特開 2022-62951 清掃方法、清掃装置、制御装置、コンピュータプログラム及び処理方法

(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】P2022062951

(43)【公開日】2022-04-21

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

(51)【国際特許分類】

   A47L 1/02 20060101AFI20220414BHJP

   B08B 11/04 20060101ALI20220414BHJP

   B08B 1/00 20060101ALI20220414BHJP

   B25J 9/16 20060101ALI20220414BHJP

【ＦＩ】

A47L1/02

B08B11/04

B08B1/00

B25J9/16

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020171171

(22)【出願日】2020-10-09

(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

【テーマコード（参考）】

3B116

3C707

【Ｆターム（参考）】

3B116AA01

3B116AA31

3B116AB51

3B116BA03

3B116BA08

3B116BA31

3B116CD43

3C707BS13

3C707FS01

3C707FS06

3C707JS07

3C707KV01

3C707LS01

3C707LS08

3C707LT01

(57)【要約】

【課題】窓の隅々まで清掃することが可能となる清掃方法、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、窓枠及び窓を備える窓体の表面に倣わせながら、前記窓枠のエッジを探索する、又は、前記窓枠のエッジに接触する、ステップ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、窓枠及び窓を備える窓体の表面に倣わせながら、前記窓枠のエッジを探索する、又は、前記窓枠のエッジに接触する、ステップを含む清掃方法。

【請求項2】

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る請求項１に記載の清掃方法。

【請求項3】

前記ステップは、
前記清掃部材を、前記窓体の表面の法線方向及び平行方向に倣わせることを含む、
請求項１又は２に記載の清掃方法。

【請求項4】

前記ステップは、
前記窓の表面に倣わせながら前記清掃部材を前記窓の表面の法線方向を軸として回転させて前記窓枠のエッジに接触することを含む、
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】

前記ステップは、
前記清掃部材が前記窓体の表面を略一定範囲の力で押圧しながら、前記窓体の表面に倣わせることを含む、
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】

前記清掃部材は、ブレード、又は、ウエスを備える、
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】

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、窓枠及び窓を備える窓体の表面に倣わせながら、前記窓枠のエッジを探索する、又は、前記窓枠のエッジに接触するステップ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8】

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、窓枠及び窓を備える窓体の表面に倣わせながら、前記窓枠のエッジを探索する、又は、前記窓枠のエッジに接触するステップを実行可能に構成される、
制御装置。

【請求項9】

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、窓枠及び窓を備える窓体の表面に倣わせながら、前記窓枠のエッジを探索する、又は、前記窓枠のエッジに接触するステップを、
前記ロボットアームに動作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。

【請求項10】

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又は前記枠体の表面に倣わせて、前記枠体のエッジを探索する、又は、前記部材を前記枠体のエッジに対して位置合わせする、ステップと、
前記部材を用いて前記対象物の表面に処理を施すステップと、
を含む処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

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

【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には、建築物の上部から垂下されたロープによって昇降されるゴンドラに着脱可能に装着された清掃装置が記載されている。この清掃装置は、清掃部材（スクイジーと呼ばれる場合もある。）を水平方向に移動させるための移動アーム機構と、スクイジーを揺動させるためのスクイジー揺動駆動手段を備える。このため、装置本体が清掃壁面に対して前後左右に傾いている場合でも、スクイジーをその傾きに対応させることが可能となる。直交座標系における始点と終点を指示することにより、この清掃装置を自動運転することも可能である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００６－１２２２８７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、風雨等の影響によりゴンドラが揺れてしまうと、清掃装置と窓との相対的な位置関係が変動してしまう。このため、窓の形状及び大きさに基づいて予め定められた一定の軌道のとおりに清掃部材を動かしても、窓の隅々まで清掃することができない場合があることが判明した。

【0006】

又、窓の種類によっては、窓の開閉のためのロック機構等が設けられていることがある。このようなロック機構等に清掃部材がぶつかってしまうと、清掃装置の動作異常を引き起こしたり、窓のエッジまで清掃部材が届かないといった問題も生じ得る。このようなロック機構等の構造や取付位置は、窓の種類に応じて様々であるため、個別に対応することも難しい。

