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(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】P2024069108
(43)【公開日】2024-05-21
(54)【発明の名称】自走式ロボット
(51)【国際特許分類】
G05D 1/43 20240101AFI20240514BHJP
G01D 21/00 20060101ALI20240514BHJP
G01N 15/06 20240101ALN20240514BHJP
【ＦＩ】
G05D1/02 H
G01D21/00 K
G01N15/06 D
【審査請求】有
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022179920
(22)【出願日】2022-11-09
(11)【特許番号】
(45)【特許公報発行日】2024-04-11
(71)【出願人】
【識別番号】521071219
【氏名又は名称】株式会社ＲｏｂｏＳａｐｉｅｎｓ
(71)【出願人】
【識別番号】000166432
【氏名又は名称】戸田建設株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002675
【氏名又は名称】弁理士法人ドライト国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】長尾 俊
(72)【発明者】
【氏名】田村 秀一
(72)【発明者】
【氏名】加藤 旺樹
(72)【発明者】
【氏名】白山 晋
【テーマコード（参考）】
2F076
5H301
【Ｆターム（参考）】
2F076BA01
2F076BD05
2F076BD07
2F076BD11
2F076BD12
2F076BD13
2F076BD16
2F076BD17
2F076BD18
2F076BD19
2F076BE01
2F076BE06
2F076BE18
5H301BB10
5H301BB14
5H301CC09
5H301CC10
5H301GG08
(57)【要約】
【課題】センサから出力された検出結果に基づいて、高さ方向を含めた立体的な環境計測を正確に行うことができる自走式ロボットを提供する。
【解決手段】自走式ロボット１は、認識部となるスイッチ２１ａにより最下位置に位置決めされたときのセンサ７ａの高さ方向ｚの位置を基準位置として設定し、当該基準位置からのセンサ７ａの高さ方向ｚの位置をロータリーエンコーダ１９によって検出するようにした。このように、自走式ロボット１は、スイッチ２１ａにより最下位置に位置決めされたときのセンサ７ａの高さ方向ｚの位置を基準位置として設定し得、当該基準位置からのセンサ７ａの高さ方向ｚの位置を検出するようにしたことから、高さ方向ｚを含めた立体的な環境計測を正確に行うことができる。
【選択図】図１
【解決手段】自走式ロボット１は、認識部となるスイッチ２１ａにより最下位置に位置決めされたときのセンサ７ａの高さ方向ｚの位置を基準位置として設定し、当該基準位置からのセンサ７ａの高さ方向ｚの位置をロータリーエンコーダ１９によって検出するようにした。このように、自走式ロボット１は、スイッチ２１ａにより最下位置に位置決めされたときのセンサ７ａの高さ方向ｚの位置を基準位置として設定し得、当該基準位置からのセンサ７ａの高さ方向ｚの位置を検出するようにしたことから、高さ方向ｚを含めた立体的な環境計測を正確に行うことができる。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
自律的に又は外部操作に応じて所定領域を走行する自走式ロボットであって、
基台と、
前記基台を所望方向に走行させる走行装置と、
前記所定領域での前記基台の現在位置を検出する現在位置検出部と、
前記基台の周辺環境を観測し、観測により得られた情報に基づいて検出信号を出力するセンサと、
前記基台に設けられ、かつ、前記センサを高さ方向に昇降させる昇降装置と、
を備え、
前記昇降装置は、
長尺プレートが渦巻状に巻装されて所定距離を設けて対向配置された一対の巻尺部と、
一対の前記巻尺部からそれぞれ延びる前記長尺プレートの各自由端部を略直角に折り曲げて重ね合わせ、一対の前記長尺プレートの自由端部同士を連結させるプレート連結部と、
前記プレート連結部で連結された一対の前記長尺プレートの自由端部に設けられ、前記センサが設置されるセンサ設置部と、
一対の前記巻尺部から前記長尺プレートを引き出させ、又は、一対の前記巻尺部に前記長尺プレートを巻き取らせて、前記センサ設置部を高さ方向に昇降させる昇降駆動部と、
前記昇降駆動部により昇降される前記センサの高さ方向の基準位置となる最下位置に前記センサが位置決めされたことを認識する認識部と、
前記最下位置に位置決めされたときの前記センサの高さ方向の位置を前記基準位置として設定し、前記基準位置からの前記センサの高さ方向の位置を検出する高さ方向検出部と、
を備え、
前記基台に設けた演算処理装置によって、前記現在位置検出部で検出した前記基台の現在位置と、前記高さ方向検出部で検出した前記センサの高さ方向の位置と、前記センサから出力された検出信号と、を対応付けた計測データを生成する、自走式ロボット。
基台と、
前記基台を所望方向に走行させる走行装置と、
前記所定領域での前記基台の現在位置を検出する現在位置検出部と、
前記基台の周辺環境を観測し、観測により得られた情報に基づいて検出信号を出力するセンサと、
前記基台に設けられ、かつ、前記センサを高さ方向に昇降させる昇降装置と、
を備え、
前記昇降装置は、
長尺プレートが渦巻状に巻装されて所定距離を設けて対向配置された一対の巻尺部と、
一対の前記巻尺部からそれぞれ延びる前記長尺プレートの各自由端部を略直角に折り曲げて重ね合わせ、一対の前記長尺プレートの自由端部同士を連結させるプレート連結部と、
前記プレート連結部で連結された一対の前記長尺プレートの自由端部に設けられ、前記センサが設置されるセンサ設置部と、
一対の前記巻尺部から前記長尺プレートを引き出させ、又は、一対の前記巻尺部に前記長尺プレートを巻き取らせて、前記センサ設置部を高さ方向に昇降させる昇降駆動部と、
前記昇降駆動部により昇降される前記センサの高さ方向の基準位置となる最下位置に前記センサが位置決めされたことを認識する認識部と、
前記最下位置に位置決めされたときの前記センサの高さ方向の位置を前記基準位置として設定し、前記基準位置からの前記センサの高さ方向の位置を検出する高さ方向検出部と、
を備え、
前記基台に設けた演算処理装置によって、前記現在位置検出部で検出した前記基台の現在位置と、前記高さ方向検出部で検出した前記センサの高さ方向の位置と、前記センサから出力された検出信号と、を対応付けた計測データを生成する、自走式ロボット。
【請求項2】
前記認識部は、前記センサが前記最下位置に到達したときに前記センサ設置部により押下されるスイッチであり、前記スイッチは、前記センサ設置部により押下されたことを検出すると、得られた検出結果を前記高さ方向検出部に出力し、
前記高さ方向検出部は、前記スイッチから取得した検出結果に基づいて、前記センサの現在の高さ方向の位置を前記基準位置として設定する、
請求項１に記載の自走式ロボット。
前記高さ方向検出部は、前記スイッチから取得した検出結果に基づいて、前記センサの現在の高さ方向の位置を前記基準位置として設定する、
請求項１に記載の自走式ロボット。
【請求項3】
前記高さ方向検出部は、前記長尺プレートの進退に応じて回転して回転状況に応じて前記センサの高さ方向の位置を検出するロータリーエンコーダであり、
前記認識部は、前記ロータリーエンコーダの回転状況と、前記昇降駆動部の駆動状況とに基づいて、前記センサが前記最下位置に到達したことを認識し、
前記ロータリーエンコーダは、前記認識部の認識結果に基づいて、前記センサの現在の高さ方向の位置を前記基準位置として設定する、
請求項１に記載の自走式ロボット。
前記認識部は、前記ロータリーエンコーダの回転状況と、前記昇降駆動部の駆動状況とに基づいて、前記センサが前記最下位置に到達したことを認識し、
前記ロータリーエンコーダは、前記認識部の認識結果に基づいて、前記センサの現在の高さ方向の位置を前記基準位置として設定する、
請求項１に記載の自走式ロボット。
【請求項4】
前記センサは、ガスセンサ、温度センサ、湿度センサ、照度センサ、放射線センサ、近接センサ、磁気センサ、撮像センサ、気圧センサ、加速度センサ、騒音センサ又は音響センサのいずれかである、
請求項１に記載の自走式ロボット。
請求項１に記載の自走式ロボット。
【請求項5】
