(57)【要約】【課題】複雑な管路や狭隘地形内を推進可能な移動体を提供する。【解決手段】移動体２は、連結部２０を介して直列に連結される複数の推進ユニット１０と、圧力コントローラ３０と、備える。推進アクチュエータ１２は、流体の供給圧に応じて長さを制御可能に構成される。第１支持アクチュエータ１４は、推進アクチュエータ１２の一端側に設けられ、流体の供給圧に応じて径方向に膨張、収縮可能に構成される。第２支持アクチュエータ１６は、推進アクチュエータ１２の他端側に設けられ、流体の供給圧に応じて径方向に膨張、収縮可能に構成される。圧力コントローラ３０は、複数の推進ユニット１０に含まれる複数の推進アクチュエータ１２への供給圧、複数の推進ユニット１０に含まれる複数の第１支持アクチュエータ１４への供給圧、複数の推進ユニット１０に含まれる複数の第２支持アクチュエータ１６への供給圧を独立に制御可能に構成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
連結部を介して直列に連結される複数の推進ユニットと、圧力コントローラと、備え、
各推進ユニットは、
流体の供給圧に応じて長さを制御可能に構成される推進アクチュエータと、
前記推進アクチュエータの一端側に設けられ、流体の供給圧に応じて径方向に膨張、収縮可能に構成される第１支持アクチュエータと、
前記推進アクチュエータの他端側に設けられ、流体の供給圧に応じて径方向に膨張、収縮可能に構成される第２支持アクチュエータと、
を含み、
前記圧力コントローラは、前記複数の推進ユニットに含まれる複数の前記推進アクチュエータへの供給圧、前記複数の推進ユニットに含まれる複数の前記第１支持アクチュエータへの供給圧、前記複数の推進ユニットに含まれる複数の前記第２支持アクチュエータへの供給圧を独立に制御可能に構成されることを特徴とする移動体。
【請求項２】
前記連結部は、受動的に伸縮することを特徴とする請求項１に記載の移動体。
【請求項３】
前記連結部は、前記複数の推進アクチュエータへの圧力供給のためのチューブ、前記複数の第１支持アクチュエータへの圧力供給のためのチューブ、前記複数の第２支持アクチュエータへの圧力供給のためのチューブをコイル状に巻回して形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の移動体。
【請求項４】
前記連結部は、流体の供給圧に応じて長さを制御可能に構成され、
前記圧力コントローラは、前記連結部への供給圧を制御することを特徴とする請求項１に記載の移動体。
【請求項５】
前記推進ユニットおよび前記連結部のセットを少なくともひとつ含む連結ユニットが、コネクタを介して連結可能に構成されることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の移動体。
【請求項６】
前記推進ユニットは、
一端が前記第２支持アクチュエータと接続される第２推進アクチュエータと、
前記第２推進アクチュエータの他端に設けられる第３支持アクチュエータと、
をさらに含むことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の移動体。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載の移動体を備えることを特徴とする探索機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体圧を利用した移動体に関する。
【背景技術】
【０００２】
地中や建物に埋設されて長い年月が経過した配管は、腐食などにより破断や亀裂の恐れがある。このため、定期的に配管内の検査を行う必要があるが、コスト面などの観点から配管を掘り起こさず、内部の映像を取得可能な装置が求められている。従来では、配管内の検査方法として、押し込み式のカメラが用いられてきた。
【０００３】
配管内の検査に関して、従来の押し込み式のカメラは直線状の経路に対しては有効であるものの、実際の配管によく見られる、複雑に湾曲した管内を十分に探査することが困難であった。
