JP5622078B2 - 壁面走行ロボット - Google Patents
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Description
さらに、上記走行装置は、滑落対策として、吸着力を強めて壁面摩擦力で壁面上の位置を維持しようとするものであるが、吸着力がいくら強くても、壁面と車輪との摩擦係数が埃や煤、水分等で極端に低下し、車輪等の滑りで滑落する場合に対応できていない。
本発明の他の技術的課題は、壁面走行ロボット自体の軽量化を図ると共に、揚力付与によって壁面への吸着を安定化させ、特に気嚢による揚力付与においてはシャーシ上の構造物を囲んで落下時の緩衝機能をも発揮できるようにした壁面走行ロボットを提供することにある。
本発明のさらに他の技術的課題は、トンネル内等の埃や煤や水分のように車輪を滑らせる堆積物の存在が著しい壁面を走行して非破壊検査等を行うのに適した壁面走行ロボットを提供することにある。
本発明に係る壁面走行ロボットの他の好ましい実施形態においては、上記シャーシの3箇所に設けられた駆動輪のうち、主たる走行方向である前方側の1箇所を、操舵機能を持つ駆動輪とし、他の後方側の2箇所の駆動輪を、差動式駆動機能を有する駆動輪として構成される。
本発明に係る壁面走行ロボットは、大型構造物である橋梁、建物、トンネル、大型タンク、あるいは船舶等の外壁や内壁に吸着させて、その壁面の検査、清掃、塗装、表面処理等の作業に従事させるもので、特に、表面が平滑でなく、不連続な凸凹の障害物となる配電ケーブルや、内壁覆工のコンクリートの継目の溝等を有するトンネル内壁面において、これらの横断的な障害物を乗り越えて走行でき、また、埃や煤等の堆積物や地下水で湿潤して滑り易いトンネル内壁においても安定して走行し、必要な作業を遂行できるようにしたものである。ここでは、主としてトンネル内壁面を作業対象とする場合について説明するが、もちろん、作業対象の壁面は上記トンネル内面に限るものではない。
従って、ダクトファン5が稼働すると、上記ベルマウス6により大量の空気の吸い込みがパワー効率良く行われ、吸着板3と作業対象の壁面Wの間の空間の気圧が低下して、吸着板3が壁面Wに吸着される。
上記3輪は、ほとんど車輪としての役割を果たさないような車輪が生じるのを排除し、軽量化と走行の安定化に資するために有効なものである。
なお、上記スタッド7bを有する駆動輪7を3箇所に設けても、ブラシスカート4が壁面Wから離れて持ち上がる可能性があり、そのため、ブラシスカート4が持ち上がって壁面Wとの間から多くの空気が吸着部2に流入することにより吸着部内圧が上昇したときには、その圧力を検出して、圧力が一定値以上になっている間だけ吸着用ダクトファン5を高パワー稼働し、吸着力を維持するように構成することもできる。
さらに、上記スタッド付き駆動輪7は、作業対象の壁面Wに傷を付けてはいけない場合や、壁面Wがガラス等の平滑度が高く硬い場合に、軟質ゴム製のタイヤなど、他のタイプの駆動輪に交換可能にしておくこともできる。
なお、ここでは、第1実施例における揚力発生用ダクトファン8等からなる揚力装置に代えて、ヘリウムガス気嚢26からなる揚力装置を用いる旨を説明したが、両者の揚力装置を併用することもでき、この場合には、それぞれの揚力装置の小型化を図ることによりシャーシ1上への併設を実現することができる。
更に、自動的に揚力を上方に向けて発生させるためには、上記ダクトファン8とベルマウス9からなる揚力装置を、壁面走行ロボットの重心点付近にその向きを回転制御可能に取り付け、壁面走行ロボット本体または上記揚力装置に重力方向を検出する傾斜計を装備して、その出力信号に基づいて揚力装置が重力場の上方向に向けて揚力を発生するように姿勢制御する自動制御装置を備えたものとすることができる。
また、上記壁面走行ロボットでは、垂直な壁面Wで極めて摩擦が少なく、吸着力だけでは滑落して走行が不能となるような場合でも、装備した上記ベルマウス9を付したダクトファン8により、自重量にほぼ匹敵する揚力を出して、滑落を防ぐこともできる。
なお、図13におけるその他の構成は、第1実施例と変わるところがないので、共通する部分に同一の符号を付してそれらの説明は省略する。
2 吸着部
3 吸着板
4 ブラシスカート
5 吸着用ダクトファン
6 ベルマウス
7 駆動輪
7a ホイールディスク
7b スタッド
8 揚力発生用ダクトファン
9 ベルマウス
11 ミッション機器
12 ブラシ毛
14a,14b ベースプレート
20 差動駆動機構
23 操舵装置
25 障害物センサ
26 ガス気嚢
W 壁面
Claims (12)
- 三角形の頂点にそれぞれ車輪を有するシャーシと、
上記シャーシの車輪の設置部分を除く該シャーシの下方に位置させて固定され、作業対象の壁面に対して平行に配設される吸着板の全周辺に、上記壁面に接する長さを持つブラシ毛の先端を上記壁面側に向けて密に配列させて基部を固化したブラシスカートを備えることにより形成された吸着部と、
