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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-07-26
(45)【発行日】2023-08-03
(54)【発明の名称】ファサードの清掃に使用する装置および方法
(51)【国際特許分類】
B25J 9/16 20060101AFI20230727BHJP
A47L 1/02 20060101ALI20230727BHJP
A47L 11/38 20060101ALI20230727BHJP
【ＦＩ】
B25J9/16
A47L1/02
A47L11/38
【請求項の数】
22
(21)【出願番号】P 2020565037
(86)(22)【出願日】2019-02-07
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2021-05-27
(86)【国際出願番号】 IL2019050157
(87)【国際公開番号】W WO2019155473
(87)【国際公開日】2019-08-15
【審査請求日】2022-02-04
(31)【優先権主張番号】62/627,785
(32)【優先日】2018-02-08
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】520297584
【氏名又は名称】スカイライン ロボティクス リミテッド
【氏名又は名称原語表記】ＳＫＹＬＩＮＥ ＲＯＢＯＴＩＣＳ ＬＴＤ．
【住所又は居所原語表記】Ｋｉｂｂｕｔｚ Ｙａｋｕｍ， ＧｒｅｅｎＷｏｒｋ Ｐａｒｋ， Ｂｌｄ Ｅ．， ６０９７２００， ＩＳＲＡＥＬ
(74)【代理人】
【識別番号】110002952
【氏名又は名称】弁理士法人鷲田国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】アバディ アヴィ
(72)【発明者】
【氏名】シュヴァルツ ヤロン
【審査官】仁木 学
(56)【参考文献】
【文献】特開平０２－０３０４７６（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１７／０２８４１１３（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特表２００９－５２４５０３（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２５Ｊ １／００ ー ２１／０２
Ｇ０５Ｄ １／００ － １／１２
Ａ４７Ｌ １／０２
Ａ４７Ｌ ９／２２ － ９／３２
Ａ４７Ｌ １１／３８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
エレベータシステムのエレベータプラットフォームからの建物のファサードの清掃を制御するためのコンピュータ実施方法であって、建物の少なくとも１つのファサードの少なくとも一部の多次元マップを受信することと、
前記多次元マップに従って、
前記エレベータプラットフォームのロボットシステムの少なくとも１つのロボットアームを制御するためのロボットアーム命令、および、
前記エレベータプラットフォームの位置を制御するためのエレベータプラットフォーム命令、
を備える命令の順序付けされたシーケンスを決定することと、
前記少なくとも１つの第１のインタフェースを介して前記ロボットシステムの前記少なくとも１つのロボットアームを制御するための前記ロボットアーム命令と、前記少なくとも１つの第１のインタフェースとは異なる第２のインタフェースを介して前記エレベータプラットフォームの昇降を制御するための前記エレベータプラットフォーム命令とを送信することと、
を備え、
前記ロボットアーム命令と前記エレベータプラットフォーム命令とは、前記少なくとも１つのファサードの少なくとも一部をカバーする清掃パターンを実行するために時間的に絡み合っており、
前記多次元マップは、前記ファサードの現在の構成を表すために動的に更新され、
前記多次元マップの更新は、前記エレベータプラットフォームに支持された少なくとも１つのセンサから得られるセンサデータを使用して行われる、
コンピュータ実施方法。
【請求項2】
前記清掃パターンに従って、少なくとも１つのロボットアームのそれぞれの遠位端にある清掃ツールが、前記清掃パターンをトレースするベクトルに従う、請求項１に記載のコンピュータ実施方法。
【請求項3】
命令の順序付けされたシーケンスを決定することは、前記多次元マップと前記清掃ツールの決定された現在位置と前記エレベータプラットフォームの決定された昇降とに基づいてロボットアーム命令を計算することを備える、請求項２に記載のコンピュータ実施方法。
【請求項4】
清掃すべき表面の選択に基づいて、エレベータプラットフォームのために計画された経路を決定することであって、前記経路は、（ａ）１つ以上の昇降移動および（ｂ）１つ以上の水平移動の少なくとも１つを含む、決定することと、前記経路に基づいて、前記エレベータプラットフォーム命令を決定することと、
前記第２のインタフェースは、クレーンと一体化した制御システムとの通信インタフェースであり、前記制御システムは、前記エレベータプラットフォーム命令に基づいて前記エレベータプラットフォームの位置を決定する、請求項１に記載のコンピュータ実施方法。
【請求項5】
前記少なくとも１つのセンサが少なくとも１つのカメラを備え、前記少なくとも１つのセンサの各々に対して、モノラル同時定位およびマッピング（モノラルＳＬＡＭ）を実行することを備える、請求項１に記載のコンピュータ実施方法。
【請求項6】
異なるパースペクティブから記録された複数の多次元測定値からの相関センサデータから前記多次元マップを更新することを備える、請求項１に記載のコンピュータ実施方法。
【請求項7】
ａ）前記ロボットアームの位置を決定し、ｂ）前記多次元マップを更新するために、同時定位およびマッピングを使用することを備える、請求項１に記載のコンピュータ実施方法。
【請求項8】
少なくとも前記ファサードに対応する画像のそれぞれの部分の複数の選択を受信することと、前記選択に基づいて命令の順序付けられたシーケンスを決定することと、を備える、請求項１に記載のコンピュータ実施方法。
【請求項9】
前記少なくとも１つのロボットアームの遠位端で前記少なくとも１つのファサードを清掃するように構成された逆浸透清掃システムを動作させるための命令を生成することをさらに備える、請求項１に記載のコンピュータ実施方法。
【請求項10】
前記多次元マップが三次元マップである、請求項１に記載のコンピュータ実施方法。
【請求項11】
前記清掃パターンの実行中に前記少なくとも１つのロボットと前記少なくとも１つのファサードの少なくとも一部との間の接触力を測定することを備え、前記ロボットアーム命令が、前記接触力の閉ループ制御に適合されている、請求項１に記載のコンピュータ実施方法。
【請求項12】
エレベータシステムのエレベータプラットフォームからの建物のファサードの清掃を制御するための装置であって、前記建物の少なくとも１つのファサードの少なくとも一部の多次元マップを受信することと、
前記多次元マップに従って、
前記エレベータプラットフォームのロボットシステムの少なくとも１つのロボットアームを制御するためのロボットアーム命令、および、
前記エレベータプラットフォームの位置を制御するためのエレベータプラットフォーム命令、
を備える命令の順序付けされたシーケンスを決定することと、
第１のインタフェースを介して前記ロボットシステムの前記ロボットアームを制御するための前記ロボットアーム命令と、前記第１のインタフェースとは異なる第２のインタフェースを介して前記エレベータプラットフォームの昇降を制御するための前記エレベータプラットフォーム命令とを送信することと、
を実行するように構成された少なくとも１つのプロセッサを備え、
前記ロボットアーム命令と前記エレベータプラットフォーム命令とは、前記少なくとも１つのファサードの少なくとも一部をカバーする清掃パターンを実行するために時間的に絡み合っており、
前記多次元マップは、前記ファサードの現在の構成を表すために動的に更新され、
前記多次元マップの更新は、前記エレベータプラットフォームに支持された少なくとも１つのセンサから得られるセンサデータを使用して行われる、
装置。
【請求項13】
建物のファサードを清掃するためのシステムであって、請求項１２に記載の装置と、
少なくとも１つのロボットアームと。
を有する、システム。
【請求項14】
前記少なくとも１つのロボットアームが、前記少なくとも１つのロボットアームのそれぞれの遠位端に清掃ツールを有する逆浸透膜清掃システムのロボットアームマニピュレータである、請求項１３に記載のシステム。
【請求項15】
前記少なくとも１つのロボットアームが、前記清掃パターンの実行中に前記少なくとも１つのロボットアームと前記少なくとも１つのファサードの前記少なくとも一部との間の接触力を測定するように構成された少なくとも１つの力センサを備え、前記ロボットアーム命令が、前記接触力の閉ループ制御に適合されている、請求項１２に記載のシステム。
