(57)【要約】【課題】衛星信号を利用し貯水施設内の貯水面上で浮体を移動させることにより貯水を自動的に浄化することができ、コスト安価で汎用性に優れた貯水浄化用ロボットを提供する。【解決手段】皿状の浮体に、ＤＧＰＳ衛星もしくはＧＰＳ衛星からの信号を受信して位置計測を行う衛星信号受信手段と、貯水を汲み上げて濾過する濾過手段と、浮体を移動させる移動手段と、これらに電源を供給する電源手段及びこれらを制御する制御手段とを内蔵し、前記衛星信号受信手段で受信した信号に基づき、制御手段で移動手段を作動させて浮体を貯水施設内の貯水面上で移動させ、濾過手段によって貯水を汲み上げて浄化することを特徴とする。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
皿状の浮体に、ＤＧＰＳ衛星もしくはＧＰＳ衛星からの信号を受信して位置計測を行う衛星信号受信手段と、貯水を汲み上げて濾過する濾過手段と、浮体を移動させる移動手段と、これらに電源を供給する電源手段及びこれらを制御する制御手段とを内蔵し、
前記衛星信号受信手段で受信した信号に基づき、制御手段で移動手段を作動させて浮体を貯水施設内の貯水面上で移動させ、濾過手段によって貯水を汲み上げて浄化することを特徴とする貯水浄化用ロボット。
【請求項２】
前記濾過手段は、浮体の中心部分に配設され貯水を汲み上げるポンプ及び該ポンプに連結された吸水・排水管と、浮体の外周部で排水管の先端下部に配設されたフィルターとを備えることを特徴とする請求項１に貯水浄化用ロボット。
【請求項３】
前記移動手段は、浮体の底壁下方に回転可能に配設された複数のインペラと、該インペラをそれぞれ回転させるモータとを備えることを特徴とする請求項１または２に記載の貯水浄化用ロボット。
【請求項４】
前記電源手段は、バッテリーと、該バッテリーを充電するソーラパネルとを備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の貯水浄化用ロボット。
【請求項５】
前記制御手段は、浮体が貯水施設内の予め設定されたエリア内をランダムに移動するように前記移動手段を制御することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の貯水浄化用ロボット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば屋外プール、池等の貯水を浄化する貯水浄化用ロボットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
学校の屋外プール等のように水が貯水されている貯水槽、あるいは工場や公共施設の池のように屋外に水が貯水されている貯水池（以下、これらを説明の便宜上、貯水施設という）においては、健康上や環境衛生上の観点から、貯水されている水のごみや汚れやを取り除く掃除、すなわち貯水を浄化する必要がある。従来、このような貯水施設の貯水を浄化する方法としては、例えば貯水施設内の貯水を、貯水施設外に設けた膜モジュール等を有する浄化装置と当該貯水施設との間で循環させる方法等が採用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この循環型の貯水浄化方法にあっては、貯水施設外に浄化装置を設け、この浄化装置と貯水施設を配管で連結する必要があると共に、高価な膜モジュール等が必要となり、浄化するための装置が大掛かりとなって、装置自体のコストやランニングコストのアップを招くと共に、既存する貯水施設に対して簡単に適用することが困難で汎用性が極めて劣るという問題点を有している。
