特開 2022-177724 清掃方法、処理方法、清掃装置、制御装置及びコンピュータプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022177724

(43)【公開日】2022-12-01

(54)【発明の名称】清掃方法、処理方法、清掃装置、制御装置及びコンピュータプログラム

(51)【国際特許分類】

   A47L 1/02 20060101AFI20221124BHJP

【ＦＩ】

A47L1/02

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021084158

(22)【出願日】2021-05-18

(71)【出願人】

【識別番号】000002107

【氏名又は名称】住友重機械工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100079108

【弁理士】

【氏名又は名称】稲葉 良幸

(74)【代理人】

【識別番号】100109346

【弁理士】

【氏名又は名称】大貫 敏史

(74)【代理人】

【識別番号】100117189

【弁理士】

【氏名又は名称】江口 昭彦

(74)【代理人】

【識別番号】100134120

【弁理士】

【氏名又は名称】内藤 和彦

(72)【発明者】

【氏名】岡田 健志

(57)【要約】

【課題】異なる大きさや形状の窓に対してもロボットアームを用いて容易に清掃をすることが可能となる清掃方法、処理方法、清掃装置、制御装置及びコンピュータプログラムを提供すること。
【解決手段】柔軟性を備えた駆動機構を有するロボットアームに保持される清掃部材を窓の表面に接近接触させるステップと、前記清掃部材を窓の表面に倣わせて窓枠の第１部分に到達させるステップと、前記ロボットアームに保持される前記清掃部材を前記窓の表面に倣わせて前記窓枠の第２部分に到達させるステップと、前記窓の表面に接近接触させたときの前記清掃部材の位置及び前記第１部分に到達したときの前記清掃部材の位置に基づいて、前記窓の表面を清掃するための前記ロボットアームの移動経路を決定するステップと、を含む清掃方法である。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

柔軟性を備えた駆動機構を有するロボットアームに保持される清掃部材を窓の表面に接近させるステップと、
前記清掃部材を窓枠の第１部分に到達させるステップと、
前記窓の表面に接近させたときの前記清掃部材の位置及び前記第１部分に到達したときの前記清掃部材の位置に基づいて、前記窓の表面を清掃するための前記ロボットアームの移動経路を決定するステップと、
を含む清掃方法。

【請求項2】

前記清掃部材を前記窓の表面に接近させる前記ステップは、
前記ロボットアームに保持される前記清掃部材を前記窓の表面から離間した位置で停止させるステップを含む、
請求項１に記載の清掃方法。

【請求項3】

前記清掃部材を前記窓の表面に接近させる前記ステップは、
前記ロボットアームに保持される前記清掃部材を前記窓の表面に接触させるステップを含む、
請求項１に記載の清掃方法。

【請求項4】

前記清掃部材を窓枠の第２部分に到達させるステップと、
前記清掃部材を窓枠の第３部分に到達させるステップと、
前記清掃部材を窓枠の第４部分に到達させるステップと、
を更に含み、
前記窓枠は、４つの辺を有し、
前記第１部分は、前記窓枠の第１辺の部分に相当し、
前記第２部分は、前記窓枠の第２辺の部分に相当し、
前記第３部分は、前記窓枠の第３辺の部分に相当し、
前記第４部分は、前記窓枠の第４辺の部分に相当する、
請求項１乃至３の何れか一項に記載の清掃方法。

【請求項5】

前記ロボットアームの移動経路を決定するステップは、
前記窓の表面に接近させたときの前記清掃部材の位置及び前記第１部分に到達したときの前記清掃部材の位置に基づいて、前記窓枠の角部分の位置を取得するステップを含む、
請求項１乃至４の何れか一項に記載の清掃方法。

【請求項6】

前記第１部分に到達したときの前記清掃部材の位置を記録するステップを含む、
請求項１乃至５の何れか一項に記載の清掃方法。

【請求項7】

前記清掃部材は、ブレード、又は、ウエスを備える、
請求項１乃至６の何れか一項に記載の清掃方法。

【請求項8】

柔軟性を備えた駆動機構を有するロボットアームに保持される部材を枠体に囲繞される対象物の表面に接近させるステップと、
前記部材を前記枠体の第１部分に到達させるステップと、
前記対象物の表面に接近させたときの前記部材の位置及び前記第１部分に到達したときの前記部材の位置に基づいて、前記対象物の表面を処理するための前記ロボットアームの移動経路を決定するステップと、
を含む処理方法。

【請求項9】

柔軟性を備える駆動機構と、清掃部材を保持可能な保持機構とを備えるロボットアームと、
前記ロボットアームを制御する制御装置であって、
前記ロボットアームに保持される前記清掃部材を窓の表面に接近させるステップと、
前記ロボットアームに保持される前記清掃部材を窓枠の第１部分に到達させるステップと、
前記窓の表面に接近させたときの前記清掃部材の位置及び前記第１部分に到達したときの前記清掃部材の位置に基づいて、前記窓の表面を清掃するための前記ロボットアームの移動経路を決定するステップと、
を実行可能に構成される制御装置と、
を備える清掃装置。

【請求項10】

柔軟性を備える駆動機構と清掃部材を保持可能な保持機構とを備えるロボットアームを制御する制御装置であって、
前記ロボットアームに保持される前記清掃部材を窓の表面に接近させるステップと、
前記ロボットアームに保持される前記清掃部材を窓枠の第１部分に到達させるステップと、
前記窓の表面に接近させたときの前記清掃部材の位置及び前記第１部分に到達したときの前記清掃部材の位置に基づいて、前記窓の表面を清掃するための前記ロボットアームの移動経路を決定するステップと、
を実行させるように構成される、
制御装置。

【請求項11】

コンピュータに、
柔軟性を備える駆動機構と清掃部材を保持可能な保持機構とを備えるロボットアームに保持される前記清掃部材を窓の表面に接近させるステップと、
前記ロボットアームに保持される前記清掃部材を窓枠の第１部分に到達させるステップと、
前記窓の表面に接近させたときの前記清掃部材の位置及び前記第１部分に到達したときの前記清掃部材の位置に基づいて、前記窓の表面を清掃するための前記ロボットアームの移動経路を決定するステップと、
を実行させるための制御命令を生成させる、
コンピュータプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、清掃方法、処理方法、清掃装置、制御装置及びコンピュータプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、建築物等に設けられた窓を自動的に清掃する清掃装置が知られている。

【0003】

特許文献１及び特許文献２には、磁力により窓の両面に付着する掃除ユニットを、使用者がリモートコントローラを用いてコントロールすることにより窓を清掃する清掃装置が記載されている。

【0004】

特許文献３には、建築物の屋上から清掃部材であるスクレイパーが配設された構造体を降下させ、その降下量を制御してスクレイパーの高さを調整することにより、窓の表面を清掃する清掃装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特表２０１３－５２９９４９号公報

【特許文献2】特表２０１３－５２６３３０号公報

【特許文献3】特開平０３－１１４４２５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献１及び特許文献２に記載された清掃装置は、掃除ユニットを窓の両面から窓に設置させる必要があるため、大きく開閉しない窓の清掃や高層の窓の清掃には適さない。特許文献３に記載された清掃装置は、建築物の屋上からの構造体の降下量を制御することによって清掃部材であるスクレイパーの高さを調整するものであるから、清掃部材を精度良く移動させることが困難である。

【0007】

そこで清掃部材を精度良く移動させるために、移動経路を事前にロボットアームに教示し、この移動経路に沿って清掃部材を移動させることにより窓を清掃することも考え得る。しかしながら、全ての移動経路についてロボットアームに位置及び姿勢を教示することは煩雑である。ましてや、異なる大きさや形状の窓ごとに全ての移動経路についてロボットアームに教示を行うことは、更に煩雑である。

【0008】

そこで本発明は、異なる大きさや形状の窓に対してもロボットアームを用いて容易に清掃をすることが可能となる清掃方法、処理方法、清掃装置、制御装置及びコンピュータプログラムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本出願は、窓の清掃方法を開示する。この方法は、柔軟性を備えた駆動機構を有するロボットアームに保持される清掃部材を窓の表面に接近させるステップと、前記清掃部材を窓枠の第１部分に到達させるステップと、前記窓の表面に接近させたときの前記清掃部材の位置及び前記第１部分に到達したときの前記清掃部材の位置に基づいて、前記窓の表面を清掃するための前記ロボットアームの移動経路を決定するステップと、を含む。

【0010】

ここで、前記清掃部材を前記窓の表面に接近させる前記ステップは、前記ロボットアームに保持される前記清掃部材を前記窓の表面から離間した位置で停止させるステップを含んでもよい。

