(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
負圧発生部にて負圧を発生させ、走行可能に壁面に吸着する壁面走行装置において、
上記負圧発生部に接続され、壁面との間に吸着空間を形成する少なくとも２つの吸着部と、
上記各吸着部の吸着空間の圧力を計測する圧力センサと、
上記壁面に接触可能に、上記各吸着部に近接してそれぞれ設けられた走行駆動部材と、
上記少なくとも２つの吸着部うちの一方で計測した圧力が設定圧力よりも高くなった場合に、該設定圧力よりも高くなった吸着部に近接する走行駆動部材を走行駆動させるように制御する駆動制御部とが備えられていることを特徴とする壁面走行装置。
【請求項２】
前記吸着部の壁面側端の位置は、非吸着時には、前記走行駆動部材の壁面側端の位置よりも壁面に近い位置に存在していることを特徴とする請求項１記載の壁面走行装置。
【請求項３】
重力情報を検知することにより、重力方向に対する現在姿勢を推定する加速度センサを備えていることを特徴とする請求項１又は２記載の壁面走行装置。
【請求項４】
回転角速度を検知するジャイロセンサと、
上記検知された回転角速度に基づいて姿勢の変化を検出する姿勢変化検出部とを備えていることを特徴とする請求項１又は２記載の壁面走行装置。
【請求項５】
重力情報を検知することにより、重力方向に対する現在姿勢を推定する加速度センサと、
回転角速度を検知するジャイロセンサと、
上記加速度センサによる重力方向に対する現在姿勢の推定と上記ジャイロセンサにて検知された回転角速度に基づく姿勢の変化の検出とを組み合わせて行う姿勢検出部とを備えていることを特徴とする請求項１又は２記載の壁面走行装置。
【請求項６】
前記駆動制御部は、
前記少なくとも２つの吸着部のうちの一方の吸着部の吸着空間の気密性が崩れ、計測した圧力が設定圧力よりも高くなった場合に、該設定圧力よりも高くなった吸着部に近接する走行駆動部材を走行駆動させても姿勢が変わらないときには、他方の吸着部に近接する走行駆動部材を走行駆動させるように制御することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の壁面走行装置。
【請求項７】
前記吸着部と該吸着部に近接して設けられた走行駆動部材とから構成される走行部が、少なくとも２つ設けられていると共に、
各走行部の間には、各走行部を折り曲げ可能に連結するヒンジ部が設けられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の壁面走行装置。
【請求項８】
前記走行駆動部材は、壁面に一部が接触可能に設けられた回転部材にて構成されていると共に、
前記吸着部は、上記走行駆動部材の内側にて該走行駆動部材と一緒に回転することなく設けられていることを特徴とする請求項６又は７記載の壁面走行装置。
【請求項９】
前記吸着部の吸着時に、前記回転部材の一部を壁面に接触させる接触機構が設けられていると共に、
上記接触機構は、装置本体に取り付けられていることを特徴とする請求項８記載の壁面走行装置。
【請求項１０】
前記負圧発生部は、前記吸着部毎に個別にそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の壁面走行装置。
【請求項１１】
前記負圧発生部は、１個設けられており、
前記各吸着部は、上記負圧発生部に各電磁弁を介して接続されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の壁面走行装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、負圧発生部にて負圧を発生させ、走行可能に壁面に吸着する壁面走行装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、垂直な壁面を昇降移動する壁面走行装置が知られている。上記壁面走行装置は、壁面に沿って移動する移動体と、該移動体に設けられた吸盤とを備え、吸盤内の流体を吸引して吸盤内に負圧を発生させることにより、壁面を走行可能にする。上記壁面走行装置を利用することによって、作業員が高所に上がって作業する必要が無くなり、安全に作業をすることが可能となる。また、上記壁面走行装置の移動経路をプログラミングすることにより、該壁面走行装置が自動的に壁面を走行し、壁面の清掃、塗装及び検査等を行うことができる。
【０００３】
上記壁面等の被吸引面を吸引して走行する壁面走行装置の従来技術として、例えば特許文献１に開示された壁面走行装置が知られている。
【０００４】
特許文献１に開示された壁面走行装置としての真空吸着移動装置１００は、図１９に示すように、壁面に吸着し、しかも吸着面を滑らせても真空を維持して移動可能となっている。
【０００５】
具体的には、真空吸着移動装置１００は、機枠１０１に取り付けられた真空吸着機構１１０と、真空吸着力を安定して受け止める走行可能な複数の車輪１０２を具備している。真空吸着機構１１０は、吸着面側に開口しかつ図示しない真空ポンプからの吸引管１１１に接続される円形凹部１１２を形成した真空箱１１３と、円形凹部１１２の周囲に設けた環状凹溝１１４に嵌挿された弾力性あるシ−ル材１１５と、シ−ル材１１５の吸着面側に貼着したテフロン（登録商標）等摩擦係数の小さい滑り材１１６とからなり、壁面を滑りながら真空を維持し移動可能となっている。
【０００６】
上記の真空吸着移動装置１００では、壁面等の被吸引面に曲率が存在する場合には、該真空吸着移動装置１００が壁面等の被吸引面から落下する虞がある。
【０００７】
そこで、壁面等の被吸引面に曲率が存在しても対応できる壁面走行装置として、例えば特許文献２に開示された壁面吸着移動装置が知られている。
【０００８】
特許文献２に開示された壁面吸着移動装置２００は、図２０に示すように、装置本体部２０１と、装置本体部２０１に装設された車輪２０２と、装置本体部２０１の壁面Ｗ側に減圧空間を構成するシール部２１０と、装置本体部２０１の壁面Ｗ側の減圧空間から流体を外部に排出する真空生成部２０３とを備えている。この構成により、壁面吸着移動装置２００は、減圧空間を負圧状態として壁面Ｗに吸着しつつ、車輪２０２によって壁面Ｗに沿って移動するようになっている。
【０００９】
そして、壁面吸着移動装置２００では、特に、シール部２１０は、装置本体壁面２０１ａに対してＯリング２１１を介して接近・離隔可能に嵌合された可動部材２１２と、可動部材２１２に取付けられ壁面Ｗに接触する円筒状のシール部材２１３とを備えている。
【００１０】
この構成により、シール部２１０は、押圧部２１４によってシール部材２１３を壁面３に常時押圧しているので、シール部材２１３が常にシール性・摩擦力とも満足できる力で壁面Ｗに押付けられる。これにより、比較的緩やかな曲率で変化する壁面Ｗに対して、シール部材２１３にリークを生ずることなく、追従できる構成となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平９−９９８７７号公報（１９９７年４月１５日公開）
【特許文献２】特開平６−２７０８５９号公報（１９９４年９月２７日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上記従来の特許文献２に開示された壁面吸着移動装置２００では、以下の問題点を有している。
【００１３】
すなわち、特許文献１に開示された壁面吸着移動装置２００では、シール部材２１３を壁面Ｗに押し当てているため、比較的緩やかな曲率で変化する壁面Ｗに対して、リークを生じることなく、追従できるとしている。
【００１４】
しかし、壁面Ｗの曲率が急激に変化する場合には、その変化に追従できないため、リークが発生してしまい、壁面吸着移動装置２００が壁面Ｗから滑落するという問題がある。
【００１５】
また、壁面Ｗの曲率が急激に変化する場合において、クリフセンサ等のセンサを用いて、壁面Ｗの曲率が一定以上であることを検知し、壁面吸着移動装置２００がその壁面Ｗを避けるようにプログラムされている装置を備える場合、移動する方向全てに曲率検知センサを取り付ける必要があり、壁面吸着移動装置２００の構成が複雑になるという問題がある。
【００１６】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、壁面の曲率が急激に変化する場合においても、曲率検知センサを備えることなく、壁面からの滑落を抑制し得る壁面走行装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の一態様における壁面走行装置は、上記の課題を解決するために、負圧発生部にて負圧を発生させ、走行可能に壁面に吸着する壁面走行装置において、上記負圧発生部に接続され、壁面との間に吸着空間を形成する少なくとも２つの吸着部と、上記各吸着部の吸着空間の圧力を計測する圧力センサと、上記壁面に接触可能に、上記各吸着部に近接してそれぞれ設けられた走行駆動部材と、上記少なくとも２つの吸着部うちの一方で計測した圧力が設定圧力よりも高くなった場合に、該設定圧力よりも高くなった吸着部に近接する走行駆動部材を走行駆動させるように制御する駆動制御部とが備えられていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の一態様によれば、壁面の曲率が急激に変化する場合においても、曲率検知センサを備えることなく、壁面からの滑落を抑制し得る壁面走行装置を提供するという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態１における壁面走行装置の構成を示す断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｄ）は、２つの走行リングの両方を駆動したときの上記壁面走行装置の進行方向を示す正面図である。
【図３】（ａ）〜（ｄ）は、２つの走行リングのうちのいずれか一方を駆動したときの上記壁面走行装置の進行方向を示す正面図である。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は、２つの吸着部のうちのいずれか一方が被吸着面から剥離した場合において、被吸着面に吸着している吸着部に隣接する走行リングを駆動したときの上記壁面走行装置の進行方向を示す正面図である。
【図５】２つの吸着部のうちの下側の吸着部が剥離した場合の上記壁面走行装置の再吸着動作の一例を示す正面図である。
【図６】２つの吸着部のうちの下側の吸着部の気密性が崩れた場合の力の関係を示すものであって、図５のＡ−Ａ´矢視断面図である。
【図７】２つの吸着部のうちの上側の吸着部が剥離した場合の壁面走行装置の再吸着動作の一例を示す正面図である。
【図８】２つの吸着部の両方が吸着姿勢の状態に戻った場合の力の関係を示すものであって、図７のＢ−Ｂ´矢視断面図である。
