JP6545092B2 - Unit type wall traveling robot - Google Patents
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Description
本発明は、壁面吸着自走ロボットに関するものである。 The present invention relates to a wall suction self-propelled robot.
近年、社会インフラの経年劣化、環境劣化が懸念されております。
社会インフラの形状に合わせ様々な壁面走行ロボットの発明開示が行われてきた。
In recent years, there is concern over the aging and environmental degradation of social infrastructure.
Inventions of various wall traveling robots have been disclosed according to the shape of social infrastructure.
従来の壁面走行ロボットは利用に合わせて個別の専用機として発明されたものが多い。特開平8−257951号公報によれば、環状の本体枠2と、この本体枠2から下ろされた複数本の脚機構10A,10B・・・10Hと、これらの脚機構10A,10B・・・10Hの先端に取付けられた真空吸盤30・・・とからなり、本体枠2を可撓性部材で形成したことを特徴とする吸着式壁面歩行装置として発明された。 Conventional wall traveling robots are often invented as individual dedicated machines according to usage. According to JP-A 8-257951 Patent Gazette, the annular main body frame 2, the leg mechanism 10A of the plurality of which taken down from the main body frame 2, and 10B · · · 10H, the legs mechanisms 10A, 10B · · The vacuum suction cup 30 attached to the tip of 10 H is invented as an adsorption type wall walking device characterized in that the main body frame 2 is formed of a flexible member.
特開平11−79019号公報によれば、外側吸着枠2と内側吸着枠3とが移動自在に組み合わされた吸着機構と、外側吸着枠2および内側吸着枠3にそれぞれ設けた吸着要素12,16と、外側吸着枠2の吸着要素12を被切断壁面に吸着固定させた状態で内側吸着枠3の吸着要素16を浮かせ、つぎに移動操作して内側吸着枠3の吸着要素16を移動して被切断面に吸着固定させて、この状態で外側吸着枠2の吸着要素12を浮かせて移動する動作を交互に繰り返して吸着機構を移動させる移動機構と、この移動機構または吸着機構に搭載した切断機構と、前記吸着機構本体,移動機構,切断機構をそれぞれ制御する制御装置とからなるものとして発明された。
According to JP-A 11-79019 Patent Gazette, the
この様に、用途に対応、環境に適用したものとして発明されている。 Thus, it is invented as applied to an application corresponding to an application.
従来、利用に適応し、環境に適応した、個別の専用機として発明されたものが多く、利用形態の変化に適用しロボット性能の拡充、構造の変更が可能な壁面走行ロボットはなかった。
本発明は、吸着走行脚のユニット化と枠体配設への自由度確保により、課題解決を図った発明である。
In the past, many were invented as individual dedicated machines adapted to use and adapted to the environment, and there was no wall traveling robot that could be applied to changes in the form of use, expand robot performance, and change its structure.
The present invention is an invention in which the problem is solved by unitizing the adsorption traveling leg and securing the freedom to the frame arrangement.
本発明では、ロボットを、吸着走行部および複数の吸着走行部により挟持される検査装置部から構成し、吸着走行部と検査装置部の組み合わせを構成自由とした。吸着走行部は吸着走行の要となる吸着走行ユニットをその制御機構も含めユニット化・モジュール化をし、任意位置に任意台数配設可能とした。 In the present invention, a robot, constructed from the inspection apparatus portion sandwiched by the suction travel portion and a plurality of suction driving unit, and a free configuration the combination of the inspection apparatus section and the suction driving unit. The adsorption traveling unit unitizes and modularizes the adsorption traveling unit, which is the key of the adsorption traveling, including its control mechanism, and can be disposed in an arbitrary number at any position.
本発明の1つの様相によれば、コンクリート垂直壁面を吸着自走する走行ロボットにおいて、吸着走行部は吸着走行ユニットの複数台を配設可能な構造を有し、複数の吸着走行部により検査装置部を挟持可能とした。 According to one aspect of the present invention, in a traveling robot that adsorbs and self-propelled concrete vertical wall surfaces, the adsorption traveling unit has a structure capable of arranging a plurality of adsorption traveling units, and a plurality of adsorption traveling units inspect the inspection device It was possible to hold the part.
