(57)【要約】【課題】アームの動作により位置が変動する吸着部材の、吸着相手面と平行な面内における位置制御を容易かつ高精度に行うことが可能な壁面移動装置を提供する。【解決手段】本体基部６２に上下方向に直動可能に取り付けられ、吸着相手面に吸着・離脱可能な構成の吸着部を上端部に有する本体部吸着体６５と、本体基部６２に連結されて吸着相手面と平行な方向に延び、それぞれ吸着相手面と平行な平面内で揺動可能な３本の走行用アーム７０と、走行用アーム７０の先端部にそれぞれ取り付けられたユニット支持部８１と、ユニット支持部８１に上下方向に直動可能に取り付けられ、吸着相手面に吸着・離脱可能な構成の吸着部を上端部に有するアーム部吸着体８５と、を備えた構成とする。【選択図】図３
2018126848.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸着相手面に吸着しながら前記吸着相手面上を移動する壁面移動装置であって、
本体部と、
前記本体部に前記吸着相手面と垂直な方向に移動可能に取り付けられ、前記吸着相手面に吸着・離脱可能な構成の吸着部を一端部に有する本体側吸着部材と、
前記本体部に連結されて前記吸着相手面と平行な方向に延び、それぞれ前記吸着相手面と平行な平面内で揺動可能な複数の関節アームと、
前記関節アームの先端部にそれぞれ取り付けられた支持部と、
前記支持部に前記垂直な方向に移動可能に取り付けられ、前記吸着相手面に吸着・離脱可能な構成の吸着部を一端部に有するアーム側吸着部材と、を備えて構成されることを特徴とする壁面移動装置。
【請求項２】
前記関節アームが複数の関節アーム構成部材を連結して構成され、これら複数の関節アーム構成部材が互いに前記平行な平面内で揺動可能に連結されていることを特徴とする請求項１に記載の壁面移動装置。
【請求項３】
３本の前記関節アームを有し、前記本体側吸着部材と前記３本の関節アームの先端部に設けられた３個の前記アーム側吸着部材を用いて、前記吸着相手面に吸着取り付け可能であることを特徴とする請求項１もしくは２に記載の壁面移動装置。
【請求項４】
前記本体側吸着部材および前記アーム側吸着部材のうちの３個を前記吸着相手面に吸着させるとともに残りの１個を前記吸着相手面から離して前記垂直な方向に移動させ、前記関節アームの前記平行な平面内での揺動に応じて前記壁面移動装置を前記吸着相手面に沿って移動させる構成であることを特徴とする請求項３に記載の壁面移動装置。
【請求項５】
前記本体側吸着部材と当該本体側吸着部材を保持する部材が前記垂直な方向を含む任意の平面内で揺動可能に連結されており、前記アーム側吸着部材と当該アーム側吸着部材を保持する部材が前記垂直な方向を含む任意の平面内で揺動可能に連結されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の壁面移動装置。
【請求項６】
前記本体側吸着部材と当該本体側吸着部材を保持する部材が前記垂直な方向に延びる軸線の周りに回転可能に連結されており、前記アーム側吸着部材と当該アーム側吸着部材を保持する部材が前記垂直な方向に延びる軸線の周りに回転可能に連結されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の壁面移動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、壁面（鉛直方向に延びる壁面の他に水平方向に延びる天井面や床面を含む）等の吸着相手面に吸着しながら移動可能な壁面移動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記のような壁面移動装置として、遠隔操作や自律制御によって、壁面に吸着可能な構成の吸着部材を先端部に有する複数の走行用アームを動かしながら壁面に沿って移動するものが知られている（例えば、特許文献１，２を参照）。このような壁面移動装置は、放射線量が多い場所や高い気圧環境下にある場所など、作業者が長時間滞在できない場所等において、所定の作業を行うのに適している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８‐２０７８４０号公報
【特許文献２】特開昭６１‐２５３２７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
壁面移動装置を壁面に沿って移動させるときは、複数の走行用アームの各先端部に設けられた吸着部材の幾つかを壁面から離し、その離した吸着部材を壁面内の次の吸着位置（「目標位置」とも称する）に移動させる動作が必要となる。このような動作を行う場合は、吸着部材の３次元空間内での位置（運動）を制御する必要があるが、特に、吸着部材を目標位置に正確に移動させるためには、壁面と平行な平面内（「平行面内」とも称する）での吸着部材の位置制御を高精度に行うことが重要となる。
