JPH078066Y2 - 清掃用ロボット - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は特に壁面を自走して、該壁面を清掃する清掃用
ロボットに係り、その清掃装置と走行装置とを連結する
アームを揺動する構造及びその制御部に関する。

〔従来技術〕

従来大型タンク等を清掃する壁面ロボットは、その本体
が電磁力により鉄板製壁面に吸着するものと、排気ファ
ンにより負圧を発生させることにより本体が壁面に吸着
するものとが存在した。そしてその走行装置が、該壁面
に走行しつつ、その下面に取付けられたブラシを回転さ
せてその壁面を清掃するものである。この清掃のための
回転ブラシは壁面走行装置と一体をなし、壁面走行装置
内に設けられ、またはそれに近接して位置されていた。
従って、走行装置の下面と清掃用回転ブラシの下面とは
常に同一に保持されていた。

〔解決しようとする課題〕

ところが、清掃装置と回転ブラシとが近接し、あるいは
走行装置内に回転ブラシを設けると、壁面上に昇降用梯
子等がある場合、それと壁面との間にロボットが入ら
ず、その部分を清掃することが困難である欠点があっ
た。また、走行装置内に回転ブラシを設けると、その回
転ブラシの直径以上の幅を１回の走行で清掃することが
できず清掃時間が長くなる欠点があった。

〔課題を解決するための手段〕

そこで本考案は上記の問題点を解決するために、走行装
置と清掃装置とを互いに分離して位置し、それらの間を
アームで連結し、そのアームを揺動する構造としたもの
であり、その要旨は次のとおりである。

本考案の清掃用ロボットは、少なくとも壁面に吸着して
該面上を自走する走行装置１と、該走行装置１から分離
して配置され、走行装置よりもその高さが低い清掃装置
２と、前記両装置1,2間を連結するアーム３とを有す
る。そして、走行装置１にアーム駆動装置８を設け、そ
れとアーム３の一端を接続し、アーム３の他端を清掃面
に沿って揺動させる。さらに、アーム駆動装置８にアー
ム位置検出器（エンコーダ）を連結し、アームの変位を
検出する。そして、アームの揺動周期を一定として、そ
の揺動範囲を示す揺動角度を適宜選択設定する設定手段
28を設ける。さらに、走行装置１と分離して制御装置29
を配置し、設定手段28の設定値に基づきアーム駆動装置
８を制御することを特徴とする。

また本考案の好ましい実施態様は、揺動周期Ｔと走行装
置１の自走速度Ｖと、清掃装置２の自走方向の清掃幅Ｂ
とがＶ・T/2＜Ｂの関係になるように定めたものであ
る。さらには、前記制御装置29は、アーム位置検出器
（エンコーダ）の位置信号を入力し、アームの速度と角
度とを演算すると共に、それらの値と前記設定手段から
の設定信号とを比較して前記アーム駆動装置を制御する
制御信号を出力するように構成する。

〔作用〕

従って本考案の清掃用ロボットによれば、アーム駆動装
置８を駆動することにより、清掃装置２を揺動させ、１
回の走行で広い範囲で清掃することができる。それと共
に、狭小な部分の清掃が可能となる。また、本ロボット
によれば、アームの揺動範囲を適宜設定できるから、清
掃面の状況に応じて狭い範囲で壁面等を清掃でき、取り
扱い易いものとなる。しかも本装置は、その制御装置29
が走行装置１及び清掃装置２と分離して配置されている
から、軽量でコンパクトにすることができ、比較的小な
る動力で駆動でき取り扱い易いものとなる。

〔実施例〕

次に図面に基づいて本考案の実施例につき説明する。

第１図は本考案の斜視図であり、第２図はその平面図、
第３図は同側面図、第４図は本考案のアーム先端部3aの
内部を示し、第５図は第４図のＶ−Ｖ矢視断面図であ
る。この実施例の清掃装置は第１図に示す如く壁面を走
行する走行装置１と該走行装置１にアーム３を介して連
結された清掃装置２とを有する。走行装置１は各種公知
の壁面走行ロボットを用いることができるが、この実施
例のロボットは走行装置の本体の下面に４つの吸着パッ
ド９が設けられている。この吸着パッド９は一例として
第10図に示す如く比較的柔らかいゴム材からなるスカー
ト状のスカート22と、その内側に設けられ比較的硬いゴ
ム材からなる片当りゴム23とを有する。この片当りゴム
23は走行面上を片当りするようにその環状の下面が傾斜
して取付けられている。そして吸着パッド９は第１図及
び第２図においてその内部が吸引パイプ11により吸引さ
れ負圧を発生すると共に、パッド駆動モータ部10により
正転及び逆転するものである。第１図において右側に位
置する一対のパットと左側に位置する一対の吸着パッド
９とは夫々対をなし、各対毎に同一に回転をなすように
両回転軸間がタイミングベルトで連結されている。そし
て右列のパット対の正転駆動と左列のパット対の逆転駆
動とにより前進し、夫々が逆の場合は後退する。また、
両者とも正転駆動の場合にはロボットが右回りに向きを
変え、逆の場合には左回りに向きを変える。次にこの走
行装置１の先端部の上面にはアーム駆動装置８が設けら
れている。このアーム駆動装置８は第６図に示す如く、
内部に減速機付モータ18が設けられ、その出力軸上端が
アーム３の一端に連結されている。そしてアーム駆動装
置８内のアーム位置検出器（エンコーダ）及び第12図に
示す制御装置29によりアーム３が第１図に示す如く180
°の範囲で任意の幅に左右に揺動するように構成されて
いる。