【図９】本発明の実施形態２における壁面走行装置を示すものであって、壁面走行装置が使用される浴槽の構造を示す斜視図である。
【図１０】（ａ）は、壁面走行装置の全体の構成を示す斜視図であり、（ｂ）は壁面走行装置の構成を示す底面図である。
【図１１】（ａ）は上記壁面走行装置における非吸着時の走行部の構成を示す断面図であり、（ｂ）は上記壁面走行装置における吸着時の走行部の構成を示す断面図である。
【図１２】上記壁面走行装置における一方の吸着部のみが壁面に吸着している場合の、他方の吸着部の再吸着動作を示す断面図である。
【図１３】（ａ）は、壁面が０．６［ｍ］よりも小さな曲率の凸面を有する場合における剥離した他方の吸着部の再吸着動作を示す断面図であり、（ｂ）は、壁面が０．６［ｍ］よりも小さな曲率の凹面を有する場合における剥離した他方の吸着部の再吸着動作を示す断面図である。
【図１４】本発明の実施形態３における壁面走行装置の構成を示す平面図である。
【図１５】上記壁面走行装置の壁面への再吸着動作を示す正面図である。
【図１６】（ａ）は本発明の実施形態４における壁面走行装置の構成を示す斜視図であり、（ｂ）は上記壁面走行装置の構成を示す底面図である。
【図１７】上記壁面走行装置の壁面への再吸着動作を示す正面図である。
【図１８】（ａ）は本発明の実施形態５における壁面走行装置のタイヤからなる走行駆動部材の構成を示す正面図であり、（ｂ）は本実施形態の壁面走行装置におけるクローラーからなる走行駆動部材の構成を示す正面図である。
【図１９】従来の壁面走行装置の構成を示す断面図である。
【図２０】従来の他の壁面走行装置の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
〔実施形態１〕
本発明の一実施形態について図１〜図８に基づいて説明すれば、以下のとおりである。尚、以下の説明では、本発明の一実施形態として、壁面上を吸着走行する走行装置について説明する。ただし、壁面走行装置が走行する被吸着面は、壁面であるが、必ずしも壁面に限らず、水平面又は傾斜面であってもよい。また、以下の説明では、便宜上、壁面に対して垂直方向を上下方向とし、壁面から離れる側を上方、壁面に近づく側を下方とする。したがって、壁面に接触することを「壁面に接地する」ということもある。
【００２１】
（壁面走行装置の構成）
本実施形態における壁面走行装置１Ａの構成について、図１に基づいて説明する。図１は、本実施形態における壁面走行装置１Ａの構成を示す断面図である。
【００２２】
本実施形態の壁面走行装置１Ａは、詳細には、図１に示すように、装置本体である筐体２に、２つの吸着部１１ａ・１１ｂと、該吸着部１１ａ・１１ｂに対応してそれぞれ設けられて、負圧を発生させる負圧発生部としての吸着アクチュエータ１２ａ・１２ｂと、走行駆動部材としての走行リング１３ａ・１３ｂと、清掃パッド１４ａ・１４ｂと、接触機構１５ａ・１５ｂと、走行モータ１６ａ・１６ｂと、回路基板１７と、電池１８とを備えて構成されている。
【００２３】
吸着部１１ａ・１１ｂは、可撓性材料で構成されており、壁面３に接触するように設けられ、壁面３との間に吸着空間を形成する構成となっている。２つの各吸着空間は相互に独立しており、一方の気密性が崩れても、他方の気密性には影響がないように構成されている。吸着部１１ａ・１１ｂの吸着面は、滑り性をよくするため、例えば、フッ素樹脂のコーティングや焼付きが施されていることが好ましい。
【００２４】
吸着アクチュエータ１２ａ・１２ｂは、吸着部１１ａ・１１ｂにそれぞれ接続されている。吸着アクチュエータ１２ａ・１２ｂを駆動することにより、吸着アクチュエータ１２ａは吸着部１１ａと壁面３との間に形成される吸着空間を減圧する一方、吸着アクチュエータ１２ｂは吸着部１１ｂと壁面３との間に形成される吸着空間を減圧する。これにより、それぞれの吸着空間が負圧空間となる。負圧空間が形成されることにより、吸着部１１ａ・１１ｂは、壁面３に吸着する。
【００２５】
尚、本実施形態においては、負圧発生部としての吸着アクチュエータは、該吸着部１１ａ・１１ｂに対応してそれぞれ設けられている。しかし、本発明においては、必ずしもこれに限らず、負圧発生部は１つにて構成されて、吸引をぞれぞれの吸着部１１ａ・１１ｂに対して行う構成であってもよい。例えば、吸着アクチュエータを１つにし、電磁弁を用いて、負圧空間を仕切ることによって、各負圧空間を相互に独立にしてもよい。
【００２６】
走行リング１３ａ・１３ｂは、環状に構成されており、それぞれ吸着部１１ａ・１１ｂの外周部に壁面３に対向して設けられている。すなわち、吸着部１１ａ・１１ｂは、走行リング１３ａ・１３ｂにそれぞれ内在している。走行リング１３ａ・１３ｂは、壁面３に対して略垂直な走行リング１３ａ・１３ｂの中心軸を回転軸として回転する。すなわち、本実施の形態では、走行リング１３ａ・１３ｂは、壁面３とは平行ではなく、壁面走行装置１Ａの各外側が内側よりも壁面３に近い状態となるように若干傾斜している。これにより、走行リング１３ａ・１３ｂが回転すると、走行リング１３ａ・１３ｂにおける、壁面走行装置１Ａの外殻側部分のリングと壁面３との間で摩擦力が生じ、この摩擦力により壁面走行装置１Ａに対し推進力が生じる。そえゆえ、走行リング１３ａ・１３ｂは、壁面３に対して滑り難い材料、つまり摩擦抵抗の大きい材料、換言すれば摩擦抵抗性材料によって構成されている。走行リング１３ａ・１３ｂを構成する摩擦抵抗の大きい材料としては、例えばシリコンゴム、ニトリルゴム、フッ素ゴム又は天然ゴム等が挙げられる。
【００２７】
吸着部１１ａ・１１ｂは、それぞれ、走行リング１３ａ・１３ｂとは独立して設けられる。これにより、走行リング１３ａ・１３ｂが回転しても、吸着部１１ａ・１１ｂの気密性が崩れないように構成されている。
【００２８】
また、本実施形態では、吸着部１１ａ・１１ｂの最下部は、走行リング１３ａ・１３ｂの最下部よりも下方になるように構成されている。これにより、走行リング１３ａ・１３ｂが壁面３に接触しているときに、吸着部１１ａ・１１ｂが壁面３に吸着しないことを防ぐことができる。
【００２９】
清掃パッド１４ａ・１４ｂは、それぞれ走行リング１３ａ・１３ｂの外側に、壁面３に接触して設けられている。清掃パッド１４ａ・１４ｂは、回転することにより壁面３における壁面走行装置１Ａの走行領域に存在する汚れを除去し塵埃を収集するためのものである。清掃パッド１４ａ・１４ｂは、壁面３を基準として、走行リング１３ａ・１３ｂよりも低い位置に配置されている。つまり、壁面３に近い位置となるように配されている。これにより、走行動作中において、清掃パッド１４ａ・１４ｂが確実に被吸着面に接触するように構成することができる。清掃パッド１４ａ・１４ｂを構成する材料は、走行リング１３ａ・１３ｂとは異なっており、比較的柔軟な材料である。清掃パッド１４ａ・１４ｂを構成する材料としては、例えば、マイクロファイバーが覆われたスポンジ等が挙げられる。
【００３０】
接触機構１５ａ・１５ｂは、吸着部１１ａ・１１ｂにおける吸着時に、走行リング１３ａ・１３ｂにおける壁面走行装置１Ａの内側よりも外側を壁面３に接触させるためのものであり、本実施の形態では、ボルトにて構成されている。
【００３１】
すなわち、本実施の形態の接触機構１５ａ・１５ｂとしてのボルトは、図１に示すように、走行リング１３ａ・１３ｂの各外側上部に設けられている。そして、ボルトのねじ込みにより、走行リング１３ａ・１３ｂにおける壁面走行装置１Ａの外側部分を壁面３に近づくように押し出させる。これにより、走行リング１３ａ・１３ｂは壁面３に対して外側が壁面３に近づくように傾斜し、壁面３に対して外側部分だけが接触する片当たりの状態となる。尚、走行リング１３ａ・１３ｂの傾斜角度は、ボルトのねじ込み量にて調整できる。
【００３２】
この結果、吸着部１１ａ・１１ｂにて負圧空間が形成されることにより発生する壁面３に対する吸着力によって、吸着部１１ａ・１１ｂの壁面３側が壁面３に接触したときに、押し当てられた清掃パッド１４ａ・１４ｂは、適当な厚さまで押しつぶされる。その結果、走行リング１３ａ・１３ｂにおける壁面走行装置１Ａの外側部分が、壁面３に接触する。このような、走行リング１３ａ・１３ｂにおける壁面走行装置１Ａの外側部分と壁面３との接触状態での走行リング１３ａ・１３ｂの回転駆動により、壁面走行装置１Ａが前後左右の任意の走行パターンにて移動することができる。尚、壁面走行装置の走行パターンについては、後述する。
【００３３】
走行モータ１６ａ・１６ｂは、図示しないギアを介して、走行リング１３ａ・１３ｂと、清掃パッド１４ａ・１４ｂとを回転させるための動力源である。走行モータ１６ａ・１６ｂの回転により、本実施形態の壁面走行装置１Ａは走行しながら、押し当てた清掃パッド１４ａ・１４ｂにて擦り洗いを行う動作を実現している。
【００３４】
回路基板１７は、加速度センサ及びジャイロセンサ、並びに圧力センサを備えている。回路基板１７の役割については後述する。
【００３５】
電池１８は、吸着アクチュエータ１２ａ・１２ｂ、走行モータ１６ａ・１６ｂ、及び回路基板１７に動力を供給するための電源である。
【００３６】
（壁面走行装置の走行パターン）
本実施形態における壁面走行装置１Ａでは、走行リング１３ａ・１３ｂが壁面３に接地することによって、各走行リング１３ａ・１３ｂの回転方向により壁面走行装置１Ａの進行方向を制御する。この走行リング１３ａ・１３ｂの駆動制御は、回路基板１７に設けられた駆動制御部としての制御部１７ａが行う。
【００３７】
壁面走行装置１Ａの具体的な走行パターンについて、図２の（ａ）〜（ｄ）、図３の（ａ）〜（ｄ）、及び図４の（ａ）〜（ｄ）に基づいて説明する。図２の（ａ）〜（ｄ）は、吸着部１１ａ・１１ｂが共に被吸着面に吸着している場合において、走行リング１３ａ・１３ｂの両方を駆動したときの壁面走行装置１Ａの壁面３での進行方向を示す正面図である。また、図３の（ａ）〜（ｄ）は、吸着部１１ａ・１１ｂが共に被吸着面に吸着している場合において、走行リング１３ａ・１３ｂのうちのいずれか一方を駆動したときの壁面走行装置１Ａの壁面３での進行方向を示す正面図である。また、図４の（ａ）〜（ｄ）は、吸着部１１ａ・１１ｂの一方のみが被吸着面に吸着している場合において、被吸着面に吸着している吸着部に近接する走行リングを駆動したときの壁面走行装置１Ａの壁面３での進行方向を示す正面図である。
【００３８】
壁面走行装置１Ａは、まず、作業者によって壁面３に押し当てられる。その際、壁面３と吸着部１１ａ・１１ｂとによって、吸着空間がそれぞれ形成される。形成された吸着空間は、それぞれ対応する吸着アクチュエータ１２ａ・１２ｂによって負圧状態となるため、壁面３に対する吸着力が壁面走行装置１Ａに発生する。この吸着力により、２つの吸着部１１ａ・１１ｂの両方の吸着面が撓みながら壁面３に接触し、これにより、走行リング１３ａ・１３ｂも壁面３に接触する。このとき、走行リング１３ａ・１３ｂはボルトからなる接触機構１５ａ・１５ｂによって各走行リング１３ａ・１３ｂにおける、壁面走行装置１Ａの外殻側が壁面３に近い状態となるように傾斜している。このため、走行リング１３ａ・１３ｂは、壁面走行装置１Ａの外殻側のみが壁面３に接地する。すなわち、図２の（ａ）〜（ｄ）における走行リング１３ａ・１３ｂの左右端のみが壁面３に接触する。