【0011】

又、前記清掃部材を前記窓の表面に接近させる前記ステップは、前記ロボットアームに保持される前記清掃部材を前記窓の表面に接触させるステップを含んでもよい。

【0012】

更に、前記清掃部材を窓枠の第２部分に到達させるステップと、前記清掃部材を窓枠の第３部分に到達させるステップと、前記清掃部材を窓枠の第４部分に到達させるステップと、を更に含んでもよい。ここで前記窓枠は、４つの辺を有し、前記第１部分は、前記窓枠の第１辺の部分に相当し、前記第２部分は、前記窓枠の第２辺の部分に相当し、前記第３部分は、前記窓枠の第３辺の部分に相当し、前記第４部分は、前記窓枠の第４辺の部分に相当することが好ましい。

【0013】

加えて、前記ロボットアームの移動経路を決定するステップは、前記窓の表面に接近させたときの前記清掃部材の位置及び前記第１部分に到達したときの前記清掃部材の位置に基づいて、前記窓枠の角部分の位置を取得するステップを含んでもよい。

【0014】

なお、前記第１部分に到達したときの前記清掃部材の位置を記録するステップを更に含んでもよい。

【0015】

前記清掃部材は、ブレード、又は、ウエスを備えてもよい。

【0016】

本出願は、処理方法を開示する。この方法は、柔軟性を備えた駆動機構を有するロボットアームに保持される部材を枠体に囲繞される対象物の表面に接近させるステップと、前記部材を前記枠体の第１部分に到達させるステップと、前記対象物の表面に接近させたときの前記部材の位置及び前記第１部分に到達したときの前記部材の位置に基づいて、前記対象物の表面を処理するための前記ロボットアームの移動経路を決定するステップと、を含む。

【0017】

更に本出願は、清掃装置を開示する。この装置は、柔軟性を備える駆動機構と、清掃部材を保持可能な保持機構とを備えるロボットアームと、前記ロボットアームを制御する制御装置であって、前記ロボットアームに保持される前記清掃部材を窓の表面に接近させるステップと、前記ロボットアームに保持される前記清掃部材を窓枠の第１部分に到達させるステップと、前記窓の表面に接近させたときの前記清掃部材の位置及び前記第１部分に到達したときの前記清掃部材の位置に基づいて、前記窓の表面を清掃するための前記ロボットアームの移動経路を決定するステップと、を実行可能に構成される制御装置と、を備える。

【0018】

更に本出願は、制御装置を開示する。この装置は、柔軟性を備える駆動機構と清掃部材を保持可能な保持機構とを備えるロボットアームを制御する制御装置であって、前記ロボットアームに保持される前記清掃部材を窓の表面に接近させるステップと、前記ロボットアームに保持される前記清掃部材を窓枠の第１部分に到達させるステップと、前記窓の表面に接近させたときの前記清掃部材の位置及び前記第１部分に到達したときの前記清掃部材の位置に基づいて、前記窓の表面を清掃するための前記ロボットアームの移動経路を決定するステップと、を実行させるように構成される。

【0019】

加えて本出願は、コンピュータプログラムを開示する。このコンピュータプログラムは、コンピュータに、柔軟性を備える駆動機構と清掃部材を保持可能な保持機構とを備えるロボットアームに保持される前記清掃部材を窓の表面に接近させるステップと、前記ロボットアームに保持される前記清掃部材を窓枠の第１部分に到達させるステップと、前記窓の表面に接近させたときの前記清掃部材の位置及び前記第１部分に到達したときの前記清掃部材の位置に基づいて、前記窓の表面を清掃するための前記ロボットアームの移動経路を決定するステップと、を実行させるための制御命令を生成させる。

【0020】

ここでコンピュータは、制御装置と呼ばれてもよい。コンピュータは、実施形態に記載された構成により実現されてもよい。

【0021】

コンピュータプログラムは、コンピュータに読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。例えば、非一時的（Non-transitory）に情報を記録可能なＮＡＮＤ型又はＮＯＲ型のフラッシュメモリ等の半導体メモリに記録されてもよい。

【0022】

ここで、「柔軟性を備えた」とは、弾性、粘性又は弾性及び粘性を備えていることをいう。弾性とは、応力を加えると変形し、応力を除去すると元に戻る性質をいい、弾性変形のしやすさを示す可撓性という言葉で表現される場合もある。粘性とは、流体の流動速度を一様化する応力を生じさせる性質をいう。柔軟性を備えた駆動機構は、柔軟性を付与するための、例えば、磁性流体、機械ばね、空気ばね、磁力ばね及びベーンモータの何れか一つを少なくとも備えてもよい。

【0023】

「清掃部材の位置に基づいて」とは、清掃部材の位置情報を取得し、取得された位置情報に基づく場合の他、清掃部材の位置に応じた情報を取得し、取得された情報に基づく場合を含む。例えば、「前記第１部分に到達したときの前記清掃部材の位置に基づいて」とは、「前記第１部分に到達したときの」前記清掃部材を保持するロボットアームの位置情報に基づく場合を含む。

【0024】

「前記窓の表面を清掃するための前記ロボットアームの移動経路を決定する」とは、清掃される窓の表面の領域（又は、この領域を含む領域）についてロボットアームの移動経路を設定することをいう。ロボットアームの移動経路は、複数の位置におけるロボットアームの各リンクの位置（姿勢を含む。）を示す情報によって定められてもよい。なお、決定された移動経路は、その他の要因等に基づいてその後に修正等されることを妨げるものではない。加えて清掃される窓の表面の領域は、必ずしも窓の表面全体でなくてもよい。

【0025】

「前記対象物の表面を処理するための前記ロボットアームの移動経路を決定する」とは、処理される対象物の表面の領域（又は、この領域を含む領域）についてロボットアームの移動経路を設定することをいう。ロボットアームの移動経路は、複数の位置におけるロボットアームの各リンクの位置（姿勢を含む。）を示す情報によって定められてもよい。なお、決定された移動経路は、その他の要因等に基づいてその後に修正等されることを妨げるものではない。加えて処理される対象物の表面の領域は、必ずしも対象物の表面全体でなくてもよい。

【0026】

ロボットアームに保持される清掃部材が移動するとき、ロボットアームは、清掃部材を窓の表面に倣わせてもよい。

【0027】

「清掃部材を窓の表面に倣わせる」とは、清掃部材を窓の表面に接触させながら、清掃部材を窓の表面に対して相対的に移動させることをいう。相対的に移動させることは、並進移動に限られず、相対的に回転移動させることを含む。「清掃部材を窓の表面に倣わせる」とき、清掃部材は、清掃部材が接触している窓の表面に垂直な方向及び平行な方向の力が作用するように窓の表面を押し付けられてもよい。

【0028】

前記ロボットアームは、複数の駆動軸を有し、前記複数の駆動軸は、前記柔軟性を備えた駆動機構として、直列弾性アクチュエータをそれぞれ備えてもよい。

【0029】

直列弾性アクチュエータ（Series Elastic Actuator）は、例えば、モータと、ばね等の弾性体とを備える。モータから出力されるトルクは、弾性体を介して、剛性を有するリンクに伝達される。このため、ロボットアームによる対象物を組付け部位に接触させて倣わせることを容易に実現することが可能になる。直列弾性アクチュエータが備える弾性体が弾性変形するように、清掃部材を窓体の表面に倣わせることが好ましい。

【0030】

本出願は、窓の清掃方法を開示する。この方法は、柔軟性を備えた駆動機構を有するロボットアームに保持される清掃部材を窓枠の第１部分に到達させるステップと、前記ロボットアームに保持される前記清掃部材を前記窓枠の第２部分に到達させるステップと、前記第１部分に到達したときの前記清掃部材の位置及び前記第２部分に到達したときの前記清掃部材の位置に基づいて、前記窓の表面を清掃するための前記ロボットアームの移動経路を決定するステップと、を含む。

【0031】

ここで前記窓枠は、４つの辺を有し、前記第１部分は、前記窓枠の第１辺の部分に相当し、前記第２部分は、前記窓枠の第２辺の部分に相当する。

【0032】

更に、前記窓枠の第３辺の部分に相当する第３部分に清掃部材を到達させ、前記窓枠の第４辺の部分に相当する第４部分に清掃部材を到達させ、更に前記第３部分及び前記第４部分に到達したときの前記清掃部材の各位置に基づいて、前記窓の表面を清掃するための前記ロボットアームの移動経路を決定してもよい。

