JP2003112137A - 水中清掃ロボット - Google Patents
水中清掃ロボットInfo
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Abstract
中清掃ロボットの走行制御を精度良く行う。 【解決手段】ロボット本体2に、走行駆動される走行車
輪18の外周部に、清掃具27を回転させて走行車輪1
8の外周の着地面を清掃する複数の走行清掃装置3C
F,3RL,3RRを設けた。
Description
の取水管や放水管路等で、湾曲面やカルバート平面に付
着した貝や海草などの海生生物(付着物)を清掃除去す
るための水中清掃ロボットに関する。
には、壁面にフジツボやイガイ、カキ、海草などの海生
生物が付着して繁殖するが、このような海生生物が繁殖
すると、水路の圧力損失を与えるとともに、死滅したり
して流入すると取水施設にダメージを与えることにな
る。そのため、水路の壁面を自動的に清掃する水中清掃
ロボットが提案されている。この種の水中作業ロボット
として、たとえば特開2001−63644に開示され
たものがある。この水中ロボットは、図14,図15に
示すように、ロボット本体51の底部中央に左右一対の
回転ブラシ52a,52bを有する清掃ユニット52が
設けられるとともに、略四隅位置にステアリング機構を
内蔵した電動車輪53が配設されている。またロボット
本体51の上面には、吸着用スラスタ54が四隅位置に
設けられると共に、ロボット本体51の左右両側に遊泳
用スラスタ55がそれぞれ配置されている。
よりロボット本体51を管の内壁面に押付けて、回転ブ
ラシ52a,52bにより管の内壁面を清掃しつつ、電
動車輪53を回転駆動してロボット本体51を任意方向
に移動させ、内壁面全体を清掃するものである。
れば、清掃走行中に電動車輪53が、未清掃の壁面に接
地されると、摩擦力が小さいために滑りが生じ、走行ま
たはステアリングをスムーズに行うためには、吸着用ス
ラスタによる大きい押付け力が必要となる。また4個の
電動車輪53がすべて同じような未清掃壁面または清掃
済みの壁面に接地していればよいが、一部の電動車輪5
3が未清掃面に接地され、残りの電動車輪53が清掃済
み面に接地されると、接地面との摩擦力に差が生じてス
テアリング制御や走行制御がきわめて難しくなるという
問題があった。
状態での走行を精度良く行える水中清掃ロボットを提供
することを目的とする。
に請求項1記載の発明は、ロボット本体に、走行駆動さ
れる走行車輪と、該走行車輪の外周部で回転駆動されて
接地面を清掃する清掃具とを有する複数の走行清掃装置
を設けたものである。
掃具を配置して接地面を清掃するように構成したので、
着地位置からわずかに移動した後の走行車輪の着地面を
すべて清掃済みの面とすることができ、付着物による滑
りが少なくなり、十分な摩擦力を確保することができる
ので、走行車輪による走行移動を精度良く行うことがで
きる。また、清掃具は、走行車輪の外周部を回転される
ことから、清掃具の遠心力により、剥離された付着物が
走行車輪側に流入して走行を阻害することもない。
成において、走行清掃装置に、走行車輪を覆う回転支持
体を設けるとともに、該回転支持体の開口部に清掃具を
設け、前記清掃具の回転により発生する遠心力で、水を
外周側に流出させて前記回転支持体内を負圧とすること
により、ロボット本体を着地面に吸着させるように構成
したものである。
されることにより発生した吸着力で、清掃具および走行
車輪を接地面に強く押付けることができるので、良好な
清掃状態と、確実な走行とを確保することができる。
記載の構成において、少なくとも一対の走行清掃装置
を、着地面に平行な軸線の両側に配置するとともに、前
記走行清掃装置を軸線と平行な軸心周りに回動可能な接
地面調整装置を設け、前記接地面調整装置により曲面状
の接地面の走行および清掃可能に構成したものである。