【００３９】
この状態において、図２の（ａ）に示すように、走行リング１３ａを上方から見て時計回り方向ＣＷに回転させると共に、走行リング１３ｂを上面から見て反時計回り方向ＣＣＷに回転させる。これにより、走行リング１３ａの回転速度と走行リング１３ｂの回転速度とが一致しているので、バランスよく、壁面走行装置１Ａは前方に直進動作を行う。すなわち、走行リング１３ａ・１３ｂが駆動すると、走行リング１３ａ・１３ｂと壁面３との接触部における接線方向に摩擦力が生じる。これにより、壁面走行装置１Ａには該摩擦力とは反対方向の推進力が生じる。この推進力により、壁面走行装置１Ａは、壁面３を走行する。
【００４０】
また、図２の（ｂ）に示すように、走行リング１３ａを上方から見て反時計回り方向ＣＣＷに回転させると共に、走行リング１３ｂを上方から見て時計回り方向ＣＷに回転させる。これにより、走行リング１３ａの回転速度と走行リング１３ｂの回転速度とが一致しているので、バランスよく、壁面走行装置１Ａは後方に直進動作を行う。
【００４１】
次に、図２の（ｃ）に示すように、走行リング１３ａ・１３ｂを上方から見て両方共それぞれ時計回り方向ＣＷに回転させる。これにより、壁面走行装置１Ａは該壁面走行装置１Ａの中心点を回転中心として反時計回り方向ＣＣＷに回転する。
【００４２】
また、図２の（ｄ）に示すように、走行リング１３ａ・１３ｂを上方から見て両方共それぞれ反時計回り方向ＣＣＷに回転させる。これにより、壁面走行装置１Ａは該壁面走行装置１Ａの中心点を回転中心として、時計回り方向ＣＷに回転する。
【００４３】
ところで、これらの動作は、吸着部１１ａ・１１ｂ内の気密性が同時に崩れる可能性があり、最悪の場合、壁面走行装置１Ａが滑落する恐れがある。例えば、縁のないガラス若しくは鏡、又は曲率変化が大きい部分を有する浴槽等の面を走行する場合において、いずれか一方の吸着部１１ａ・１１ｂの気密性が崩れたときに、敢えて、図２の（ａ）〜（ｄ）の走行パターンをさらに実行しようとすると、他方の吸着部１１ａ・１１ｂの気密性も崩れてしまう恐れがある。
【００４４】
そこで、本実施形態では、走行リング１３ａ・１３ｂのいずれか１つを駆動させず、いずれか１つのみだけを駆動させ、壁面走行装置１Ａを吸着部１１ａ・１１ｂの一方の中心点を回転軸として回転させることにより、吸着部１１ａ・１１ｂの少なくとも１つが壁面３に吸着するようにして壁面走行装置１Ａを走行させる。この制御は、回路基板１７に設けられた制御部１７ａが行うようになっている。
【００４５】
具体的には、図３の（ａ）に示すように、左側の走行リング１３ａを駆動する前記走行モータ１６ａを無励磁状態とし、つまり走行モータ１６ａを停止させ、右側の走行リング１３ｂを時計回り方向ＣＷに回転させる。これにより、壁面走行装置１Ａは吸着部１１ａの中心点を回転中心として、反時計回り方向ＣＣＷに回転する。
【００４６】
また、図３の（ｂ）に示すように、左側の走行リング１３ａを駆動する走行モータ１６ａを無励磁状態とし、右側の走行リング１３ｂを反時計回り方向ＣＣＷに回転させる。これにより、壁面走行装置１Ａは、吸着部１１ａの中心点を回転中心として時計回り方向ＣＷに回転する。
【００４７】
次に、図３の（ｃ）に示すように、右側の走行リング１３ｂを駆動する走行モータ１６ｂを無励磁状態とし、左側の走行リング１３ａを時計回り方向ＣＷに回転させる。これにより、壁面走行装置１Ａは吸着部１１ｂの中心点を回転中心として、反時計回り方向ＣＣＷに回転する。
【００４８】
また、図３の（ｄ）に示すように、右側の走行リング１３ｂを駆動する走行モータ１６ｂを無励磁状態とし、左側の走行リング１３ａを反時計回り方向ＣＣＷに回転させる。これにより、壁面走行装置１Ａは吸着部１１ｂの中心点を回転中心として、時計回り方向ＣＷに回転する。
【００４９】
これらの動作は、いずれか一方の吸着部１１ａ・１１ｂの中心点を回転中心として回転する動作であるため、回転しない他方の吸着部１１ａ・１１ｂ内の負圧状態が崩れる可能性は低く、比較的安全な動作であると言える。
【００５０】
したがって、本実施形態の壁面走行装置１Ａでは、例えば縁のないガラス若しくは鏡、又は曲率のある浴槽等の面等の滑落の危険が高い面を走行する場合には、上記動作を旋回動作と定義し、基本的な動作形態とするようになっている。
【００５１】
さらに、吸着部１１ａ・１１ｂの一方のみが被吸着面に吸着している場合における動作について、図４の（ａ）〜（ｄ）に基づいて説明する。
【００５２】
まず、本実施形態の壁面走行装置１Ａでは、吸着部１１ａ・１１ｂの一方のみが被吸着面に吸着している場合に、被吸着面に吸着している吸着部に近接する走行リングを駆動させることによって、必然的に、被吸着面に吸着している吸着部の中心点を回転軸として回転させて壁面走行装置１Ａを回転させることができるものとなっている。
【００５３】
具体的には、図４の（ａ）に示すように、吸着部１１ａが被吸着面に吸着していない場合、左側の走行リング１３ａを駆動する前記走行モータ１６ａを無励磁状態とし、つまり走行モータ１６ａを停止させ、右側の走行リング１３ｂを時計回り方向ＣＷに回転させる。これにより、壁面走行装置１Ａは吸着部１１ｂの中心点を回転中心として、反時計回り方向ＣＣＷに回転する。
【００５４】
また、図４の（ｂ）に示すように、吸着部１１ａが被吸着面に吸着していない場合、左側の走行リング１３ａを駆動する走行モータ１６ａを無励磁状態とし、右側の走行リング１３ｂを反時計回り方向ＣＣＷに回転させる。これにより、壁面走行装置１Ａは、吸着部１１ｂの中心点を回転中心として時計回り方向ＣＷに回転する。
【００５５】
次に、図４の（ｃ）に示すように、吸着部１１ｂが被吸着面に吸着していない場合、右側の走行リング１３ｂを駆動する走行モータ１６ｂを無励磁状態とし、左側の走行リング１３ａを時計回り方向ＣＷに回転させる。これにより、壁面走行装置１Ａは吸着部１１ａの中心点を回転中心として、反時計回り方向ＣＣＷに回転する。
【００５６】
また、図４の（ｄ）に示すように、吸着部１１ｂが被吸着面に吸着していない場合、右側の走行リング１３ｂを駆動する走行モータ１６ｂを無励磁状態とし、左側の走行リング１３ａを反時計回り方向ＣＣＷに回転させる。これにより、面走行装置１Ａは吸着部１１ａの中心点を回転中心として、時計回り方向ＣＷに回転する。
【００５７】
このように吸着部１１ａ・１１ｂの一方が被吸着面から剥離した場合においても、被吸着面に吸着している吸着部に近接する走行リングを駆動させることにより、壁面走行装置１Ａを被吸着面に吸着している吸着部の中心点を回転軸として回転させることができる。
【００５８】
したがって、上記の吸着部１１ａ・１１ｂの一方が被吸着面から剥離した場合においても、壁面走行装置１Ａを回転させることができることにより、壁面走行装置１Ａの被吸着面から剥離した吸着部を再吸着させるように回転させることができる。
【００５９】
（壁面走行装置の状況把握機構）
本実施形態の壁面走行装置１Ａは、前述した走行駆動に関する制御だけではなく、それ以外にも姿勢等の壁面走行装置１Ａの状況把握機構を備えている。以下では、それらの壁面走行装置１Ａの状況把握機構について説明する。
【００６０】
すなわち、壁面走行装置１Ａは、２つの吸着部１１ａ・１１ｂの負圧空間のための２つの圧力センサ、並びに加速度センサ及びジャイロセンサ等のセンサを備えており、回路基板１７の制御部１７ａはこれらセンサの検知に関する制御を行っている。
【００６１】
圧力センサは、吸着部１１ａと壁面３とによって形成された吸着空間、及び吸着部１１ｂと壁面３とによって形成された吸着空間における負圧の圧力値をそれぞれ検出するセンサである。吸着部１１ａ・１１ｂと吸着アクチュエータ１２ａ・１２ｂとを接続している図示しないチューブを途中で分岐し、圧力センサに接続することによって、吸着部１１ａ・１１ｂ内の気圧を計測することができるようになっている。気圧は−４０[ｋＰａ]以下の負圧であることが望ましいため、吸着部１１ａ・１１ｂが壁面３から剥離し、−４０[ｋＰａ]以上の気圧になっている場合は、旋回動作を停止させたり、吸着部１１ａ・１１ｂの再吸着動作を行わせたりする。尚、本明細書において、吸着部１１ａ・１１ｂの吸着空間の負圧が解除され、圧力センサの圧力が予め設定された圧力以上になることを「剥離する」という。
【００６２】
加速度センサは、壁面走行装置１Ａの重力方向を検知するセンサであり、旋回動作を行う場合における壁面走行装置１Ａの重力に対する姿勢変化を計測することによって、壁面走行装置１Ａの平行移動量を算出することができる。しかし、吸着アクチュエータ１２ａ・１２ｂがダイヤフラムポンプである場合には、振動を発生してしまい、加速度センサの精度を低減させてしまうという問題が生じる。そこで、その場合には、免振ゴム等を用いて、ダイヤフラムポンプを起因とする振動を除去することにより、角度±１°の精度で壁面走行装置１Ａの重力に対する角度を算出することができる。
【００６３】
ジャイロセンサは、壁面３を走行する壁面走行装置１Ａの回転時における角速度を測定するセンサである。壁面走行装置１Ａが旋回動作を連続して行いながら走行する場合、壁面３や障害物への衝突を検知する必要がある。ここで、壁面走行装置１Ａは、障害物に衝突した場合、旋回動作を継続して行うことができな。したがって、ジャイロセンサを用いて、壁面走行装置１Ａの回転角速度を検出することにより、壁面走行装置１Ａが障害物に衝突したことを検知することができる。壁面走行装置１Ａの回転角速度は１７[ｄｐｓ]以上であり、かつジャイロセンサの最小検出角速度は２[ｄｐｓ]である。このため、本実施形態の壁面走行装置１Ａにジャイロセンサを搭載しても、十分に角速度を検出し、壁面走行装置１Ａが障害物に衝突したことを検知することができる。
【００６４】
回路基板１７は、吸着アクチュエータ１２ａ・１２ｂ、電池１８、２つの圧力センサ、加速度センサ及びジャイロセンサからの信号を入力する。そして、図示しないモータドライバへ信号を出力し、走行モータ１６ａ・１６ｂを駆動し、走行リング１３ａ・１３ｂと清掃パッド１４ａ・１４ｂとをそれぞれ回転させる。加速度センサは、壁面走行装置１Ａが垂直な壁面３に吸着している場合、重力方向に対する壁面走行装置１Ａの向きを検知することできる。ジャイロセンサは、壁面走行装置１Ａの走行中、壁面３の状態（曲率や面粗さなど）が変わったときに、壁面走行装置１Ａの進行方向に対して向きが回転したことを検知することができる。
【００６５】