この制御装置29は、同図に示す如くソレノイド駆動回路
と減速機付モータ18駆動用ドライバーとを有する。ソレ
ノイド駆動回路は、後述するアーム３の根元部とアーム
先端部3aとのなす角度を電磁プランジャ13を介して係脱
自在に制御するものである。また減速機付モータ18駆動
用ドライバーは、制御装置29内の設定手段28の設定信号
と走行装置１の減速機付モータ18に連結されたアーム位
置検出器（エンコーダ）の検出信号とを演算比較し設定
手段28の指示に基づいて減速機付モータ18を制御するも
のである。即ち、アーム位置検出器（エンコーダ）から
の位置検出信号はディジタル信号としてコネクタ31,ケ
ーブル30を介して演算回路に入力される。そして、該演
算回路でアナログ信号の変位ゲインと速度ゲインと速度
NULLとに変換される。そして、変位信号と設定手段28の
設定に基づく指令信号発信部からの信号とが比較され、
速度指令信号としてドライバーに入力される。一方演算
回路から出力された速度信号は、直接ドライバーに入力
され、それと前記速度指令信号とが比較されドライバー
から速度誤差信号が出力され、それにより減速機付モー
タ18を駆動制御するものである。この速度誤差信号は、
減速機付モータ18の停止及び逆転ならびに速度の増減を
指示するものである。

次に、アーム３の他端にはアーム先端部3aの一端が枢着
されている。アーム３は第１図及び第３図に示す如くへ
の字状に折り曲げ形成され、その先端はほぼ吸着パッド
９の基部の高さに位置されている。アーム先端部3aとア
ーム３とはピン12を介して枢着されその枢着部には一対
のコイルバネ４が第２図及び第４図の如く設けられ、そ
れによりアーム先端部3aの一端を清掃面側に付勢してい
る。またアーム３の先端部には第４図及び第５図に示す
如くその外周に歯部16が形成され、該歯部16の歯溝にロ
ッド15の先端が係脱自在に嵌入するように構成してい
る。このロッド15は第４図に示す如くリンクを介して電
磁プランジャ13の軸に連結され、そのON/OFF動作に応じ
てロッド15が歯部16の溝に係脱し、それらによりロック
装置６を構成する。そしてロック装置６によりアーム３
との交角を任意の角度に固定することができる。次にア
ーム先端部3aの先端には清掃装置２が第１図及び第５図
の如くピン12を介して枢着されている。この枢着部もア
ーム３とアーム先端部3aとの枢着部と同様に、一対のコ
イルバネ４が設けられ、それにより清掃装置２を清掃面
側に付勢している。それと共に、清掃装置２の後端には
歯部16が形成され、その歯溝にロッド15の先端が係脱自
在に嵌入する。次に、清掃装置２は第７図及び第８図に
示すようにその本体の下面に一対の回転ブラシ17と、該
回転ブラシ17の上端に固定された多数の水車羽根21とを
有する。この水車羽根21はノズル20から噴射する水によ
り回転しそれにより回転ブラシ17を駆動する。夫々の回
転ブラシ17は互いに逆方向に回転する。なお、第９図は
水車羽根21の断面図であり、この水車羽根21はカプラン
水車の羽根のように形成されている。

次に第11図は本考案のロボットのアームの第２実施例で
あり、この実施例では前記第１実施例に加えて清掃装置
２とアーム３との間に中継アーム24が設けられている。
そしてこの中継アーム24に清掃装置２の軸27が枢着され
ている。この軸27はアーム３の水車羽根21（Ｙ軸）に直
交する方向（Ｘ軸）の位置され、その軸27の回りに清掃
装置２を回動自在に支持している。そして中継アーム24
に突設さたバネ用腕25と清掃装置２との間にバネ26が位
置され、自由状態で清掃装置２が図の状態に保持され
る。そして被清掃面がＹ軸方向に沿って湾曲している場
合にはコイルバネ４の押圧力により清掃装置２が軸27の
回りを回転し、その湾曲面に清掃装置の接触面が馴染ん
で接触するように構成している。