【０００４】
そのため、従来の押し込み式カメラ、ボーカメやファイバースコープでは侵入できない管路、狭隘地形内を探査することができる自走式の移動体の開発が求められている（特許文献１〜３）。自走式の移動体は、配管などの工業用管路の他、大腸管などの生体管路内での使用も期待されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２４０７１３号公報
【特許文献２】特開２０１２−８１１３０号公報
【特許文献３】特開平５−２９３０７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は係る状況においてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、複雑な管路や狭隘地形内を推進可能な移動体の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のある態様は移動体に関する。移動体は、連結部を介して直列に連結される複数の推進ユニットと、圧力コントローラと、備える。各推進ユニットは、流体の供給圧に応じて長さを制御可能に構成される推進アクチュエータと、推進アクチュエータの一端側に設けられ、流体の供給圧に応じて径方向に膨張、収縮可能に構成される第１支持アクチュエータと、推進アクチュエータの他端側に設けられ、流体の供給圧に応じて径方向に膨張、収縮可能に構成される第２支持アクチュエータと、を含む。圧力コントローラは、（i）複数の推進ユニットに含まれる複数の推進アクチュエータへの供給圧、（ii）複数の推進ユニットに含まれる複数の第１支持アクチュエータへの供給圧、および（iii）複数の推進ユニットに含まれる複数の第２支持アクチュエータへの供給圧を独立に制御可能に構成される。
【０００８】
各推進ユニットにおいて、進行方向の後方の支持アクチュエータを径方向に膨張させると、その部分が管路の内壁に固定される。その状態で推進アクチュエータを伸張させると、前方の支持アクチュエータが進行方向に繰り出される。続いて前方の支持アクチュエータを径方向に膨張させると、その部分が管路の内壁に固定される。この状態で、後方の支持アクチュエータの膨張および推進アクチュエータの伸張を解除すると、後方の支持アクチュエータが進行方向に引っ張られる。この動作を繰り返すことにより、各推進ユニットを進行方向に向かって移動させることができる。また、圧力制御の順序を逆にすれば、進行方向を切りかえることも可能である。
また、複数の推進ユニットは独立に推進力を発生するため、屈曲が多く、したがって抵抗の大きい複雑な管路においても、ある程度の重量物を管路内で搬送することができる。
【０００９】
連結部は、受動的に伸縮してもよい。複雑な管路では、隣接する推進ユニットの速度が異なる状況も生じうるが、連結部が受動的に伸縮することで、隣接する推進ユニットが相互に悪影響を及ぼすのを防止できる。
【００１０】
連結部は、流体の供給圧に応じて制御可能に構成されてもよい。圧力コントローラは、連結部への供給圧を制御してもよい。
【００１１】
移動体は、推進ユニットおよび連結部のセットを少なくともひとつ含む連結ユニットが、コネクタを介して連結可能に構成されてもよい。
移動体の長さが長くなると、圧力源から遠い推進ユニットと、圧力源に近い推進ユニットの間で、流体圧の制御遅延が発生しうる。複数の連結ユニットを継ぎ足し可能とすることで、移動体を短い状態で使用可能となるため、制御遅延の小さくできる。
【００１２】
本発明の別の態様は探査機に関する。探査機は、上述のいずれかの移動体を備える。探査機は、その先端にヘッドユニットを備えてもよい。ヘッドユニットには、カメラや操舵用のアクチュエータが設けられてもよい。探査機は洗浄機能を備えてもよく、この場合、ヘッドユニットには、高圧洗浄用のノズルが設けられてもよい。
【００１３】