【図面の簡単な説明】

【0033】

【図1】図１は、一実施形態に係る清掃装置のロボットシステムの機能ブロック図である。

【図2A】図２Ａは、一実施形態に係る清掃装置のロボットアームの外観である。

【図2B】図２Ｂは、一実施形態に係る清掃装置のロボットアームの外観である。

【図3】図３は、一実施形態に係る清掃方法における清掃対象物である窓の模式図である。

【図4】図４は、一実施形態に係る清掃方法における清掃対象物である窓と、清掃領域との位置関係を模式的に示す平面図である。

【図5A】図５Ａは、一実施形態に係る清掃方法のフローチャートである。

【図5B】図５Ｂは、一実施形態に係る清掃方法のフローチャートである。

【図6】図６は、一実施形態に係る清掃方法における移動経路に従った場合の清掃部材の位置と、実際の清掃部材の位置との相違を説明するための模式的な断面図である。

【図7】図７は、一実施形態に係る清掃方法における倣い動作中に許容範囲を超えた場合の減速動作を含む速度制御方法について説明するためのグラフである。

【図8】図８は、一実施形態に係る清掃方法において、窓表面の揺らぎに対する清掃部材の追随動作を模式的に説明する断面図である。

【図9】図９は、一実施形態に係る清掃方法において、ロボットアームに対して窓枠が相対的に傾いたときの清掃部材の追随動作を模式的に説明する平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0034】

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。以下の実施形態における説明及び図面は、本発明を特許が請求されている範囲よりも限定して解釈する目的で開示されるものではない。
［第１実施形態］

【0035】

第１実施形態は、清掃部材をガラス製の窓Ｇ（図３。「対象物」の一例）の表面に接触させた状態で清掃部材を移動させて窓Ｇの窓枠Ｆに到達させるステップを経てロボットアームの移動経路を決定する窓の清掃方法を開示する。図１は、ロボットシステム１００（「清掃装置」の一例）の機能ブロック図を示している。図２Ａ及び図２Ｂは、本実施形態に係るロボットアーム２０の外観を示している。

【0036】

ロボットシステム１００は、ロボットアーム２０と、ロボットアーム２０を制御する制御装置１０とを備えている。

【0037】

ロボットアーム２０は、例えば、垂直多関節ロボットであり、ゴンドラ等に固定されるベース２０Ｂと、複数のリンク２０Ｌと、各リンク２０Ｌを接続するジョイント２０Ｊと、ジョイント２０Ｊにおいてリンク２０Ｌを回転駆動するための複数の直列弾性アクチュエータ２０Ｄとを備える。本実施形態に係るロボットアーム２０は、７軸の垂直多関節ロボットであり、図２Ａ及び図２Ｂに示されるように、リンク２０Ｌを伸ばすことによって、ベース２０Ｂを動かすことなく、先端のリンク２０Ｌに保持されるブレードＢを左右に大きく動かすことが可能に構成される。但し、ロボットアームは、本実施形態に限られるものではなく、例えば、水平多関節型ロボット装置、パラレルリンク型ロボット装置であってもよい。

【0038】

リンク２０Ｌは、剛性を有する部材から構成されており、例えば、ベース２０Ｂに対して回動可能に取り付けられた胴部に相当するリンク２０Ｌと、胴部に対して回動可能に取り付けられた上腕部に相当するリンク２０Ｌと、上腕部に対して回動可能に取り付けられた前腕部に相当するリンク２０Ｌと、前腕部に対して回動可能に取り付けられた手先部に相当するリンク２０Ｌ等を含む複数のリンク２０Ｌを備える。

【0039】

ロボットアーム２０の先端のリンク２０Ｌには、清掃部材を保持するための保持機構が設けられている。保持機構は、例えば、清掃部材をねじによって固定するための雌ねじが形成された雌ねじ部から構成される。但し、清掃部材を保持するための保持機構は、様々な構成を採用することが可能であり、例えば、清掃部材を保持するための複数の吸着パッドと制御装置から送信される制御信号に基づいて吸着パッドに負圧を発生させるアクチュエータを備えるものや、或いは、金属等の磁性体材料から構成される清掃部材を磁力により保持するための磁場を電磁的に発生させるためのコイルを備えるものであってもよい。また、先端のリンク２０Ｌに、アクチュエータによって開閉する一対の可動プレート（グリッパと呼ばれる場合もある。）を備えるエンドエフェクタを更に取り付け、可動プレート等によって、清掃部材を挟持可能な保持機構を採用することも可能である。

【0040】

本実施形態に係るロボットアーム２０は、複数のリンク２０Ｌをそれぞれ回転駆動するための複数の直列弾性アクチュエータ２０Ｄ（「柔軟性を備えた駆動機構」の一例、図１）を備えている。

【0041】

直列弾性アクチュエータ２０Ｄは、ＳＥＡ（Serial Elastic Actuators）とも呼ばれる、知られた駆動機構であり、例えば、欧州特許第２，８９０，５２８号には、ＳＥＡの一例が記載されている。直列弾性アクチュエータ２０Ｄは、駆動部２０ＤＡと、駆動部２０ＤＡに接続される弾性体２０ＤＥとから構成される。駆動部２０ＤＡは、例えば、サーボモータから構成される。弾性体２０ＤＥは、例えば、機械ばねから構成される。直列弾性アクチュエータ２０Ｄにおいて駆動部２０ＤＡから出力される動力は、弾性体２０ＤＥを介して、出力側のリンク２０Ｌ（但し、先端のリンク２０Ｌの場合、清掃部材を含む。）
に伝達し、これを回動させる。

【0042】

更に、直列弾性アクチュエータ２０Ｄは、負荷の大きさを取得するためのセンサと、弾性体２０ＤＥの変位量を取得するためのセンサと、サーボモータの変位量を取得するためのセンサを含む複数のセンサを備えている。

【0043】

負荷の大きさは、例えば、駆動部２０ＤＡを構成するサーボモータに流れる電流量を取得する電流センサから取得することが可能である。

【0044】

弾性体２０ＤＥの変位量は、弾性体２０ＤＥの両端の変位量（回転角度）を取得するために弾性体２０ＤＥの両端にそれぞれ設けられた光学的センサ、弾性体２０ＤＥに磁石等を取り付けこの磁石等から発生する磁場を検出する磁気センサ、又は、弾性体２０ＤＥに設けられた歪センサ等から取得することが可能である。弾性体２０ＤＥの変位量及び弾性体２０ＤＥの弾性定数に基づいて発生するトルクを取得することも可能となる。

【0045】

上記と同様に、サーボモータの変位量は、エンコーダ等の光学的センサ、ホール素子等の磁気センサ、又は、歪センサ等から取得することが可能である。

【0046】

以上のような構成の下、柔軟性を備えた駆動機構に相当する直列弾性アクチュエータ２０Ｄによって駆動される部分の慣性、質量及び長さ、外力並びに弾性体２０ＤＥである機械ばねの弾性率をパラメータとする運動方程式が成立する。このため、制御装置１０は、機械ばねの弾性率及び変位量等に基づいて、インピーダンスを制御するメカニカル・コンプライアンス制御を行うように構成される。

【0047】

なお、直列弾性アクチュエータ２０Ｄは、駆動部２０ＤＡであるサーボモータの駆動軸に接続され、動力を機械ばね等の弾性体２０ＤＥに伝達するギヤを備えていてもよい。更に、直列弾性アクチュエータ２０Ｄは、粘性に基づいて衝撃を緩和させるダンパ機構及び動力の伝達をスイッチするためのクラッチ機構を備えてもよい。粘性を有するダンパ機構等の粘性体を付与する場合、又は、ギヤの歯車間の摩擦等から生じる減衰を加味する場合、運動方程式には、粘性定数がパラメータとして加えられた運動方程式が成立する。

【0048】

例えば、サーボモータの駆動軸にギヤが接続され、ギヤの出力軸に弾性体を介して負荷（下流側のリンク等）が接続される直列弾性アクチュエータ２０Ｄの場合、ギヤの出力軸に生じるトルクは、サーボモータに流れる電流及びギヤ比に比例し、このトルクが、ギヤの出力軸の角加速度に慣性を乗じた値と、ギヤの出力軸の角加速度にギヤの粘性を乗じた値と、弾性体の変位量に弾性率を乗じた値との和と等しくなる運動方程式が成立する。この運動方程式に基づいて、直列弾性アクチュエータ２０Ｄの伝達関数を導くことにより、インピーダンスを制御するメカニカル・コンプライアンス制御が可能となる。

【0049】

以上のような構成により、ロボットアーム２０の複数のリンク２０Ｌを回動させることが可能になるため、リンク２０Ｌの先端に取り付けられる清掃部材の位置及び姿勢を自由に変化させることが可能となる。なお、本開示における位置を示す情報は、合理的に必要と考えられる場合、姿勢を示す情報を含む場合がある。更にロボットアーム２０は、窓枠Ｆ等を画像認識するための撮像装置２０Ｃ及び使用者と情報の授受を行うためのディスプレイ２０ＤＩを含む入出力手段を備えてもよい。更にロボットアーム２０は、弾性を有さない駆動部によって駆動される知られたリンクを一部に備えてもよい。