次に本考案のロボットの使用方法につき説明する。先ず
第１図において吸引パイプ11にサクションホースの一端
が取付けられ、その他端がブロアーに連結されている。
それと共にコイルバネ４に給水ホースが連結されさら
に、パッド駆動モータ部10及びアーム駆動装置８及びア
ーム３の電磁プランジャ13を制御する制御ケーブルが制
御装置から走行装置１に連結される。そして走行装置１
の吸着パッド９が壁面あるいは床面に吸着され、夫々の
パッド駆動モータ部10を駆動して前進及び後退させなが
らアーム３を揺動駆動する。このアーム３の揺動駆動
は、前述の如く、設定手段28の設定値とアーム位置検出
器（エンコーダ）の検出出力とが演算比較されて制御さ
れる。また、ソレノイド駆動回路のON/OFF動作は手動に
より行われ、走行面が一定の状態のときには、それに応
じて電磁プランジャ13をONし、清掃装置２が不用意に傾
くことを防止している。そして、清掃装置２の回転ブラ
シ17を水噴射により回転させ、壁面を清掃するものであ
る。壁面がタンク等の場合にはその内面に沿って第３図
に示す如くアーム先端部3a及び清掃装置２が適宜角度に
折り曲げられ、回転ブラシ17の端面が常に壁面に接触す
るようになる。この状態で走行装置１を前進及び後退さ
せつつアーム３を揺動駆動すれば広い範囲に渡り壁面を
迅速に清掃することができる。

なお、設定手段28の設定値は、次のように設定される。
アーム３の揺動周期Ｔと、走行装置１の自走速度Ｖと、
清掃装置２の自走方向の清掃幅ＢとがＶ・T/2＜Ｂの関
係になるように定められる。そして、この揺動周期Ｔは
走行装置１の走行速度に応じて特定の値に定めてもよい
し、複数の周期を選択し得るようにしてもよい。いずれ
にしても、一旦揺動周期Ｔを一定値に設定したときに
は、アーム３の振幅を変化したとき、そのアームが往復
する周期Ｔは一定となるようにアーム３の揺動速度が自
動調整される。それにより、アームの揺動幅内で走行中
に清掃されない部分がないようにできる。。

〔考案の効果〕

本考案の清掃用ロボットは、走行装置に揺動アームを介
して清掃装置を取付け、設定手段28の設定値に基づいて
制御装置29によりアーム駆動装置８を制御するように構
成したから、清掃しようとする壁面の障害物等を避けて
適宜範囲で清掃を行うことができる。また、揺動周期を
一定として揺動範囲を適宜選択設定することができるよ
うにしたから、より大きな揺動角度のときは小角度の場
合に比べて揺動速度が早くなる。それにより走行装置１
により走行しつつ清掃を行う際に、清掃されていない部
分が生じることをなくし得る。

【図面の簡単な説明】 第１図は本ロボットの斜視図であり、第２図はその平面
図、第３図は同側面図、第４図は本考案のアーム先端部
3aの内部を示し、第５図は第４図のＶ−Ｖ矢視断面図、
第６図はアーム駆動装置８の縦断面図、第７図は清掃装
置２の一部破断平面図、第８図は同側面図、第９図は水
車羽根21の断面図、第10図は吸着パッド９の縦断面図、
第11図は本ロボットのアームの他の実施例，第12図は本
ロボットのアームの制御説明図。 １……走行装置、２……清掃装置 ３……アーム、3a……アーム先端部 ４……コイルバネ、5,6……ロック装置 ８……アーム駆動装置、９……吸着パッド 10……パッド駆動モータ部 11……吸引パイプ、12……ピン 13……電磁プランジャ、14……Ｏリング 15……ロッド、16……歯部 17……回転ブラシ、18……減速機付モータ 19……アーム位置検出器（エンコーダ） 20……ノズル、21……水車羽根 22……スカート、23……片当りゴム 24……中継アーム、25……バネ用腕 26……バネ、27……軸 28……設定手段、29……制御装置 30……ケーブル、31……コネクタ

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも壁面に吸着して該面上を自走す
   る走行装置（１）と、該走行装置（１）から分離して配
   置され、該装置（１）の高さよりも低い高さの清掃装置
   （２）と、前記両装置（１）（２）間を連結するアーム
   （３）と、前記走行装置（１）に設けられて前記アーム
   （３）の一端に接続され該アーム（３）の他端を清掃面
   に沿って揺動させるアーム駆動装置（８）と、前記アー
   ム駆動装置（８）に連結されアームの変位を検出するア
   ーム位置検出器（19）と、前記アームの揺動周期を一定
   として、揺動範囲を示す揺動角度を適宜選択設定する設
   定手段（28）と、前記走行装置（１）及び清掃装置
   （２）と分離して配置され前記設定手段（28）の設定値
   に基づき前記アーム駆動装置（８）を制御する制御装置
   （29）と、を具備する清掃用ロボット。
2. 【請求項２】請求項第１項において、前記揺動周期Ｔ
   と、前記走行装置（１）の自走速度Ｖと、前記清掃装置
   （２）の前記自走方向の清掃幅ＢとがＶ・T/2＜Ｂの関
   係となるように定めたもの。
3. 【請求項３】前記請求項第１項又は第２項において、前
   記制御装置（29）は、前記位置検出器（19）の位置信号
   を入力し、前記アームの速度と角度とを演算すると共
   に、それらの値と前記設定手段からの設定信号とを比較
   して、前記アーム駆動装置を制御する制御信号を出力す
   るように構成したもの。