WO2014103290A1

WO2014103290A1 - 自走式掃除ロボット

Info

Publication number: WO2014103290A1
Application number: PCT/JP2013/007560
Authority: WO
Inventors: 三宅　徹; 英人松内; 和郎森田
Original assignee: MIRAIKIKAI Inc
Current assignee: MIRAIKIKAI Inc
Priority date: 2012-12-25
Filing date: 2013-12-25
Publication date: 2014-07-03
Anticipated expiration: 2015-06-25
Also published as: JPWO2014103290A1; EP2902120B1; EP2902120A1; JP5686270B2; EP2902120A4; IL239619B; IN2015DN02486A; US20150236640A1; IL239619A0

Abstract

　大型化することなく広い場所であってもの掃除を連続して実施することができる自走式掃除ロボットを提供する。　屋外に設置された平面を有する構造物（ＳＰ）上を自走して、構造物（ＳＰ）の対象平面（ＳＦ）を掃除するロボットであって、自走のための移動手段が設けられたロボット本体（２）と、ロボット本体（２）の側面に設けられた掃除部（１０）と、を備えており、掃除部（１０）が、軸部（１２ａ）と軸部（１２ａ）に設けられた刷毛部（１２ｂ）とからなる回転可能なブラシ（１２）と、平面を掃除する際に、ブラシ（１２）におけるロボット本体（２）側かつ平面と逆側に位置する部分を覆うように設けられた気流形成カバー（１５）と、を備えている。集塵する部分をロボット本体（２）に設ける必要がないので、ロボット本体（２）を大型化することない。しかも、埃を吸引する必要がないので、電力消費を少なくできるから、非常に広い場所の掃除を連続して実施することができる。

Description

自走式掃除ロボット

　本発明は、自走式掃除ロボットに関する。さらに詳しくは、太陽光発電に使用する太陽電池アレイや太陽熱発電に使用する集光ミラーなどの表面を掃除するための自走式掃除ロボットに関する。

　近年、再生可能エネルギを利用した発電の要求が高まっており、とくに太陽光を利用した太陽光発電や太陽熱発電には大きな注目が集まっている。
　例えば、太陽光発電施設には、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施設まであり、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。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。

　一方、太陽光発電や太陽熱発電などの太陽光を利用した発電では、太陽からの日射光を受けて発電する。このため、太陽電池アレイ（つまり太陽電池モジュール）や集光ミラーの受光面が汚れると、汚れの程度に応じて、太陽光発電においては太陽電池モジュールの受光面を構成するカバーガラスの光透過率が低下することによって、発電される電力量が減少する。また、太陽熱発電においては、集光ミラーの反射率が低下することによって、発電される電力量が減少する。つまり、太陽光発電や太陽熱発電では、太陽電池モジュールや集光ミラーの受光面が汚れていると、発電性能が大幅に低下する。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。

　一般住宅に設けられている設備であれば、定期的に人が掃除することも可能である。一方、大規模な太陽光発電施設の場合、その表面積は非常に大きくなるため、人が掃除して太陽電池アレイ表面の汚れを除去することは実質的に困難である。たとえば、１メガワットの太陽光発電施設の場合、１枚あたり１００ワットの発電出力の太陽電池モジュールから構成されているとすると、太陽光発電施設全体では、太陽電池モジュールは１万枚に及ぶ。１枚の太陽電池モジュールの面積が１平方メートルの場合、掃除すべき面積は１００００平方メートルに達する。そして、太陽光発電施設の場合、複数枚の太陽電池モジュールを１セットとする太陽電池アレイが複数設けられるのであるが、この太陽電池アレイの面積は、現場の種々の条件によって異なるが、概ね５０平方メートルから１０００平方メートルになる。したがって、大規模な太陽光発電設備では、自動または遠隔操作で太陽電池アレイ等を走行させることができる自走式掃除ロボットが必要となる。

　ところで、自走式掃除ロボットとして、最近では、建物の床などを自動で掃除するものが種々開発されており、床を掃除する自走式掃除ロボットは市販されるような状況となっている。すると、かかる自走式掃除ロボットを、太陽電池アレイを掃除するためのロボットとして採用することも考えられる。

　しかるに、通常考えられている自走式掃除ロボットは、建物の床等を掃除するための一般的な掃除機（バキュームクリーナー）を自走式にするという発想に基づいて開発されているものが多いため、埃などを吸引する吸引ポンプやブロア等を有している。吸引ポンプ等を作動させるためには電力の消費量が大きくなる一方、大規模な太陽光発電設備の場合、ある程度長時間（例えば１時間程度）連続して作業を行うことが求められる。長時間連続して作業させるためには、大型のバッテリが必要になるため、ロボットが大型化して可搬性を損なうなどの問題も生じる。さらに、塵などを吸引した場合には、空気と塵を分離するためのフィルタやサイクロン等の塵埃分離手段が必要とるため、さらにロボットの大型化を招くという問題がある。

