape with one diagonal portion having two substantially right angles and the other diagonal portion having an acute angle and an obtuse angle. They can be arranged so as to form one substantially square shape (FIG. 1, FIG. 2, FIG. 7, FIG. 10).
  • the two suction cup units arranged on one Y axis are released from the suction cup locking state, they move along the X axis. Then, when it reaches a predetermined position, it is released from the locked state of the sucker by following the step 1 of setting the locked state and the two suction cup units arranged on the one Y-axis moving along the X-axis. Another two suction cup units arranged on the other Y-axis are moved along the X-axis, and two suction cup units arranged on the one Y-axis and the other suction cup unit are arranged on the other one Y-axis. Step 2 of bringing the two sucker units into a locked state when the two sucker units are in a substantially square shape.
  • steps 1 and 2 above may move in the forward direction along the X-axis or in the direction opposite to the forward direction. Good.
  • the outer frame of the negative pressure suction self-propelled robot apparatus is arranged on the other Y-axis in the locked state. It can further include a step 3 of moving up to two suction cup units along the X-axis. Further, the steps 1 to 3 can be repeated as many times as necessary.
  • the two suction cup units arranged on one X axis are released from the locked state of the suction cups and moved along the Y axis. Then, when the predetermined position is reached, the step 4 of bringing the sucking cups into the locked state is followed by the step of setting the sucking cups in the locked state of the other X axis, following the two suction cup units arranged in the one X axis.
  • the step 5 is set to the locked state, and the outer frame of the negative pressure suction self-propelled robot apparatus is locked to the other X axis. And moving the two suction cup units arranged along the Y axis along the Y axis. Further, the steps 4 and 5 or the steps 4 to 6 can be repeated as many times as necessary.
  • Each of the suction cup units further comprises a Z-axis actuator for moving the suction cup unit in the Z-axis direction intersecting the object surface, and releasing the suction cup unit from the locked state in the Z-axis direction
  • the sucker frictional force adjusting mechanism for setting the locked state is provided.
  • a ball roller is provided as the sucker frictional force adjusting mechanism, and when the ball roller projects, the sucker is released from the locked state, and when the ball roller retracts, the sucker is locked.
  • the negative pressure adsorption self-propelled robot apparatus may further include means for collecting dirt and/or water peeled from the object surface scraped off by the free end portion of the suction cup seal member.
  • a second suction cup may be arranged on an outer peripheral portion of each of the suction cups in order to prevent sewage and/or water from splashing around the robot apparatus.
  • a method for cleaning an object surface which is executed by a negative pressure adsorption self-propelled robot apparatus according to the present invention, wherein the cleaning step includes the above step 1, step 2, step 3, step 4, step 5 and step At least one of the steps consisting of 6 and 6 can be included. ..
  • a computer program executed by a negative pressure adsorption self-propelled robot apparatus comprising: a memory; and a processor for executing the program, wherein the memory has the steps 1 and 2 described above.
  • a computer program for executing a method for cleaning an object surface which includes at least one of the steps consisting of 3, 3, 4, and 6, is stored, and the program is executed by the processor. Then, the cleaning method is realized.
  • the negative pressure adsorption self-propelled robot apparatus realizes downsizing and weight reduction of the apparatus, reduction of manufacturing cost or maintenance cost of the apparatus, and removal of dirt left in both X-axis direction and Y-axis direction. Since high quality work is possible, work efficiency is improved, workability is improved by improving the portability and storability of the device, the applicable range of the device is expanded to improve versatility, or the design of the device is improved. It has various advantageous effects such as improvement of aesthetic value.
  • suction cups having the same plane shape provided in the negative pressure suction self-propelled robot apparatus according to the present invention are assembled to form two types of suction cup groups having a square outer shape.
  • the present invention has a gap between adjacent suction cups, but the suction cup group has X-axis and Y-axis along the object surface. Thus, even if the cleaning operation is performed in either direction, the cleaning operation can be performed without leaving the dirt and water attached to the object surface.
  • FIG. 1 is a front view of a negative pressure adsorption self-propelled robot apparatus according to the present invention which is negatively pressure-adsorbed on a vertical object surface 1.
  • the vertical direction is the actual vertical direction. It is also referred to as the presence or the Y-axis direction, and the left-right direction is also referred to as the actual horizontal direction or the X-axis direction.
  • the direction orthogonal to the object surface 1 is referred to as the Z-axis direction
  • the direction approaching the object surface 1 is referred to as the front
  • the opposite direction is referred to as the rear.
  • the apparatus shown in the figure is capable of adsorbing a negative pressure on an object surface 1 such as a window glass, and is capable of self-propelled along the object surface 1 in any Y-axis direction or X-axis direction.
  • a negative pressure adsorption self-propelled robot apparatus capable of self-propelled in an arbitrary direction without requiring a rotationally changing motion of a posture in a plane parallel to an object surface 1 of the apparatus; It has at least four sucker units in two rows, a Y-axis actuator for moving each sucker unit in the Y-axis direction, and an X-axis for moving each sucker unit in the X-axis direction.
  • the suction cup unit includes a suction cup 6, a suction cup friction force adjustment mechanism for adjusting the friction force between the suction cup 6 and the object surface 1, and a fluid extraction mechanism.
  • the suction cup frictional force adjusting mechanism is provided on the suction cup 6, and the frictional force between the suction cup 6 and the object surface 1 can be arbitrarily reduced or increased, and the fluid extraction mechanism is In order to extract a fluid from the first negative pressure space surrounded by the object surface 1, the first negative pressure space is communicated with and connected to the first negative pressure space.
  • the suction cup 6 includes at least a suction cup frame member 61 and a suction cup seal member 62 mounted on the outer peripheral portion of the suction cup frame member 61.
  • the suction cup frame member 61 has a box shape with an opening in a direction facing the object surface 1.
  • the flange portion provided in the opening portion is made of a flexible material such as polyurethane, and has a rectangular ring shape.
  • the suction cup sealing member 62 is fixed, and a square annular locking member 65 made of a material having a large friction coefficient such as rubber is fixed to the flange portion.
  • a suction cup negative pressure space 63 is defined together with the object surface 1, the suction cup frame member 61, and the suction cup sealing member 62.
  • the suction cup negative pressure space 63 is provided with a negative pressure generating means (not shown) via a suction cup suction hose 641. Not).
  • the sucker frictional force adjusting mechanism is a mechanism for reducing the frictional force between the suction cup 6 and the object surface 1 by strongly pressing a sliding member such as a roller against the object surface 1, or a negative pressure surrounded by the suction cup 6 and the object surface 1.
  • the mechanism is configured to reduce the frictional force between the suction cup 6 and the object surface 1 by reducing the negative pressure in the space.
  • Each of the suction cup units may include a ball roller Z-axis moving cylinder 67 in which a ball roller 68 is mounted on the tip portion of the piston rod.
  • a ball roller 68 is mounted on the tip portion of the piston rod.
  • the locking member 65 is strongly pressed against the object surface 1, so that the friction between the locking member 65 and the object surface 1 increases, so that the sucker unit moves to the object surface. 1 is locked.
  • the cylinder case of the ball roller Z-axis moving cylinder 67 may be fixed to the suction frame member 61.
  • Each of the suction cup units has a suction movable state in which it is attracted to the object surface 1 and moves along the object surface 1, and a suction locked state in which it is attracted to the object surface 1 and locked to the object surface 1. It is set so that one of the above two states can be selected. ..
  • Each of the suction cups 6 has a schematic plane shape, and is formed by dividing one substantially square into four quadrangles having the same shape except for a small square portion at the center of the square. And a substantially quadrangular shape having two substantially right-angled portions on the diagonal is formed, and one right-angled portion of the two substantially right-angled portions is one of the four substantially right-angled portions of the substantially square shape.
  • the two right sides of the suction cup 6 overlap the two sides of the substantially square shape that form the right angle, and the other right side of the suction cup 6
  • the two sides forming the right angle intersect with the two sides forming the right angle of the substantially square shape, with one side intersecting at an acute angle and the other side intersecting at an obtuse angle.
  • the acute angle is approximately 63 degrees.
  • the apparatus illustrated in FIGS. 1 to 8 and 14 will be exemplarily described below.
  • the apparatus shown in FIGS. 1 to 8 and 14 serves as a Y-axis actuator for moving each suction cup unit in the Y-axis direction, and an X-axis actuator for moving each suction cup unit in the X-axis direction.
  • a single rodless cylinder is used instead of a dual rodless cylinder.
  • the single rodless cylinder unlike the dual rodless cylinder, is a general slit type rodless cylinder and has one piston.
  • the dual rodless cylinder is provided with two pistons in a general slit type rodless cylinder, and each of the two pistons can move in a direction in which they separate from each other at any time, or the same. It has the function of moving in the direction.
  • a dual rodless cylinder having a function of allowing each of the two pistons to move in directions away from each other at any time is not known and is not commercially available.
  • a single rodless cylinder which is a general slit type rodless cylinder is used.
  • one of the four substantially rectangular suction cups has two substantially right angles on one diagonal portion and an acute angle and an obtuse angle on the other diagonal portion. Are arranged in a substantially square shape.