前記所定領域内での前記基台の現在位置と、現在位置での前記センサの高さ方向の位置と、前記センサで得られた検出結果とを対応付けた３Ｄ地図データを前記計測データに基づいて生成する外部装置に、前記計測データを送信する送信部を有する、
請求項１に記載の自走式ロボット。
請求項１に記載の自走式ロボット。
【請求項6】
前記基台は、
前記センサとは異なる他のセンサを前記高さ方向とは異なる方向にスライドさせるスライド装置を備え、
前記スライド装置は、
長尺プレートが渦巻状に巻装されて所定距離を設けて対向配置された一対の他の巻尺部と、
一対の前記他の巻尺部からそれぞれ延びる前記長尺プレートの各自由端部を略直角に折り曲げて重ね合わせ、一対の前記長尺プレートの自由端部同士を連結させる第２のプレート連結部と、
前記第２のプレート連結部で連結された一対の前記長尺プレートの自由端部に設けられ、前記他のセンサが設置される第２のセンサ設置部と、
一対の前記他の巻尺部から前記長尺プレートを引き出させ、又は、一対の前記他の巻尺部に前記長尺プレートを巻き取らせて、前記第２のセンサ設置部を前記高さ方向とは異なる方向にスライドさせるスライド駆動部と、
前記スライド駆動部によりスライドされる前記他のセンサの移動方向の基準位置となる所定位置に前記他のセンサを位置決めされたことを認識する第２の認識部と、
前記所定位置に位置決めされたときの前記他のセンサのスライド方向の位置を前記基準位置として設定し、前記基準位置からの前記他のセンサのスライド方向の位置を検出する移動方向検出部と、
を備え、
前記演算処理装置は、前記移動方向検出部で検出した前記他のセンサのスライド方向の位置と、前記他のセンサから出力された検出信号を前記計測データに対応付ける、
請求項１に記載の自走式ロボット。
前記センサとは異なる他のセンサを前記高さ方向とは異なる方向にスライドさせるスライド装置を備え、
前記スライド装置は、
長尺プレートが渦巻状に巻装されて所定距離を設けて対向配置された一対の他の巻尺部と、
一対の前記他の巻尺部からそれぞれ延びる前記長尺プレートの各自由端部を略直角に折り曲げて重ね合わせ、一対の前記長尺プレートの自由端部同士を連結させる第２のプレート連結部と、
前記第２のプレート連結部で連結された一対の前記長尺プレートの自由端部に設けられ、前記他のセンサが設置される第２のセンサ設置部と、
一対の前記他の巻尺部から前記長尺プレートを引き出させ、又は、一対の前記他の巻尺部に前記長尺プレートを巻き取らせて、前記第２のセンサ設置部を前記高さ方向とは異なる方向にスライドさせるスライド駆動部と、
前記スライド駆動部によりスライドされる前記他のセンサの移動方向の基準位置となる所定位置に前記他のセンサを位置決めされたことを認識する第２の認識部と、
前記所定位置に位置決めされたときの前記他のセンサのスライド方向の位置を前記基準位置として設定し、前記基準位置からの前記他のセンサのスライド方向の位置を検出する移動方向検出部と、
を備え、
前記演算処理装置は、前記移動方向検出部で検出した前記他のセンサのスライド方向の位置と、前記他のセンサから出力された検出信号を前記計測データに対応付ける、
請求項１に記載の自走式ロボット。
【請求項7】
前記昇降装置は、
前記プレート連結部と前記昇降駆動部と前記高さ方向検出部とが設けられたプレート昇降機構と、
一対の前記巻尺部の間に設けられ、前記プレート昇降機構が往復直線運動するガイドフレームと、
前記ガイドフレームに沿って前記プレート昇降機構を往復直線運動させるスライド駆動部と、
を有し、
前記プレート昇降機構が、前記高さ方向と直交し、かつ、一対の前記巻尺部の間を往復直線運動可能に設けられている、
請求項１に記載の自走式ロボット。
前記プレート連結部と前記昇降駆動部と前記高さ方向検出部とが設けられたプレート昇降機構と、
一対の前記巻尺部の間に設けられ、前記プレート昇降機構が往復直線運動するガイドフレームと、
前記ガイドフレームに沿って前記プレート昇降機構を往復直線運動させるスライド駆動部と、
を有し、
前記プレート昇降機構が、前記高さ方向と直交し、かつ、一対の前記巻尺部の間を往復直線運動可能に設けられている、
請求項１に記載の自走式ロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、自走式ロボットに関する。
【背景技術】
【0002】
近年、屋内のＣＯ２濃度の計測方法として、ＣＯ２センサを設置した自走式ロボットを、屋内の決まった経路に沿って移動させ、当該自走式ロボットのＣＯ２センサによって室内のＣＯ２濃度を計測することが考えられている（例えば、非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0003】
【非特許文献1】田村 秀一，外２名，“固定型センサと自律走行ロボット搭載センサの連携によるオフィス環境のCO2濃度監視と通知システム”［令和4年10月7日検索］，インターネット＜URL：https://www.jstage.jst.go.jp/article/pjsai/JSAI2022/0/JSAI2022_3L4GS801/_pdf＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、自走式ロボットは、屋内を移動しながらＣＯ２濃度を計測することができるものの、平面的なＣＯ２濃度の計測に留まり、高さ方向を含めた立体的なＣＯ２濃度の計測までは行うことができなかった。室内では、天井でのＣＯ２濃度と、机の高さでのＣＯ２濃度とで、数百［ｐｐｍ］も異なるおそれもあるため、一段と正確な環境計測を行うためには高さ方向を含めた立体的なＣＯ２濃度の計測を正確に行うことが望ましい。
【0005】
また、ＣＯ２濃度の計測だけでなく、屋内屋外も含めて、例えば、温度や、湿度、照度、放射線等を計測する際にも、「計測の空白地帯」が立体的に発生してしまうと、正確な環境計測を行うことができないため、高さ方向を含めた立体的な環境計測を正確に行うことが望まれている。
【0006】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、センサから出力された検出結果に基づいて、高さ方向を含めた立体的な環境計測を正確に行うことができる自走式ロボット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】
【0007】
本発明に係る自走式ロボットは、自律的に又は外部操作に応じて所定領域を走行する自走式ロボットであって、基台と、前記基台を所望方向に走行させる走行装置と、前記所定領域での前記基台の現在位置を検出する現在位置検出部と、前記基台の周辺環境を観測し、観測により得られた情報に基づいて検出信号を出力するセンサと、前記基台に設けられ、かつ、前記センサを高さ方向に昇降させる昇降装置と、を備え、前記昇降装置は、長尺プレートが渦巻状に巻装されて所定距離を設けて対向配置された一対の巻尺部と、一対の前記巻尺部からそれぞれ延びる前記長尺プレートの各自由端部を略直角に折り曲げて重ね合わせ、一対の前記長尺プレートの自由端部同士を連結させるプレート連結部と、前記プレート連結部で連結された一対の前記長尺プレートの自由端部に設けられ、前記センサが設置されるセンサ設置部と、一対の前記巻尺部から前記長尺プレートを引き出させ、又は、一対の前記巻尺部に前記長尺プレートを巻き取らせて、前記センサ設置部を高さ方向に昇降させる昇降駆動部と、前記昇降駆動部により昇降される前記センサの高さ方向の基準位置となる最下位置に前記センサが位置決めされたことを認識する認識部と、前記最下位置に位置決めされたときの前記センサの高さ方向の位置を前記基準位置として設定し、前記基準位置からの前記センサの高さ方向の位置を検出する高さ方向検出部と、を備え、前記基台に設けた演算処理装置によって、前記現在位置検出部で検出した前記基台の現在位置と、前記高さ方向検出部で検出した前記センサの高さ方向の位置と、前記センサから出力された検出信号と、を対応付けた計測データを生成する。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、最下位置に位置決めされたときのセンサの高さ方向の位置を基準位置として設定し得、これにより当該基準位置からのセンサの高さ方向の位置を検出することができるので、高さ方向を含めた立体的な環境計測を正確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本発明に係る自走式ロボットの全体構成を示す概略図である。
【図2】昇降装置によって一対の長尺プレートを上昇させたときの様子を示す概略図である。