　そこで、吸引ポンプ等を設けず小型化および軽量化した自走式掃除ロボットが開発されている（特許文献１）。

　特許文献１には、床面に相対するように配置された複数の掻上げ用ブラシローラと、掻上げ用ブラシローラと接触するように設けられた掻落し用ブラシローラと、掻上げ用ブラシローラと掻落し用ブラシローラの接点よりも掻落し用ブラシローラの回転方向下流側に開口部を有する塵埃収納部と、を備えた自走式掃除ロボットが開示されている。この特許文献１のロボットであれば、吸引ポンプを有しないので、それほど大きなバッテリを搭載しなくてもある程度の時間連続して作業させることができる可能性はある。

特開２００４－１６６９６８号公報

　しかるに、特許文献１のロボットは、吸引ポンプは設けないものの、床面から掻き上げた塵埃をロボット内に設けられた塵埃収納部内に収容する構造を採用している。大規模な太陽光発電施設の太陽電池アレイを掃除した場合、塵埃の量は非常に膨大な量となるため、かかる量の塵埃を収容しておくためには塵埃収納部も大型化しなければならない。つまり、特許文献１のロボットの場合、バッテリはそれほど大型化しなくてもよいものの、塵埃収納部が大きくなるため、結局、ロボットが大型化は避けられない。

　本発明は上記事情に鑑み、大型化することなく広い場所であっても掃除を連続して実施することができる自走式掃除ロボットを提供することを目的とする。

　第１発明の自走式掃除ロボットは、屋外に設置された平面を有する構造物上を自走して、該構造物の平面を掃除するロボットであって、自走のための移動手段が設けられたロボット本体と、該ロボット本体の側面に設けられた掃除部と、を備えており、該掃除部が、軸部と該軸部に設けられた刷毛部とからなる回転可能なブラシと、前記平面を掃除する際に、前記ブラシにおける前記ロボット本体側かつ前記平面と逆側に位置する部分を覆うように設けられた気流形成カバーと、を備えていることを特徴とする。
　第２発明の自走式掃除ロボットは、第１発明において、前記ブラシは、前記平面を掃除する際に、その先端部が、前記ロボット本体から離間しつつ前記平面に接近する方向に回転するように制御されていることを特徴とする。
　第３発明の自走式掃除ロボットは、第１または第２発明において、前記掃除部が、前記該ブラシに向かって空気を吹き出す空気供給手段を備えており、該空気供給手段の空気吹き出し口が、前記気流形成カバーの内面に設けられていることを特徴とする。
　第４発明の自走式掃除ロボットは、屋外に設置された平面を有する構造物上を自走して、該構造物の平面を掃除するロボットであって、自走のための移動手段が設けられたロボット本体と、該ロボット本体の側面に設けられた掃除部と、を備えており、該掃除部が、軸部と該軸部に設けられた刷毛部とからなる回転可能なブラシと、該ブラシに向かいかつロボット本体から離れる方向に向かって空気を吹き出す空気供給手段と、を備えており、前記ブラシは、前記平面を掃除する際に、その先端部が、前記ロボット本体から離間しつつ前記平面に接近する方向に回転するように制御されていることを特徴とする。
　第５発明の自走式掃除ロボットは、第４発明において、前記掃除部が、前記平面を掃除する際に、前記ブラシにおける前記ロボット本体側かつ前記平面と逆側に位置する部分を覆うように設けられた気流形成カバーを備えており、前記気流形成カバーの内面に、前記空気供給手段の空気吹き出し口が設けられていることを特徴とする。
　第６発明の自走式掃除ロボットは、第１乃至第５発明のいずれかにおいて、前記ブラシは、前記軸部が中空なパイプによって形成されており、該軸部の側面に空気を吹き出す吹き出し口が設けられており、前記掃除部が、前記ブラシの軸部に空気を供給する空気供給手段が設けられていることを特徴とする。

　第１発明によれば、ブラシを回転させれば、ブラシの刷毛部によって掃除する平面を掃くことができる。しかも、気流形成カバーとブラシの刷毛部の回転により発生する空気の流れによって、ロボット本体と逆の方向に向かう流れを形成することができる。すると、空気の流れによって、ブラシによって平面から除去された埃などを吹き飛ばすことができる。このため、平面から掃いて除去された埃を集めることなく、平面を掃除することができる。したがって、集塵する部分をロボット本体に設ける必要がないので、ロボット本体が大型化しない。しかも、埃を吸引する必要がないので、吸引ポンプなどを設ける必要がない。すると、電力消費を少なくできるから、非常に広い場所の掃除を連続して実施することができる
　第２発明によれば、ブラシの刷毛部の回転だけで形成される気流もロボット本体と逆の方向に向かう流れになるので、ブラシによって平面から除去された埃などを吹き飛ばす効果を強くすることができる。
　第３発明によれば、空気供給手段の空気吹き出し口から供給される空気の流れをブラシに当てることができるので、この空気の流れによってブラシに付着した埃などを除去することができる。すると、ブラシによる平面を掃除する効果が低下することを防ぐことができる。
　第４発明によれば、ブラシを回転させれば、ブラシの刷毛部によって掃除する平面を掃くことができる。また、空気供給手段からの空気の流れをブラシに当てることができるので、この空気の流れによってブラシに付着した埃などを除去することができる。すると、ブラシによる平面の掃除効果の低下を防ぐことができる。しかも、空気供給手段からの空気の流れによって、ブラシによって平面から除去された埃などを吹き飛ばすことができる。このため、平面から掃いて除去された埃を集めることなく、平面を掃除することができる。したがって、集塵する部分をロボット本体に設ける必要がないので、ロボット本体を大型化することない。しかも、埃を吸引する必要がないので、吸引ポンプなどを設ける必要がない。すると、電力消費を少なくできるから、非常に広い場所の掃除を連続して実施することができる
　第５発明によれば、気流形成カバーとブラシの刷毛部の回転により発生する空気の流れによって、ロボット本体と逆の方向に向かう流れを形成することができる。すると、空気の流れによって、ブラシによって平面から除去された埃などを吹き飛ばすことができる。また、空気供給手段の空気吹き出し口が気流形成カバーの内面に設けられているので、空気吹き出し口から供給される空気の流れを確実にブラシに当てることができる。
　第６発明によれば、吹き出し口から空気を吹き出せば、ブラシの刷毛部に対して、確実に空気を当てることができるので、刷毛部を掃除する効果を高めることができる。