  • the suction cup 6 on the upper right side is connected to the pistons 51 of the two left and right single rodless cylinders 501 (FIG. 5) that are arranged to overlap the left and right single rodless cylinders 502, and the Y axis It is configured to be movable in any direction above and at any time.
  • the lower right suction cup 6 in FIG. 1 is connected to the pistons 51 of the left and right single rodless cylinders 502, and is configured to be movable in any direction on the Y axis and at any time.
  • the suction cup 6 on the upper left side is connected to the pistons 51 of the two left and right single rodless cylinders 501 (FIG. 5) which are arranged to overlap the left and right single rodless cylinders 502, and the Y-axis It is configured to be movable in any direction above and at any time.
  • the lower left suction cup 6 is connected to the pistons 51 of the left and right single rodless cylinders 502, and is configured to be movable in any direction on the Y axis and at any time.
  • 6 on the upper right side and 6 on the lower right side are connected to the pistons 41 of the upper and lower single rodless cylinders 402, and can move in any direction on the X axis and at any time.
  • the suction cups 6 on the upper left side and the lower left side are connected to the pistons 41 of the upper and lower single rodless cylinders 401 (FIG. 5) which are arranged to overlap the upper and lower single rodless cylinders 402. , Can move in any direction on the X axis and at any time.
  • suction cup Z-axis and out cylinders 66 to and from the suction cups 6 in the Z axis direction intersecting the object surface 1 is not provided, As can be understood with reference to FIG. 13, a suction cup Z-axis moving cylinder 66 is provided.
  • a method of connecting the suction cup Z-axis moving cylinder 66 to each of the pistons of the single rodless cylinders 501 and 502 will be described.
  • the side surface portion of the cylinder case of the sucker Z-axis moving cylinder 66 is connected to the piston through the suction cup connecting fitting 52. It is fixed to.
  • the suction cups adjacent to each other on the X-axis are connected to each suction cup 6 via the suction cup Z-axis loading/unloading cylinder 66 and the single rodless cylinders 501 and 502. Is connected to each of the pistons of the single rodless cylinders 401 and 402 so that can be moved in any direction on the X axis and at any time.
  • each suction cup 6 can move in any direction on the Y-axis and at any time via each suction cup Z-axis moving cylinder 66. It is connected to each of the pistons of the cylinders 501 and 502.
  • the negative pressure suction self-propelled robot apparatus sucks negative pressure on the object surface 1 such as a window glass in both the X-axis direction and the Y-axis direction. While being able to move by itself, it is also possible to move across the window glass frame.
  • each sucker unit since each sucker unit is equipped with a Z-axis actuator that moves in the Z-axis direction intersecting the object surface 1, it has a function of separating the sucker 6 from the object surface 1 at any time.
  • the apparatus shown in FIG. 13 includes a Z-axis actuator that moves each suction cup unit in a direction substantially orthogonal to the object surface 1, and therefore has a function of separating the suction cup 6 from the object surface 1 at any time. There is.
  • each of the suction cup units is in a suction movable state in which it is attracted to the object surface 1 and is moved along the object surface 1, and a suction lock state in which it is attracted to the object surface 1 and locked to the object surface 1. It may be set to be able to select any one of three states, a state and a non-suction movable state in which the object surface 1 can be moved along the object surface 1 while being separated from the object surface 1.
  • FIGS. 9 to 12 A negative pressure adsorption self-propelled robot apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 9 to 12.
  • a second suction cup is arranged on the outer peripheral portion of each suction cup 6; the second suction cup is connected to the outer peripheral portion of the suction cup frame member 61 of the suction cup 6.
  • a second suction cup frame member 61 and a second suction cup seal member 62 mounted on the outer periphery of the second suction cup frame member 61; the suction cup frame member 61, the suction cup seal member 62, and the second suction cup seal member 62.
  • a second fluid extraction mechanism for extracting a fluid from the second negative pressure space communicates with the second negative pressure space surrounded by the second suction cup frame member 61, the second suction cup seal member 62, and the object surface 1.
  • a fluid ejection nozzle for ejecting a fluid such as water or a cleaning agent toward the object surface 1 is arranged in the second negative pressure space.
  • the object surface 1, the suction cup frame member 61, the suction cup seal member 62, the second suction cup frame member 61, and the second suction cup seal member 62 are used together with the second suction cup negative member.
  • the pressure space 73 is defined, and the second suction cup negative pressure space 73 is connected to the second suction cup negative pressure generating means.
  • an injection port of a cleaning water spray nozzle 75 for injecting cleaning water toward the object surface 1 is opened, and when cleaning the object surface 1, the object surface 1 is exposed.
  • the cleaning water is sprayed toward the object surface 1 located immediately before the moving direction of the suction cup sealing member 62 moving along.
  • the cleaning water spray nozzle 75 communicates with and is connected to a cleaning water pressure supply pump (not shown) via a cleaning water pressure supply hose 751.
  • a cleaning water pressure supply pump not shown
  • the dirt and water separated from the object surface 1 due to the scraping action of the free end portion of the suction cup seal member 62 is operated by a vacuum pump (not shown) connected to and connected to the second suction cup suction hose 741. Is sucked and transferred in the direction of the arrow to be collected. With such a configuration, the object surface 1 can be cleaned without polluting the environment.
  • FIG. 1 and FIGS. 3 to 5 show a state in which a negative pressure adsorption self-propelled robot apparatus according to an embodiment of the present invention is adsorbed to an object surface 1 under negative pressure.
  • the upper and lower ball rollers 68 are retracted in FIG. 4, and the lower ball roller 68 is projected in FIG.
  • FIG. 5 when the distance between the pistons of the single rodless cylinders 501 and 502 is increased, the frictional force between the upper suction cup 6 and the object surface 1 is large, and the frictional force between the lower suction cup 6 and the object surface 1 is small. Due to this, the lower suction cup 6 moves downward while being attracted to the object surface 1 under negative pressure, and at the same time, the object surface 1 is cleaned.
  • FIG. 8 shows that the negative pressure suction self-propelled robot apparatus according to the present invention sucks negative pressure onto the object surface and moves along the object surface from left to right and then from top to bottom. , Then, while moving from right to left, then from top to bottom, then from left to right, for cleaning the object surface, This is explained by showing a mode of chronological order in a schematic diagram.
  • the time-series procedure of negative pressure adsorption self-propelling or the time-sequential mode of four suction cups is shown by (0) to (19).
  • the white arrow indicates the direction in which the suction cup (indicated by the white square) that has been unlocked due to the ball roller projecting is about to move.
  • the black arrow indicates the direction in which the outer frame of the negative pressure adsorption self-propelled robot device moves from now on.
  • the sucker in the locked state with the ball roller retracted is shown by a black-painted square.
  • the negative pressure adsorption self-propelled robot apparatus 2 repeats steps (1) to (14) in FIG.
  • the object surface 1 is cleaned while moving.
  • the two sucker units arranged on one Y-axis which are two outlined white quadrangles shown in (1) of FIG.
  • the ball roller When moving to the direction indicated by the arrow (to the right) and reaching the predetermined position ((2) in FIG. 8), the ball roller is retracted to the locked state (see the right side of (2) in FIG. 8).
  • the two squares turn black).
  • the two sucker units arranged on the other Y-axis which are the two outlined white squares shown in (2) of FIG. 8, are released (released) from the locked state, and the one Y-axis is released. Following the two sucker units placed in the position, move in the direction indicated by the white arrow (to the right), the two sucker units placed on the one Y-axis, and the other Y When the two suction cup units arranged on the shaft form one substantially square state, the state is locked (four black squares shown in (3) of FIG. 8).
  • the outer frame of the negative pressure suction self-propelled robot apparatus is arranged on the other Y-axis in the locked state in the direction (rightward) indicated by the black arrow shown in (3) of FIG. Move the two sucker units along the X-axis up to that point, and move the outer frame to one side of the quadrangle of the two sucker units arranged on the other Y-axis (Fig. 8 (4)).
  • the locking state of the two suction cup units arranged on one Y axis which is two white squares, is shown. It opens and moves in the direction indicated by the white arrow (to the right), and when it reaches a predetermined position ((5) in FIG. 8), it is locked (the two right-hand sides of (5) in FIG. 8).
  • the square turns black).
  • the two sucker units arranged on the Y axis of another one of the two outlined white squares are connected to each other. After releasing from the stopped state, following the two suction cup units arranged on the above-mentioned one Y-axis, they are moved in the direction indicated by the white arrow (to the right), and two units are arranged on the above-mentioned one Y-axis. When it is in a state of forming a substantially square shape with the suction cup unit of, the state is locked.
  • the two suction cup units (two white squares in (6) of FIG. 8) arranged on one X axis are released from the locked state of the suction cups, It moves along the Y axis in the direction indicated by the outlined arrow (downward), and when it reaches a predetermined position, it is brought into the locked state ((7) in FIG. 8).
  • two sucker units placed on the other X-axis which are two outlined white squares, are released from the locked state and are indicated by outlined arrows.