上記吸着板の中央に大径端が開口するベルマウスを吸着用ダクトファンの吸引口に接続してなる吸着機構と、
上記シャーシにおける3箇所に設けられた、少なくとも一つの駆動輪を含む各車輪が、ホイールディスクの周面に、上記壁面の凸部を跨いで走行するためのスタッドを放射方向に立設することにより構成され、それらの車輪の一部に操舵機能を持たせると共に操舵時に差動回転する機能を持たせた走行駆動機構と、
ベルマウス付き揚力発生用ダクトファン、及び/または浮力を与えるヘリウムガス気嚢により構成された揚力装置と、
上記シャーシに設けられ、作業対象の壁面に対して必要な作業を行うミッション機器を搭載保持する保持手段と、
を備えたことを特徴とする壁面走行ロボット。 - 上記シャーシにおける3箇所に設けられた車輪がすべて駆動輪である、
ことを特徴とする請求項1に記載の壁面走行ロボット。 - 上記シャーシの3箇所に設けられた駆動輪のうち、主たる走行方向である前方側の1箇所が操舵機能を持つ駆動輪であり、他の後方側の2箇所の駆動輪が差動式駆動機能を有する駆動輪である、
ことを特徴とする請求項2に記載の壁面走行ロボット。 - 上記ブラシスカートを構成するブラシ毛が、ポリフッ化エチレン系繊維またはそれと同等の低摩擦合成樹脂繊維により、吸着用ダクトファンの吸い込みで生じる空気流により曲げられて壁面との間に空隙が出来るのを抑制できる剛性を有するものとして構成され、
上記ブラシスカートは、多数のブラシ毛の固化した基部を、軽量高強度の繊維強化プラスチックからなるベースプレートで挟持させることにより構成した、
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の壁面走行ロボット。 - 上記ブラシスカートにおけるブラシ毛の配列線が、壁面走行ロボットの主進行方向に対して直交する一直線とならないようにして該ブラシスカートを吸着板に取り付けた、
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の壁面走行ロボット。 - 上記揚力発生用ダクトファンからなる揚力装置が、揚力発生用ダクトファンの吸引口にベルマウスを連接することにより構成され、該揚力装置を、壁面走行ロボットの重心点付近において、垂直な壁面の水平方向移動時における揚力方向が上向きになるように装着した、
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の壁面走行ロボット。 - 上記揚力発生用ダクトファンからなる揚力装置が、揚力発生用ダクトファンの吸引口にベルマウスを連接することにより構成され、該揚力装置を、壁面走行ロボットの重心点付近にその向きを回転制御可能に取り付け、該揚力装置の向きを外部からの遠隔制御で調整する調整手段を備えた、
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の壁面走行ロボット。 - 上記揚力発生用ダクトファンからなる揚力装置が、揚力発生用ダクトファンの吸引口にベルマウスを連接することにより構成され、該揚力装置を、壁面走行ロボットの重心点付近にその向きを回転制御可能に取り付け、重力方向を検出する傾斜計を装備して、その信号に基づいて揚力装置が重力場の上方向に向けて揚力を発生するように姿勢制御する自動制御装置を備えた、
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の壁面走行ロボット。 - 上記ヘリウムガス気嚢からなる揚力装置が、シャーシ上の構造物を囲んで落下時の緩衝機能をも発揮する形態の気嚢にヘリウムガスを封入することにより構成され、その浮心位置を壁面走行ロボットの重心点にほぼ一致させて該気嚢を壁面走行ロボットに取り付けた、
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の壁面走行ロボット。 - 上記車輪におけるホイールディスクから放射方向に立設したスタッドが、直径5cm程度の円筒形のケーブル状の物体を跨ぐ空間的寸法を有し、各スタッドの対向面に捕捉性を高める突起物を付した、
ことを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の壁面走行ロボット。 - 上記スタッド付きの車輪を、他のタイプの車輪と交換可能に構成した、
ことを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載の壁面走行ロボット。 - ミッション機器を搭載保持する保持手段が、上記吸着用ダクトファンによる壁面への吸着力の約1/3の力でミッション機器を壁面に押し付ける押し付け機構と、ミッション機器の前進方向に設けた障害物センサで障害物の存在を検知したときに駆動されてミッション機器を障害物から待避させる待避機構とを有している、
ことを特徴とする請求項1〜11のいずれかに記載の壁面走行ロボット。
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