本実施形態の自走式掃除ロボット１の概略平面図である。本実施形態の自走式掃除ロボット１の概略側面図である。図１のIII－III線断面図である。本実施形態の自走式掃除ロボット１の概略正面図である。本実施形態の自走式掃除ロボット１が掃除する構造物ＳＰの概略説明図である。他の実施形態の自走式掃除ロボット１の概略断面図である。本実施形態の自走式掃除ロボット１が太陽電池モジュールを掃除する状況の概略説明図である。他の実施形態の自走式掃除ロボット１Ｂの概略説明図である。他の実施形態の自走式掃除ロボット１Ｃの概略説明図である。他の実施形態の自走式掃除ロボット１Ｄの概略説明図である。

　本発明の自走式掃除ロボットは、屋外に設置されている構造物の平面状の部分を掃除するためのロボットであって、小型かつ軽量でありながら、長時間の掃除作業を行うことができるようにしたことに特徴を有している。

　本発明の自走式掃除ロボットが掃除する対象となる構造物は、平面を有する構造物であって、この平面に沿って自走式掃除ロボット１が移動できる構造物であればよく、とくに限定されない。例えば、大規模な太陽光発電施設の太陽電池アレイや、太陽熱発電施設における集光ミラー、太陽熱温水器などを挙げることができる。また、掃除する平面は、太陽電池アレイの表面（つまり、太陽電池モジュールの受光面）や集光ミラーの表面（つまり、ミラーの受光面）、太陽熱温水器の受光面を挙げることができる。なお、本明細書において、平面とは、太陽電池アレイのような平らな面としての平面と、集光ミラーのように曲率半径が大きくほぼ平らに近い曲面も含む概念である。

　以下では、太陽電池アレイや、太陽熱発電施設における集光ミラー、太陽熱温水器を構造物ＳＰという。また、掃除する対象となる構造物ＳＰの表面（つまり上記各受光面）を対象平面ＳＦという（図５参照）。

（自走式掃除ロボット１の説明）
　図１に示すように、本実施形態の自走式掃除ロボット１は、構造物ＳＰの対象平面ＳＦ上を走行するための移動機構を備えたロボット本体部２と、このロボット本体部２に設けられた一対の掃除部１０，１０と、を備えている。

（ロボット本体部２）
　図１～図３に示すように、ロボット本体部２は、掃除する対象である構造物ＳＰの対象平面ＳＦに沿って自走式掃除ロボット１を移動させるための移動機構４を備えている。

　この移動機構４は、一対の側方駆動輪４ａ，４ａと、一つの中間駆動輪４ｂと、を備えている。具体的には、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されている（図１参照）。
　このため、自走式掃除ロボット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。

　また、一対の側方駆動輪４ａ，４ａには、回転軸周りの回転しかできない一般的な車輪を採用しているが、中間駆動輪４ｂにはオムニホイール（全方向移動車輪）を採用している。しかも、移動機構４の全ての駆動輪４ａ，４ｂはそれぞれ駆動モータに接続されており、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。そして、全ての駆動モータは、ロボット本体部２に設けられた制御部によってその回転速度が制御されている。
　このため、制御部によって各駆動モータの回転速度を制御すれば、自走式掃除ロボット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。

　以下では、ロボット本体部２において、一対の側方駆動輪４ａ，４ａが設けられていない側面が存在する方向（図１では上下方向）を、自走式掃除ロボット１の前後方向という。

　また、制御部によって各駆動モータの回転速度が制御され、自走式掃除ロボット１の移動が制御される。この自走式掃除ロボット１の移動経路は、制御部に移動経路を記憶させておきこの移動経路に沿って自動で対象平面ＳＦ上を移動するようにしてもよい。また、制御部に対して外部から信号を供給して移動を制御してもよい。例えば、リモコン等によって遠隔操作して自走式掃除ロボット１の移動を制御してもよい。