  • the two suction cup units arranged on the one X-axis are moved along the Y-axis so as to follow the two suction cup units arranged on the one X-axis.
  • it becomes a state of forming one substantially square it is brought into a locked state (not shown).
  • two sucker units arranged on the other Y-axis which are two outlined white squares, are released from the locked state and are indicated by outlined arrows. 8 (1) in the opposite direction from the above-mentioned direction (1) to move along the X axis, and when it reaches a predetermined position, it is brought into the locked state ((9 in FIG. 8). )).
  • two sucker units arranged on one Y axis which are two outlined white squares, are released from the locked state and are indicated by outlined arrows.
  • the two suction cup units arranged on the one Y axis are moved in the direction opposite to (2) of FIG.
  • the two suction cup units arranged on the Y axis form a substantially square shape, they are brought into the locked state (four quadrangles become black as shown in (10) of FIG. 8).
  • the movement (rightward) of (3) in FIG. 8 is reversed, and the outer frame of the negative pressure adsorption self-propelled robot apparatus is indicated by a black arrow shown in (10) of FIG.
  • the negative pressure suction self-propelled robot apparatus is moved along the X axis to the two suction cup units placed on the Y axis in the locked state.
  • the outer frame of (1) is brought closer to the four suction cup units each having a substantially square shape, and the relative relationship between the outer frame and the four suction cup units having one substantially square shape is shown in FIG. It changes to the state of 11).
  • the two sucker units arranged on the other Y-axis which are the two white squares, are released to the locked state, and the (4) of FIG. Move in the direction (leftward) indicated by the white arrow opposite to the movement of, and enter the locked state when reaching a predetermined position ((12) in FIG. 8) (left side of (12) in FIG. 8).
  • the two squares are black).
  • the two sucker units arranged on one Y axis which are two white squares, are released to the locked state, and the movement of (5) of FIG. 8 is performed. Moved in the direction (leftward) indicated by the white arrow opposite to the above, and when the above four sucker units are in the state of forming one substantially square, they are locked (4 in (13) of FIG. 8). One square turns black).
  • the outer frame of the negative pressure adsorption self-propelled robot apparatus is formed into four substantially suction cup units.
  • the relative positions of the outer frame and the four suction cup units are changed to (14) in FIG. Then, the procedure of (1) in FIG. 8 is repeated again to clean the surface of the object.
  • embodiments of the present invention may be implemented by a computer program.
  • embodiments of the present invention comprise a computer program product that includes a computer program loaded onto a computer-readable recording medium.
  • a computer system is capable of performing various suitable operations and processes based on a program stored in a read only memory (ROM) or a program loaded from a storage unit into a random access memory (RAM). (CPU) may be provided.
  • the RAM further stores various programs and data necessary for operating the computer system.
  • the negative pressure adsorption self-propelled robot apparatus is advantageous in that the four suction cup units are arranged so as to form one substantially square shape, and can be scraped off cleanly without leaving dirt and water. To realize.
  • the present invention can be applied to various structures as a device for performing various operations such as cleaning work and inspection work safely and efficiently by remote control on the object surface of the structure. ..
  • the present invention can be effectively applied to a cleaning operation of a building having glass windows on all outer wall surfaces and a building having a huge glass inner wall surface.
  • FIG. 1 is a front view of a first preferred embodiment of a device constructed in accordance with the present invention.
  • the rear view which looked at the apparatus shown in FIG. 1 from the direction of the object surface.