本発明の別の様相によれば、前記吸着走行ユニットは、壁面と平行に左右方向に移動するX方向移動機構と、壁面と平行に上下方向に移動するY方向移動機構と、壁面方向に伸縮する吸着伸縮脚と、壁面吸着機構と、前記一連の吸着動作を制御する吸着伸縮移動分散制御装置とを備え、機能モジュールがユニット化をすることが出来た。 According to another aspect of the present invention, the adsorption traveling unit includes an X-direction moving mechanism moving in the left-right direction parallel to the wall surface, a Y-direction moving mechanism moving in the vertical direction parallel to the wall surface, The functional module can be integrated into a unit by providing an adsorption / decompression leg , a wall surface adsorption mechanism, and an adsorption / decompression movement dispersion control device for controlling the series of adsorption operations.
本発明のさらに別の様相によれば、前記吸着走行部は、前記吸着走行ユニットを設けるための格子状空間を具備する枠体であり、該吸着走行ユニットを任意な位置の格子状空間に配置することができるため、前記吸着走行ユニットを、複数台配設することが出来る。 According to yet another aspect of the present invention, the suction traveling unit, said a frame having a lattice-shaped space for providing the suction driving unit, arranged adsorption traveling unit in a grid space of any position it is possible to, the suction traveling unit, Ru can be multiple arranged.
本発明のさらに別の様相によれば、前記吸着走行ユニットの制御は、該吸着走行ユニットに搭載される吸着伸縮移動分散制御装置により行われ、さらに複数の該吸着伸縮移動分散制御装置は、統合制御装置によって制御され、吸着伸縮移動分散制御装置と統合制御装置の間に、コマンド・ステータス制御を行うCAN通信手段とを備え、ユニット型壁面走行ロボットの一連の動作を制御することを可能とした。 According to still another aspect of the present invention, the control of the adsorption traveling unit is performed by an adsorption / expansion movement dispersion control device mounted on the adsorption traveling unit , and a plurality of the adsorption expansion movement dispersion control devices are integrated. is controlled by the control device, between the suction telescopic moving variance controller with integrated control unit, and a cAN communication means for performing a command status control, it made it possible to control the sequence of operation of the unit type wall traveling robot .
本発明のさらに別の様相によれば、前記吸着伸縮脚が、伸縮上段方形体、伸縮中段方形体および伸縮下段方形体からなる3段重ね構造と、これら方形体それぞれの4側面に2本1対からなる伸縮リンク杆からなる伸縮機構と、前記伸縮中段方形体に設けられるナットと、該ナットに螺設されたボールネジと、前記伸縮上段方形体に設けられ前記ボールネジを回転させる駆動機構とを具備することによって、強固な伸縮機構が実現できた。 According to yet another aspect of the present invention, the suction stretch legs, telescopic upper rectangular body, stretching and middle rectangular body and stretching the lower part 3 tiered consisting rectangular structure, two on four sides of each of these rectangular body 1 A telescopic mechanism consisting of a pair of telescopic link rods, a nut provided on the telescopic middle stage square body, a ball screw screwed to the nut, and a drive mechanism provided on the telescopic upper stage square body to rotate the ball screw By being equipped , a strong expansion and contraction mechanism was realized.
本発明のさらなる別の様相によれば、前記吸着伸縮脚において、伸縮上段・中段方形体を貫通し、伸縮下段方形体に固設される横ずれ防止の伸縮支持杆が更に設けられ、より強固な吸着伸縮脚構造を実現できた。 According to still another aspect of the present invention , the above-mentioned adsorption / expansion leg further includes an elastic support rod for preventing lateral deviation which penetrates the telescopic upper / intermediate rectangular body and is fixedly fixed to the telescopic lower rectangular body, thereby being stronger The adsorption telescopic leg structure has been realized.