　さらに、駆動輪４は上記のごとき構成に限られず、自走式掃除ロボット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ように構成されていればよい。例えば、中間駆動輪４ｂであるオムニホイールを駆動輪とせず、一対の駆動輪４ａ，４ａだけを駆動輪としてもよい。また、オムニホイールに代えて、中間駆動輪４ｂに受動車輪（キャスター）を採用してもよい。この場合でも、一対の駆動輪４ａ，４ａの回転数を調整すれば、自走式掃除ロボット１の移動方向を自在に変更することができる。さらに、通常の車両と同様の構造としてもよい。つまり、車輪を４輪設けて、その前方（または後方）の２輪を操舵輪として他の車輪を駆動輪としたり、４輪駆動としてもよい。

（掃除部１０）
　図１～図３に示すように、一対の掃除部１０，１０は、それぞれロボット本体部２の前方および後方に設けられている。なお、一対の掃除部１０，１０は実質的に同じ構造を有しているので、以下では、ロボット本体部２の前方（図２および図３では右側）に位置する掃除部１０について説明する。

　図１および図２に示すように、掃除部１０は、フレーム１１によってロボット本体部２に連結されている。この掃除部１０は、ブラシ１２を備えている。このブラシ１２は、軸部１２ａと、この軸部１２の外周面に設けられた一対の刷毛部１２ｂ，１２ｂと、を備えている。

　軸部１２ａは、その両端部が掃除部１０のフレームに回転可能に支持されている。しかも、自走式掃除ロボット１を対象平面ＳＦ上に載せたときに、その軸方向が対象平面ＳＦとほぼ平行となるように設けられている。

　一対の刷毛部１２ｂ，１２ｂは、複数の刷毛を軸方向に沿って並べて形成されたものである。各刷毛部１２ｂは、刷毛の位置が、軸部１２ａの軸方向に移動するに従って周方向に沿ってズレるように設けられている（図１および図４参照）。言い換えれば、各刷毛部１２ｂは、軸部１２ａの側面に螺旋状に形成されている。しかも、一対の刷毛部１２ｂ，１２ｂで二重螺旋を形成するように配設されている。つまり、軸部１２ａの軸方向と直交する断面において、一対の刷毛部１２ｂ，１２ｂの各刷毛が互いに１８０度回転した位置となるように、一対の刷毛部１２ｂ，１２ｂが形成されているのである（図３参照）。

　また、図４に示すように、掃除部１０は、ブラシ１２の軸部１２ａを軸周りに回転させるブラシ駆動部１３を備えている。具体的には、このブラシ駆動部１３は、ブラシ駆動モータ１３ａを備えており、ブラシ駆動モータ１３ａの主軸がブラシ１２の軸部１２ａの端部とベルトプーリ機構１３ｂによって連結されている。そして、ブラシ駆動モータ１３ａは、制御部によってその作動状態が制御されている。
　このため、ブラシ駆動モータ１３ａを作動させれば、その駆動力がベルトプーリ機構１３ｂを介してブラシ１２の軸部１２ａに伝達され、ブラシ１２を回転させることができる。

　なお、ブラシ駆動モータ１３ａは、自走式掃除ロボット１を対象平面ＳＦに載せた状態において、ブラシ１２の刷毛部１２ｂの先端部が、ロボット本体２から離間しつつ対象平面ＳＦに接近する方向に回転するように制御されている（図２および図３の矢印の方向）。つまり、図２および図３であれば、ロボット本体２の前面側（右側）に位置する掃除部１０のブラシ１２は反時計まわりに回転し、ロボット本体２の後面側（左側）に位置する掃除部１０のブラシ１２は時計まわりに回転するように、ブラシ駆動モータ１３ａの作動が制御されている。

　そして、図３に示すように、掃除部１０は、ブラシ１２とロボット本体部２の前面との間に気流形成カバー１５を備えている。この気流形成カバー１５は、ブラシ１２の軸部１２ａの軸方向に沿って延びた、ブラシ１２の一部を覆うように設けられた部材である。具体的には、気流形成カバー１５は、ブラシ１２におけるロボット本体２側の部分からブラシ１２の上方の部分（つまり対象平面ＳＦと逆側に位置する部分）を覆うように設けられている。そして、この気流形成カバー１５は、ブラシ１２側の面がブラシ１２側から凹んだ面となるように形成されている。具体的には、ブラシ１２側に開口を有する、断面視略Ｃ字状または断面視略逆くの字状に形成されている。

　以上のごとき構成であるので、本実施形態の自走式掃除ロボット１を使用すれば、以下のごとく対象平面ＳＦを掃除することができる。

　まず、本実施形態の自走式掃除ロボット１を対象平面ＳＦに載せる。すると、全ての駆動輪４が対象平面ＳＦに接触した状態で配置される（図２および図３参照）。

　この状態で、一対の掃除部１０，１０のブラシ駆動部１３を作動させると、ブラシ１２が回転する。すると、各ブラシ１２の刷毛部１２ｂは、その先端部が対象平面ＳＦを掃くように移動する。

　この状態で移動機構４によって自走式掃除ロボット１を移動させれば、対象平面ＳＦ上を、順次、ブラシ１２の刷毛部１２ｂによって掃くことができる。すると、自走式掃除ロボット１の移動に伴って、対象平面ＳＦ上を順次掃除することができる（図７参照）。

　ここで、本実施形態の自走式掃除ロボット１では、ブラシ１２の刷毛部１２ｂによって対象平面ＳＦを掃くだけであり、掃いた埃などを回収する機構を設けていない。このため、ブラシ１２の刷毛部１２ｂが接触した部分（掃き出し部）の埃などは対象平面ＳＦから浮き上がるだけである。