  • the right view of the apparatus shown in FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA of the apparatus shown in FIG. 1, showing a state in which a ball roller 68 is retracted.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA of the apparatus shown in FIG. 1, showing a state in which a ball roller 68 is protruding.
  • the 1st schematic diagram of the suction cup group with which the apparatus shown in FIG. 1 is equipped.
  • FIG. 5 is a front view of a second preferred embodiment of a device constructed in accordance with the present invention.
  • the rear view which looked at the apparatus shown in FIG. 9 from the direction of an object surface.
  • the right view of the apparatus shown in FIG. FIG. 10 is a sectional view of the device shown in FIG. 9 taken along the line BB, showing a state in which the ball roller 68 is retracted.
  • FIG. 13 is an enlarged cross-sectional view showing a state in which the suction cup Z-axis moving cylinder 66 is provided in the apparatus shown in FIGS. 9 to 12.
  • FIG. 2 is a sectional view of the device shown in FIG.

Abstract

【課題】物体表面に負圧吸着しY軸方向とX軸方向のどちらへも自走することが可能なロボット装置を提供する。 【解決手段】ロボット装置は4個の吸盤ユニットとY軸アクチュエータとX軸アクチュエータを具備しており、吸盤の平面形状は1個の正方形を同一形状の4個の四角形に4分割した形状を成し、又対角部分に2個の直角部分を備えた四角形を成し、又2個の直角部分のうちの1個の直角は正方形の4個の直角のうちの1個の直角を構成し、又吸盤の直角を構成する2つの辺は正方形の直角を構成する2つの辺と重なり、又吸盤のもう1つの直角を構成する2つの辺は、正方形の直角を構成する2つの辺と、一方の辺どうしは鋭角に他方の辺どうしは鈍角に交差している。

Description

負圧吸着自走ロボット装置
 本発明は、物体表面に負圧吸着し且つこれに沿って自走するロボット装置、あるいは窓ガラスなどの物体表面に負圧吸着し且つこれに沿って自走しながら清掃作業を施す負圧吸着自走ロボット装置、前記ロボット装置によって実行される清掃方法及びそのプログラム、そのコンピュータプログラムが格納されているコンピュータ読取可能な記録媒体に関する。
 特開平5-42063号公報においては、四個の上下方向伸縮手段と、該四個の上下方向伸縮手段の各々に各一個配置された幅方向伸縮手段と、該幅方向伸縮手段の各々に各一個配置された吸着ユニットと、該吸着ユニットと該幅方向伸縮手段との間に介在せしめられた第一前後方向出入手段とを具備し、該吸着ユニットの各々は(1)表面に沿ってかつ該表面に密着して移動せしめられ得る吸着可動状態と、(2)表面に吸着係止せしめられる吸着係止状態と、(3)表面に沿ってかつ該表面から離反して移動せしめられ得る非吸着可動状態、の少なくとも上記三状態に選択的に設定される、ことを特徴とする表面に吸着し且つそれに沿って移動可能な装置が提案されている。
 上記の装置においては、物体表面に窓ガラス枠等の突条が存在している場合に、水平方向と垂直方向の両方向に延びて多数の交差する部分を有するかかる突条において、水平方向にもあるいは垂直方向にも跨いで移動することができる。
 また、特開2012-61116号公報においては、横並びで配置された3式の吸着ユニットにおいて、該吸着ユニットの各々は、該吸着ユニットを表面と交差する方向に出入りさせる吸着ユニット前後方向出入手段を具備し、隣り合った吸着ユニット同士は、吸着ユニット前後方向出入手段を介して横方向伸縮手段により連結されており、該吸着ユニット前後方向出入手段を介して横方向伸縮手段により連結された3式の吸着ユニットを横一列吸着ユニット群と呼称すると、3式の該横一列吸着ユニット群が縦並びで配置されており、隣り合った該横一列吸着ユニット群同士は、該吸着ユニット前後方向出入手段を介して縦方向伸縮手段により連結されており、且つ、該吸着ユニットの各々は、表面に吸着しながら且つ該表面に沿って移動される吸着可動状態と、 表面に吸着しながら且つ該表面に係止される吸着係止状態と、表面から隔離しながら且つ該表面に沿って移動できる非吸着可動状態、の以上3つの状態のいずれかを選択できるように設定されており、
 且つ、該吸着ユニットの各々は、少なくとも、吸着ユニットフレーム部材と、該吸着ユニットに装着された真空シール部材と、移動手段と、係止手段、により構成され、且つ、少なくとも、表面と、該吸着ユニットフレーム部材と、該真空シール部材とともに減圧空間を規定しており、
 且つ、該減圧空間は、真空生成手段と、真空破壊手段、に連結されている、ことを特徴とする、窓ガラスなどの清掃装置、が提案されている。
 上記の装置においては、物体表面に沿って水平方向にもあるいは垂直方向にも負圧吸着移動することが可能で、また、物体表面に窓ガラス枠等の突条が存在している場合に、水平方向にもあるいは垂直方向にも該突条を跨いで移動することができる。
特開平5-42063号公報 特開2012-61116号公報
従来、窓ガラスなどの平滑な物体表面に付着した汚れを清掃する場合においては、まず、洗浄水を物体表面へスプレー散布するか、または洗浄水を含んだスポンジにて物体表面を洗浄水で濡らし、次に、ゴム製のブレードを備えたスクイジーという名前のハンドヘルドツールにより汚れと水を掻き落とす、という手法が一般的に用いられている。 
 本発明に係る負圧吸着自走ロボット装置の吸盤シール部材において、該シール部材の自由端部は、該スクイジーのゴムブレードの自由端部と同様の汚れと水の掻き落とし機能を備えている。
 さらに、本発明に係る負圧吸着自走ロボット装置の吸盤は、汚れと水の掻き落とし機能に追加して、物体表面へ負圧吸着する機能も備えており、よって本発明に係る負圧吸着自走ロボット装置の吸盤シール部材を物体表面近傍の平行な面で切断した断面形状は、スクイジーのゴムブレードのように線状では無く、環状の自由端部に囲まれた面を備えた断面形状が形成されている。
 本発明に係る負圧吸着自走ロボット装置における4個の吸盤の配置については、X軸上に隣り合わせで2個1列に配置された吸盤群があり、且つ、該2個1列の吸盤群はY軸方向に2列配置されており、該2個1列の吸盤群どうしはY軸上で隣り合わせとなっている。
 該4個の吸盤群を物体表面に沿って移動させて物体表面の汚れと水を掻き落とす場合において、隣合わせの吸盤どうしの間にある種の隙間があれば、その隙間の部分において汚れと水が掻き落とされずに残ってしまう事態の発生が予想される。
 本発明が解決しようとする主要な課題について、各々の吸盤の形状または各々の吸盤の集合体としての吸盤群の形状について、どのような形状にすれば汚れと水が掻き落とされずに残ってしまう事態の発生を防止できるかが主要な課題である。
 本発明は上記の技術的解決課題を達成するために下記の考察を行うことにより、独自の見解を得ることができ、課題の解決策を導いた。
 大型建築物の窓ガラスの個々の形状は4隅に直角を備えた直方形が一般的である。 よって、本発明の装置の個々の吸盤の形状は、窓ガラスの直角の隅部が清掃できるように、該隅部の清掃に対応する吸盤の外側の隅部の形状は直角であることが望ましい。
 X軸上で隣り合わせの吸盤どうしにおいて、一方の吸盤の外側にある隅部の直角を構成するX軸上の辺と、他方の吸盤の外側にある隅部の直角を構成するX軸上の辺とは、窓ガラスの直線隅部の清掃ができるように同一のX軸上にあるべきである。
 一方の吸盤を構成する斜めの辺と、他方の吸盤を構成する斜めの辺、すなわち隣り合っており互いに平行な斜めの辺どうしが該X軸と交差する角度について、汚れと水が掻き落とされずに残ってしまう事態の発生を防止する見地から、一方の吸盤においては鋭角であり、他方の吸盤においては鈍角であることが望ましい。
 以上の考察により、各々の吸盤の平面形状は、対角に2個の直角を備えた四角形を導き出すことができる。
 次に、Y軸上で隣り合わせの吸盤どうしにおいて、一方の吸盤の外側にある隅部の直角を構成するY軸上の辺と、他方の吸盤の外側にある隅部の直角を構成するY軸上の辺とは、窓ガラスの直線隅部の清掃ができるように同一のY軸上にあるべきである。
 一方の吸盤を構成する斜めの辺と、他方の吸盤を構成する斜めの辺、すなわち隣り合っており互いに平行な斜めの辺どうしが該Y軸と交差する角度について、汚れと水が掻き落とされずに残ってしまう事態の発生を防止する見地から、一方の吸盤においては鋭角であり、他方の吸盤においては鈍角であることが望ましい。
 以上の考察により、各々の吸盤の平面形状は、対角に2個の直角を備えた四角形となることが導き出される。
 そして、上記の条件を具備した同一の平面形状の4個の吸盤を集合して1個の吸盤群を形成すると、該吸盤群の外側の形状は正方形となり、各々の吸盤の鋭角の角度は約63度となる。