なお、以上の構成要素を任意に組み合わせたものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のある態様によれば、複雑な管路や狭隘地形内を推進可能な移動体を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施の形態に係る移動体を模式的に示す図である。
【図２】図２（ａ）、（ｂ）は、圧力コントローラの構成例を示す図である。
【図３】図３（ａ）〜（ｆ）は、図１の移動体の動作を説明する図である。
【図４】推進アクチュエータ、第１支持アクチュエータ、第２支持アクチュエータの圧力制御のタイムチャートである。
【図５】図５（ａ）、（ｂ）は、推進アクチュエータの構成例を示す図である。
【図６】図６（ａ）、（ｂ）は、図５の推進アクチュエータの推進力、牽引力の測定結果を示す図である。
【図７】図７（ａ）〜（ｃ）は、支持アクチュエータの構成例を示す図である。
【図８】図７の支持アクチュエータの支持力の測定結果を示す図である。
【図９】連結部の構成例を示す図である。
【図１０】図１０（ａ）は、移動体の試作機の推進力の測定結果を示す図であり、図１０（ｂ）は、推進ユニットを牽引した際に生じる摩擦抵抗の測定結果を示す図である。
【図１１】図１１（ａ）は、探索機を示す図であり、図１１（ｂ）は、探索機の運用の一例を説明する図である。
【図１２】図１２（ａ）、（ｂ）は、コネクタの断面図である。
【図１３】第２変形例に係る移動体を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。
【００１７】
１．  基本構成
１．１  全体構成
図１は、実施の形態に係る移動体２を模式的に示す図である。なお図面に示される各部材の寸法は、理解の容易化、説明の簡潔化のため適宜拡大縮小されている。
【００１８】
移動体２は、連結部２０を介して直列に連結される複数Ｎ個（Ｎは２以上の整数）の推進ユニット１０＿１〜１０＿Ｎと、圧力コントローラ３０と、備える。移動体２は、管路１内を推進する。
【００１９】
各推進ユニット１０は、推進アクチュエータ１２、第１支持アクチュエータ１４、第２支持アクチュエータ１６を備える。
【００２０】
推進アクチュエータ１２は、流体の供給圧に応じて長さを制御可能に構成される。推進アクチュエータ１２の直径は、その長さによらずに、管路１の内径φよりも十分に小さいことが好ましい。一例として、内径５０ｍｍの管路に対して、推進アクチュエータ１２の直径は２５ｍｍ以下が好ましい。一般化すると、推進アクチュエータ１２の直径は、内径の１／２より小さいことが好ましい。また推進アクチュエータ１２は加圧状態においても、折れ曲り可能な構造的柔軟性を有していることが望ましい。
【００２１】
本実施の形態では、推進アクチュエータ１２は、加圧により伸張し、減圧により収縮するものとする。
【００２２】
第１支持アクチュエータ１４は、推進アクチュエータ１２の一端側に設けられ、流体の供給圧に応じて径方向に膨張、収縮可能に構成される。第２支持アクチュエータ１６は、推進アクチュエータ１２の他端側に設けられ、流体の供給圧に応じて径方向に膨張、収縮可能に構成される。第１支持アクチュエータ１４および第２支持アクチュエータ１６は、膨張状態において、管路１の内壁と接触して、内壁をグリップする。
【００２３】
移動体２には、３つの圧力系統（流路）３４，３６，３８が設けられる。第１圧力系統３４は、複数の推進ユニット１０に含まれる複数の第１支持アクチュエータ１４と接続される。第２圧力系統３６は、複数の推進ユニット１０に含まれる複数の第２支持アクチュエータ１６と接続される。第３圧力系統３８は、複数の推進ユニット１０に含まれる複数の推進アクチュエータ１２に接続される。
【００２４】
圧力コントローラ３０は、３つの圧力系統３４，３６，３８それぞれの圧力を独立に制御することにより、（i）複数の第１支持アクチュエータ１４、（ii）複数の第２支持アクチュエータ１６、（iii）複数の推進アクチュエータ１２に供給される流体の圧力を独立に制御可能に構成される。流体は、空気（窒素）などの気体であってもよいし、水や溶液などの液体であってもよい。
