(57)【要約】【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。【選択図】図１０
2020104828.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
窓ガラスなど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軸方向のどちらの方向へでも任意の方向へ自走することが可能なロボット装置において、更に該ロボット装置の物体表面に平行な面上における姿勢の回転変化について、該回転変化する動作を必要とせず該任意の方向へ自走可能なロボット装置において；該ロボット装置は、Ｘ軸上に２個ずつ且つＹ軸上に２列に配置された計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軸アクチュエータとを少なくとも具備しており；
Ｘ軸上に配置された２個の吸盤のそれぞれには個別のＸ軸アクチュエータが具備されており、また、Ｙ軸上に配置された２個の吸盤のそれぞれには個別のＹ軸アクチュエータが具備されており；
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任意に減少させるかまたは任意に増大させるために該吸盤に具備されている吸盤摩擦力調整機構と、吸盤と物体表面により包囲された負圧空間から流体を抽出するために該空間に連通、連結された流体抽出機構から構成されており；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ており；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や、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から構成されており；各々の吸盤の概略の平面形状について、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、各々の吸盤の概略の平面形状について、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る；ことを特徴とする、負圧吸着自走ロボット装置。
【請求項２】
該鋭角の角度は概ね約６３度である、ことを特徴とする、請求項１に記載の負圧吸着自走ロボット装置。
【請求項３】
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ており、よって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いる、ことを特徴とする、請求項１乃至請求項２に記載の負圧吸着自走ロボット装置。
【請求項４】
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ており；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、連結されており、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いる、ことを特徴とする、請求項１乃至請求項３に記載の負圧吸着自走ロボット装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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ロボット装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、は協働して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。
【特許文献１】特開平５−４２０６３号公報
【特許文献２】特開２０１２−６１１１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
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、先ず、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。
本発明の装置の吸盤シール部材においては、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、本発明の装置の吸盤は、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、よって本発明の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。
本発明の装置における４個の吸盤の配置について述べると、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、各々の吸盤の形状や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。
本発明において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い、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軸上に在るべきである。
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軸上に在るべきである。
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。
而して、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。
本発明の装置を、物体表面に沿ってＹ軸方向とＸ軸方向のどちらでも任意の方向へ負圧吸着自走させるという、しかも窓ガラスなどの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という本発明の目的を達成するために、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は正方形となる。
この事象は、装置の機能向上の追及が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、装置の製作コストや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、などの種々のメリットを付与するものである。
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。
【０００４】
本発明の装置においては上記の技術的解決課題を達成するために、請求項１と請求項２に記載のように；
窓ガラスなど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軸方向のどちらの方向へでも任意の方向へ自走することが可能なロボット装置において、更に該ロボット装置の物体表面に平行な面上における姿勢の回転変化について、該回転変化する動作を必要とせず該任意の方向へ自走可能なロボット装置において；該ロボット装置は、Ｘ軸上に２個ずつ且つＹ軸上に２列に配置された計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軸アクチュエータとを少なくとも具備しており；
Ｘ軸上に配置された２個の吸盤のそれぞれには個別のＸ軸アクチュエータが具備されており、また、Ｙ軸上に配置された２個の吸盤のそれぞれには個別のＹ軸アクチュエータが具備されており；
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任意に減少させるかまたは任意に増大させるために該吸盤に具備されている吸盤摩擦力調整機構と、吸盤と物体表面により包囲された負圧空間から流体を抽出するために該空間に連通、連結された流体抽出機構から構成されており；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ており；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や、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から構成されており；各々の吸盤の概略の平面形状について、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、各々の吸盤の概略の平面形状について、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る；ことを特徴とする負圧吸着自走ロボット装置を提供するものである。
また、該鋭角の角度は概ね約６３度である、ことを特徴とする、請求項１に記載の負圧吸着自走ロボット装置を提供するものである。
【０００５】
更に本発明の装置においては、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、請求項３に記載のように；
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ており、よって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いる、ことを特徴とする、請求項１乃至請求項２に記載の負圧吸着自走ロボット装置を提供するものである。
【０００６】
更に本発明の装置においては、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、請求項４に記載のように；
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ており；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、連結されており、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いる、ことを特徴とする、請求項１乃至請求項３に記載の負圧吸着自走ロボット装置を提供するものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は、負圧吸着自走ロボット装置において、装置のコンパクト化と軽量化を実現するものであり、而して、装置の製作コストや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、などの種々のメリットを付与するものである。