本発明によれば、吸着走行部をユニットとして、その制御を含めユニット化したため、吸着走行部の枠体内の複数の任意位置の格子状空間のそれぞれに吸着走行ユニットを配設することが可能となり、壁面走行ロボットの拡張性が高まり、また、前記吸着走行ユニットの交換は容易であり、保守性が高まった。 According to the present invention, as a unit adsorption travel portion, because of the unitized including its control, it can be disposed a suction traveling unit to each of the lattice-shaped space of a plurality of arbitrary positions within the frame of the suction travel portion Thus, the expandability of the wall traveling robot is enhanced, and the replacement of the adsorption traveling unit is easy, and the maintainability is enhanced.
複数の吸着走行ユニットにより挟持される検査装置は、利用に応じて多種の検査装置への変更が容易となった。 The inspection device held by a plurality of adsorption travel units has become easy to change to various inspection devices according to usage.
吸着伸縮脚にはリンク機構と伸縮支持杆が設けられ、回転モーメント力及び横ずれ力への対応性を備えたため、壁面走行ロボットの荷重を支える強固な吸着伸縮脚を実現できた。 Since the adsorption and expansion legs are provided with a link mechanism and an expansion / contraction support rod, and the response to the rotational moment force and the lateral shift force is provided, a strong adsorption and expansion leg that supports the load of the wall traveling robot can be realized.
本発明を以下の実施例に基づき説明する。 The invention is illustrated on the basis of the following examples.
図1及び2に図示する様に、複数の吸着走行部3が検査装置部4を挟持可能な様に構成でき、また複数の吸着走行部3のみにても壁面走行ロボットの構成は可能となっている。
As illustrated in FIGS. 1 and 2, a plurality of adsorption travel units 3 can be configured to be able to sandwich the inspection device unit 4, and a wall traveling robot can be configured using only the plurality of adsorption travel units 3. ing.
図3に示す吸着走行部3は図4に示す枠体6の枠体・吸着走行ユニット連結具6−2に、図5に示す吸着走行ユニット5を配設した構造であり、吸着走行ユニット5の増設や交換が容易な構造とした。
The adsorption traveling unit 3 shown in FIG. 3 has a structure in which the
このため、図5に示す様に、吸着走行ユニット5には吸着壁横方向のX方向移動機構5−2、吸着壁上下方向のY方向移動機構5−1、吸着壁方向に伸縮する吸着伸縮脚7を設け、それらを制御するため図8に示す様に、吸着伸縮脚7に吸着伸縮移動分散制御装置13を載設し、図示されない集中制御装置との間で制御機能分担を図り、集中制御装置と吸着伸縮移動分散制御装置13との間は、汎用的なCAN通信により命令とステータスの交換を図り、全体制御が行われている。
また、吸着走行ユニット5ではモジュール化のため、全体へ接続するためのCAN通信コネクタ及び電源コネクタが吸着走行ユニット5毎に設けられている。
For this reason, as shown in FIG. 5, in the
Further, in the
図5の吸着走行ユニット5から図8に示す吸着伸縮脚7を除いた構成を図6に示す。
図6は、方形材の内側に方形の切欠きを備える外枠方形材からなるY方向移動機構5−1と、方形切欠きの内側に設けられ、前記外枠材の切欠き内側側面に対面で設けられた1対のY移動ガイドレール5−1−3に内接し摺動自在なY移動ベアリングローラを備える図7に示す内枠方形材からなるX方向移動機構5−2が設けられる。
The structure which remove | excluded the adsorption | suction
FIG. 6 shows a Y-direction moving mechanism 5-1 made of an outer frame square material having a square notch inside the square material, and provided inside the square notch, facing the notch inner side surface of the outer frame material There is provided an X-direction moving mechanism 5-2 made of an inner frame rectangular member shown in FIG. 7 and provided with a Y-moving bearing roller which can slide inward to a pair of Y-moving guide rails 5-1-3 provided in the above.