【０００４】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、衛星信号を利用し貯水施設内の貯水面上で浮体を移動させることにより貯水を自動的に浄化することができ、コスト安価で汎用性に優れた貯水浄化用ロボットを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成すべく、本発明のうち請求項１に記載の発明は、皿状の浮体に、ＤＧＰＳ衛星もしくはＧＰＳ衛星からの信号を受信して位置計測を行う衛星信号受信手段と、貯水を汲み上げて濾過する濾過手段と、浮体を移動させる移動手段と、これらに電源を供給する電源手段及びこれらを制御する制御手段とを内蔵し、前記衛星信号受信手段で受信した信号に基づき、制御手段で移動手段を作動させて浮体を貯水施設内の貯水面上で移動させ、濾過手段によって貯水を汲み上げて浄化することを特徴とする。
【０００６】
このように構成することにより、貯水施設内の貯水面上に浮かされた、衛星信号受信手段、濾過手段、移動手段、電源手段及び制御手段が内蔵された浮体は、受信した衛星信号により衛星信号受信手段でその位置が計測され、この位置計測結果に基づいて制御手段の制御信号で移動手段が作動する。そして、この移動手段の作動による浮体の貯水面上での所定方向への移動で、内蔵されている濾過手段により貯水が自動的に濾過（浄化）される。これにより、貯水浄化のための大掛かりな浄化装置を設置する必要がなくなると共に既存の貯水施設にも容易に適用できる。
【０００７】
そして、前記濾過手段は、請求項２に記載の発明のように、浮体の中心部分に配設され貯水を汲み上げるポンプ及び該ポンプに連結された吸水・排水管と、浮体の外周部で排水管の先端下部に配設されたフィルターとを備えることが好ましい。このように構成することにより、浮体の中心位置に配設したポンプと吸水・排水管で貯水施設内の貯水を汲み上げ、これを浮体の外周部に設けたフィルターで濾過するだけで貯水が浄化されることから、濾過手段の構成が簡略化される。
【０００８】
また、前記移動手段は、請求項３に記載の発明のように、浮体の底壁下方に回転可能に配設された複数のインペラと、該インペラをそれぞれ回転させるモータとを備えることが好ましい。このように構成することにより、所定のモータによりインペラを所定方向に回転させるだけで、浮体を所定方向に移動させたり旋回させることができることから、移動手段の構成が簡略化される。
【０００９】
また、前記電源手段は、請求項４に記載の発明のように、バッテリーと、該バッテリーを充電するソーラパネルとを備えることが好ましい。このように構成することにより、浮体内に内蔵したバッテリーがソーラパネルによって充電されることから、例えば屋外での使用中におけるバッテリー充電が可能となって、ロボットを屋外で長時間使用できる。
【００１０】
また、前記制御手段は、請求項５に記載の発明のように、浮体が貯水施設内の予め設定されたエリア内をランダムに移動するように前記移動手段を制御することが好ましい。このように構成することにより、予め浄化するエリアを設定するだけで、浮体が該エリア内をランダムに移動して貯水が浄化されることから、例えば浮体を貯水施設内で移動させるための操作が簡略化されて、その操作性の向上が図れる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１〜図５は、本発明に係わる貯水浄化用ロボットの一実施例を示し、図１がその概略構成図、図２がその各手段の配置位置関係を示す概略平面図、図３及び図４がその動作の一例を示す工程図及びフローチャート、図５がその説明図である。
【００１２】
図１及び図２において、貯水浄化用ロボット１（以下、単にロボット１という）は、底壁２ａと外周壁２ｂからなる皿状の浮体２を有し、この浮体２の底壁２ａ上には、衛星信号受信手段３、移動手段４、濾過手段５、電源手段６及び制御手段７が内蔵されている。なお、浮体２は、例えば樹脂もしくは軽金属で形成され、その上面開口部には、後述するソーラパネル６ｂ用の光透過部（図示せず）を有するカバー８が着脱可能に配設されている。