 本発明は、物体表面に沿ってY軸方向とX軸方向のいずれの任意の方向へ負圧吸着自走させることが可能で、しかも窓ガラスなどの物体表面に付着した汚れまたは水を取り残すことなく清掃作業ができる負圧吸着自走ロボット装置を提供することを目的とする。
 かかる目的を達成するために、本発明は、同一の平面形状の4個の吸盤を集合して1式の吸盤群を形成すると、該吸盤群の外側の形状が正方形になるようにする手段を採用する。
 上記の手段を採用することにより、本発明に係る負圧吸着自走ロボット装置は、装置自身の機能向上を追及することで、結果的に装置のコンパクト化と軽量化に寄与することとなり、装置の製作コストまたはメンテナンスコストの低減、X軸方向とY軸方向の両方向に汚れの取り残しのない高品質の作業が可能となるので作業能率の向上、装置の可搬性または保管性の向上による作業性の向上、装置を適用可能な範囲が拡大されて汎用性の向上、あるいは装置のデザイン面での美的価値の向上、などの種々の有利な効果を奏する。
 なお、図6及び図7は、同一の平面形状の4個の吸盤を集合して外形が正方形である2種類の吸盤群が形成された模式図である。
 図7の模式図により理解されるように、隣り合った吸盤どうしの間に隙間が存在するが、吸盤群が物体表面に沿ってX軸とY軸のいずれの方向へ清掃しながら移動しても、物体表面に付着した汚れや水を取り残すことなく清掃作業を実施することが可能である。
 本発明に係る負圧吸着自走ロボット装置は、上記の技術的解決課題を達成するために、具体的に次の手段を採用する。すなわち、
 窓ガラスなどの平面または曲面の物体表面に負圧吸着し、且つ、物体表面に沿ってY軸方向またはX軸方向のいずれの任意の方向へ自走することが可能なロボット装置であって、該ロボット装置は、該ロボット装置の物体表面に平行な面における姿勢の回転変化動作を必要とせず、任意の方向へ自走可能であり、該ロボット装置は、X軸上に2個ずつ、Y軸上に2列に配置された計4個の吸盤ユニットを具備し、Y軸上に配列された吸盤ユニットは、それぞれY軸に沿って移動させるためのY軸アクチュエータ具備し、X軸上に配列された吸盤ユニットは、それぞれX軸に沿って移動させるためのX軸アクチュエータを具備し、該吸盤ユニットは、吸盤と、該吸盤と物体表面との摩擦力を調整するための吸盤摩擦力調整機構と、該吸盤と該物体表面とにより包囲された第1負圧空間から流体を抽出するために該第1負圧空間に連通、連結された流体抽出機構とから構成される負圧吸着自走ロボット装置を提供する。
 該吸盤は、吸盤フレーム部材と吸盤フレーム部材の外周部分に装着された吸盤シール部材から構成され、該吸盤摩擦力調整機構は、ローラなどの滑る部材を物体表面へ強く押し付けることにより吸盤と物体表面との摩擦力を減少させる機構、あるいは吸盤と物体表面により包囲された負圧空間の負圧力を減少させることにより吸盤と物体表面との摩擦力を減少させる機構のような前記吸盤と前記物体表面との摩擦力を調整する機構から構成されてもよい。
 各々の吸盤は、概略の平面を有し、1個の略正方形を、該正方形の中心部の小さい正方形の部分を除いて、同一形状の4個の四角形に概ね4分割した形状を成しており、且つ、各々の吸盤の対角部分に2個の略直角部分を備えた略四角形を成しており、且つ、該2個の略直角部分のうちの1個の直角は、該略正方形の4個の直角のうちの1個の直角を構成しており、且つ、該吸盤の該直角を構成する2つの辺は、該略正方形の該直角を構成する2つの辺と重なっており、該吸盤のもう1つの直角を構成する2つの辺は、該略正方形の該直角を構成する2つの辺と、一方の辺どうしは鋭角に、他方の辺どうしは鈍角に交差していてもよい。
 また、該鋭角の角度は概ね約63度であってもよい。
 更に本発明に係る負圧吸着自走ロボット装置は、窓ガラスなどの物体表面において、X軸方向とY軸方向のいずれの方向にも負圧吸着しながら自走移動することが可能であると共に、且つ、窓ガラス枠を跨いで移動することも可能にするために、各々の吸盤ユニットを物体表面と交差するZ軸方向へ移動させるZ軸アクチュエータを具備し、任意の時に吸盤を物体表面から離反させる機能を備えてもよい。
 更に本発明に係る負圧吸着自走ロボット装置は、窓ガラスなどの物体表面に付着した汚れと水が掻き落とされた後の該汚水がロボット装置の周囲に飛散するのを防止するために、各々の吸盤の外周部分に、第2の吸盤が配置されており;該第2吸盤は、該吸盤の吸盤フレーム部材の外周部に接続された第2吸盤フレーム部材と、該第2吸盤フレーム部材の外周部に装着された第2吸盤シール部材から構成され;該吸盤フレーム部材と該吸盤シール部材と該第2吸盤フレーム部材と該第2吸盤シール部材と物体表面により包囲された第2負圧空間には、該第2負圧空間から流体を抽出するための第2流体抽出機構が連通、連結され、且つ、該第2負圧空間には、物体表面に向け水や洗浄剤などの流体を射出するための流体噴射ノズルが配置されてもよい。
 本発明に係る負圧吸着自走ロボット装置は、平面または曲面の物体表面に負圧吸着し、物体表面に沿ってY軸方向またはX軸方向のいずれの任意の方向へ自走可能な負圧吸着自走ロボット装置であって、前記負圧吸着自走ロボット装置は、X軸上に2個ずつ、Y軸上に2列に配置された計4個の吸盤ユニットを具備し、前記吸盤の各々は、それぞれ、X軸に沿って移動させるためのX軸アクチュエータと、Y軸に沿って移動させるためのY軸アクチュエータとを具備し、前記吸盤ユニットは、吸盤と、前記吸盤と前記物体表面との摩擦力を調整するための吸盤摩擦力調整機構とから構成され、前記吸盤は、吸盤フレーム部材と吸盤フレーム部材の外周部分に装着された吸盤シール部材から構成され、前記吸盤の各々は、略平面を有し、一方の対角部分に2個の略直角をなす角を備え、他方の対角部分に鋭角と鈍角をなす角を備えた略四角形をなし、前記4個の吸盤ユニットが1個の略正方形をなすように配列することができる(図1、図2、図7、図10)。
 本発明に係る負圧吸着自走ロボット装置が行う物体表面の清掃工程は、一のY軸に配置された2個の吸盤ユニットを、吸盤の係止状態から開放すると、X軸に沿って移動させ、所定の位置に到達すると、係止状態にするステップ1と、X軸に沿って移動する前記一のY軸に配置された2個の吸盤ユニットを追って、吸盤の係止状態から開放された他の一のY軸に配置された2個の吸盤ユニットをX軸に沿って移動させ、前記一のY軸に配置された2個の吸盤ユニットと、前記他の一のY軸に配置された2個の吸盤ユニットとが1個の略正方形をなす状態になると係止状態にするステップ2とを含むことができる。
 上記ステップ1と、ステップ2における「X軸に沿って移動させ」ることは、X軸に沿って前進方向に向かって移動してもよく、前進方向と逆の方向に向かって移動してもよい。
 本発明に係る負圧吸着自走ロボット装置が行う物体表面の清掃工程は、前記負圧吸着自走ロボット装置の外枠を、係止状態になっている前記他の一のY軸に配置された2個の吸盤ユニットまでX軸に沿って移動させるステップ3をさらに含むことができる。
 また、ステップ1からステップ3の工程は必要に応じて、何回でも繰り返して実行することができる。
 本発明に係る負圧吸着自走ロボット装置が行う物体表面の清掃工程は、一のX軸に配置された2個の吸盤ユニットを、吸盤の係止状態から開放し、Y軸に沿って移動させ、所定の位置に到達すると、係止状態にするステップ4と、前記一のX軸に配置された2個の吸盤ユニットを追って、吸盤の係止状態から開放された他の一のX軸に配置された2個の吸盤ユニットを、Y軸に沿って移動させ、前記一のY軸に配置された2個の吸盤ユニットと、前記他の一のY軸に配置された2個の吸盤ユニットとが1個の略正方形をなす状態になると係止状態にするステップ5と、前記負圧吸着自走なロボット装置の外枠を、係止状態になっている前記他の一のX軸に配置された2個の吸盤ユニットまでY軸に沿って移動させるステップ6とをさらに含むことができる。
 また、ステップ4とステップ5の工程、またはステップ4からステップ6の工程は必要に応じて、何回でも繰り返して実行することができる。
 前記吸盤ユニットの各々は、前記吸盤ユニットを前記物体表面と交差するZ軸方向に移動させるためのZ軸アクチュエータをさらに具備し、前記Z軸方向に、前記吸盤ユニットを係止状態から開放し、または係止状態にするための前記吸盤摩擦力調整機構が設けられる。例えば、前記吸盤摩擦力調整機構としてのボールローラが設けられ、前記ボールローラが突き出すと、前記吸盤は係止状態から開放され、前記ボールローラが引っ込むと前記吸盤は係止状態になるようにしてもよい。
 本発明に係る負圧吸着自走ロボット装置は、吸盤シール部材の自由端部によって掻き落された物体表面より剥離された汚れ及び/または水を回収するための手段をさらに備えてもよく、前記汚水及び/または水がロボット装置の周囲への飛散の防止のために、前記吸盤のおのおのの外周部分に、第2の吸盤が配置されてもよい。
本発明に係る負圧吸着自走ロボット装置によって実行する物体表面の清掃方法であって、前記清掃工程は、上記ステップ1と、ステップ2と、ステップ3と、ステップ4と、ステップ5と、ステップ6とからなる工程のうちの少なくとも一つ以上含むことができる。 
 メモリと、プログラムを実行するためのプロセッサとを備える本発明に係る負圧吸着自走ロボット装置で実行されるコンピュータプログラムであって、前記メモリには、上記のステップ1と、ステップ2と、ステップ3と、ステップ4と、ステップ5と、ステップ6とからなる工程のうちの少なくとも一つ以上含む物体表面の清掃方法を実行するためのコンピュータプログラムが格納され、前記プログラムが前記プロセッサによって実行されると、前記清掃方法が実現される。
 本発明に係る負圧吸着自走ロボット装置により、装置のコンパクト化と軽量化が実現され、そして、装置の製作コストまたはメンテナンスコストの低減、X軸方向とY軸方向の両方向に汚れの取り残しのない高品質の作業が可能となるので作業能率の向上、装置の可搬性や保管性の向上による作業性の向上、装置を適用可能な範囲が拡大されて汎用性の向上、あるいは装置のデザイン面での美的価値の向上、などの種々の有利な効果を奏する。