また、ジャイロセンサの値には誤差がでるので、加速度センサ値にて補正することも可能である。すなわち、加速度センサによる壁面走行装置１Ａの姿勢変化の検知、及びジャイロセンサによる壁面走行装置１Ａの角速度の検知を組み合わせることにより、壁面走行装置１Ａの姿勢をより詳細に検知することができる。
【００６６】
ここで、回路基板１７の制御部１７ａは、図示しないＣＰＵ又は専用プロセッサ等の演算処理部、及びＲＡＭ、ＲＯＭ、ＨＤＤ等の記憶部等により構成されるコンピュータ装置にて構成されており、記憶部に記憶されている各種情報及び各種制御を実施するためのプログラムを読み出して実行することにより、壁面走行装置１Ａの走行リング１３ａ・１３ｂ、走行動作を行う制御部の機能を有すると共に、前述したセンサの検知制御及び清掃パッド１４ａ・１４ｂ等の各部の動作を制御している。
【００６７】
（２つの吸着部のうちの一方が剥離した場合の壁面走行装置の再吸着動作例１）
次に、壁面走行装置１Ａにおける吸着部１１ａ・１１ｂの一方が剥離した場合の、吸着部１１ａ・１１ｂにおける再吸着動作について、図５及び図６に基づいて説明する。図５は、２つの吸着部１１ａ・１１ｂのうちの下側の吸着部１１ｂが剥離した場合の壁面走行装置１Ａの再吸着動作の一例を示す正面図である。尚、図５においては、走行リング１３ａ・１３ｂは、壁面４との接触部分のみ表示している。図６は、２つの吸着部１１ａ・１１ｂのうちの下側の吸着部１１ｂの気密性が崩れた場合の力の関係を示すものであって、図５のＡ−Ａ´矢視断面図である。
【００６８】
壁面走行装置１Ａは、図５に示すように、姿勢２２ａのときに、吸着部１１ａ・１１ｂが壁面４に吸着している。この壁面４は、曲率半径が０．６［ｍ］よりも大きな凹面若しくは凸面を有する壁つまり曲率の小さい壁、又は曲率を持たない壁つまり略平面壁又は平面壁である。また、壁面４の外周よりも外側には、曲率半径０．６［ｍ］よりも小さな曲率半径を持った壁面５つまり曲率の大きい壁面５が連なっているか、又は壁面のない状態となっている。つまり、壁面４と壁面５との境界面が変曲点となっている。
【００６９】
ここで、図５において、吸着部１１ａを中心として、走行リング１３ｂが時計回り方向ＣＷに回転し、剥離方向２３へ旋回動作することを順駆動と呼び、吸着部１１ａを中心として、走行リング１３ｂが反時計回り方向ＣＣＷに回転し、再吸着方向２４へ旋回動作することを逆駆動と呼ぶ。
【００７０】
図５に示すように、壁面走行装置１Ａが順駆動し、壁面走行装置１Ａが、姿勢２２ａから姿勢２２ｂの状態になった場合、吸着部１１ｂ内の気密性が崩れ、壁面４から吸着部１１ｂが剥離する。気密性が崩れる原因は壁面５の曲率に対して吸着部１１ｂの可撓性が対応できないためである。壁面走行装置１Ａは、吸着部１１ａ・１１ｂがそれぞれ独立しており、吸着部１１ａ・１１ｂに対してそれぞれ吸着アクチュエータ１２ａ・１２ｂが設けられている。このため、吸着部１１ｂ内の気密性が崩れても、吸着部１１ａの気密性は崩れない。
【００７１】
吸着部１１ｂの気密性が崩れた場合の力の関係は、図６に示すように、吸着部１１ａにて発生する吸着力２５ａにより、垂直抗力２５ｂが走行リング１３ａに発生する。この結果、垂直抗力２５ｂにより回転モーメント２５ｃが生じるので、走行リング１３ｂは接地し、走行駆動力を発生することができる。この場合、吸着部１１ｂ内の気密性は崩れているため、吸着部１１ｂは吸着することはできない。
【００７２】
このとき、壁面走行装置１Ａは、吸着部１１ｂが剥離したことを、壁面走行装置１Ａ内にある圧力センサにて検知する。そして、図５に示すように、壁面走行装置１Ａは逆駆動し、姿勢２２ａの状態に戻る。すなわち、吸着部１１ｂが剥離した場合には、回路基板１７の制御部１７ａは、剥離した吸着部１１ｂに近接する走行リング１３ｂを反時計回り方向ＣＣＷに回転させる。これにより、壁面走行装置１Ａは、他方の吸着部１１ａを中心として、再吸着方向２４へ旋回動作することができる。
【００７３】
そして、壁面走行装置１Ａが姿勢２２ａの状態に戻った場合、先程と同様に、図６に示す吸着力２５ａにより、垂直抗力２５ｂが走行リング１３ａに発生する。これにより、回転モーメント２５ｃが生じるため、吸着部１１ｂが壁面４に押し付けられる。このときの吸着部１１ｂ内は再び気密性が保たれた状態になっているため、再吸着を行うことができる。
【００７４】
（２つの吸着部のうちの一方が剥離した場合の壁面走行装置の再吸着動作例２）
壁面走行装置１Ａにおける吸着部１１ａ・１１ｂの一方が剥離した場合の、吸着部１１ａ・１１ｂにおける再吸着動作について、図７及び図８に基づいて説明する。尚、再吸着動作例１では、壁面４に吸着する壁面走行装置１Ａにおける下側の吸着部１１ｂが旋回により壁面４から剥離していた。これに対して、再吸着動作例２では、壁面４に吸着する壁面走行装置１Ａにおける上側の吸着部１１ｂが旋回により壁面４から剥離している点が異なっている。また、再吸着動作例１では、吸着部１１ｂが剥離した場合に、剥離した吸着部１１ｂに近接する走行リング１３ｂを駆動していた。これに対して、再吸着動作例２では、剥離した吸着部１１ｂに近接する走行リング１３ｂを走行駆動させても姿勢が変わらないので、他方の吸着部１１ａに近接する走行リング１３ａを走行駆動させる点が異なっている。
【００７５】
図７は、２つの吸着部１１ａ・１１ｂのうちの上側の吸着部１１ｂが剥離した場合の壁面走行装置１Ａの再吸着動作の一例を示す正面図である。尚、図７においては、走行リング１３ａ・１３ｂは、壁面４との接触部分のみ表示している。図８は、吸着部１１ａ・１１ｂの両方が吸着姿勢の状態に戻った場合の力の関係を示すものであって、図７のＢ−Ｂ´矢視断面図である。
【００７６】
壁面走行装置１Ａは、図７に示すように、姿勢３２ａのときに、吸着部１１ａ・１１ｂが壁面４に吸着している。この壁面４は、前述したと同様に、曲率半径が０．６［ｍ］よりも大きな凹面若しくは凸面を有する壁つまり曲率の小さい壁、又は曲率を持たない壁つまり略平面壁又は平面壁である。また、壁面４の外周よりも外側には、曲率半径０．６［ｍ］よりも小さな曲率半径を持った壁面５つまり曲率の大きい壁面５が連なっているか、又は壁面のない状態となっている。つまり、壁面４と壁面５との境界面が変曲点となっている。
【００７７】
ここで、図７において、走行リング１３ｂが反時計回り方向ＣＣＷに回転し、壁面走行装置１Ａが吸着部１１ａを中心として剥離方向３３へ旋回動作することを順駆動と呼ぶ。一方、吸着部１１ａを中心として、走行リング１３ｂが時計回り方向ＣＷに回転し、壁面走行装置１Ａが吸着部１１ａを中心として再吸着方向３４へ旋回動作することを逆駆動と呼ぶ。
【００７８】
図７に示すように、壁面走行装置１Ａが順駆動し、壁面走行装置１Ａが姿勢３２ａから姿勢３２ｂの状態になった場合、吸着部１１ｂ内の気密性が崩れ、壁面４から吸着部１１ｂが剥離する。この場合、再吸着動作例１とは異なり、走行リング１３ｂが時計回り方向ＣＷに回転しているにも関わらず、逆駆動しないことがある。この現象は、壁面５の形状、又は吸着部１１ａ・１１ｂ同士の位置関係によって、走行リング１３ｂが接地していないことに起因する。すなわち、壁面５の曲率半径が０．６［ｍ］よりも小さな凸面である場合つまり曲率が大きい場合、又は図７に示すように、剥離した吸着部１１ｂが、吸着している吸着部１１ａよりも上側に存在する場合に多く起こる。
【００７９】
そこで、本実施の形態では、逆駆動しないことを加速度センサ又はジャイロセンサにより認識した場合、壁面走行装置１Ａは剥離していない他方の吸着部１１ａに近接する走行リング１３ａを時計回り方向ＣＷに回転させる。これによって、壁面走行装置１Ａは、吸着部１１ａの中心を軸として再吸着方向３４に回転する。その結果、壁面走行装置１Ａは姿勢３２ａの状態になることができる。
【００８０】
姿勢３２ａの状態に戻った場合、図８に示すように、吸着力３５ａにより、垂直抗力３５ｂが走行リング１３ａに発生する。これにより、壁面走行装置１Ａに回転モーメント３５ｃが生じるため、吸着部１１ｂが壁面４に押し付けられ、再吸着を行うことができる。
【００８１】
このように、壁面走行装置１Ａの２つの吸着部１１ａ・１１ｂの内の一方の吸着部１１ｂが剥離した場合において、吸着部１１ｂに近接する走行リング１３ｂを駆動させて再吸着動作を達成できなかった場合においても、他方の吸着している吸着部１１ａに近接する走行リング１３ａを駆動させることにより、吸着部１１ｂを再吸着させることができる。
【００８２】
以上のように、壁面４の曲率が急激に変化する場合においても、２つの吸着部１１ａ・１１ｂのうち、一方の吸着部１１ｂが壁面４から剥離したとしても、他方の吸着部１１ａが壁面４に吸着しているので、壁面走行装置１Ａが壁面４から滑落することがないようにしている。また、他方の吸着部１１ａが壁面４に吸着していることにより、旋回動作を行うことができることによって、操作者が再吸着をさせなくても、剥離した吸着部１１ｂを再吸着することができるという効果が得られる。
【００８３】
このように、本実施の形態の壁面走行装置１Ａでは、負圧発生部としての吸着アクチュエータ１２ａ・１２ｂにて負圧を発生させ、走行可能に壁面３に吸着する。そして、吸着アクチュエータ１２ａ・１２ｂに接続され、壁面３との間に吸着空間を形成する少なくとも２つの吸着部１１ａ・１１ｂと、各吸着部１１ａ・１１ｂの吸着空間の圧力を計測する圧力センサと、壁面３に接触可能に、各吸着部１１ａ・１１ｂに近接してそれぞれ設けられた走行駆動部材としての走行リング１３ａ・１３ｂと、少なくとも２つの吸着部１１ａ・１１ｂのうちの一方の吸着部１１ｂにおいて、例えば、計測した圧力が設定圧力よりも高くなった場合に、該設定圧力よりも高くなった吸着部１１ｂに近接する走行リング１３ｂを走行駆動させるように制御する駆動制御部としての制御部１７ａとが備えられている。
【００８４】
上記の構成によれば、吸着アクチュエータ１２ａ・１２ｂによって吸着部１１ａ・１１ｂと壁面３との間の吸着空間が負圧になることにより、壁面走行装置１Ａには、壁面３に対して吸着力が発生する。この状態で、走行リング１３ａ・１３ｂを走行駆動させることにより、壁面走行装置１Ａは走行可能に壁面３に吸着しているので、壁面走行装置１Ａは走行することができる。
【００８５】
ここで、壁面走行装置１Ａが走行しているときに、曲率半径が小さいつまり曲率の大きい壁面５、又は壁面のない領域に進行すると、例えば、１つの吸着部１１ｂの気密性が崩れ、該１つの吸着部１１ｂが壁面４から剥離することがある。しかし、壁面走行装置１Ａには、吸着部１１ａ・１１ｂが少なくとも２つ設けられているので、一方の吸着部１１ｂが壁面５から剥離したとしても、他方の吸着部１１ａは壁面に吸着しているので滑落を抑制することができる。
【００８６】
また、一方の吸着部１１ｂの気密性が崩れたことを圧力センサによって検知することにより、気密性が崩れた一方の吸着部１１ｂに近接する走行リング１３ｂを駆動させることにより、壁面走行装置１Ａを再吸着が可能な位置まで移動させることができる。その結果、気密性が崩れた吸着部１１ｂを再吸着させることができる。