【００１３】
前記衛星信号受信手段３は、例えばＤＧＰＳ受信機３ａによって構成され、ＤＧＰＳ衛星９から送信される衛星信号Ｓをアンテナ３ｂで受信し図示しない受信回路等で適宜に処理することにより、当該ＤＧＰＳ受信機３ａの位置（すなわちロボット１の位置）が計測されるようになっている。なお、図では、衛星信号受信手段３がその補正機能により計測位置の誤差が１ｍ程度のＤＧＰＳ受信機３ａである場合について説明したが、例えば位置計測精度が向上しつつあるＧＰＳ受信機を使用し、ＧＰＳ衛星の衛星信号を使用することも勿論可能である。
【００１４】
前記移動手段４は、そのシャフトが浮体２の底壁２ａに気密状態で貫通配設されて底壁２ａ下方に回転可能に設けられた第１のインペラ４ａ及び第２のインペラ４ｂと、この各インペラ４ａ、４ｂを図２の矢印イ方向にそれぞれ回転させる第１のモータ４ｃ及び第２のモータ４ｄ等を有している。そして、各インペラ４ａ、４ｂの突出方向を図２に示す如く設定することにより、その矢印イ方向への回転によって後述する如く浮体２が図２の矢印ロの所定方向に移動したり、矢印ハの如く所定方向に旋回するようになっている。
【００１５】
前記濾過手段５は、浮体２の底壁２ａの中心に設けられた汲上孔１０部分に配設されたポンプ５ａと、このポンプ５ａの吸水口及び汲上孔１０に連結された吸水管５ｂと、ポンプ５ａの排水口に連結された排水管５ｃと、浮体２の外周壁２ｂ外側に配設されたフィルター５ｄ等を有している。
【００１６】
そして、ポンプ５ａが作動することにより、吸水管５ｂから貯水施設１１内の貯水Ｗが図１の矢印ニの如く汲み上げられ、これがポンプ５ａ、排水管５ｃを介して図１の矢印ホの如くフィルター５ｄ上に放出される。このフィルター５ｄ上に放出された貯水Ｗが該フィルター５ｄで濾過（浄化）されて下方に流下し、貯水施設１１内に再び戻される、つまり貯水Ｗが浮体２に設けた濾過手段５内を循環しつつ濾過されることになる。なお、吸水管５ｂの長さは、例えば浄化する貯水Ｗの深さに応じて適宜に設定される。
【００１７】
前記電源手段６は、浮体２の底壁２ａ上に配置されたバッテリー６ａと、前記各手段３〜７上で浮体２の開口部分に外側が低くなるように傾斜配置された例えば３枚のソーラパネル３ｂ等を有している。そして、前記カバー８の透過口から透過される太陽光がソーラパネル３ｂで採集されて、ソーラパネル３ｂに接続されたバッテリー６ａが充電されるようになっている。この電源手段６によって前記各手段３〜７に電源が供給されて、ロボット１が屋外で動作可能となる。
【００１８】
前記制御手段７は、ＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ等を有するマイコン７ａと、表示部を有する入力装置７ｂ等を有している。そして、マイコン７ａにより、ＤＧＰＳ受信機３ａで受信された衛星信号Ｓを適宜に処理したデータ及び入力装置７ｂで予め入力設定した各種データ等に基づいて、前記移動手段４の各モータ４ｂ、４ｄの回転方向を制御したり、濾過手段５のポンプ５ａの作動を制御するようになっている。
【００１９】
なお、前記各手段３〜７は、図２に示すように、ポンプ５ａの周囲に、インペラ４ａ、４ｂ及びモータ４ｃ、４ｄ、マイコン７ａ及び入力装置７ｂ、ＤＧＰＳ受信機３ａ、バッテリー６ａを所定位置に配置する共に、３枚のソーラパネル６ｂを一定間隔位置に配置することにより、ロボット１の重心が浮体２の中心鉛直線上に位置し、浮体２の底壁２ａが貯水Ｗの水面に対して平行な状態で浮くように設定されている。
【００２０】