【0050】

続いて制御装置１０の構成について説明する。図１には、制御装置１０の機能ブロックが示される。図３は、清掃対象である窓Ｇの模式図である。清掃部材によって清掃されるガラス製の窓Ｇは、窓枠Ｆに嵌め込まれる。このため、窓Ｇは、窓枠Ｆに囲繞されている。窓Ｇは、例えば、矩形状に形成され、この場合窓枠Ｆは、窓Ｇを囲むように、鉛直方向に延伸する２つの平行な枠Ｆ１及び枠Ｆ２と、枠Ｆ１及び枠Ｆ２の上端部及び下端部を接続する垂直方向に延伸する２つの平行な枠Ｆ３及び枠Ｆ４とを備える。

【0051】

清掃部材は、窓Ｇの素材等を考慮して窓Ｇの表面上の塵等の除去に好適な知られた構成のものを使用することが可能であり、本実施形態では一例として、先端のリンク２０Ｌに固定するための複数の雄ねじが貫通するための貫通孔が形成された支持部と、窓の表面を清掃する板状の弾性体からなるブレードＢとから構成される。但し清掃部材は、これに限られるものでなく、窓Ｇの表面を清掃するための布体（「ウエス」の一例）、又は、清掃ブラシを備えていてもよい。更に、清掃部材は、洗浄液を含ませた布体（「ウエス」の一例）及びこの布体により窓Ｇに塗布された洗浄液を拭き取る板状の弾性体（「ブレードＢ」の一例）とから構成されてもよい。

【0052】

図１に示されるように、制御装置１０は、清掃部材の一例であるブレードＢ（図３）を窓Ｇに接近させたときの、ブレードＢの位置情報を取得する基準点取得部１０Ａと、ブレードＢを移動させて窓枠Ｆの一部分に到達（接触）させたときのブレードＢの位置情報を取得する接触点取得部１０Ｂと、基準点取得部１０Ａにより取得された位置情報及び接触点取得部１０Ｂにより取得された位置情報に基づいて窓枠Ｆの位置情報を取得する窓枠位置取得部１０Ｃと、窓枠位置取得部１０Ｃによって取得された窓枠Ｆの位置情報に基づいてロボットアーム２０の移動経路を取得する経路取得部１０Ｄと、移動経路と実際の位置との変位の許容範囲を取得する許容範囲取得部１０Ｅと、経路取得部１０Ｄによって取得された経路に従って、各直列弾性アクチュエータ２０Ｄの駆動部２０ＤＡに相当するサーボモータを制御するための制御命令及を取得する制御命令取得部１０Ｆと、記憶部１０Ｇとを備える。

【0053】

清掃部材を窓の表面に接近（接触を含む）させたときの清掃部材の位置を基準点と呼ぶ。基準点取得部１０Ａは、基準点ＯＰ（図３）の位置情報を取得する。具体的には、基準点取得部１０Ａは、ブレードＢを窓Ｇの表面に接近させたときのロボットアーム２０の手先位置に相当する先端のリンク２０Ｌのセンターポイントの位置情報を取得し、この位置情報に基づいてロボットアーム２０に保持される清掃部材の位置情報を基準点の位置情報として取得する。ロボットアーム２０の手先位置に相当する先端のリンク２０Ｌそのものが清掃部材として機能する場合は、先端のリンク２０Ｌのセンターポイント等の位置情報を基準点の位置情報として取得してもよい。基準点は窓の表面の中心付近でよいが、これに限られるものではない。

【0054】

なお、清掃部材を窓の表面に接近（接触を含む）させるためのロボットアーム２０の動作方法は、限られるものではない。例えば、教示モードにおいて清掃部材が窓の表面に接触するようにオペレータがロボットアーム２０を動かし、このときの清掃部材の位置情報を基準点取得部１０Ａが基準点の位置情報として取得してもよい。あるいは、ロボットアーム２０が自動的に清掃部材を窓の表面に接触又は接近するように動作し、センサ等により清掃部材が窓の表面に接触又は接近したことを検出したときの清掃部材の位置情報を基準点取得部１０Ａが基準点の位置情報として取得してもよい。

【0055】

清掃部材を窓枠の一部に到達（接触）させたときの清掃部材の位置を接触点と呼ぶ。接触点取得部１０Ｂは、接触点Ｐ１乃至接触点Ｐ４（図３）の位置情報を取得する。具体的には、接触点取得部１０Ｂは、基準点ＯＰから枠Ｆ２及び枠Ｆ４に平行な方向ＤＲ１にロボットアーム２０に保持される清掃部材を移動させ枠Ｆ１の一部分（「第１部分」の一例）に到達（接触）させたときの清掃部材の位置情報を接触点Ｐ１の位置情報として取得する。

【0056】

同様に接触点取得部１０Ｂは、接触点Ｐ１から枠Ｆ２及び枠Ｆ４に平行な方向にロボットアーム２０に保持される清掃部材を移動させ枠Ｆ２の一部分（「第２部分」の一例）に到達（接触）させたときの清掃部材の位置情報を接触点Ｐ２の位置情報として取得する。

【0057】

更に接触点取得部１０Ｂは、接触点Ｐ２から枠Ｆ２及び枠Ｆ４に平行な方向にロボットアーム２０に保持される清掃部材を移動させ次いで枠Ｆ１及び枠Ｆ３に平行な方向にロボットアーム２０に保持される清掃部材を移動させ枠Ｆ３の一部分（「第３部分」の一例）に到達（接触）させたときの清掃部材の位置情報を接触点Ｐ３の位置情報として取得し、最後に接触点Ｐ３から枠Ｆ１及び枠Ｆ３に平行な方向ＤＲ４にロボットアーム２０に保持される清掃部材を移動させ枠Ｆ４の一部分（「第４部分」の一例）に到達（接触）させたときの清掃部材の位置情報を接触点Ｐ４の位置情報として取得する。

【0058】

窓枠位置取得部１０Ｃは、基準点ＯＰ及び接触点Ｐ１～Ｐ４の位置情報に基づいて窓枠Ｆの位置情報を取得する。具体的には、窓枠位置取得部１０Ｃは、基準点ＯＰ及び接触点Ｐ１を結ぶ直線であって接触点Ｐ３及び接触点Ｐ４を通過する２つの直線を示す情報を取得し、この直線に垂直であって接触点Ｐ１及び接触点Ｐ２を通過する２つの直線を示す情報を取得し、これら４つの直線の交点を窓枠ＦのコーナーＣ１～Ｃ４（「角部分」の一例）の位置情報として取得する。コーナーＣ１～Ｃ４の位置情報は、窓Ｇ（厳密には窓Ｇのうち窓枠Ｆに当接する部分を除く露出部分）の形状及び大きさを示す。このため、本実施形態に係る清掃方法を利用することにより、窓の形状及び大きさが予めわかっていなくても、ロボットアームを用いて容易に清掃をすることが可能となる。従ってロボットアーム２０の可動範囲を限度として、異なる大きさや形状の窓に対しても容易に清掃をすることが可能となる。なお、コーナーＣ１～Ｃ４の位置情報は、窓Ｇの形状及び大きさを示すとともに、窓枠Ｆの内縁の形状及び大きさを示す情報にも相当する。また、図３等においては接触点Ｐ１～Ｐ４及びコーナーＣ１～Ｃ４を強調するためにこれらを示す点は、実際よりも大きく模式的に示されている。

【0059】

経路取得部１０Ｄは、窓枠位置取得部１０Ｃによって取得された窓枠Ｆの位置情報に基づいてロボットアーム２０の移動経路を取得する。

【0060】

経路取得部１０Ｄは、窓枠位置取得部１０Ｃによって取得された窓枠Ｆを内部に含むような清掃領域ＡＲを設定する。

【0061】

図４は、清掃領域ＡＲと窓枠Ｆとの位置関係を示す模式図である。同図に示されるように、清掃領域ＡＲは、窓枠Ｆより大きく、かつ、窓枠Ｆを内部に包含する。従って清掃領域ＡＲは、接触点Ｐ１～Ｐ４及びコーナーＣ１～Ｃ４を内部に包含するように設定される。

【0062】

このように清掃領域ＡＲを大きく設定することにより、例えば、風雨等によるロボットアーム２０を搭載するゴンドラの揺れによるロボットアーム２０と窓枠Ｆとの相対位置の変動やロボットアーム２０の移動精度等に起因して窓枠位置取得部１０Ｃによって取得されたコーナーＣ１～Ｃ４が実際の窓枠Ｆのコーナーからずれた位置に存在した場合であっても、ロボットアーム２０は、コーナーＣ１～Ｃ４を結んだ領域からはみ出た部分を清掃することが可能となる。また、ロボットアーム２０は柔軟性を有する駆動機構を備えているため、後述するように、窓枠Ｆが傾いた場合であってもブレードＢを窓枠ＦのエッジＥに当接させながらエッジＥに沿って移動させることが可能となる。

