(57)【要約】【課題】  本発明は、吸着走行脚自体での回転モーメント対応を実現し、吸着走行脚がそれぞれ独立して回転モーメント力へ対応することができる回転モーメント対応機構を提供することにある。【解決手段】  この発明は、壁面吸着走行ロボット１０の吸着パッド１に回転モーメント対応機構２を設け、荷重により吸着パッド１に回転モーメント力がかかっても、回転モーメント対応を前記回転モーメント対応機構２で受けることにより、吸着パッド１の真空剥離を防止できる回転モーメント対応機構２を提供するものである。【選択図】  図１
2018111491.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリート等の壁面に吸着走行する壁面走行ロボットの吸着走行脚の吸着パッドに設けられる回転モーメント対応機構であって、
該回転モーメント対応機構が、吸着パットを保持する吸着パッド枠体から回転モーメント力に対応する方向に突出して設けられる回転モーメント対応竿と、該回転モーメント対応竿の先端に設けられ、吸着パッドの吸着時に壁面に当接する接面部を有する回転モーメント調整脚とによって構成されることを特徴とする回転モーメント対応機構。
【請求項２】
前記回転モーメント調整脚の接面部は、弾性体で形成されることを特徴とする請求項１記載の回転モーメント対応機構。
【請求項３】
前記吸着パッド枠体から左右方向に延出する複数の回転モーメント対応竿を有することを特徴とする請求項１または２記載の回転モーメント対応機構。
【請求項４】
前記吸着パッド枠体から上方向に延出する回転モーメント対応竿を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の回転モーメント対応機構。
【請求項５】
前記回転モーメント対応竿には、前記回転モーメント調整脚を壁面側に付勢する付勢機構が設けられることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の回転モーメント対応機構。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１つに記載の回転モーメント対応機構を具備することを特徴とする壁面走行ロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、垂直壁面真空吸着自走ロボットの吸着パッドに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
社会インフラ劣化に伴い、コンクリート構造物垂直壁面の自走ロボットが要望されている。
【０００３】
特許文献１（特公平２−５８０７０号公報）は、真空吸着若しくは磁気吸着の複数の吸着盤を先端部に有する２組の脚部を走行本体に備え、２組の脚部の交互吸着により壁面に沿って歩行する壁面吸着移動装置又は走行本体を備えた真空吸着もしくは磁気吸着の吸着盤により壁面に吸着し車輪等にて走行する壁面吸着移動装置において、壁面昇降時における装置の重量および装置の重心位置と壁面間の距離に基づく剥離モーメントの作用による壁面に対する装置の吸着力低下を防止するべく、装置に対し装置の上部吸着点と下部吸着点の中間位置より下方部側に壁面に対して押圧力を付与するシリンダ等の押圧部材およびローラを開示している。
【０００４】
特許文献２（特開平１１−７９０１９号公報）は、外側吸着枠と内側吸着枠とが移動自在に組み合わされた吸着機構と、外側吸着枠と内側吸着枠にそれぞれ設けられた吸着要素と、外側吸着枠の吸着要素を被切断壁面に吸着させた状態で内側吸着枠の吸着要素を浮かせ、次に移動操作して内側吸着枠の吸着要素を移動させて被切断面に吸着固定し、この状態で外側吸着枠の吸着要素を浮かせて移動するという動作を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操作される切断機構と、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壁面移動式切断装置を開示している。
【０００５】
本発明者による特許文献３（特開２０１７−１００２２２号公報）は、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吸着走行部とし、複数の吸着走行部により検査装置部を挟持可能とした壁面自走ロボットを開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特公平２−５８０７０号公報
【特許文献２】特開平１１−７９０１９号公報
【特許文献３】特開２０１７−１００２２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
垂直壁面を吸着走行するロボットでは、荷重により壁面吸着剥離を起こす回転モーメント力が働くことは知られている。上述した特許文献には、ロボット全体の回転モーメント力に対応するため、回転モーメント相殺機構や、外側吸着枠と内側吸着枠とが移動自在に組み合わされた吸着機が開示されている。しかしながら、吸着走行脚が部分的に非吸着となり、残存の吸着走行脚のみで壁面に吸着しロボットの重量全体を支える走行動作時においては、回転モーメント力への対応が難しくならざるを得ない。ロボット本体（枠体）と吸着走行脚の間が柔締結の場合、または本体が可撓性を有す場合、または本体のサイズが大きく撓みが生じる場合には、吸着走行脚が重い本体を支えることから、重心位置が不安定であり、走行時の回転モーメント力への対応は、更に難しくなる。
