JP2016043726A - Inspection robot - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば鋼製の橋梁の点検に好適な点検ロボットに関する。 The present invention relates to an inspection robot suitable for inspection of a steel bridge, for example.
従来より、橋梁の維持管理の一環として、橋梁を構成する部材の点検が行われている。従来、例えば桁橋の主桁の点検を行う場合、主桁のフランジの側面やウェブの底面に近接して足場を組み、この足場から点検者が目視点検や打音点検を行うのが一般的である。 Conventionally, as a part of bridge maintenance management, members constituting the bridge have been inspected. Conventionally, when inspecting the main girder of a girder bridge, for example, it is common to assemble a scaffold close to the side of the flange of the main girder or the bottom of the web, and the inspector performs visual inspection and hammering inspection from this scaffold It is.
しかしながら、点検者が足場から部材に接近して行う点検は、足場の設置のために手間とコストがかかり、また、点検者の負担が大きいという問題がある。 However, the inspection performed by the inspector approaching the member from the scaffold is problematic in that it takes labor and cost to install the scaffold and the burden on the inspector is large.
このような問題を解決するため、橋梁の点検のために、伸縮可能なブームの先端にカメラを備えた点検車両が使用されている。この種の点検車両を用いた点検では、橋梁の床版の上や、橋梁の下方の地上に点検車両を停止させ、ブームを伸長してカメラを点検対象の部材に接近させ、この部材をカメラで撮影する。カメラの撮影映像を、床版上や地上に設置されたディスプレイに表示し、表示された映像を点検者が視認して点検を行うようになっている。 In order to solve such a problem, an inspection vehicle having a camera at the tip of an extendable boom is used for inspection of a bridge. In inspections using this type of inspection vehicle, the inspection vehicle is stopped on the bridge slab or below the bridge, and the boom is extended to bring the camera closer to the member to be inspected. Shoot with. An image taken by the camera is displayed on a display installed on a floor slab or on the ground, and an inspector visually checks the displayed image for inspection.
しかしながら、上記点検車両は、ブームの長さや関節の可動範囲に起因して、橋梁の点検可能な範囲が比較的狭いという問題がある。例えば、複数の主桁を有する橋梁の点検を行うに際して、床版上から点検車両で主桁の点検を行う場合、主桁と主桁の間の部分には、ブームの伸長距離の不足や関節の屈曲角度の不足により、カメラを接近できない場合が多い。また、上記点検車両は、橋梁の側方に構造物が接近して存在する場所では、ブームの稼働領域を確保できず、点検ができない場合がある。また、上記点検車両は、橋梁の下方に構造物が存在する場所には進入できず、点検ができない場合がある。 However, the inspection vehicle has a problem that the inspection range of the bridge is relatively narrow due to the length of the boom and the movable range of the joint. For example, when inspecting a bridge having a plurality of main girders, if the main girder is inspected from the floor slab with an inspection vehicle, the portion between the main girder and the main girder may have insufficient boom extension or joints. In many cases, the camera cannot be approached due to a lack of bending angle. In addition, the inspection vehicle may not be able to ensure the boom operation area in a place where a structure is present close to the side of the bridge, and may not be inspected. In addition, the inspection vehicle may not enter a place where a structure exists below the bridge, and may not be inspected.
そこで、従来、カメラ等の点検装置を搭載した本体に、構造物に沿って走行する走行装置を備えた自走式の点検ロボットが提案されている。この種の点検ロボットとしては、走行装置の車輪を、複数の永久磁石からなる磁石群と、車軸に連結されたホイールを取り囲む環状の可撓性部材で形成された磁石保持部とで構成し、磁石保持部の構造物との接触面に摩擦部材を被覆したものが提案されている（特許文献１参照）。この点検ロボットは、車輪の永久磁石で構造物の強磁性部材に吸着すると共に、可撓性部材が構造物の表面の形状に応じて変形し、更に、摩擦部材で構造物に対する滑りを低減するように形成されている。これにより、平坦面にリブ板が設けられてなる鋼製の凹凸面等を、車輪が滑ることなく吸着して走行できるように形成されている。この点検ロボットは、矩形の本体の長手方向に対して直交する車軸の両側に配置された車輪の組が、進行方向に３対配置されている。これら３対の車輪の組は、軸方向視において進行方向に互いに隔てられていると共に、軸直角方向視において車軸の両側で各々重複するように配置されている。 In view of this, a self-propelled inspection robot having a traveling device that travels along a structure on a main body on which an inspection device such as a camera is mounted has been proposed. As this kind of inspection robot, the wheel of the traveling device is composed of a magnet group composed of a plurality of permanent magnets and a magnet holding part formed of an annular flexible member surrounding the wheel connected to the axle, The thing which coat | covered the friction member on the contact surface with the structure of a magnet holding part is proposed (refer patent document 1). This inspection robot is attracted to the ferromagnetic member of the structure by the permanent magnet of the wheel, and the flexible member is deformed according to the shape of the surface of the structure, and further, the friction member reduces the slip to the structure. It is formed as follows. Thereby, it forms so that it can adsorb | suck and run on the uneven | corrugated surface made from steel in which the rib board is provided in the flat surface, without a wheel slipping. In this inspection robot, three pairs of wheels arranged on both sides of an axle orthogonal to the longitudinal direction of the rectangular main body are arranged in the traveling direction. These three pairs of wheels are separated from each other in the traveling direction when viewed in the axial direction, and are arranged so as to overlap each other on both sides of the axle when viewed in the direction perpendicular to the axis.