　しかし、掃除部１０は、ブラシ１２の刷毛部１２ｂの先端部がロボット本体２から離間しつつ対象平面ＳＦに接近する方向に回転されている。すると、ブラシ１２の軸部１２ａに対して対象平面ＳＦ側（下方）では、刷毛部１２ｂの移動に伴ってロボット本体２から外方に向かう空気の流れ（吹き出し流）が発生する。このため、対象平面ＳＦから浮き上がった埃などは、この吹き出し流によって掃き出し部から外方に向かって吹き飛ばされるので、掃き出し部の表面は埃などが少ない状態とすることができる。

　一方、ブラシ１２の軸部１２ａに対して上方では、ロボット本体２に向かう空気の流れが発生する。すると、この空気の流れは、気流形成カバー１５によって、ロボット本体２から外方に向かう空気の流れに返還される（図３の矢印ａ参照）。つまり、気流形成カバー１５によって、吹き出し流が強化される。すると、対象平面ＳＦから浮き上がった埃などは、この吹き出し流によって掃き出し部からより遠くまで吹き飛ばされるので、掃き出し部の近傍が吹き飛ばされた埃などによって汚れることを抑制することができる。

　なお、吹き飛ばされた埃などはやがて落下するが、吹き出し流によって埃は拡散されているので、各場所にはわずかの埃などしか落ちない。しかも、吹き飛ばされた埃などは風等によってさらに拡散されるので、埃などを飛散した場合でも、周辺の汚れは、ブラシ１２の刷毛部１２ｂが接触する前の掃き出し部よりも汚れが少ない状態となる。
　したがって、上記のように埃などを吹き飛ばすことによって他の部分が汚れることを防ぐことができる。すると、対象平面ＳＦから掃いて除去された埃を集めることなく、対象平面ＳＦを掃除することができる。そして、集塵する部分をロボット本体２に設ける必要がないので、ロボット本体２を大型化することない。しかも、埃などを吸引する必要がないので、自走式掃除ロボット１を作動させるための電力消費を少なくできるから、非常に広い場所の掃除を連続して実施することができる。

　例えば、対象平面ＳＦが砂漠や火山灰が降灰する地域などに設置された大規模太陽光発電施設の太陽電池アレイの表面の場合には、表面に堆積する埃などは細かい砂などである。しかも、設置された場所では、発電の妨げとなる日陰ができることを防止するため、周囲に障害となる建物等を配置しないことが通常である。このため、大規模太陽光発電施設の周囲では、風が強く吹いている。したがって、太陽電池アレイの表面の砂などを本実施形態の自走式掃除ロボット１で掃除して、砂や灰などを太陽電池アレイの表面から一旦引き剥がして吹き飛ばしてやれば、風等の作用も手伝って、砂などが遠くまで拡散し、太陽電池アレイの表面を順次埃が少ない状態とすることができる。
　そして、自走式掃除ロボット１が掃除をするための消費電力を少なくできるから長時間連続して作業を実行することができる。したがって、上記のごとき大規模太陽光発電施設の太陽電池アレイの掃除を効率よく実施することができる。

　なお、ブラシ１２の回転方向は上記のごとき方向に回転させると、埃などを除去する効率を高くすることができるが、ブラシ１２の回転方向は逆方向に回転させてもよい。この場合、ブラシ１２の軸部１２ａに対して下方では、ロボット本体２に向かう空気の流れが発生するので、ブラシ１２が浮き上がらせた埃などは気流形成カバー１５内に流入することになる。しかし、ブラシ１２の軸部１２ａに対して上方では、ロボット本体２から外方に向かう空気の流れが発生するため、最終的には、平面から浮き上がった埃を外方に飛散させることができる。

　また、図３では、気流形成カバー１５は、その先端がブラシ１２の軸の上方までしか延びていないが、気流形成カバー１５の先端の位置はとくに限定されない。しかし、気流形成カバー１５によってブラシ１２の上部が覆われている領域は広いほど、ブラシ１２の回転による気流形成効果を高めることができる。したがって、気流形成カバー１５は、ブラシ１２の上部全体を覆うように設けられている方が好ましい（図６参照）。例えば、図６に示すように、気流形成カバー１５の先端を、ブラシ１２の先端が最もロボット本体２から離れる位置まで延ばしてもよい。

（ブレード１２ｆ）
　さらに、ブラシ１２の軸部１２ａには、刷毛部１２ｂとは別にブレード１２ｆを設けてもよい（図６参照）。ブレード１２ｆを設ければ、刷毛部１２ｂだけでなくブレード１２ｆによっても気流を形成することができるので、ブラシ１２の回転により形成される気流を強くすることができる。なお、ブレード１２ｆはブラシ１２の刷毛部１２ｂと干渉しないように設けることが望ましいので、上記例のように、ブラシ１２の刷毛部１２ｂが螺旋状に設けられている場合には、ブレード１２ｆも螺旋状に設けることが望ましい。
　また、ブレード１２ｆの形状はとくに限定されず、ブラシ１２の回転によって気流を形成できる形状であればよい。例えば、板状の部材を軸部１２ａに立設してブレード１２ｆを形成することができる。この場合、板状の部材の長さ（軸部１２ａの半径方向の長さ）はとくに限定されないが、刷毛部１２ｂによる掃除の邪魔にならない程度で長いものが望ましい。例えば、刷毛部１２ｂの長さの半分程度とすれば十分な気流形成効果を得ることができる。
　さらに、ブレード１２ｆを設ける位置や数はとくに限定されない。例えば、図６に示すように、軸部１２ａの周方向において、一対の刷毛部１２ｂ，１２ｂの中間に一つずつ（つまり２つ）設ければ、ブラシ１２の重量の増加を防ぎつつ、気流形成の効果を十分に高めることができる。