【図3】３Ａは、センサの最下位置を基準位置に設定する前の状態を示す拡大詳細図であり、３Ｂは、センサの最下位置を基準位置に設定するときの状態を示す拡大詳細図である。
【図4】昇降装置の詳細構成を示す概略図である。
【図5】連結板の構成を示す概略図である。
【図6】自走式ロボットの回路構成を示すブロック図である。
【図7】ライダと長尺プレートとの位置関係を説明するための概略図である。
【図8】他の実施形態に係る自走式ロボットの構成を示す概略図であり、８Ａは、昇降装置に設けたプレート昇降機構が一方に移動したときの構成を示す概略図であり、８Ｂは、昇降装置に設けたプレート昇降機構が他方に移動したときの構成を示す概略図である。
【図9】高さ方向とは異なる方向に他のセンサをスライドさせるスライド装置を備えた他の実施形態に係る自走式ロボットの構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下図面について本発明の一実施の形態を詳述する。以下の説明において、同一の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【0011】
（１）＜自走式ロボットの全体構成＞
図１は、本実施形態に係る自走式ロボット１の全体構成を示す概略図である。本実施形態では、自走式ロボット１の高さ方向をｚ方向とし、高さ方向ｚと直交するｘ方向及びｙ方向を含むｘｙ平面を自走式ロボット１が移動する移動面として以下説明する。本実施形態に係る自走式ロボット１は、基台２に走行装置３が設けられており、例えば、図示しない外部装置から受信した走行情報に基づいて走行装置３が制御される。また、自走式ロボット１は、現在位置検出部（図示せず）が設けられており、ライダ７ｂ及び撮像センサ７ｃで検出した周辺環境情報に基づいて、現在位置検出部がＳＬＡＭ（Simultaneous Localization and Mapping）技術により自身が走行している現在位置を示した現在位置情報を取得し、上述した走行情報と現在位置情報とに基づいて、屋内の定められた経路に沿って所定領域を自律的に走行する。
図１は、本実施形態に係る自走式ロボット１の全体構成を示す概略図である。本実施形態では、自走式ロボット１の高さ方向をｚ方向とし、高さ方向ｚと直交するｘ方向及びｙ方向を含むｘｙ平面を自走式ロボット１が移動する移動面として以下説明する。本実施形態に係る自走式ロボット１は、基台２に走行装置３が設けられており、例えば、図示しない外部装置から受信した走行情報に基づいて走行装置３が制御される。また、自走式ロボット１は、現在位置検出部（図示せず）が設けられており、ライダ７ｂ及び撮像センサ７ｃで検出した周辺環境情報に基づいて、現在位置検出部がＳＬＡＭ（Simultaneous Localization and Mapping）技術により自身が走行している現在位置を示した現在位置情報を取得し、上述した走行情報と現在位置情報とに基づいて、屋内の定められた経路に沿って所定領域を自律的に走行する。
【0012】
また、自走式ロボット１は、センサ７ａが設けられた昇降装置５を基台２に有し、自走式ロボット１の周辺環境におけるＣＯ２濃度をセンサ７ａにより計測する。これにより、自走式ロボット１は、ＣＯ２濃度に応じた検出信号をセンサ７ａにより取得する。自走式ロボット１は、経路に沿って移動する際に、昇降装置５を駆動させることによりセンサ７ａを高さ方向ｚに上昇又は下降させ、所定の高さでＣＯ２濃度をセンサ７ａによって検出する。そして、自走式ロボット１は、センサ７ａにより得られたＣＯ２濃度の検出信号と、ＣＯ２濃度を計測したときのセンサ７ａの高さ方向ｚでの位置情報（以下、高さ情報とも称する）と、ＣＯ２濃度を計測したときの自身の位置情報（例えば、単なるｘｙ平面の座標情報）とを対応付けた計測データを生成し、得られた計測データを図示しない外部装置に送信する。
【0013】
外部装置は、自走式ロボット１が巡回する屋内領域の地図データを予め記憶しており、自走式ロボット１から受信した計測データに基づいて、当該地図データ上に、ＣＯ２濃度を計測した位置情報と、当該ＣＯ２濃度を計測したときの高さ情報と、このときの当該ＣＯ２濃度の計測値とを対応付けて重ね合わせた３Ｄ地図データを生成する。外部装置は、ＣＯ２の計測結果を高さ情報も含めて表示させた３Ｄ地図データを表示部に表示させ、管理者等に対して３Ｄ地図データを提示することにより、管理者等に視覚を介して屋内のＣＯ２濃度の状況を把握させることができる。
【0014】
自走式ロボット１の基台２は、走行装置３が設けられた第１の基台部２ａと、第１の基台部２ａの上部に設置された第２の基台部２ｂとを有しており、第１の基台部２ａに第２の基台部２ｂを着脱自在に設け、必要に応じて第１の基台部２ａに設ける第２の基台部２ｂを変えることで、第１の基台部２ａに搭載する電子機器を基台部単位で変更可能な構成を有している。
【0015】
第１の基台部２ａは、底板２ｃと、底板２ｃに立設された４本の支柱２ｄとを有しており、底板２ｃに走行装置３が設けられた構成を有する。第２の基台部２ｂは、第１の基台部２ａの支柱２ｄ上に設けられた仕切り板２ｅと、仕切り板２ｅに立設された４本の支柱２ｆと、支柱２ｆ上に設けられた天板２ｇとを有しており、仕切り板２ｅに昇降装置５が設けられた構成を有する。
【0016】
天板２ｇには、貫通孔２ｈが設けられており、昇降装置５から高さ方向ｚに延びる一対の長尺プレート１１ａ，１１ｂが貫通孔２ｈから突出しており、長尺プレート１１ａ，１１ｂの先端に設けた連結先端部１１ｃ上のセンサ７ａが天板２ｇの上方に配置されている。なお、本実施形態に係る自走式ロボット１は、ライダ（LiDAR：Light Detection And Ranging）７ｂが設置された台座４５が天板２ｇに設けられ、当該ライダ７ｂによって周辺の物体を認識可能に構成されている。なお、本実施形態に係る自走式ロボット１は、天板２ｇに深度センサ付きの撮像センサ７ｃを有しており、撮像センサ７ｃによって、周辺の人や物等の物体までの距離情報を得、当該物体を立体的に捉えることで周辺環境の３次元情報を取得し得る。自走式ロボット１は、ライダ７ｂで得られた２次元情報と、撮像センサ７ｃで得られた３次元情報とに基づいて、現在位置検出部により自身の現在位置を一段と正確に認識し得る。
【0017】
走行装置３は、複数の車輪３ａ，３ｂ，３ｃと走行制御装置３ｄとを備えており、自走式ロボット１に設けられた演算処理装置４からの走行制御信号に基づいて走行制御装置３ｄが制御され、走行制御装置３ｄによって車輪３ａ，３ｂ，３ｃを回転制御し、自走式ロボット１を所望する方向に移動させる。
【0018】
昇降装置５は、仕切り板２ｅ上に固定される板状の台座９を有し、一対の巻尺部１０ａ，１０ｂとプレート昇降機構１３とが台座９上に固定されている。プレート昇降機構１３は、一対の巻尺部１０ａ，１０ｂからそれぞれ延びる長尺プレート１１ａ，１１ｂの各自由端部を略直角に折り曲げて重ね合わせ、重ね合わせた長尺プレート１１ａ，１１ｂの自由端部をそのまま高さ方向ｚに案内する。重ね合わせた長尺プレート１１ａ，１１ｂの自由端部には、センサ設置部１２が設けられ、当該センサ設置部１２上にセンサ７ａが設けられている。
【0019】
プレート昇降機構１３には、ステッピングモータ等の昇降駆動部１７が設けられており、重ね合わせた長尺プレート１１ａ，１１ｂが当該昇降駆動部１７に接触している。これにより、昇降駆動部１７は、一方向に回転駆動することにより、長尺プレート１１ａ，１１ｂに対して上方へ向かう移動力を与えて、一対の巻尺部１０ａ，１０ｂからそれぞれ長尺プレート１１ａ，１１ｂを引き出させ、図２に示すように、センサ設置部１２を高さ方向ｚに沿って上昇させる。
【0020】
また、昇降駆動部１７は、例えば、図２に示すような状態において、逆方向に回転駆動することにより、長尺プレート１１ａ，１１ｂに対して下方へ向かう移動力を与えて、一対の巻尺部１０ａ，１０ｂに長尺プレート１１ａ，１１ｂを巻き取らせ、図１に示すように、センサ設置部１２を高さ方向ｚに沿って下降させる。
【0021】
なお、一対の巻尺部１０ａ，１０ｂに長尺プレート１１ａ，１１ｂを巻き取らせてセンサ設置部１２が最下位置まで下降したときには、ライダ７ｂのレーザが出射される回転面よりも下方に、センサ設置部１２上のセンサ７ａが配置されるように構成されている。これにより、自走式ロボット１は、ライダ７ｂから出射されるレーザがセンサ７ａにより妨げられずに、ライダ７ｂによって周辺の障害物等を検出することができる。
【0022】