【0063】

次いで経路取得部１０Ｄは、清掃領域ＡＲの全域をブレードＢが清掃するために、ロボットアーム２０の基準位置（例えば、ロボットアーム２０の手先位置に相当する先端のリンク２０Ｌのセンターポイント）が通過する移動経路及びそのためのロボットアーム２０の各リンク２０Ｌの位置及び姿勢を取得する。移動経路の開始地点は、開始位置と呼ばれる場合がある。移動経路の方向が変わる地点及び移動経路の最終地点は、目標位置と呼ばれる場合がある。

【0064】

許容範囲取得部１０Ｅは、基準位置の経路を基準として、ロボットアーム２０の実際の基準位置が経路から離れることができる許容範囲を示す情報を取得する。例えば、ある目標位置にロボットアーム２０の基準位置が到達した時の、直列弾性アクチュエータ２０Ｄによって駆動されるリンク２０Ｌの角度がαであるとき、そのリンク２０Ｌの許容範囲を示す情報は、例えば、α±βという角度情報として取得される。βは、直列弾性アクチュエータ２０Ｄの弾性体２０ＤＥの弾性率等に基づいて、弾性変形可能な範囲として予め設定可能な角度単位の情報である。複数方向に対して柔軟性を有するために、ロボットアーム２０が複数の直列弾性アクチュエータ２０Ｄを備える場合、許容範囲取得部１０Ｅは、直列弾性アクチュエータ２０Ｄに駆動される複数のリンク２０Ｌごとに許容範囲を示す情報を取得することが可能である。

【0065】

なお、許容範囲を示す情報は、リンク２０Ｌの角度が変動した結果、ロボットアーム２０の別の部位である基準位置が取り得る所定領域を示す位置情報であってもよい。即ち、所定のリンク２０Ｌの角度がα＋βであるとき、βにリンク２０Ｌの長さを乗じた距離だけそのリンク２０Ｌの先端が変位するから、それに応じて、下流のロボットアーム２０の部位も変位する。従って、許容範囲取得部１０Ｅは、ロボットアーム２０の他の部位を基準位置とし、この基準位置が取り得る所定領域を示す位置情報として取得してもよい。以下では、先端のリンク２０Ｌによって保持されるブレードＢのセンターポイントをロボットアーム２０の基準位置とする場合を中心に説明する。許容範囲は、基準位置において少なくとも±５ｍｍ以上経路から離れることを許容するように構成されることが好ましい。

【0066】

許容範囲を示す情報は、記憶部１０Ｇに格納されるコンピュータプログラム内において、予め、駆動機構が備える弾性又は粘性に基づく定数として定められることができる。従って、制御装置１０の演算素子がコンピュータプログラムを読み出すことにより、許容範囲を示す情報が取得されるように構成されてもよい。或いは、制御装置１０は、教示装置５０から、許容範囲を示す情報を取得してもよい。

【0067】

制御命令取得部１０Ｆは、基準位置を経路に従って移動させるための各モータを制御するための制御命令を演算処理等により取得し、ロボットアーム２０に供給する。例えば、制御命令取得部１０Ｆは、逆運動学演算（インバースキネマティクス）により、基準位置が経路上に位置するための各モータの回転角度を算出し、これに基づいて制御命令を生成して、記憶部１０Ｇに格納することが可能である。

【0068】

記憶部１０Ｇは、各実施形態に示される各処理を実行するためのコンピュータプログラム（経路生成アルゴリズムを含む）及び必要なデータその他の情報を格納する。

【0069】

以上述べた制御装置１０のハードウェア構成に関し、制御装置１０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphical Processing Unit）等のプロセッサである演算素子と、ＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）等の揮発性記憶素子と、ＮＯＲフラッシュメモリ、ＮＡＮＤフラッシュメモリ、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）等の不揮発性記憶素子と、これらを接続するバス等の通信手段を備えるコンピュータから構成することが可能である。不揮発性記憶素子は、非一時的（Non-transitory）に情報を記憶する記憶媒体である。揮発性記憶素子は、これらコンピュータプログラムの少なくとも一部及び演算処理結果等を一時的に記憶する。記憶部１０Ｇは、これら記憶素子により構成される。また、記憶部１０Ｇに格納されるコンピュータプログラムを演算素子が実行することにより、基準点取得部１０Ａ、接触点取得部１０Ｂ、窓枠位置取得部１０Ｃ、経路取得部１０Ｄ、許容範囲取得部１０Ｅ及び制御命令取得部１０Ｆとして機能する。但し、これら演算素子、不揮発性記憶素子等の少なくとも一部は、インターネット等の通信ネットワークに接続された遠隔地に設置されていてもよい。例えば、演算素子は、通信ネットワークを介して、コンピュータプログラム又は必要なデータを取得するように構成されてもよい。

【0070】

制御装置１０とロボットアーム２０は、無線又は有線による通信手段によって情報の送受信が可能に構成されている。

【0071】

制御装置１０には、ロボットシステム１００に動作教示するための教示装置５０が接続、又は、一体的に設けられてもよい。また、教示装置５０は、ロボットアーム２０に設けられてもよく、例えば、ディスプレイ２０ＤＩを含む入出力手段を教示装置５０の一部として利用してもよい。

【0072】

教示装置５０は、例えば、オンラインティーチングを行うための携帯型の教示ペンダントを備える。教示装置５０は、制御装置１０と同様に、演算素子、揮発性記憶素子、不揮発性記憶素子を備え、更に、ディスプレイを有する表示手段及び複数の操作キー並びにレバーを有する入力手段を備えている。入力手段は、ディスプレイを押圧して入力を行うタッチパネル式の入力手段から構成されてもよい。

【0073】

続いて、ロボットシステム１００による清掃方法を説明する。図５Ａ及び図５Ｂは、ロボットシステム１００による清掃方法を示すフローチャートである。

【0074】

まずオペレータは、教示モードにおいてロボットアーム２０を動かしてロボットアーム２０に保持される清掃部材であるブレードＢを窓Ｇの表面の中心付近に接近させる（ステップＳ５１）。後述するようにこのときブレードＢは、窓Ｇの表面に接触してもよいし、窓Ｇの表面に接触することなく、窓Ｇの表面から離間した位置で停止してもよい。本例ではブレードＢは窓Ｇの表面に接触する。

【0075】

基準点取得部１０Ａは、ブレードＢを窓Ｇの表面に接近させたときの清掃部材の位置情報を基準点の位置情報として取得し、記憶部１０Ｇに格納させる（ステップＳ５２）。

【0076】

制御装置１０は、基準点ＯＰから枠Ｆ２及び枠Ｆ４に平行な方向ＤＲ１（図３）に枠Ｆ１に向かってロボットアーム２０に保持されるブレードＢを移動させる（ステップＳ５３）。このロボットアーム２０及び清掃部材の移動は、窓枠位置取得のためのプログラムとして予め記憶部１０Ｇに格納されている制御命令に基づいて行ってもよいし、携帯型の教示ペンダント等を用いてオペレータがロボットアーム２０を操作することにより行ってもよい。

【0077】

接触点取得部１０Ｂは、ブレードＢが枠Ｆ１に到達したことを検出する（ステップＳ５４）。具体的には、接触点取得部１０Ｂは、一、又は、複数のリンク２０Ｌ（例えば、先端のリンク２０Ｌ）の加速度（又は角加速度）がゼロになったか否かをリンク２０Ｌに設けられたセンサから取得する情報に基づいて判断し、リンク２０Ｌの加速度（又は角加速度）がゼロになった時に、ブレードＢが枠Ｆ１に接触し枠Ｆ１に到達したと判断する。但しブレードＢが枠Ｆ１に到達したことの検出はこれに限られるものではなく、その他の方法により実現してもよい。

【0078】

接触点取得部１０Ｂは、ブレードＢが枠Ｆ１に到達したときのブレードＢの位置情報を接触点Ｐ１の位置情報として取得し、記憶部１０Ｇに格納させる（ステップＳ５５）。

【0079】

制御装置１０は、窓枠Ｆの全ての枠について接触点の位置情報を取得したか否か判断し（ステップＳ５６）、「ＮＯ」の場合、同様に、接触点取得部１０Ｂは、ブレードＢが枠Ｆ２、枠Ｆ３及び枠Ｆ４に到達したときのブレードＢの位置情報を接触点Ｐ２、接触点Ｐ３及び接触点Ｐ４の位置情報としてそれぞれ取得し、記憶部１０Ｇに格納させる。