（空気供給手段２０）
　また、ブラシ１２に向かって空気を吹き出す空気供給手段２０を設けてもよい。この場合、空気供給手段２０から供給される空気の流れをブラシ１２の刷毛部１２ｂに当てることができる。すると、この空気の流れによってブラシ１２の刷毛部１２ｂに付着した埃などを除去することができるので、ブラシ１２の刷毛部１２ｂをきれいな状態に維持することができる。すると、ブラシ１２の刷毛部１２ｂによる対象平面ＳＦを掃除する効果の低下を防止することができる。

　空気供給手段２０の構成はとくに限定されないが、例えば、気流形成カバー１５の内壁に複数のファン２１を設けて上述したような空気の流れを形成することができる。また、複数のファン２１に代えて空気排出口を設けて、この空気排出口にダクトを介してブロアなどの空気供給手段から空気を供給するようにしてもよい。

　また、ブロアなどの空気供給手段から空気を供給する場合には、ブラシ１２の軸部１２ａから空気を刷毛部１２ｂに向かって吹き出すようにしてもよい。例えば、軸部１２ａとして、中空なパイプを採用し、その側面に吹き出し口を設けておく。すると、軸部１２ａの軸端からパイプ内に空気を供給すれば、吹き出し口から空気を吹き出すことができる。すると、ブラシ１２の一対の刷毛部１２ｂ，１２ｂに対して、確実に空気を当てることができるので、刷毛部１２ｂを掃除する効果を高めることができる。

（しごき部材１５ｂ）
　刷毛部１２ｂを掃除する方法として、ブラシ１２の刷毛部１２ｂをしごくような部材を設けてもよい。例えば、図６に示すように、気流形成カバー１５の内側にしごき部材１５ｂを設けておけば、ブラシ１２が回転すると、１回転する間に、必ず刷毛部１２ｂはしごき部材１５ｂと接触するので、刷毛部１２ｂに付着した砂などを落とすことができる。なお、しごき部材１５ｂを設ける位置や形状、設置方法はとくに限定されないが、しごき部材１５ｂを設けたことによる気流形成カバー１５による気流形成効果が低下することを防ぐ上では、しごき部材１５ｂは、しごき部材１５ｂと気流形成カバー１５の内面との間に隙間が形成されるように設置することが望ましい。例えば、棒状のしごき部材１５ｂを設ける場合であれば、ブラケットなどによってしごき部材１５ｂの両端または中間を気流形成カバー１５の内面に連結する。すると、ブラケットを設けた位置以外は、しごき部材１５ｂと気流形成カバー１５の内面との間に隙間が形成されるので、しごき部材１５ｂを設けたことによる気流形成カバー１５による気流形成効果が低下することを防ぐことができる。

（刷毛部１２ｂについて）
　なお、一対の刷毛部１２ｂ，１２ｂを構成する刷毛の長さはとくに限定されない。自走式掃除ロボット１を対象平面ＳＦ上に載せたときに、刷毛の先端部が対象平面ＳＦに接触する程度の長さに形成されていればよい。例えば、自走式掃除ロボット１を対象平面上に載せたときに、対象平面ＳＦから軸部１２ａの外周面までの距離が３７ｍｍであれば、刷毛の長さは４５～４７ｍｍ程度が好ましい。ただし、これは刷毛の剛性等、ロボットの他のパラメータに応じて決定されるものであり、上述の寸法に限定されるものでないことはいうまでもない。

　また、各刷毛部１２ｂは螺旋状に配置しなくてもよい。例えば、刷毛を軸部１２ｂの軸方向に沿って並ぶように配置してもよく、とくに限定されない。

（ロボット本体部２の他の例）
　図７に示すように、上述した自走式掃除ロボット１は、複数の太陽電池モジュールからなる太陽電池アレイのように、複数の構造体をからなる構造物ＳＰにおいて、各構造体の表面を順次掃除する場合に適している。

　一方、複数の太陽電池モジュールからなる太陽電池アレイのように、構造物ＳＰを構成する複数の構造体の表面を同時に掃除することは、上述した自走式掃除ロボット１でも可能であるが、自走式掃除ロボット１を以下のような構造とすれば、より掃除が容易になる。
　なお、以下の自走式掃除ロボット１Ｂ～１Ｄが掃除する構造物ＳＰの構造はとくに限定されない。しかし、太陽電池モジュール等の構造体を複数格子状に並べて形成された太陽電池アレイ等の構造物ＳＰであって、上下方向よりも横方向に長くなるように形成された構造物ＳＰに適している。以下では、構造物ＳＰの上下方向（つまり長さが短い方向）を、構造物ＳＰの短軸方向という。
　また、以下の自走式掃除ロボット１Ｂ～１Ｄも、基本的な構造は、上述した自走式掃除ロボット１と実質的に同等であるので、以下では、自走式掃除ロボット１と異なる構成を有する部分についてのみ説明する。