プレート昇降機構１３は、長尺プレート１１ａ，１１ｂに接触するようにロータリーエンコーダ１９が設けられており、昇降する長尺プレート１１ａ，１１ｂの進退に応じてロータリーエンコーダ１９が回転可能に構成されている。ロータリーエンコーダ１９は、昇降する長尺プレート１１ａ，１１ｂの進退に連動して回転する回転方向や回転数に基づいて、昇降時の長尺プレート１１ａ，１１ｂの移動方向や移動距離を特定してセンサ７ａの高さ方向ｚの位置を計測可能に構成されている。
【0023】
かかる構成に加えて、本実施形態では、図３の３Ａ及び３Ｂに示すように、例えば、タクトスイッチ等のスイッチ２１ａが天板２ｇの表面に設けられており、センサ設置部１２が下降して最下位置である天板２ｇまで到達したときに、センサ設置部１２の裏面に設けた接触部２１ｂがスイッチ２１ａに当接し、接触部２１ｂによってスイッチ２１ａを押下し得るように構成されている。
【0024】
スイッチ２１ａは、昇降駆動部１７によりセンサ７ａが下降してセンサ設置部１２の接触部２１ｂにより押下されると押下信号を検出し、得られた検出結果をロータリーエンコーダ１９に出力する。これにより、ロータリーエンコーダ１９は、スイッチ２１ａから取得した検出結果に基づいて、最下位置に到達したセンサ７ａの現在の高さ方向ｚの位置を基準位置として設定する。
【0025】
ここで、ロータリーエンコーダ１９は、相対的な回転数しか計測できないことから、センサ７ａの基準位置を設定しない場合、起動時におけるセンサ７ａの高さ方向ｚの位置が不明であり、昇降するセンサ７ａの正確な高さ方向ｚの位置を計測することが困難となる。そのため、昇降装置５は、起動時に昇降駆動部１７を駆動させ、センサ設置部１２の接触部２１ｂがスイッチ２１ａを押下して当該スイッチ２１ａで押下信号が得られるまで、一対の長尺プレート１１ａ，１１ｂを下降させる。これにより、ロータリーエンコーダ１９は、起動時に、最下位置に到達したセンサ７ａの高さ方向ｚの位置を基準位置として確実に設定することができ、以降、最下位置を基準位置としてセンサ７ａの高さ方向ｚの位置を正確に計測することができる。
【0026】
（２）＜昇降装置の全体構成＞
次に、昇降装置５の全体構成について説明する。図４に示すように、昇降装置５は、軽量なアルミニウムやアルミニウム合金等でなる板状の台座９と、台座９上に設けられた一対の巻尺部１０ａ，１０ｂと、同じく台座９上に設けられたプレート昇降機構１３と、重ね合わせた一対の長尺プレート１１ａ，１１ｂの自由端部に設けられたセンサ設置部１２と、センサ設置部１２に設けられたセンサ７ａと、基台２の天板２ｇに設けられたスイッチ２１ａとを有する。
次に、昇降装置５の全体構成について説明する。図４に示すように、昇降装置５は、軽量なアルミニウムやアルミニウム合金等でなる板状の台座９と、台座９上に設けられた一対の巻尺部１０ａ，１０ｂと、同じく台座９上に設けられたプレート昇降機構１３と、重ね合わせた一対の長尺プレート１１ａ，１１ｂの自由端部に設けられたセンサ設置部１２と、センサ設置部１２に設けられたセンサ７ａと、基台２の天板２ｇに設けられたスイッチ２１ａとを有する。
【0027】
一対の各巻尺部１０ａ，１０ｂは、内部に各長尺プレート１１ａ，１１ｂがそれぞれ渦巻状に巻装されており、台座９上に所定距離を設けて対向配置されている。各巻尺部１０ａ，１０ｂは、内部にゼンマイバネなどの弾性部材を備えており、当該弾性部材によって、巻尺部１０ａ，１０ｂにそれぞれ巻装された各長尺プレート１１ａ，１１ｂに、当該長尺プレート１１ａ，１１ｂを渦巻状に巻き取る方向の力（弾性復元力）を与えている。
【0028】
各巻尺部１０ａ，１０ｂは、長尺プレート１１ａ，１１ｂが出入りする出入口が対向して配置されており、出入口から延出した長尺プレート１１ａ，１１ｂが、当該出入口から、巻尺部１０ａ，１０ｂ間に設けたプレート昇降機構１３に向けて台座９に沿って直線的に引き延ばされている。また、巻尺部１０ａ，１０ｂは、台座９上において長尺プレート１１ａ，１１ｂが同一直線上の位置でそれぞれ延出されるように対向配置されている。
【0029】
巻尺部１０ａ，１０ｂの出入口から延出した長尺プレート１１ａ，１１ｂは、巻尺部１０ａ，１０ｂ間に配置したプレート昇降機構１３で直角に折り曲げられ、プレート昇降機構１３によって自由端部同士が重ねられた状態でそのまま高さ方向ｚに向けて延出される。
【0030】
ここで、長尺プレート１１ａ，１１ｂは、各巻尺部１０ａ，１０ｂからそれぞれ送り出されて外力が与えられない状態では直線状を成して移動可能な程度の剛性を有しており、さらに、プレート昇降機構１３で略直角に折り曲げられ、かつ、巻尺部１０ａ，１０ｂにおいて渦巻状に巻き付けられる程度の弾性を有している。なお、本実施形態に係る各長尺プレート１１ａ，１１ｂは、例えば、アルミニウムやアルミニウム合金等の長尺の帯状金属プレートで形成しているが、本発明はこれに限らず、その他、帯状樹脂プレート等によって形成するようにしてもよい。
【0031】
本実施形態に係る長尺プレート１１ａ，１１ｂは、同一形状及び同一部材により形成されており、自由端部の断面が弓なり状に湾曲した形状を有している。このように、長尺プレート１１ａ，１１ｂは、自由端部の断面が弓なり状に湾曲した形状とすることで、直線性の向上が図られているとともに、巻尺部１０ａ，１０ｂ内での捲回性及びプレート昇降機構１３での折曲性の向上が図られている。また、長尺プレート１１ａ，１１ｂは、自由端部の断面が弓なり状に湾曲した形状において、湾曲した表面の凹部面が外側に向けて配置され、湾曲した裏面の凸部面同士が互いに結合するように重ね合わせられて自由端部に連結先端部１１ｃが形成されている。
【0032】
なお、巻尺部１０ａ，１０ｂからそれぞれ延びる長尺プレート１１ａ，１１ｂの自由端部をプレート昇降機構１３で略直角に折り曲げるが、ここで「略直角」とは、長尺プレート１１ａ，１１ｂが延在する長手方向（ここではｘ方向）を基準として、例えば、７０°以上１１０°以下の範囲内の角度が望ましく、この場合、これら方向に延びる方向が高さ方向となる。
【0033】
プレート昇降機構１３は、アルミニウムやアルミニウム合金等の金属製部材で形成された筐体１３ａ，１３ｂを有しており、２つの長尺プレート１１ａ，１１ｂの各自由端部を略直角に折り曲げて重ね合わせ当該自由端部同士を連結させるプレート連結部１５が筐体１３ａ，１３ｂに設けられている。プレート連結部１５には、一方のガイドローラ１５ａが一方の筐体１３ａに回転可能に設けられ、他方のガイドローラ１５ｂが他方の筐体１３ｂに回転可能に設けられている。また、プレート連結部１５は、ガイドローラ１５ａ，１５ｂが所定の隙間を設けて対向配置された構成を備え、ガイドローラ１５ａ，１５ｂ間の隙間を通過する長尺プレート１１ａ，１１ｂに対向するようにガイド板２４を備えている。
【0034】
プレート連結部１５は、ｘ方向から同一直線上で対向するように延出されている一対の長尺プレート１１ａ，１１ｂを、ガイドローラ１５ａ，１５ｂによってそれぞれ略直角に折り曲げてガイドローラ１５ａ，１５ｂ間の隙間を通して高さ方向ｚへと案内する。ガイドローラ１５ａ，１５ｂ間の隙間において高さ方向ｚに向けて延びる一対の長尺プレート１１ａ，１１ｂは、ガイド板２４によって高さ方向ｚに向けて直線状に案内される。
【0035】
ガイドローラ１５ａ，１５ｂの上方には、当接ローラ１８が一方の筐体１３ａに回転可能に設けられ、ローラ状の昇降駆動部１７が他方の筐体１３ｂに回転可能に設けられている。昇降駆動部１７と当接ローラ１８は、これら昇降駆動部１７と当接ローラ１８との間に長尺プレート１１ａ，１１ｂが通過可能なように隙間を設けて対向配置されている。
【0036】
ガイドローラ１５ａ，１５ｂ間を通過した一対の長尺プレート１１ａ，１１ｂは、昇降駆動部１７と当接ローラ１８との間を通過するとともに、当該当接ローラ１８によって昇降駆動部１７に押し付けられている。これにより、長尺プレート１１ａ，１１ｂには、昇降駆動部１７の回転駆動力が伝達される。
【0037】
昇降駆動部１７は、正逆回転することにより生じる回転駆動力を長尺プレート１１ａ，１１ｂに与え、回転に連動させて長尺プレート１１ａ，１１ｂを高さ方向ｚに沿って往復直線運動させる。なお、本実施形態では、昇降駆動部１７及び当接ローラ１８の各外周面には、例えば、シリコーン系樹脂（シリコーンゴム）等のような弾性部材でなる環状体が設けられており、長尺プレート１１ａ，１１ｂの表面に環状体が接触することで昇降駆動部１７及び当接ローラ１８に対する長尺プレート１１ａ，１１ｂの摩擦力が高められ、昇降駆動部１７の正逆回転に連動して長尺プレート１１ａ，１１ｂが昇降し得るように構成されている。
【0038】