 なお、図6及び図7は、本発明に係る負圧吸着自走ロボット装置が具備している同一の平面形状の4個の吸盤を集合して外形が正方形である2種類の吸盤群を形成した模式図であるが、図7の模式図により理解されるように、本発明は、隣り合った吸盤どうしの間に隙間が存在するが、吸盤群が物体表面に沿ってX軸とY軸とどちらの方向へ清掃しながら移動しても、物体表面に付着した汚れや水を取り残すことなく清掃作業を実施することが可能であるという効果も有する。
 以下、本発明に従って構成された負圧吸着自走ロボット装置の好適な実施形態について、添付図を参照して更に詳細に例示的に説明する。
実施の形態
 次に、図1乃至図8を参照して本発明に係る第1の実施形態の装置について説明する。
 図1は垂直な物体表面1に負圧吸着している本発明に係る負圧吸着自走ロボット装置を正面から見た態様を図示するものであり、図1において上下方向が実際の上下方向でありまたはY軸方向とも呼称し、同じく左右方向が実際における水平方向でありまたはX軸方向とも呼称する。
 また本明細書においては物体表面1と直交する方向をZ軸方向と呼称し、物体表面1へ近づく方向を前方と呼称し、反対に離れる方向を後方と呼称するものである。
 図示の装置は、窓ガラスなどの物体表面1に負圧吸着し、且つ、物体表面1に沿ってY軸方向またはX軸方向のいずれの任意の方向へ自走することが可能で、該ロボット装置の物体表面1に平行な面における姿勢の回転変化する動作を必要とせず任意の方向へ自走可能な負圧吸着自走ロボット装置であって;該負圧吸着自走ロボット装置は、2個ずつ2列の計4個の吸盤ユニットと、各々の吸盤ユニットをY軸方向へ移動させるY軸アクチュエータと、各々の吸盤ユニットをX軸方向へ移動させるX軸を少なくとも具備している。
 吸盤ユニットは、吸盤6と、該吸盤6と物体表面1との摩擦力を調整するための吸盤摩擦力調整機構と、流体抽出機構とを具備する。該吸盤摩擦力調整機構は、該吸盤6に設けられ、該吸盤6と物体表面1との摩擦力が任意に減少させるかまたは任意に増大させることができ、該流体抽出機構は、吸盤6と物体表面1により包囲された第1負圧空間から流体を抽出するために該第1負圧空間に連通、連結されている。
 吸盤6は、吸盤フレーム部材61と、吸盤フレーム部材61の外周部分に装着された吸盤シール部材62から少なくとも構成されている。
 吸盤フレーム部材61は、物体表面1と対面する方向が開口した箱形状になっており、その開口した部分に設けられたフランジ部には、ポリウレタンのような柔軟な材料から形成され、四角形で環状の吸盤シール部材62が固定されており、該フランジ部にはゴムなどの摩擦係数の大きい材料から成る四角形で環状の係止部材65が固定されている。
 吸盤シール部材62の自由端部は、物体表面1に接触しながら移動して物体表面1の清掃を行う。
 物体表面1と、吸盤フレーム部材61と、吸盤シール部材62とともに吸盤負圧空間63を規定しており、吸盤負圧空間63は、吸盤吸引ホース641を介して、負圧生成手段(図示していない)に連結されている。
 吸盤摩擦力調整機構は、ローラなどの滑る部材を物体表面1へ強く押し付けることにより吸盤6と物体表面1との摩擦力を減少させる機構や、あるいは吸盤6と物体表面1により包囲された負圧空間の負圧力を減少させることにより吸盤6と物体表面1との摩擦力を減少させる機構から構成されている。
 吸盤ユニットの各々は、ピストンロッドの先端部分にボールローラ68を装着されたボールローラZ軸出入シリンダ67を具備してもよい。
 ボールローラZ軸出入シリンダ67のピストンロッドが突き出すと、係止部材65が物体表面1から離反するので係止部材65と物体表面1との摩擦が無くなり、吸盤ユニットは、係止状態から開放され、物体表面1に沿って移動可能な状態となる。
 また、ボールローラZ軸出入シリンダ67のピストンロッドが引っ込むと、係止部材65が物体表面1へ強く押し付けられるので係止部材65と物体表面1との摩擦が増大し、よって吸盤ユニットは物体表面1に係止された状態となる。
 ボールローラZ軸出入シリンダ67のシリンダケースは、吸盤フレーム部材61に固定されてもよい。
吸盤ユニットの各々は、物体表面1に吸着しながら且つ物体表面1に沿って移動する吸着可動状態と、物体表面1に吸着しながら且つ物体表面1に係止される吸着係止状態と、の以上2つの状態のいずれかを選択できるように設定されている。 
 吸盤6の各々は概略の平面形状を有し、1個の略正方形を、該正方形の中心部の小さい正方形の部分を除いて、同一形状の4個の四角形に概ね4分割した形状を成しており、対角部分に2個の略直角部分を備えた略四角形を成しており、該2個の略直角部分のうちの1個の直角は、該略正方形の4個の直角のうちの1個の直角を構成しており、該吸盤6の該直角を構成する2つの辺は、該略正方形の該直角を構成する2つの辺と重なっており、該吸盤6のもう1つの直角を構成する2つの辺は、該略正方形の該直角を構成する2つの辺と、一方の辺どうしは鋭角に、他方の辺どうしは鈍角に交差している。該鋭角の角度は概ね約63度である。
 以下、図1乃至図8及び図14に図示の装置について例示的にに説明する。
 図1乃至図8及び図14に図示の装置は、各々の吸盤ユニットをY軸方向へ移動させるためのY軸アクチュエータとして、また、各々の吸盤ユニットをX軸方向へ移動させるためのX軸アクチュエータとしてデュアルロッドレスシリンダでは無く、シングルロッドレスシリンダを使用している。
 なお、シングルロッドレスシリンダは、デュアルロッドレスシリンダとは異なり、一般的なスリット式ロッドレスシリンダのことであり、ピストンを1個具備している。
 なお、デュアルロッドレスシリンダは、一般的なスリット式ロッドレスシリンダにピストンを2個具備しており、該2個のピストンの各々は、任意の時に互いに離反する方向へ移動可能であり、あるいは同じ方向へ移動する機能を具備している。
 なお、該2個のピストンの各々が任意の時に互いに離反する方向へ移動可能である機能を備えたデュアルロッドレスシリンダは公知では無く、市販もされていないので製作コストが高価であるため、本発明においては一般的なスリット式ロッドレスシリンダであるシングルロッドレスシリンダを使用した。
 図1に示すように、一方の対角部分に2個の略直角をなす角を備え、他方の対角部分に鋭角と鈍角をなす角を備えた略四角形をなす4個の吸盤が1個の略正方形をなすように配列されている。
 図1において右上側の吸盤6は、左右2本のシングルロッドレスシリンダ502と重なって配置されている左右2本のシングルロッドレスシリンダ501(図5)のピストン51に連結されており、Y軸上の任意の方向へ且つ任意の時に移動できるように構成されている。
 図1において右下側の吸盤6は、左右2本のシングルロッドレスシリンダ502のピストン51に連結されており、Y軸上の任意の方向へ且つ任意の時に移動できるように構成されている。
 図1において左上側の吸盤6は、左右2本のシングルロッドレスシリンダ502と重なって配置されている左右2本のシングルロッドレスシリンダ501(図5)のピストン51に連結されており、Y軸上の任意の方向へ且つ任意の時に移動できるように構成されている。
 図1において左下側の吸盤6は、左右2本のシングルロッドレスシリンダ502のピストン51に連結されており、Y軸上の任意の方向へ且つ任意の時に移動できるように構成されている。
 図1において右上側と右下側の6は、上下2本のシングルロッドレスシリンダ402のピストン41に連結されており、X軸上の任意の方向へ且つ任意の時に移動できる。
 図1において左上側と左下側の吸盤6は、上下2本のシングルロッドレスシリンダ402と重なって配置されている上下2本のシングルロッドレスシリンダ401(図5)のピストン41に連結されており、X軸上の任意の方向へ且つ任意の時に移動できる。
 なお、図1乃至図8及び図14に図示の装置における吸盤ユニットの各々には、吸盤6を物体表面1と交差するZ軸方向に出入りさせる吸盤Z軸出入シリンダ66が具備されていないが、図13を参照すれば理解されるように、吸盤Z軸出入シリンダ66を具備する。
 シングルロッドレスシリンダ501、502のピストンのそれぞれに吸盤Z軸出入シリンダ66を連結する方法について述べると、吸盤Z軸出入シリンダ66のシリンダケースの側面部は、吸盤接続金具52を介して、該ピストンに固定されている。
 吸盤Z軸出入シリンダ66が具備されている場合においては、X軸上において隣り合った吸盤同士は、各々の吸盤Z軸出入シリンダ66とシングルロッドレスシリンダ501、502を介して、各々の吸盤6がX軸上の任意の方向へ且つ任意の時に移動できるように、シングルロッドレスシリンダ401、402のピストンのそれぞれに連結されている。
 また、Y軸上において隣り合った吸盤同士は、各々の吸盤Z軸出入シリンダ66を介して、各々の吸盤6がY軸上の任意の方向へ且つ任意の時に移動できるように、シングルロッドレスシリンダ501、502のピストンのそれぞれに連結されている。
 吸盤Z軸出入シリンダ66を具備することにより、本発明に係る負圧吸着自走ロボット装置は、窓ガラスなどの物体表面1において、X軸方向とY軸方向のいずれの方向にも負圧吸着しながら自走移動することが可能であると共に、且つ、窓ガラス枠を跨いで移動することも可能である。
 すなわち、各々の吸盤ユニットを物体表面1と交差するZ軸方向へ移動させるZ軸アクチュエータを具備しているため吸盤6を、任意の時に物体表面1から離反させる機能を備えている。
 図13に図示の装置においては、各々の吸盤ユニットを物体表面1と概ね直交する方向へ移動させるZ軸アクチュエータを具備しているため任意の時に吸盤6を物体表面1から離反させる機能を備えている。
 この場合、吸盤ユニットの各々は、物体表面1に吸着しながら且つ物体表面1に沿って移動される吸着可動状態と、物体表面1に吸着しながら且つ物体表面1に係止される吸着係止状態と、物体表面1から隔離しながら且つ物体表面1に沿って移動できる非吸着可動状態、の3つの状態のいずれかを選択できるように設定されてもよい。