（自走式掃除ロボット１Ｂ）
　図８に示すように、自走式掃除ロボット１Ｂは、自走式掃除ロボット１に対して、その幅（つまり掃除部１０におけるブラシ１２の軸方向）を長くしたものである。具体的には、ブラシ１２の軸方向の長さが、構造物ＳＰの短軸方向の長さＡＬ（以下単に構造物ＳＰの長さＡＬという）よりも長くなるようにしたものである。つまり、ブラシ１２の軸方向の長さを、ブラシ１２の刷毛部１２ｂが、構造物ＳＰの複数の構造体全体と接触する程度の長さとしている。
　かかる構造の自走式掃除ロボット１Ｂの場合、自走式掃除ロボット１を対象平面ＳＦ上に載せて、ブラシ１２の軸方向を構造物ＳＰの短軸方向と一致させる。この状態から移動機構４の駆動輪４ａを作動させれば、自走式掃除ロボット１Ｂを構造物ＳＰの幅方向（図８では左右方向）に移動させることができるので、複数の構造体を同時に掃除することができる。

（自走式掃除ロボット１Ｃ）
　図９に示す自走式掃除ロボット１Ｃは、上述した自走式掃除ロボット１Ｂにエッジローラ４ｅを設けたものであり、その他の構成は自走式掃除ロボット１Ｂと実質的に同様の構成を有するものである。

　エッジローラ４ｅは、自走式掃除ロボット１Ｃを構造物ＳＰ上に配置したときに、構造物ＳＰの構造体の上端縁と接触する位置に設けられている。つまり、自走式掃除ロボット１Ｃは、エッジローラ４ｅによって構造物ＳＰに引っ掛かった状態となっている。このため、自走式掃除ロボット１Ｃは、自走式掃除ロボット１Ｂに比べて、構造物ＳＰの対象平面ＳＦ上に安定した状態で配置しておくことができる。言い換えれば、自走式掃除ロボット１Ｃは、自走式掃除ロボット１Ｂに比べて、構造物ＳＰの対象平面ＳＦから落ちることを防ぐことができる。

　しかも、エッジローラ４ｅは、その回転軸が対象平面ＳＦと平行になるように設けられており、自走式掃除ロボット１Ｃが構造物ＳＰの幅方向に移動した際に、構造物ＳＰの構造体の上端縁上を転動できるようになっている。このため、エッジローラ４ｅを設けても、自走式掃除ロボット１Ｃは構造物ＳＰの対象平面ＳＦ上をスムースに移動できる。

（自走式掃除ロボット１Ｄ）
　図１０に示す自走式掃除ロボット１Ｄは、上述した自走式掃除ロボット１Ｂのロボット本体部２に一対の移動脚２ｃｆ，２ｃｆを設け、一対の移動脚２ｃｆ，２ｃｆの駆動輪４ｆによって駆動するようにしたものであり、その他の構成は自走式掃除ロボット１Ｂと実質的に同様の構成を有するものである。

　一対の移動脚２ｃｆ，２ｃｆは、ロボット本体部２の幅方向の両端に設けられている。この一対の移動脚２ｃｆ，２ｃｆは、構造物ＳＰを跨ぐように自走式掃除ロボット１Ｄを配置すると、ロボット本体部２（言い換えれば、掃除部１０におけるブラシ１２の軸方向）が構造物ＳＰの対象平面ＳＦと平行となり、しかも、掃除部１０のブラシ１２の刷毛部１２ｂが構造物ＳＰの対象平面ＳＦと接触するように、各移動脚２ｃｆの長さが調整されている。
　また、一対の移動脚２ｃｆ，２ｃｆは、その下端に駆動輪４ｆを備えている。この駆動輪４ｆは、ブラシ１２の軸方向と直交する方向に転動するように設けられている。
　このため、構造物ＳＰを跨ぐように一対の移動脚２ｃｆ，２ｃｆを備えた自走式掃除ロボット１Ｄを配置し、かつ、ブラシ１２の軸方向が構造物ＳＰの短軸方向と一致するように配置すれば、構造物ＳＰの対象平面ＳＦに沿って、自走式掃除ロボット１Ｄを構造物ＳＰの幅方向（図８では左右方向）に移動させることができ、複数の構造体を同時に掃除することができる。

　また、上記のごとき自走式掃除ロボット１Ｄでは、ロボット本体部２に対して、掃除部１０が移動できるようになっていてもよい。例えば、掃除部１０の両端部（図１０（Ｂ）では左右方向の端部）を、エアシリンダやネジ機構などの昇降部２ｓｂを介して、ロボット本体部２に連結する。すると、構造物ＳＰを跨ぐように一対の移動脚２ｃｆ，２ｃｆを備えた自走式掃除ロボット１Ｃを配置して、昇降部２ｓｂを作動させれば、構造物ＳＰの対象平面ＳＦに対して掃除部１０を接近離間させることができる。この場合、構造物ＳＰの設置状態によって、構造物ＳＰの対象平面ＳＦの高さや傾きが異なっていても、昇降部２ｓｂの作動を調整すれば、掃除部１０のブラシ１２の刷毛部１２ｂと構造物ＳＰの対象平面ＳＦとの接触状態を掃除に適した状態とすることができる。