左右両側の走行清掃装置を傾斜させて湾曲状の接地面に
対応させることにより、湾曲状の接地面を走行して清掃
することができる。
いずれかに記載の構成において、走行装置に、走行車輪
を操向するステアリング機構を設け、清掃具に、着地面
に摺接する清掃ブラシと、着地面の表面を掻き取るスク
レーパとを設けたものである。
り、ステアリング制御の精度を向上させることができ、
清掃具を清掃ブラシとスクレーパとで構成したので、付
着力が強い海生生物なども確実に除去することができ
る。
ボットの実施の形態を図1〜図11に基づいて説明す
る。
ボット1は、ロボット本体2の底部には、前部中央に配
置された前部走行清掃装置3CFと、後部両側に配置さ
れた後部左右走行清掃装置3RR,3RLとがそれぞれ
設けられるとともに、前部で左右両側に配置された推進
スラスタ4R,4Lと、前部で中央上部に配置された前
部垂直スラスタ5CFと、後部で左右両側に配置された
左右後部垂直スラスタ5RR,5RLとが設けられてい
る。これら各スラスタ4R,4L,5CF,5RR,5
RLは、それぞれスラスタ回転駆動装置により回転軸を
介して回転駆動される推進翼により構成される。
右一対の浮力タンク7が設けられてロボット全体として
浮力と質量とがつりあった状態に構成され、さらに油圧
ユニット8や水深センサ(図示せず)、耐圧ユニット3
6内に装備された制御盤(図示せず)などが装備され、
ロボット本体2の前部と後部に水中カメラ9F,9Rや
水中ライト10F,10R、探知ソナーがそれぞれ配置
されるとともに、後部に壁面距離センサ(図示せず)な
どが設けられている。
行清掃装置3RR,3RLは、ステアリング機構付きの
走行機構と清掃機構とが一体に形成された同一構造であ
り、図5に示すように、ボス部13に軸受を介してステ
アリング軸14が回転自在に支持され、ステアリング軸
14の上端部にステアリング駆動装置19(電動モータ
や油圧モータなど)の出力軸が連結されている。またス
テアリング軸14の下端部にヨーク部材15が取り付け
られ、このヨーク部材15に、走行駆動装置(電動モー
タや油圧モータなど)16を内蔵した走行車軸17を介
して走行車輪18が支持され、走行機構が構成されてい
る。
21が回転自在に支持され、前記回転筒21の上部に取
り付けられた受動ギヤ22に、清掃駆動装置(電動モー
タや油圧モータ)23により回転駆動されるブラシ駆動
ギヤ24が噛合されている。また旋回筒21の下部に取
り付けられてヨーク部材15および走行車輪18を覆う
円筒容器形の回転支持体25には、その下端開口端(先
端部)にリング支持板26を介して清掃具27が取り付
けられ、清掃機構が構成されている。
生物などを取り除く清掃ブラシ28と、接地面を掻きと
って海生生物などを剥離させるスクレーパ29とが交互
に配置されて構成されている。
に示す。スクレーパ29は、清掃ブラシ28を一定角度
ごとに切り欠いた切欠き部30で回転支持体25の下部
にブラケット31が垂設され、これらブラケット31に
それぞれ接線方向の支持ピン32を介して垂直面に沿う
掻き取り板33が内端部を上下回動自在に支持されてい
る。そして、掻き取り板33の上部に突設された受圧片
33aとリング支持板26の筒部26aのとの間に回動
付勢用のコイルばね34が介装されて、掻き取り板33
が下方に回動付勢されて接地面に押付けられるように構
成されている。
図13に示すように、掻き取り板33が受圧片33aを
有して支持ピン32に回動自在に支持された回動支持部
33bと、この回動支持部33bに垂直面に沿う板ばね
33cを介して取り付けられた垂直面に沿う掻き板33
dとで構成され、板ばね33cのばね力により掻き板3
3cに回転方向に揺動して、障害物を回避することがで
きる。
は、図8,図9に示すように、着地面Fに平行な前後方
向の中心軸線CLの対称位置に配置されており、前記後
部左右走行清掃装置3RR,3RLを中心軸線CLと平
行な軸心周りに回動可能な接地面調整装置35が設けら