 以下に、図9乃至図12を参照して本発明の第2の実施形態に係る負圧吸着自走ロボット装置について説明する。
 図9乃至図12に図示の装置においては、各々の吸盤6の外周部分に、第2の吸盤が配置されており;該第2吸盤は、該吸盤6の吸盤フレーム部材61の外周部に接続された第2吸盤フレーム部材61と、該第2吸盤フレーム部材61の外周部に装着された第2吸盤シール部材62から構成されており;該吸盤フレーム部材61と該吸盤シール部材62と該第2吸盤フレーム部材61と該第2吸盤シール部材62と物体表面1により包囲された第2負圧空間には、該第2負圧空間から流体を抽出するための第2流体抽出機構が連通、連結されており、且つ、該第2負圧空間には、物体表面1に向け水や洗浄剤などの流体を射出するための流体噴射ノズルが配置されている。
 上述の図9乃至図12に図示の装置においては、物体表面1と、吸盤フレーム部材61と、吸盤シール部材62と、第2吸盤フレーム部材61と、第2吸盤シール部材62とともに第2吸盤負圧空間73を規定しており、第2吸盤負圧空間73は、第2吸盤負圧生成手段に連結されている。
 第2吸盤負圧空間73には、物体表面1に向けて洗浄水を噴射する洗浄水スプレーノズル75の噴射口が開口しており、物体表面1の清掃作業の際には、物体表面1に沿って移動している吸盤シール部材62の移動方向の直前に在る物体表面1に向け洗浄水が散布される。
 洗浄水スプレーノズル75は、洗浄水圧送ホース751を介して洗浄水圧送ポンプ(図示しない)に連通、連結されている。
 該清掃作業において、吸盤シール部材62の自由端部の掻き落とし作用により物体表面1より剥離された汚れと水は、第2吸盤吸引ホース741に連通、連結された真空ポンプ(図示しない)の作用により矢印方向に吸引移送されて回収される。このような構成により、環境を汚すことなく物体表面1を清掃することができる。
 本発明の実施形態に係る負圧吸着自走ロボット装置の作用を以下に説明する。
 例えば建造物の窓ガラス面などの物体表面1を清掃する場合、負圧吸着自走ロボット装置2が具備している吸盤6に負圧生成手段(図示していない)に連通させて吸盤6を物体表面1に負圧吸着させる。
 図1および図3乃至図5は、本発明の実施形態に係る負圧吸着自走ロボット装置が物体表面1に負圧吸着している状態を図示している。
 図4においては上下のボールローラ68が引っ込んでおり、図5においては下方のボールローラ68が突出している。
 図5において、シングルロッドレスシリンダ501、502のピストンどうしの間隔を大きくすると、上方の吸盤6と物体表面1との摩擦力は大きく下方の吸盤6と物体表面1との摩擦力は小さいことに起因して、下方の吸盤6は物体表面1に負圧吸着したまま下方に移動し、同時に物体表面1に対して清掃作業を行うようになる。
 図8は、本発明に係る負圧吸着自走ロボット装置が、物体表面に負圧吸着し、且つ物体表面に沿って、左から右へ移動しながら、次に、上から下へ移動しながら、次に、右から左へ移動しながら、次に、上から下へ移動しながら、次に、左から右へ移動しながら、物体表面に対して清掃を施す手順について、4個の吸盤の時系列順の態様を模式図で示して説明を行ったものである。
 なお、図8においては、負圧吸着自走の時系列の手順、または4個の吸盤の時系列順の態様を(0)~(19)で示している。
 図8において、白ぬき矢印は、ボールローラが突出したことにより係止状態を解かれた吸盤(白ぬきの四角形で示す)がこれから動く方向を示している。また黒矢印は、負圧吸着自走ロボット装置の外枠がこれから動く方向を示している。またボールローラが引っ込んでいて係止状態にある吸盤は黒く塗った四角形で示している。
 図8に示すように、本発明に係る負圧吸着自走ロボット装置2は、図8における手順(1)~手順(14)を繰り返すことにより、全体として上から下へ物体表面1に沿って移動しながら物体表面1に対して清掃を施す。
 以下に、図8を参照しつつ、本発明に係る負圧吸着自走ロボット装置2が、物体表面1に沿って移動しながら物体表面1に対して清掃する動作をより具体的に説明する。
 図8の(1)に示す白抜きされた2つの四角形である一のY軸に配置された2個の吸盤ユニットは、例えば、ボールローラが突出したことにより係止状態が解かれ、白抜きの矢印で示された方向(右向き)に移動し、所定の位置(図8の(2))に到達すると、ボールローラを引っ込ませて係止状態にする(図8の(2)の右側の2つの四角形が黒くなる)。
 図8の(2)に示す白抜きされた2つの四角形である他の一のY軸に配置された2個の吸盤ユニットは、係止状態から解かれ(開放され)、上記一のY軸に配置された2個の吸盤ユニットを追って、白抜きの矢印で示された方向(右向き)に移動し、上記一のY軸に配置された2個の吸盤ユニットと、上記他の一のY軸に配置された2個の吸盤ユニットとが1個の略正方形をなす状態になると係止状態にする(図8の(3)に示す4つの黒い四角形)。
 図8の(3)に示す黒い矢印で示された方向(右向き)に、上記負圧吸着自走ロボット装置の外枠を、係止状態になっている上記他の一のY軸に配置された2個の吸盤ユニットの、ところまでX軸に沿って移動させ、上記外枠を他の一のY軸に配置された2個の吸盤ユニットの上記四方形の一の辺に寄せ付ける(図8の(4))。
 図8の(4)に示すように、上記図8の(1)の場合と同様、白抜きされた2つの四角形である一のY軸に配置された2個の吸盤ユニットの係止状態を開放し、白抜きの矢印で示された方向(右向き)に移動し、所定の位置(図8の(5))に到達すると係止状態にする(図8の(5)の右側の2つの四角形が黒くなる)。
 図8の(5)に示すように、上記図8の(2)の場合と同様、白抜きされた2つの四角形である他の一のY軸に配置された2個の吸盤ユニットを、係止状態から開放し、上記一のY軸に配置された2個の吸盤ユニットを追って、白抜きの矢印で示された方向(右向き)に移動させ、上記一のY軸に配置された2個の吸盤ユニットと1個の略正方形をなす状態になると係止状態にする。
 図8の(6)に示すように、一のX軸に配置された2個の吸盤ユニット(図8の(6)の白抜きした2つの四角形)を、吸盤の係止状態から開放し、白抜きした矢印で示された方向(下向き)に、Y軸に沿って移動させ、所定の位置に到達すると、係止状態にする(図8の(7))。
 図8の(7)に示すように、白抜きされた2つの四角形である他の一のX軸に配置された2個の吸盤ユニットを、係止状態から開放し、白抜きした矢印で示された方向(下向き)に、上記一のX軸に配置された2個の吸盤ユニットを追うように、Y軸に沿って移動させ、上記一のX軸に配置された2個の吸盤ユニットと1個の略正方形をなす状態になると係止状態にする(図示せず)。
 図8の(8)に示すように、白抜きされた2つの四角形である他の一のY軸に配置された2個の吸盤ユニットを、係止状態から開放し、白抜きした矢印で示された方向(左向き)に、上記図8の(1)とは逆の方向に向かって、X軸に沿って移動させ、所定の位置に到達すると、係止状態にする(図8の(9))。
 図8の(9)に示すように、白抜きされた2つの四角形である一のY軸に配置された2個の吸盤ユニットを、係止状態から開放し、白抜きした矢印で示された方向(左向き)に、上記図8の(2)とは逆の方向に向かって、X軸に沿って移動させ、上記一のY軸に配置された2個の吸盤ユニットと、上記他の一のY軸に配置された2個の吸盤ユニットとが1個の略正方形をなす状態になると係止状態にする(図8の(10)に示すように4つの四角形が黒くなる)。
 図8の(10)に示すように、図8の(3)の動き(右向き)とは逆で、上記負圧吸着自走ロボット装置の外枠を、図8の(10)に示す黒い矢印で示された方向(左向き)に、係止状態になっている上記一のY軸に配置された2個の吸盤ユニットのところまでX軸に沿って移動させ、上記負圧吸着自走ロボット装置の外枠を、1個の略正方形をなしている4個の吸盤ユニットに寄せ付け、上記外枠と上記1個の略正方形をなしている4個の吸盤ユニットとの相対関係が図8の(11)の状態に変わる。
 図8の(11)に示すように、白抜きされた2つの四角形である他の一のY軸に配置された2個の吸盤ユニットを、係止状態に開放し、図8の(4)の動きとは逆の白抜きの矢印で示された方向(左向き)に移動させ、所定の位置(図8の(12))に到達すると係止状態にする(図8の(12)の左側の2つの四角形が黒くなる)。
 図8の(12)に示すように、白抜きされた2つの四角形である一のY軸に配置された2個の吸盤ユニットを、係止状態に開放し、図8の(5)の動きとは逆の白抜きの矢印で示された方向(左向き)に移動させ、上記4つの吸盤ユニットが1個の略正方形をなす状態になると係止状態にする(図8の(13)の4つの四角形が黒くなる)。
 図8の(13)に示す黒い矢印で示された方向(下向き)に、上記負圧吸着自走ロボット装置の外枠を、1個の略正方形をなす状態になっている4個の吸盤ユニット(4つの四角形)に向かって、Y軸に沿って移動させ、上記外枠と4個の吸盤ユニットとの相対位置が上記図8の(14)に変わる。
 そして、再度図8の(1)の手順を繰り返して、物体表面の清掃を行う。
 本発明の実施形態で説明された工程はコンピュータプログラムに実現されても良い。例えば、本発明の実施形態はコンピュータ読取可能な記録媒体にロードされるコンピュータプログラムを含むコンピュータプログラム製品を備える。
 コンピュータシステムは、読み出し専用メモリ(ROM)に記憶されているプログラム又は記憶部からランダムアクセスメモリ(RAM)にロードされたプログラムに基づいて様々な適当な動作および処理を実行することができる中央処理装置(CPU)を備えてもよい。RAM には、コンピュータシステムの操作に必要な様々なプログラムおよびデータがさらに記憶されている。当該コンピュータプログラムは、中央処理ユニット(CPU)により実行される場合に、本発明に係る上記工程が実現される。
 本発明に係る負圧吸着自走ロボット装置は、4つの吸盤ユニットが1個の略正方形をなすように配置されることにより、汚れと水を残すことなくきれいに掻き落とすことができるという有利な効果を実現する。