前記X方向移動機構5−2の内枠方形材も、方形材の内側に方形の切欠きを備え、切欠き内側側面には対面で1対のX移動ガイドレール5−2−3が設けられる。
前記X移動ガイドレールの内側には、図8に示す吸着伸縮脚7が、図9に示すX移動ベアリングローラ21が前記X移動ガイドレール5−2−3に内接し摺動自在に設けられる。
The inner frame square member of the X direction moving mechanism 5-2 also has a square notch inside the square member, and the notch inner side is provided with a pair of X movement guide rails 5-2-3 facing each other. .
On the inner side of the X movement guide rail, the adsorption /
前記吸着伸縮脚7のX方向(壁面左右方向)への移動を可能とするため、前記X方向移動機構5−2の前記内枠方形材には、X駆動機構5−2−1、X移動機構5−2−2が設けられ、X移動機構5−2−2に締結される前記吸着伸縮脚7はX駆動機構5−2−1の制御によりX方向(壁面左右)への移動を行うことが出来る。
In order to make it possible to move the adsorption /
外枠方形材からなる前記Y方向移動機構5−1の切欠き内側に設けられる前記X方向移動機構5−2は、前記Y方向移動機構5−1に設けられたY移動機構5−1−2に締結され、Y駆動機構5−1−1の制御によりY移動機構5−1−2を通じて、Y方向(壁面上下)への移動を行うことが出来る。 The X-direction moving mechanism 5-2 provided on the inner side of the notch of the Y-direction moving mechanism 5-1 made of an outer frame rectangular material is a Y-moving mechanism 5-1 provided in the Y-direction moving mechanism 5-1. 2 and can be moved in the Y direction (upper and lower wall surfaces) through the Y moving mechanism 5-1-2 by the control of the Y driving mechanism 5-1-1.
前記吸着走行ユニット5は、各々独立したY移動機構5−1−2、Y駆動機構5−1−1とX移動機構5−2−2、X駆動機構5−2−1を備えるため、前記吸着伸縮脚7は壁面左右方向、壁面上下方向の任意の位置に制御することが出来る。
The
図8に示す吸着伸縮脚7の伸縮機構は、伸縮上段方形体9、伸縮中段方形体10、伸縮下段方形体11の方形体4側面各々に、2本1対からなる伸縮リンク杆12を設け、前記伸縮リンク杆12の一端を伸縮上段方形体9及び前期伸縮下段方形体11の所定位置に設けられた穴に系合し、前記伸縮リンク杆12の他端は伸縮リンク杆結合部20を設け、伸縮中段方形体10の所定位置に設けられた伸縮摺動切欠き18に挾入され摺動自在な伸縮動作を行うことが出来る。
また、前期伸縮下段方形体11に固設され、伸縮上段方形体9と伸縮中段方形体10とを遊貫する伸縮支持杆14を複数設ける。
また、前記伸縮中段方形体10にはZ方向(壁面方向)伸縮ボールネジ15に螺合するナット16を設け、前記伸縮ボールネジ15は伸縮上段方形体9に設けられたZ駆動機構(壁面方向伸長モータ)17と系合される。
前記Z駆動機構の制御により、前記Z方向(壁面方向)伸縮ボールネジ15は回転し、ナット16に系合する前記伸縮上段方形体9と前期伸縮中段方形体10と前期伸縮下段方形体11の間は伸縮可能に構成される。
The telescopic mechanism of the adsorptive
Further, a plurality of expansion /
Further, a
By the control of the Z drive mechanism, the Z direction (wall surface direction)
伸縮下段方形体11の所定位置には、吸着パッド19が固設されるため、吸着パッド19も壁面に対して伸縮可能に設けられる。
Since the
前記伸縮方形体の四側面に設けられたリンク構造と前記上段中段の伸縮方形体を遊貫し、下端を前期伸縮下段方形体11に固設される伸縮支持杆14により、走行ロボットの荷重を支える堅固な吸着伸縮脚が出来、自走式ロボットが実現できた。
また、堅固な吸着伸縮脚を、任意に左右移動、上下移動可能とし、必要機能をモジュールに纏めることで、ユニット化され汎用性が広がる自走ロボットができた。
The load of the traveling robot is transmitted by the link structure provided on the four side surfaces of the telescopic rectangular body and the
In addition, by making it possible to move the rigid adsorption and contraction legs freely left and right, and move up and down, and to consolidate necessary functions into modules, a self-propelled robot with unity and wide versatility can be obtained.