【0007】

更に、上述したような窓を清掃する場合の他、フレームなどの枠体に囲まれる対象物の表面にシートを貼り付ける等の処理を施す場合においても、上記したのと同様の理由（即ち、対象物と装置との相対的な位置関係の変動等）により、枠体と対象物表面との境界に相当するエッジを探索することが困難であるため、対象物の表面全体に好適に処理を施すことが困難であった。

【0008】

そこで本発明は、窓の隅々まで清掃することが可能となる清掃方法、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。また、好適に対象物の表面に処理を施すことが可能となる処理方法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】

本開示は、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、窓枠及び窓を備える窓体の表面に倣わせながら、前記窓枠のエッジを探索する、又は、前記窓枠のエッジに接触する、ステップを含む清掃方法を提供する。

【0010】

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。

【0011】

又、「清掃部材を」「窓体の表面に倣わせる」とは、清掃部材を窓体の表面に接触させながら、清掃部材を窓体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。

【0012】

又、「窓体の表面」は、窓枠の表面と、窓枠によって囲まれる窓の表面を含む。

【0013】

更に、「エッジ」とは、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をいう。

【0014】

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。

【0015】

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。

【0016】

更に、前記ステップは、前記清掃部材を、前記窓体の表面の法線方向及び平行方向に倣わせることを含んでもよい。

【0017】

加えて、前記ステップは、前記窓の表面に倣わせながら前記清掃部材を前記窓の表面の法線方向を軸として回転させて前記窓枠のエッジに接触することを含んでもよい。

【0018】

又、前記ステップは、前記清掃部材が前記窓体の表面を略一定範囲の力で押圧しながら、前記窓体の表面に倣わせることを含んでもよい。

【0019】

なお、前記清掃部材は、ブレード、又は、ウエスを備えてもよい。

【0020】

本開示は、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を備える清掃装置を提供する。制御装置は、前記ロボットアームに保持される前記清掃部材を、窓枠及び窓を備える窓体の表面に倣わせながら、前記窓枠のエッジを探索する、又は、前記窓枠のエッジに接触するステップを実行可能に構成される。

【0021】

本開示は、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を提供する。この制御装置は、前記ロボットアームに保持される前記清掃部材を、窓枠及び窓を備える窓体の表面に倣わせながら、前記窓枠のエッジを探索する、又は、前記窓枠のエッジに接触するステップを実行可能に構成される。

【0022】

本開示は、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、窓枠及び窓を備える窓体の表面に倣わせながら、前記窓枠のエッジを探索する、又は、前記窓枠のエッジに接触するステップを、前記ロボットアームに動作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を提供する。

【0023】

本開示は、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又は前記枠体の表面に倣わせて、前記枠体のエッジを探索する、又は、前記部材を前記枠体のエッジに対して位置合わせする、ステップと、前記部材を用いて前記対象物の表面に処理を施すステップとを含む処理方法を提供する。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】ロボットシステムの機能ブロック図である。

【図2A】ロボットアームの外観である。

【図2B】ロボットアームの外観である。

【図3】窓を清掃する様子を模式的に示す平面図である。

【図4】窓を清掃する様子を模式的に示す断面図である。

【図5】清掃方法を示すフローチャートである。

【図6】倣い動作中の速度制御方法を示すグラフである。

【図7】窓表面の揺らぎに対するブレードの位置を説明する模式的な断面図である。

【図8】窓枠が傾いたときのブレードの動きを模式的に示す平面図である。

【図9】ブレードの移動経路の一例である。

【図10】窓枠の表面に倣い当てしてエッジを探索する一例である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。以下の実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明をその実施形態のみに限定する趣旨ではない。

【0026】

［第１実施形態］
第１実施形態は、窓ガラス等の表面を倣い当てすることによりエッジを探索する窓ガラス等の清掃方法について説明する。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。