【０００８】
このため、本発明は、吸着走行脚自体での回転モーメント対応を実現し、吸着走行脚がそれぞれ独立して回転モーメント力へ対応することができる回転モーメント対応機構を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、コンクリート等の壁面に吸着走行する壁面走行ロボットの吸着走行脚の吸着パッドに設けられる回転モーメント対応機構であって、該回転モーメント対応機構が、吸着パットを保持する吸着パッド枠体から回転モーメント力に対応する方向に突出して設けられる回転モーメント対応竿と、該回転モーメント対応竿の先端に設けられ、吸着パッドの吸着時に壁面に当接する接面部を有する回転モーメント調整脚とによって構成されるものである。これによって、前記吸着パッドが対象壁面に吸着した際に、前記回転モーメント対応機構の回転モーメント調整脚が、吸着パッドから所定距離離れた位置で吸着パッドと同時に壁面を付勢し、吸着パッドにかかる回転モーメント力を回転モーメント調整脚で受けることができるため、吸着パッドの吸着剥離を防止できるものである。また、前記回転モーメント調整脚の接面部は、弾性体で形成されることが望ましい。
【００１０】
さらに、本発明に係る回転モーメント対応機構は、吸着パッド枠体から複数の方向、例えば吸着パッドの左右方向に延出する複数の回転モーメント対応竿を有するものである。さらには、吸着パッドの上方向に延出する回転モーメント対応竿を有するようにしても良いものである。これによって、吸着面の左右側および／もしくは上側方向に設けられ、重心による下側への回転モーメント力に対応するだけでなく、左右方向および／もしくは上側への回転モーメント対応による吸着対象壁面との平行性維持機能を備え、左右および／もしくは上下への回転モーメント力への対応を強化するものである。
【００１１】
さらにまた、本発明に係る回転モーメント対応機構において、前記回転モーメント対応竿には、前記回転モーメント調整脚を壁面側に付勢する付勢機構が設けられることが好ましい。この付勢機構は、前記回転モーメント対応竿を反対方向に延出させると共に、その端部を引っ張ることによって前記回転モーメント調整脚を壁面側に押しつけるものであっても良いが、回転モーメント調整脚を壁面側に押しつけるものであれば、特にその構造について限定されるものではない。
【００１２】
また、本発明は、壁面吸着走行ユニットを備えてなる壁面走行ロボットにおいて、吸着走行ユニットの吸着走行脚が前記吸着パッドを備えるようにしても良いものである。これによって、本体（枠体）の撓みや歪みにも関わらず、吸着走行脚自体が独立して回転モーメント対応を実現し、加えて壁面走行ロボットの枠体下端部に設けられた回転モーメント相殺機構との相乗効果により、壁面吸着剥離を起こさない壁面自走ロボットを提供するものである。
【発明の効果】
【００１３】
したがって、本発明によれば、吸着走行脚自体に回転モーメント力に対応する機構を設けたことから、本体構造の如何に関係なく、吸着走行脚自体での回転モーメント力対応を実現したものであり、走行時に壁面吸着脚数が減少した場合にでも、吸着走行脚がそれぞれ独立して回転モーメント力へ対応することができ、吸着剥離という課題を解決することができるという効果を有するものである。
【００１４】
さらに、壁面走行ロボットの吸着走行脚の吸着パッドに回転モーメント対応機構を設けたため、壁面走行ロボットの枠体下端部に設けられた回転モーメント相殺機構との相乗効果により、垂直壁面の走行安定性が高まるという効果を奏するものである。
【００１５】
さらにまた、壁面走行ロボットは、吸着パッドそれ自体が独立して回転モーメント対応を行うため、枠体の歪みや反り、撓みの影響を削減し、軽量素材・軽量枠体での構成が可能となるという効果を奏するものである。
【００１６】
さらに、前記回転モーメント対応機構に、前記回転モーメント調整脚を壁面側に付勢する付勢機構を設けたことによって、さらに吸着パッドの回転モーメント対応力を向上させることができるという効果を奏するものである。
【００１７】
また、吸着パッドは各々の回転モーメント対応機構により、吸着時の壁面への平行性が高まり、屈曲した壁面への吸着性が向上するという効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は本発明の実施例１に係る吸着走行脚の斜視図である。
【図２】図２は本発明の実施例２に係る吸着走行脚の斜視図である。
【図３】図３は本発明の実施例３を示した斜視図である。
【図４】図４は本発明の実施例４を示した側面図である。
【図５】図５は吸着走行脚を備える壁面走行ロボットの側面図である。