【０００５】
しかし、上述した従来の壁面移動装置では、走行用アームが壁面に垂直な平面内（「垂直面内」とも称する）で揺動可能に構成されているので、アームを垂直面内で揺動させると吸着部材は、壁面に垂直な方向に位置が変動するだけではなく、平行面内でも位置が変動することとなる。このため、平行面内での吸着部材の位置制御を高精度に行うことが難しいという課題がある。
【０００６】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、アームの動作により位置が変動する吸着部材の、吸着相手面と平行な面内における位置制御を容易かつ高精度に行うことが可能な壁面移動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明に係る壁面移動装置（例えば、実施形態における天井走行ロボット６０）は、吸着相手面（例えば、実施形態における天井面５）に吸着しながら前記吸着相手面上を移動する壁面移動装置であって、本体部（例えば、実施形態における本体基部６２）と、前記本体部に前記吸着相手面と垂直な方向に移動可能に取り付けられ、前記吸着相手面に吸着・離脱可能な構成の吸着部（例えば、実施形態における電磁石６６）を一端部に有する本体側吸着部材（例えば、実施形態における本体部吸着体６５）と、前記本体部に連結されて前記吸着相手面と平行な方向に延び、それぞれ前記吸着相手面と平行な平面内で揺動可能な複数の関節アーム（例えば、実施形態における走行用アーム７０）と、前記関節アームの先端部にそれぞれ取り付けられた支持部（例えば、実施形態におけるユニット支持部８１）と、前記支持部に前記垂直な方向に移動可能に取り付けられ、前記吸着相手面に吸着・離脱可能な構成の吸着部を一端部に有するアーム側吸着部
材（例えば、実施形態におけるアーム部吸着体８５）と、を備えて構成される。
【０００８】
上記の壁面移動装置において、前記関節アームが複数の関節アーム構成部材（例えば、実施形態における走行用アーム第１構成部材７４、走行用アーム第２構成部材７７）を連結して構成され、これら複数の関節アーム構成部材が互いに前記平行な平面内で揺動可能に連結されていることが好ましい。
【０００９】
上記の壁面移動装置において、３本の前記関節アームを有し、前記本体側吸着部材と前記３本の関節アームの先端部に設けられた３個の前記アーム側吸着部材を用いて、前記吸着相手面に吸着取り付け可能な構成とすることが好ましい。
【００１０】
上記の壁面移動装置において、前記本体側吸着部材および前記アーム側吸着部材のうちの３個を前記吸着相手面に吸着させるとともに残りの１個を前記吸着相手面から離して前記垂直な方向に移動させ、前記関節アームの前記平行な平面内での揺動に応じて前記壁面移動装置を前記吸着相手面に沿って移動させる構成とすることが好ましい。
【００１１】
上記の壁面移動装置において、前記本体側吸着部材と当該本体側吸着部材を保持する部材（例えば、実施形態における本体側吸着体保持部６４）が前記垂直な方向を含む任意の平面内で揺動可能に連結されており、前記アーム側吸着部材と当該アーム側吸着部材を保持する部材（例えば、実施形態におけるアーム側吸着体保持部８４）が前記垂直な方向を含む任意の平面内で揺動可能に連結されている構成とすることが好ましい。
【００１２】
上記の壁面移動装置において、前記本体側吸着部材と当該本体側吸着部材を保持する部材が前記垂直な方向に延びる軸線の周りに回転可能に連結されており、前記アーム側吸着部材と当該アーム側吸着部材を保持する部材が前記垂直な方向に延びる軸線の周りに回転可能に連結されている構成とすることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、本体部に吸着相手面と垂直な方向に移動可能に取り付けられた本体側吸着部材と、本体部に連結されて吸着相手面と平行な平面内で揺動可能な複数の関節アームと、関節アームの一端部に支持部を介して吸着相手面と垂直な方向に移動可能に取り付けられたアーム側吸着部材とを備えて壁面移動装置が構成される。壁面移動装置を吸着相手面に沿って移動させるときは、本体側吸着部材及びアーム側吸着部材の３次元空間内での位置を制御する必要があるが、本発明では、これらの吸着部材の３次元空間内での位置制御を、吸着部材を吸着相手面と垂直な方向に移動させる１次元での位置制御と、関節アームを吸着相手面と平行な平面内で揺動させる際の２次元での位置制御とに分けて、別個独立に行うことが可能となる。すなわち、吸着部材の吸着相手面と垂直な方向の位置が変動しても、吸着部材の吸着相手面と平行な面内での位置は変動しない（逆も同様）。このため、吸着部材の吸着相手面と平行な面内における位置制御を容易かつ高精度に行うことが可能となる。