【請求項16】
前記少なくとも１つの力センサは、前記少なくとも１つのロボットアームの、ロボットアームの遠位端の構成要素に対する清掃ツールの変位に基づいて力を測定する力センサと、
前記少なくとも１つのロボットアームの、ロボットアームの各関節に設けられた少なくとも１つのトルクセンサと、
の少なくとも１つを備える、請求項１５に記載のシステム。
【請求項17】
取付フレームを有する取付構造を含み、前記少なくとも１つのロボットアームの各々が前記取付フレームに取り付けられ、前記取付構造が、前記エレベータプラットフォームにおける前記取付フレームの位置を調整して前記取付フレームを前記エレベータプラットフォーム内に固定するために、前記取付フレームから調整可能な構成で延びるクランプアセンブリをさらに含む、請求項１２に記載のシステム。
【請求項18】
前記クランプアセンブリが調節可能な長さを有し、前記クランプアセンブリが、前記取付フレームのレール上の調節可能な位置に取り付けられ、前記レールが、前記調節可能な位置を提供するために、前記レールに沿った異なる長さにおける複数の取付特徴を含む、請求項１７に記載のシステム。
【請求項19】
エレベータシステムのエレベータプラットフォームからの建物のファサードの清掃を制御するためのプログラムを実行するための命令を明白に具体化する非一時的コンピュータ可読媒体であって、少なくとも１つのプロセッサによる前記命令の実行は、前記建物の少なくとも１つのファサードの少なくとも一部の多次元マップを受信し、
前記多次元マップに従って、
前記エレベータプラットフォームのロボットシステムの少なくとも１つのロボットアームを制御するためのロボットアーム命令、および、
前記エレベータプラットフォームの位置を制御するためのエレベータプラットフォーム命令、
を備える命令の順序付けされたシーケンスを決定し、
第１のインタフェースを介して前記ロボットシステムの前記ロボットアームを制御するための前記ロボットアーム命令と、前記第１のインタフェースとは異なる第２のインタフェースを介して前記エレベータプラットフォームの昇降を制御するための前記エレベータプラットフォーム命令とを送信する、
ように前記プロセッサを構成し、
前記ロボットアーム命令と前記エレベータプラットフォーム命令とは、前記少なくとも１つのファサードの少なくとも一部をカバーする清掃パターンを実行するために時間的に絡み合っており、
前記多次元マップは、前記ファサードの現在の構成を表すために動的に更新され、
前記多次元マップの更新は、前記エレベータプラットフォームに支持された少なくとも１つのセンサから得られるセンサデータを使用して行われる、
非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項20】
窓が設けられたビルの壁面に移動可能に配置されたエレベータと、前記エレベータに搭載され、前記窓を清掃するツールを備えるロボットアームと、
前記ビルの壁面の多次元マップに従って、前記エレベータと前記ロボットアームとを移動させる清掃経路を決定すると共に、清掃作業中の前記エレベータまたは前記ロボットアームの現在位置情報を用いて、前記清掃経路を動的に更新する制御部と、
を有する、清掃システム。
【請求項21】
前記制御部は、前記ロボットアームが風または清掃反力により変位した場合、前記ロボットアームが事前に計画した前記清掃経路をトレースするように、前記ロボットアームの移動ベクトルを再計算する、請求項２０に記載の清掃システム。
【請求項22】
前記制御部は、前記エレベータに搭載したカメラにより前記窓が開放されている状態を検出した場合、前記清掃経路を更新する、請求項２０に記載の清掃システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
［関連出願］
本出願は、２０１８年２月８日に出願された米国仮特許出願第６２／６２７，７８５号の優先権の利益を主張し、その内容は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
本出願は、２０１８年２月８日に出願された米国仮特許出願第６２／６２７，７８５号の優先権の利益を主張し、その内容は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【0002】
本発明は、そのいくつかの実施形態において、建物のファサードの清掃を制御するために使用するための方法、装置、システムおよび／または非一時的メモリに関する。
【背景技術】
【0003】
ロボットは、建物のファサードを清掃するために使用されてもよい。そのようなシステムは、クレーンによって支持されるエレベータフレームに取り付けられてもよい。いくつかの清掃システムでは、ロボット機械は人によって手動で操作される。他のシステムでは、特定のロボットは、数百万ドルのコストで特定の建物用に設計されており、他の建物での使用に容易に適応できない。
【0004】
いくつかのシステムでは、ロボットが清掃ルーチンを実行し、クレーンがフレームの昇降を変更して、ロボットが他の昇降で清掃ルーチンを実行できるようにする。ロボットのルーチンは、清掃することを意図した建物の設計に合わせてカスタマイズされるように事前にプログラムされる。同様に、クレーンは、建物に合わせてカスタマイズされた事前にプログラムされたルーチン、例えば既知の窓のサイズおよび間隔に基づいて動作するように構成される。したがって、建物用に構成されたロボットは、異なる設計の建物に適用することはできない。さらに、建物のファサードの構成における動的な変化、例えば窓の開放は、クレーンやロボットによって解釈することができない。
【0005】
このように、建物のファサードを清掃する新規の方法に対する需要が存在する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の第１の態様は、エレベータシステムのエレベータプラットフォームから建物のファサードの清掃を制御するためのコンピュータ実施方法を提供する。この方法は、建物の少なくとも１つのファサードの少なくとも一部の多次元マップを受信することと、多次元マップに従って、順序付けられた命令シーケンスを決定することと、を備える。順序付けられた命令シーケンスは、エレベータプラットフォーム上のロボットシステムの少なくとも１つのロボットアームを制御するためのロボットアーム命令と、エレベータプラットフォームの位置を制御するためのエレベータプラットフォーム命令と、を備える。ロボットアーム命令と前記エレベータプラットフォーム命令とは、前記少なくとも１つのファサードの少なくとも一部をカバーする清掃パターンを実行するために時間的に絡み合っている。方法はさらに、少なくとも１つの第１のインタフェースを介して前記ロボットシステムの少なくとも１つのロボットアームを制御するためのロボットアーム命令と、第２のインタフェースを介して前記エレベータプラットフォームの昇降を制御するためのエレベータプラットフォーム命令とを送信することを備える。第２のインタフェースは、少なくとも１つの第１のインタフェースとは異なる。
【0007】
いくつかの実施形態では、清掃パターンに従って、少なくとも１つのロボットアームの各々の遠位端にある清掃ツールは、清掃パターンをトレースするベクトルに従う。いくつかの実施形態では、順序付けられた命令シーケンスを決定することは、多次元マップ、清掃ツールの決定された現在位置、およびエレベータプラットフォームの決定された昇降に基づいて、ロボットアーム命令を計算することを備える。
【0008】
さらに、または代替的に、いくつかの実施形態では、方法は、清掃すべき表面の選択に基づいて、エレベータプラットフォームのために計画された経路を決定することと、前記経路に基づいてエレベータプラットフォーム命令を決定することと、を備える。経路は、ａ）１つ以上の昇降移動および（ｂ）１つ以上の水平移動の少なくとも１つを含む。第２のインタフェースは、クレーンと一体化した制御システムとの通信インタフェースである。前記制御システムは、前記エレベータプラットフォームの位置を、前記エレベータプラットフォーム命令に基づいて決定する。
【0009】
さらに、または代替的に、いくつかの実施形態では、少なくとも１つの第１のインタフェースは、ロボットシステムと一体化した制御システムとの通信インタフェースである。
【0010】
さらに、いくつかの実施形態では、方法は、ファサードの現在の構成を表すために、多次元マップを動的に更新することを備える。
【0011】
さらに、または代替的に、いくつかの実施形態では、方法は、命令の順序付けられたシーケンスが決定される時間期間の間に、多次元マップの少なくとも一部を更新することを備える。
【0012】
さらに、一部の実施形態では、方法は、エレベータプラットフォームに支持された少なくとも１つのセンサから得られたセンサデータを使用して、多次元マップを更新することを備える。いくつかの実施形態では、少なくとも１つのセンサは、少なくとも１つのカメラからなり、方法は、少なくとも１つのセンサのそれぞれについて、モノラル同時定位およびマッピング（モノラルＳＬＡＭ）を実行することを備える。
【0013】
さらに、または代替的に、いくつかの実施形態では、方法は、異なるパースペクティブから記録された複数の多次元測定値からの相関センサデータから多次元マップを更新することを備える。
【0014】
さらに、または代替的に、いくつかの実施形態では、ロボットアーム命令の異なる部分は、異なるロボットアームを制御する。
【0015】
さらに、または代替的に、いくつかの実施形態では、ロボットアーム命令は、ロボットアーム命令実行期間の少なくとも一部の間、異なるロボットアームを同時に動作させるように構成する。
【0016】
さらに、または代替的に、いくつかの実施形態では、方法は、ロボットアームの位置を決定することと、同時定位およびマッピングを使用して多次元マップを更新することと、を備える。いくつかの実施形態では、方法は、ロボットアームの前記決定された位置に部分的に基づいて、ロボットアーム命令を決定すること備える。
【0017】
さらに、または代替的に、いくつかの実施形態では、方法は、少なくともファサードに対応する画像のそれぞれの部分の複数の選択を受信し、前記選択に基づいて命令の順序付けられたシーケンスを決定することを備える。
【0018】
さらに、または代替的に、いくつかの実施形態では、ロボットアーム命令は、少なくとも１つのロボットアームの各々を少なくとも６つの自由度で移動するように構成する。
【0019】
さらに、または代替的に、いくつかの実施形態では、エレベータプラットフォーム命令は、エレベータプラットフォームを少なくとも３つの自由度で移動するように構成する。
【0020】
さらに、または代替的に、いくつかの実施形態では、方法は、少なくとも１つのロボットアームの遠位端で少なくとも１つのファサードを清掃するように構成された逆浸透清掃システムを動作させるための命令を生成することをさらに含む。
【0021】
さらに、または代替的に、いくつかの実施形態では、多次元マップは三次元マップである。
【0022】
さらに、または代替的に、いくつかの実施形態では、方法は、清掃パターンの実行中に、少なくとも１つのロボットと少なくとも１つのファサードの少なくとも一部との間の接触力を測定することを備え、ロボットアーム命令は、接触力の閉ループ制御に適合されている。
【0023】
いくつかの実施形態では、方法は、より具体的には、少なくとも１つのロボットアームの遠位端において少なくとも１つのファサードを清掃するように構成された逆浸透清掃システムを動作させるための命令を生成することと、前記清掃パターンの実行中に前記少なくとも１つのロボットと前記少なくとも１つのファサードの少なくとも一部との間の接触力を測定することと、を備え、前記ロボットアームの指示は、前記接触力の閉ループ制御に適合されている。
【0024】
本発明の第２の態様において、エレベータシステムのエレベータプラットフォームからの建物のファサードの清掃を制御するための装置が提供される。この装置は、少なくとも１つのプロセッサを含んで構成される。少なくとも１つのプロセッサは、建物の少なくとも１つのファサードの少なくとも一部の多次元マップを受信し、多次元マップに従って、順序付けられた命令シーケンスを決定するように構成される。順序付けられた命令シーケンスは、エレベータプラットフォームのロボットシステムの少なくとも１つのロボットアームを制御するためのロボットアーム命令と、エレベータプラットフォームの位置を制御するためのエレベータプラットフォーム命令と、を備える。前記ロボットアーム命令および前記エレベータプラットフォーム命令は、前記少なくとも１つのファサードの少なくとも一部をカバーする清掃パターンを実行するために時間的に絡み合っている。前記少なくとも１つのプロセッサは、第１のインタフェースを介して前記ロボットシステムのロボットアームを制御するためのロボットアーム命令と、第２のインタフェースを介して前記エレベータプラットフォームの昇降を制御するためのエレベータプラットフォーム命令と、を送信するようにさらに構成される。第２のインタフェースは、第１のインタフェースとは異なる。
【0025】
本発明の第１の態様の各実施形態は、本発明の第２の態様にも適用することができる。
【0026】
本発明の第３の態様において、建物のファサードを清掃するためのシステム／装置が提供される。システムは、本発明の第２の態様の装置と、少なくとも１つのロボットアームとを有する。システムは、少なくとも１つのロボットアームと装置との間で通信するためのインタフェースを含んでもよい。いくつかの実施形態では、インタフェースは無線インタフェースである。
【0027】
いくつかの実施形態では、前記少なくとも１つのロボットアームは、前記少なくとも１つのロボットアームのそれぞれの遠位端部に清掃ツールを有する逆浸透膜清掃システムのロボットアームマニピュレータである。いくつかの実施形態では、清掃ツールはブラシである。
【0028】
いくつかの実施形態では、少なくとも１つのロボットアームは、清掃パターンの実行中に、少なくとも１つのロボットアームと少なくとも１つのファサードの少なくとも一部との間の接触力を測定するように構成された少なくとも１つの力センサを構成する。ロボットアーム命令は、接触力の閉ループ制御に適合されている。いくつかの実施形態では、前記少なくとも１つの力センサは、前記少なくとも１つのロボットアームのうちの１つのロボットアームの遠位端の構成要素に対する前記清掃ツールの変位に基づいて力を測定する力センサを備える。前記少なくとも１つの力センサは、追加的または代替的に、前記少なくとも１つのロボットアームのうちの１つのロボットアームの各関節に設けられた少なくとも１つのトルクセンサを備えてもよい。
【0029】
いくつかの実施形態において、逆浸透清掃システムの使用は、少なくとも１つの力センサを伴わずに存在してもよく、いくつかの実施形態において、少なくとも１つの力センサの使用は、逆浸透清掃システムの使用を伴わずに存在してもよい。しかしながら、本発明のいくつかの実施形態では、システムは、逆浸透清掃システムと少なくとも１つの力センサの両方を含む。
【0030】
さらに、または代替的に、いくつかの実施形態では、システムは、取付構造を含み、取り付けフレームを有する。少なくとも１つのロボットアームの各々は、取付フレームに取り付けられ、取付構造は、エレベータプラットフォーム上の取付フレームの位置を調整してエレベータプラットフォーム内に取付フレームを固定するために、取付フレームから、調整可能な構成で延びるクランプアセンブリをさらに含む。いくつかの実施形態では、クランプアセンブリは、調節可能な長さを有する。
【0031】
さらに、または代替的に、前記クランプアセンブリは、前記取付フレームのレール上の調整可能な位置に取り付けられてもよい。前記レールは、前記調節可能な位置を提供するために、前記レールに沿った、異なる長さにおける複数の取付特徴を含んでもよい。
【0032】
いくつかの実施形態では、装置は、少なくとも４つの前記クランプアセンブリを含む。
【0033】
任意選択で、システムは、互いに物理的に分離された少なくとも２つのアセンブリからなり、装置は、複数のアセンブリの１つにあり、少なくとも１つのロボットアームは、複数のアセンブリの他の１つにある。いくつかの実施形態では、物理的に分離されているか否かにかかわらず、装置を含むアセンブリは、少なくとも１つのロボットアームを含むアセンブリと共に動作するように後付けされる。言い換えれば、装置は、既に動作しているロボットアームと一緒に動作するように構成されてもよい。
【0034】
本発明の第４の態様において、エレベータシステムのエレベータプラットフォームからの建物のファサードの清掃を制御するためのプログラムを実行するための非一時的コンピュータ可読媒体命令が提供される。少なくとも１つのプロセッサによる命令の実行は、建物の少なくとも１つのファサードの少なくとも一部の多次元マップを受信し、多次元マップに従って、順序付けられた命令シーケンスを決定するようにプロセッサを構成する。順序付けられた命令シーケンスは、エレベータプラットフォームのロボットシステムの少なくとも１つのロボットアームを制御するためのロボットアーム命令と、エレベータプラットフォームの位置を制御するためのエレベータプラットフォーム命令と、を備える。前記ロボットアーム命令と前記エレベータプラットフォーム命令とは、前記少なくとも１つのファサードの少なくとも一部をカバーする清掃パターンを実行するために時間的に絡み合っている。少なくとも１つのプロセッサによる命令の実行は、第１のインタフェースを介してロボットシステムのロボットアームを制御するためのロボットアーム命令と、第２のインタフェースを介してエレベータプラットフォームの昇降を制御するためのエレベータプラットフォーム命令とを送信するようにプロセッサをさらに構成する。第２のインタフェースは、第１のインタフェースとは異なる。
【0035】
本発明の第１の態様の各実施形態は、本発明の第４の態様にも適用することができる。
【0036】
別段の定義がない限り、本明細書で使用される全ての技術用語および／または科学用語は、本発明が関連する当技術分野の通常の当業者が一般的に理解するのと同じ意味を有する。本明細書に記載されたものと類似または同等の方法および材料が、本発明の実施形態の実施または試験において使用され得るが、例示的な方法および／または材料が以下に記載されている。矛盾する場合は、定義を含む特許明細書が支配する。さらに、材料、方法、および実施例は例示的なものに過ぎず、必ずしも限定的であることを意図していない。
【0037】
本発明の実施形態の方法および／またはシステムの実施は、選択されたタスクを手動で、自動的に、またはそれらの組み合わせで実行または完了することを含み得る。さらに、本発明の方法および／またはシステムの実施形態の実際の計装および装置によれば、いくつかの選択されたタスクは、ハードウェアによって、ソフトウェアによって、またはファームウェアによって、またはオペレーティングシステムを使用してそれらの組み合わせによって実施され得る。
【0038】
例えば、処理システム／コンポーネントは、本発明の実施形態に従って選択されたタスクを実行するためのハードウェアによって提供されてもよく、チップまたは回路として実施されてもよい。処理システム／コンポーネントは、１つ以上のプロセッサを構成してもよい。ソフトウェアとして、本発明の実施形態に従った選択されたタスクは、任意の適切なオペレーティングシステムを使用してコンピュータによって実行される複数のソフトウェア命令として実施され得る。本発明の例示的な実施形態では、本明細書に記載の方法および／またはシステムの例示的な実施形態に従った１つ以上のタスクは、複数の命令を実行するためのコンピューティングプラットフォームなどの処理システム／コンポーネントによって実行される。任意選択で、データプロセッサは、命令および／またはデータを格納するための揮発性メモリ、および／または命令および／またはデータを格納するための不揮発性ストレージ、例えば、磁気またはソリッドステートハードディスクおよび／またはリムーバブルメディアを含む。任意選択で、ネットワーク接続も提供される。ディスプレイおよび／またはキーボードまたはマウスなどのユーザ入力装置も任意選択で提供される。
【0039】
本発明のいくつかの実施形態を、例示のためだけに、添付の図面を参照して本明細書に記載する。今、図面を詳細に参照して、示された特定の実施形態は、例示のためのものであり、本発明の実施形態の例示的な議論のためのものであることが強調される。この点で、図面と一緒に読まれる説明によって、本発明の実施形態がどのように実施され得るかが、当業者には明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【0040】
【発明を実施するための形態】
【0041】
本発明は、そのいくつかの実施形態において、建物のファサードの清掃を制御するために使用するための方法、装置、システムおよび／または非一時的メモリに関する。
【0042】
一般的かつ非限定的な用語では、本発明のいくつかの例示的な実施形態では、ロボットアームと、ロボットアームを含むロボットシステムを支持するエレベータプラットフォームの昇降と、は、ファサードの、任意選択で動的に適合された、多次元マップに一致する清掃パターンを提供するために、任意選択で閉ループで、自動的に制御される。エレベータプラットフォームは、いくつかの実施形態では、建物上に支持された建物メンテナンスエレベータの一部である。マップは、例えば窓の開放によって引き起こされ得るファサードの変化を考慮して動的に導出される。マップの使用は、ロボットアームの清掃パターン／ルーチンを異なる建物に適応させるために使用されてもよく、ロボットアームおよびエレベータの動作を関連する建物に手動で再カスタマイズする必要はない。さらに、いくつかの実施形態では、マッピングは、ライダシステムまたはカメラシステムなどの異なる三次元センサ上のセンサから得られた三次元データを相関させることによって確立された三次元マッピングである。カメラは、異なる垂直方向および／または横方向の角度であってもよい、異なる角度／パースペクティブからのそれぞれのセンサ測定を実行するために、互いに間隔をあけて配置される。これらの異なる角度からの測定値の使用は、マップ上のそのような表面に対応するノイズの階層を低減することによって、反射性および／または透明な表面の三次元マッピングを支援することができる。
【0043】
Ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｍａｐｐｉｎｇ Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｌｙ（ＳＬＡＭ）は、事前に測定されたマップを動的に更新し、マップに対するロボットアームの位置を特定するために使用される。これにより、例えば、エレベータバスケット及び／又はその中のロボットシステムに作用する風によるもの、及び／又は清掃ツールに作用する清掃反力による、ロボットシステムの遠位端におけるツールの動きが、ファサードに対して識別され、制御されることを可能にする。清掃ツールの新たに検出された位置および／またはマップへの変更を使用して、ロボットアームの移動ベクトルは、スキャンされたファサードの一部または全部にまたがる事前に計画された経路をトレースするように再計算される。さらに、リフレッシュされたスキャン（ライブ／動的に導き出されたスキャン）により、マップ上の異常も検出することができる。ソフトウェアは、次に、ハンドヘルドコンピューティング装置（図示せず）上のグラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）を介して、リフレッシュされたマップ上で清掃されるべきウィンドウ（またはファサードの他の部分）をマークするようにオペレータに要求することができる。いくつかの実施形態では、オペレータは、マップ上にマーキングすることによって清掃すべき表面（例えば、窓）を決定し、システムによってトレースされた経路を、事前に定義された経路からいくつかの新しい経路に変更することを決定する。例えば、オペレータは、ソフトウェアで検出された窓がモデルにマークされた建物の三次元モデルをＧＵＩで見ることができる。オペレータは、検出されたウィンドウを承認または編集することができる。他の実施形態では、検出されたウィンドウは正しいとみなされ、オペレータによる介入は必要ない。本発明の少なくとも１つの実施形態を詳細に説明する前に、本発明は、以下の説明および／または図面および／または実施例に示された構成要素の配置および／または方法の詳細な構造および／または配置に必ずしも限定されるものではないことが理解されるであろう。本発明は、他の実施形態が可能であり、または様々な方法で実施または実施されることが可能である。次に図面を参照すると、図１は、複数のファサード１０４（ａ，ｂ）を有する複数階層の建物１０２を含む例示的な構造物１００を示す。クレーン１０６は、建物１０２の上部に取り付けられており、隣り合うファサード１０４ａを清掃することができる建物メンテナンスエレベータ１０８を支持する。クレーンは、建物のファサード１０４ａの異なる垂直位置（例えば、異なる階層／フロア）が清掃され得るように、建物メンテナンスエレベータ１０８を昇降させる制御システム１０７を含む。いくつかの実施形態では、建物メンテナンスエレベータは、ファサードの全幅にまたがっていてもよく、従って、建物メンテナンスエレベータ１０８の昇降のみを変更することによって、ファサード全体へのアクセスが得られてもよい。図１に図示されるような他の実施形態では、建物メンテナンスエレベータ１０８は、ファサード１０４ａよりも実質的に狭くてもよく、クレーン１０６は、したがって、ファサードの全幅が清掃のためにアクセスされうるように、エレベータを横方向にも移動させるように構成されてもよい。制御システム１０７は、ロボットとは対照的に、クレーンに一体的（取り付けられているか、またはその一部）であり、場合によっては、クレーン内／上の制御ボタン、例えば、エレベータを上昇させる第１のボタン、およびエレベータを下降させる第２のボタンを作動させることによってエレベータを移動させる機械の一部であってもよい。いくつかの実施形態における制御システムは、本明細書で説明するような処理コンポーネント２２１のような外部プロセッサと通信することを可能にする既存の制御システムの修正版である。いくつかの実施形態では、処理システム２２１との通信を可能にするために、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）トランスデューサが使用されてもよい。
【0044】
制御システムは、建物メンテナンスエレベータを少なくとも垂直方向に移動させることができるが、いくつかの実施形態では、制御システム１０７は、建物メンテナンスエレベータの位置を、２つの直交する横軸ｘ，ｙに沿って、垂直軸ｚに沿って、少なくとも３つの自由度で、いくつかの実施形態では、少なくとも１つのさらなる自由度、いくつかの実施形態では垂直軸の周りの回転である少なくとも１つのさらなる自由度で制御することができる。いくつかの実施形態では、エレベータ／バスケットは、より具体的には、４つの自由度を有する。いくつかの実施形態では、バスケットは、建物の要件に応じて、少なくとも１つの更なる自由度で移動可能である。
【0045】
制御システムは、本発明のいくつかの実施形態に従った装置のような遠隔装置から、有線またはいくつかの実施形態では無線によって、命令を受信することができる通信インタフェースを含む。いくつかの実施形態では、昇降ボタンを作動させるのではなく、制御システム１０７は、制御システム上の通信インタフェースを介して、遠隔装置から（有線またはいくつかの実施形態では、無線接続によって）指令を受けて、エレベータの移動を駆動する電気機械インタフェースへの電子出力または電磁出力を有する。
【0046】
図２Ａは、いくつかの実施形態では建物メンテナンスエレベータ１０８と同じである建物メンテナンスエレベータ２００の近接図である。このエレベータは、プラットフォーム上のオープンフレームの形態であるバスケット２０２と、ロボットシステムを構成するそれぞれの１つ以上のロボット２０６を取り付けるための１つ以上の取付構造２０４とを含む。各々のロボット２０６は、取付構造２０４に取り付けられた基部２０８と、建物１０２の隣り合うファサード１０４ａを清掃するための清掃ツールアセンブリ２５０（図２Ｂ）がロボットアームによって保持される遠位端２１２を有するロボットアーム２１０とを有する。ロボットアームは、逆浸透清掃システムの清掃ツールを操作するための多数の自由度を有するという意味で、ロボットアームマニピュレータである。これは、比較的限定された到達可能性および汎用性を有する、洗車システムと同様に動作する先行システムよりも有利である。図１に戻ると、逆浸透システム１０９は、任意選択で、建物１０２に関して固定された位置（例えば、屋根１１１上）に設けてもよく、そこから、自動回転ドラム１１５を有する水管１１３を使用して清掃ツールに水を供給する。
【0047】
いくつかの実施形態では、ロボットアームの遠位端に含まれる清掃ツールアセンブリの例示的な実施形態が、それ自体では図２Ｂに、ロボットアームの遠位端では図２Ｃに図示される。清掃ツールアセンブリ２５０は、ファサードに接触するための遠位側２５４を有するように取り付けられた交換可能なブラシ２５２を有する。ブラシ２５２は、清掃ツールアセンブリマウント２６０から遠位に延びるブラシホルダ２５５によって保持される。清掃ツールアセンブリ２５０はまた、例えばブラシホルダ２５５内に、ブラシ（または他の清掃ツール）２５２のファサードに対する接触力を、例えばブラシホルダ２５５（または清掃ツールアセンブリマウント２６０）に対するブラシ２５２の測定された変位に基づいて測定する力センサ２５６を含む。この変位は、ブラシホルダ２５５に対するブラシ２５２の圧縮に対抗するばね２５８の既知の特性のために、既知の関係で力に関連する。他の実施形態では、線形変位に基づく力の測定に加えて、またはその代わりに、ロボットアームの各関節にある１つ以上のトルクセンサがトルクを測定するために使用され、必要なツール接触力のためにアームの各関節にある必要なトルクを計算するために、ヤコビアン（逆運動学）が使用される。力センサの種類に関係なく、ロボットアーム命令は、接触力の閉ループ制御に適応される。
【0048】
清掃ツールアセンブリ２５０は、逆浸透システム１０９からの水管１１３を受ける円筒状の穴を有するレセプタクル２６２を有する。管は、Ｔ字形の継手２６４によって、ツール／ブラシ２５２の近位側の穴を介してツール／ブラシ２５２に供給する複数の枝２６６に分かれている。
【0049】
図示された実施形態のロボットアームは、６つの自由度を有するが、他の実施形態では、より少ない自由度またはより多くの自由度を有するロボットアームが使用されてもよい。クレーンは、いずれの場合においても、少なくとも１つの自由度（昇降）を提供し、これは、場合によっては、ロボットアーム２１０の昇降移動を補完することによってもよい。
【0050】
取付構造２０４は、図３Ａ－図３Ｄを参照して、より詳細に図示される。図３Ａは、図２Ａのフレーム２０２と同じであってもよい建物メンテナンス用エレベータフレーム３０２の平面図における取付構造２０４を示す。建物メンテナンス用エレベータフレーム３０２は、図示された実施形態では、取付構造２０４を介してロボット２０６を保持する閉鎖面を形成する基部にエレベータプラットフォーム３２９を有する。他の実施形態では、フレーム３０２の基部は閉鎖面ではなく、ロボットを保持するプラットフォームは開放フレームである。取付構造２０４は、エレベータに取り付けるための第１の構成にある。取付構造は、その横方向の各側面にサイドレール３０６を有するテーブルの形態で取付フレーム３０４を構成する。図３Ｂは、図３Ａの取付構造を側面図で示す。図３Ｂを参照すると分かるように、フレーム３０４は開口部３３０を有し、いくつかの実施形態では、開口部は、処理コンポーネント３３１を構成するコントローラを耐水性ハウジング内に保持する。処理コンポーネントは、任意に、処理コンポーネント２１３の一体的な一部であってもよく、または処理コンポーネント２１３に後付けのアドオンとして組み込まれてもよい。いくつかの実施形態では、開口部３３０に保持されたコントローラは、制御装置２２０を含むか、または制御装置２２０から構成される。
【0051】
フレーム３０４内に収容された処理コンポーネント３３１は、例えば、デスクトップまたは他のコンピュータであってもよく、いくつかの実施形態では、ロボットアーム上のイーサネット（登録商標）ポートを介してロボットアームと通信する。フレーム３０４内に、ロボットアームの下にある処理コンポーネントを含めることによって、有利には、エレベータバスケットの重心を下げることができるが、それなしに安定性を向上させることはできない。いくつかの実施形態では、重心は下げられるが、システムの重量の増加はなく、従って、バスケットは、足場の重量制限内でより容易に維持され得る。
【0052】
サイドレール３０６は、レール３０６に沿って長手方向に間隔をおいて配置された複数の穴３０８を有する。取付構造は、エレベータフレーム３０２内の選択された位置でテーブル３０４をクランプする４つのサイズ調整可能なクランプアセンブリ３０５を含む。各クランプアセンブリ３０５は、レール３０６に沿ってスライド可能で、穴３０８のうちの１つの選択された位置に固定される内側くさび形ブラケット３０７（図３Ａ）を含む。エレベータフレーム３０２が取付構造２０４が取り付けることができる最も広いフレームである場合、内側ブラケット３０７は、レール３０６の最も外側の穴３０８に固定される。クランプアセンブリ３０５はまた、エレベータフレーム３０２の長さに沿って細長いフレーム部材３１１にクランプされた外側ブラケットアセンブリ３０９を含む。各クランプアセンブリ３０５は、クランプアセンブリ３０５の内側ブラケット３０７と外側ブラケット３０９との間のジャッキ３１０によって長さ調節可能である。外側ブラケット３０９は、平面視で、それぞれのジャッキ３１０の長手方向軸が細長いフレーム部材３１１に対して４５度の角度になるように、細長いフレーム部材３１１に沿って配置される。ジャッキ３１０によって提供される調節可能な長さは、異なる高さのエレベータフレームへの取付構造２０４を支援する。例えば、ジャッキは、長手方向フレーム部材３１１が図３Ｂに示す相対的な高さよりも高いか又は低いエレベータフレーム３０２に対応するように、長さを長くしたり短くしたりすることができる。ジャッキの長さ調節可能性はまた、取付構造２０４が異なる幅のエレベータフレームに取り付けられる能力を補助する。
【0053】
このように、クランプアセンブリ３０５は、複数の内側取り付け位置（穴３０８の形態で）と協働して、取付構造を多種多様なバスケットサイズに適合させることを可能にする。例えば、図３Ｃおよび図３Ｄは、それぞれ、フレーム３０２よりも狭い別の建物メンテナンス用エレベータフレーム３５２の平面図および側面図を示す。フレーム３５２は、図２Ａ，図３Ａ，図３Ｂの同じ取付構造２０４を介して、（幅に関して）ロボット２０６をフレームに取り付けるための最小のサイズである。しかし、このより狭いフレーム３５２に取付構造２０４を嵌め込むために、それぞれのクランプアセンブリの内側ブラケット３０７がレール３０６の最も内側の穴に嵌め込まれている。
【0054】
エレベータフレーム３０２または３５２の長さに沿って複数の取付構造２０４を含むことにより、複数の対応するロボット２０６を取り付けることができる。代替的に、テーブル３０４のようなテーブルを有するが、複数のロボット２０６をテーブルに沿った異なる長手方向位置に取り付けることができるように、エレベータフレームの長さに沿って延びる単一の取付構造を使用することができる。図２Ａに戻ると、ロボット２０６は、ベース２０８および／またはロボットアーム２１０内に、しかしいくつかの実施形態では少なくともベース２０８内に、ベース２０８に対するロボットアーム２１０の遠位端２１２の動きを制御するための制御システムを含む。ロボット２０６の制御システムは、（ａ）ロボットアームの動きを作動させるためにロボット内で通信するための電気機械的インタフェースと、（ｂ）外部装置と通信するための外部インタフェースとを有する処理システム（本明細書では処理コンポーネントとも呼ばれる）２１３を有する。
【0055】
本発明の１つ以上の態様のいくつかの実施形態に従った装置は、ロボットアーム２１０の動きを駆動するために電気機械的インタフェースと通信し、第２のインタフェースを使用して、間隔をあけて支持体２１６に取り付けられた複数の測量装置２１４（ａ，ｂ）からのセンサデータを受信するように構成された制御システムの処理システム／コンポーネント２１３であってもよく、または、含んでもよい。図示された実施形態では、２つの測量装置があるが、他の実施形態では、他の間隔をおいた位置に配置されたより多くの測量装置がある。発明の１つ以上の態様のいくつかの他の実施形態に従った装置は、ロボット２０６の外部にある制御装置２２０の一部であってもよい。装置は、例えば、制御装置２２０の処理コンポーネント２２１、例えば処理システムであってもよい。処理コンポーネント２２１は、そのような実施形態では、測量装置２１４のセンサデータを受信するために測量装置２１４とのインタフェースを提供してもよく、また、ロボット２０６の制御システムへの第２のインタフェースを介してロボット２０６とのインタフェースを提供してもよい。
【0056】
いずれの場合においても、処理コンポーネント２１３または２２１（ただし、参照を容易にするために、以下では単にコンポーネント２２１と称する）は、本発明の１つ以上の態様を実行するための一連の命令を読み取って実行するために、非一時的メモリ２２３を内部に有するか、または非一時的メモリ２２３と通信してもよい。処理コンポーネント２２１は、いくつかの実施形態では測量装置２１４からセンサデータを受信し、測量装置２０６によって測定されたファサードの一部の三次元マップを導出し、それをメモリに格納する。その後、処理コンポーネント２２１は、メモリから三次元マップおよびロボットアームの遠位端におけるツールの現在位置の表現を読み出し、処理コンポーネント２２１は、窓が配置されているファサード１０４ａの１つ以上の領域に対応する隣り合うファサード１０４ａの少なくとも一部（例えば、少なくとも５０％）をカバーし、窓が配置されていないファサード１０４ａの１つ以上の領域を省略する清掃パターンを実行するために、ロボットアームに命令の順序付けられたシーケンスを導出する。処理コンポーネントは、ロボットシステムの１つのロボットアームを制御するために、第１のインタフェース（例えば、処理コンポーネント２１３の場合には電気機械を介して、処理コンポーネント２２１の場合には外部インタフェースを介して）を介して、指示のロボットアームに命令構成要素を送信する。第２のインタフェースを介して、処理コンポーネントはまた、クレーン１０６にある、またはクレーン１０６にある制御システム１０７に、建物メンテナンスエレベータの昇降を制御するための指示の建物メンテナンスエレベータ命令構成要素を無線で送信する。第１および第２のインタフェースを介した処理コンポーネント２２１との間の通信は、直接、または１つ以上の中間インタフェースを介して行われてもよい。例えば、処理装置２２１と第１のインタフェースとの間および／または処理装置２２１と第２のインタフェースとの間には、４Ｇルータを介した無線リンクが存在する。
【0057】
いくつかの実施形態では、センサデータは、それによってファサードの現在の構成を表すために三次元マップを動的に導出するために使用される。いくつかの実施形態では、三次元マップを最新の状態に保つために、三次元マップの少なくとも一部は、ロボットシステムの少なくとも１つのロボットアームを制御するためのロボットアーム命令と、建物メンテナンスエレベータの昇降を制御するための建物メンテナンスエレベータ命令と、を備える命令の順序付けされたシーケンスも決定されている期間に測定され、導出される。いくつかの実施形態では、動的に導出された三次元マップは、以前に捕捉された三次元マップの更新である。いずれの場合においても、以前に捕捉された三次元マップは、ロボットの清掃ツールがどこに位置するか（すなわち、ＳＬＡＭの定位コンポーネント）を決定するために使用される。エレベータバスケットの位置（位置および向き）は、いくつかの実施形態では、ＳＬＡＭからも決定される。例えば、三次元センサの位置は、（ｉ）バスケット上の幾何学的位置および取付位置、および（ｉｉ）ロボットアーム上のマーカに関する位置の両方に関して記憶されており、これにより、アームおよびエレベータの位置の両方がマッピングされることが可能になる。別の参照フレーム（カメラ）について考えると、各カメラの位置は、建物に対して相対的に（ＳＬＡＭによって）決定される。この位置から、ロボットの基部の位置が決定される。ベースに対するアームのツールの既知の位置を使用して、建物に対するツールの位置が導出される。これは、変換行列Ｈ０１を使用して達成される。ここで、ｐ１＝Ｈ０１＊ｐ０であり、ｐ０はカメラの座標系におけるベクトルであり、ｐ１はロボットアームの座標系におけるベクトルである。新たに特定されたツールの位置を使用して、ロボットアームの指示および／または建物のメンテナンス指示が再計算され、ロボットアームの動き、ひいては清掃ツールの経路が更新される。
【0058】
上述したように、三次元マップは、ＳＬＡＭを用いて導出される。しかしながら、本明細書では、ＳＬＡＭという用語は、ＳＬＡＭという用語に関連しうる、同時または同時でない定位およびマッピングの何らかの特定の形態を意味するのではなく、定位コンポーネントおよびマッピングコンポーネントを含む方法をいう一般的な意味として使用される。本明細書に記載される例示的な実施形態では、定位は、視覚的オドメトリによって実行され、マッピングは、三次元点群スティッチングおよび処理によって実行される。他の実施形態では、マッピングの他の技術が使用されてもよい。ＳＬＡＭは、１つのセンサシステムから導出されたセンサデータから導出されるが、いくつかの実施形態では、建物メンテナンスエレベータ上に支持されたセンサシステム、例えばカメラまたはライダシステムの複数のセンサシステムから導出されたセンサデータから導出される。複数のセンサシステムの場合、センサデータは、それぞれのセンサ複数のカメラから相関していてもよい。さらに、センサがカメラセンサである場合には、センサは、各カメラが三次元測定値を提供するように、１つ以上のステレオカメラに搭載される場合がある。このようにして、複数の三次元測定値が異なるパースペクティブから記録されてもよい。あるいは、異なるパースペクティブからの複数の三次元測定値は、３つ以上の（ステレオではなく）別個のモノラルカメラを有し、異なるペアのモノラルカメラを組み合わせて、対応する三次元測定値を導出することによって得られる。他の実施形態では、複数の三次元パースペクティブは１台以上のモノラルカメラから取得され、各モノラルカメラはモノラルＳＬＡＭを使用して三次元測定値を導出するために使用され、１台のカメラを異なる場所に移動させて、異なるパースペクティブからの画像を撮影し、そこから三次元データを導き出すことができる。モノラルカメラまたはステレオカメラは、便利なことに、スマートフォンまたは他のポータブルコンシューマーコンピューティング装置内のモノラル／ステレオカメラによって提供されてもよい。図２Ａでは、カメラ２１４ａ，ｂは、図２Ａに示すように、エレベータバスケットの外側の角に配置される。しかしながら、図３Ａに図示されるような他の実施形態では、カメラ２１４（ｃ－ｆ）は、ロボットアーム２１０に隣り合うように取付構造２０４に追加的にまたは代替的に取り付けられる。図３Ａの実施形態では、第１のカメラ２１４ｃおよび第２のカメラ２１４ｄは、アーム２１０の一方の側に横方向に配置され、第３のカメラ２１４ｅおよび第４のカメラ２１４ｆは、アーム２１０の反対側に横方向に配置される。各カメラ２１４（ｃ－ｆ）は、その視野が、とりわけ、その較正位置にある間の清掃ツールアセンブリ２５０、およびいくつかの実施形態では、清掃ツールアセンブリが到達可能な全ての位置を含むように配向される。
【0059】
モノラルまたはステレオＳＬＡＭのいずれかの場合、複数のセンサが使用される実施形態では、センサは、互いに整合性のために事前に較正される。したがって、異なるセンサの異なるパースペクティブ間の変換を考慮に入れることによって達成される。センサに較正するために、パースペクティブｘからパースペクティブｙに座標を変換するために変換行列Ｈｘｙが使用され、例えば、ｐ１がセンサ１のフレーム軸内の三次元点である場合、カメラ２の座標フレーム内に変換されたｐ１であるｐ２は、ｐ２＝Ｈ１２＊ｐ１である。
【0060】
異なる三次元パースペクティブのそれぞれが結合されて、ファサード１０４ａの三次元点群が提供され、点群は、ｘ，ｙ，ｚ座標（または他の三次元座標測定）とピクセル色（例えば、赤、緑、青の値のセットとして）とを備える。点群を結合する場合、各センサ／カメラ間の事前に較正された変換が、センサに依存する変動を除去するために使用される。較正は、既知のアルゴリズムを使用してもよく、ＯｐｅｎＣＶを使用することができる。また、ＯｐｅｎＣＶは、それぞれのセンサに対するレンズの歪みを較正するために（例えば、レンズの魚眼歪みを除去するために）使用される。
【0061】
点群を結合する前に、各点群は誤差を減らすために処理される。例えば、いくつかの実施形態では、各カメラは点群を生成する。所与の三次元センサから得られたｘ、ｙ、ｚ点は、同じ三次元センサから得られた他のｘ、ｙ、ｚ点の全て、または大半と相関しないものがフィルタして除去される。これは統計解析によって達成される。
【0062】
いくつかの実施形態では、主成分分析（ＰＣＡ）または別の統計的手法が、各点群の部分的に使用され、そのカメラからの点群の次元を（三次元面から二次元平面に）縮小する。次元から二次元データに縮小されると、各点と識別された二次元平面との間のユークリッド距離が計算される。距離（すなわち偏差）が事前に定義された閾値（いくつかの実施形態では１０ｍｍ）よりも大きい場合、その点は削除される。所与の点群の全てにＰＣＡを適用することによって、その点群に対して単一の平面のみが生成されることになる。そのため、データを削減しながらも点群の三次元的な構成を維持するために、各点群の異なる部分（サブセット）に対して個別にＰＣＡが実行される。これにより、削減された点群によって定義される、マップ化された建物表面を集合的に定義する複数の二次元パッチが生成される。
【0063】
他の実施形態では、与えられたｘ，ｙ，ｚ点の色が、同じ点からの点の他の色と著しく異なる場合、その点は削除される。このように、太陽からの反射は、飽和ピクセル（非常に白いピクセル）を生成してもよく、これが近接する他のピクセルに対して発生しない場合には、飽和ピクセルに対応する点が削除される。例えば、ＲＧＢ値のユークリッド距離が記録されていてもよく、それによって、ある点が、ｋ－ｎｅａｒｅｓｔ ｎｅｉｇｈｂｏｒｓ（ｋＮＮ）である近縁の点、例えば、そのような近縁の点から２０ｍｍ以内のユークリッド距離の範囲で、５０測定単位以上逸脱している場合、その点が削除される。
【0064】
上述した技術のいずれかまたは全てによって、反射面または半透明面から生じる偽の測定値がノイズとして削除され、より明確でノイズを低減した三次元ＳＬＡＭを提供する。最終段階では、フィルタされなかった点群は、さらなる処理によって寸法および計算コストが削減された１つの点群表面を形成するために結合される。このような処理は、例えば、ｋ－ｎｅａｒｅｓｔ ｎｅｉｇｈｂｏｒｓ（ｋＮＮ）を用いて、互いに近接する点を検出し、一例として頂点に接続し、それらの点から三次元メッシュを構築するような統計的分析によるものであってもよい。しかし、点を結合する際には、ある点群からの与えられた点のうち、他の点群の全て、あるいは大半の点群からの対応する点と相関しない点はフィルタされて除外される。これにより、反射や不正確さがさらに考慮される。このように、複数のカメラを複数の方向に使用することで、このような反射や不正確さはノイズとして解釈され、フィルタされる。
【0065】
ＳＬＡＭ（モノラルまたはステレオ）は、ファサードの更新されたマップを動的に導出するためだけでなく、初期ツール位置、すなわちＳＬＡＭの定位コンポーネントを較正するためにも使用される。これは、清掃ツールアセンブリ２５０上のプレート２８０上に含まれるマーカ２８０（図２Ｂ）、例えば、白背景上の黒の「Ｘ」などの白黒画像を使用して達成される。マーカは、センサデータからソフトウェアによって識別可能な任意の視覚的および／または構造的特徴であってもよい。処理システムは、各カメラを用いてマーカの位置を識別する。カメラ測定、アームのツール上のマーカの既知の位置、およびロボットの逆運動学を用いて、各カメラからロボットの基部への変換行列が処理システムによって決定される。上述したマッピング処理の場合と同様に、いくつかの実施形態では、変換行列は、異なるセンサ／カメラからロボットマーカへの測定値の一貫性を確保するために使用される。いくつかの実施形態では、較正後、清掃パターンの実行中、ロボット上のマーカは、較正後の動きをトレースするために使用されない。むしろ、ロボットアーム内の関節の位置は常に既知であり、ツールの位置は、前方運動学を用いて、例えば、Ｘ＝（Ｑ）Ｊ＊Ｑ、ここで、Ｘは直交ベクトルであり、Ｊは関節角度Ｑに対するヤコビアンである。
【0066】
変換行列（センサからセンサ同士の変換行列、およびセンサからマーカへの変換行列の両方）は、（一例として）ｐ１およびｐ２の複数のサンプルを測定し、統計解析によりＨ１２＝ｐ２／ｐ１を求めることにより決定されてもよい。変換行列は、例えば、ｋＮＮ法、平均最小二乗法、機械学習など、複数の既知の手法のうちの任意の１つを用いて導出されてもよい。
【0067】
処理コンポーネント２１３／２２１の例示的な動作を、図４にフロー図として図示された方法４００を参照して説明する。説明を容易にするために、方法は、処理コンポーネント２２１に実施されるものとして説明されるが、処理コンポーネント２１３に実施されるように容易に適応可能である。代替的に、方法４００の実装は、これらまたは他の処理コンポーネントの間に分散されてもよい。まず、ステップ４０２において、処理コンポーネント２２１は、建物の少なくとも１つのファサードの少なくとも一部の多次元マップを受信する。
【0068】
ステップ４０４において、処理コンポーネント２２１は、マップに従って、ロボットアーム命令と建物メンテナンスエレベータ命令とを備える命令の順序付けられたシーケンスを決定する。ロボットアーム命令と建物メンテナンスエレベータ命令は、ファサード１０４ａの少なくとも一部をカバーする清掃パターンを実行するために時間的に絡み合っており、任意選択で、ファサード１０４ｂのような更なるファサードをカバーする清掃パターンを実行するために時間的に絡み合っている。次いで、ステップ４０４の間に少なくとも部分的に起こり得るステップ３０６において、処理コンポーネント２２１は、ロボットアーム命令を処理コンポーネント２１３に送信してロボットシステムのロボットアームを制御し、建物メンテナンスエレベータ命令を制御システム１０７に送信して建物メンテナンスエレベータの昇降を制御し、それによって三次元パターンを実行する。
【0069】
方法４００の例示的な実施形態を次に説明する。一旦生成された三次元マップは、処理コンポーネント２２１（または２１３）と通信するまたは処理コンポーネント２２１（または２１３）に統合されたメモリに格納される。次に、処理コンポーネントは、一連の周期的または非周期的な清掃ベクトルであってもよい清掃パターンを導出する。各清掃ベクトルは、三次元マップの形状および向きに相補的な形状および向きを有する。いくつかの実施形態では、清掃ベクトルは、ジグザグまたは正弦波の経路または一連の円弧状の手の清掃ジェスチャーのような動きのような二次元の事前定義された経路であり、事前定義された経路は、三次元マップの二次元表面、例えば平面窓を表す二次元表面に適合するように配向される。事前定義された清掃ベクトルは、ファサードの表面に対して法線をなす。
【0070】
いくつかの実施形態では（図示せず）、ロボットシステムは、複数のロボットアームを含み、各ロボットアームは、図２Ａのロボットアーム２０６の特徴を有していてもよい。三次元マップは、異なるセグメントに分割され、各セグメントは、それぞれのロボットアームによって清掃のために割り当てられる。従って、ロボットアームは、ファサードをより迅速に清掃することができるように、時間的に並行して（すなわち、同時に）動作してもよい。
【0071】
各ロボットアームについては、ロボットアームの遠位端２１２における清掃ツールの既知の位置（位置、向き）に基づいてツール移動ベクトルが導出される。一度ロボットの基部の位置が既知になれば、ツール、ロボットリンク、および足場プラットフォーム／エレベータフレーム／バスケットなどの他の全ての接続された位置を、基部の位置から導出することができるので、上述したＳＬＡＭおよび前方運動学的手法を用いて位置が導出される。ツールの既知の位置から、場合によっては、ツールの既知の形状を考慮して、ツール移動ベクトルを実施するために、ロボットアームおよび／または建物メンテナンス命令が導出される。
【0072】
より具体的には、移動ベクトルは、基部とロボットアームの既知の位置、各ロボットアーム／マニピュレータの運動学、およびそれらの到達可能性（すなわち、基部が所定の位置にあるときに各アームが到達可能な清掃領域）に基づいて導出される。さらに、ツールの動きベクトルは、清掃ベクトルと一致するように動的に導出され、その結果、ファサードに対するツールの位置が決定される。使用中のツールは、例えば反力および／または風によって、清掃ベクトルに追従することから押し離される可能性があるので、処理コンポーネント２１３は、閉ループ制御によって清掃ベクトルに追従するように、移動ベクトルを動的に調整する。言い換えれば、ロボットアームのツールのためのデカルトウェイポイントとして作用する清掃ベクトル上で、最初にマップから計算され、ツールの動きベクトルを生成するためにリアルタイムで再計算している経路計画アルゴリズムに渡される。この閉ループ制御により、エレベータおよび／またはロボットアームが制御不能に動いた場合でも、ツールの経路が確実に更新される。バスケットの制御はアームの制御から分離されているので、アームは、例えばバスケットの高さが低下したことを検出し、同じ清掃ライン／高さを維持するように経路を修正する。
【0073】
いくつかの実施形態では、清掃ベクトルは、オフラインの事前に定められたマップから計算され、ツールの経路（移動ベクトル）は、そのマップに対する現在の位置によって補正される。エレベータの移動経路もまた、時間最適化のために三次元マップから計算され、エレベータフレームの移動を制御するために使用される。例えば、いくつかの実施形態では、エレベータの経路（より具体的には、側方へのステップ）は、より速い／より速い清掃経路のために最適化される。最適化は、例えば、バスケットが次に下に移動されるときに、バスケットを左に移動させる量を定義してもよい。これは、窓が建物上に均等に分布していない場合に重要であり得る。例えば、次の窓に缶を移動させるための最も適切な距離は、窓ごとに異なる場合がある。いくつかの窓にとっては、例えば、１．２メートルの左への移動が有益である一方、他の窓にとっては、１メートルの移動が有益かもしれない。移動量は、バスケットの所定の位置に対するロボットアームの到達可能な作業空間内の窓領域の量を最大化するように決定される。別の例では、アームの右左の動きは、２つの近接した窓をカバーし、すなわち、窓の間をスキップする。しかし、場合によっては、これは、窓を清掃するための最も効率的な方法ではないので、全体的な清掃時間を追加することができる。したがって、いくつかの実施形態では、スキップが事前に定義された量以上の時間を要する場合には、そのような窓スキップは低減される。清掃パターンおよび窓の位置を定義するパラメータから、ファサード（またはその指定された部分）を清掃するための総時間を最小化するために、クレーンの最適な経路が決定される。
【0074】
清掃ベクトルに従った移動ベクトルの実行後、制御システム２２１は、クレーンの制御システム１０７に、エレベータ２００の昇降を、清掃されたばかりのファサード１０４の部分に隣り合う、清掃されるべきファサード１０４の次の部分に変更するように指示することにより、清掃パターンを継続する。次に清掃されるべき部分は、例えば、窓の別の部分や次の窓の位置を特定するために、三次元マップの特徴分析によって決定されてもよい。
【0075】
他の実施形態では、清掃すべきファサードの部分は、三次元マップをオペレータに提示するグラフィカルユーザインタフェースを介して、清掃すべき表面に印を付けるオペレータによって選択され得る。グラフィカルユーザインタフェースは、装置２２０上に含まれてもよいし、装置２２０の装置処理コンポーネント２２１と通信するスマートフォン、タブレット、ラップトップなどの遠隔装置上に含まれてもよい。いくつかの実施形態では、オペレータは、オペレータのタブレット上に三次元マップを提示され、タブレットの画面上で、マップ上で、本物であると識別された任意のウィンドウをマークするかまたは確認し、本物ではないかまたは清掃すべきではないソフトウェアで識別された任意のウィンドウのマークを外すかまたは確認することができる。オペレータは、スキャン面の三次元モデルとカメラからの二次元の通常の画像の両方を有する。いくつかの実施形態では、オペレータは、例えば、ファサードの窓／窓部分の対向する角（例えば、窓／窓部分の左上端と右下端）をマークすることによって、二次元または三次元可視化のいずれかにおいて、窓の位置をマークする。いくつかの実施形態では、統計分析は、ソフトウェアによって使用され、最初の窓のマークと同様にマークが施された窓を自動的に識別する。他の実施形態では、マークに頼るのではなく、またはマークのみに頼るのではなく、機械学習が窓を見つけるために使用される。
【0076】
窓を自動的に検出するために特徴分析を採用した実施形態では、オペレータは、実行前に窓のマーキングを確認または編集するだけでよい。さらに、オペレータは、事前に記録された様々な清掃動作から任意選択で必要に応じて選択することができる。エレベータ２００の新たな昇降位置では、清掃ツールの位置が再計算され、新たな位置のための次の清掃ベクトルが上述したのと同様の方法で決定される。次の清掃ベクトルは、前の清掃ベクトルと同じ形状または異なる形状または相対的な経路を有してもよく、したがって、連続する清掃ベクトルによって形成されるパターンは、周期的であってもよいし、非周期的であってもよい。他の実施形態では、エレベータ２００の動きは、ロボットアームの動きのみによって単独で実施されるのとは対照的に、動きベクトルの実施形態の一部を形成することができる。したがって、処理コンポーネント２２１からの一連の命令は、清掃パターンを実行するためにロボットアームおよびエレベータを交互にまたは同時に動かすように時間的に絡み合っている。
【0077】
他の実施形態では、ファサードのための清掃ベクトルのうちの１つ以上、または全ての清掃ベクトルは、任意の清掃動作が実行される前に、最初に決定される。その後、ロボットアームおよびエレベータの経路は、清掃ベクトルを確実にトレースするために、閉ループ制御の下で計画された経路を最終的に実行する前に、最初から最後まで計画される。清掃を開始する前に複数の清掃ベクトルを決定することにより、エレベータの経路は、複数の清掃ベクトルを実行する効率を全体として最適化するように計画されうる。例えば、効率化のために、エレベータのフレームは、清掃ベクトルおよび／またはそれらが実行されるべきファサード上の位置を考慮して移動されてもよい。例えば、清掃ベクトルの各々が左から右に移動する場合、エレベータ経路は、右から左に移動するのではなく、左から右に移動するように計画されてもよい。別の例では、バスケット全体が左に移動する場合、その移動を考慮して、窓の縁との衝突を避けるために、計画の全てが更新される。
【0078】
本明細書前に記載された実施形態では、多次元マップは、概して三次元（３Ｄ）マップのことを指す。しかし、いくつかの実施形態では、多次元マップの代わりに二次元マップが使用されてもよい。例えば、窓の間隔や位置が反復的な建物の場合が当てはまる。そのような場合、一つは、一般的なウィンドウのための経路を「記録」し、そのウィンドウに対する相対的な位置を決定するために二次元の画像処理を使用し、それに応じて、記録された経路を修正することができる。ウィンドウが清掃されると、エレベータのバスケットは、次のウィンドウなどに着くために、特定の時間間隔の後に下降される。
【0079】
図示された実施形態では、エレベータプラットフォームは、クレーンを介して操作される建物メンテナンスエレベータシステムの一部であるか、または一部に含まれる。しかしながら、他の実施形態では、エレベータプラットフォームの位置は、エレベータシステムの他の形態によって制御されてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、エレベータシステムは、地上に立つ移動可能な支持構造を有するリフトであって、エレベータプラットフォームを要求されたプラットフォーム位置に上昇させるために上方に延びることができ、または、エレベータプラットフォームを下降させるために下方に後退させることができる空気圧アームを使用する、ジニーリフトであってもよい。
【0080】
用語「備える」、「備えている」、「含む」、「含んでいる」、「有する」およびそれらの活用形は、「含んでいるが、それに限定されない」ことを意味する。
【0081】
本明細書で使用されるように、単数形の「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」は、文脈が明確に指示しない限り、複数の参照を含む。例えば、用語「化合物」または「少なくとも１つの化合物」は、それらの混合物を含む複数の化合物を含むことができる。
【0082】
本明細書で使用されるように、用語「方法」とは、所定の課題を達成するための仕方、手段、技術および手順を意味し、化学、薬理学、生物学、生化学および医学の当業者に知られているか、または既知の仕方、手段、技術および手順から容易に開発された、仕方、手段、技術および手順を含むが、これらに限定されるものではない。
【0083】
明快さのために、別個の実施形態の文脈で説明されている本発明の特定の特徴は、単一の実施形態において組み合わせて提供されてもよいことが理解される。逆に、簡潔さのために、単一の実施形態の文脈で説明されている本発明の様々な特徴は、別個に、または任意の適切な部分的な組み合わせで、または本発明の他の説明された実施形態に適するように提供されてもよい。様々な実施形態の文脈で説明された特定の特徴は、実施形態がそれらの要素なしでは動作しない場合を除き、それらの実施形態の本質的な特徴とはみなされない。
【0084】
本発明は、その特定の実施形態と関連して説明されてきたが、多くの代替例、修正例および変形例が、当業者には明らかであろう。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲の主旨および広い範囲に該当するそのような代替例、修正例および変形例の全てを包含することが意図されている。節の見出しが使用される範囲において、それらは必ずしも限定を意味すると解釈されるべきではない。
【0085】
また、本出願の優先権書類は、その全体が参照によりここに組み込まれる。
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図3D】
【図4】