次に、このロボット１の動作等の一例を図３〜図５に基づいて説明する。先ず、ロボット１の動作（操作手順）は、図３に示すようにして行われる。すなわち、ロボット１で貯水施設１１としての例えば学校のプール１１ａ（図５参照）の貯水Ｗを浄化する場合、ロボット１の入力装置７ｂに設けられた電源スイッチ（図示せず）をオン操作（Ｋ１）して、プール１１ａの外形形状に関する位置データを入力設定（Ｋ２）する。この外形形状の入力設定は、プール１１ａが図５に示す場合、４つの角位置である位置Ａ〜Ｄにロボット１を運んでセットし、例えば入力装置７ｂの形状設定スイッチ（図示せず）をオンさせ、ＤＧＰＳ受信機３ａで受信されている位置計測データをマイコン７ａに記憶させることによって行う。
【００２１】
プール１１ａの外形形状が設定されたら、次にプール１１ａ内の浄化エリアである地域を入力設定（Ｋ３）する。この地域の入力設定は、例えば前記Ａ位置を基準点（０、０）として、Ｘ−Ｙ座標の入力操作によって行われ、例えばプール１１ａ内を図５に示すように６つの地域１〜６に設定する。なお、この地域１〜６の設定時に、当該地域１〜６内におけるロボット１の移動動作パターン（例えばランダム動作）や移動する地域１〜６の順番等が設定されるが、例えばプール１１ａ上の風やプール１１ａの水面状況（流れ）等のデータを入力設定することにより、浄化作業中のロボット１の動きをこれらのデータにマッチさせることもできる。
【００２２】
そして、各種データの入力設定が終了したら、ロボット１をスタート位置であるＡ位置にセット（Ｋ４）し、入力装置７ｂに設けられている作業開始スイッチ（図示せず）をオン（Ｋ５）させる。この作業開始スイッチのオンにより、ロボットが動作（Ｋ６）して浄化作業が実施される。この浄化作業時のロボット１の動作は、次のようにして行われる。
【００２３】
すなわち、マイコン７ａによる第１のモータ４ｃ及び第２のモータ４ｄの制御は、ロボット１の移動動作に応じて、下記表１に示すように「正転」「停止」「逆転」される。なお、表１において、右旋回と左旋回の動作は、非括弧内と括弧内の２つの動作のうちのいずれかの動作が実施される。
【００２４】
【表１】
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【００２５】
このロボット１の動作を図５に示すプールにおいて説明すると、計測位置（受信位置）が地域１の円内にある場合は、第１のモータ４ｃが「正転」で第２のモータ４ｄが「逆転」する。また、計測位置が地域２の枠内にある場合は、第１のモータ４ｃが「正転」で第２のモータ４ｄが「正転」し、この場合、ロボット１の動作がハンチングしないように計測位置が枠内で連続１０秒検出してから、正転、正転の動作が実行される。
【００２６】
さらに、計測位置が地域３〜地域６の境界を外れた場合は、地域３の場合、最初に枠を外れた時に後進（第１のモータ４ｃ逆転、第２のモータ４ｄ逆転）を６秒、その後右旋回（逆転、停止）を「”正転”に戻すタイマ」の設定値だけ行い、その後前進（正転、正転）を５秒間行い、枠内であれば、右旋回−前進を繰り返すことになる。また、地域４の場合、最初に枠を外れた時に後進（逆転、逆転）を６秒、その後左旋回（停止、逆転）を設定値だけ行い、その後前進（正転、正転）を５秒間行い、枠内であれば左旋回−前進を繰り返す。
【００２７】
また、地域５の場合、最初に枠を外れた時に後進（逆転、逆転）を６秒、その後左旋回（正転、停止）を設定値だけ行い、その後前進（正転、正転）を５秒間行い、枠内であれば左旋回−前進を繰り返すことになる。また、地域６の場合、最初に枠を外れた時に後進（逆転、逆転）を６秒、その後右旋回（停止、正転）を設定値だけ行い、その後前進（正転、正転）を５秒間行い、枠内であれば右旋回−前進を繰り返す。
【００２８】
図４は、このロボット１の基本的動作のフローチャートである。つまり、前記作業開始スイッチがオンされると、マイコン７ａに予め設定されているプログラムがスタート（Ｓ１０１）し、計測位置が制限円内か否かが判断（Ｓ１０２）される。この判断Ｓ１０２で「ＹＥＳ」の場合、すなわちロボット１の計測位置が入力設定された制限円内に位置する場合は、ロボット１を前進（Ｓ１０６）させ、次のステップに移る（Ｓ１０９）。一方、判断Ｓ１０２で「ＮＯ」の場合、すなわちロボット１の計測位置が制限円外に位置する場合は、計測位置が枠の中か否かが判断（Ｓ１０３）される。