しかしながら、上記従来の点検ロボットは、橋梁の箱桁を横断するような場合に、鉛直面から、この鉛直面に連なって法線が鉛直下方を向く下向水平面へ移ろうとすると、上記鉛直面と下向水平面との間の角部に本体の底面が接触して落下する恐れがある。詳しくは、進行方向の第１の車輪が、構造物の鉛直面から角部を超えて下向水平面に移ると、本体が進行方向と直角の幅方向軸回りに回動するピッチングが生じて、本体の底面が構造物の角部に接近する。ここで、進行方向に向かって第１の車輪と第２の車輪は、互いに隔てられているので、第２の車輪が構造物の角部を超える前に、本体の底面が構造物の角部に接触してしまうのである。また、第１の車輪が構造物の角部を超え、点検ロボットの本体にピッチングが生じると、第３の車輪が鉛直面から離脱し、これにより第１及び第２の車輪の荷重負担が増大して吸着力を超え、第１及び第２の車輪も構造物から離脱して点検ロボットが落下する恐れがある。 However, when the conventional inspection robot crosses the box girder of the bridge, if it tries to move from the vertical plane to the downward horizontal plane with the normal line facing downward vertically, There is a risk that the bottom surface of the main body may come into contact with the corner between the downward horizontal plane and fall. Specifically, when the first wheel in the traveling direction moves from the vertical plane of the structure to the downward horizontal plane beyond the corner, pitching occurs in which the main body rotates about the width direction axis perpendicular to the traveling direction, The bottom surface of the main body approaches the corner of the structure. Here, since the first wheel and the second wheel are separated from each other in the traveling direction, before the second wheel exceeds the corner of the structure, the bottom surface of the main body is the corner of the structure. It will be in contact with. In addition, when the first wheel exceeds the corner of the structure and pitching occurs in the main body of the inspection robot, the third wheel is detached from the vertical plane, thereby increasing the load burden on the first and second wheels. Then, the attraction force may be exceeded, and the first and second wheels may also be detached from the structure and the inspection robot may fall.
また、上記従来の点検ロボットは、橋梁のＩ桁を横断するような場合に、フランジ等の板状部材の一方の面から他方の面へ進行しようとしても、鉛直面から下向水平面へ進む場合と同様に、本体の底面が板状部材の縁に接触し、走行が停止する恐れがある。本体の底面が板状部材の縁に接触した状態で第１の車輪の駆動を続けると、第２の車輪が一方の面から離脱して、点検ロボットが落下する恐れがある。 In addition, when the conventional inspection robot crosses the I-girder of the bridge, even if it tries to advance from one surface of the plate-like member such as a flange to the other surface, it proceeds from the vertical surface to the downward horizontal surface. Similarly, the bottom surface of the main body may come into contact with the edge of the plate-like member, and traveling may stop. If the driving of the first wheel is continued with the bottom surface of the main body in contact with the edge of the plate member, the second wheel may come off from one surface and the inspection robot may fall.
このように、上記従来の点検ロボットは、構造物の鉛直面から下向水平面への移動や、板状部材の一方の面から他方の面への移動等が困難であるため、構造物の点検可能な領域が制限される問題がある。 As described above, the conventional inspection robot is difficult to move the structure from the vertical surface to the downward horizontal plane, or from one surface of the plate member to the other surface. There is a problem that the possible area is limited.
そこで、本発明の課題は、構造物の点検可能な領域の制限が少ない点検ロボットを提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an inspection robot in which there are few restrictions on the area where a structure can be inspected.
上記課題を解決するため、本発明の点検ロボットは、構造物の点検装置を搭載する本体と、
磁力を発生する磁力部が外径側に設けられた車輪を回転駆動して、上記磁力部を上記構造物の強磁性部材に吸着させることにより、上記本体を上記強磁性部材に沿って移動させる走行装置と
を備える点検ロボットであって、
上記走行装置は、進行方向に隣り合う上記車輪が、回転軸方向視において互いの磁力部の回転経路が交差するように配置されていることを特徴としている。
In order to solve the above problems, an inspection robot of the present invention includes a main body on which a structure inspection device is mounted,
The main body is moved along the ferromagnetic member by rotationally driving a wheel provided with a magnetic part for generating a magnetic force on the outer diameter side and adsorbing the magnetic part to the ferromagnetic member of the structure. An inspection robot comprising a traveling device,
The traveling device is characterized in that the wheels adjacent to each other in the traveling direction are arranged so that the rotation paths of the magnetic portions intersect each other when viewed in the direction of the rotation axis.
上記構成によれば、構造物の点検装置を搭載した本体が、走行装置により、構造物に沿って移動する。走行装置は、車輪の外径側に設けられた磁力部で構造物の強磁性部材に吸着し、この車輪を回転駆動して、上記強磁性部材に沿って走行する。走行面である構造物の強磁性部材の表面が、進行方向において屈曲して角が形成されている場合、この角部を通過する点検ロボットは、本体の進行方向と直角の幅方向軸の周りに回動するピッチングが生じる。ここで、走行装置の進行方向に隣り合う車輪が、回転軸方向視において互いの磁力部の回転経路が交差するように配置されているので、本体が走行面の角部に接触する不都合を防止できる。したがって、構造物としての例えば橋梁の箱桁を、横断方向に走行する場合においても、箱桁の鉛直面から、この鉛直面に連なる下向水平面へ、鉛直面と下向水平面との間の角部に本体が接触することなく走行することができる。また、構造物としての例えば橋梁のＩ桁を、一方の側から他方の側に向かって走行する場合においても、ウェブの一方の面から他方の面に、ウェブの端部に本体が接触することなく走行することができる。したがって、構造物の走行面から車輪が離脱して点検ロボットが落下する不都合を防止できる。このように、本発明の点検ロボットは、構造物の走行可能な領域の制限が従来よりも少ないので、従来よりも広い領域の点検が可能な点検ロボットが得られる。ここで、上記本体は、回転軸方向視において上記車輪の互いに重なり合う部分、又は、車輪の互いに重なり合う部分よりも走行面から遠い側に配置されるのが好ましい。また、上記車輪は、外径側に磁力部が配置された円盤状のものを用いることができる。また、上記車輪は、回転軸に連結されるハブと、このハブから径方向に延びるスポーク状の径方向部材と、径方向部材の先端に連結された磁力部とを有するものを用いることができる。本発明において、強磁性部材とは、強磁性体で形成され、磁気を生成する物体との間に磁力が生じる部材をいう。 According to the said structure, the main body carrying the structure inspection apparatus moves along a structure with a traveling apparatus. The traveling device is attracted to the ferromagnetic member of the structure by a magnetic part provided on the outer diameter side of the wheel, and the wheel is driven to rotate to travel along the ferromagnetic member. When the surface of the ferromagnetic member of the structure, which is the traveling surface, is bent in the traveling direction to form a corner, the inspection robot that passes through this corner is around the width axis perpendicular to the traveling direction of the main body. Rotating pitching occurs. Here, since the wheels adjacent to the traveling direction of the traveling device are arranged so that the rotation paths of the magnetic portions intersect each other when viewed in the rotational axis direction, the inconvenience that the main body contacts the corner of the traveling surface is prevented. it can. Therefore, even when a box girder of a bridge as a structure is traveling in the transverse direction, the angle between the vertical plane and the downward horizontal plane from the vertical plane of the box girder to the downward horizontal plane connected to the vertical plane. The vehicle can travel without contacting the body with the body. Moreover, even when the I-girder of a bridge as a structure, for example, travels from one side to the other side, the main body contacts the end of the web from one side of the web to the other side. You can drive without. Accordingly, it is possible to prevent the inconvenience that the inspection robot falls due to the wheel being detached from the traveling surface of the structure. As described above, the inspection robot according to the present invention has a restriction on the region in which the structure can travel, which is smaller than before, so that an inspection robot capable of inspecting a wider region than before can be obtained. Here, it is preferable that the main body is disposed on a side farther from the running surface than a portion where the wheels overlap each other or a portion where the wheels overlap each other in the direction of the rotation axis. Moreover, the said wheel can use the disk-shaped thing by which the magnetic part is arrange | positioned at the outer diameter side. Further, the wheel having a hub connected to the rotating shaft, a spoke-like radial member extending in the radial direction from the hub, and a magnetic part connected to the tip of the radial member can be used. . In the present invention, the ferromagnetic member refers to a member that is made of a ferromagnetic material and generates a magnetic force with an object that generates magnetism.