 以上、添付図面を参照して本発明に従って構成された装置の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲(保護範囲)から逸脱することなく更に種々の変形或いは修正を加えることが可能であることは多言を要しない。
 本発明は、構造物の物体表面などに対して、リモートコントロールにより、安全に、且つ効率的に清掃作業や点検作業などの各種の作業を施す装置として、種々の構造物に適用することができる。
 特に全ての外壁面にガラス製の窓を備えた建造物や、ガラス製の巨大な内壁面を備えた建造物の清掃作業に対して効果的に適用することができる。
本発明に従って構成された装置の第1の好適実施例を示す正面図。 図1に示す装置を物体表面の方向から見た背面図。 図1に示す装置の右側面図。 図1に示す装置のA-A矢視の断面図において、ボールロ-ラ68が引っ込んでいる状態を示す図。 図1に示す装置のA-A矢視の断面図において、ボールロ-ラ68が突出している状態を示す図。 図1に示す装置に具備されている吸盤群の第1の模式図。 図1に示す装置に具備されている吸盤群の第2の模式図。 図1に示す装置が、物体表面1に負圧吸着し、且つ物体表面1に沿って、左から右へ移動しながら、次に、上から下へ移動しながら、次に、右から左へ移動しながら、次に、上から下へ移動しながら、次に、左から右へ移動しながら、物体表面1に対して清掃を施す手順を時系列で示す図。 本発明に従って構成された装置の第2の好適実施例を示す正面図。 図9に示す装置を物体表面の方向から見た背面図。 図9に示す装置の右側面図。 図9に示す装置のB-B矢視の断面図において、ボールローラ68が引っ込んでいる状態を示す図。 図9乃至図12に図示の装置に吸盤Z軸出入シリンダ66が具備された状態を示す拡大断面図。 図1に示す装置のC-C矢視の断面図。
1 物体表面
2 負圧吸着自走ロボット装置
3 縦フレーム部材
401 X軸シングルロッドレスシリンダ
402 X軸シングルロッドレスシリンダ
41 X軸シングルロッドレスシリンダピストン
42 X軸シングルロッドレスシリンダ接続金具
501 Y軸シングルロッドレスシリンダ
502 Y軸シングルロッドレスシリンダ
51 Y軸シングルロッドレスシリンダピストン
52 吸盤接続金具
6 吸盤
61 吸盤フレーム部材
62 吸盤シール部材
63 吸盤負圧空間
64 吸盤吸引口継手
641 吸盤吸引ホース
65 係止部材
66 吸盤Z軸出入シリンダ
67 ボールローラZ軸出入シリンダ
68 ボールローラ
71 第2吸盤フレーム部材
72 第2吸盤シール部材
73 第2吸盤負圧空間
74 第2吸盤吸引口継手
741 第2吸盤吸引ホース
75 洗浄水スプレーノズル
751 洗浄水圧送ホース
 

Claims (12)

  1.  平面または曲面の物体表面に負圧吸着し、物体表面に沿ってY軸方向またはX軸方向のいずれの任意の方向へ自走可能な負圧吸着自走ロボット装置であって、
     前記ロボット装置は、X軸上に2個ずつ、Y軸上に2列に配置された計4個の吸盤ユニットを具備し、
     Y軸上に配列された吸盤ユニットは、それぞれY軸に沿って移動させるためのY軸アクチュエータを具備し、X軸上に配列された吸盤ユニットは、それぞれX軸に沿って移動させるためのX軸アクチュエータを具備し、
     前記吸盤ユニットは、吸盤と、前記吸盤と前記物体表面との摩擦力を調整するための吸盤摩擦力調整機構と、前記吸盤と前記物体表面により包囲された第1負圧空間から流体を抽出するために前記第1負圧空間に連通、連結された流体抽出機構とから構成される負圧吸着自走ロボット装置。 
  2.  前記吸盤ユニットを前記物体表面と交差するZ軸方向へ移動させるためのZ軸アクチュエータをさらに具備することにより、前記吸盤を前記物体表面から離反させることが可能になる請求項1に記載の負圧吸着自走ロボット装置。
  3.  各々の吸盤の外周部分に第2の吸盤が配置され;
     前記第2吸盤は、前記吸盤の吸盤フレーム部材の外周部に接続された第2吸盤フレーム部材と、前記第2吸盤フレーム部材の外周部に装着された第2吸盤シール部材とから構成され;
     前記吸盤フレーム部材と前記吸盤シール部材と前記第2吸盤フレーム部材と前記第2吸盤シール部材と前記物体表面とにより包囲された第2負圧空間には、前記第2負圧空間から流体を抽出するための第2流体抽出機構が連通、連結され、前記第2負圧空間には、前記物体表面に向け流体を射出するための流体噴射ノズルが配置されている請求項1または請求項2に記載の負圧吸着自走ロボット装置。
  4.  前記物体表面は窓ガラスであり、前記流体噴射ノズルから噴射された流体は水または洗浄剤である請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の負圧吸着自走ロボット装置。
  5.  平面または曲面の物体表面に負圧吸着し、物体表面に沿ってY軸方向またはX軸方向のいずれの任意の方向へ自走可能な負圧吸着自走ロボット装置であって、
     前記負圧吸着自走ロボット装置は、X軸上に2個ずつ、Y軸上に2列に配置された計4個の吸盤ユニットを具備し、
     前記吸盤の各々は、それぞれ、X軸に沿って移動させるためのX軸アクチュエータと、Y軸に沿って移動させるためのY軸アクチュエータとを具備し、
     前記吸盤ユニットは、吸盤と、前記吸盤と前記物体表面との摩擦力を調整するための吸盤摩擦力調整機構とから構成され、
     前記吸盤は、吸盤フレーム部材と吸盤フレーム部材の外周部分に装着された吸盤シール部材から構成され、
     前記吸盤の各々は、略平面を有し、一方の対角部分に2個の略直角をなす角を備え、他方の対角部分に鋭角と鈍角をなす角を備えた略四角形をなし、前記4個の吸盤ユニットが1個の略正方形をなすように配列することができ、
     前記負圧吸着自走ロボット装置は、
     一のY軸に配置された2個の吸盤ユニットを、吸盤の係止状態から開放すると、X軸に沿って移動させ、所定の位置に到達すると、係止状態にするステップ1と、
     X軸に沿って移動する前記一のY軸に配置された2個の吸盤ユニットを追って、吸盤の係止状態から開放された他の一のY軸に配置された2個の吸盤ユニットをX軸に沿って移動させ、前記一のY軸に配置された2個の吸盤ユニットと、前記他の一のY軸に配置された2個の吸盤ユニットとが1個の略正方形をなす状態になると係止状態にするステップ2と、
     前記負圧吸着自走ロボット装置の外枠を、係止状態になっている前記他の一のY軸に配置された2個の吸盤ユニットまでX軸に沿って移動させるステップ3を含む清掃工程を実行する負圧吸着自走ロボット装置。
  6.  前記清掃工程には、
     一のX軸に配置された2個の吸盤ユニットを、吸盤の係止状態から開放し、Y軸に沿って移動させ、所定の位置に到達すると、係止状態にするステップ4と、
     前記一のX軸に配置された2個の吸盤ユニットを追って、吸盤の係止状態から開放された他の一のX軸に配置された2個の吸盤ユニットを、Y軸に沿って移動させ、前記一のX軸に配置された2個の吸盤ユニットと、前記他の一のX軸に配置された2個の吸盤ユニットとが1個の略正方形をなす状態になると係止状態にするステップ5と、
     前記負圧吸着自走ロボット装置の外枠を、係止状態になっている前記他の一のX軸に配置された2個の吸盤ユニットまでY軸に沿って移動させるステップ6と、
     をさらに含む請求項5に記載の負圧吸着自走ロボット装置。
  7.  前記吸盤ユニットの各々は、前記吸盤ユニットを前記物体表面と交差するZ軸方向に移動させるためのZ軸アクチュエータをさらに具備し、前記Z軸方向に、前記吸盤ユニットを係止状態から開放し、または係止状態にするための前記吸盤摩擦力調整機構が設けられる請求項5または請求項6に記載の負圧吸着自走ロボット装置。
  8.  前記負圧吸着自走ロボット装置が前記物体表面で負圧吸着しながら任意の方向へ自走移動できるための吸盤Z軸出入シリンダをさらに具備する請求項5乃至請求項7のいずれか1項に記載の負圧吸着自走ロボット装置。
  9.  前記負圧吸着自走ロボット装置は、前記吸盤シール部材の自由端部によって掻き落された物体表面より剥離された汚れ及び/または水を回収するための手段をさらに備え、前記汚水及び/または水がロボット装置の周囲への飛散の防止のために、前記吸盤のおのおのの外周部分に、第2の吸盤が配置されている請求項5乃至請求項7のいずれか1項に記載の負圧吸着自走ロボット装置。
  10.  請求項5乃至請求項9のいずれか1項に記載の負圧吸着自走ロボット装置によって実行する物体表面の清掃方法であって、
     前記清掃方法は、前記請求項5乃至前記請求項9のいずれか1項に記載のステップ1と、ステップ2と、ステップ3と、ステップ4と、ステップ5と、ステップ6とからなる工程のうちの少なくとも一つ以上含む物体表面の清掃方法。
  11.  メモリと、プログラムを実行するためのプロセッサとを備える請求項5乃至請求項9のいずれか1項に記載の負圧吸着自走ロボット装置で実行されるコンピュータプログラムであって、
     前記メモリには、前記請求項5乃至前記請求項9のいずれか1項に記載のステップ1と、ステップ2と、ステップ3と、ステップ4と、ステップ5と、ステップ6とからなる工程のうちの少なくとも一つ以上含む物体表面の清掃方法を実行するためのコンピュータプログラムが格納され、前記プログラムが前記プロセッサによって実行されると、前記清掃方法が実現されるコンピュータプログラム。
  12.  請求項5乃至請求項9のいずれか1項に記載のステップ1と、ステップ2と、ステップ3と、ステップ4と、ステップ5と、ステップ6とからなる工程のうちの少なくとも一つ以上含む物体表面の清掃方法を実行するためのコンピュータプログラムが格納されているコンピュータ読取可能な記録媒体。
     
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