【００２９】
この判断Ｓ１０３で「ＹＥＳ」の場合は、前記判断Ｓ１０２の「ＹＥＳ」の場合と同様にロボット１を前進（Ｓ１０６）させ、判断Ｓ１０３で「ＮＯ」の場合は、計測位置が枠の外で初回か否かが判断（Ｓ１０４）される。そして、この判断Ｓ１０４で「ＹＥＳ」の場合は、ロボット１を後退（Ｓ１０７）させステップＳ１０９に移り、一方、この判断Ｓ１０４で「ＮＯ」の場合は、計測位置が枠内か否かが判断（Ｓ１０５）される。
【００３０】
そして、この判断Ｓ１０５で「ＹＥＳ」の場合は、ロボット１が前進（Ｓ１０６）し、「ＮＯ」の場合は、ロボット１が前進しつつ旋回（Ｓ１０８）し、判断Ｓ１０５に戻る。このステップＳ１０８における前進・旋回は、前述したように例えば５秒間前進し設定された時間旋回する動作を交互に行い、旋回は位置によって右旋回もしくは左旋回となる。
【００３１】
なお、以上説明したプール１１ａの地域１〜６の数やロボット１の動作は一例であって、地域の数を適宜に増減することもできるし、ロボット１がプール１１ａ内の全域あるいは予め設定した所定の地域内のみをランダムに移動するようなフローチャートとすることもできる。
【００３２】
このようにしてロボット１の清浄作業が全ての地域１〜６で実施されると、図３に示すように、ロボット１が終了位置であるＡ位置に戻り（Ｋ７）、このＡ位置で入力装置７ｂの作業終了スイッチ（図示せず）がオン（Ｋ８）される。その後、電源スイッチがオフ（Ｋ９）されることで一連の浄化作業が終了し、フィルター５ｄで回収されたごみ等を廃棄する。なお、フィルター５ｄのごみ詰まり状況を検知するセンサを設け、このセンサの検知信号により、浄化作業途中に廃棄指示を出すように構成することもできる。
【００３３】
このように、上記実施例のロボット１によれば、皿状の浮体２内にＤＧＰＳ衛星の衛星信号Ｓを受信してその位置を計測できるＤＧＰＳ受信機３ａを内蔵し、このＤＧＰＳ受信機３ａの計測位置等に基づいて、プール１１ａ内の予め設定された地域１〜６内をロボット１がランダムに移動してフィルター５ｄにより貯水Ｗを浄化させるため、衛星信号Ｓを利用したプール１１ａの自動的な浄化作業が可能となり、従来のような大掛かりな浄化装置をプール１１ａ外に別途設置する必要がなくなる。また、各手段３〜７が必要最低限の部材で構成されているため、ロボット１自体の構成を簡略化することができ、ロボット１自体のコストアップやそのランニングコストのアップを押さえることができて、安価な貯水浄化用のロボット１を提供することが可能になる。
【００３４】
特に、衛星信号ＳとしてＤＧＰＳ衛星信号を使用することにより、１ｍ程度の計測誤差となり、ロボット１が２５ｍとか５０ｍプールの各地域１〜６内を高精度に移動できて、貯水Ｗの浄化効率を高めることができる。また、プール１１ａの形状や浄化する地域１〜６等の各種データを予め設定して、作業開始スイッチをオンさせるだけで、ロボット１が自動的に移動して浄化作業を行うため、浄化作業の完全自動化が可能となり、例えば学校のプール１１ａの未使用時間中に自動的に浄化できる等、使い勝手に優れたロボット１を得ることができる。
【００３５】
さらに、ロボット１の外形形状がカバー８を有する皿状に形成されているため、運盤等を簡単に行うことができて、学校のプール１１ａ以外の屋外プール、工場の屋外貯水池、ゴルフ場の池等の既存の各種の貯水施設１１に容易に適用できて、汎用性に優れたロボット１を得ることができる。また、濾過手段５の吸水管５ａの長さ（吸水口の位置）を貯水Ｗの深さに応じ所定位置に設定することで、貯水Ｗの各部の浄化（掃除）を行うことができると共に、皿状の浮体２内にバランス良く各手段３〜７が配置されているため、ロボット１が貯水Ｗの水面上に安定して浮くことができてスムーズな移動が可能となり、浄化作業の確実性を一層高めることができる。