【0027】

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。本実施形態に係るロボットシステム１００は、清掃部材を保持し、清掃部材を窓ガラスの表面に倣わせながら、窓枠ＦのエッジＥを探索することが可能に構成されている。

【0028】

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。

【0029】

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。

【0030】

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。

【0031】

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。

【0032】

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。

【0033】

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。

【0034】

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。

【0035】

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。

【0036】

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。

【0037】

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。

【0038】

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。

【0039】

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。

【0040】

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。

【0041】

図３は、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平面図である。図４は、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。

【0042】

これら図面に示されるように、清掃対象物である窓体Ｗは、窓枠Ｆと、窓枠Ｆに嵌め込まれることにより支持されるガラス製の窓Ｇを備える。窓Ｇは、例えば、矩形状に形成される。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を備える。

【0043】

清掃部材は、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、例えば、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とを備える。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。

【0044】

制御装置１０は、ロボットアーム２０を制御する。上述したように、制御装置１０は、従来の位置制御ではなく、直列弾性アクチュエータ２０Ｄを利用したメカニカル・コンプライアンス制御に基づいてロボットアーム２０を制御する。このため、窓枠Ｆの窓Ｇとの境界に相当するエッジＥとロボットアーム２０との相対的な位置関係が変動したとしても、エッジＥを探索し、傾斜するエッジＥに清掃部材を接触させることが可能である。以下詳述する。

【0045】

図１に示されるように、制御装置１０は、ロボットアーム２０の基準となる位置（例えば、手先位置に相当するリンク２０Ｌのセンターポイント、又は、ブレードＢのセンターポイント。以下、「基準位置」という。）の開始位置及びその時の姿勢を取得する開始位置取得部１０Ａと、目標位置及びその時の姿勢を取得する目標位置取得部１０Ｂと、許容範囲取得部１０Ｃと、開始位置と目標位置を結ぶ経路を取得する経路取得部１０Ｄ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１０Ｅと、ブレードＢを窓Ｇの表面に倣わせながら窓枠ＦのエッジＥを探索し、検出するエッジ探索部１０Ｆと、記憶部１０Ｇとを備える。

【0046】

開始位置取得部１０Ａは、例えば、制御装置１０に接続可能な教示装置５０から入力された開始位置及びその時のロボットアーム２０の姿勢を取得する。教示装置５０は、現場で実際にロボットアーム２０を動かしてその時の基準位置及び姿勢を開始位置として教示するオンラインティーチングに従う教示装置５０でもよいし、コンピュータプログラムによって基準位置の位置及び姿勢を開始位置として教示する、テキスト型、シミュレータ型、エミュレータ型、又は、自動ティーチング型等のオフラインティーチングに従う教示装置５０でもよい。

【0047】

目標位置取得部１０Ｂは、例えば、開始位置と同様に、教示装置５０から入力された目標位置及びその時の姿勢を取得する。目標位置取得部１０Ｂは、複数の目標位置及びその時の姿勢を取得することが可能である。

【0048】

許容範囲取得部１０Ｃ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１０Ｃ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。

【0049】

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１０Ｃ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。

【0050】

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。

【0051】

経路取得部１０Ｄは、開始位置と目標位置を接続する経路（計画軌跡）を演算処理等により取得する。

【0052】

制御命令取得部１０Ｅ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１０Ｅ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。

【0053】

エッジ探索部１０Ｆは、窓枠ＦのエッジＥを検出する。エッジＥを検出するための手段の一例として、本実施形態におけるエッジ探索部１０Ｆは、窓Ｇの表面を倣わせながらブレードＢを移動させ、リンク２０Ｌの加速度（又は角加速度）がゼロになった時、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を検出するように構成されている。

【0054】

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。

【0055】

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、開始位置取得部１０Ａ、目標位置取得部１０Ｂ、許容範囲取得部１０Ｃ、経路取得部１０Ｄ、制御命令取得部１０Ｅ及びエッジ探索部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。