【００８７】
このように、本実施の形態の壁面走行装置１Ａでは、少なくとも２つの吸着部１１ａ・１１ｂを有し、例えば、一方の吸着部１１ｂの気密性が崩れたとしても、該気密性が崩れた吸着部１１ｂに近接する走行リング１３ｂを駆動することにより、独自にこの状況を脱出し、２つの吸着部１１ａ・１１ｂが吸着状態となる元の状態に戻ることができるという能力を有し、滑落を防止することができる。この結果、従来のように、曲率検知センサを用いて滑落を回避する方法ではないので、構成が簡単であり、コストも低減できる。
【００８８】
したがって、壁面５の曲率が急激に変化する場合においても、曲率検知センサを備えることなく、壁面４からの滑落を抑制し得る壁面走行装置１Ａを提供することができる。
【００８９】
また、本実施の形態における壁面走行装置１Ａでは、吸着部１１ａ・１１ｂの壁面側端の位置は、非吸着時には、走行リング１３ａ・１３ｂの壁面側端の位置よりも壁面３に近い位置に存在している。
【００９０】
すなわち、吸着部１１ａ・１１ｂの壁面側端の位置が、非吸着時において、走行リング１３ａ・１３ｂの壁面側端の位置よりも壁面３に対して遠い位置に存在している場合には、先に壁面３に接触する走行リング１３ａ・１３ｂによって、吸着部１１ａ・１１ｂの壁面３への吸着が阻害されることが起こり得る。
【００９１】
これに対して、本実施の形態では、吸着部１１ａ・１１ｂが壁面に吸着される場合に、先に壁面３に接触する走行リング１３ａ・１３ｂによって吸着部１１ａ・１１ｂの壁面３への吸着が阻害されることを防止し、走行リング１３ａ・１３ｂよりも先に吸着部１１ａ・１１ｂを壁面３へ確実に吸着させることができる。
【００９２】
また、本実施の形態における壁面走行装置１Ａでは、重力情報を検知することにより、重力方向に対する現在姿勢を推定する加速度センサを備えている。
【００９３】
これにより、旋回動作を行う場合に、壁面走行装置１Ａの重力方向に対する姿勢変化を加速度センサにて計測することによって、移動量を算出することができる。
【００９４】
また、本実施の形態における壁面走行装置１Ａでは、回転角速度を検知するジャイロセンサと、検知された回転角速度に基づいて姿勢の変化を検出する姿勢変化検出部としての制御部１７ａとを備えている。
【００９５】
これにより、壁面走行装置１Ａが旋回動作しながら走行している場合に、壁又は障害物に衝突したときに、壁面走行装置１Ａは旋回動作が停止される。この結果、ジャイロセンサを用いて回転角速度を検知しながら壁面走行装置１Ａが旋回動作しているときに、回転角速度が急に０となる。したがって、制御部１７ａは、壁面走行装置１Ａが壁又は障害物に衝突したことを検出することができる。
【００９６】
また、本実施の形態における壁面走行装置１Ａでは、重力情報を検知することにより、重力方向に対する現在姿勢を推定する加速度センサと、回転角速度を検知するジャイロセンサと、上記加速度センサによる重力方向に対する現在姿勢の推定と上記ジャイロセンサにて検知された回転角速度に基づく姿勢の変化の検出とを組み合わせて行う姿勢検出部としての制御部１７ａとを備えている。
【００９７】
これにより、加速度センサとジャイロセンサとを組み合わせることにより、制御部１７ａにて壁面走行装置１Ａの姿勢をより詳細に検出することができる。
【００９８】
また、本実施の形態における壁面走行装置１Ａでは、駆動制御部としての制御部１７ａは、少なくとも２つの吸着部１１ａ・１１ｂのうちの一方の吸着部１１ｂの吸着空間の気密性が崩れ、計測した圧力が設定圧力よりも高くなった場合に、該設定圧力よりも高くなった吸着部１１ｂに近接する走行駆動部材としての走行リング１３ｂを走行駆動させても姿勢が変わらないときには、他方の吸着部１１ａに近接する走行リング１３ａを走行駆動させるように制御する。
【００９９】
これにより、剥離した吸着部１１ｂに近接した走行リング１３ｂが壁面４に接触していない場合においても、剥離していない他方の吸着部１１ａに近接する走行リング１３ａを駆動させることにより、剥離した吸着部１１ｂを再吸着させることができる位置まで、壁面走行装置１Ａを移動させることができる。
【０１００】
また、本実施の形態における壁面走行装置１Ａでは、走行駆動部材は、壁面３に一部が接触可能に設けられた回転部材としての走行リング１３ａ・１３ｂにて構成されていると共に、吸着部１１ａ・１１ｂは、走行リング１３ａ・１３ｂの内側にて該走行リング１３ａ・１３ｂと一緒に回転することなく設けられている。
【０１０１】
この結果、吸着部１１ａ・１１ｂにて壁面３を吸着したときに、走行駆動部材としての走行リング１３ａ・１３ｂの一部が壁面３に押圧される。この状態で、走行リング１３ａ・１３ｂを回転駆動させると、走行リング１３ａ・１３ｂと壁面３との接触部においては接線方向に摩擦力が生じ、壁面走行装置１Ａには、この摩擦力とは反対方向の推進力が生じる。この推進力により、壁面走行装置１Ａは、壁面３上を走行することができる。そして、本実施の形態では、少なくとも２つの吸着部１１ａ・１１ｂが設けられ、各吸着部１１ａ・１１ｂに近接して走行リング１３ａ・１３ｂがそれぞれ設けられている。したがって、２つの走行リング１３ａ・１３ｂを適切に回転駆動させることによって、壁面走行装置１Ａを進退移動及び回転移動させることができる。
【０１０２】
また、吸着部１１ａ・１１ｂは、走行リング１３ａ・１３ｂの内側にて該走行リング１３ａ・１３ｂと一緒に回転することなく設けられている。このため、吸着部１１ａ・１１ｂは、走行リング１３ａ・１３ｂの回転による摩耗が生じることがない。その結果、吸着走行中に壁面３に対する吸着部１１ａ・１１ｂの摩耗を抑制することができる壁面走行装置１Ａを実現することができる。
【０１０３】
また、本実施の形態における壁面走行装置１Ａでは、吸着部１１ａ・１１ｂの吸着時に、走行リング１３ａ・１３ｂの一部を壁面に接触させる接触機構１５ａ・１５ｂが設けられていると共に、接触機構１５ａ・１５ｂは、筐体２に取り付けられている。
【０１０４】
これにより、接触機構１５ａ・１５ｂにて、走行リング１３ａ・１３ｂの一部を壁面３に接触させることができ、走行リング１３ａ・１３ｂの外殻側を壁面に片当たりさせることができる。
【０１０５】
また、接触機構１５ａ・１５ｂは、筐体２に取り付けられているので、走行リング１３ａ・１３ｂを常に外殻側で壁面３に接触させるようにさせることが可能となる。
【０１０６】
また、本実施の形態における壁面走行装置１Ａでは、負圧発生部は、吸着部１１ａ・１１ｂ毎に個別にそれぞれ設けられている。
【０１０７】
これにより、１つの吸着部１１ｂの気密性が崩れたとしても、他方の吸着部１１ａの負圧状態を維持させることができるので、壁面走行装置１Ａが滑落することを防ぐことができる。
【０１０８】
また、本実施の形態における壁面走行装置１Ａでは、負圧発生部は、１個設けられており、各吸着部１１ａ・１１ｂは、負圧発生部に各電磁弁を介して接続されているとすることができる。
【０１０９】
これにより、吸着部１１ａ・１１ｂ毎に高価な吸着アクチュエータ１２ａ・１２ｂを備えることがないので、製造コストの低減を図ることができる。
【０１１０】
〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態について、図９〜図１３に基づいて説明すれば、以下のとおりである。尚、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
【０１１１】
本実施形態の壁面走行装置１Ｂは、前記実施形態の壁面走行装置１Ａの構成に加えて、壁面走行装置１Ｂの中央にヒンジ部が設けられている点が異なっている。
【０１１２】
すなわち、本実施形態の壁面走行装置１Ｂは、図９に示すように、浴槽４１等の内側に存在する角部等のような、曲率半径が０．６[ｍ]よりも小さな凸面又は凹面が存在する場所つまり曲率が大きい場所を走行することを想定している。実施形態１における壁面走行装置１Ａでは、壁面３〜５の曲率半径が０．６[ｍ]よりも大きいつまり曲率が小さい凸面又は凹面を走行することができるが、壁面４の曲率半径が０．６[ｍ]よりも小さいつまり曲率が大きい凸面又は凹面を走行することができない。そこで、本実施形態の壁面走行装置１Ｂでは、２つの走行駆動部材としての走行リング１３ａ・１３ｂの間にヒンジ機構を設けることにより、上記問題を解決するようになっている。
【０１１３】
（壁面走行装置の構成）
本実施形態の壁面走行装置１Ｂの構成について、図１０の（ａ）（ｂ）に基づいて説明する、図１０の（ａ）は、壁面走行装置１Ｂの全体の構成を示す斜視図である。図１０の（ｂ）は、壁面走行装置１Ｂの構成を示す底面図である。
【０１１４】
本実施形態の壁面走行装置１Ｂは、図１０の（ａ）に示すように、中央ヒンジ部５１、走行部５２ａ・５２ｂ、図示しない回路基板、及び図示しない電池を備えている。
【０１１５】
中央ヒンジ部５１は、走行部５２ａと走行部５２ｂとを接続している。中央ヒンジ部５１は、走行部５２ｂが、走行部５２ａに対して壁面４方向に折曲できるように構成されている。
【０１１６】
尚、本実施形態では、走行部５２ａと走行部５２ｂとは構成が同じであるため、走行部５２ａについてのみ説明する。
【０１１７】
走行部５２ａは、図１０の（ａ）（ｂ）に示すように、接触機構１５ａ、走行駆動部材としての走行リング１３ａ、吸着部１１ａ、天板５９ａ、図示しない吸着アクチュエータ、及び図示しない走行モータ等を備えている。
【０１１８】
天板５９ａは、走行部５２ａの上部を覆うように設けられている。
【０１１９】
吸着部１１ａは、可撓性材料にて構成されており、前記壁面３に接触するように設けられ、壁面３との間に吸着空間を形成する構成となっている。また、吸着部１１ａの上部は天板５９ａと接続している。吸着部１１ａの吸着面は滑り性をよくするため、例えば、フッ素樹脂のコーティング又は焼付きが施されていることが好ましい。壁面３との間に形成される吸着空間は、前記吸着アクチュエータ１２ａ・１２ｂにて減圧されることにより、負圧空間となる。そして、負圧空間が形成されることにより、吸着部５５ａは、壁面３に吸着する。
【０１２０】
走行リング１３ａは環状に構成されており、吸着部１１ａの外周部において、壁面３に対向して設けられている。この走行リング１３ａは、壁面３に対し、略垂直な走行リング１３ａの中心軸を回転軸として回転する。走行リング１３ａが回転すると、走行リング１３ａと壁面３との間で摩擦力が生じ、この摩擦力により壁面走行装置１Ｂに対し推進力が生じる。それゆえ、走行リング１３ａは、壁面３に対し滑り難い材料、すなわち摩擦抵抗の大きい材料、換言すれば摩擦抵抗性材料によって構成されている。走行リング１３ａ・１３ｂを構成する摩擦抵抗性の大きい材料としては、例えばシリコンゴム、ニトリルゴム、フッ素ゴム、天然ゴム等が挙げられる。
【０１２１】