一実施形態の点検ロボットは、上記走行装置は、進行方向に隣り合う上記車輪が、回転軸の延在方向において互いに異なる位置に配置されている。 In the inspection robot according to an embodiment, in the traveling device, the wheels adjacent in the traveling direction are arranged at different positions in the extending direction of the rotation shaft.
上記実施形態によれば、走行装置の進行方向に隣り合う車輪が、回転軸の延在方向において互いに異なる位置に配置されているので、互いに干渉することなく、回転軸方向視において互いの磁力部の回転経路が交差するように配置できる。 According to the above-described embodiment, the wheels adjacent to each other in the traveling direction of the traveling device are arranged at different positions in the extending direction of the rotating shaft. Can be arranged so that their rotation paths intersect.
一実施形態の点検ロボットは、上記走行装置は、進行方向の一方の側に、同軸上に配置された２つの車輪を有し、進行方向の他方の側に、同軸上に配置された２つの車輪を有する。 In the inspection robot according to an embodiment, the traveling device has two wheels coaxially arranged on one side in the traveling direction, and two coaxially disposed on the other side in the traveling direction. Has wheels.
上記実施形態によれば、走行装置の一方の進行方向及び他方の進行方向のいずれにも、安定して走行可能な点検ロボットが得られる。 According to the above-described embodiment, an inspection robot that can travel stably in both the one traveling direction and the other traveling direction of the traveling device is obtained.
一実施形態の点検ロボットは、上記走行装置は、進行方向の一方の側に、同軸上に配置された２つの車輪を有し、進行方向の他方の側に１つの車輪を有する。 In the inspection robot according to one embodiment, the traveling device has two wheels arranged coaxially on one side in the traveling direction and one wheel on the other side in the traveling direction.
上記実施形態によれば、走行装置の進行方向と直角の幅方向において、車輪の走行経路を少なくできるので、構造物の走行面上に例えばボルト等の障害物が複数個配列されている場合に、障害物の間を容易にすり抜けて走行することができる。 According to the above embodiment, since the traveling path of the wheels can be reduced in the width direction perpendicular to the traveling direction of the traveling device, a plurality of obstacles such as bolts are arranged on the traveling surface of the structure. , You can easily pass between obstacles.
一実施形態の点検ロボットは、上記本体を複数個備え、
上記本体の各々に、同軸上に配置された車輪の対が進行方向に２組設けられ、
上記複数の本体の相互間が、弾性体で連結されている。
An inspection robot according to an embodiment includes a plurality of the main bodies,
Each of the main bodies is provided with two pairs of wheels arranged coaxially in the traveling direction,
The plurality of main bodies are connected by an elastic body.
上記実施形態によれば、複数の本体の各々に、同軸上に配置された車輪の対が進行方向に２組設けられる。本体の２組の車輪対は、軸方向視において互いの磁力部の回転経路が交差するように配置されるので、本体が走行面の角部に接触することなく走行できる。したがって、各本体の車輪が走行面から離脱する不都合を効果的に防止できる。ここで、いずれかの本体に、走行面の角部の通過によって進行方向の位置のズレが生じても、他の本体に連結される弾性体により、他の本体に対するズレが解消する方向の弾性力を受けるので、点検ロボットの走行を安定にできる。 According to the embodiment, two pairs of wheels arranged coaxially are provided in each of the plurality of main bodies in the traveling direction. Since the two pairs of wheels of the main body are arranged so that the rotation paths of the magnetic portions intersect each other when viewed in the axial direction, the main body can travel without contacting the corners of the traveling surface. Therefore, it is possible to effectively prevent the inconvenience that the wheels of each main body are separated from the traveling surface. Here, even if any main body is displaced in the direction of travel due to the passage of the corners of the running surface, the elastic body connected to the other main body causes elasticity in a direction that eliminates the deviation from the other main body. Because it receives force, the inspection robot can run stably.
一実施形態の点検ロボットは、上記走行装置は、上記車輪の軸方向位置が変更可能に形成されている。 In the inspection robot according to one embodiment, the traveling device is formed such that the axial position of the wheel can be changed.
上記実施形態によれば、構造物の走行面上に例えばボルト等の障害物が複数個配列されている場合に、走行装置の車輪の軸方向位置を、障害物の配列間隔に応じた位置に調整することにより、障害物の間を容易にすり抜けて走行することができる。 According to the embodiment, when a plurality of obstacles such as bolts are arranged on the traveling surface of the structure, the axial position of the wheel of the traveling device is set to a position corresponding to the arrangement interval of the obstacles. By adjusting, it is possible to easily pass between obstacles and travel.