【0056】

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。

【0057】

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。

【0058】

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。

【0059】

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５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。

【0060】

まず制御装置１０の開始位置取得部１０Ａ、目標位置取得部１０Ｂ及び許容範囲取得部１０Ｃは、それぞれ、開始位置を示す情報、複数の目標位置を示す情報及び許容範囲を示す情報を取得する（ステップＳ５１）。制御装置１０は、これら情報を予め記憶する記憶部１０Ｇから読み出すことにより取得してもよい。或いは制御装置１０は、教示装置５０からこれら情報を取得してもよい。更に制御装置１０は、開始位置を示す情報及び目標位置を示す情報に基づいて経路を演算により取得する際に、目的物表面と基準位置との距離が許容範囲内となるような経路生成アルゴリズムを読み出し、これに基づいて経路を取得することにより、許容範囲を示す情報を取得してもよい。

【0061】

ここで、開始位置は、窓Ｇの表面にブレードＢが接触し、窓Ｇの表面を押し付けるような位置に設定される。

【0062】

図４は、ブレードＢが窓Ｇの表面と接触する場面における開始位置と実際の位置の相違を説明するための模式図である。なお、説明を簡明にするため、ブレードＢを保持するロボットアーム２０の先端のリンク２０Ｌは、図から省略する。

【0063】

同図において、窓体Ｗが存在しない場合における、基準位置が開始位置と一致する時のブレードＢの位置は、破線Ｂ１で示されている。一方で、窓体Ｗが存在する場合における、基準位置が開始位置と一致する時のブレードＢの位置は、実線Ｂ２で示されている。

【0064】

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。

【0065】

目標位置は、エッジＥにブレードＢが接触し、窓枠Ｆの表面を押し付けるような位置に設定される。

【0066】

同じく図４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１目標位置と一致する時のブレードＢの位置は、破線Ｂ３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１目標位置と一致する時のブレードＢの位置は、実線Ｂ４で示されている。

【0067】

破線Ｂ３で示されるように、第１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Ｆ１と干渉するように、平面視においてエッジＥよりも外側に設定される。しかしながら実際は枠Ｆ１が存在するため、ブレードＢが枠Ｆ１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Ｆ１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。

【0068】

なお、第１目標位置における先端のリンク２０Ｌの姿勢は、窓Ｇ表面に対してやや鋭角（例えば、６０度以上９０度未満）をなすことが好ましい。このような姿勢を教示することによって容易にブレードＢが枠Ｆ１を押し付けてブレードＢをエッジＥに沿って当接させることが可能となる。

【0069】

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。例えば、図３の矢印ＡＲ３１及び矢印ＡＲ３２で示されるようにジグザグにブレードＢを進行させる場合、第２目標位置は、平面視において、反対側の枠Ｆ２の外側に設定される。図４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。

【0070】

なお、第２目標位置における先端のリンク２０Ｌの姿勢は、窓Ｇ表面とやや鋭角（例えば、６０度以上９０度未満）をなすことが好ましい。このような姿勢を教示することによって、ブレードＢを枠Ｆ２に押し付けることが可能となるため、容易にブレードＢをエッジＥに沿って当接させることが可能となる。

【0071】

以上のようにして、窓Ｇの表面全体が清掃されるように、複数の目標位置が設定される。

【0072】

次いで、制御装置１０の経路取得部１０Ｄは、開始位置及び複数の目標位置を接続する経路を取得する（ステップ５２）。具体的には経路取得部１０Ｄは、基準位置が経路上に存在する時のブレードＢと窓Ｇの表面との変位量が許容範囲内となるような経路を、記憶部１０Ｇから読み出した経路生成アルゴリズムに基づいて演算により取得する。