接触機構１５ａは、走行リング１３ａにおける壁面走行装置１Ｂの外側部分を壁面３側に傾斜させることにより、吸着部１１ａの吸着時に走行リング１３ａにおける壁面走行装置１Ｂの外側部分を壁面３に接触させるものである。本実施形態では、接触機構１５ａは、天板５９ａの外側に設けられており、走行リング１３ａを壁面３に押し当てる構成となっている。
【０１２２】
上記構成の壁面走行装置１Ｂの走行部５２ａを壁面３に吸着させるときの動作について、図１１の（ａ）（ｂ）に基づいて説明する。図１１の（ａ）は、本実施形態における壁面走行装置１Ｂにおける非吸着時の走行部５２ａの構成を示す断面図である。図１１の（ｂ）は、壁面走行装置１Ｂにおける吸着時の走行部５２ａの構成を示す断面図である。尚、同図の（ａ）（ｂ）においては、いずれも左側が壁面走行装置１Ｂの外周側となる。
【０１２３】
本実施形態の壁面走行装置１Ｂは、非吸着時においては、図１１の（ａ）に示すように、走行リング１３ａの外殻側１３ａ１及び内殻側１３ａ２はいずれも壁面３に接触していない。この状態において、図示しない吸着アクチュエータ１２ａを駆動することにより、吸着部１１ａに負圧空間が形成され、吸着部１１ａは壁面３に吸着する。吸着時には、図１１の（ｂ）に示すように、吸着部１１ａが壁面３に吸着することにより、吸着部１１ａと接続している天板５９ａが下方へ移動する。これに伴い、天板５９ａに設けられている接触機構１５ａは下方へ移動し、走行リング１３ａの外殻側１３ａ１を壁面３に押し付ける。
【０１２４】
ここで、本実施形態では、走行リング１３ａの内部は、円錐台形状の支持部材５８ａにて遊嵌状態に支持されたものとなっている。すなわち、走行リング１３ａは、内殻側１３ａ２において、天板５９ａに設けられている走行モータ５７ａにてギアシャフト５６ａを介して回転されるようになっている。その際、走行リング１３ａの内部は、円錐台形状の支持部材５８ａの傾斜側面に摺動して変形が規制されるので、ギアシャフト５６ａによる回転が効率よく伝達されるようになっている。
【０１２５】
その結果、吸着部１１ａが壁面３に吸着したときには、接触機構１５ａの下端と走行リング１３ａの外殻側１３ａ１の上端とが接する接点６１を支点とし、走行リング１３ａの外殻側１３ａ１の下端と壁面３とが接する接点６２を力点とした回転６３が走行リング１３ａに発生する。そして、回転６３により、走行リング１３ａは傾斜し、走行リングの外殻側１３ａ１のみが壁面３と接触する片当たりの状態になる。
【０１２６】
このように、走行リング１３ａの外殻側１３ａ１が壁面３と接触し、走行リング１３ａが走行モータ５７ａによって回転することにより、走行リング１３ａの外殻側１３ａ１と壁面３との接点６２において接線方向に摩擦力が生じ、摩擦力とは反対方向の推進力が生じる。
【０１２７】
（壁面走行装置の動作）
次に、壁面走行装置１Ｂの走行部５２ｂが剥離した場合の再吸着動作について図１２に基づいて説明する。図１２は、吸着部１１ａのみが壁面３に吸着している場合の、吸着部１１ｂの再吸着動作を示す断面図である。
【０１２８】
吸着部１１ａのみが壁面３に吸着している場合、図１２に示すように、中央ヒンジ部５１によって、走行部５２ｂを走行部５２ａに対して壁面３方向に折り曲げるつまり回転させる回転モーメント６４が発生する。
【０１２９】
また、吸着部１１ａの吸着力６５により垂直抗力６６が前記走行リング１３ａに発生する。これに伴い、垂直抗力６６により回転モーメント６７が発生する。その結果、回転モーメント６７により、吸着部１１ｂは、壁面３に押し付けられる。
【０１３０】
本実施形態の壁面走行装置１Ｂは、回転モーメント６４と回転モーメント６７とが共に発生することにより、より再吸着し易い構造となっている。
【０１３１】
また、本実施形態の壁面走行装置１Ｂでは、壁面３が０．６［ｍ］よりも小さな曲率半径を持ったつまり曲率の大きい凸面及び凹面時においても再吸着し易い構成となっている。具体的に、図１３の（ａ）（ｂ）に基づいて説明する。図１３の（ａ）は、壁面３が０．６［ｍ］よりも小さな曲率半径の凸面を有する場合つまり曲率が大きい場合における吸着部１１ｂの再吸着動作を示す断面図である。図１３の（ｂ）は、壁面３が０．６［ｍ］よりも小さな曲率半径の凹面を有する場合つまり曲率が小さい場合における吸着部１１ｂの再吸着動作を示す断面図である。
【０１３２】
壁面３が０．６［ｍ］よりも小さな曲率半径の、つまり曲率の大きい凸面及び凹面である両方の場合において、吸着部１１ｂが壁面３から剥離したときには、図１３の（ａ）（ｂ）に示すように、壁面走行装置１Ｂは、中央ヒンジ部５１によって、走行部５２ａと走行部５２ｂとの接続部が折れ曲がる。そして、走行部５２ａと走行部５２ｂとの接続部が折れ曲がることにより、吸着部１１ａ・１１ｂが、壁面３に対して平行に対向する。この結果、吸着部１１ａ・１１ｂは、壁面３に吸着し易くなる。また、中央ヒンジ部５１によって回転モーメント６４が発生するので、吸着部１１ｂが壁面３に押し付けられる。これにより、本実施の形態の壁面走行装置１Ｂは、再吸着し易い構成となっている。
【０１３３】
また、本実施の形態の壁面走行装置１Ｂでは、壁面３の凸面及び凹面の両方に対応するためには、本体の高さが低い方が望ましい。これにより、機構的な干渉を避けられるためである。すなわち、本体の高さが高い場合には、壁面走行装置１Ｂの走行部５２ａと走行部５２ｂとの上面同士が当接するので、中央ヒンジ部５１の折り曲げ角度が小さくなる。
【０１３４】
尚、本実施形態２における壁面走行装置１Ｂでは、上記実施形態１と同様に、清掃パッド１４ａ・１４ｂを備えてもよい。この場合、清掃パッド１４ａ・１４ｂの材料は、実施形態１と同様である。
【０１３５】
このように、本実施の形態における壁面走行装置１Ｂでは、吸着部１１ａ・１１ｂと該吸着部１１ａ・１１ｂに近接して設けられた走行駆動部材としての走行リング１３ａ・１３ｂとから構成される走行部５２ａ・５２ｂが、少なくとも２つ設けられていると共に、各走行部５２ａ・５２ｂの間には、各走行部５２ａ・５２ｂを折り曲げ可能に連結するヒンジ部としての中央ヒンジ部５１が設けられている。
【０１３６】
例えば、壁面走行装置１Ｂが、旋回動作等により壁面５の曲率が大きい領域、又は壁面のない領域に進行した場合には、１つの吸着部１１ｂの気密性が崩れ、該１つの吸着部１１ｂが壁面５から剥離する。しかし、壁面走行装置１Ｂには、吸着部１１ａ・１１ｂが少なくとも２つ設けられているので、１つの吸着部１１ｂが壁面５から剥離したとしても、他方の吸着部１１ａは壁面４に吸着しているので滑落を抑制することができる。
【０１３７】
そして、本実施の形態では、中央ヒンジ部５１によって、２つの走行部５２ａ・５２ｂを折り曲げることができることにより、壁面５の曲率が大きい領域に吸着部１１ｂが進行したとしても、吸着部１１ｂを壁面５に容易に対向させることができる。この結果、吸着部１１ｂが壁面５に再吸着し易くなる。
【０１３８】
また、１つの吸着部１１ｂが壁面５から剥離した場合、吸着している吸着部１１ａの吸着力により発生する垂直抗力によって、剥離した吸着部１１ｂを有する走行部５２ｂを、壁面５側に向けて回転させる回転モーメントが発生するため、より再吸着し易い構造となっている。
【０１３９】
〔実施形態３〕
本発明のさらに他の実施形態について、図１４及び図１５に基づいて説明すれば、以下のとおりである。尚、説明の便宜上、前記実施形態１及び実施形態２にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
【０１４０】
浴槽壁面は排水溝や手すり等があり、狭い個所も多く存在する。そこで、本実施形態における壁面走行装置１Ｃでは、より狭い領域にも進行できるように、壁面走行装置１Ｃの長手方向にも進むことが可能な構成となっている点が異なっている。
【０１４１】
本実施形態における壁面走行装置１Ｃの構成について、図１４に基づいて説明する。図１４は、壁面走行装置１Ｃの構成を示す平面図である。
【０１４２】
本実施形態の壁面走行装置１Ｃは、図１４に示すように、実施形態２における壁面走行装置１Ｂと略同様の構成であるが、接触機構１５ａ・１５ｂが設けられている位置が異なっている。すなわち、壁面走行装置１Ｂでは、接触機構１５ａ・１５ｂは、走行部５２ａ・５２ｂの外殻側に設けられている。一方、本実施形態の壁面走行装置１Ｃでは、接触機構１５ａ・１５ｂは、それぞれ走行部５２ａ・５２ｂにおける、壁面走行装置１Ｃの長手方向に平行な中心線から該中心線に垂直な方向において、それぞれ互いに反対側の最も離れている部分に設けられている。この結果、接触機構１５ａ・１５ｂが壁面走行装置１Ｃの中心点に関して点対称になっている。このように、接触機構１５ａ・１５ｂを設けることにより、走行リング１３ａ・１３ｂが壁面３と接触する部分が、実施形態２における壁面走行装置１Ｂと異なる。
【０１４３】
図１４に示すように、上記の位置に接触機構１５ａ・１５ｂが設けられた壁面走行装置１Ｃでは、走行リング１３ａを上方から見て反時計回り方向ＣＣＷに回転させ、走行リング１３ｂを上方から見て時計回り方向ＣＷに回転させると、回転速度が同一であるので、バランスよく走行部５２ｂから走行部５２ａに向かう方向６８へ直進する。また、逆に、走行リング１３ａを上方から見て時計回り方向ＣＷに回転させ、走行リング１３ｂを上方から見て反時計回り方向ＣＣＷに回転させると、回転速度が同一であるので、バランスよく走行部５２ａから走行部５２ｂに向かう方向６９へ直進する。これらの場合、壁面走行装置１Ｃは、装置本体の長手方向に進行することができるため、狭い領域にも進行することが可能になる。
【０１４４】
本実施形態における壁面走行装置１Ｃの再吸着動作について、図１５に基づいて説明する。図１５は本実施形態における壁面走行装置１Ｃの壁面４への再吸着動作を示す正面図である。尚、壁面４は、前述したように、曲率半径が０．６［ｍ］よりも大きな、つまり曲率の小さい凹面若しくは凸面、又は曲率を持たない壁である。また、壁面４の外周よりも外側には、０．６［ｍ］よりも小さな曲率半径を持ったつまり曲率の大きい壁面５が連なっているか、又は壁面のない状態となっている。
【０１４５】
壁面走行装置１Ｃは、図１５に示すように、走行リング１３ａを上方から見て時計回り方向ＣＷに回転させ、走行リング１３ｂを上方から見て反時計回り方向ＣＣＷに回転させることにより、剥離方向７２へ進行する。そして、吸着部１１ｂが、壁面５に達すると、吸着部１１ｂ内の気密性が崩れ、壁面４から吸着部１１ｂが剥離する。このとき、走行リング１３ｂは接地していない。
【０１４６】
この状態において、圧力センサにより吸着部１１ｂ内の気密性が崩れたことを認識すると、壁面走行装置１Ｃは、走行リング１３ａを時計回り方向ＣＷに回転させることにより、再吸着方向７３へ進むことができる。一方、壁面走行装置１Ｃは、走行リング１３ａを反時計回り方向ＣＣＷに回転させることにより、再吸着方向７４へ進むことができる。いずれの場合においても、吸着部１１ｂが壁面４に戻った場合、吸着部１１ｂ内は再び気密性が保たれた状態になっているため、再吸着を行うことができる。