れている。この接地面調整装置35は、ロボット本体2
の軸線CL上に配置された耐圧容器ユニット36のブラ
ケット36aに、走行清掃装置3RR,3RLのボス部
13に連結された揺動リンク37が中心軸線CLと平行
な支持ピン38を介して上下揺動自在に支持され、また
耐圧容器ユニット36に取付部材を介して連結された直
線駆動機構である傾き作動装置(油圧シリンダや電動ジ
ャッキなど)39の出力ロッドがピンを介してボス部1
3に連結されている。
R,3RLのステアリング軸14を互いに平行(垂直)
とすることで、平面状の接地面を走行および清掃するこ
とができ、また傾き調整装置39を進展して後部左右走
行清掃装置3RR,3RLを支持ピン38を中心に揺動
させ、ステアリング軸14を軸線側上方から外側下方に
傾斜させることにより、湾曲凹状の接地面を走行および
清掃することができる。ここには図示されていないが、
もちろん傾き調整装置39を収縮して後部左右走行清掃
装置3RR,3RLを支持ピン38を中心に揺動させ、
ステアリング軸14を外側上方から軸線側下方に傾斜さ
せることにより、湾曲凸状の接地面を走行および清掃す
ることも可能となる。
て、図10に示すように、操作盤41および配電盤42
を有する操作ユニット43と、給電ケーブル、信号送受
用の光ファイバケーブルからなり水中清掃ロボット1と
操作ユニット43とを接続する複合操作ケーブル44
と、この操作ケーブル44を、水中清掃ロボット1の移
動に従って取水管45からマンホール46を介して巻取
り繰り出しするケーブル巻取り繰り出し装置47と、操
作ケーブル44を巻き取るケーブルリール装置48とを
具備し、配電盤42から操作ケーブル44を介して水中
清掃ロボット1に駆動電力が供給される。
て取水管45に投入された水中清掃ロボットは、ほぼ質
量と浮力とがつり合っている状態で、操作ユニット43
の制御盤42から遠隔操作により推進スラスタ4R,4
Lと垂直スラスタ5CF,5RR,5RLとが作動され
て任意に操舵され、前後進速度が操作される。また垂直
スラスタ,5RR,5RLの左右の回転数を制御するこ
とで、垂直軸を中心とするロボット本体2の姿勢も制御
することができる。
ように、たとえば円形断面の取水管45で、低部に所定
間隔をあけて左右一対の防食用電極45aが接地されて
いるような場合には、軸心方向の往復移動と、往路と復
路の間に周方向の移動を加えることで、角パルス形の走
行清掃軌跡Tを描き、これを長さ方向に複数回繰り返す
ことで、取水管45を清掃することができる。
F,5RR,5RLによりロボット本体2が接地面(内
面)に押付けられて、すべての走行車輪18が取水管4
5の接地面に着地された状態で、清掃駆動装置23によ
り回転支持体25を介して清掃具27が回転されて、清
掃具27である清掃ブラシ28と掻き取り板33とによ
り接地面が清掃される。そして、ステアリング駆動装置
19により走行車輪18が所定方向に操舵されるととも
に、走行駆動装置16により走行車輪18が回転され
て、ロボット本体2が接地面を清掃しつつ走行清掃軌跡
Tに沿って走行移動される。
からわずかに移動されることで、走行車輪18が接地し
ている接地面が、海生生物などの付着物が除去された清
掃済みの接地面となるので、摩擦力が低下することな
く、精度良く走行制御およびステアリング制御される。
より、周囲近傍の海水が外周側に流出されて、開口面を
除いて密閉された回転支持体25の内部空間が負圧にな
ることから、垂直スラスタ5CF,5RR,5RLによ
る押付け力に加えて、回転支持体25による吸着力がロ
ボット本体1に働き、清掃具27や走行車輪18をさら
に強く接地面に押付けて、清掃および走行制御、ステア
リング制御が良好に行われる。
外周部に清掃具27を配置して接地面を清掃するように
構成したので、着地位置からわずかに移動した後の走行
車輪18の着地面をすべて清掃済みの面とすることがで