【0073】

経路は、開始位置及び目標位置と同様に、基準位置が経路上に存在する時に先端のリンク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。このような経路により、ブレードＢを窓Ｇの表面に倣わせることが可能になる。但し、変位量が大きすぎると、少なくとも一つの直列弾性アクチュエータ２０Ｄの損傷を招く可能性がある。又、弾性体２０ＤＥの弾性変形の範囲内であっても、上述したように変位量が大きすぎると、ブレードＢが窓Ｇの表面を押し付ける力が大きくなりすぎるため、円滑な移動が困難になったり、窓Ｇを破損する可能性がある。一方で、変位量が小さすぎると、十分な力でブレードＢを窓Ｇに押し付けることができなくなるため、窓Ｇの表面上の塵等を十分に取り除けなくなる。このため、許容範囲は、上述した問題を抑制するように、実験等を通じて予め取得することが可能である。従って、基準位置が経路上に存在する時のブレードＢと窓Ｇの表面との変位量が許容範囲内となるような経路が経路取得部１０Ｄによって取得される。変位量が許容範囲内となるような経路を取得することにより、略一定の力でブレードＢを窓Ｇに押し付けることが可能となる。

【0074】

なお、倣い当て動作中において、先端のリンク２０Ｌを窓Ｇの表面に対して傾けることが好ましい。このような構成とすることにより、窓Ｇの表面の法線方向のみならず平行方向においても、ブレードＢを窓Ｇに倣い当てすることが可能となる。特に、エッジＥ付近では、ブレードＢをエッジＥに向かって押し付けることにより、エッジＥ付近に蓄積した塵等を除去することが可能となる。

【0075】

例えば、ブレードＢがエッジＥ付近に近づいたときに、先端のリンク２０Ｌを後傾させる姿勢を取らせることにより、窓Ｇの中心側から外側の窓枠Ｆに向かって、ブレードＢをエッジＥに向かって押し付けることが可能となる。

【0076】

このような姿勢は、例えば、教示装置５０を用いることにより、ロボットシステム１００に教示することが可能である。そのような姿勢の一例として、図２Ａには、先端のリンク２０Ｌをやや後傾させる姿勢を取らせることにより、先行するブレードＢをエッジＥが設けられる外側に向かって押し出している様子が示される。

【0077】

なお、図３においてブレードＢは、紙面右から左に移動する時に、窓Ｇの表面を清掃する。このため、矢印ＡＲ３２で例示される紙面左から紙面右への移動時に、ブレードＢは、必ずしも、窓Ｇの表面を清掃する必要がない。このため、紙面左から右に移動するときの変位量を変位量Ｄ１、変位量Ｄ２及び変位量Ｄ３よりも小さくし、ブレードＢが窓Ｇを相対的に弱い力で押し付けながら、高速で移動可能に構成してもよいし、ブレードＢを窓Ｇの表面から離間させて移動させてもよい。ブレードＢを窓Ｇの表面から離間させて移動させる際には、次の接触動作を実施しやすいように姿勢を変化させても良い。ここでの姿勢変化は、手先を３６０度回転させる動作、逆関節になるような動作、特異姿勢（ロボットアーム２０が伸び切って制御が困難となる姿勢）を回避するような動作、等の各種動作に基づく姿勢変化を含む。さらに、清掃残しを回避する等の目的で、ブレードＢを上下動させてもよいし、左右方向と上下方向の移動の組み合わせやＳ字軌道での移動を行うことも可能である。特に、清掃対象物が特殊形状を有する場合（例えば、窓枠が正方形ではなく台形であったり、端部が丸形状であったりする場合）においては、端部の清掃を補完するために、Ｓ字軌道や円弧軌道での移動を実現させる移動手段が有効である。

【0078】

又、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４において、開始位置から第１目標位置に紙面左方向にブレードＢを移動させた時点で、開始位置よりも紙面右側の領域はブレードＢによって清掃されない。このため、ブレードＢを第１目標位置から第２目標位置に並進移動させることにより、開始位置よりも紙面右側の領域を清掃するようにしてもよい。或いは、図３に示されるようにジグザグにブレードＢを移動させた後、清掃されていない開始位置付近の領域を最後に清掃するようにブレードＢを移動させて、開始位置と最後の目標位置が概ね同じ位置となるようにして清掃効率の向上を図ってもよい。