【0080】

ステップＳ５６において「ＹＥＳ」の場合、窓枠位置取得部１０Ｃは、上述した方法で窓枠ＦのコーナーＣ１～Ｃ４（「角部分」の一例）の位置情報を取得し、記憶部１０Ｇに格納させる（ステップＳ５７）。但し、後述するように、清掃領域を決定するための位置情報の取得方法はこれに限られるものではない。

【0081】

次いで経路取得部１０Ｄは、窓枠位置取得部１０Ｃによって取得された窓枠Ｆを内部に含むような清掃領域ＡＲを設定する（ステップＳ５８）。

【0082】

更に経路取得部１０Ｄは、清掃領域ＡＲの全域をブレードＢが清掃するために、例えば、ロボットアーム２０の先端のリンク２０Ｌのセンターポイント、又は、清掃部材のセンターポイント等の基準位置が通過する移動経路を取得する（ステップＳ５９）。

【0083】

なお、ブレードＢの経路は、窓Ｇの形状、大きさ、複数の窓の配列、ゴンドラの移動経路等を考慮して多様に設定することが可能である。例えば、図３において、接触点Ｐ４を開始位置とする移動経路を取得すれば、ブレードＢの動きのロスが少ない。しかしながら、例えば、コーナーＣ２を開始位置とする移動経路を取得してもよい。

【0084】

本実施形態に係る清掃方法によれば、移動経路は、清掃部材が窓枠Ｆの一部分に接触した後に決定される。従って全ての移動経路についてロボットアームに位置及び姿勢を教示する必要がない。

【0085】

図６は、移動経路に従った場合のブレードＢの位置と、実際のブレードＢの位置の相違を説明するために、ロボットアーム２０を用いて窓Ｇを清掃する様子を模式的に示す断面図である。同図では模式的にブレードＢを枠Ｆ１及び枠Ｆ２と平行な方向に移動させて窓Ｇの表面を清掃する例を示している。

【0086】

同図において破線Ｂ１は、窓Ｇが存在しない場合における、基準位置が移動経路の開始位置と一致する時のブレードＢの位置である。実線Ｂ１は、窓Ｇが存在する場合における開始位置における実際のブレードＢの位置である。破線Ｂ１で示されるように、開始位置は、先端のリンク２０Ｌ（不図示）又はブレードＢが窓Ｇと干渉するように設定される。しかしながら実際は、窓Ｇが存在するため、ブレードＢが窓Ｇの表面と接触し窓Ｇの表面を押し付ける。このため、先端のリンク２０Ｌ又はブレードＢが窓Ｇと干渉することはない。変位量Ｄ１は、一、又は、複数の直列弾性アクチュエータ２０Ｄの弾性体２０ＤＥが窓Ｇの法線方向に弾性変形した量に相当する。このとき、変位量Ｄ１及び弾性体２０ＤＥの弾性率に基づいて生じる力が、ブレードＢから窓Ｇに作用する。このため変位量Ｄ１は、ブレードＢが窓Ｇの表面上の塵等を除去して好適に窓Ｇを清掃することが可能な程度の力を発生するように設定される。一方で変位量Ｄ１が大きすぎると、ブレードＢが窓Ｇを破損してしまう。このため、変位量Ｄ１は、そのような窓Ｇの破損が発生しないように設定される。

【0087】

移動経路中に設定される少なくとも一部の目標位置は、清掃領域ＡＲにブレードＢが到達可能なように設定される。図６において破線Ｂ３は、窓Ｇが存在しない場合における、基準位置が移動経路上の一つの目標位置と一致する時のブレードＢの位置である。実線Ｂ４は、窓Ｇが存在する場合における実際のブレードＢの位置である。

【0088】

破線Ｂ３で示されるように、目標位置は、清掃領域ＡＲの端部にブレードＢが到達可能なように設定されるため、先端のリンク２０Ｌ（不図示）又はブレードＢが窓枠Ｆの枠Ｆ３と干渉するように、平面視において窓ＧのエッジＥ（窓枠などの枠体と、窓等の枠体に囲繞される対象物表面との境界に相当する領域）よりも外側に設定される。

【0089】

しかしながら実際は枠Ｆ３が存在するため、ブレードＢが枠Ｆ３のエッジＥ及び窓Ｇの表面と接触しエッジＥ及び窓Ｇの表面を押し付ける。このため、先端のリンク２０Ｌ又はブレードＢが枠Ｆ３と干渉することはない。変位量Ｄ２は、一、又は、複数の直列弾性アクチュエータ２０Ｄの弾性体２０ＤＥが弾性変形した量に相当する。このとき、変位量及び弾性率に基づいて生じる力が、ブレードＢから窓枠Ｆ及び窓Ｇに作用する。このため変位量Ｄ１と同様に変位量Ｄ２の窓Ｇ表面の法線方向における分力は、弾性体２０ＤＥの弾性率を考慮して、ブレードＢが窓Ｇの表面上の塵等を除去可能な力以上であって、かつ、窓Ｇが破損することがない範囲の力を生じさせるように設定され、例えば、変位量Ｄ１と略同一に設定される。

【0090】

第１目標位置の次の目標位置である第２目標位置は、ブレードＢの清掃経路に応じて決定される。図６に示されるように、例えば第２目標位置は、反対側の枠Ｆ４の外側に設定される。同図において、窓体Ｗが存在しない場合における基準位置が第２目標位置と一致する時のブレードＢの位置は、破線Ｂ５で示されている。一方で、窓体Ｗが存在する場合における、基準位置が第２目標位置と一致する時の実際のブレードＢの位置は、実線Ｂ６で示されている。破線Ｂ５で示されるように、第２目標位置は、先端のリンク２０Ｌ（不図示）又はブレードＢが窓枠Ｆの枠Ｆ２と干渉するように設定される。実際は、枠Ｆ２が存在するため、ブレードＢが枠Ｆ２のエッジＥ及び窓Ｇの表面と接触しエッジＥ及び窓Ｇの表面を押し付ける。このため、先端のリンク２０Ｌ又はブレードＢが枠Ｆ２と干渉することはない。変位量Ｄ３は、変位量Ｄ２と同一でよい。

【0091】

続いて制御命令取得部１０Ｆは、経路取得部１０Ｄによって取得された経路情報に基づいて、直列弾性アクチュエータ２０Ｄへの制御命令を取得し、記憶部１０Ｇに格納させる（ステップＳ６０、図５Ｂ）。

【0092】

次いでロボットアーム２０は、制御装置１０から受け取った制御命令に基づいて各リンク２０Ｌを駆動する。

【0093】

まずロボットアーム２０は、開始位置に移動する。この動作により図６の実線Ｂ２で示されるように、ブレードＢは、窓Ｇの表面に押し付けられる（ステップＳ６１）。

【0094】

その後、ロボットアーム２０は、ブレードＢを目標位置に移動させる動作を繰り返す（ステップＳ６２～ステップＳ６７）。

【0095】

まずロボットアーム２０は、ブレードＢが窓Ｇの表面に押し付けた状態を維持しながらブレードＢを第１目標位置に向かって移動させることにより、ブレードＢを窓Ｇの表面に対して倣わせる（ステップＳ６３）。

【0096】

具体的には、図６において破線Ｂ１で示される開始位置（より正確には、基準位置が開始位置に存在するときのブレードＢの位置。以下同様）から、破線Ｂ３で示される第１目標位置に向かって、実際には、実線Ｂ２で示される位置から、実線Ｂ４で示される位置に向かって、ブレードＢを窓Ｇの表面に接触させたまま移動させる。実線と破線との変位量（経路と実際の基準位置との変位量）は、許容範囲内に存在する。このとき、直列弾性アクチュエータ２０Ｄの弾性体２０ＤＥは、変位量に応じて弾性変形する。

【0097】

このような並進移動を伴う倣い動作を行っている間に、制御装置１０は、変位量が許容範囲内に収まり、かつ、ブレードＢが窓Ｇの表面を略一定若しくは一定範囲の力（例えば、中心値±３０％以内）で押し付けるように制御する。変位量が許容範囲内に収まらせるために、制御装置１０は、許容範囲を超える変位が生じたか否かを周期的に判断する（ステップＳ６４）。

【0098】

制御装置１０が許容範囲を超える変位が生じたと判断した場合（ＮＯ）、制御装置１０は、ロボットアーム２０の移動速度を減速させるような制御命令を生成し、ロボットアーム２０の駆動部に送出することにより減速させる（ステップＳ６８）。