【０１４７】
〔実施形態４〕
本発明のさらに他の実施形態について、図１６及び図１７に基づいて説明すれば、以下のとおりである。尚、説明の便宜上、前記実施形態１〜実施形態３にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
【０１４８】
前記実施の形態１〜３にて説明した壁面走行装置１Ａ〜１Ｃにおいては、２つの吸着部１１ａ・１１ｂを備え、２つの走行部にて構成されていた。しかし、吸着部１１ａ・１１ｂ及び走行部は、必ずしも２つから構成される必要はない。すなわち、多くの吸着部によって構成される方が、一部の吸着部が剥離したときに吸着している残りの吸着部の吸着面積が大きくなり、滑落の可能性を低減できることになり、より安全である。また、多くの走行部によって構成される方が、吸着部の剥離時に生成できる再吸着動作を複数の中から選択できるため、壁面の状態や障害物の有無によって、より安全なルートを通って再吸着動作を行うことができる。
【０１４９】
そこで、本実施の形態の壁面走行装置１Ｄでは、吸着部及び走行部が、３以上にて構成している点が異なっている。
【０１５０】
本実施形態における壁面走行装置１Ｄについて、図１６の（ａ）（ｂ）に基づいて説明する。図１６の（ａ）は、本実施形態における壁面走行装置１Ｄの構成を示す斜視図である。図１６の（ｂ）は、上記壁面走行装置１Ｄの構成を示す底面図である。
【０１５１】
本実施形態の壁面走行装置１Ｄは、図１６の（ａ）（ｂ）に示すように、中央ヒンジ部５１、４つの走行部５２ａ〜５２ｄ、図示しない回路基板及び電池を備えている。４つの走行部５２ａ〜５２ｄはそれぞれ、実施形態２にて説明した走行部５２ａと同様の構成である。また、吸着部１１ａ〜１１ｄは、それぞれ相互に独立しており、吸着部１１ａ〜１１ｄの１つの気密性が崩れても、他の吸着部１１ａ〜１１ｄの気密性には影響がないように構成されている。
【０１５２】
さらに、壁面走行装置１Ｄは、走行部５２ａと走行部５２ｃとが連結していると共に、走行部５２ｂと走行部５２ｄとが連結している。そして、連結した２つの部材が中央ヒンジ部５１により接続されている。
【０１５３】
尚、他の構成については、前記実施の形態２の壁面走行装置１Ｂの構成と同じであるので、その説明を省略する。
【０１５４】
上記構成の本実施形態における壁面走行装置１Ｄの再吸着動作について、図１７に基づいて説明する。図１７は本実施形態における壁面走行装置１Ｄの壁面４への再吸着動作を示す正面図である。尚、壁面４は、前述したように、曲率半径が０．６［ｍ］よりも大きな凹面若しくは凸面、又は曲率を持たない壁である。また、壁面４の外周よりも外側には、０．６［ｍ］よりも小さな曲率を持った壁面５が連なっているか、又は壁面のない状態となっている。
【０１５５】
壁面走行装置１Ｄは、図１７に示すように、走行リング１３ａ・１３ｃを上方から見て反時計回り方向ＣＣＷに回転させると共に、走行リング１３ｂ・１３ｄを上方から見て時計回り方向ＣＷに回転させることにより、剥離方向９２へ進行する。
【０１５６】
この場合、吸着部１１ｃが壁面５に達すると、吸着部１１ｃ内の気密性が崩れ、吸着部１１ｃは壁面４から剥離する。
【０１５７】
このとき、壁面走行装置１Ｄは、圧力センサにより吸着部１１ｂ内の気密性が崩れたことを認識すると、吸着部１１ｃを再吸着させるために２つの方法を選択することができる。
【０１５８】
第１の方法は、走行リング１３ａ・１３ｃを上方から見て時計回り方向ＣＷ方向に回転させ、走行リング１３ｂ・１３ｄを上方から見て反時計回り方向ＣＣＷに回転させることにより、剥離方向とは反対の方向９３に直進動作をさせる方法である。
【０１５９】
第２の方法は、走行リング１３ａを無励磁状態つまり回転停止状態にし、走行リング１３ｂ〜１３ｄを上方から見て反時計回り方向ＣＣＷに回転させることにより、走行リング１３ａを中心として壁面走行装置１Ｄを時計回り方向ＣＷに回転させる方法である。いずれの場合においても、吸着部１１ｃが壁面４に戻った場合、吸着部１１ｃ内は再び気密性が保たれた状態になっているため、再吸着を行うことができる。
【０１６０】
第１の方法と第２の方法とのいずれの方法を選択するかについては、壁面４上の障害物の有無等から、より安全なルートを選択ことができる。
【０１６１】
このように、吸着部１１ａ〜１１ｄ及び走行部５２ａ〜５２ｄを多く設けることによって、吸着部１１ａ〜１１ｄのうちの一部の吸着部が剥離したときに吸着している残りの吸着部１１ａ〜１１ｄの吸着面積が大きくなり、滑落の可能性を低減できることになり、より安全である。
【０１６２】
また、吸着部１１ａ〜１１ｄ及び走行部５２ａ〜５２ｄを多く設けることによって、吸着部１１ａ〜１１ｄの剥離時において、再吸着動作を複数の中から選択できるため、より安全な方法を選択することができる。
【０１６３】
〔実施形態５〕
本発明のさらに他の実施形態について、図１８に基づいて説明すれば、以下のとおりである。尚、説明の便宜上、前記実施形態１〜実施形態４にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
【０１６４】
前記実施形態１〜４における壁面走行装置１Ａ〜１Ｄでは、走行駆動部材は走行リング１３ａ・１３ｂにて構成されていた。しかし、走行駆動部材は、必ずしも走行リングである必要はない。すなわち、本実施形態の壁面走行装置１Ｅは、走行リングではない他の部材を使用している点が異なっている。
【０１６５】
本実施形態の壁面走行装置１Ｅの構成について、図１８の（ａ）（ｂ）に基づいて説明する。図１８の（ａ）は、本実施形態の壁面走行装置１Ｅにおけるタイヤからなる走行駆動部材の構成を示す正面図である。図１８の（ｂ）は、本実施形態の壁面走行装置１Ｅにおけるクローラーからなる走行駆動部材の構成を示す正面図である。
【０１６６】
図１８の（ａ）に示すように、走行駆動部材は、例えば、タイヤ構造９６ａ〜９６ｄとなっているとすることができる。このタイヤ構造９６ａ〜９６ｄは、それぞれ対応する吸着部１１ａ〜１１ｄに隣接して設けられている。
【０１６７】
このように、走行駆動部材としてタイヤ構造９６ａ〜９６ｄを用いる場合、接触機構１５ａ・１５ｂを設ける必要がないので、より少ない部材数で壁面走行装置１Ａ〜１Ｄを走行させることができる。
【０１６８】
尚、タイヤ構造９６ａ〜９６ｄにおけるタイヤは、１つでもよいし、複数のタイヤでもよい。
【０１６９】
ここで、走行駆動部材の他の例として、例えば、図１８の（ｂ）に示すように、走行駆動部材は、クローラー構造９７ａ〜９７ｄであってもよい。尚、クローラー構造９７ａ〜９７ｄとは、キャタピラー（登録商標）等の無限軌道をいう。
【０１７０】
走行駆動部材としてクローラー構造９７ａ〜９７ｄを用いる場合、被吸着面に設置する面積を大きくすることができるので、滑りを低減することができるという効果が得られる。
【０１７１】
〔実施形態６〕
本発明のさらに他の実施形態について説明すれば、以下のとおりである。尚、説明の便宜上、前記実施形態１〜実施形態４にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
【０１７２】
前記実施形態１の壁面走行装置１Ａは、壁面３を清掃する清掃パッド１４ａ・１４ｂを備えた構成であった。しかし、本発明の壁面走行装置は、必ずしも清掃パッド１４ａ・１４ｂを備えた構成に限定されず、使用用途に応じて様々な装置を備えることが可能である。
【０１７３】
例えば、本発明の壁面走行装置は、荷物を運搬する運搬部としての荷役運搬装置を備えた構成とすることが可能である。この場合、荷役運搬装置は、荷物と該荷物を収容する運搬ケースとを有する。そして、運搬ケースは、例えば図１に示すように、壁面走行装置１Ａの筐体２に接続され、壁面走行装置１Ａの走行に連動して移動する。これにより、壁面走行装置１Ａは、運搬ケースに荷物を載せて走行することが可能になる。
【０１７４】
また、運搬ケースは、荷物以外にも機能部材等を載せて走行することも可能である。例えば塗装装置や検査装置を載せて走行することによって、壁面を塗装したり又は検査したりすることも可能である。これにより、人が作業するには危険な場所や、人の手が届かないような場所にある壁面であっても様々な作業を行うことが可能となる。
【０１７５】
〔まとめ〕
本発明の態様１における壁面走行装置１Ａは、負圧発生部（吸着アクチュエータ１２ａ・１２ｂ）にて負圧を発生させ、走行可能に壁面３に吸着する壁面走行装置において、上記負圧発生部（吸着アクチュエータ１２ａ・１２ｂ）に接続され、壁面３との間に吸着空間を形成する少なくとも２つの吸着部１１ａ・１１ｂと、上記各吸着部１１ａ・１１ｂの吸着空間の圧力を計測する圧力センサと、上記壁面３に接触可能に、上記各吸着部１１ａ・１１ｂに近接してそれぞれ設けられた走行駆動部材（走行リング１３ａ・１３ｂ）と、上記少なくとも２つの吸着部１１ａ・１１ｂのうちの一方で計測した圧力が設定圧力よりも高くなった場合に、該設定圧力よりも高くなった吸着部１１ｂに近接する走行駆動部材（走行リング１３ｂ）を走行駆動させるように制御する駆動制御部（制御部１７ａ）とが備えられていることを特徴としている。
【０１７６】
上記の発明によれば、負圧発生部によって吸着部と壁面との間の吸着空間が負圧になることにより、壁面走行装置には、壁面に対して吸着力が発生する。この状態で、走行駆動部材を走行駆動させることにより、壁面走行装置は走行可能に壁面に吸着しているので、壁面走行装置は走行することができる。
【０１７７】
ここで、壁面走行装置が走行しているときに、曲率半径が小さいつまり曲率の大きい壁面、又は壁面のない領域に進行すると、例えば、１つの吸着部の気密性が崩れ、該１つの吸着部が壁面から剥離することがある。しかし、壁面走行装置には、吸着部が少なくとも２つ設けられているので、一方の吸着部が壁面から剥離したとしても、他方の吸着部は壁面に吸着しているので滑落を抑制することができる。
【０１７８】
また、一方の吸着部の気密性が崩れたことを圧力センサによって検知することにより、気密性が崩れた一方の吸着部に近接する走行駆動部材を駆動させることにより、壁面走行装置を再吸着が可能な位置まで移動させることができる。その結果、気密性が崩れた吸着部を再吸着させることができる。
【０１７９】
このように、本発明の壁面走行装置では、少なくとも２つの吸着部を有し、一方の吸着部の気密性が崩れたとしても、該気密性が崩れた吸着部に近接する走行駆動部材を駆動することにより、独自にこの状況を脱出し、２つの吸着部が吸着状態となる元の状態に戻ることができるという能力を有し、滑落を防止することができる。この結果、従来のように、曲率検知センサを用いて滑落を回避する方法ではないので、構成が簡単であり、コストも低減できる。
【０１８０】
したがって、壁面の曲率が急激に変化する場合においても、曲率検知センサを備えることなく、壁面からの滑落を抑制し得る壁面走行装置を提供することができる。