【００３６】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１に記載の発明によれば、衛星信号受信手段で計測された位置に基づいて制御手段の制御信号により移動手段が作動し、浮体が貯水面上での所定方向に移動しつつ濾過手段で貯水が自動的に浄化されるため、浄化のために大掛かりな装置を別途設置する必要がなくなり、ロボット自体のコストやそのランニングコストのアップを押さえることができて、コスト安価なロボットが得られる共に、ロボットを簡単に移動させることができ、既存の貯水施設にも容易に適用できて汎用性に優れたロボットを得ることができる。
【００３７】
また、請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、浮体の中心位置に配設したポンプと吸水・排水管で貯水施設内の貯水を汲み上げ、これを浮体の外周部に設けたフィルターで濾過するだけで貯水が浄化されるため、濾過手段の構成が簡略化されて、一層安価なロボットを得ることができる。
【００３８】
また、請求項３に記載の発明によれば、請求項１または２に記載の発明の効果に加え、所定のモータによりインペラを所定方向に回転させるだけで、浮体を所定方向に移動させることができるため、移動手段の構成が簡略化されて、より一層安価なロボットを得ることができる。
【００３９】
また、請求項４に記載の発明によれば、請求項１ないし３に記載の発明の効果に加え、浮体内に内蔵したバッテリーがソーラパネルによって充電されることから、例えば屋外での使用中におけるバッテリー充電が可能となり、ロボットを屋外で長時間使用することができて、浄化作業の効率向上を図ることができる。
【００４０】
また、請求項５に記載の発明によれば、請求項１ないし４に記載の発明の効果に加え、予め浄化するエリアを制御手段に設定するだけで、浮体が該エリア内をランダムに移動して貯水が浄化されるため、例えば浮体を貯水施設内で移動させるための操作が簡略化されて、ロボットの操作性を向上させることができる等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる貯水浄化用ロボットの一実施例を示す概略構成図
【図２】同その各手段の配置位置関係を示す概略平面図
【図３】同その操作方法の一例を示す工程図
【図４】同ロボットの動作の一例を示すフローチャート
【図５】同その説明図
【符号の説明】
１・・・・・・・・・・貯水浄化用ロボット
２・・・・・・・・・・浮体
３・・・・・・・・・・衛星信号受信手段
３ａ・・・・・・・・・ＤＧＰＳ受信機
３ｂ・・・・・・・・・アンテナ
４・・・・・・・・・・移動手段
４ａ、４ｂ・・・・・・インペラ
４ｃ、４ｄ・・・・・・モータ
５・・・・・・・・・・濾過手段
５ａ・・・・・・・・・ポンプ
５ｂ・・・・・・・・・吸水管
５ｃ・・・・・・・・・排水管
５ｄ・・・・・・・・・フィルター
６・・・・・・・・・・電源手段
６ａ・・・・・・・・・バッテリー
６ｂ・・・・・・・・・ソーラパネル
７・・・・・・・・・・制御手段
７ａ・・・・・・・・・マイコン
７ｂ・・・・・・・・・入力装置
８・・・・・・・・・・カバー
９・・・・・・・・・・ＤＧＰＳ衛星
１１・・・・・・・・・貯水施設
１１ａ・・・・・・・・プール
Ｓ・・・・・・・・・・衛星信号
Ｗ・・・・・・・・・・貯水
【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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