【0079】

続いて制御命令取得部１０Ｅは、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する（ステップＳ５３）。なお、一連の動作を実現するための制御命令が予め記憶部１０Ｇに格納されている場合、制御装置１０は、記憶部１０Ｇから制御命令を読み出すことにより、これら情報を取得してもよい。

【0080】

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。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４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Ｓ５４）。

【0081】

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Ｓ５５～ステップＳ６１）。

【0082】

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Ｓ５６）。

【0083】

具体的には、図４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。

【0084】

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Ｓ５７）。

【0085】

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Ｓ５８）。
図６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。

【0086】

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。

【0087】

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。

【0088】

図７は、窓Ｇの表面の揺らぎに対してブレード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７（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Ｐ１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。

【0089】

図７（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Ｐ１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。

【0090】

図７（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Ｐ１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。

【0091】

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。

【0092】

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のエッジ探索部１０Ｆ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Ｓ５９）、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Ｓ６０）ように構成されている。

【0093】

図８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４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。上述したように、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。

【0094】

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。

【0095】

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Ｓ５６～ステップＳ６０を繰り返す。

【0096】

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。

【0097】

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。

【0098】

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、図９には、ブレードＢを異なる経路で移動させる例を示している。この図に示される場合、ブレードＢをエッジＥと平行となるように接触させた後、ブレードＢの端部をエッジＥに押し付けたまま、この端部を支点としてブレードＢの他端を回転させることにより、ブレードＢの端部をエッジＥに接触させたまま、回転移動させてブレードＢを倣わせることが可能になる。

【0099】

又、許容範囲取得部１０Ｃ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６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。

【0100】

更に、開始位置から第１目標位置に移動するとき、ブレードＢの上端が枠Ｆ３を上方に押し付けるようにしてもよい。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の上端が枠Ｆ３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Ｆ３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Ｆ３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。

【0101】

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。

【0102】

［第２実施形態］
第１実施形態は、窓ガラス等の表面を倣い当てすることによりエッジを探索する窓ガラス等の清掃方法について説明した。第２実施形態に係る清掃方法は、窓枠Ｆの表面にブレードＢを倣い当てさせることにより、エッジＥを探索する。なお、第１実施形態と同様であることが当業者に理解できる点については、説明を省略する。

【0103】

図１０は、このようなエッジＥの探索方法を模式的に示す断面図である。なお、図４と同様に説明を簡明にするため、ブレードＢを保持するリンク２０Ｌを図から省略する。

【0104】

まず、ロボットアーム２０は、窓枠Ｆの枠Ｆ１の表面Ｆ１ＳにブレードＢの端部を接触させる。

【0105】

次いで図１０（Ａ）に示されるように、ロボットアーム２０は、ブレードＢの端部が枠Ｆ１の表面Ｆ１Ｓに接触した状態を維持したまま、ブレードＢを窓枠Ｆに対して相対的に並進移動させることにより、ブレードＢを窓枠Ｆに対して倣わせる。図１０（Ａ）において破線Ｂ１０は基準位置が経路と一致する時のブレードＢの位置を示し、実線Ｂ１１はその時の実際のブレードＢの位置を示す。両者の変位量Ｄ１０に応じた力でブレードＢは表面Ｆ１Ｓを押し付けながら並進移動する。