以下、本発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the illustrated embodiments.
図１は、本発明の第１実施形態の点検ロボットを模式的に示す平面図であり、図２は、第１実施形態の点検ロボットを模式的に示す側面図である。第１実施形態の点検ロボットは、構造物としての橋梁の点検を行うように形成され、走行装置の車輪に設けられた磁力部により、強磁性部材としての鋼製部材に磁力で吸着し、所定の点検位置に移動して点検を行うものである。 FIG. 1 is a plan view schematically showing the inspection robot according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a side view schematically showing the inspection robot according to the first embodiment. The inspection robot according to the first embodiment is formed so as to inspect a bridge as a structure, and is magnetically attracted to a steel member as a ferromagnetic member by a magnetic part provided on a wheel of a traveling device. The inspection is performed by moving to the inspection position.
この点検ロボット１は、可視光動画カメラや赤外線カメラ等の点検装置５を搭載した本体２と、この本体２の概ね四隅に配置された４つの車輪３，３，４，４を備える。
The inspection robot 1 includes a
車輪３，３，４，４は、本体２の一方の側に同軸上に配置された一対の前輪３，３と、本体２の他方の側に同軸上に配置された一対の後輪４，４とで構成されている。一対の前輪３，３は、一対の後輪４，４よりも、互いの離隔距離が広く設定されている。なお、車輪３，４の配置位置に関する前及び後は、便宜的に定めたものであり、本体２に関していずれの側が前であってもよい。また、すなわち、互いの離隔距離が狭い一対の車輪４，４を前輪とし、互いの離隔距離が広い一対の車輪３，３を後輪としてもよい。
The
前輪３は、図３の断面図に一部が示されるように、円盤状のホイール本体３１の外径側に、複数の磁力部としての磁石３２，３２，３２，・・・が、周方向に所定間隔をおいて配置されている。図３では、鋼製部材２０の表面として、法線が鉛直下方を向く下向水平面２２を、前輪３が走行する様子を示している。前輪３の磁石３２は、ネオジム磁石やサマリウムコバルト磁石等の永久磁石が用いられる。なお、磁力部として、電磁石を用いてもよい。ホイール本体３１及び磁力部の外径側であって、走行時に構造物の強磁性部材に接する面には、ゴム製又は樹脂製の滑り止め被膜を設けることができる。前輪３のホイール本体３１は、中心に設けられたハブ６により、駆動軸７に連結されている。ハブ６は、駆動軸７に対する固定位置が軸方向に調整可能になっている。これにより、前輪３の駆動軸７に沿った軸方向位置が変更可能に形成されている。すなわち、本体２の幅方向の両側に配置された一対の前輪３，３は、同軸上に配置された駆動軸７，７に沿って、互いの離隔が調整可能に形成されている。
As shown in part in the cross-sectional view of FIG. 3, the
後輪４は、前輪３と同様に、円盤状のホイール本体の外径側に、複数の磁力部としての磁石が、周方向に所定間隔をおいて配置されている。この磁石は、ネオジムやサマリウムコバルト磁石等で形成された永久磁石や、電磁石が用いられる。ホイール本体及び磁力部の外径側であって、走行時に構造物の強磁性部材に接する面には、ゴム製又は樹脂製の滑り止め被膜を設けることができる。後輪４のホイール本体は、中心に設けられたハブ８により、駆動軸９に連結されている。ハブ８は、駆動軸９に対する固定位置が軸方向に調整可能になっている。これにより、後輪４の駆動軸９に沿った軸方向位置が変更可能に形成されており、本体２の幅方向の両側に配置された一対の後輪４，４は、同軸上に配置された駆動軸９，９に沿って、互いの離隔が調整可能に形成されている。
As with the
上記前輪３と後輪４は、図２に示すように、回転軸方向視において、互いに重複するように配置されている。これにより、前輪３の外径側に配置された磁石３２が前輪３の回転に伴って描く回転経路と、後輪４の外径側部に配置された磁石が後輪４の回転に伴って描く回転経路とが、回転軸方向視において交差するように配置されている。また、上記前輪３と後輪４は、図１に示すように、駆動軸７，９の延在方向である幅方向において、互いに異なる位置に配置されている。すなわち、上記前輪３と後輪４は、幅方向にずらして配置されており、これにより、回転軸方向視において互いに重複しながら、互いに干渉することなく回転可能に形成されている。
As shown in FIG. 2, the
本体２は、平面視において矩形の基台１０上に、可視光動画カメラや赤外線カメラ等の点検装置５が設置されている。なお、点検装置５は、距離センサ等のような、橋梁の点検に関する他の機器であってもよい。基台１０上には、２つの前輪３の駆動軸７と２つの後輪４の駆動軸９を夫々駆動するギヤードモータ１１，１１，１１，１１と、ギヤードモータ１１の動作を制御するモータドライバ１２が搭載されている。上記前輪３、後輪４、駆動軸７，９及びギヤードモータ１１により、走行装置を構成している。また、基台１０上には、図示しないリモートコントローラから操作に関する操作信号を受信する受信機１３と、受信機１３から操作信号を受けて制御信号を出力するメインコントローラ１４が搭載されている。さらに、基台１０には、上記モータドライバ１２に電力を供給するバッテリ１５が設けられている。メインコントローラ１４からの制御信号がモータドライバ１２に入力され、入力された制御信号に応じた電力をモータドライバ１２がギヤードモータ１１へ出力する。一対の前輪３及び一対の後輪４は、夫々のギヤードモータ１１によって回転方向及び回転数が独立して制御される。各車輪３，４の回転方向及び回転数が制御されることにより、点検ロボット１の前進及び後進の切り替えと、走行速度の調整と、左右の操舵が行われる。本体２の基台１０の上記各機器が搭載された側と反対側の面である底面は、図２に示すように、前輪３の中心と後輪４の中心とを結ぶ線に対して直角を成す高さ方向の位置が、前輪３と後輪４の重複部分の内側となるように設定されている。なお、基台１０の底面は、高さ方向の位置が、前輪３と後輪４の重複部分よりも高ければよい。
In the
第１実施形態の点検ロボット１は、次のように動作する。まず、構造物としての橋梁の鋼製部材に、前輪３，３及び後輪４，４を接触させて載置し、車輪３，４のいずれかの磁力部を鋼製部材に吸着させる。点検ロボット１の姿勢が、本体２の基台１０の底面が鋼製部材を向くように載置する。続いて、操作者がリモートコントローラを操作し、遠隔操作により車輪３，４を駆動し、橋梁の鋼製部材に沿って走行させ、所定の点検位置に移動させる。点検位置に達すると、カメラによる撮影や、センサによる点検情報の収集を行う。点検ロボット１の移動中に、カメラによる撮影等を行ってもよい。