コンクリート壁、モルタル壁やタイル壁等の凹凸壁、段差壁を走行するユニット型自走式ロボットであり、幅広い利用ができる。 It is a unit type self-propelled robot that travels on uneven walls such as concrete walls, mortar walls and tile walls, and step walls, and can be used widely.
1 検査装置を挟持した壁面自走ロボット
2 走行部のみで構成された壁面自走ロボット
4 検査装置部
3 吸着走行部
5 吸着走行ユニット
5−1 Y方向(壁面上下)移動機構
5−1−1 Y駆動機構(モータ)
5−1−2 Y移動機構(タイミングベルト機構)
5−1−3 Y移動ガイドレール
5−2 X方向(壁面左右)移動機構
5−2−1 X駆動機構(モータ)
5−2−2 X移動機構(タイミングベルト機構)
5−2−3 X移動ガイドレール
5−2−4 Y移動ベアリングローラ
6 枠体
6―1 枠体材
6−2 枠体・吸着走行ユニット連結具
7 吸着伸縮脚
8 真空発生機器
9 伸縮上段方形体
10 伸縮中段方形体
11 伸縮下段方形体
12 伸縮リンク杆
13 吸着伸縮移動分散制御装置
14 伸縮支持杆
15 Z方向伸縮ボールネジ
16 ナット
17 Z駆動機構(壁面方向伸長モータ)
18 伸縮摺動切欠き
19 吸着パッド
20 伸縮リンク杆結合部
21 X移動ベアリングローラ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Wall surface self-propelled robot 2 which held the inspection apparatus 2 Wall surface self-propelled robot 4 constituted only by traveling part Inspection apparatus part 3
5-1-2 Y movement mechanism (timing belt mechanism)
5-1-3 Y movement guide rail 5-2 X direction (wall left and right) movement mechanism 5-2-1 X drive mechanism (motor)
5-2-2 X movement mechanism (timing belt mechanism)
5-2-3 X moving guide rail 5-2-4 Y moving bearing
18
Claims (4)
複数の格子状空間を具備する枠体である吸着走行部と、
所望の位置の格子状空間に装着される複数の吸着走行ユニットであって、吸着パッドをコンクリート垂直壁面に対して伸縮自在に移動させる吸着伸縮脚、該吸着伸縮脚を前記コンクリート垂直壁面の横方向に移動させるX方向移動機構および前記吸着伸縮脚を前記コンクリート垂直壁面の縦方向に移動させるY方向移動機構を具備する吸着走行ユニットと、
前記吸着走行ユニットに載置され、該吸着走行ユニットの制御を行う吸着伸縮移動分散制御装置とを具備することを特徴とするユニット型壁面走行ロボット。 In a unit-type wall traveling robot that sucks and moves on concrete vertical wall surfaces,
An adsorption travel unit which is a frame having a plurality of lattice-like spaces;
A plurality of adsorption traveling units mounted in a lattice-like space at a desired position, the adsorption / shrinkage legs for telescopically moving the suction pad with respect to the concrete vertical wall surface, the adsorption / shrinkage legs in the lateral direction of the concrete vertical wall surface An adsorption traveling unit comprising an X direction movement mechanism for moving the movement and a Y direction movement mechanism for moving the adsorption / expansion leg in the longitudinal direction of the vertical wall of the concrete;
A unit type wall surface traveling robot comprising: an adsorption / expansion movement dispersion control device mounted on the adsorption traveling unit and controlling the adsorption traveling unit .
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