き、付着物による滑りが少なくなり、十分な摩擦力を確
保することができるので、走行車輪18およびステアリ
ング制御による移動を精度良く行うことができる。また
清掃具27は、走行車輪18の外周部を回転されること
から、清掃具の遠心力により、海水が外周側に流出し、
剥離された付着物が走行車輪18側に流入することがな
いので、除去された付着物が走行を妨げることがない。
して清掃具27を設けたので、清掃具27の遠心力によ
り、海水が外周側に流出して回転支持体25内を負圧と
するので、これによりで発生した吸着力により、清掃具
および走行車輪を接地面に強く押付けることができ、良
好な清掃状態と確実な走行とを確保することができる。
装置3RR,3RLを中心軸線CLと平行な軸心周りに
回動させることにより、湾曲状の接地面を走行および清
掃することができる。
掃ブラシ28と、着地面の表面を掻き取るスクレーパ2
9とを設けたので、付着力が強い海生生物なども確実に
除去することができる。
によれば、走行車輪の外周部に清掃具を配置して接地面
を清掃するように構成したので、着地位置からわずかに
移動した後の走行車輪の着地面をすべて清掃済みの面と
することができ、付着物による滑りが少なくなり、十分
な摩擦力を確保することができるので、走行車輪による
走行移動を精度良く行うことができる。また、清掃具
は、走行車輪の外周部を回転されることから、清掃具の
遠心力により、剥離された付着物が走行車輪側に流入し
て走行を阻害することもない。
内が負圧にされることにより発生した吸着力で、清掃具
および走行車輪を接地面に強く押付けることができるの
で、良好な清掃状態と、確実な走行とを確保することが
できる。
装置により左右両側の走行清掃装置を傾斜させて湾曲状
の接地面に対応させることにより、湾曲状の接地面を走
行して清掃することができる。
接地面により、ステアリング制御の精度を向上させるこ
とができ、清掃具を清掃ブラシとスクレーパとで構成し
たので、付着力が強い海生生物なども確実に除去するこ
とができる。
示す平面図である。
断面図である。
す側面断面図である。
す平面断面図である。
面図である。
態を示す背面図である。
面図である。
である。
パを示す側面断面図である。
パを示す平面断面図である。
る。
る。
Claims (4)
- 【請求項1】ロボット本体に、走行駆動される走行車輪
と、該走行車輪の外周部で回転駆動されて接地面を清掃
する清掃具とを有する複数の走行清掃装置を設けたこと
を特徴とする水中清掃ロボット。 - 【請求項2】走行清掃装置に、走行駆動車輪を覆う回転
支持体を設けるとともに、該回転支持体の開口部に清掃
具を設け、 前記清掃具の回転により発生する遠心力で、水を外周側
に流出させて前記回転支持体内を負圧とすることによ
り、ロボット本体を着地面に吸着させるように構成した
ことを特徴とする請求項1記載の水中清掃ロボット。 - 【請求項3】少なくとも一対の走行清掃装置を、着地面
に平行な軸線の両側に配置するとともに、前記走行清掃
装置を軸線と平行な軸心周りに回動可能な接地面調整装
置を設け、 前記接地面調整装置により曲面状の接地面の走行および
清掃可能に構成したことを特徴とする請求項1または2
記載の水中清掃ロボット。 - 【請求項4】走行清掃装置に、走行駆動車輪を操向する
ステアリング機構を設け、 清掃具に、着地面に摺接する清掃ブラシと、着地面の表
面を掻き取るスクレーパとを設けたことを特徴とする請
求項1乃至3のいずれかに記載の水中清掃ロボット。
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2001
- 2001-10-01 JP JP2001304772A patent/JP4030282B2/ja not_active Expired - Lifetime
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