The inspection robot 1 according to the first embodiment operates as follows. First, the
この点検ロボット１は、前輪３及び後輪４の外径側に設けた磁力部としての複数の磁石３２，３２，３２，・・・が、車輪３，４の回転に伴い、橋梁の鋼製部材の表面に順次吸着する。図４及び５は、点検ロボット１が、橋梁の箱桁のような、法線が水平方向を向く鉛直面２１と、法線が鉛直下方を向く下向水平面２２とを有する鋼製部材を走行する様子を示す断面図である。点検ロボット１が鋼製部材２０の鉛直面２１を走行するとき、図４（ａ）に示すように、前輪３及び後輪４と、鉛直面２１との間に、接触点Ｃ１，Ｃ２が夫々形成される。前輪３が鉛直面２１と下向水平面２２との間の角部に達すると、図４（ｂ）に示すように、前輪３が接触点Ｃ１を角部に保持した状態で回動する一方、後輪４は鉛直面２１に接触点Ｃ２を形成しながら進行し、本体２が進行方向と直角の幅方向軸回りに、下向水平面２２側に回動するピッチングを開始する。前輪３が更に回動すると、前輪３の接触点Ｃ１が角部から下向水平面２２に移動し、図４（ｃ）に示すように、前輪３と後輪４が下向水平面２２と鉛直面２１に接触点Ｃ１，Ｃ２を形成する。前輪３の接触点Ｃ１が下向水平面２２に移った後、更に前輪３と後輪４が回転駆動すると、図５（ａ）に示すように後輪４が鉛直面２１と下向水平面２２との間の角部に達する。角部に達した後輪４は、接触点Ｃ２を角部に保持した状態で回動する一方、前輪３は下向水平面２２に接触点Ｃ１を形成しながら進行する。後輪４が更に回動すると、後輪４の接触点Ｃ２が角部から下向水平面２２に移動し、図５（ｂ）に示すように、前輪３と後輪４が下向水平面２２に接触点Ｃ１，Ｃ２を形成する。この時点で、本体２の底面が下向水平面２２に対向する姿勢となり、本体２のピッチングが完了し、点検ロボット１の鉛直面２１から下向水平面２２への移動が完了する。
In this inspection robot 1, a plurality of
このように、本実施形態の点検ロボット１は、回転軸方向視において前輪３及び後輪４が互いに重複するように配置されているので、鉛直面２１から下向水平面２２へ移動する際に本体２がピッチングを行う過程において、鉛直面２１と下向水平面２２との間の角部に本体２が接触する不都合を防止できる。したがって、本体２が角部に接触して走行が停止する不都合や、本体２の角部への接触に起因して車輪３，４が走行面から離脱する不都合を防止でき、点検ロボット１の落下を効果的に防止できる。また、本実施形態の点検ロボット１は、回転軸方向視において前輪３及び後輪４が互いに重複するように配置されているので、前輪３と後輪４のいずれも、鉛直面２１から下向水平面２２へ移動する際に、常に鉛直面２１又は下向水平面２２に接触点Ｃ１，Ｃ２を形成することができる。したがって、前輪３や後輪４が走行面から離脱する不都合を防止でき、点検ロボット１の落下を効果的に防止できる。
As described above, the inspection robot 1 according to the present embodiment is arranged so that the
また、本実施形態の点検ロボット１は、鉛直面２１から下向水平面２２へ移動する場合と同様に、下向水平面２２から鉛直面２１へ移動する場合においても、下向水平面２２と鉛直面２１との間の角部に本体２が接触する不都合を防止でき、点検ロボット１の落下を防止できる。また、本実施形態の点検ロボット１は、直角を成す鉛直面２１と下向水平面２２のほか、種々の角度を成して連なる２つの面を通過する場合においても、本体２が２つの面の間の角部に接触して落下する不都合を防止できる。
Further, the inspection robot 1 of the present embodiment is similar to the case where the inspection robot 1 moves from the
図６及び７は、点検ロボット１が、橋梁のＩ桁のような、水平方向に突出した板状の鋼製部材を、表面から裏面に向かって走行する様子を示す断面図である。点検ロボット１が板状鋼製部材２５の上側面２６を走行するとき、図６（ａ）に示すように、前輪３及び後輪４と、上側面２６との間に、接触点Ｃ１，Ｃ２が夫々形成される。前輪３が、上側面２６の縁に達すると、図６（ｂ）に示すように、前輪３が接触点Ｃ１を、上側面２６と板状鋼製部材２５の端面２７との間の角部に保持した状態で回動する一方、後輪４は上側面２６に接触点Ｃ２を形成しながら進行する。これにより、本体２が進行方向と直角の幅方向軸回りに、端面２７側に回動するピッチングを開始する。前輪３が更に回動すると、前輪３の接触点Ｃ１が角部から端面２７に移動し、図６（ｃ）に示すように、前輪３と後輪４が端面２７と上側面２６に接触点Ｃ１，Ｃ２を形成する。前輪３の接触点Ｃ１が端面２７に移った後、更に前輪３と後輪４が回転駆動すると、図７（ａ）に示すように、前輪３が端面２７と板状鋼製部材２５の下側面２８との間の角部に達すると共に、後輪４が上側面２６と端面２７との間の角部に達する。更に前輪３と後輪４が回転駆動すると、前輪３が下側面２８に移動して接触点Ｃ１を形成し、後輪４が端面２７に移動して接触点Ｃ２を形成する。続いて前輪３と後輪４が回転駆動すると、図７（ｂ）に示すように、前輪３が下側面２８に接触点Ｃ１を形成しながら移動する一方、後輪４は、接触点Ｃ２を角部に保持した状態で回動する。この後、更に前輪３と後輪４が回転駆動し、後輪４の接触点Ｃ２が角部から下側面２８に移動して、前輪３と後輪４の両方が下側面２８に接触点Ｃ１，Ｃ２を形成する。この時点で、本体２の底面が板状鋼製部材２５の下側面２８に対向する姿勢となり、本体２のピッチングが完了し、点検ロボット１の板状鋼製部材２５の上側面２６から下側面２８への移動が完了する。
6 and 7 are cross-sectional views showing a state in which the inspection robot 1 travels a plate-like steel member protruding in the horizontal direction, such as an I-girder of a bridge, from the front surface to the back surface. When the inspection robot 1 travels on the