【００２５】
図２（ａ）、（ｂ）は、圧力コントローラの構成例を示す図である。図２（ａ）は、空気圧を利用した圧力コントローラであり、圧力コントローラ３０は、空気圧源３１と、バルブ３３Ａ〜３３Ｃを備える。第１圧力系統３４、第２圧力系統３６、第３圧力系統３８はそれぞれ、空気の供給であるチューブ３２Ａ〜３２Ｃを含む。バルブ３３Ａ〜３３Ｃはそれぞれ、対応するチューブ３２と空気圧源３１の間に設けられる。
【００２６】
図２（ｂ）は水圧を利用した圧力系統を示す。圧力コントローラ３０は、水圧源３５と、タンク３７を備える。第１圧力系統３４、第２圧力系統３６、第３圧力系統３８は、水圧源３５と接続される給水側のチューブ３２Ｄと、タンク３７と接続される排水側のチューブ３２Ｅ、および複数のバルブ３９Ａ〜３９Ｃおよび３９Ｄ〜３９Ｆを備える。バルブ３９Ａは、給水側のチューブ３２と推進アクチュエータ１２の間に設けられ、バルブ３９Ｄは、排水側のチューブ３２Ｅと推進アクチュエータ１２の間に設けられる。バルブ３９Ｂは、給水側のチューブ３２と第１支持アクチュエータ１４の間に設けられ、バルブ３９Ｅは、排水側のチューブ３２Ｅと第１支持アクチュエータ１４の間に設けられる。バルブ３９Ｃは、給水側のチューブ３２と第２支持アクチュエータ１６の間に設けられ、バルブ３９Ｆは、排水側のチューブ３２Ｅと第２支持アクチュエータ１６の間に設けられる。圧力コントローラ３０は、バルブ３９Ａ〜３９Ｆを制御することにより、推進アクチュエータ１２、第１支持アクチュエータ１４、第２支持アクチュエータ１６それぞれに供給される水圧を制御する。
【００２７】
１．２  動作
図３（ａ）〜（ｆ）は、図１の移動体２の動作を説明する図である。移動体２は、図３（ａ）〜（ｆ）に示す第１状態φ１〜第６状態φ６を繰り返しながら推進する。
【００２８】
ここでは移動体２を、図中、矢印（右）方向に推進させる場合を説明する。各推進ユニット１０は同様の動作を行うため、ひとつの推進ユニット１０に着目する。
【００２９】
図３（ａ）の第１状態φ１では、推進ユニット１０の進行方向側の支持アクチュエータ（第２支持アクチュエータ）１６を径方向に膨張させる。このとき、第２支持アクチュエータ１６は、管路１の内壁にグリップし、固定される。
【００３０】
続いて、図３（ｂ）の第２状態φ２において、推進アクチュエータ１２を伸張させる。これにより前方の支持アクチュエータ（第１支持アクチュエータ）１４が進行方向に繰り出される。
【００３１】
続いて、図３（ｃ）の第３状態φ３において、前方の支持アクチュエータ１４を径方向に膨張させると、その部分が管路１の内壁に固定される。
【００３２】
続いて図３（ｄ）の第４状態φ４において、後方の支持アクチュエータ１６の膨張を開場する。
【００３３】
続く図３（ｅ）の第５状態φ５において、推進アクチュエータ１２の伸張を解除すると、推進アクチュエータ１２が収縮し、それにともない後方の支持アクチュエータ１６が、進行方向に引っ張られる。
【００３４】
続く図３（ｆ）の第６状態φ６において、後方の第２支持アクチュエータ１６を径方向に膨張させ、第２支持アクチュエータ１６により管路１の内壁をグリップする。
【００３５】
第１状態φ１〜第６状態φ６の１サイクルにより、推進ユニット１０は、ΔＬだけ右方向に進む。移動体２はこの動作を繰り返すことにより、各推進ユニット１０を進行方向に向かって移動させることができる。
【００３６】
図４は、推進アクチュエータ１２、第１支持アクチュエータ１４、第２支持アクチュエータ１６の圧力制御のタイムチャートである。波形のハイの状態は加圧状態を、ローの状態は非加圧状態を示す。したがってハイの状態は、推進アクチュエータ１２の伸張状態、第１支持アクチュエータ１４、第２支持アクチュエータ１６の径方向の膨張状態を表し、ローの状態は、推進アクチュエータ１２の収縮状態、第１支持アクチュエータ１４、第２支持アクチュエータ１６の径方向の非膨張状態（膨張解除状態）を表す。 