【００１４】
本発明において、上記関節アームが複数の関節アーム構成部材を連結して構成され、これら複数の関節アーム構成部材が互いに上記平行な平面内で揺動可能に連結されている構成とすれば、関節アームを１個の関節アーム構成部材で構成した場合に比べて、関節アーム先端部に設けられたアーム側吸着部材の上記平行な平面内での可動範囲を広げることが可能となる。
【００１５】
本発明において、３本の関節アームを有し、本体側吸着部材と３本の関節アームの先端部に設けられた３個のアーム側吸着部材を用いて、吸着相手面に吸着取り付け可能な構成とすれば、本体側吸着部材と３個のアーム側吸着部材との計４個の吸着部材により壁面移
動装置を吸着相手面に安定して吸着取り付けすることが可能となる。また、４本以上の関節アームを備えた構成の場合よりも、本体側吸着部材及びアーム側吸着部材の位置制御を容易に行うことが可能となり、製造コストも抑制することが可能となる。
【００１６】
本発明において、本体側吸着部材およびアーム側吸着部材のうちの３個を吸着相手面に吸着させるとともに残りの１個を吸着相手面から離して上記垂直な方向に移動させ、関節アームの上記平行な平面内での揺動に応じて壁面移動装置を吸着相手面に沿って移動させる構成とすれば、壁面移動装置が移動する際には、常に３個の吸着部材により吸着相手面に吸着した状態を維持することができるので、壁面移動装置を安定して移動させることが可能となる。また、吸着相手面から離して上記垂直な方向に移動させた吸着部材は、吸着相手面から所定距離離れた状態となるので、壁面移動装置が移動する際に、吸着相手面に段差等の障害物が存在する場合でも、吸着相手面から離した吸着部材がこのような障害物に接触することを回避することが可能となる。
【００１７】
本発明において、本体側吸着部材と当該本体側吸着部材を保持する部材が上記垂直な方向を含む任意の平面内で揺動可能に連結されており、アーム側吸着部材と当該アーム側吸着部材を保持する部材が上記垂直な方向を含む任意の平面内で揺動可能に連結されている構成とすれば、吸着部材を吸着させる位置における吸着相手面が傾斜している場合でも、吸着部材を吸着相手面に確実に吸着させることが可能となる。
【００１８】
本発明において、本体側吸着部材と当該本体側吸着部材を保持する部材が上記垂直な方向に延びる軸線の周りに回転可能に連結されており、アーム側吸着部材と当該アーム側吸着部材を保持する部材が上記垂直な方向に延びる軸線の周りに回転可能に連結されている構成とすれば、壁面移動装置が移動する際に、吸着相手面に吸着している吸着部材に、上記垂直な方向に延びる軸線周りの回転モーメントが生じても、吸着相手面に吸着したまま吸着部材が回転することができる。このため、吸着部材と吸着相手面との吸着状態を安定的に維持することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】ニューマチックケーソン工法の主要設備を示す縦断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る天井走行ロボットの概略構成を示す模式図である。
【図３】上記天井走行ロボットの全体構成を示す斜視図である。
【図４】上記天井走行ロボットの吸着体の構成を示す斜視図である。
【図５】上記天井走行ロボットの吸着体及び走行用アームの関節構造を示す模式図である。
【図６】上記走行用アームの可動範囲を示す図である。
【図７】上記走行用アームが折り畳まれた状態の上記天井走行ロボットの構成を示す図である。
【図８】上記天井走行ロボットの歩容動作を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。まず、本発明に係る壁面移動装置が設置されるニューマチックケーソン工法の主要設備について図１を用いて説明する。ニューマチックケーソン工法は、掘削設備Ｅ１、艤装設備Ｅ２、排土設備Ｅ３、送気設備Ｅ４および予備・安全設備Ｅ５を用いて、鉄筋コンクリート製のケーソン１を地中に沈下させていくことにより、地下構造物を構築するように構成されている。
【００２１】
掘削設備Ｅ１は、ケーソン１の底部に設けられた作業室２内に設置される掘削機１００（以下、ケーソンショベル１００と称する）と、ケーソンショベル１００により掘削され