このように、本実施形態の点検ロボット１は、回転軸方向視において前輪３及び後輪４が互いに重複するように配置されているので、板状鋼製部材２５の上側面２６から下側面２８へ移動する際に本体２がピッチングを行う過程において、上側面２６の縁に形成され、端面２７との間に形成された角部や、下側面２８の縁に形成され、端面２７との間に形成された角部に、本体２が接触する不都合を防止できる。したがって、本体２が角部に接触して走行が停止する不都合や、本体２の角部への接触に起因して車輪３，４が走行面から離脱する不都合を防止でき、点検ロボット１の落下を効果的に防止できる。また、本実施形態の点検ロボット１は、回転軸方向視において前輪３及び後輪４が互いに重複するように配置されているので、前輪３と後輪４のいずれも、上側面２６から下側面２８へ移動する際に、常に上側面２６、端面２７又は下側面２８に接触点Ｃ１，Ｃ２を形成することができる。したがって、前輪３や後輪４が走行面から離脱する不都合を防止でき、点検ロボット１の落下を効果的に防止できる。
As described above, the inspection robot 1 of the present embodiment is arranged so that the
図４乃至７に示したように、この点検ロボット１は、鋼製部材２０の鉛直面２１と下向水平面２２との間を落下することなく走行でき、板状鋼製部材２５の上側面２６と下側面２８との間を落下することなく走行できる。したがって、図８に示すような橋梁の上部工の下側部分を、落下することなく走行できる。すなわち、Ｒの走行経路で示すように、鉛直下方を向くデッキプレート４１の下側面から、このデッキプレート４１の下側面に直角を成す横桁４２のウェブ４２ａの一方の面に移り、更に、横桁４２の下端の水平方向に延びるフランジ４２ｂに移り、このフランジ４２ｂの下側面を経由してウェブ４２ａの他方の面に移り、このウェブ４２ａに連なるデッキプレート４１の下側面に移ることができる。上記走行経路Ｒにおいて、デッキプレート４１の下側面と横桁４２のウェブ４２ａの表面との間のように、９０°を成す所謂入隅状の角部では、前輪３や後輪４が角部に達したときに両方の面に接触するので、容易に角部を通過することができる。したがって、橋梁の従来よりも広い領域に到達し、点検を行うことができる。なお、図８では、点検ロボット１が橋梁の橋軸方向に縦断して走行する様子を示したが、橋梁の橋軸直角方向に横断して走行することもできる。点検ロボット１が橋梁を横断する場合、デッキプレート４１と箱桁との間に形成された入隅状の角部や、箱桁の下端に形成された出隅状の角部を、落下を防止しながら走行することができる。また、デッキプレート４１とＩ桁との間に形成された入隅状の角部や、Ｉ桁の下端の板状のフランジを、落下を防止しながら走行することができる。したがって、橋梁の従来よりも広い領域に到達し、点検を行うことができる。
As shown in FIGS. 4 to 7, the inspection robot 1 can travel without falling between the
橋梁の鋼製部材に吸着して走行する場合、部材と部材を接続する添接部に設けられた添接ボルトが、走行の障害となることがある。ここで、添接ボルトの設置間隔は、橋梁内で統一されている場合が多い。そこで、本発明の点検ロボット１は、駆動軸７，９に対するハブ６，８の固定位置を調整し、前輪３，３の互いの離隔距離と、後輪４，４の互いの離隔距離を、添接ボルトの設置間隔に応じて調節することにより、添接ボルトの設置箇所を走行することができる。図９は、第１実施形態の点検ロボット１が、添接ボルト４５の設置箇所を走行する様子を示した平面図である。図９に示すように、点検ロボット１は、一対の前輪３，３の互いの離隔距離Ｗ１が、添接ボルト４５の設置間隔ｄの３．８倍程度に設定されて、４つの添接ボルト４５を跨いで走行するように設定されている。一方、一対の後輪４，４の互いの離隔距離Ｗ２は、添接ボルト４５の設置間隔ｄの１．８倍程度に設定されて、２つの添接ボルト４５を跨いで走行するように設定されている。前輪３，３の離隔距離Ｗ１と後輪の離隔距離Ｗ２は、添接ボルト４５の設置間隔ｄの整数倍の値から、添接ボルト４５の設置位置において車輪３，４と干渉する最も幅の広い部品であるワッシャの径の値を差し引いた値となるように設定されている。これにより、隣接する添接ボルト４５，４５の相互間において、走行の障害にならない位置を車輪３，４が走行できる。この添接ボルト４５の設置個所を走行する際には、点検装置５としての可視光動画カメラの撮影画像を視認し、車輪３，４と添接ボルト４５，４５,・・・の位置を確認しながら、操作者がリモートコントローラを操作して、点検ロボット１の走行位置を調節する。ここで、前輪３，３の離隔距離Ｗ１と後輪の離隔距離Ｗ２は、互いの差が添接ボルト４５の設置間隔ｄの整数倍となるように設定するのが好ましい。これにより、一方の車輪３，４の離隔距離Ｗ１，Ｗ２を、添接ボルト４５に干渉されない値に設定すれば、他方の車輪３，４の離隔距離Ｗ１，Ｗ２も添接ボルト４５に干渉されない値となる。したがって、車輪３，４の離隔距離Ｗ１，Ｗ２の調節を容易に行うことができる。
When traveling while adsorbing to a steel member of a bridge, an attachment bolt provided at an attachment portion connecting the members may obstruct travel. Here, there are many cases where the installation intervals of the connecting bolts are unified within the bridge. Therefore, the inspection robot 1 of the present invention adjusts the fixing positions of the
また、第１実施形態の点検ロボット１は、図１０に示すように、前輪３，３と後輪４，４が、互いに同じ添接ボルト４５，４５間を走行するように設定してもよい。すなわち、前輪３，３の離隔距離Ｗ１１と後輪の離隔距離Ｗ２の差を、設置間隔ｄからワッシャ径を減じた値以下としてもよい。
Further, as shown in FIG. 10, the inspection robot 1 of the first embodiment may be set so that the
図１１は、第２実施形態の点検ロボット１０２を示す平面図である。第２実施形態において、第１実施形態と同様の構成部分には第１実施形態と同じ参照番号を引用し、詳細な説明を省略する。第２実施形態の点検ロボット１０２は、１対の前輪３，３と、１個の後輪４と、点検装置５を搭載した本体２を備える。本体２には、前輪３，３及び後輪４を駆動するギヤードモータ１１及びモータドライバ１２と、受信機１３と、メインコントローラ１４と、バッテリ１５が設けられている。なお、図１１において、ギヤードモータ１１、モータドライバ１２、受信機１３、メインコントローラ１４及びバッテリ１５の図示は省略している。この点検ロボット１０２は、１対の前輪３，３の離隔距離Ｗ１２が調節可能に形成されている。第２実施形態の点検ロボット１０２によれば、添接部を走行する際に、前輪３の駆動軸７に対する位置を調節するのみでよい。詳しくは、１対の前輪３の離隔距離Ｗ１２を、偶数の添接ボルト４５，４５，・・・を跨いで走行可能な幅に設定すれば、後輪４は、前輪３が跨ぐ添接ボルト４５，４５の相互間の中央を、干渉されずに走行することができる。図１１において、１対の前輪３の離隔距離Ｗ１２を、２つの添接ボルト４５を跨ぐ幅に設定している。これにより、１つの後輪４を、２つの添接ボルト４５の間の中央に、添接ボルト４５の干渉を受けずに走行させることができる。