【００３７】
図４（ｂ）は、圧力コントローラ３０による第１圧力系統３４、第２圧力系統３６、第３圧力系統３８の圧力制御を示すタイムチャートである。圧力コントローラ３０が圧力を変化させてから、推進アクチュエータ１２、第１支持アクチュエータ１４、第２支持アクチュエータ１６の変形が完了するまでには遅延が生ずる。そこで、圧力コントローラ３０による各圧力系統の圧力変化のタイミングは、各推進ユニット１０において、図４（ａ）の状態変化が順に発生するように最適化される。その結果、図４（ｂ）の圧力系統の圧力と、図４（ｂ）の対応するアクチュエータの状態の波形は必ずしも一致しないことに留意されたい。
【００３８】
以上が移動体２の動作である。この移動体２によれば、管路１内を自走させることができる。一般的に移動体の長さが長くなると、それにより管路１の壁面との摩擦が大きくなり、抵抗力が大きくなる。抵抗力の増大は移動体の推進スピードの低下を意味する。実施の形態に係る移動体２によれば、各推進ユニット１０が独立して推進力を発揮し、推進ユニット１０それぞれが壁面からの抵抗力を受ける。したがって各推進ユニット１０の運動は独立して考えることができるため、移動体２の長さが長くなっても、言い換えれば管路１内に侵入済みの推進ユニット１０の個数が増えても、移動体２の推進スピードを維持することができる。
【００３９】
このように複数の推進ユニット１０が独立に推進力を発生するため、屈曲が多く、したがって抵抗の大きい複雑な管路においても、ある程度の重量物を管路内で搬送することができる。
【００４０】
また、状態変化の順序（圧力制御の順序）を逆にすれば、進行方向を切りかえることも可能である。具体的には、進行方向に対して前方となるアクチュエータを第２支持アクチュエータ１６、進行方向に対して後方となるアクチュエータを、第１支持アクチュエータ１４として上の説明を読み替えればよい。
【００４１】
本発明は、上述の説明から導かれるさまざまな装置に及ぶものであり、特定の構成に限定されるものではない。以下、本発明の範囲を狭めるためではなく、発明の本質や動作の理解を助け、またそれらを明確化するために、より具体的な構成例や変形例を説明する。
【００４２】
２．  具体例
以下では、空気圧を使用する移動体２の具体例について説明する。
【００４３】
２．１  推進アクチュエータ
図５（ａ）、（ｂ）は、推進アクチュエータ１２の構成例を示す図である。推進アクチュエータ１２は、ゴムチューブ（ピール管）４０および拘束カバー４２を含む。ゴムチューブ４０は、両端が閉じられており、その内部は第１圧力系統３４と連通しており、流体による圧力制御が可能となっている。ゴムチューブ４０に流体を流し込む（流体加圧）ことにより、ゴムチューブ４０は膨張する。ゴムチューブ４０自体は、流体加圧により等方的に膨張してもよい。減圧すると、ゴムチューブ４０は収縮する。
【００４４】
ゴムチューブ４０は、径方向に伸縮しない径方向膨張拘束カバー（以下、単に拘束カバーと称する）４２に挿通される。拘束カバー４２の自然長は、ゴムチューブ４０の長さよりも十分に長く、たとえばゴムチューブ４０の長さの２〜４倍としてもよい。この倍率は、推進ユニット１０自体の収縮率を規定する。拘束カバー４２は、たとえばヒダを有する蛇腹構造（アコーディオン構造、ベローズ構造）を有しており、図５（ｂ）に示すように、軸方向に圧縮した状態で、その両端がゴムチューブ４０と固定される。拘束カバー４２はコルゲートチューブであってもよい。
【００４５】
図６（ａ）、（ｂ）は、図５の推進アクチュエータ１２の推進力、牽引力の測定結果を示す図である。測定に用いた推進アクチュエータ１２は、外径８．２ｍｍ、肉厚０．９ｍｍ、長さ３０ｍｍのアメゴムチューブに、外径１０ｍｍの拘束カバー７５ｍｍを被せて製作したものである。図６（ａ）は圧力と推進力の関係を示し、図６（ｂ）は自然長からの伸びと、牽引力を示す。
【００４６】
図６（ａ）、（ｂ）から分かるように、図５の推進アクチュエータ１２によれば、湾曲管内を推進可能な柔軟構造を有しながら、高い伸縮率と推力を実現できる。