【0099】

図７は、倣い動作中に許容範囲を超えた場合の減速動作について説明するためのグラフである。この図は、横軸を時間とし、縦軸を直列弾性アクチュエータ２０Ｄによって駆動されるリンク２０Ｌの角度とするグラフである。このグラフにおいて、対象となるリンク２０Ｌは、時刻ｔ１１における角度α１を開始位置（又は第１の目標位置）とし、時刻ｔ２における角度α２を第１の目標位置（又は第２の目標位置）とし、時間と共に角度が増加する角度変化となる経路Ｐ（計画軌跡）が設定されているとする。また、このリンク２０Ｌの経路を基準とする許容範囲は、リンク２０Ｌの角度を中心とする±β１である。更に、このグラフにおいて、実際の角度変化は、実線Ａで示される。

【0100】

このグラフに示されるように、時刻ｔ１１において、リンク２０Ｌの角度が経路Ｐを基準とする許容範囲外の角度になると、上述したように、制御装置１０は、リンク２０Ｌの回転速度及びブレードＢの移動速度を減少させて、リンク２０Ｌの角度が許容範囲内に収まるように制御する。一方で、時刻ｔ１１から時刻ｔ２までの間、リンク２０Ｌの角度が許容範囲内に収まっているため、制御装置１０は、実線Ａを経路Ｐに近づけるための制御を行わず、略一定の力でブレードＢを窓Ｇに押し付けるように制御する。

【0101】

このような倣い動作を行うことにより、窓Ｇとロボットアーム２０との相対的位置関係が変動しても、ブレードＢを追従させることが可能になる。

【0102】

図８は、窓Ｇの表面の揺らぎ（窓Ｇの表面に垂直方向の変動）に対してブレードＢが追従することを説明する模式的な断面図である。なお、ブレードＢの一例として、図示されるように先端が細くなるブレードＢを用いた場合を示している。図８（Ａ）は、ロボットアーム２０と窓Ｇが共に静止しているときの窓Ｇとこれに接触するブレードＢを示している。このとき窓Ｇの表面は、基準面ＰＬ１上に存在する。また、ブレードＢの端部は、基準面Ｐ１上に位置している。

【0103】

図８（Ｂ）は、風雨等の影響により窓Ｇ又はロボットアーム２０を運ぶゴンドラが揺れて、ロボットアーム２０に対して窓Ｇが遠のいてしまった場合を示している。このとき、比較例におけるブレードＣの端部は、基準面ＰＬ１上に位置するように制御されているため、窓Ｇの表面に接触することができない。従って、窓Ｇの表面を好適に清掃することができない。一方で、本実施形態に係るブレードＢは、柔軟性を備えた駆動機構を有するロボットアーム２０を備えているから、窓Ｇの後退に追従して前進する。特に、制御装置１０は、変位量が許容範囲内で、ブレードＢが窓Ｇの表面を略一定の力で押し付けるように制御するから、窓Ｇの後退量に応じてブレードＢが前進するようにロボットアーム２０を制御することが可能となる。

【0104】

図８（Ｃ）は、ロボットアーム２０に対して窓Ｇが近づいてしまった場合を示している。このとき、比較例におけるブレードＣの端部は、基準面ＰＬ１上に位置するように制御されているため、窓Ｇと干渉する。ここで比較例におけるロボットアームが弾性を有さないリンクから構成されていると、ブレードＣによって窓Ｇは破損してしまう可能性がある。また、比較例におけるロボットアームの手先に弾性体が挿入されている場合、窓Ｇの移動量に応じて、弾性体の圧縮量に基づく弾性力が発生するため、ブレードＣが窓Ｇを押し付ける力を制御することができない。このため、窓Ｇを好適に清掃することが困難である。

【0105】

一方で、本実施形態に係るブレードＢは、柔軟性を備えた駆動機構を有するロボットアーム２０を備えているから、窓Ｇの前進に追従して後退する。特に、制御装置１０は、変位量が許容範囲内で、ブレードＢが窓Ｇの表面を略一定の力で押し付けるように制御するから、窓Ｇの前進量に応じてブレードＢが後退するようにロボットアーム２０を制御することが可能となる。

【0106】

制御装置１０は、ブレードＢが第１目標位置に近づくと、窓枠ＦのエッジＥの探索を開始する。具体的には、制御装置１０は、一、又は、複数のリンク２０Ｌ（例えば、先端のリンク２０Ｌ）の加速度（又は角加速度）がゼロになったか否かをリンク２０Ｌに設けられたセンサから取得する情報に基づいて判断し（ステップＳ６５）、リンク２０Ｌの加速度（又は角加速度）がゼロになった時（ＹＥＳ）に、ブレードＢがエッジＥに沿って当接していると判断することにより、エッジＥを検出する（ステップＳ６６）ように構成されている。

【0107】

図９は、窓枠Ｆが傾いたときのブレードＢの動きを模式的に示す平面図である。但し、説明を簡明にするため、窓枠Ｆの傾斜を誇張している。この図に示されるように、窓枠Ｆが傾いた場合、まずブレードＢの端部が窓枠Ｆに接触する。ここで図６に示されるとおり第１目標位置は平面視において窓枠Ｆの外側に位置するため、ロボットアーム２０は、ブレードＢを更に窓枠Ｆの外側に向かって進行させようとする。ここで先端のリンク２０Ｌは、柔軟性を有する駆動機構を備えているため、軸回りに回転することが可能である。従って、ロボットアーム２０は、窓枠Ｆに接触するブレードＢの端部を支点として、矢印ＡＲ８方向にブレードＢを回転させ、その結果、ブレードＢをエッジＥに沿って当接させることが可能となる。このとき先端のリンク２０Ｌを窓Ｇの表面に対してわずかに鋭角（例えば、６０度以上９０度未満）となるように傾けることによって、ブレードＢを窓枠Ｆに押し付けることが可能となる。

【0108】

ブレードＢがエッジＥと略平行となるように、ブレードＢがエッジＥに沿って当接すると、ブレードＢはそれ以上動けなくなるため、全てのロボットアーム２０のリンク２０Ｌの角加速度はゼロとなる。従って、制御装置１０は、エッジＥを検出し、第１目標位置に到達したと判断する。

【0109】

その後、ロボットアーム２０は、ブレードＢを第２目標位置に到達させるために、ステップＳ６２～ステップＳ６７を繰り返す。

【0110】

以後は、同様の動作を繰り返し、ブレードＢを最後の目標位置に到達させることにより、窓Ｇの表面全体を清掃することが可能となる。

【0111】

以上述べたように、本実施形態に係る清掃方法よれば、窓のエッジまで清掃部材を届かせることが可能となるから、窓の隅々まで清掃することが可能となる清掃方法及び清掃装置を提供することが可能となる。

【0112】

なお、上述したように、ブレードＢの経路は、窓Ｇの形状、大きさ、清掃すべき他の窓との位置関係等を考慮して多様に設定することが可能である。例えば、基準点ＯＰ及び接触点Ｐ１～Ｐ４の位置情報を取得する際に窓Ｇの清掃を兼ねてもよい。その場合、例えば、接触点Ｐ１（接触点Ｐ２）は、コーナーＣ１とコーナーＣ２の中心付近（コーナーＣ３とコーナーＣ４の中心付近）ではなく、コーナーＣ１又はコーナーＣ２に近接した位置（コーナーＣ３又はコーナーＣ４に近接した位置）となるようにしてもよい。

【0113】

又、許容範囲取得部１０Ｅは、目標位置に関する許容範囲を示す情報を取得し、エッジＥの探索に活用してもよい。例えば、ロボットアーム２０の所定のリンク２０Ｌの目標位置における角度が図７に示されるようにα２であるとき、α２±β１をそのリンク２０Ｌの目標位置についての許容範囲を示す情報として取得し、実際にそのリンク２０Ｌの角度がα２±β１の範囲に存在することを、目標位置に到達したと判断する一つの条件として設定してもよい。同様に他の複数のリンク２０Ｌについて、それぞれ目標位置についての許容範囲を示す情報を取得し、各リンク２０Ｌがそれぞれ許容範囲内に到達したときに、ブレードＢは、目標位置に到達したと判断し、次の目標位置に移動するように構成してもよい。

【0114】

更に、図４に示されるように、清掃領域ＡＲを枠Ｆ１よりも紙面上方に設定し、枠Ｆ２よりも紙面下方に設定したから、ブレードＢの移動中に、ブレードＢの紙面上端（下端）が枠Ｆ１（枠Ｆ２）を上方（下方）に押し付けるように清掃することも可能となる。具体的には基準位置が経路上に存在するときにブレードＢの上端（下端）が枠Ｆ１（枠Ｆ２）と干渉するように経路を設定することにより、ブレードＢは、枠Ｆ１（枠Ｆ２）をブレードＢの進行方向と垂直かつ窓Ｇの表面と平行な方向に押し付けながら、かつ、窓Ｇの表面の法線方向に押し付けながら並進移動する。従って、枠Ｆ１（枠Ｆ２）のエッジＥ周辺を好適に清掃することが可能になる。更にブレードＢの弾性を利用して窓ＧをブレードＢの進行方向と平行かつ窓Ｇの表面と平行な方向に押し付けながら移動させてもよい。