【0106】

そして図１０（Ｂ）に示されるように、ブレードＢの端部が枠Ｆ１の角部に到達すると、ロボットアーム２０は、ブレードＢの端部を表面Ｆ１Ｓよりも下方に入り込ませることにより、ブレードＢの側面を枠Ｆ１の角部に接触させる。その後、ロボットアーム２０は、枠Ｆ１の角部に接触しているブレードＢの側面を支点として、ブレードＢを枠Ｆ１に対して相対的に回転移動させることにより、ブレードＢを窓枠Ｆの表面に対して倣わせる。図１０（Ｂ）において破線Ｂ１２は回転移動中における基準位置が目標位置と一致する時のブレードＢの位置を示し、実線Ｂ１３はその時の実際のブレードＢの位置を示す。両者の変位量Ｄ１１に応じた力でブレードＢは表面Ｆ１Ｓを押し付けながら回転移動する。変位量Ｄ１１は、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、変位量及びばね定数に基づいた力が、ブレードＢから窓枠Ｆに作用する。なお、変位量Ｄ１１＞変位量Ｄ１０となるように、経路及び目標位置を定めることにより、回転移動時にブレードＢから窓枠Ｆに作用する力を大きくし、ブレードＢの回転移動の安定性を高めてもよい。

【0107】

その後、図１０（Ｃ）に示されるように、ロボットアーム２０は、ブレードＢが窓Ｇの表面と略平行になるまでブレードＢを回転させる。このとき、ブレードＢの側面を枠Ｆ１の角部に接触させて回転移動させたことから、ブレードＢが窓Ｇの表面と略平行になったとき、ブレードＢの側面を枠Ｆ１の内壁面に接触させることが可能になる。その後、ブレードＢの側面を枠Ｆ１の内壁面に接触させた状態を維持したまま、ブレードＢを窓Ｇに向かって並進移動させることにより、ブレードＢをエッジＥに当接させることが可能になる。図１０（Ｃ）において破線Ｂ１４は並進移動中における基準位置が目標位置と一致する時のブレードＢの位置を示し、実線Ｂ１５はその時の実際のブレードＢの位置を示す。両者の変位量Ｄ１２に応じた力でブレードＢの側面は枠Ｆ１の内壁面を押し付けながら並進移動する。

【0108】

以上のとおりであるから、本実施形態に係る清掃方法によれば、清掃部材を窓枠の表面に倣わせることによって、窓枠の表面に沿って清掃部材を移動させることが可能になるから、窓枠の窓との境界部分に相当するエッジ部分を探索し、清掃部材をエッジに接触させることが可能となる。なお、本発明における清掃部材のエッジへの接触とは、エッジと清掃部材を接触又は十分に近接させることを含む。
［第３実施形態］

【0109】

第１実施形態及び第２実施形態は、窓の清掃方法に関するものであった。しかしながら、本発明を適用することにより、枠体に囲繞される対象物の表面に処理を施す際に、枠体と対象物表面との境界に相当するエッジを精度良く探索することが可能になる。このため、対象物表面に処理を施す際に、本発明を適用することにより、対象物と処理を施す部材との相対的位置関係の変動による位置ずれ等の影響を抑制することが可能になる。

【0110】

即ち、第１実施形態乃至第２実施形態におけるブレードＢを、対象物の表面に処理を施すための部材とし、この部材を、枠体又は対象物の表面に倣い当てすることにより、エッジを好適に検出した後に、部材を用いて対象物の表面に処理を施すことにより、対象物と処理を施す部材との相対的位置関係の変動による位置ずれ等の影響を抑制することが可能になる。

【0111】

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、インクジェットヘッドを枠体に倣い当てすることにより、枠体のエッジを探索し、インクジェットヘッドをエッジに対して位置合わせすることが可能になる。その後、インクジェットヘッドから対象物の表面に対してインクを塗布することにより、枠体のエッジを基準とする対象物の表面への処理が可能になる。

【0112】

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、ブレードを枠体に倣い当てすることにより、枠体のエッジを探索し、ブレードをエッジに対して位置合わせすることが可能になる。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りつけることにより、枠体のエッジを基準とする対象物の表面への処理が可能になる。

【0113】

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、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】

【0114】

１０．制御装置
２０．ロボットアーム
２０Ｄ．直列弾性アクチュエータ
２０ＤＡ．駆動部
２０ＤＥ．弾性体
２０Ｊ．ジョイント
２０Ｌ．リンク
５０．教示装置
Ｂ．ブレード
Ｅ．エッジ
Ｆ．窓枠
Ｇ．窓
Ｗ．窓体

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】