【０１８１】
本発明の態様２における壁面走行装置１Ａは、態様１における壁面走行装置において、前記吸着部１１ａ・１１ｂの壁面側端の位置は、非吸着時には、前記走行駆動部材（走行リング１３ａ・１３ｂ）の壁面側端の位置よりも壁面３に近い位置に存在していることが好ましい。
【０１８２】
すなわち、吸着部の壁面側端の位置が、非吸着時において、走行駆動部材の壁面側端の位置よりも壁面に対して遠い位置に存在している場合には、先に壁面に接触する走行駆動部材によって、吸着部の壁面への吸着が阻害されることが起こり得る。
【０１８３】
これに対して、本発明では、吸着部が壁面に吸着される場合に、先に壁面に接触する走行駆動部材によって吸着部の壁面への吸着が阻害されることを防止し、走行駆動部材よりも先に吸着部を壁面へ確実に吸着させることができる。
【０１８４】
本発明の態様３における壁面走行装置１Ａは、態様１又は２における壁面走行装置において、重力情報を検知することにより、重力方向に対する現在姿勢を推定する加速度センサを備えていることが好ましい。
【０１８５】
これにより、旋回動作を行う場合に、壁面走行装置の重力方向に対する姿勢変化を加速度センサにて計測することによって、移動量を算出することができる。
【０１８６】
本発明の態様４における壁面走行装置１Ａは、態様１又は２における壁面走行装置において、回転角速度を検知するジャイロセンサと、上記検知された回転角速度に基づいて姿勢の変化を検出する姿勢変化検出部（制御部１７ａ）とを備えていることが好ましい。
【０１８７】
これにより、壁面走行装置が旋回動作しながら走行している場合に、壁又は障害物に衝突したときに、壁面走行装置は旋回動作が停止される。この結果、ジャイロセンサを用いて回転角速度を検知しながら壁面走行装置が旋回動作しているときに、回転角速度が急に０となる。したがって、姿勢変化検出部は、壁面走行装置が壁又は障害物に衝突したことを検出することができる。
【０１８８】
本発明の態様５における壁面走行装置１Ａは、態様１又は２における壁面走行装置において、重力情報を検知することにより、重力方向に対する現在姿勢を推定する加速度センサと、回転角速度を検知するジャイロセンサと、上記加速度センサによる重力方向に対する現在姿勢の推定と上記ジャイロセンサにて検知された回転角速度に基づく姿勢の変化の検出とを組み合わせて行う姿勢検出部（制御部１７ａ）とを備えていることが好ましい。
【０１８９】
これにより、加速度センサとジャイロセンサとを組み合わせることにより、姿勢検出部にて壁面走行装置の姿勢をより詳細に検出することができる。
【０１９０】
本発明の態様６における壁面走行装置１Ａは、態様１〜５における壁面走行装置において、前記駆動制御部（制御部１７ａ）は、前記少なくとも２つの吸着部１１ａ・１１ｂのうちの一方の吸着部１１ｂの吸着空間の気密性が崩れ、計測した圧力が設定圧力よりも高くなった場合に、該設定圧力よりも高くなった吸着部１１ｂに近接する走行駆動部材（走行リング１３ｂ）を走行駆動させても姿勢が変わらないときには、他方の吸着部１１ａに近接する走行駆動部材（走行リング１３ａ）を走行駆動させるように制御することが好ましい。
【０１９１】
これにより、剥離した吸着部に近接した走行駆動部材が壁面に接触していない場合においても、剥離していない他方の吸着部に近接する走行駆動部材を駆動させることにより、剥離した吸着部を再吸着させることができる位置まで、壁面走行装置を移動させることができる。
【０１９２】
本発明の態様７における壁面走行装置１Ｂ・１Ｃ・１Ｄは、態様１〜６における壁面走行装置において、前記吸着部１１ａ・１１ｂと該吸着部１１ａ・１１ｂに近接して設けられた走行駆動部材（走行リング１３ａ・１３ｂ）とから構成される走行部５２ａ・５２ｂが、少なくとも２つ設けられていると共に、各走行部５２ａ・５２ｂの間には、各走行部５２ａ・５２ｂを折り曲げ可能に連結するヒンジ部（中央ヒンジ部５１）が設けられていることが好ましい。
【０１９３】
例えば、壁面走行装置が、旋回動作等により壁面の曲率が大きい領域、又は壁面のない領域に進行した場合には、１つの吸着部の気密性が崩れ、該１つの吸着部が壁面から剥離する。しかし、壁面走行装置には、吸着部が少なくとも２つ設けられているので、１つの吸着部が壁面から剥離したとしても、他方の吸着部は壁面に吸着しているので滑落を抑制することができる。
【０１９４】
そして、本発明では、ヒンジ部によって、２つの走行部を折り曲げることができることにより、壁面の曲率が大きい領域に吸着部が進行したとしても、吸着部を壁面に容易に対向させることができる。この結果、吸着部が壁面に再吸着し易くなる。
【０１９５】
また、１つの吸着部が壁面から剥離した場合、吸着している吸着部の吸着力により発生する垂直抗力によって、剥離した吸着部を有する走行部を、壁面側に向けて回転させる回転モーメントが発生するため、より再吸着し易い構造となっている。
【０１９６】
本発明の態様８における壁面走行装置１Ａ・１Ｂ・１Ｃ・１Ｄは、態様６、７における壁面走行装置において、前記走行駆動部材（走行リング１３ａ〜１３ｄ）は、壁面３に一部が接触可能に設けられた回転部材にて構成されていると共に、前記吸着部１１ａ〜１１ｄは、上記走行駆動部材（走行リング１３ａ〜１３ｄ）の内側にて該走行駆動部材（走行リング１３ａ〜１３ｄ）と一緒に回転することなく設けられていることが好ましい。
【０１９７】
本発明では、走行駆動部材は、壁面に一部が接触可能に設けられた回転部材にて構成されている。また、吸着部は、走行駆動部材の内側にて該走行駆動部材と一緒に回転することなく設けられている。この結果、吸着部にて壁面を吸着したときに、走行駆動部材としての回転部材の一部が壁面に押圧される。この状態で、回転部材を回転駆動させると、回転部材と壁面との接触部においては接線方向に摩擦力が生じ、壁面走行装置には、この摩擦力とは反対方向の推進力が生じる。この推進力により、壁面走行装置は、壁面上を走行することができる。そして、本発明では、少なくとも２つの吸着部が設けられ、各吸着部に近接して回転部材がそれぞれ設けられている。したがって、２つの回転部材を適切に回転駆動させることによって、壁面走行装置を進退移動及び回転移動させることができる。
【０１９８】
また、吸着部は、走行駆動部材の内側にて該走行駆動部材と一緒に回転することなく設けられているので、吸着部は、回転部材の回転による摩耗が生じることがない。その結果、吸着走行中に壁面に対する吸着部の摩耗を抑制することができる壁面走行装置を実現することができる。
【０１９９】
本発明の態様９における壁面走行装置１Ａ・１Ｂ・１Ｃ・１Ｄは、態様８における壁面走行装置において、前記吸着部１１ａ〜１１ｄの吸着時に、前記回転部材（走行リング１３ａ〜１３ｄ）の一部を壁面３に接触させる接触機構１５ａ〜１５ｄが設けられていると共に、上記接触機構１５ａ〜１５ｄは、装置本体（筐体２）に取り付けられていることが好ましい。
【０２００】
これにより、接触機構にて、走行駆動部材の一部を壁面に接触させることができ、回転部材の例えば外殻側を壁面に片当たりさせることができる。
【０２０１】
また、接触機構は、装置本体に取り付けられているので、回転部材を常に外殻側で壁面に接触させるようにさせることが可能となる。
【０２０２】
本発明の態様１０における壁面走行装置１Ａ・１Ｂ・１Ｃ・１Ｄは、態様１〜９における壁面走行装置において、前記負圧発生部（吸着アクチュエータ１２ａ・１２ｂ…）は、前記吸着部１１ａ〜１１ｄ毎に個別にそれぞれ設けられているとすることができる。
【０２０３】
これにより、１つの吸着部の気密性が崩れたとしても、他方の吸着部を負圧状態に維持させることができるので、壁面走行装置が滑落することを防ぐことができる。
【０２０４】
本発明の態様１１における壁面走行装置１Ａ・１Ｂ・１Ｃ・１Ｄは、態様１〜９における壁面走行装置において、前記負圧発生部は、１個設けられており、前記各吸着部１１ａ〜１１ｄは、上記負圧発生部に各電磁弁を介して接続されているとすることができる。
【０２０５】
これにより、吸着部毎に高価な吸着アクチュエータを備えることがないので、製造コストの低減を図ることができる。
【０２０６】
尚、本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０２０７】
本発明は、負圧発生部にて負圧を発生させ、走行可能に壁面に吸着する壁面走行装置に利用することができる。具体的には、例えば、壁面を清掃する清掃パッドを備えた壁面走行装置として、浴槽、ビル、又は飛行機、船の外面、内面、底面、天井面を含む壁面の自動清掃装置に利用できる。また、例えば、荷物を運搬する運搬部としての荷役運搬装置を備えた構成とし、運搬ケースに荷物を載せて壁面を走行することが可能になる。さらに、塗装装置や検査装置を載せて壁面を走行することによって、壁面を塗装したり又は検査したりすることも可能である。これにより、人が作業するには危険な場所や人の手が届かないような場所にある壁面であっても、無人で作業をさせる壁面走行装置への適用が可能である。
【符号の説明】
【０２０８】
１Ａ〜１Ｅ      壁面走行装置
２              筐体
３〜５          壁面
１１ａ〜１１ｄ    吸着部
１２ａ・１２ｂ    吸着アクチュエータ（負圧発生部）
１３ａ〜１３ｄ    走行リング（走行駆動部材）
１３ａ１          外殻側
１３ａ２          内殻側
１４ａ・１４ｂ    清掃パッド
１５ａ〜１５ｄ    接触機構
１６ａ・１６ｂ    走行モータ
１７            回路基板
１７ａ          制御部（駆動制御部、姿勢変化検出部、姿勢検出部）
４１            浴槽
５１            中央ヒンジ部（ヒンジ部）
５２ａ〜５２ｄ  走行部
９６ａ〜９６ｄ  タイヤ構造（走行駆動部材）
９７ａ〜９７ｄ  クローラー構造（走行駆動部材）
【要約】
【課題】壁面の曲率が急激に変化する場合においても、曲率検知センサを備えることなく、壁面からの滑落を抑制し得る壁面走行装置を提供する。
【解決手段】壁面（３）との間に吸着空間を形成する少なくとも２つの吸着部（１１ａ・１１ｂ）と、各吸着部（１１ａ・１１ｂ）の吸着空間の圧力を計測する圧力センサと、壁面（３）に接触可能に、各吸着部（１１ａ・１１ｂ）に近接してそれぞれ設けられた走行リング（１３ａ・１３ｂ）と、一方の吸着部（１１ｂ）の計測した圧力が設定圧力よりも高くなった場合に、吸着部（１１ｂ）に近接する走行リング（１３ｂ）を走行駆動させるように制御する制御部（１７ａ）とが備えられている。
【選択図】図１【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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