【0115】

加えて、窓の表面上に、窓の開閉のためのロック機構等の障害物が設けられていても、柔軟性を備えた駆動機構を有するロボットアームに保持される清掃部材を窓枠のエッジに押し付けたのと同様に、ロック機構等の障害物のエッジに押し付けることにより、障害物の周辺も清掃することが可能となる。

【0116】

以上のとおりであるから、本実施形態に係る清掃方法を用いることによって、異なる大きさや形状の窓に対してもロボットアームを用いて容易に清掃をすることが可能となる。

【0117】

［第２実施形態］
以下、第２実施形態について説明する。他の実施形態と同様の構成又は機能については、同様の符号等を付して説明を省略し、相違点を中心に説明する。

【0118】

第１実施形態においては、基準点ＯＰの位置情報を取得するために清掃部材を窓Ｇの表面に接触させた。

【0119】

しかしながら本実施形態においては、基準点ＯＰの位置情報を取得するために窓Ｇの表面に接触させることなく、窓Ｇの表面に向かって接近する清掃部材を窓Ｇの表面から離間した位置で停止させる。

【0120】

基準点取得部１０Ａは、窓Ｇの表面から離間した位置に存在する清掃部材の位置情報を基準点ＯＰとして取得し、記憶部１０Ｇに格納させる。

【0121】

ここで窓Ｇに近接した清掃部材と窓Ｇの表面との距離を、窓枠Ｆの高さ（窓Ｇの表面の法線方向における窓Ｇの表面からの高さ）より小さくすることによって、清掃部材を窓枠Ｆに向かって移動させたときに清掃部材を窓枠Ｆに接触させることが可能となる。

【0122】

従って接触点取得部１０Ｂは、基準点ＯＰから枠Ｆ２及び枠Ｆ４に平行な方向ＤＲ１にロボットアーム２０に保持される清掃部材を移動させ枠Ｆ１の一部分（「第１部分」の一例）に到達（接触）させたときの清掃部材の位置情報を接触点Ｐ１の位置情報として取得することが可能となる。その他のプロセス及び構成は、第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。

【0123】

以上述べたように、ロボットアーム２０に保持される清掃部材を、窓Ｇの表面から離間した領域であって、かつ、窓枠Ｆの高さよりも窓Ｇの表面に近い領域内で移動させることにより、基準点ＯＰ及び接触点Ｐ１～Ｐ４の位置情報を取得することが可能となる。従って、基準点ＯＰ及び接触点Ｐ１～Ｐ４の位置情報を取得するために清掃部材を窓Ｇの表面に接触させる必要を無くすことが可能となる。

【0124】

［第３実施形態］
以下、第２実施形態について説明する。他の実施形態と同様の構成又は機能については、同様の符号等を付して説明を省略し、相違点を中心に説明する。

【0125】

第１実施形態においては、基準点ＯＰの位置情報を取得し、これに基づいて窓枠Ｆの位置情報を取得した。

【0126】

しかしながら本実施形態においては、基準点ＯＰの位置情報を取得することなく、窓枠Ｆの位置情報を取得する。

【0127】

具体的には、ロボットアーム２０は清掃部材をエッジＥに沿って移動させるステップを含んでよい。例えばロボットアーム２０は清掃部材を枠Ｆ４のエッジＥに当接させた状態で、エッジＥに沿って移動させるステップを含んでよい。このとき、ロボットアーム２０は清掃部材を枠Ｆ４のエッジＥに当接させた状態で、エッジＥに沿って方向ＤＲ１（図３）に向かって移動させ、その後、反対の方向ＤＲ２に移動させてもよく、更に、この動作を繰り返し清掃部材の少なくとも一部をエッジＥにこすりつけるような動作を実行させてもよい。制御装置１０は、清掃部材をエッジＥに沿って移動させたときの清掃部材又は基準位置の移動方向に従って、例えば枠Ｆ４のエッジＥの延在方向を示す情報を取得することが可能となる。エッジＥの延在方向は、枠Ｆ４の延在方向に等しい。従って、枠Ｆ４の延在方向に平行で接触点Ｐ３及び接触点Ｐ４を通過する２つの直線を示す情報を取得し、この直線に垂直であって接触点Ｐ１及び接触点Ｐ２を通過する２つの直線を示す情報を取得することにより同様にコーナーＣ１～Ｃ４の取得情報を取得することが可能となる。

【0128】

以上のような方法によれば、基準点ＯＰを用いることなく窓枠Ｆの位置情報を取得することが可能となる。窓枠Ｆが傾いている場合であっても、精度良く窓枠Ｆの位置情報を取得することも可能となる。

【0129】

なお更なる変形例として、同一の枠の２つの部分に清掃部材を接触させることにより枠の延在方法を取得してもよい。例えば、枠Ｆ１の一部分に清掃部材を接触させたときの接触点Ｐ１に加えて、枠Ｆ１の他の一部分に清掃部材を接触させた時の接触点を取得し、この２つの接触点を接続する方向（枠Ｆ１及びそのエッジＥの延在方向）に基づいて窓枠Ｆの位置情報を取得するように構成してもよい。

【0130】

また、簡便化を向上させるために、接触点の数を４点から１点、２点又は３点に減少させてもよい。このとき、他の情報（例えば、窓の大きさに関する情報）を利用することにより、窓枠Ｆの位置情報を取得するように構成してもよい。

【0131】

一方で、接触点の数を４点から５点以上に増加させてもよい。

【0132】

［第４実施形態］
第１実施形態乃至第３実施形態は、窓を対象物とし、窓枠を枠体とし、窓枠で囲まれる窓の表面を清掃する清掃方法に関するものである。

【0133】

しかしながら本発明は、枠体に囲繞される対象物の表面に処理を施す処理方法に適用可能である。本発明の処理方法を利用することにより対象物の表面の位置情報を取得することが可能となるため、対象物の表面に対して精度良く処理を施すことが可能となる。また、対象物の表面の大きさや形状が定まらない場合であっても全ての移動経路を事前に設定することなく処理を施すことが可能になる。

【0134】

即ち、第１実施形態等におけるブレードＢを、対象物の表面に処理を施すための部材とすることにより、異なる大きさや形状の対象物に対しても全ての移動経路を事前に設定することなく、ロボットアームを用いて処理を施すことが可能となる。

【0135】

部材は、例えば、インクジェットヘッドである。インクジェットヘッドをロボットアーム２０に保持させ、枠体に囲繞される対象物の表面に接近させるステップと、インクジェットヘッドを枠体の第１部分に到達させるステップとを経ることにより、枠体の位置情報（枠体で囲まれる対象物の表面の領域に相当）を取得することが可能となるから、その後、インクジェットを用いて対象物の表面にインクを塗布（「処理」の一例）することが可能となる。

【0136】

又、部材は、例えば、対象物の表面にカッティングシートを貼り付けるためのブレードである。ブレードをロボットアーム２０に保持させ、枠体に囲繞される対象物の表面に接近させるステップと、ブレードを枠体の第１部分に到達させるステップとを経ることにより、枠体の位置情報（枠体で囲まれる対象物の表面の領域に相当）を取得することが可能となるから、その後、ブレードを用いて対象物の表面にカッティングシートを貼付（「処理」の一例）することが可能となる。

【0137】

また、本発明は、その要旨を逸脱しない限り、さまざまな変形が可能である。たとえば、部材は、研磨装置として対象物の表面を研磨するために本発明を適用してもよい。その他、当業者の通常の創作能力の範囲内で、ある実施形態における一部の構成要素を、他の実施形態に追加することができる。また、ある実施形態における一部の構成要素を、他の実施形態の対応する構成要素と置換することができる。

【符号の説明】

【0138】

１０．制御装置
１０Ａ．基準点取得部
１０Ｂ．接触点取得部
１０Ｃ．窓枠位置取得部
１０Ｄ．経路取得部
１０Ｅ．許容範囲取得部
１０Ｆ．制御命令取得部
１０Ｇ．記憶部
２０．ロボットアーム
２０Ｂ．ベース
２０Ｄ．直列弾性アクチュエータ
２０ＤＡ．駆動部
２０ＤＥ．弾性体
２０ＤＩ．ディスプレイ
２０Ｊ．ジョイント
２０Ｌ．リンク
５０．教示装置
１００．ロボットシステム

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】