FIG. 11 is a plan view showing the
図１２は、第３実施形態の点検ロボット１０３を示す平面図である。第３実施形態の点検ロボット１０３は、２つの本体２０１，２０２を備え、これらの２つの本体２０１，２０２に、１対の前輪３，３と１対の後輪４，４が各々設けられている。第３実施形態において、第１実施形態と同様の構成部分には第１実施形態と同じ参照番号を引用し、詳細な説明を省略する。第３実施形態の点検ロボット１０３は、第１の本体２０１の進行方向の両側に、２つの前輪３，３が設けられている。第１の本体２０１は、進行方向に向かって幅広の基体２１０と、基体２１０上に搭載されて駆動軸７を介して前輪３を駆動するギヤモータ１１と、モータドライバ１２と、受信機１３と、メインコントローラ１４を備える。第２の本体２０２の進行方向の両側には、２つの後輪４，４が設けられている。第２の本体２０２は、進行方向に向かって幅広の基体２１１と、基体上２１１に搭載されて駆動軸９を介して後輪４を駆動するギヤモータ１１と、モータドライバ１２と、バッテリ１５を備える。なお、図１２において、ギヤードモータ１１、モータドライバ１２、受信機１３、メインコントローラ１４及びバッテリ１５の図示は省略している。第１の本体２０１と第２の本体２０２は、弾性部材２１３によって連結されている。第３実施形態の点検ロボット１０３は、前輪３と後輪４が回転軸方向視において重複して配置されている。更に、前輪３を有する第１の本体２０１と、後輪４を有する第２の本体２０２が、弾性部材２１３で連結されている。これにより、この点検ロボット１０３は、第１の本体２０１と第２の本体２０２とが個別に進行方向を向く軸回りに回動するローリングが可能である。したがって、走行面が不均一の凹凸を有する場合に、第１の本体２０１と第２の本体２０２が個別にローリングを行うことができるので、点検ロボット１０３の走行を安定にできる。また、第１の本体２０１及び第２の本体２０２のいずれかが、走行面の凹凸等に起因して走行方向に相対変位が生じた場合、弾性部材２１３の弾性力により前進方向に付勢力が作用するので、点検ロボット１０３の走破性を向上することができる。
FIG. 12 is a plan view showing the
図１３は、第４実施形態の点検ロボット１０４を示す平面図であり、図１４は点検ロボット１０４の側面図である。第４実施形態の点検ロボット１０４は、第３実施形態の点検ロボット１０３の第１の本体２０１と第２の本体２０２に、補助車輪２０３，２０４を夫々設けたものである。第４実施形態において、第３実施形態と同様の構成部分には第３実施形態と同じ参照番号を引用し、詳細な説明を省略する。なお、図１４では、第４実施形態の点検ロボット１０４の構成要素のうち、車輪のみを図示している。第４実施形態の点検ロボット１０４は、第１の本体２０１の弾性部材２１３と連結された側の反対側に、第１の補助車輪２０３が設けられており、第２の本体２０２の弾性部材２１３と連結された側の反対側に、第２の補助車輪２０４が設けられている。第１の補助車輪２０３は、第１の本体２０１から突出して設けられた支持アーム２０５によって、回動可能に支持されている。この第１の補助車輪２０３は、外径側に磁力部が設けられており、構造物の強磁性部材に吸着して回転する。第１の補助車輪２０３は、駆動力が入力されない従動輪である。第２の補助車輪２０４は、第２の本体２０２から突出して設けられた支持アーム２０６によって、回動可能に支持されている。この第２の補助車輪２０４は、外径側に磁力部が設けられており、構造物の強磁性部材に吸着して回転する。第２の補助車輪２０４は、駆動力が入力されない従動輪である。第４実施形態の点検ロボットは、第１の本体２０１を、磁力部を有する第１の補助輪２０３と、１対の前輪３とで支持することにより、平面視において３点で支持する。また、第２の本体２０２を、磁力部を有する第２の補助輪２０４と、１対の後輪４とで支持する。このように、第１の本体２０１と第２の本体２０２を、平面視において３点で夫々支持するので、点検ロボット１０４の走行時の安定性を更に高めることができる。また、進行方向の前側に位置する第１の本体２０１又は第２の本体２０２において、１対の前輪３又は後輪４に駆動力が入力される際のトルクの反力を、軸直角方向に離れて磁力部を有する第１又は第２の補助輪２０３，２０４によって支持することができるので、第１又は第２の本体２０１，２０２の駆動トルクの反作用による回転を防止できる。
FIG. 13 is a plan view showing the
上記第３及び第４実施形態において、２個の本体２０１，２０３を弾性部材２１３で連結したが、３個以上の本体を設け、互いの本体を弾性部材で連結してもよい。この場合、各本体の両側に車輪を設け、各本体の車輪を回転軸方向視において重複するように配置するのが好ましい。
In the third and fourth embodiments, the two
上記各実施形態において、車輪３は、図３に示すように、磁石３２をホイール本体３１内に埋設し、軸方向視においてホイール本体３１の外周面と磁石３２の外径側の面とを同一周面上に形成したが、他の変形例を採用することも可能である。すなわち、図１５の断面図に示すように、円形断面を有するホイール本体３４の外周面に、磁力部としての磁石３５，３５，３５，・・・の外径側部分が径方向に突出するように配置し、突出した磁石３５により走行面への係止作用を発揮させてもよい。特に、鉛直下方に臨む鋼製部材２０の角部２９を通過する際に、磁石３５の吸着作用に加えて角部２９に対する係止作用により、効果的に落下防止を行いながら角部２９を通過できる。また、図１６の断面図に示すように、ホイール本体３７の外周面に、複数の円弧状の凹部３８を周方向に配列して形成し、各凹部３８の間に、磁力部としての磁石３５，３５，３５，・・・の外径側部分が径方向に突出するように配置してもよい。ホイール本体３７の外周面に、２つの磁石３５，３５の間に形成された凹部３８により、磁石３５が鋼製部材２０の角部２９に係止する際に、角部２９の先端がホイール本体３７の内径側に入り込むので、角部２９に対する係止作用が効果的に得られる。上記各実施形態及び変形例において、後輪４もまた、前輪３と同様の磁力部の配置形態を採用できる。
In each of the above embodiments, as shown in FIG. 3, the
また、上記車輪３，４は、実質的に円盤状のホイール本体３１，３４，３７の外径側に磁力部を設けて形成したが、種々の形態の車輪を用いることができる。例えば、回転軸に連結されるハブと、このハブから径方向に延びるスポーク状の径方向部材と、径方向部材の先端に連結された磁力部とを有する車輪を用いることができる。
Moreover, although the said
また、上記実施形態において、車輪３，４の磁力部としての磁石３２，３５は、強磁性部材としての鋼製部材に吸着して走行したが、他の強磁性部材に吸着して走行してもよい。
Moreover, in the said embodiment, although the
上記実施形態において、点検ロボット１，１０２，１０３，１０４を、橋梁の点検に用いる場合について説明したが、橋梁以外に、鉄塔、煙突、プラント、各種土木構造物又は建築物等の他の構造物の点検に用いてもよい。