なお図６及び図７は、本発明の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、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。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明に従って構成された装置の好適実施例について、添付図を参照して更に詳細に説明する。
【実施例】
【０００９】
図１乃至図８を参照して本発明の第１の実施例の装置について説明すると、
図１は垂直な物体表面１に負圧吸着している本発明の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軸方向のどちらの方向へでも任意の方向へ自走することが可能なロボット装置において、更に該ロボット装置の物体表面１に平行な面上における姿勢の回転変化について、該回転変化する動作を必要とせず該任意の方向へ自走可能なロボット装置において；該ロボット装置は、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との摩擦力を任意に減少させるかまたは任意に増大させるために該吸盤６に具備されている吸盤摩擦力調整機構と、吸盤６と物体表面１により包囲された負圧空間から流体を抽出するために該空間に連通、連結された流体抽出機構から構成されている。
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であり、その開口した部分に在るフランジ部には、ポリウレタンの如き柔軟な材料から形成された、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とは協働して吸盤負圧空間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を具備している。
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、よって吸盤ユニットは物体表面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に固定されている。
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、
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。
【００１０】
各々の吸盤６の概略の平面形状について、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６の概略の平面形状について、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。
【００１１】
図１乃至図８及び図１４に図示の装置について以下に説明する。
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とは、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、ピストンロッドを１個具備している。
なお、デュアルロッドレスシリンダとは、一般的なスリット式ロッドレスシリンダにピストンロッドを２個具備しており、該２個のピストンロッドの各々は、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個のピストンロッド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り、よって、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において右上の吸盤６は、左右２本のシングルロッドレスシリンダ５０１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。
図１において右下の吸盤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。
図１において左上の吸盤６は、左右２本のシングルロッドレスシリンダ５０１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。
図１において左下の吸盤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。
図１において右上と右下の吸盤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において左上と左下の吸盤６は、上下２本のシングルロッドレスシリンダ４０１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軸移動シリンダ８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軸移動シリンダ８を具備するのは容易である。
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軸移動シリンダ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軸移動シリンダ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軸移動シリンダ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軸移動シリンダ６６が具備されている場合の効果として、請求項３に関連して記載しているように、本発明の装置は、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、請求項３に記載のように；
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おり、よって任意の時に吸盤６を物体表面１から離反させる機能を備えている、ことを特徴とする、請求項１乃至請求項２に記載の負圧吸着自走ロボット装置が提供される。
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おり、よって任意の時に吸盤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いる。
【００１２】
図９乃至図１２を参照して本発明の第２の実施例の装置について説明すると、
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とは協働して第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。
【００１３】
本発明の実施例の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、本発明の実施例の装置が物体表面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。
【００１４】
図８は、本発明の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格子縞に塗った四角形で示している。
図８から理解されるように、本発明の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ものである。
【００１５】
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実施例について詳細に説明したが、本発明はかかる実施例に限定されるものではなく、本発明の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。
【産業上の利用可能性】
【００１６】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】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２】図１に示す装置を物体表面の方向から見た背面図。
【図３】図１に示す装置の右側面図。
【図４】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５】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６】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７】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８】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。
【図９】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１０】図９に示す装置を物体表面の方向から見た背面図。
【図１１】図９に示す装置の右側面図。
【図１２】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１３】図９乃至図１２に図示の装置に吸盤Ｚ軸移動シリンダ８が具備された状態を示す拡大断面図。
【図１４】図１に示す装置のＣ−Ｃ矢視の断面図。
【符号の説明】
【００１８】
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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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