【００４７】
２．２  支持アクチュエータ
図７（ａ）〜（ｃ）は、支持アクチュエータの構成例を示す図である。第１支持アクチュエータ１４および第２支持アクチュエータ１６は同様に構成される。図７（ａ）に示すように、支持アクチュエータ１４（１６）は、ゴムチューブ５０および弾性カバー５２を備える。ゴムチューブ５０は、両端が閉じられており、その内部は第２圧力系統３６（もしくは第３圧力系統３８）と連通しており、流体による加減圧が可能となっている。ゴムチューブ５０に流体を流し込む（流体加圧）ことにより、ゴムチューブ５０は膨張する。ゴムチューブ４０自体は、流体加圧により等方的に膨張してもよい。
【００４８】
ゴムチューブ５０は、周方向に伸縮可能であり、軸方向に伸びない筒状の弾性カバー５２に覆われている。図７（ｂ）に示すように、弾性カバー５２は、第１方向に伸び易く、それと直交する第２方向に伸びにくい（1-way stretch）布を、２枚、筒状に貼り合わせて構成してもよい。１枚の布で筒状の弾性カバー５２を作製しても構わない。図７（ｃ）はゴムチューブ５０を加圧した状態を示す。加圧によりゴムチューブ５０が膨張すると、弾性カバー５２は、軸方向には伸びず、周方向に伸びる。これにより支持アクチュエータ１４は径方向に膨張する。
【００４９】
図８は、図７の支持アクチュエータの支持力の測定結果を示す図である。測定に用いた支持アクチュエータは、外径１６ｍｍ、肉厚０．９ｍｍ、長さ８０ｍｍのアメゴムチューブに、最大外径６０ｍｍ、長さ８０ｍｍの弾性カバー５２を被せて製作したものである。測定は、支持アクチュエータを、内径５０ｍｍの中で膨張させた状態で行った。
【００５０】
図８から分かるように、図７（ａ）の支持アクチュエータ１４によれば配管径５０ｍｍ以下で十分に大きな支持力（グリップ力）を発揮できる。
【００５１】
２．３  連結部
図９は、連結部の構成例を示す図である。連結部２０は、第１圧力系統３４、第２圧力系統３６、第３圧力系統３８に対応する３本の供給経路であるチューブ３２Ａ〜３２Ｃを含む。好ましくはチューブ３２Ａ〜３２Ｃはコイリングチューブであり、３本のコイリングチューブを束ねることにより、連結部２０が形成される。この連結部２０は、推進ユニット１０の移動（推進アクチュエータ１２の伸縮）に応じて受動的に伸縮する。
【００５２】
複雑な管路では、隣接する推進ユニット１０の速度が異なる状況も生じうるが、連結部２０が受動的に伸縮することで、隣接する推進ユニット１０が相互に悪影響を及ぼすのを防止できる。また、流体圧の供給経路が連結部２０を兼ねるため、移動体２を軽量化できる。
【００５３】
２．４  移動体の試作機の性能
図５の推進アクチュエータ１２、図７の支持アクチュエータ１４（１６）、図９の連結部２０を組み合わせて、移動体２を作製した。移動体２の重量は、長さが２５０ｍｍの推進ユニット１０と、３００ｃｍの供給経路（連結部２０）を含めて、７６０ｇと非常に軽量である。
【００５４】
この移動体２を、内径５０ｍｍの直線状の配管内で推進（前進運動）させたところ、５回の試行の平均速度として６１．１ｍｍ／ｓを得た。またスムーズな後退運動が可能であることも確認された。
【００５５】
また、５００ｍｍ間隔で９０度の屈曲部が設けられた３次元的な配管内で推進させたところ、５回の試行の平均速度として５９．０ｍｍ／ｓを得た。当然ながら３次元的な配管は、鉛直管も含んでいる。またスムーズな後退運動が可能であることも確認された。
【００５６】
さらに、Ｕ字の屈曲部を有する配管内で推進させたところ、５回の試行の平均速度として５５．２ｍｍ／ｓを得た。またスムーズな後退運動が可能であることも確認された。
【００５７】
水平管、鉛直管、湾曲管、Ｕ字管が複雑に組み合わさった配管内で推進実験を行ったところ、５回の試行の平均速度として３４．６ｍｍ／ｓを得た。またスムーズな後退運動が可能であることも確認された。
【００５８】