昇降駆動部１７及び当接ローラ１８の上方には、ロータリーエンコーダ１９が一方の筐体１３ａに回転可能に設けられ、当接ローラ２０が他方の筐体１３ｂに回転可能に設けられている。ロータリーエンコーダ１９と当接ローラ２０は、これらロータリーエンコーダ１９と当接ローラ２０との間に長尺プレート１１ａ，１１ｂが通過可能なように隙間を設けて対向配置されている。
【0039】
ロータリーエンコーダ１９は、長尺プレート１１ａ，１１ｂの高さ方向ｚへの移動に連動して正逆回転し、この際に生じる回転方向及び回転数に基づいて、設定された基準位置からのセンサ７ａの高さ方向ｚの位置を計測し、得られた計測結果を演算処理装置４に出力する。なお、本実施形態では、ロータリーエンコーダ１９の外周面には、弾性部材でなる環状体が設けられており、長尺プレート１１ａの表面に環状体が接触することでロータリーエンコーダ１９に対する長尺プレート１１ａの摩擦力が高められ、長尺プレート１１ａ，１１ｂの昇降に連動してロータリーエンコーダ１９が確実に正逆回転し得るように構成されている。
【0040】
なお、本実施形態では、例えば、他方の筐体１３ｂに調整長孔２２ａを有し、一方の筐体１３ａに対して、調整長孔２２ａの長さでｘ方向に他方の筐体１３ｂを移動可能に構成されている。これにより、作業者等によって長尺プレート１１ａ，１１ｂの設置作業が行われる際は、一方の筐体１３ａに対して他方の筐体１３ｂを調整長孔２２ａの長さだけ遠ざけるように移動させ、筐体１３ａ，１３ｂ間に形成された隙間に高さ方向ｚに沿って長尺プレート１１ａ，１１ｂを配置させる。
【0041】
この状態で他方の筐体１３ｂを調整長孔２２ａに沿って一方の筐体１３ａに近づけてゆき、ガイドローラ１５ａ，１５ｂ間と、昇降駆動部１７及び当接ローラ１８間と、ロータリーエンコーダ１９及び当接ローラ２０間とに、それぞれ長尺プレート１１ａ，１１ｂを挟持させ、調整長孔２２ａに調整ネジ２２ｂを螺着させることにより、他方の筐体１３ｂの位置を固定する。これにより、プレート昇降機構１３は、昇降駆動部１７の正逆回転に連動して長尺プレート１１ａ，１１ｂを昇降させることができるとともに、長尺プレート１１ａ，１１ｂの昇降に連動してロータリーエンコーダ１９を正逆回転させることができる。
【0042】
略直角に折り曲げられて重ね合わせられる２つの長尺プレート１１ａ，１１ｂの自由端部には、例えば、自由端部同士をボルト及びナットによって連結させた連結先端部１１ｃが形成されており、連結先端部に１１ｃにキャップ状のセンサ設置部１２が被着されている。センサ設置部１２は、上側の表面にセンサ７ａが固定され、下側の裏面に接触部２１ｂが設けられた構成を有し、図３の３Ｂに示したように、下降して最下位置まで到達したときに、天板２ｇに設けたスイッチ２１ａが当該接触部２１ｂに当接して当該接触部２１ｂで当該スイッチ２１ａを押下する。
【0043】
なお、天板２ｇは、長尺プレート１１ａ，１１ｂが挿通される貫通孔２ｈの周囲に、連結板２５が設けられ、重ね合わされた状態の長尺プレート１１ａ，１１ｂを当該連結板２５の挿通孔（後述する）に挿通させている。図５に示すように、連結板２５は、板状本体２５ａに挿通孔２５ｂとネジ孔２５ｃとが穿設されている。挿通孔２５ｂは、重ね合わされた状態の長尺プレート１１ａ，１１ｂの断面形状と同じ形状であって、かつ、長尺プレート１１ａ，１１ｂの断面形状よりも僅かに大きい形状からなり、昇降時に長尺プレート１１ａ，１１ｂが離間することを防止している。
【0044】
（３）＜自走式ロボットの回路構成＞
次に自走式ロボット１の回路構成について説明する。図６に示すように、自走式ロボット１には、演算処理装置４と走行制御装置３ｄと操作部３５と昇降装置５とが設けられており、演算処理装置４により走行制御装置３ｄと昇降装置５とが統括的に制御されている。演算処理装置４は、自走式ロボット１を統括的に制御するＣＰＵ(Central Processing Unit)構成の制御部３１が設けられ、制御部３１に対して、現在位置検出部３２、送受信部３３及び信号生成部３４が接続された構成を有する。
次に自走式ロボット１の回路構成について説明する。図６に示すように、自走式ロボット１には、演算処理装置４と走行制御装置３ｄと操作部３５と昇降装置５とが設けられており、演算処理装置４により走行制御装置３ｄと昇降装置５とが統括的に制御されている。演算処理装置４は、自走式ロボット１を統括的に制御するＣＰＵ(Central Processing Unit)構成の制御部３１が設けられ、制御部３１に対して、現在位置検出部３２、送受信部３３及び信号生成部３４が接続された構成を有する。
【0045】
なお、図６ではライダ７ｂ及び撮像センサ７ｃは図示していないが、これらライダ７ｂ及び撮像センサ７ｃは、基台２の周辺環境を観測し、観測により得られた２次元情報及び３次元情報を検出信号として演算処理装置４や走行制御装置３ｄに出力する。これにより、走行制御装置３ｄは、検出信号に基づいて車輪３ａ，３ｂ，３ｃの駆動を制御し、基台２の周辺で検出した障害物を回避する回避動作等を実行させる。
【0046】
制御部３１は、操作部３５が操作されて電源が投入されると、現在位置検出部３２や、送受信部３３、信号生成部３４、走行制御装置３ｄ、昇降装置５等の各回路部に起動信号を出力し、当該起動信号に基づいて各回路部を起動させる。そして、制御部３１は、送受信部３３を介して受信した外部装置からの各種命令に応じて、自走式ロボット１全体を制御し、各種機能を実現する。
【0047】
例えば、制御部３１は、送受信部３３を介して受信した走行情報と、現在位置検出部３２で取得した自走式ロボット１の現在位置情報とに基づいて走行制御装置３ｄを制御し、走行制御装置３ｄにより車輪３ａ，３ｂ，３ｃを駆動させて自走式ロボット１を屋内の定められた経路に沿って所定領域を自律的に走行させる。
【0048】
昇降装置５は、昇降装置５を統括的に制御するＣＰＵ(Central Processing Unit)構成の昇降制御部３７が設けられており、この昇降制御部３７に対して、センサ７ａと昇降駆動部１７とロータリーエンコーダ１９とスイッチ２１ａとが接続された構成を有する。昇降制御部３７は、演算処理装置４から受け取った起動信号に基づいて昇降駆動部１７を起動させ、初動動作として当該昇降駆動部１７により一対の長尺プレート１１ａ，１１ｂを巻尺部１０ａ，１０ｂにそれぞれ巻き取らせ、スイッチ２１ａで押下信号が得られるまでセンサ設置部１２を下降させる。
【0049】
スイッチ２１ａは、センサ設置部１２が最下位置まで下降して接触部２１ｂにより押下されたことを示す押下信号を検出すると、当該押下信号を昇降駆動部１７及びロータリーエンコーダ１９に出力する。これにより、昇降駆動部１７は、スイッチ２１ａからの押下信号に基づいて停止して長尺プレート１１ａ，１１ｂの下降を終了し、ロータリーエンコーダ１９は、スイッチ２１ａからの押下信号に基づいて、センサ７ａの高さ方向ｚでの現在の高さ位置を最下位置であるとして基準位置に設定する。
【0050】
その後、昇降装置５は、演算処理装置４からの制御信号に基づいて昇降駆動部１７を正逆回転させて長尺プレート１１ａ，１１ｂを昇降させるとともに、長尺プレート１１ａ，１１ｂの進退に連動して正逆回転するロータリーエンコーダ１９の回転方向及び回転数に基づいて、設定された基準位置からのセンサ７ａの高さ方向ｚの位置を計測し、得られた計測結果を演算処理装置４の信号生成部３４に出力する。
【0051】
信号生成部３４は、昇降装置５のロータリーエンコーダ１９から得られたセンサ７ａの高さ方向ｚの位置を示す高さ情報を取得するとともに、このときの自走式ロボット１の現在位置情報と、センサ７ａから得られた検出信号とを取得する。信号生成部３４は、現在位置検出部３２から取得した自走式ロボット１の現在位置情報と、昇降装置５のロータリーエンコーダ１９から取得したセンサ７ａの高さ情報と、センサ７ａから取得した検出信号とを対応付けた計測データを生成し、得られた計測データを送受信部３３により外部装置に送信する。
【0052】
これにより、自走式ロボット１は、計測データに基づいて、自走式ロボット１が巡回した屋内領域の地図データ上に、ＣＯ２濃度を計測したときの高さ情報も含めてＣＯ２濃度の計測値を重ね合わせた３Ｄ地図データを外部装置に生成させ、管理者等に対して３Ｄ地図データを介して屋内のＣＯ２濃度の状況を把握させることができる。
【0053】
（４）＜作用及び効果＞
以上の構成において、自走式ロボット１は、基台２の周辺環境を観測し、観測により得られた情報に基づいて検出信号を出力するセンサ７ａを高さ方向ｚに昇降させる昇降装置５を備え、当該昇降装置５において、一対の巻尺部１０ａ，１０ｂから長尺プレート１１ａ，１１ｂを引き出させ、又は、一対の巻尺部１０ａ，１０ｂに長尺プレート１１ａ，１１ｂを巻き取らせて、センサ設置部１２を高さ方向ｚに昇降させる。