た土砂を円筒状のアースバケット３１に積み込む土砂自動積込装置１１と、ケーソンショベル１００の作動を地上から遠隔操作する遠隔操作装置１２を備える地上遠隔操作室１３とを有して構成されている。掘削設備Ｅ１は、発電装置（図示せず）から電力の供給を受けて作動するようになっている。この発電装置からの電力は、艤装設備Ｅ２、排土設備Ｅ３および送気設備Ｅ４にも供給されている。
【００２２】
艤装設備Ｅ２は、作業者が作業室２へ出入りするために地上と作業室２とを繋ぐ円筒状のマンシャフト２１と、マンシャフト２１に設けられて作業室２内の気圧低下を抑えつつ作業者を作業室２の内外に通過させるマンロック２２（エアロック）と、土砂自動積込装置１１により土砂が積み込まれたアースバケット３１を地上に運び出すために地上と作業室２とを繋ぐ円筒状のマテリアルシャフト２３と、マテリアルシャフト２３に設けられて作業室２内の気圧低下を抑えつつアースバケット３１を作業室２の内外に通過させるマテリアルロック２４（エアロック）とを有して構成されている。マンシャフト２１内には、螺旋階段２５が設けられており、この螺旋階段２５を用いて作業者は地上と作業室２とを行き来することができるようになっている。マンロック２２およびマテリアルロック２４はそれぞれ二重扉構造となっており、作業室２内の気圧が変化することを抑えて作業者やアースバケット３１を作業室２へ出入りさせることができるように構成されている。
【００２３】
排土設備Ｅ３は、ケーソンショベル１００により掘削された土砂が積み込まれるアースバケット３１と、このアースバケット３１をマテリアルシャフト２３を介して地上まで引き上げて運び出すためのキャリア装置３２と、アースバケット３１およびキャリア装置３２により地上に運び出された土砂を一時的に貯めておく土砂ホッパー３３とを有して構成されている。
【００２４】
送気設備Ｅ４は、送気管４１およびケーソン１に形成された送気路３を介して作業室２内に圧縮空気を送る空気圧縮機４２と、空気圧縮機４２により送り込む圧縮空気を浄化する空気清浄装置４３と、作業室２内の気圧が地下水圧と略等しくなるように空気圧縮機４２から作業室２内へ送る圧縮空気の量（圧力）を調整する送気圧力調整装置４４と、マンロック２２内の気圧を減圧する自動減圧装置４５とを有して構成されている。作業室内の空気を循環させるため、作業室内の空気は適宜、排気路４を介して地上へと排出されている。
【００２５】
予備・安全設備Ｅ５は、空気圧縮機４２の故障や点検などの時に空気圧縮機４２に代わって作業室２内に圧縮空気を送ることが可能な非常用空気圧縮機５１と、上記発電装置に代わって掘削設備Ｅ１、艤装設備Ｅ２、排土設備Ｅ３および送気設備Ｅ４に電力を供給することが可能な非常用発電機（図示せず）と、作業室２内で作業を行った作業者が入り、当該作業者の身体を徐々に大気圧に慣らしていくためのホスピタルロック５３（減圧室）とを有して構成されている。
【００２６】
次に、本発明に係る壁面移動装置の一実施形態としての天井走行ロボット６０の構成について、図２〜４を追加参照して説明する。この天井走行ロボット６０は、図２に示すように、作業室２の天井面５（鋼板で構成されている）に沿って移動しながら所定の作業を行うものであり、本体部吸着ユニット６１と、本体部吸着ユニット６１から横方向（水平方向）に延びる３本（図３を参照）の走行用アーム７０と、３本の走行用アーム７０の各先端部に設けられたアーム部吸着ユニット８０と、本体部吸着ユニット６１の下端部に設けられた作業用アーム９０とを備えて構成されている。
【００２７】
本体部吸着ユニット６１は、図３に示すように、六角柱状に形成された本体基部６２と、本体基部６２の上端側に設けられた本体部吸着装置６３とを備えており、本体部吸着装置６３は、本体基部６２に対して上下方向（天井面５に垂直な方向（図中の軸線Ｚ１の方
向）をいう。以下同様）に直動可能（直線的に移動可能）な本体側吸着体保持部６４と、本体側吸着体保持部６４の先端部に保持された本体部吸着体６５とを備えて構成されている。本体基部６２の内部には、サーボモータ等の動力源やボールネジ等により構成される動力伝達機構（いずれも図示略）が設けられており、本体側吸着体保持部６４は、動力源からの動力によって駆動される動力伝達機構を介して、本体基部６２に対して上下方向に直動可能に構成されている。本体部吸着体６５は、本体側吸着体保持部６４の先端部に、ボールジョイントやユニバーサルジョイント等の自在継手（図示略）を介して保持されており、天井面５に垂直な方向（軸線Ｚ１）を含む任意の平面内で揺動自在に、かつ軸線Ｚ１の周りに回転自在に構成されている（いずれも受動的に動作可能な構成である）。なお、本体部吸着体６５（本体側吸着体保持部６４）の上下方向の位置を検出する内界センサや、本体部吸着体６５が天井面５等に接触したことや、接近したことを検出する外界センサ等を適宜設けてもよい。