　なお、ブラシ１２の刷毛部１２ｂと構造物ＳＰの対象平面ＳＦとの接触状態（つまり、昇降部２ｓｂの作動量）は、接触センサーや非接触センサーなどによって掃除部１０と対象平面ＳＦとの距離を測定し、その測定値に基づいて昇降部２ｓｂの作動を制御してもよい。

　また、昇降部２ｓｂとして、掃除部１０を吊り上げる機能は有するが、吊り上げを解除すると掃除部１０の自重で下降するようなものを使用してもよい。この場合には、掃除部１０の両端に一対の従動輪１０ｂ，１０ｂを設けておけば、一対の従動輪１０ｂ，１０ｂの両方が構造物ＳＰの対象平面ＳＦと接触するまで、掃除部１０が下降する。したがって、特別なセンサーがなくても、ブラシ１２の刷毛部１２ｂと構造物ＳＰの対象平面ＳＦとが所定の接触状態となるようにすることができる。

　さらに、掃除部１０が下降した状態において、掃除部１０を所定の付勢力で構造物ＳＰの対象平面ＳＦに押し付けるような機構を設けてもよい。例えば、掃除部１０とロボット本体部２との間に、バネなどの付勢手段を設けてもよい。この場合、付勢手段の付勢力によって構造物ＳＰの対象平面ＳＦに一対の従動輪１０ｂ，１０ｂを接触させた状態に維持できるので、掃除部１０（つまりブラシ１２の刷毛部１２ｂ）は対象平面ＳＦとの距離をほぼ一定に保って移動する。つまり、段差などがあっても、ブラシ１２の刷毛部１２ｂと構造物ＳＰの対象平面ＳＦとの接触状態をほぼ一定に保ちながら掃除部１０を対象平面ＳＦに沿って移動させることができるので、安定した掃除を実施することができる。

　本発明の自走式掃除ロボットは、大規模な太陽光発電施設の太陽電池アレイや、太陽熱発電施設の集光ミラー、太陽熱温水器における受光面などの掃除するロボットとして適している。

　　　１　　　　　　自走式掃除ロボット
　　　２　　　　　　ロボット本体部
　　１０　　　　　　掃除部
　　１２　　　　　　ブラシ
　　１２ａ　　　　　軸部
　　１２ｂ　　　　　刷毛部
　　１５　　　　　　気流形成カバー
　　ＳＰ　　　　　　構造物
　　ＳＦ　　　　　　対象平面

Claims

　屋外に設置された平面を有する構造物上を自走して、該構造物の平面を掃除するロボットであって、
自走のための移動手段が設けられたロボット本体と、
該ロボット本体の側面に設けられた掃除部と、を備えており、
該掃除部が、
軸部と該軸部に設けられた刷毛部とからなる回転可能なブラシと、
前記平面を掃除する際に、前記ブラシにおける前記ロボット本体側かつ前記平面と逆側に位置する部分を覆うように設けられた気流形成カバーと、を備えている
ことを特徴とする自走式掃除ロボット。
　前記ブラシは、
前記平面を掃除する際に、その先端部が、前記ロボット本体から離間しつつ前記平面に接近する方向に回転するように制御されている
ことを特徴とする請求項１記載の自走式掃除ロボット。
　前記掃除部が、
前記ブラシに向かって空気を吹き出す空気供給手段を備えており、
該空気供給手段の空気吹き出し口が、
前記気流形成カバーの内面に設けられている
ことを特徴とする請求項１または２記載の自走式掃除ロボット。
　屋外に設置された平面を有する構造物上を自走して、該構造物の平面を掃除するロボットであって、
自走のための移動手段が設けられたロボット本体と、
該ロボット本体の側面に設けられた掃除部と、を備えており、
該掃除部が、
軸部と該軸部に設けられた刷毛部とからなる回転可能なブラシと、
該ブラシに向かいかつロボット本体から離れる方向に向かって空気を吹き出す空気供給手段と、を備えており、
前記ブラシは、
前記平面を掃除する際に、その先端部が、前記ロボット本体から離間しつつ前記平面に接近する方向に回転するように制御されている
ことを特徴とする自走式掃除ロボット。
　前記掃除部が、
前記平面を掃除する際に、前記ブラシにおける前記ロボット本体側かつ前記平面と逆側に位置する部分を覆うように設けられた気流形成カバーを備えており、
前記気流形成カバーの内面に、
前記空気供給手段の空気吹き出し口が設けられている
ことを特徴とする請求項４記載の自走式掃除ロボット。
　前記ブラシは、
前記軸部が中空なパイプによって形成されており、
該軸部の側面に空気を吹き出す吹き出し口が設けられており、
前記掃除部が、
前記ブラシの軸部に空気を供給する空気供給手段が設けられている
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の自走式掃除ロボット。