以上の構成において、自走式ロボット１は、基台２の周辺環境を観測し、観測により得られた情報に基づいて検出信号を出力するセンサ７ａを高さ方向ｚに昇降させる昇降装置５を備え、当該昇降装置５において、一対の巻尺部１０ａ，１０ｂから長尺プレート１１ａ，１１ｂを引き出させ、又は、一対の巻尺部１０ａ，１０ｂに長尺プレート１１ａ，１１ｂを巻き取らせて、センサ設置部１２を高さ方向ｚに昇降させる。
【0054】
これに加えて、自走式ロボット１は、認識部となるスイッチ２１ａにより最下位置に位置決めされたときのセンサ７ａの高さ方向ｚの位置を基準位置として設定し、当該基準位置からのセンサ７ａの高さ方向ｚの位置をロータリーエンコーダ１９によって検出するようにした。
【0055】
このように、自走式ロボット１は、スイッチ２１ａにより最下位置に位置決めされたときのセンサ７ａの高さ方向ｚの位置を基準位置として設定し得、当該基準位置からのセンサ７ａの高さ方向ｚの位置を検出するようにしたことから、高さ方向ｚを含めた立体的な環境計測を正確に行うことができる。
【0056】
（５）＜他の実施形態＞
（５－１）＜他の実施形態におけるセンサの基準位置の設定手法＞
上述した実施形態においては、昇降駆動部により昇降されるセンサの高さ方向の基準位置となる最下位置にセンサを位置決めさせたことを認識する認識部として、昇降駆動部１７により昇降されるセンサ７ａの高さ方向ｚの基準位置となる最下位置にセンサ７ａが位置決めされたことを認識するスイッチ２１ａを適用した場合について述べたが、本発明はこれに限らない。例えば、他の認識部としては、ロータリーエンコーダ１９の回転状況と、昇降駆動部１７の駆動状況とに基づいて、センサ７ａが最下位置に到達したことを認識する認識部を適用してもよい。
（５－１）＜他の実施形態におけるセンサの基準位置の設定手法＞
上述した実施形態においては、昇降駆動部により昇降されるセンサの高さ方向の基準位置となる最下位置にセンサを位置決めさせたことを認識する認識部として、昇降駆動部１７により昇降されるセンサ７ａの高さ方向ｚの基準位置となる最下位置にセンサ７ａが位置決めされたことを認識するスイッチ２１ａを適用した場合について述べたが、本発明はこれに限らない。例えば、他の認識部としては、ロータリーエンコーダ１９の回転状況と、昇降駆動部１７の駆動状況とに基づいて、センサ７ａが最下位置に到達したことを認識する認識部を適用してもよい。
【0057】
この場合、認識部は、昇降駆動部１７からの駆動信号に基づいて昇降駆動部１７の駆動状況を認識するとともに、ロータリーエンコーダ１９の回転信号に基づいてロータリーエンコーダ１９の回転状況を認識する。昇降駆動部１７は、長尺プレート１１ａ，１１ｂを下降させることによりセンサ７ａを最下位置まで下降させると、昇降駆動部１７が駆動信号に基づいて駆動していてもセンサ設置部１２が天板２ｇに当接するため、長尺プレート１１ａ，１１ｂやセンサ７ａの移動が停止する。このため、ロータリーエンコーダ１９は、長尺プレート１１ａ，１１ｂの移動が停止することにより回転が停止し、回転信号が生成されることはない。
【0058】
認識部は、昇降駆動部１７からの駆動信号を検出するものの、ロータリーエンコーダ１９から回転信号を検出できない場合、センサ７ａが最下位置まで到達してセンサ設置部１２が天板２ｇに当接していると認識し、得られた認識結果をロータリーエンコーダ１９に出力する。これにより、ロータリーエンコーダ１９は、認識部から取得した認識結果に基づいて、最下位置に位置決めされた現時点のセンサ７ａの高さ方向ｚの位置を基準位置として設定し、当該基準位置からのセンサ７ａの高さ方向ｚの位置を検出する。
【0059】
このような自走式ロボット１であっても、上述した実施形態と同様に、認識部により最下位置に位置決めされたときのセンサ７ａの高さ方向ｚの位置を基準位置として設定し得、当該基準位置からのセンサ７ａの高さ方向ｚの位置を検出するようにしたことから、高さ方向ｚを含めた立体的な環境計測を正確に行うことができる。
【0060】
（５－２）＜長尺プレートの配置位置＞
長尺プレート１１ａ，１１ｂの配置位置については、図７に示すように、長尺プレート１１ａ，１１ｂの弓なり状に湾曲した凹部面を有する面が、ライダ７ｂから照射されるレーザＬ１の照射方向に対して直線上に配置されることが望ましい。これにより、自走式ロボット１は、長尺プレート１１ａ，１１ｂが高さ方向ｚに延びてセンサ設置部１２が、ライダ７ｂのレーザが出射される回転面よりも上方に配置されていても、ライダ７ｂから出射されるレーザが長尺プレート１１ａ，１１ｂにより妨げられることを低減させることができ、その分、ライダ７ｂによって周辺の障害物等を検出することができる。
長尺プレート１１ａ，１１ｂの配置位置については、図７に示すように、長尺プレート１１ａ，１１ｂの弓なり状に湾曲した凹部面を有する面が、ライダ７ｂから照射されるレーザＬ１の照射方向に対して直線上に配置されることが望ましい。これにより、自走式ロボット１は、長尺プレート１１ａ，１１ｂが高さ方向ｚに延びてセンサ設置部１２が、ライダ７ｂのレーザが出射される回転面よりも上方に配置されていても、ライダ７ｂから出射されるレーザが長尺プレート１１ａ，１１ｂにより妨げられることを低減させることができ、その分、ライダ７ｂによって周辺の障害物等を検出することができる。
【0061】
（５－３）＜他の実施形態に係る自走式ロボット＞
上述した実施形態においては、一対の巻尺部１０ａ，１０ｂの間の所定位置にプレート昇降機構１３を固定させた場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば、一対の巻尺部１０ａ，１０ｂの間に、プレート昇降機構１３を往復直線運動可能に設ける構成としてもよい。
上述した実施形態においては、一対の巻尺部１０ａ，１０ｂの間の所定位置にプレート昇降機構１３を固定させた場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば、一対の巻尺部１０ａ，１０ｂの間に、プレート昇降機構１３を往復直線運動可能に設ける構成としてもよい。
【0062】
ここで、図８の８Ａ及び８Ｂは、高さ方向ｚと直交するｘ方向において、プレート昇降機構１３が一対の巻尺部１０ａ，１０ｂの間を往復直線運動可能に設けられている自走式ロボット１ａの全体構成を示す。この場合、自走式ロボット１ａに設けた昇降装置５ａは、プレート連結部１５と昇降駆動部１７とロータリーエンコーダ１９とが設けられたプレート昇降機構１３が、一対の巻尺部１０ａ，１０ｂの間に設けられたガイドフレーム４６に沿って往復直線運動する。
【0063】
ガイドフレーム４６は、軽量なアルミニウムやアルミニウム合金等によって形成されており、両側面には長手方向（ｘ方向）に一直線状に延びるガイド溝（図示せず）がそれぞれ形成されている。プレート昇降機構１３は、ガイドフレーム４６の各ガイド溝に沿って転動可能な複数のローラ５０を備え、ローラ５０によってガイドフレーム４６に沿ってｘ方向に往復直線運動可能に支持されている。
【0064】
昇降装置５ａには、プレート昇降機構１３をガイドフレーム７に沿ってｘ方向に往復直線運動させるスライド駆動部（図示せず）が設けられており、スライド駆動部に設けられたモータや、当該モータとプレート昇降機構１３とを連動させるタイミングベルト等によりモータの動力をプレート昇降機構１３に伝える。これにより、プレート昇降機構１３は、スライド駆動部の駆動力によりガイドフレーム４６に沿って一対の巻尺部１０ａ，１０ｂの間を往復直線運動する。
【0065】
以上の構成においても、自走式ロボット１ａは、上述した実施形態と同様にスイッチ２１ａにより最下位置に位置決めされたときのセンサ７ａの高さ方向ｚの位置を基準位置として設定し得、当該基準位置からのセンサ７ａの高さ方向ｚの位置を検出するようにしたことから、高さ方向ｚを含めた立体的な環境計測を正確に行うことができる。また、自走式ロボット１ａは、必要に応じてプレート昇降機構１３だけをｘ方向にスライド移動させることにより、基台２を移動させずにセンサ７ａによりｘ方向における周辺環境を観測し得る。
【0066】
（５－４）＜スライド装置を設けた他の実施形態に係る自走式ロボット＞
上述した実施形態においては、センサ７ａを高さ方向ｚに沿って昇降させる昇降装置５のみを１つ設けた自走式ロボット１について説明したが、本発明はこれに限らず、例えば、複数の昇降装置５を設けたり、図９に示すように、昇降装置５に加えてｘ方向に他のセンサ７ａ１，７ａ２をスライド自在に有するスライド装置５２ａ，５２ｂを設けたりした自走式ロボット１ｂを適用してもよい。
上述した実施形態においては、センサ７ａを高さ方向ｚに沿って昇降させる昇降装置５のみを１つ設けた自走式ロボット１について説明したが、本発明はこれに限らず、例えば、複数の昇降装置５を設けたり、図９に示すように、昇降装置５に加えてｘ方向に他のセンサ７ａ１，７ａ２をスライド自在に有するスライド装置５２ａ，５２ｂを設けたりした自走式ロボット１ｂを適用してもよい。
【0067】
この場合、スライド装置５２ａ，５２ｂは同一構成であり、上述した昇降装置５を向きを変えて配置したものである。そのため、スライド装置５２ａ，５２ｂは、センサ７ａ１，７ａ２がスライドする方向がｘ方向となる以外は昇降装置５の構成と同じ構成となる。
【0068】
自走式ロボット１ｂは、基台２の第２の基台部２ｂの天板２ｇの下方に第２の仕切り板２ｌが設けられており、第２の仕切り板２ｌと、第２の仕切り板２ｌに立設された４本の支柱２ｋとでなる第３の基台部２ｊが設けられている。そして、第３の基台部２ｊの支柱２ｋ上に天板２ｇが設けられている。
【0069】
そして、自走式ロボット１ｂは、第２の仕切り板２ｌにスライド装置５２ａ，５２ｂが設けられた構成を有する。ここで、センサ７ａとは異なる他のセンサ７ａ１（７ａ２）を高さ方向ｚとは異なるｘ方向にスライドさせるスライド装置５２ａ（５２ｂ）は、一対の長尺プレート５４ａ（５４ｂ）がそれぞれ渦巻状に巻装されて紙面奥側に所定距離を設けて対向配置された一対の他の巻尺部５３ａ（５３ｂ）を備えている。
【0070】
また、スライド装置５２ａ（５２ｂ）は、一対の他の巻尺部５３ａ（５３ｂ）からそれぞれ延びる長尺プレート５４ａ（５４ｂ）の各自由端部を略直角に折り曲げて重ね合わせ、一対の長尺プレート５４ａ（５４ｂ）の自由端部同士を連結させる第２のプレート連結部を備えている。なお、図９に示すスライド装置５２ａ，５２ｂでは、第２のプレート連結部を構成するガイドローラ１５ａ，１５ｂのみをそれぞれ図示している。
【0071】
第２のプレート連結部で連結された一対の長尺プレート５４ａ（５４ｂ）の自由端部には、他のセンサ７ａ１（７ａ２）が設置される第２のセンサ設置部１２ａ（１２ｂ）が設けられている。図９では、同一構成のスライド装置５２ａ，５２ｂが左右対称に設けられており、例えば、スライド装置５２ａに着目すると、昇降駆動部１７と同様の構成でなるスライド駆動部１７ａ（ローラ１８ａと対向する紙面奥側の位置にあり、スライド装置５２ａでは図示せず）によって、一対の他の巻尺部５３ａから長尺プレート５４ａを引き出させ、又は、一対の他の巻尺部５３ａに長尺プレート５４ａを巻き取らせて、第２のセンサ設置部１２ａをｘ方向にスライドさせる。
【0072】
また、スライド装置５２ａ（５２ｂ）には、スライド駆動部１７ａによりスライドされる他のセンサ７ａ１（７ａ２）の移動方向の基準位置となる所定位置に他のセンサ７ａ１（７ａ２）を位置決めされたことを認識する第２のスイッチ２１ｃを有する。この第２のスイッチ２１ｃは、例えば、基台２の支柱２ｋに設けられている。
【0073】
移動方向検出部となるロータリーエンコーダ１９は、スライド駆動部１７ａにより第２のセンサ設置部１２ａがスライドされて当該第２のスイッチ２１ｃを押下することで生成された押下信号を取得し、押下信号と取得したときの他のセンサ７ａ１のスライド方向（ｘ方向）の位置を基準位置として設定し、基準位置からの他のセンサ７ａ１のスライド方向の位置を検出する。
【0074】
そして、スライド装置５２ａ，５２ｂは、図示しない演算処理装置に設けた信号生成部によって、ロータリーエンコーダ１９で検出した他のセンサ７ａ１（７ａ２）のスライド方向の位置と、センサ７ａ１（７ａ２）から取得した検出信号と、現在位置検出部３２から取得した自走式ロボット１ｂの現在位置情報と、昇降装置５のロータリーエンコーダ１９から取得したセンサ７ａの高さ情報と、センサ７ａから取得した検出信号とを対応付けた計測データを生成し、得られた計測データを送受信部３３により外部装置に送信する。
【0075】
これにより、自走式ロボット１ｂは、計測データに基づいて、自走式ロボット１が巡回した屋内領域の地図データ上に、ＣＯ２濃度を計測したときの高さ方向ｚでの位置や、当該高さ方向ｚと異なるｘ方向での位置も含めて、ＣＯ２濃度の複数の計測値を重ね合わせた３Ｄ地図データを外部装置に生成させ、管理者等に対して３Ｄ地図データを介して屋内のＣＯ２濃度の状況を把握させることができる。
【0076】
（５－５）＜その他＞
なお、上述した実施形態においては、基台の周辺環境を観測し、観測により得られた情報に基づいて検出信号を出力するセンサとして、基台２の周辺環境のＣＯ２濃度を観測し、観測により得られた情報に基づいてＣＯ２濃度の計測値を示す検出信号を出力するセンサ７ａを適用した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば、その他のガスセンサや、温度センサ、湿度センサ、照度センサ、放射線センサ、近接センサ、磁気センサ、撮像センサ、気圧センサ、加速度センサ、騒音センサ又は音響センサのいずれかを、昇降装置５に設置するセンサとして適用してもよい。一例としては、上述した実施形態のライダ７ｂ又は撮像センサ７ｃを、センサ７ａに替えてセンサ設置部１２に設置してもよく、また、センサ７ａ、ライダ７ｂ及び撮像センサ７ｃ等の複数のセンサをセンサ設置部１２に設置するようにしてもよい。
なお、上述した実施形態においては、基台の周辺環境を観測し、観測により得られた情報に基づいて検出信号を出力するセンサとして、基台２の周辺環境のＣＯ２濃度を観測し、観測により得られた情報に基づいてＣＯ２濃度の計測値を示す検出信号を出力するセンサ７ａを適用した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば、その他のガスセンサや、温度センサ、湿度センサ、照度センサ、放射線センサ、近接センサ、磁気センサ、撮像センサ、気圧センサ、加速度センサ、騒音センサ又は音響センサのいずれかを、昇降装置５に設置するセンサとして適用してもよい。一例としては、上述した実施形態のライダ７ｂ又は撮像センサ７ｃを、センサ７ａに替えてセンサ設置部１２に設置してもよく、また、センサ７ａ、ライダ７ｂ及び撮像センサ７ｃ等の複数のセンサをセンサ設置部１２に設置するようにしてもよい。
【0077】
また、上述した実施形態においては、自走式ロボットとして、自律的に所定領域を走行する自走式ロボット１を適用した場合について説明したが、本発明はこれに限らず、例えば、管理者等による外部操作に応じて所定領域を走行する自走式ロボットを適用してもよい。この場合、昇降装置５についても、管理者等による外部操作に応じてセンサ７ａを高さ方向ｚに昇降させるようにしてもよい。
【0078】
また、上述した実施形態においては、現在位置検出部として、ライダ７ｂ及び撮像センサ７ｃで検出した周辺環境情報を用いてＳＬＡＭ技術により所定領域での基台２の現在位置を検出する現在位置検出部３２を適用した場合について説明したが、本発明はこれに限らず、例えば、ＧＰＳ等を利用して所定領域での基台２の現在位置を検出する現在位置検出部を適用してもよい。
【符号の説明】
【0079】
１，１ａ，１ｂ 自走式ロボット
２ 基台
３ 走行装置
４ 演算処理装置
５ 昇降装置
７ａ センサ
１０ａ，１０ｂ 巻尺部
１１ａ，１１ｂ 長尺プレート
１２ センサ設置部
１７ 昇降駆動部
１９ ロータリーエンコーダ（高さ方向検出部）
２１ａ スイッチ（認識部）
３２ 現在位置検出部
３３ 送受信部（送信部）
２ 基台
３ 走行装置
４ 演算処理装置
５ 昇降装置
７ａ センサ
１０ａ，１０ｂ 巻尺部
１１ａ，１１ｂ 長尺プレート
１２ センサ設置部
１７ 昇降駆動部
１９ ロータリーエンコーダ（高さ方向検出部）
２１ａ スイッチ（認識部）
３２ 現在位置検出部
３３ 送受信部（送信部）
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【手続補正書】
【提出日】2024-01-30
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
自律的に又は外部操作に応じて所定領域を走行する自走式ロボットであって、
基台と、
前記基台を所望方向に走行させる走行装置と、
前記所定領域での前記基台の現在位置を検出する現在位置検出部と、
前記基台の周辺環境を観測し、観測により得られた情報に基づいて検出信号を出力するセンサと、
前記基台に設けられ、かつ、前記センサを高さ方向に昇降させる昇降装置と、
を備え、
前記昇降装置は、
長尺プレートが渦巻状に巻装されて所定距離を設けて対向配置された一対の巻尺部と、
一対の前記巻尺部からそれぞれ延びる前記長尺プレートの各自由端部を略直角に折り曲げて重ね合わせ、一対の前記長尺プレートの自由端部同士を連結させるプレート連結部と、
前記プレート連結部で連結された一対の前記長尺プレートの自由端部に設けられ、前記センサが設置されるセンサ設置部と、
一対の前記巻尺部から前記長尺プレートを引き出させ、又は、一対の前記巻尺部に前記長尺プレートを巻き取らせて、前記センサ設置部を高さ方向に昇降させる昇降駆動部と、
前記昇降駆動部により昇降される前記センサの高さ方向の基準位置となる最下位置に前記センサが位置決めされたことを認識する認識部と、
前記最下位置に位置決めされたときの前記センサの高さ方向の位置を前記基準位置として設定し、前記基準位置からの前記センサの高さ方向の位置を検出する高さ方向検出部と、
を備え、
前記基台に設けた演算処理装置によって、前記現在位置検出部で検出した前記基台の現在位置と、前記高さ方向検出部で検出した前記センサの高さ方向の位置と、前記センサから出力された検出信号と、を対応付けた計測データを生成する、自走式ロボット。
基台と、
前記基台を所望方向に走行させる走行装置と、
前記所定領域での前記基台の現在位置を検出する現在位置検出部と、
前記基台の周辺環境を観測し、観測により得られた情報に基づいて検出信号を出力するセンサと、
前記基台に設けられ、かつ、前記センサを高さ方向に昇降させる昇降装置と、
を備え、
前記昇降装置は、
長尺プレートが渦巻状に巻装されて所定距離を設けて対向配置された一対の巻尺部と、
一対の前記巻尺部からそれぞれ延びる前記長尺プレートの各自由端部を略直角に折り曲げて重ね合わせ、一対の前記長尺プレートの自由端部同士を連結させるプレート連結部と、
前記プレート連結部で連結された一対の前記長尺プレートの自由端部に設けられ、前記センサが設置されるセンサ設置部と、
一対の前記巻尺部から前記長尺プレートを引き出させ、又は、一対の前記巻尺部に前記長尺プレートを巻き取らせて、前記センサ設置部を高さ方向に昇降させる昇降駆動部と、
前記昇降駆動部により昇降される前記センサの高さ方向の基準位置となる最下位置に前記センサが位置決めされたことを認識する認識部と、
前記最下位置に位置決めされたときの前記センサの高さ方向の位置を前記基準位置として設定し、前記基準位置からの前記センサの高さ方向の位置を検出する高さ方向検出部と、
を備え、
前記基台に設けた演算処理装置によって、前記現在位置検出部で検出した前記基台の現在位置と、前記高さ方向検出部で検出した前記センサの高さ方向の位置と、前記センサから出力された検出信号と、を対応付けた計測データを生成する、自走式ロボット。
【請求項2】
前記認識部は、前記センサが前記最下位置に到達したときに前記センサ設置部により押下されるスイッチであり、前記スイッチは、前記センサ設置部により押下されたことを検出すると、得られた検出結果を前記高さ方向検出部に出力し、
前記高さ方向検出部は、前記スイッチから取得した検出結果に基づいて、前記センサの現在の高さ方向の位置を前記基準位置として設定する、
請求項１に記載の自走式ロボット。
前記高さ方向検出部は、前記スイッチから取得した検出結果に基づいて、前記センサの現在の高さ方向の位置を前記基準位置として設定する、
請求項１に記載の自走式ロボット。
【請求項3】
前記高さ方向検出部は、前記長尺プレートの進退に応じて回転して回転状況に応じて前記センサの高さ方向の位置を検出するロータリーエンコーダであり、
前記認識部は、前記ロータリーエンコーダの回転状況と、前記昇降駆動部の駆動状況とに基づいて、前記センサが前記最下位置に到達したことを認識し、
前記ロータリーエンコーダは、前記認識部の認識結果に基づいて、前記センサの現在の高さ方向の位置を前記基準位置として設定する、
請求項１に記載の自走式ロボット。
前記認識部は、前記ロータリーエンコーダの回転状況と、前記昇降駆動部の駆動状況とに基づいて、前記センサが前記最下位置に到達したことを認識し、
前記ロータリーエンコーダは、前記認識部の認識結果に基づいて、前記センサの現在の高さ方向の位置を前記基準位置として設定する、
請求項１に記載の自走式ロボット。
【請求項4】
前記センサは、ガスセンサ、温度センサ、湿度センサ、照度センサ、放射線センサ、近接センサ、磁気センサ、撮像センサ、気圧センサ、加速度センサ、騒音センサ又は音響センサのいずれかである、
請求項１に記載の自走式ロボット。
請求項１に記載の自走式ロボット。
【請求項5】
前記所定領域内での前記基台の現在位置と、現在位置での前記センサの高さ方向の位置と、前記センサで得られた検出結果とを対応付けた３Ｄ地図データを前記計測データに基づいて生成する外部装置に、前記計測データを送信する送信部を有する、
請求項１に記載の自走式ロボット。
請求項１に記載の自走式ロボット。
【請求項6】
前記基台は、
前記センサとは異なる他のセンサを前記高さ方向とは異なる方向にスライドさせるスライド装置を備え、
前記スライド装置は、
長尺プレートが渦巻状に巻装されて所定距離を設けて対向配置された一対の他の巻尺部と、
一対の前記他の巻尺部からそれぞれ延びる前記長尺プレートの各自由端部を略直角に折り曲げて重ね合わせ、一対の前記長尺プレートの自由端部同士を連結させる第２のプレート連結部と、
前記第２のプレート連結部で連結された一対の前記長尺プレートの自由端部に設けられ、前記他のセンサが設置される第２のセンサ設置部と、
一対の前記他の巻尺部から前記長尺プレートを引き出させ、又は、一対の前記他の巻尺部に前記長尺プレートを巻き取らせて、前記第２のセンサ設置部を前記高さ方向とは異なる方向にスライドさせるスライド駆動部と、
前記スライド駆動部によりスライドされる前記他のセンサの移動方向の基準位置となる所定位置に前記他のセンサを位置決めされたことを認識する第２の認識部と、
前記所定位置に位置決めされたときの前記他のセンサのスライド方向の位置を前記基準位置として設定し、前記基準位置からの前記他のセンサのスライド方向の位置を検出する移動方向検出部と、
を備え、
前記演算処理装置は、前記移動方向検出部で検出した前記他のセンサのスライド方向の位置と、前記他のセンサから出力された検出信号を前記計測データに対応付ける、
請求項１に記載の自走式ロボット。
前記センサとは異なる他のセンサを前記高さ方向とは異なる方向にスライドさせるスライド装置を備え、
前記スライド装置は、
長尺プレートが渦巻状に巻装されて所定距離を設けて対向配置された一対の他の巻尺部と、
一対の前記他の巻尺部からそれぞれ延びる前記長尺プレートの各自由端部を略直角に折り曲げて重ね合わせ、一対の前記長尺プレートの自由端部同士を連結させる第２のプレート連結部と、
前記第２のプレート連結部で連結された一対の前記長尺プレートの自由端部に設けられ、前記他のセンサが設置される第２のセンサ設置部と、
一対の前記他の巻尺部から前記長尺プレートを引き出させ、又は、一対の前記他の巻尺部に前記長尺プレートを巻き取らせて、前記第２のセンサ設置部を前記高さ方向とは異なる方向にスライドさせるスライド駆動部と、
前記スライド駆動部によりスライドされる前記他のセンサの移動方向の基準位置となる所定位置に前記他のセンサを位置決めされたことを認識する第２の認識部と、
前記所定位置に位置決めされたときの前記他のセンサのスライド方向の位置を前記基準位置として設定し、前記基準位置からの前記他のセンサのスライド方向の位置を検出する移動方向検出部と、
を備え、
前記演算処理装置は、前記移動方向検出部で検出した前記他のセンサのスライド方向の位置と、前記他のセンサから出力された検出信号を前記計測データに対応付ける、
請求項１に記載の自走式ロボット。
【請求項7】
前記昇降装置は、
前記プレート連結部と前記昇降駆動部と前記高さ方向検出部とが設けられたプレート昇降機構と、
一対の前記巻尺部の間に設けられ、前記プレート昇降機構が往復直線運動するガイドフレームと、
前記ガイドフレームに沿って前記プレート昇降機構を往復直線運動させるスライド駆動部と、
を有し、
前記プレート昇降機構が、一対の前記巻尺部の間を、前記高さ方向と直交する方向に往復直線運動可能に設けられている、
請求項１に記載の自走式ロボット。
前記プレート連結部と前記昇降駆動部と前記高さ方向検出部とが設けられたプレート昇降機構と、
一対の前記巻尺部の間に設けられ、前記プレート昇降機構が往復直線運動するガイドフレームと、
前記ガイドフレームに沿って前記プレート昇降機構を往復直線運動させるスライド駆動部と、
を有し、
前記プレート昇降機構が、一対の前記巻尺部の間を、前記高さ方向と直交する方向に往復直線運動可能に設けられている、
請求項１に記載の自走式ロボット。