【００２８】
本体部吸着体６５は、図４に示すように、複数個（図示の態様では６個であるが任意に変更可）の電磁石６６を備えた構成とすることができる。各電磁石６６は、円板状のプレート６５ａ上に設置された円筒状の外郭部６７と、外郭部６７内の中心部に立設されたコア部６８と、コア部６８に巻回された巻線部（図示略）と、外郭部６７とコア部６８との間に充填された樹脂部６９とから構成され、巻線部に電流を供給することによりコア部６８の上面に磁力による吸着力を発生させて天井面５に吸着し、巻線部への電流供給を停止することにより天井面５から離脱可能となっている。
【００２９】
図３に示すように、３本の走行用アーム７０はそれぞれ、本体基部６２の外側面部に取り付けられた基端側保持部７１に第１関節部７２（上下一対のプレート部材７３や不図示の軸部等から構成される）を介して、図中の軸線Ｚ２（軸線Ｚ１と平行な軸線）の周りに揺動旋回可能に連結された走行用アーム第１構成部材７４と、走行用アーム第１構成部材７４の先端部に第２関節部７５（上下一対のプレート部材７６や不図示の軸部等から構成される）を介して、図中の軸線Ｚ３（軸線Ｚ１，Ｚ２と平行な軸線）の周りに揺動旋回可能に連結された走行用アーム第２構成部材７７と、を備えて構成される。第１関節部７２及び第２関節部７５は、サーボモータ等の動力源及び歯車等により構成される動力伝達機構により回転動作可能に構成されており、その回転位置がロータリエンコーダ等の内界センサにより検出されるようになっている。
【００３０】
アーム部吸着ユニット８０は、図３に示すように、走行用アーム７０（走行用アーム第２構成部材７７）の先端部に固定された矩形箱状のユニット支持部８１と、ユニット支持部８１の上端側に設けられたアーム部吸着装置８３とを備えており、アーム部吸着装置８３は、ユニット支持部８１に対して上下方向に（図中の軸線Ｚ４に沿って）直動可能なアーム側吸着体保持部８４と、アーム側吸着体保持部８４の先端部に保持されたアーム部吸着体８５とを備えて構成されている。ユニット支持部８１の内部には、サーボモータ等の動力源やボールネジ等により構成される動力伝達機構（いずれも図示略）が設けられており、アーム側吸着体保持部８４は、動力源からの動力によって駆動される動力伝達機構を介して、ユニット支持部８１に対して上下方向に直動可能に構成されている。アーム部吸着体８５は、アーム側吸着体保持部８４の先端部に、自在継手（図示略）を介して保持されており、天井面５に垂直な方向（軸線Ｚ４）を含む任意の平面内で揺動自在に、かつ軸線Ｚ４の周りに回転自在に構成されている（いずれも受動的に動作可能な構成である）。なお、アーム部吸着体８５は、本体部吸着体６５と同様に、複数個の電磁石を備え、磁力により天井面５に吸着・離脱可能な構成とすることができる。また、アーム部吸着体８５（アーム側吸着体保持部８４）の上下方向の位置を検出する内界センサや、アーム部吸着体８５が天井面５等に接触したことや接近したことを検出する外界センサ等を適宜設けてもよい。
【００３１】
作業用アーム９０は、図３に示すように、本体基部６２の底面部に取り付けられた保持基部９１と、保持基部９１に回転可能（上下方向に延びる図中の軸線Ｚ５の周りに回転可能）に連結された基端側保持部９２と、基端側保持部９２に揺動旋回可能（軸線Ｚ５と垂直な図中の軸線Ｐ１の周りに揺動旋回可能）に連結された作業用アーム第１構成部材９３と、作業用アーム第１構成部材９３の先端部に揺動旋回可能（軸線Ｚ５と垂直な図中の軸線Ｐ２の周りに揺動旋回可能）に連結された作業用アーム第２構成部材９４と、作業用アーム第２構成部材９４の先端部に揺動旋回可能（軸線Ｚ５と垂直な図中の軸線Ｐ３の周りに揺動旋回可能）に連結された作業用アーム第３構成部材９５と、作業用アーム第３構成部材９５の先端部に回転可能（作業用アーム第３構成部材９５の軸線Ｐ４の周りに回転可能）に連結された作業用アームハンド部９６と、作業用アームハンド部９６に軸線Ｐ４を含む任意の平面内で揺動可能（軸線Ｐ４とそれぞれ直交する図中の軸線Ｐ５の周り及び軸線Ｐ６の周りに揺動回転可能）に連結された作業具保持部９７と、を備えて構成される。
【００３２】
基端側保持部９２と作業用アーム第１構成部材９３との連結部、作業用アーム第１構成部材９３と作業用アーム第２構成部材９４との連結部、作業用アーム第２構成部材９４と作業用アーム第３構成部材９５との連結部、作業用アーム第３構成部材９５と作業用アームハンド部９６との連結部、及び作業用アームハンド部９６と作業具保持部９７との連結部はそれぞれ、サーボモータ等の動力源及び歯車等により構成される動力伝達機構により回転動作可能に構成されており、その回転位置がロータリエンコーダ等の内界センサにより検出されるようになっている。また、作業具保持部９７が作業対象物等に接近したことや、作業具保持部９７に保持された作業具が作業対象物等に接触したことを検出する外界センサ等を適宜設けてもよい。
【００３３】
作業用アーム９０は、基端側保持部９２の回転による１自由度と、作業用アーム第１乃至第３構成部材９３〜９５の上下方向の移動による２自由度と、作業用アームハンド部９６の回転による１自由度と、作業具保持部９７の２軸（軸線Ｐ５，Ｐ６）周りの各揺動による２自由度とを合わせた計６自由度を持ち、この６自由度により、作業室２内における作業具保持部９７の位置及び姿勢を能動的に制御可能である。作業具保持部９７は、各種の作業具がアタッチメントごと交換して着脱できるように構成されており、天井走行ロボット６０（作業用アーム９０）は、装着された作業具に応じた作業を実行できるようになっている。例えば、電動ドライバーやスパナ等を装着してネジやボルト等の取付け・取外しの作業を行ったり、グリスガンを装着してケーソンショベル１００などの重機等のメンテナンスとしてグリスアップ等の作業を行ったり、カッターやニブラ等を装着して切断作業を行ったり、物を掴むことができる作業ツールを装着して作業対象物を保持したり落下物を拾ったりする作業を行うことが可能である。また、専用の作業具を装着して重機等の組立て補助作業（油圧ホースや電線の着脱作業）を行ったり、位置センサ等を装着して周囲の状況（掘削面の形状等）を計測したり、カメラ等の視覚センサや集音マイク等の聴覚センサを装着して周囲の状況を確認する作業を行ったりすることも可能である。
【００３４】
以下、上述のように構成された天井走行ロボット６０の作用について、図５〜８を追加参照して説明する。天井走行ロボット６０の３本の走行用アーム７０と、４個の吸着ユニット（１個の本体部吸着ユニット６１と３個のアーム部吸着ユニット８０）の関節構造は、簡略化すると図５に示すように構成されている。
【００３５】
すなわち、３本の走行用アーム７０はそれぞれ、第１関節部７２の軸線Ｚ２及び第２関節部７５の軸線Ｚ３を揺動中心として、上下方向と垂直な平面内において揺動移動可能に構成され、各走行用アーム７０の先端部に設けられたアーム部吸着ユニット８０は、アーム部吸着体８５が軸線Ｚ４に沿って上下方向に直動可能に構成されている。また、本体部吸着ユニット６１は、本体部吸着体６５が軸線Ｚ１に沿って上下方向に直動可能に構成されている。これにより、天井走行ロボット６０は、アーム部吸着体８５の位置自由度とし
て、上下方向に１自由度、上下方向と垂直な平面（以下「水平面」とも称する）内での２自由度と合わせて３自由度を有し、本体部吸着体６５の位置自由度として、上下方向に１自由度を有している。すなわち、各アーム部吸着体８５の３自由度と本体部吸着体６５の１自由度と合わせて計１０自由度の位置自由度を持っており、これにより、４個の吸着体６５，８５の３次元空間（作業室２）内での位置制御を行うことが可能となっている。
【００３６】
アーム部吸着体８５の３次元空間内での位置制御は、軸線Ｚ４に沿った上下方向１次元での位置制御と、走行用アーム７０による水平面内２次元の位置制御とに分けて、別個独立に行うことが可能である。このため、走行用アーム７０を上下方向（天井面５と垂直な面内）で揺動可能に構成した場合に比べて、アーム部吸着体８５の水平面内での位置制御を容易かつ高精度に行うことが可能である。また、走行用アーム７０は、水平多関節型（スカラ型）に構成されており、このため天井走行時における上下方向の剛性を高くすることが可能となっている。さらに、走行用アーム７０は、走行用アーム第１構成部材７４と走行用アーム第２構成部材７７とにより構成されており、このため、図６に示すように、水平面内でのアーム部吸着体８５の可動範囲（図中の斜線部が１本の走行用アーム７０に設けられたアーム部吸着体８５の可動範囲）を、広く設定することが可能となっている。
【００３７】
また、３本の走行用アーム７０と作業用アーム９０を折り畳むと、天井走行ロボット６０をかなり小型化することが可能となる。図７は、これらのアーム７０，９０を折り畳んだ状態の天井走行ロボット６０を、作業用アーム９０側から見た状態を示しているが、図示のように、天井走行ロボット６０は平面視においてコンパクトな三角形状に構成される。この折り畳まれた状態での天井走行ロボット６０は、マテリアルシャフト２３（図１を参照）を通過可能な大きさとなり、この状態でマテリアルシャフト２３を通って、作業室２内に搬入したり作業室２内から搬出したりすることが可能となっている。また、３本の走行用アーム７０は、折り畳まれた状態において、それぞれの一部が上下方向に重なるように構成されている。これは、図３に示すように、基端側保持部７１の本体基部６２への取付位置が、３本の走行用アーム７０ごとに上下方向にずれて配置されていることにより可能となっている。
【００３８】
また、この基端側保持部７１の本体基部６２への取付位置のずれに応じて、アーム部吸着ユニット８０におけるユニット支持部８１の走行用アーム７０先端部への取付位置も、３本の走行用アーム７０ごとに上下方向にずれて配置されている。これは、３本の走行用アーム７０におけるアーム部吸着体８５が、ユニット支持部８１に対して上下方向の基準位置（例えば、ユニット支持部８１側に最も接近した位置）にあるときは、各アーム部吸着体８５の高さ（上下方向の位置）が揃うようにするためである。本実施形態ではさらに、本体部吸着体６５が上下方向の基準位置（例えば、本体基部６２側に最も接近した位置）にあるときは、その高さが、同じく基準位置にあるときの各アーム部吸着体８５の高さと一致するように構成されている。これにより、本体部吸着体６５及び３本のアーム部吸着体８５の上下方向の位置制御が容易となっている。
【００３９】
天井走行ロボット６０の天井面５に沿った移動動作（歩容動作）は、例えば、図８に示すように行うことが可能である。図８においては、３本の走行用アームを区別するために、各々に対して７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃの番号を付している。同様に、３個のアーム部吸着体を区別するために、各々に対して８５Ａ，８５Ｂ，８５Ｃの番号を付している。また、３個のアーム部吸着体８５Ａ，８５Ｂ，８５Ｃにおいて、グレー色で表しているものは天井面５に吸着している状態を示し、白色で表しているものは天井面５から離脱している状態を示している。この点は、本体部吸着体６５についても同様である。
【００４０】
図８において、最も左側に示す天井走行ロボット６０は、天井面５の或る位置に吸着固定した状態にある。このとき、本体部吸着体６５と３個のアーム部吸着体８５Ａ，８５Ｂ
，８５Ｃは、いずれも磁力により天井面５に吸着している（作業を行うときは通常この状態となる）。この状態から、アーム部吸着体８５Ａの吸着力（磁力）を解除し、アーム部吸着体８５Ａを天井面５から離脱するように下方（紙面手前側）に移動させ、さらに、天井面５から離れたアーム部吸着体８５Ａを移動したい方向（紙面内上方）に移動させるように、走行用アーム７０Ａを伸展する（左から２番目の状態図を参照）。
【００４１】
次いで、アーム部吸着体８５Ａを天井面５に当接するように上方（紙面奥側）に移動させ、当接させた状態においてアーム部吸着体８５Ａを磁力により天井面５に吸着させる。なお、アーム部吸着体８５Ａは、天井面５に垂直な方向を含む任意の平面内で揺動自在に保持されている。このため、吸着させる位置における天井面５が多少傾斜している場合でも、アーム部吸着体８５Ａを天井面５に当接させる際に、アーム部吸着体８５Ａが天井面５の傾斜に倣うように受動的に揺動して、天井面５に確実に吸着することが可能である（アーム部吸着体８５Ｂ，８５Ｃ、本体部吸着体６５についても同様）。また、アーム部吸着体８５Ａを移動させるとき、アーム部吸着体８５Ａは天井面５から離れた位置を通るので、天井面５に段差等の障害物があるような場合でもそれに接触せずに、アーム部吸着体８５Ａを移動させることが可能である（アーム部吸着体８５Ｂ，８５Ｃ、本体部吸着体６５についても同様）。
【００４２】
次に、本体部吸着体６５の吸着力を解除し、本体部吸着体６５を天井面５から離脱するように下方（紙面手前側）に移動させ、さらに、走行用アーム７０Ａを屈曲させるとともに走行用アーム７０Ｂ，７０Ｃを伸展させ、本体部吸着体６５（本体部吸着ユニット６１）を移動したい方向（紙面内上方）に移動させる（左から３番目の状態図を参照）。このとき、アーム部吸着体８５Ａ〜８５Ｃには、走行用アーム７０Ａ〜７０Ｃの状態変化及び本体部吸着体６５の位置変動に伴い、天井面５に垂直な軸線周りの回転モーメントが生じる。しかし、アーム部吸着体８５Ａ〜８５Ｃは、上記軸線Ｚ４（図３を参照）の周りに回転自在に保持されているので、このような回転モーメントが発生しても天井面５に吸着したまま受動的に回転することができる。このため、吸着状態を安定的に維持することが可能である（本体部吸着体６５についても同様）。
【００４３】
次いで、本体部吸着体６５を天井面５に当接するように上方（紙面奥側）に移動させ、当接させた状態において本体部吸着体６５を磁力により天井面５に吸着させる。続いて、アーム部吸着体８５Ｂの吸着力（磁力）を解除し、アーム部吸着体８５Ｂを天井面５から離脱するように下方（紙面手前側）に移動させ、さらに、天井面５から離れたアーム部吸着体８５Ｂを移動したい方向（紙面上方）に移動させるように、走行用アーム７０Ｂを屈曲する（左から４番目の状態図を参照）。アーム部吸着体８５Ｂを移動させた後、アーム部吸着体８５Ｂを天井面５に当接するように上方（紙面奥側）に移動させ、当接させた状態においてアーム部吸着体８５Ｂを磁力により天井面５に吸着させる。この状態から、アーム部吸着体８５Ｃの吸着力（磁力）を解除し、アーム部吸着体８５Ｃを天井面５から離脱するように下方（紙面手前側）に移動させ、さらに、天井面５から離れたアーム部吸着体８５Ｃを移動したい方向（紙面内上方）に移動させるように、走行用アーム７０Ｃを屈曲する（最も右側の状態図を参照）。
【００４４】
以上のような動作を繰り返すことにより、天井走行ロボット６０を天井面５に沿って任意の方向に移動させることが可能となる。なお、天井走行ロボット６０は、無線ＬＡＮ等の通信システムを利用して、地上遠隔操作室１３（図１を参照）内の作業員が遠隔操作できるように構成することが可能である。この場合、作業室２内における天井走行ロボット６０の状態（位置や姿勢等）や周囲の状況を確認できるような画像を撮像するためのカメラを作業室２内や天井走行ロボット６０に設け、そのカメラにより撮像された画像を作業員が確認しながら天井走行ロボット６０を遠隔操作するようにしてもよい。一方、作業室２内の作業員が天井走行ロボット６０を遠隔操作するように構成してもよいし、天井走行
ロボット６０を自律制御可能なロボットとして構成してもよい。
【００４５】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の範囲は上述の実施形態に限定されるものではない。例えば、上述の実施形態では、走行用アームが３本、作業用アームが１本であるが、走行用アーム及び作業用アームの本数は適宜変更することが可能であり、それらの関節数についても適宜増減することが可能である。また、上述の実施形態において、本体部吸着ユニット６１が全体的に、走行用アーム７０に対して相対的に天井面５に垂直な方向に移動するように構成することや、アーム部吸着ユニット８０が全体的に、走行用アーム７０に対して相対的に天井面５に垂直な方向に移動するように構成することも可能である。
【００４６】
また、上述の実施形態では、電磁石が発生する磁力により吸着力を得るように構成しているが、永久磁石の磁力により吸着力を得るようにしてもよい。この場合、永久磁石を吸着相手面から離脱させるための機構（従来公知のものでもよい）を備えることが好ましい。また、磁力ではなく、吸盤のように内外の気圧差（差圧）により吸着力を得るように構成してもよい。この場合、上述の作業室２内のように大気圧よりも高い気圧環境下で使用する場合には、大気圧を吸着体（吸盤）内に導くことにより吸着力を得ることが可能となり、作業室２内の気圧を吸着体内に導くことにより吸着力を解除することが可能となる。
【００４７】
また、上述の実施形態では、ニューマチックケーソン工法の作業室内の天井面に沿って移動する天井走行ロボットに本発明を適用した例を示しているが、本発明の壁面移動装置は、高気圧環境下での使用に限定されるものではなく、屋外であるか屋内であるかを問わず、種々の場所で使用できるように構成することが可能である。また、吸着相手面も天井面に限定されるものではなく、鉛直方向や鉛直方向に対し傾斜して延びる壁面や、水平な床面に沿って移動するように構成することも可能である。
【符号の説明】
【００４８】
１    ケーソン
２    作業室
４    排気路
５    天井面
１３    地上遠隔操作室
６０    天井走行ロボット
６１    本体部吸着ユニット
６２    本体基部
６４    本体側吸着体保持部
６５    本体部吸着体
６６    電磁石
７０（７０Ａ〜７０Ｃ）    走行用アーム
７２    第１関節部
７４    走行用アーム第１構成部材
７５    第２関節部
７７    走行用アーム第２構成部材
８０    アーム部吸着ユニット
８１    ユニット支持部
８３    アーム部吸着装置
８４    アーム側吸着体保持部
８５（８５Ａ〜８５Ｃ）    アーム部吸着体
９０    作業用アーム
【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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