図１０（ａ）は、移動体２の試作機の推進力の測定結果を示す図である。横軸は推進距離（管路への侵入長）を、縦軸は移動体２の先頭部分の推進力を示す。図１０（ａ）から、侵入長が増えても、推進力が低下しないことが確認できる。この利点は以下の比較技術との対比によってより明確となる。
【００５９】
比較技術として、ヘッド部分にのみ推進機構を備える移動体を考える。比較技術における推進機構はモータなどの電気的手段であってもよいし、流体圧を利用したものであってもよい。比較技術に係る移動体は、ヘッド部分から、カメラの配線や、電力供給（流体供給）のための配線が引き出される。これらの配線と配管との接触抵抗は、推進距離（侵入長）が長くなるほど大きくなり、また配線の重量も推進距離（侵入長）が長くなるほど増加する。したがって比較技術に係る移動体では、推進距離が長くなるにしたがって推進力が低下することを避けられない。実施の形態に係る移動体２では、各推進ユニット１０は、長い配線のうち一部分のみを運搬していることと等価であるから、推進距離が長くなっても、それに応じて管路内の推進ユニットの個数が増加していくため、推力の低下が抑制される。
【００６０】
続いて、１個の推進ユニット１０の最適な長さについて考察する。推進ユニット１０の推力(伸長時の力)および牽引力（収縮時の力）は、圧力が増すと増加するが、ユニットの長さによらず一定である。１個の推進ユニット１０が一度に通過する曲がり管（屈曲部）の個数が増すと、摩擦抵抗も増加する。図１０（ｂ）は、内径５０ｍｍのアクリル製の９０°の屈曲部が５００ｍｍ毎に配置された環境において、推進ユニット１０を牽引した際に生じる摩擦抵抗の測定結果を示す図である。推進ユニット１０の生成する牽引力がこの摩擦抵抗より小さい時、収縮できず推進不能となる。
【００６１】
そこで、１組の推進ユニット１０の長さを短くすれば、１個の推進ユニット１０が一回の収縮動作時に遭遇する曲がり管の個数を減らすことができ、牽引力が摩擦抵抗を上回る状態を常に保持することが可能となる。一方、推進ユニット１０の長さが短くなると、1サイクルの加減圧動作時における推進距離が低下し、推進効率が劣化する。そこで１個の推進ユニット１０の長さは、一度の牽引動作時に遭遇する曲がり管の摩擦抵抗が牽引力を上回らない範囲において、なるべく長くするとよい。
【００６２】
３．  用途
続いて、移動体２の用途を説明する。移動体２は、排水管、給水管、空調関係の配管、ガス管といった狭隘経路内の探索機に好適に利用できる。図１１（ａ）は、探索機１００を示す図である。探索機１００は、ヘッドユニット１０２、カメラ１０４および上述の移動体２を備える。カメラ１０４はヘッドユニット１０２に取り付けられる。ヘッドユニット１０２には、その他、方向制御用のアクチュエータや、高圧洗浄用のノズルなどが設けられてもよい。移動体２は、コネクタ６２を介して連結ユニット６０を継ぎ足し可能に構成される。ひとつの連結ユニット６０は、推進ユニット１０と連結部２０のセットを少なくともひとつ含み、別の連結ユニット６０と着脱可能となっている。連結ユニット６０は、推進ユニット１０と連結部２０のセットをひとつ含んでいる。
【００６３】
図１１（ｂ）は、探索機１００の運用の一例を説明する図である。この例では、ビル内の配管１が検査対象となっている。作業者は、ヘッドユニット１０２が推進するにしたがって、連結ユニット６０を継ぎ足していく。これにより管路１の挿入口３よりも外側の部分を短くすることができる。
【００６４】
比較として、継ぎ足し不能に構成された移動体２が１０ｍであったとする。そのうち５ｍが管路１の内部に挿入された状態では、残りの５ｍが挿入口３から管路１の外部にはみ出ていることとなる。この状況では、はみ出た５ｍは推進に寄与しないばかりか、管路１内の推進力に抗う負荷となる。さらには、圧力コントローラ３０が発生する圧力は、はみ出た５ｍの部分にも無駄に供給されるため無駄が生ずる。
【００６５】
これに対して、移動体２を継ぎ足し可能に構成することで、推進に寄与しない部分を減らすことができる。
【００６６】