In the above embodiment, the case where the
１，１０２，１０３，１０４ 点検ロボット
２，２０１，２０２ 本体
３ 前輪
４ 後輪
５ 点検装置
６，８ ハブ
７，９ 駆動軸
１０ 基台
１１ ギヤードモータ
１２ モータドライバ
１３ 受信機
１４ メインコントローラ
３１，３４，３７ ホイール本体
３２，３５ 磁石
1,102,103,104 Inspection robot 2,201,202
Claims (6)
磁力を発生する磁力部が外径側に設けられた車輪を回転駆動して、上記磁力部を上記構造物の強磁性部材に吸着させることにより、上記本体を上記強磁性部材に沿って移動させる走行装置と
を備える点検ロボットであって、
上記走行装置は、進行方向に隣り合う上記車輪が、回転軸方向視において互いの磁力部の回転経路が交差するように配置されていることを特徴とする点検ロボット。 A main body on which a structure inspection device is mounted;
The main body is moved along the ferromagnetic member by rotationally driving a wheel provided with a magnetic part for generating a magnetic force on the outer diameter side and adsorbing the magnetic part to the ferromagnetic member of the structure. An inspection robot comprising a traveling device,
An inspection robot, wherein the traveling device is arranged such that the wheels adjacent to each other in the traveling direction intersect with each other when the rotation paths of the magnetic portions intersect each other when viewed in the rotation axis direction.
上記走行装置は、進行方向に隣り合う上記車輪が、回転軸の延在方向において互いに異なる位置に配置されていることを特徴とする点検ロボット。 The inspection robot according to claim 1,
In the traveling device, the wheels adjacent to each other in the traveling direction are arranged at different positions in the extending direction of the rotation shaft.
上記走行装置は、進行方向の一方の側に、同軸上に配置された２つの車輪を有し、進行方向の他方の側に、同軸上に配置された２つの車輪を有することを特徴とする点検ロボット。 The inspection robot according to claim 1,
The travel device has two wheels arranged coaxially on one side in the traveling direction, and has two wheels arranged coaxially on the other side in the traveling direction. Inspection robot.
上記走行装置は、進行方向の一方の側に、同軸上に配置された２つの車輪を有し、進行方向の他方の側に１つの車輪を有することを特徴とする点検ロボット。 The inspection robot according to claim 1,
An inspection robot characterized in that the traveling device has two wheels arranged coaxially on one side in the traveling direction and one wheel on the other side in the traveling direction.
上記本体を複数個備え、
上記本体の各々に、同軸上に配置された車輪の対が進行方向に２組設けられ、
上記複数の本体の相互間が、弾性体で連結されている
ことを特徴とする点検ロボット。 The inspection robot according to claim 1,
A plurality of the main bodies are provided.
Each of the main bodies is provided with two pairs of wheels arranged coaxially in the traveling direction,
An inspection robot, wherein the plurality of main bodies are connected to each other by an elastic body.
上記走行装置は、上記車輪の軸方向位置が変更可能に形成されていることを特徴とする点検ロボット。 The inspection robot according to claim 1,
An inspection robot characterized in that the traveling device is formed such that the axial position of the wheel can be changed.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20150804 |
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| A912 | Removal of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
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| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20161013 |
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| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6027064 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
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| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |