特開 2025-24970 風量測定ロボット

(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】P2025024970

(43)【公開日】2025-02-21

(54)【発明の名称】風量測定ロボット

(51)【国際特許分類】

   G01P 5/12 20060101AFI20250214BHJP

【ＦＩ】

G01P5/12 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023129383

(22)【出願日】2023-08-08

(71)【出願人】

【識別番号】000001373

【氏名又は名称】鹿島建設株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】505466295

【氏名又は名称】株式会社イクシス

(71)【出願人】

【識別番号】391004791

【氏名又は名称】カジマメカトロエンジニアリング株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002468

【氏名又は名称】弁理士法人後藤特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】横山 太郎

(72)【発明者】

【氏名】後藤 真一郎

(72)【発明者】

【氏名】関 太介

(72)【発明者】

【氏名】小内 真

(72)【発明者】

【氏名】加藤 誠

(72)【発明者】

【氏名】高木 良介

(72)【発明者】

【氏名】土岐 亮太

(72)【発明者】

【氏名】山崎 文敬

(72)【発明者】

【氏名】中山 錬

(72)【発明者】

【氏名】山▲崎▼ 亘

(72)【発明者】

【氏名】佐原 真介

(72)【発明者】

【氏名】渡辺 亮

(72)【発明者】

【氏名】木▲崎▼ 康弘

(72)【発明者】

【氏名】浦田 達也

(57)【要約】

【課題】制気口に対する風量測定部の位置合わせ精度を向上させる。
【解決手段】風量測定ロボット１００は、床面２を移動可能な台車部１０と、台車部１０上に載置される昇降部１７と、昇降部１７により昇降される風量測定部２０と、風量測定部２０の位置を水平面内において変位可能な水平変位部３０と、制気口３の設置位置に関連する天井面１ａの状態を検知可能な撮像部５１と、台車部１０、昇降部１７及び水平変位部３０の作動を制御する制御部５０と、を備え、制御部５０は、制気口２の設置位置データに基づいて測定対象となる制気口３の下方へと台車部１０を移動させた後、撮像部５１により検知された天井面１ａの状態に基づいて、台車部１０及び水平変位部３０の少なくとも一方の作動を制御し、制気口３の設置位置に対する風量測定部２０の位置を調整する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

天井面に設けられた制気口から吹出す風量または前記制気口が吸込む風量を測定する風量測定ロボットであって、
床面を移動可能な台車部と、
前記台車部上に載置される昇降部と、
風量を計測する風量センサ部と、前記風量センサ部に風を導くフードと、を有し、前記昇降部により昇降される風量測定部と、
前記風量測定部の位置を水平面内において変位可能な水平変位部と、
前記制気口の設置位置に関連する前記天井面の状態を検知可能な天井状態検知部と、
前記台車部、前記昇降部及び前記水平変位部の作動を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記制気口の設置位置データに基づいて測定対象となる前記制気口の下方へと前記台車部を移動させた後、前記天井状態検知部により検知された前記天井面の状態に基づいて、前記台車部及び前記水平変位部の少なくとも一方の作動を制御し、前記制気口の設置位置に対する前記風量測定部の位置を調整する、
風量測定ロボット。

【請求項2】

前記台車部は、旋回中心を中心として旋回可能な構成を有しており、
前記風量測定部は、水平面内における中心位置が前記旋回中心と一致するように前記昇降部を介して前記台車部に設置される、
請求項１に記載の風量測定ロボット。

【請求項3】

前記水平変位部は、前記風量測定部の位置を、前記台車部の前後進方向に対して直交する方向に変位可能であり、
測定対象となる前記制気口に近接して別の制気口が前記天井面に設置されている場合、前記制御部は、前記制気口と前記別の制気口とが並ぶ方向における前記風量測定部の位置を前記水平変位部によって調整する、
請求項１または２に記載の風量測定ロボット。

【請求項4】

前記制御部は、前記制気口の設置位置に対する前記風量測定部の位置を調整した後、前記昇降部により前記風量測定部を前記天井面に向けて上昇させ、前記フードが前記天井面に当接する前に、前記制気口の設置位置に対する前記風量測定部の位置の調整を再度実行する、
請求項１または２に記載の風量測定ロボット。

【請求項5】

前記制御部は、前記天井状態検知部により検知された前記天井面の状態から前記天井面に格子状に設けられたバー部材を抽出し、抽出された形状に基づいて、測定対象となる前記制気口の設置位置を推定する、
請求項１または２に記載の風量測定ロボット。

【請求項6】

前記制御部は、前記天井状態検知部により検知された前記天井面の状態から前記天井面に設けられた前記制気口を抽出し、抽出された形状に基づいて、測定対象となる前記制気口の設置位置を推定する、
請求項１または２に記載の風量測定ロボット。

【請求項7】

前記水平変位部は、前記風量測定部の位置を、水平面内において互いに直交する二軸方向に変位可能であるとともに、水平面内において回転変位可能であり、
前記制御部は、前記制気口の設置位置に対する前記風量測定部の位置を、前記水平変位部の作動を制御することによって調整する、
請求項１に記載の風量測定ロボット。

【請求項8】

前記天井面に対する前記フードの傾きを検出する傾斜検出部と、
前記天井面に対する前記フードの傾きを変更可能な傾斜変更部と、をさらに備え、
前記制御部は、前記傾斜検出部により検知された前記天井面に対する前記フードの傾きに基づいて、前記傾斜変更部を制御し、前記天井面に対する前記フードの傾きを調整する、
請求項１または２に記載の風量測定ロボット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、風量測定ロボットに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、天井面に設けられた制気口から吹出す風量または制気口が吸込む風量を測定する制気口検査装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２１－１６２４０８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載された制気口検査装置は、自動走行可能な台車部を備えており、予め設定された検査位置付近、すなわち、制気口の下方近傍へと移動することが可能な構成となっている。しかしながら、風量センサや風量センサへと風を導くフードが制気口の直下に位置した状態となるように台車部を毎回精度よく停止させることは困難であり、例えば、周囲の環境によっては自己位置の特定にずれが生じ、予め求められたマップ上の所定の位置に台車部を停止させることができず、制気口の位置に対するフードの位置がずれてしまい、結果として、制気口の風量を正確に計測することができなくなるおそれがある。

【0005】

本発明は、制気口に対する風量測定部の位置合わせ精度を向上させることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、天井面に設けられた制気口から吹出す風量または制気口が吸込む風量を測定する風量測定ロボットであって、床面を移動可能な台車部と、台車部上に載置される昇降部と、風量を計測する風量センサ部と風量センサ部に風を導くフードとを有し昇降部により昇降される風量測定部と、風量測定部の位置を水平面内において変位可能な水平変位部と、制気口の設置位置に関連する天井面の状態を検知可能な天井状態検知部と、台車部、昇降部及び水平変位部の作動を制御する制御部と、を備え、制御部は、制気口の設置位置データに基づいて測定対象となる制気口の下方へと台車部を移動させた後、天井状態検知部により検知された天井面の状態に基づいて、台車部及び水平変位部の少なくとも一方の作動を制御し、制気口の設置位置に対する風量測定部の位置を調整する。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、制気口に対する風量測定部の位置合わせ精度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の実施形態に係る風量測定ロボットによって行われる風量測定作業のイメージを示したイメージ図である。

【図2】図１のＡ－Ａ線に沿う断面を示した図であり、台車部について説明するための図である。

【図3】図１の矢印Ｂで示される方向から見た風量測定ロボットの一部を示した図である。

【図4】図３の矢印Ｃで示される方向から見た風量測定部を示した図である。

【図5】図４のＤ－Ｄ線に沿う断面を示した図である。

【図6】風量測定ロボットの制御システム構成を示すブロック図である。

【図7】風量測定ロボットが行う風量測定作業の手順を示したフローチャートである。

【図8】風量測定ロボットによって行われる天井面の状態検知作業のイメージを示したイメージ図である。

【図9】制気口の位置に対する風量測定部の位置を調整する方法について説明するための図である。

【図10】本発明の実施形態に係る風量測定ロボットの変形例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る風量測定ロボットについて説明する。

【0010】

本発明の実施形態に係る風量測定ロボット１００は、外部からの操作を必要としない自律型ロボットであり、図１に示すように、システム天井１の天井面１ａに設けられた制気口３から吹出す風量または制気口３が吸込む風量を測定する作業を自動的に行うものである。

【0011】

以下では、図１に示される互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚの三軸を設定し、Ｘ軸が略水平方向であって後述の台車部１０の前進及び後進方向に沿った方向であり、Ｙ軸が略水平方向であって台車部１０の前進及び後進方向に直交する方向であり、Ｚ軸が略鉛直方向であるものとして、風量測定ロボット１００の構成及び作動を説明する。なお、図１は、風量測定ロボット１００によって行われる風量測定作業をわかりやすく誇張して示したイメージ図であり、実際の大きさや比率とは異なる部分がある。

【0012】

まず、図１～６を参照し、風量測定ロボット１００の構成について説明する。図１は、風量測定作業中の風量測定ロボット１００の側面図であり、図２は、図１のＡ－Ａ線に沿う断面を示した図であり、図３は、図１の矢印Ｂで示される方向から見た風量測定ロボット１００の一部、主に風量測定部２０及び水平変位部３０の部分を示した図であり、図４は、図３の矢印Ｃで示される方向から見た風量測定部２０を示した図であり、図５は、図４のＤ－Ｄ線に沿う断面を示した図であり、図６は、風量測定ロボット１００の制御システム構成を示すブロック図である。

【0013】

風量測定ロボット１００は、図１及び図２に示すように、床面２を移動可能な台車部１０と、台車部１０上に載置される昇降部１７と、昇降部１７により昇降される風量測定部２０と、風量測定部２０の位置を水平面内において変位可能な水平変位部３０と、台車部１０、昇降部１７及び水平変位部３０の作動を制御する制御部５０と、を備える。なお、以下では、図１に示されるように、制気口３から空気が吹き出ており、風量測定ロボット１００は、制気口３から吹き出る空気の風量を測定する場合について説明する。

【0014】

台車部１０は、床面２を自走可能な走行装置であり、本体部１１と、本体部１１に取り付けられた一対の駆動輪１２及び一対の従動輪１３と、一対の駆動輪１２を別々に駆動可能に設けられた図示しない一対のモータと、一対のモータに電力を供給する図示しないバッテリと、を備える。このように一対の駆動輪１２が別々に駆動される構成とすることによって、台車部１０は、旋回中心Ｃ１を中心に、その場で旋回することが可能である。なお、台車部１０に設けられたバッテリは、風量測定ロボット１００内の電装品へ電力を供給する電力供給源としても使用される。

【0015】

台車部１０を、その場で旋回させる構成としては、一対の駆動輪１２を備えた構成に代えて、例えば、３輪のオムニホイールや４輪のメカナムホイールを備えた構成が採用されてもよい。

【0016】

台車部１０の本体部１１には、図１に示されるように、上下方向（Ｚ軸方向）に伸縮自在な昇降部１７が立設される。昇降部１７は、多段型テレスコ（登録商標）ピック式電動アクチュエータであり、昇降部１７の上端には、有底筒状の取付スリーブ１８が、台車部１０に対して風量測定部２０を取り付けるために設けられている。

【0017】

また、台車部１０の本体部１１には、台車部１０周辺の形状データを取得可能な測域センサ１５（情報取得器）が設けられる。測域センサ１５は、ＬｉＤＡＲ（light detection and ranging）等のレーザレンジスキャナであり、検出データは、後述のように、風量測定ロボット１００の自己位置を特定するために用いられる。なお、測域センサ１５の検出データは、台車部１０の周囲の障害物を検知するためにも用いられる。

【0018】

また、台車部１０の本体部１１には、加速度センサ、ジャイロセンサ及び地磁気センサが組み合わされた慣性計測装置（ＩＭＵ：Inertial Measurement Unit）が設けられており、風量測定ロボット１００の自己位置を特定するために慣性計測装置を利用した公知の歩行者自律航法（ＰＤＲ：Pedestrian Dead Reckoning）が補助的に用いられてもよい。

【0019】

なお、風量測定ロボット１００の自己位置の特定精度を向上させるために、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の近距離無線通信手段によって受信された複数のＢＬＥビーコン（Bluetooth（登録商標） Low Energy Beacon）のビーコン信号に基づいて、風量測定ロボット１００の自己位置を特定するようにしてもよい。なお、ビーコン信号を発信するＢＬＥビーコンは、建築物内の所定の位置に予め設置される。

【0020】

風量測定部２０は、風量を計測する風量センサ部２１と、風量センサ部２１に風を導くフード２２と、により構成された測定ユニットであり、水平変位部３０を介して取付スリーブ１８に取り付けられる。

【0021】

風量センサ部２１は、図３及び図４に示されるように、空気が流れる流路が内部に形成された筒状部２１ａと、筒状部２１ａ内の略中央に配置された検出部２１ｂと、を有する。検出部２１ｂには、風量の計測に用いられる図示しない温度センサや圧力センサが適宜配置される。なお、検出部２１ｂに配置されるセンサは、温度センサや圧力センサに限定されず、空気の流量を計測することが可能なセンサであればどのようなセンサであってもよく、例えば、熱式風速計（アネモマスター風速計）であってもよい。

【0022】

フード２２は、空気がほぼ透過しない樹脂によって形成された部材であり、図３及び図４に示されるように、風量センサ部２１に接続される下端側は、略円形の開口端を有する形状となっている一方、制気口３に近付けられる上端側は、略矩形状の開口端を有する形状となっている。このようにフード２２は、制気口３から吹き出た空気のほぼ全量を風量センサ部２１へと導くことが可能な形状となっている。なお、制気口３に空気が吸い込まれる場合、フード２２は、風量センサ部２１を通過した空気のみを制気口３へと導くことが可能である。

【0023】

フード２２の上端部には、図４に示されるように、略矩形状の開口端に沿って、枠体２３が略矩形状に設置されており、枠体２３の上方には、図５に示されるように、所定の形状の開口部２５ａが形成された仕切り板２５が載置されている。

【0024】

ここで、制気口３の周辺には、システム天井１の天井裏の空間の圧力が僅かに負圧となることによって、空気を吸い込む隙間が形成されることがある。このように空気を吸い込む隙間が、制気口３とともにフード２２によって覆われると、制気口３から吹き出した空気が隙間を通じて天井裏の空間に吸い込まれることによって、制気口３から吹き出た空気の全量が風量センサ部２１へと導かれず、結果として、制気口３から吹き出した空気の流量を精度良く計測することができなくなるおそれがある。

【0025】

このため、本実施形態では、制気口３の形状に合わせて所定の形状に形成された開口部２５ａを有する仕切り板２５をフード２２の上端部に取り付けることによって、制気口３の周辺の隙間を仕切り板２５によって閉塞し、フード２２内において制気口３のみが開口するようにしている。また、上述のような隙間と制気口３とが連通することを確実に防止するために、仕切り板２５の上面には、開口部２５ａを取り囲むようにスポンジ状またはゴム状の図示しないシール部材が取り付けられている。

【0026】

仕切り板２５は、開口部２５ａの形状が異なるものが予め複数用意されており、風量測定対象となる制気口３の形状に応じて適切な仕切り板２５に交換可能である。なお、上述のような隙間が制気口３の周囲にない場合には、枠体２３に仕切り板２５を取り付けなくてもよい。

【0027】

また、枠体２３には、フード２２が天井面１ａに対して接触した状態となったか否か、すなわち、制気口３から吹き出た空気を、フード２２を介して風量センサ部２１へと導くことが可能な状態となったか否かを検出するための構造が設けられている。

【0028】

具体的には、図５に示されるように、枠体２３の各辺には長手方向に沿って溝部２３ａが形成されており、溝部２３ａ内には、プッシュスイッチ式の接触センサ５２と、スポンジ状またはゴム状のシール部材２４が上面に取り付けられた押圧部２６と、が底部側から順に収容されている。押圧部２６は、溝部２３ａ内において、接触センサ５２に内蔵された図示しない弾性部材によって上方へと付勢された状態となっている。

【0029】

つまり、上方への付勢力に抗して押圧部２６が下方へと押し込まれると、接触センサ５２が作動する構成となっている。なお、押圧部２６を上方へと付勢する弾性部材は、接触センサ５２に内蔵されたものに限定されず、これとは別に溝部２３ａ内に設けられていてもよい。

【0030】

また、上方へと付勢される押圧部２６が溝部２３ａから外れてしまうこと防止するために、押圧部２６は、枠体２３に上下方向に沿って形成された長孔２３ｂに挿入されたピン部材２６ａを介して、枠体２３によって上下方向（Ｚ軸方向）に移動可能に支持される。また、図５に示されるように、シール部材２４の上面には、仕切り板２５が載置されている。

【0031】

したがって、フード２２が天井面１ａに接近すると、最初に仕切り板２５が天井面１ａに接触し、さらに仕切り板２５が天井面１ａに押し付けられることで押圧部２６が下方へと移動すると、接触センサ５２が押圧部２６に押圧されて作動状態となる。これによりフード２２が天井面１ａに対して接触した状態となったことが検知される。

【0032】

なお、シール部材２４は、フード２２が天井面１ａに勢いよく衝突することを防止する緩衝材として機能するとともに、仕切り板２５の開口部２５ａを通じて制気口３からフード２２内へと導かれた空気が、仕切り板２５と枠体２３との間の隙間から外部へと漏れ出ることを防止するシール部として機能する。

【0033】

接触センサ５２は、制御部５０に電気的に接続されており、制御部５０は、押圧部２６により押圧されることによって接触センサ５２の通電状態が切り換わると、フード２２が天井面１ａに接触したと判定する。なお、接触センサ５２は、枠体２３の各辺に略等間隔で複数個（例えば、２～３個）設置される。

【0034】

水平変位部３０は、風量測定部２０を支持する支持枠３４と、台車部１０の前進及び後進方向に直交する方向（Ｙ軸方向）に沿って支持枠３４を変位させることが可能な電動スライダ３１と、を有する。

【0035】

電動スライダ３１は、取付スリーブ１８に固定される駆動部３２と、駆動部３２によってＹ軸方向に沿って駆動されるレール部材３３と、を有するリニアスライド式の電動アクチュエータである。

【0036】

支持枠３４は、環状に形成された部材であり、Ｘ軸方向に沿って平行に延びる一対の第１支持部材３４ａと、一対の第１支持部材３４ａの一端部からＺ軸方向に沿って上方へと延びる一対の第２支持部材３４ｂと、一対の第２支持部材３４ｂの上端を連結する第３支持部材３４ｃと、一対の第１支持部材３４ａの他端部を連結する第４支持部材３４ｄと、で構成される。各第１支持部材３４ａには、固定部材３８を介して風量測定部２０が固定され、各第２支持部材３４ｂには、Ｙ軸方向に沿って延びる電動スライダ３１のレール部材３３の端部がそれぞれ固定される。

【0037】

また、第３支持部材３４ｃの取付スリーブ１８に対向する面には、Ｙ軸方向に沿ってレール部材３５が設けられており、取付スリーブ１８には、レール部材３５の動きをガイドするガイド部３６が設けられる。

【0038】

風量測定部２０の重量の一部は、第３支持部材３４ｃを介して取付スリーブ１８に作用することになるが、第３支持部材３４ｃと取付スリーブ１８との間には、レール部材３５とガイド部３６とにより構成されるリニアガイドが設けられるため、第３支持部材３４ｃと取付スリーブ１８との間において大きな摩擦力が生じることが回避される。これにより、支持枠３４により支持される風量測定部２０のＹ軸方向における位置を、電動スライダ３１によって微調整することが可能となる。

【0039】

このように、水平変位部３０は、風量測定部２０の位置を、台車部１０の前後進方向に対して直交する方向（Ｙ軸方向）に変位可能な構成となっている。

【0040】

上述のような構成の水平変位部３０及び昇降部１７を介して台車部１０に設置される風量測定部２０の水平面内における中心位置Ｃ２（図４参照）は、風量測定部２０が初期位置（基準位置）にあるとき、台車部１０の旋回中心Ｃ１（図２参照）と一致するようになっている。なお、風量測定部２０が初期位置（基準位置）にあるときとは、水平変位部３０による風量測定部２０のＹ軸方向における変位量がゼロであるときを意味する。

【0041】

したがって、制気口３の形状に合わせて仕切り板２５に形成された開口部２５ａの向きと制気口３の向きとの間にずれがあった場合、旋回中心Ｃ１を中心に台車部１０を旋回させることによって、開口部２５ａの向きを制気口３の向きに合わせることが可能である。

【0042】

風量測定ロボット１００は、上記各機構に加えて、制気口３の設置位置（位置及び向き）に関連する天井面１ａの状態を検知可能な天井状態検知部としての撮像部５１をさらに備える。

【0043】

撮像部５１は、天井面１ａ側を撮像するように設置されたデジタルカメラであり、図３に示されるように、撮像方向が昇降部１７の伸縮方向（Ｚ軸方向）に沿った方向となるように、撮像面５１ａが天井面１ａ側を向いた状態で取付スリーブ１８に固定される。なお、撮像部５１を天井面１ａに近付けるために、例えば、上下方向に伸縮自在な機構を介して撮像部５１を取付スリーブ１８に固定してもよい。必要に応じて撮像部５１を天井面１ａに近付けることで、制気口３の設置位置に関連する天井面１ａの状態を撮像部５１によって、より正確に把握することができる。

【0044】

撮像部５１によって撮像された画像は、制御部５０へと送られ、後述のように、主に制気口３の設置位置に対する風量測定部２０の位置を調整するために用いられる。なお、撮像部５１の設置位置は、図１に示されるように、取付スリーブ１８を挟んで風量測定部２０とは反対側の位置に限定されず、天井面１ａを撮像可能であればどのような位置であってもよく、取付スリーブ１８の風量測定部２０側であってもよいし、風量測定部２０のフード２２内や枠体２３内であってもよい。また、撮像部５１の数は、１つに限定されず、２つ以上設けられていてもよい。

【0045】

制御部５０は、図６に示されるように、撮像部５１、接触センサ５２及び測域センサ１５（情報取得器）により取得された種々データと、予め読み込まれたＢＩＭ（Building Information Modeling）等の作業エリアに関するデータとに基づいて、台車部１０、水平変位部３０及び昇降部１７の作動を主に制御する。なお、制御部５０が行う具体的な制御については、後述される風量測定方法の説明において詳述する。

【0046】

制御部５０は、具体的には、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、及びＩ／Ｏインターフェース（入出力インターフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成され、台車部１０の本体部１１内に設置される。ＲＡＭはＣＰＵの処理におけるデータを記憶し、ＲＯＭはＣＰＵの制御プログラム等を予め記憶し、Ｉ／Ｏインターフェースは制御部５０に接続された装置や検出器との情報の入出力に使用される。制御部５０は、複数のマイクロコンピュータで構成されていてもよく、例えば、風量測定部２０と台車部１０とにそれぞれ設けられていてもよい。

【0047】

また、制御部５０には、図６に示されるように、風量測定ロボット１００に対して作業の指示を行ったり、作業状況を監視したりする外部のサーバＳとデータの送受信を行うための通信部５０ａが設けられる。通信部５０ａは、インターネット回線を介してデータを送信可能な一般的な無線通信機器であってもよいし、ＢＬＥ（Bluetooth（登録商標） Low Energy）やＷｉ－Ｆｉ（登録商標）といった近距離無線通信機器であってもよい。また、風量測定ロボット１００が複数配置される場合には、通信部５０ａは、ロボット同士の通信に用いられてもよい。

【0048】

続いて、図７から図９を参照し、上記構成の風量測定ロボット１００によって、制気口３から吹き出る空気の風量を測定する方法について説明する。図７は、風量測定ロボット１００が行う作業の手順を示したフロー図であり、図８は、撮像部５１により天井面１ａの状態を検知する作業について説明するための図であり、図９は、撮像部５１により撮像された画像に基づいて制気口３の位置に対する風量測定部２０の位置を調整する方法について説明するための図である。

【0049】

まず、ステップＳ１１では、風量測定ロボット１００の制御部５０において、作業エリアに関するデータが読み込まれ、記憶される。具体的には、制御部５０の通信部５０ａを介してサーバＳからＢＩＭ等の図面データが取得され、記憶部に記憶される。ここで読み込まれるデータには、ＢＩＭ等の図面データに加えて、測定対象となる制気口３の位置及び向きを含む設置位置データ、風量の測定を行う巡回順序、巡回ルートなどが含まれる。

【0050】

次に、ステップＳ１２では、制御部５０は、台車部１０の測域センサ１５によって、風量測定ロボット１００の周辺の情報、例えば、柱までの距離や柱の配置を取得し、記憶されたＢＩＭ等の図面データと取得された情報とを照合することにより、風量測定ロボット１００の自己位置、すなわち、図面データ上での座標を認識する。制御部５０は、自己位置を特定するために、ＳＬＡＭ（Simultaneous Localization and Mapping）機能を有していてもよい。

【0051】

続くステップＳ１３では、制御部５０は、最初に風量の測定が行われる制気口３の位置座標をステップＳ１１で読み込まれたデータから目標位置座標として抽出し、台車部１０を制御することによって風量測定ロボット１００を目標位置座標に向けて移動させる。なお、最初に風量の測定が行われる制気口３は、風量測定ロボット１００が置かれた場所から最も近くにある制気口３であってもよい。

【0052】

風量測定ロボット１００の移動が完了すると、図８に示されるように、制御部５０は、撮像部５１によって、制気口３の座標位置を含む天井面１ａの画像を取得し、取得された画像から制気口３の位置を検出する（ステップＳ１４）。なお、図８に示されるように、風量測定ロボット１００が目標位置座標へと移動し、撮像部５１により画像が取得されるまで、昇降部１７は、収縮した状態とされる。

【0053】

次に図９を参照し、ステップＳ１４で行われる制気口３の位置検出について具体的に説明する。図９の（ａ）には、撮像部５１によって取得された画像データＰ１が示されており、図９の（ｂ）には、画像データＰ１を画像処理した後の第１画像処理データＡＰ１が示されており、図９の（ｃ）には、第１画像処理データＡＰ１とは別の画像処理が行われた後の第２画像処理データＡＰ２が示されている。

【0054】

図９の（ａ）の画像データＰ１に示されるように、グリッドタイプのシステム天井１は、格子状に結合されたバー部材４と、バー部材４で区切られたフレームに載置される天井ボード５と、制気口３や照明７が組み込まれたユニットパネル６と、で主に構成される。

【0055】

図９の（ｂ）に示される例では、二値化処理等の画像処理により画像データＰ１から台車部１０の前後進方向に延びるバー部材４及び台車部１０の幅方向に延びるバー部材４が、第１抽出ラインＬ１及び第２抽出ラインＬ２としてそれぞれ抽出される。

【0056】

そして、第１抽出ラインＬ１及び第２抽出ラインＬ２によって囲まれたエリアのうち、画像の略中央にあるエリアが、制気口３が設置されたエリアとして推定される推定エリアＡ１として設定されるとともに、推定エリアＡ１の中心位置が制気口３の推定中心Ｃ３として設定される。このように推定エリアＡ１と制気口３の推定中心Ｃ３とは、バー部材４を抽出することにより得られた抽出ラインＬ１，Ｌ２によって形成された形状に基づいて推定される。

【0057】

推定エリアＡ１の外形形状と推定中心Ｃ３が設定されることによって、水平面内における推定エリアＡ１に対する風量測定部２０の傾斜度合、すなわち、第１抽出ラインＬ１と台車部１０の前後進方向とが成す角度が把握されるとともに、風量測定部２０の中心位置Ｃ２に対する推定中心Ｃ３のずれ、すなわち、台車部１０の前後進方向における差分及び幅方向における差分がそれぞれ把握される。

【0058】

一方、図９の（ｃ）に示される例では、予め記憶された制気口３の平面形状と略一致する部分を形成する線が、第３抽出ラインＬ３（台車部１０の前後進方向に延びるライン）及び第４抽出ラインＬ４（台車部１０の幅方向に延びるライン）として、画像データＰ１からパターン認識等の画像処理によりそれぞれ抽出される。なお、制気口３の平面形状は、測定対象となる制気口３の下方へと移動する際に、ＢＩＭ等の図面データを介してサーバＳ等から取得されてもよい。

【0059】

そして、第３抽出ラインＬ３及び第４抽出ラインＬ４によって囲まれたエリアが、制気口３が設置されたエリアとして推定される推定エリアＡ２として設定されるとともに、推定エリアＡ２の中心位置が制気口３の推定中心Ｃ３として設定される。このように推定エリアＡ２と制気口３の推定中心Ｃ３とは、画像データＰ１から制気口３と同形状の部位を抽出することにより得られた抽出ラインＬ３，Ｌ４によって形成された形状に基づいて推定される。

【0060】

推定エリアＡ２の外形形状と推定中心Ｃ３が設定されることによって、図９の（ｂ）に示される例と同様に、水平面内における推定エリアＡ２に対する風量測定部２０の傾斜度合、すなわち、推定エリアＡ２の長手方向におけるラインと台車部１０の前後進方向とが成す角度が把握されるとともに、風量測定部２０の中心位置Ｃ２に対する推定中心Ｃ３のずれ、すなわち、台車部１０の前後進方向における差分及び幅方向における差分がそれぞれ把握される。

【0061】

なお、図９には、風量測定部２０のフード２２等の写り込みがない場合が示されているが、撮像部５１によって取得された画像データＰ１にはフード２２等が写り込んでいてもよく、この場合、制気口３の設置位置の推定に不要な部分は、画像処理により適宜除去される。

【0062】

上述のような画像処理によって、撮像部５１により取得された画像データＰ１から制気口３の設置位置（位置及び向き）が推定されると、ステップＳ１５に進み、制御部５０は、台車部１０及び水平変位部３０の作動を制御し、制気口３に対する風量測定部２０の位置を調整する。一方、制気口３の位置及び向きが推定されなかった場合、例えば、制気口３が何らかの障害物によって覆われており、画像データＰ１から制気口３の位置を検出することができないような場合には、風量測定作業を行うことができないとしてステップＳ２２に進む。

【0063】

ステップＳ１５では、まず、ステップＳ１４で把握された推定エリアＡ１，Ａ２に対する風量測定部２０の傾斜度合を解消するために、制御部５０は、旋回中心Ｃ１を中心に台車部１０を旋回させる。具体的には、図９の（ｂ）に示される例では、第１抽出ラインＬ１と台車部１０の前後進方向とが成す角度（または、第２抽出ラインＬ２と台車部１０の幅方向とが成す角度）だけ台車部１０を旋回させることによって、風量測定部２０の向きを制気口３の向きに一致させ、図９の（ｃ）に示される例では、第３抽出ラインＬ３と台車部１０の前後進方向とが成す角度（または、第４抽出ラインＬ４と台車部１０の幅方向とが成す角度）だけ台車部１０を旋回させることによって、風量測定部２０の向きを制気口３の向きに一致させる。

【0064】

続いて、風量測定部２０の向きを制気口３の向きに一致させた後の状態（図９の（ｂ）に示される例では、第１抽出ラインＬ１と台車部１０の前後進方向とが略平行となった状態、図９の（ｃ）に示される例では、第３抽出ラインＬ３と台車部１０の前後進方向とが略平行となった状態）において生じると予測される台車部１０の前後進方向における風量測定部２０の中心位置Ｃ２と推定中心Ｃ３との差分を解消するために、制御部５０は、台車部１０を前進または後進させて、風量測定部２０を台車部１０の前後進方向（Ｘ軸方向）に移動させる。

【0065】

これとほぼ同時に、制御部５０は、風量測定部２０の向きを制気口３の向きに一致させた後の状態において生じると予測される台車部１０の幅方向における風量測定部２０の中心位置Ｃ２と推定中心Ｃ３との差分を解消するために、水平変位部３０を作動させて、風量測定部２０を台車部１０の幅方向（Ｙ軸方向）に移動させる。

【0066】

なお、台車部１０の旋回により風量測定部２０の向きを制気口３の向きに一致させた後、風量測定部２０の位置を台車部１０の前後進方向及び幅方向に移動させる距離を確認するために、天井面１ａの画像を撮像部５１により再度取得し、制気口３の位置を再検出するようにしてもよい。

【0067】

ここで、制気口３及び照明７が組み込まれたユニットパネル６には、システム天井１の天井裏の空間の圧力が負圧となることによって空気を吸い込むスリット状の吸込口が照明７に沿って形成されることがある。このように測定対象となる制気口３に近接して、別の制気口として機能する吸込口が天井面１ａに設けられている場合、仕切り板２５の開口部２５ａ内に吸込口の一部が入ってしまわないようにするために、制気口３と吸込口とが並ぶ方向における風量測定部２０の位置の調整を精度よく行う必要がある。

【0068】

電動スライダ３１による位置調整精度は、台車部１０の走行による位置調整精度よりも高いことから、本実施形態では、制気口３と別の制気口とが並ぶ方向、例えば、ユニットパネル６において、制気口３と照明７とが並ぶ方向における風量測定部２０の位置の調整は、水平変位部３０によって行っている。これにより、仕切り板２５の開口部２５ａ内に制気口３とは別の制気口が入ることが防止され、結果として、制気口３の風量を正確に測定することが可能となる。

【0069】

なお、風量測定部２０の位置の調整精度があまり要求されない制気口３と別の制気口とが並ぶ方向に直交する方向、例えば、制気口３の長手方向に関する情報についても、ステップＳ１１において取得されたデータに含まれている。このため、台車部１０は、上述のステップＳ１３において、台車部１０の前後進方向が制気口３の長手方向に沿うように移動して停止するように制御される。

【0070】

このように、台車部１０及び水平変位部３０の作動が制御されることによって、風量測定部２０の中心位置Ｃ２が推定中心Ｃ３にほぼ一致した状態になると、ステップＳ１６に進み、制御部５０は、昇降部１７を伸長させることによって、風量測定部２０を天井面１ａに向けて上昇させる。

【0071】

なお、フード２２が天井面１ａに接触する前に、昇降部１７が所定量だけ伸長した時点で、再度、ステップＳ１４及びステップＳ１５が行われてもよい。このように風量測定部２０を上昇させる途中で、再度、制気口３の設置位置の推定と風量測定部２０の位置の調整とを行うことで、制気口３に対する風量測定部２０の位置を精度よく合わせることが可能となる。

【0072】

続くステップＳ１７において、制御部５０は、風量測定部２０のフード２２が天井面１ａに接触したか否かを判定する。

【0073】

具体的には、枠体２３に設置された複数の接触センサ５２のすべての通電状態が、接触を示す状態に切り替わった時点で、制御部５０は、フード２２が仕切り板２５を介して天井面１ａに対して接触した状態となったと判定する。なお、枠体２３に設置された複数の接触センサ５２のうちの所定数（例えば、半数）以上の通電状態が、接触を示す状態に切り替わった時点で、フード２２が天井面１ａに接触したと判定するようにしてもよい。

【0074】

ステップＳ１７において、フード２２が天井面１ａに接触したと判定されると、ステップＳ１８に進み、制御部５０は、風量測定を開始する。一方、ステップＳ１７において、フード２２が天井面１ａに接触していないと判定されると、ステップＳ１６に戻り、制御部５０は、昇降部１７の伸長を継続する。

【0075】

なお、予め設定された上限伸長量を超えて昇降部１７を伸長させてもフード２２が天井面１ａに接触したと判定されない場合、接触センサ５２の故障やフード２２が天井面１ａに対して風量測定が困難なほど傾斜していることが推定されることから、このような場合は、風量測定作業を行うことができないとしてステップＳ２２に進むようにしてもよい。

【0076】

フード２２が仕切り板２５を介して天井面１ａに接触した状態となると、ステップＳ１８において、制御部５０は、検出部２１ｂによる風量測定を開始する（図１参照）。

【0077】

続くステップＳ１９において、制御部５０は、風量測定を開始してからの経過時間が、予め設定された測定時間に達したか否かを判定する。経過時間が測定時間に達した場合、風量測定が完了したとしてステップＳ２０に進み、経過時間が測定時間に達していない場合は、風量の測定を継続する。

【0078】

続くステップＳ２０において、制御部５０は、昇降部１７を収縮させることによって、風量測定部２０を下降させる。また、この際、制御部５０は、水平変位部３０による風量測定部２０のＹ軸方向における変位量をリセットし、風量測定部２０の位置を初期位置（基準位置）へと戻す。

【0079】

風量測定部２０が所定の位置まで下降すると、所定の制気口３に対して行われる一連の風量測定作業が終了したとして、制御部５０は、風量測定結果とともに風量測定作業の完了を記憶する（ステップＳ２１）。

【0080】

一方、ステップＳ２２では、所定の制気口３に対して風量測定が完了していないとして、制御部５０は、制気口３の識別番号や設置場所とともに風量測定作業の未完了を記憶する。

【0081】

ステップＳ２１及びステップＳ２２で制御部５０に記憶された風量測定作業に関する情報は、制御部５０の通信部５０ａを介してサーバＳへと逐次送信される。このため、サーバＳを介して風量測定ロボット１００の作業状況を監視するオペレータや現場の作業員は、各制気口３から吹出す風量を容易に把握することができるとともに、風量測定が完了していない制気口３の場所等を把握することができる。

【0082】

なお、制御部５０は、ステップＳ１９において風量測定が完了したと判定された時点で測定データをサーバＳに送信するようにしてもよい。また、制御部５０は、測定データをサーバＳへと送信した後、サーバＳにおいて測定データが受信されたか否かを確認するが、サーバＳから受信確認が送られてこない場合は、サーバＳが停止中と判定し、測定データを未送信データとして保存するとともに、次のステップへ進む。また、制御部５０は、所定のエリア内の複数の制気口３での風量測定が完了した時点で測定データをまとめてサーバＳに送信するようにしてもよい。

【0083】

このようにステップＳ２１及びステップＳ２２において作業状況の記憶が完了すると、ステップＳ２３に進み、制御部５０は、予定されている風量測定作業がすべて完了したか否かを確認する。

【0084】

予定されていた作業がすべて完了した場合、処理を終了し、次の作業の指示をサーバＳから受信するまで風量測定ロボット１００は、待機状態となる。一方、予定されていた作業がまだ完了していない場合、次に風量測定が行われる制気口３の場所へと移動するために、ステップＳ１３に戻る。

【0085】

以上のような工程を経て、各制気口３から吹出す風量は、風量測定ロボット１００によって順次測定される。なお、各制気口３が吸込む風量についても、同様の工程を経て測定可能である。

【0086】

以上の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。

【0087】

上記構成の風量測定ロボット１００によれば、制気口３の設置位置（位置及び向き）に対する風量測定部２０の位置の調整は、撮像部５１（天井状態検知部）により検知された制気口３の設置位置に関連する天井面１ａの状態に基づいて、台車部１０及び水平変位部３０の少なくとも一方の作動を制御することにより行われる。

【0088】

このように、実際に検知された制気口３の設置位置に関連する状態に応じて、台車部１０や水平変位部３０を作動させて風量測定部２０の位置を調整することにより、制気口３に対する風量測定部２０の位置合わせ精度を向上させることが可能となり、結果として、制気口３の風量を正確に測定することができる。

【0089】

なお、次のような変形例も本発明の範囲内であり、変形例に示す構成と上述の実施形態で説明した構成を組み合わせたり、以下の異なる変形例で説明する構成同士を組み合わせたりすることも可能である。

【0090】

上記実施形態では、風量測定部２０の位置を水平面内において変位可能な水平変位部３０は、風量測定部２０の位置を台車部１０の幅方向（Ｙ軸方向）のみに変位可能な構成を有している。これに代えて、水平変位部１３０は、図１０に示される変形例のように、風量測定部２０の位置を台車部１０の前後進方向（Ｘ軸方向）及び台車部１０の幅方向（Ｙ軸方向）に変位可能な構成を有していてもよい。

【0091】

図１０に示される変形例では、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の２軸方向に変位可能なステージ装置が水平変位部１３０として、風量測定部２０と、風量測定部２０を支持する支持枠１３４との間に設置される。この場合、台車部１０の前後進方向（Ｘ軸方向）における風量測定部２０の位置の調整は、台車部１０に代えて、水平変位部１３０によって行われることになるため、風量測定部２０の位置をＸ軸方向及びＹ軸方向において微調整することが可能となる。

【0092】

なお、図１０に示される水平変位部１３０は、風量測定部２０の位置を水平面内において互いに直交する二軸方向（台車部１０の前後進方向（Ｘ軸方向）及び台車部１０の幅方向（Ｙ軸方向））に変位可能な構成を有するとともに、水平面内においてＺ軸方向の軸線を中心に回転変位可能な構成を有するアライメントステージ装置であってもよい。

【0093】

この場合、台車部１０の前後進方向（Ｘ軸方向）における風量測定部２０の位置の調整と、中心位置Ｃ２を中心とする風量測定部２０の向きの調整とは、台車部１０に代えて、水平変位部１３０によって行われることになるため、風量測定部２０の位置及び向きを精度よく微調整することが可能となる。また、風量測定部２０の位置及び向きの調整は、水平変位部１３０のみによって行われることになるため、調整制御を簡素化することが可能になるとともに、台車部１０の旋回機能が不要となることから、台車部１０としては、より安価な一般的な走行装置を採用することが可能となる。

【0094】

また、上記実施形態では、風量測定部２０の位置を台車部１０の幅方向（Ｙ軸方向）に移動させるために水平変位部３０が設けられている。これに代えて、台車部１０を、３輪のオムニホイールや４輪のメカナムホイールを備えた全方向に移動可能な走行装置とすることにより、風量測定部２０の台車部１０の幅方向への移動を、台車部１０によって行うようにしてもよい。これにより風量測定部２０の位置及び向きの調整は、台車部１０のみで行われることになるため、調整制御を簡素化することが可能になるとともに、水平変位部３０が不要となることで風量測定ロボット１００の製造コストを低減させることが可能となる。

【0095】

また、上記実施形態では、風量測定部２０は、天井面１ａに対するフード２２の傾きに関わらず、台車部１０の停車面（床面２）に対して垂直な方向に沿って昇降するように構成されている。これに代えて、図１０に示される変形例のように、風量測定部２０が昇降する方向を変えることにより、天井面１ａに対するフード２２の傾きを変更することが可能な傾斜変更部１３１を備えた構成としてもよい。

【0096】

図１０に示される風量測定ロボット２００は、天井面１ａに対するフード２２の傾きを検出する傾斜検出部として機能する撮像部５１と、天井面１ａに対するフード２２の傾きを変更可能な傾斜変更部１３１と、を備えており、風量測定ロボット２００の制御部５０は、撮像部５１により検知された天井面１ａに対するフード２２の傾きに基づいて、傾斜変更部１３１を制御し、天井面１ａに対するフード２２の傾きを調整している。

【0097】

傾斜変更部１３１は、台車部１０と昇降部１７との間に設置された自動スイベルステージであり、台車部１０に対する昇降部１７の傾きをＸ軸及びＹ軸を中心にそれぞれ変化させることが可能な構成を有している。

【0098】

ここで、例えば、撮像部５１により撮像された画像の略中央に矩形状の部材がある場合、撮像部５１の撮像方向が天井面１ａに対して垂直であれば、矩形の向かい合う辺の長さは同じ長さになるが、撮像部５１の撮像方向が天井面１ａに対して傾いている場合、傾斜度合に応じて向かい合う辺の長さに差が生じる。換言すれば、向かい合う辺の長さの差分から傾斜度合を演算することが可能である。このため、撮像部５１は、天井面１ａに対するフード２２の傾きを検出可能な傾斜検出部として利用される。

【0099】

なお、天井面１ａに対するフード２２の傾きを検出する傾斜検出部は、撮像部５１に限定されず、これに代えて、または、これに加えて、水平面に対する台車部１０の傾きを検出可能な慣性計測装置（ＩＭＵ）であってもよいし、枠体２３の各辺に設けられ天井面１ａまでの距離を計測する４つのレーザ距離センサの検出値を利用したものであってもよい。

【0100】

このような構成を備えた風量測定ロボット２００の制御部５０は、撮像部５１等の傾斜検出部により天井面１ａに対してフード２２が傾いていることが検出されると、天井面１ａに対してフード２２が正対するように、傾斜変更部１３１を制御し、台車部１０に対する昇降部１７の傾きを変化させる。

【0101】

したがって、台車部１０が停車する床面２が傾斜していたり、床面２に凹凸があったりすることによって、フード２２が傾いた状態で天井面１ａに接触するおそれがある場合であっても、傾斜変更部１３１により昇降部１７の傾きを調整することで天井面１ａに対して仕切り板２５を均等に接触させることが可能となる。これにより、制気口３から吹き出る空気が外部へと漏れることが防止され、結果として、制気口３の風量を正確に測定することができる。

【0102】

なお、傾斜変更部１３１が設置される場所は、台車部１０と昇降部１７との間に限定されず、風量測定部２０の傾きを変更可能な箇所であればどのような場所であってもよく、例えば、風量測定部２０と支持枠１３４との間であってもよい。また、傾斜変更部１３１は、昇降部１７や風量測定部２０の傾きを変更するものに限定されず、フード２２自体の傾きを変えるものやフード２２の上端部に設置された枠体２３の傾きを変えるものであってもよい。

【0103】

また、上記実施形態では、制気口３の設置位置に関連する天井面１ａの状態を検知する天井状態検知部として、撮像部５１が用いられている。天井状態検知部は、これに代えて、または、これに加えて、天井面１ａの凹凸を検知可能なＬｉＤＡＲ等のレーザレンジスキャナが用いられてもよい。この場合、天井面１ａにおける凹凸状態から制気口３の設置位置を推定することが可能である。

【0104】

また、上記実施形態では、ステップＳ１３において、制御部５０は、測定対象となる制気口３を撮像部５１により撮像することができる位置へと台車部１０を移動させている。これに代えて、制御部５０は、風量測定部２０の中心位置Ｃ２が測定対象となる制気口３の中心座標とほぼ一致するように、ステップＳ１３において、台車部１０を移動させてもよい。このように風量測定部２０の中心位置Ｃ２を制気口３の中心座標とほぼ一致させた場合、撮像部５１によって測定対象となる制気口３を直接的に撮像することは難しくなるものの、制気口３が設置されたエリアに隣接するエリアを撮像することが可能となる。

【0105】

このため、撮像された画像からバー部材４を抽出することによって、制気口３が設置されたエリアに隣接する隣接エリアの形状及び中心位置を推定することが可能であり、推定された隣接エリアの中心位置から制気口３が設置されるエリアの中心位置をさらに推定することにより、上記実施形態と同様に、風量測定部２０の中心位置Ｃ２に対する制気口３の中心位置のずれを把握することが可能である。したがって、この変形例においても、上記実施形態と同様に、制気口３に対する風量測定部２０の位置合わせを精度よく行うことができる。

【0106】

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

【符号の説明】

【0107】

１００，２００・・・風量測定ロボット
１ａ・・・天井面
２・・・床面
３・・・制気口
４・・・バー部材
１０・・・台車部
１５・・・測域センサ（情報取得器）
１７・・・昇降部
２０・・・風量測定部
２１・・・風量センサ部
２２・・・フード
３０，１３０・・・水平変位部
５０・・・制御部
５１・・・撮像部（天井状態検知部）
１３１・・・傾斜変更部
Ｃ１・・・旋回中心
Ｃ２・・・中心位置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】