図１２（ａ）、（ｂ）は、コネクタ６２の断面図である。図１２（ａ）は、空気圧を用いた移動体２のコネクタ６２を示す。コネクタ６２は、筐体７０と、その内部に収容された複数の連結部を備える。複数の連結部は、チューブ（圧力系統）３２Ａ〜３２Ｃ、カメラケーブル７２それぞれに対応する。さらにコネクタ６２には、高圧洗浄水の供給チューブ７４に対応する連結部、ヘッドユニットの操舵用の制御ライン７６に対応する連結部などが設けられてもよい。
【００６７】
図１２（ｂ）は、水圧を用いた移動体２のコネクタ６２を示す。コネクタ６２は、筐体７０と、その内部に収容された複数の連結部を備える。複数の連結部は、チューブ（圧力系統）３２Ｄ、３２Ｅ、カメラケーブル７２それぞれに対応する。さらにコネクタ６２には、図２（ｂ）のバルブ３９Ａ〜３９Ｆを制御するための制御ライン７８に対応する連結部が設けられる。高圧洗浄水の供給チューブは、チューブ３２Ｄと兼用することが可能である。コネクタ６２には、洗浄ノズルの制御ライン７９に対応する連結部が設けられる。
【００６８】
以上、本発明について、実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、こうした変形例について説明する。
【００６９】
４．  変形例
４．１  第１変形例
実施の形態では、連結部２０を受動的に伸縮可能に構成したがその限りでない。たとえば連結部２０を弾性部材で構成してもよい。この場合、図３（ｂ）の第２状態φ２において連結部２０にエネルギーを蓄え、図３（ｄ）、（ｅ）の第４状態φ４から第５状態φ５に遷移する際に、連結部２０が推進アクチュエータ１２の収縮をアシストしてもよい。
【００７０】
４．２  第２変形例
実施の形態では、推進アクチュエータ１２を、ひとつの伸縮可能なアクチュエータで構成したがその限りでない。図１３は、第２変形例に係る移動体２を示す図である。推進アクチュエータ１２は、長さの制御が可能な２つの推進アクチュエータ１２，１７を含む。
第２推進アクチュエータ１７の一端は第２支持アクチュエータ１６と接続される。第３支持アクチュエータ１８は、第２推進アクチュエータ１７の他端に設けられる。
【００７１】
これにより、推進ユニット１０当たりのグリップ力および推進力を高めることができる。
【００７２】
また図１において、ひとつの推進アクチュエータ１２を、直列に接続された複数のアクチュエータで構成してもよい。
【００７３】
４．３  第３変形例
実施の形態では連結部２０を能動的に収縮する部材としたがその限りでなく、連結部２０を、供給圧力に応じて長さの制御可能な部材としてもよい。たとえば連結部２０を、推進アクチュエータ１２と同様に構成し、圧力コントローラ３０によって連結部２０への供給圧力を制御するようにしてもよい。
【００７４】
この場合、連結部２０も推進力を発揮することになるため、移動体２の単位長さ当たりの重量が重くなるような用途や、配管の内壁からの抵抗が大きな用途で有効である。
【００７５】
４．４  第４変形例
実施の形態では、工業用管路内の移動体を説明したが、生体管路内においても移動体２は有用である。
【００７６】
実施の形態にもとづき、具体的な用語を用いて本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が認められる。
【符号の説明】
【００７７】
１…管路、２…移動体、１０…推進ユニット、１２…推進アクチュエータ、１４…第１支持アクチュエータ、１６…第２支持アクチュエータ、２０…連結部、３０…圧力コントローラ、３１…空気圧源、３２…チューブ、３３…バルブ、３４…第１圧力系統、３６…第２圧力系統、３８…第３圧力系統、４０…ゴムチューブ、４２…拘束カバー、５０…ゴムチューブ、５２…弾性カバー、６０…連結ユニット、６２…コネクタ、１００…探索機、１０２…ヘッド、１０４…カメラ。
【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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