【図６】図６は吸着走行脚を備える壁面走行ロボットの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明に係る吸着走行脚３は、例えば図５及び図６に示すように、例えば壁面走行ロボット１０の枠体６内の所定の位置に複数配置されるもので、さらに前記枠体６には、前記枠体６に対して吸着走行脚３を上下方向（Ｙ方向）に移動させるＹ方向移動機構１０−２と、吸着走行脚３を左右方向（Ｘ方向）に移動させるＸ方向移動機構１０−３とが設けられ、さらにそれぞれの吸着走行脚３には、吸着パッド１を壁面に対する方向（Ｚ方向）に移動させる伸縮機構５が設けられる。これによって、前記Ｙ向移動機構１０−２と、前記Ｘ向移動機構１０−３と、前記伸縮機構５とが協働して動作することによって、前記壁面走行ロボット１０が壁面をＸＹ方向に自在に移動することができるものである。
【００２０】
さらに、前記壁面走行ロボット１０には、前記枠体６の下端側に回転モーメント相殺機構１０−５が設けられる。これによって、壁面走行ロボット１０の重量によって壁面走行ロボット１０にかかる回転モーメント力を、前記回転モーメント相殺機構１０−５によって相殺することできるものである。さらに、枠体６の可撓性や撓み等による回転モーメント力に対応するために、それぞれの吸着パッド１に回転モーメント対応機構２が設けられる。
【実施例１】
【００２１】
図１に示される実施例１に係る回転モーメント対応機構２は、吸着パッド１が備えられた吸着走行脚３に設けられる。尚、前記吸着走行脚３は、伸縮機構５および吸着機構４を備える。前記吸着走行脚３は、前記ロボット１０の枠体６に設けられた伸縮機構５より支持され、吸着パッド１が備えられるものである。
【００２２】
前記回転モーメント対応機構２は、前記吸着パッド１から下方に所定の距離突出して設けられた回転モーメント対応竿２−１Ａ、２−１Ｂと、前記吸着パッド１の下側から壁面側に突出した一端には回転モーメント調整脚２−１−１Ａ、２−１−１Ｂとから構成されるもので、さらに前記回転モーメント調整脚２−１Ａ、２−１Ｂの先端の接面部は弾性体を備えるものである。これによって、前記壁面走行ロボット１０が壁面を走行中に前記吸着パッド１が壁面に吸着した場合には、前記吸着パッド１の下側に設けられた前記回転モーメント対応竿２−１Ａ、２−１Ｂに螺設された前記回転モーメント調整脚２−１−１Ａ、２−１−１Ｂが、前記吸着パッド１の下側で壁面を付勢し、壁面走行ロボット１の荷重から生じる回転モーメント力により、前記吸着パッド１が下方に回転し、吸着剥離が起こらない様に保持している。尚、前記回転モーメント調整脚２−１−１Ａ、２−１−１Ｂは、前記回転モーメント対応竿２−１Ａ、２−１Ｂに螺設されており壁面への付勢の高さを変更できるので回転モーメント力への対応力を変更することができる。
【００２３】
前記回転モーメント対応機構２は、前記壁面走行ロボット１０の枠体６に設けられた回転モーメント相殺機構１０−５と一緒に壁面に対して付勢をおこなう。前記枠体６の可撓性や撓み等により前記回転モーメント相殺機構１０−５だけでは難しかった回転モーメント力への対応を、個々の前記吸着走行パッド１に設けた前記回転モーメント対応機構２が行うため、壁面走行ロボット１０の壁面吸着走行の安定性は大きく向上した。
【実施例２】
【００２４】
実施例２に係る吸着走行脚３は、伸縮機構５と吸着機構４とを備え、前記吸着走行脚３の一端は、前記ロボット１０の枠体６に設けられた伸縮機構５により支持され、他端には吸着パッド１が設けられている。
【００２５】
実施例２に係る回転モーメント対応機構２は、前記吸着パッド１の前後左右に突出し設けられた回転モーメント対応竿２−１Ａ、２−１Ｂ、２−２Ａ、２−２Ｂ、２−３Ａ、２−３Ｂ、２−４Ａ、２−４Ｂが、一端を前記吸着パッド１に固設され、前記吸着パッド１から突出した他端には回転モーメント調整脚２−１−１Ａ、２−１−１Ｂ、２−２−１Ａ、２−２−１Ｂ、２−３−１Ａ、２−３−１Ｂ、２−４−１Ａ、２−４−１Ｂが各々螺設される。尚、回転モーメント対応竿２−３Ａ、２−３Ｂおよび回転モーメント調整脚２−３−１Ａ、２−３−１Ｂについては、吸着走行脚３の影に隠れているため、図２において図示されていないが、回転モーメント対応竿２−４Ａ、２−４Ｂおよび回転モーメント調整脚２−４−１Ａ、２−４−１Ｂに対応する形で存在しているものである。
【００２６】
前記壁面走行ロボット１０が壁面を走行中に、前記吸着パッド１が壁面に吸着した場合には、前記吸着パッド１の下側に設けられた前記回転モーメント対応竿２−１Ａ、２−１Ｂに螺設された前記回転モーメント調整脚２−１−１Ａ、２−１−１Ｂが、前記吸着パッド１の下側で壁面を付勢し、壁面走行ロボット１の荷重から生じる回転モーメント力により、前記吸着パッド１が下方に回転し、吸着剥離が起こらない様に保持している。また同時に、前記回転モーメント調整脚２−２−１Ａ、２−２−１Ｂ、２−３−１Ａ、２−３−１Ｂ、２−４−１Ａ、２−４−１Ｂが、前記吸着パッド１の吸着面が壁面と平行になる様に、壁面に対し付勢する。
【００２７】
前記回転モーメント調整脚２−１−１Ａ、２−１−１Ｂ、２−２−１Ａ、２−２−１Ｂ、２−３−１Ａ、２−３−１Ｂ、２−４−１Ａ、２−４−１Ｂは、前記回転モーメント対応竿２−１Ａ、２−１Ｂ、２−２Ａ、２−２Ｂ、２−３Ａ、２−３Ｂ、２−４Ａ、２−４Ｂに螺設しているため、各々壁面への付勢の高さを変更できるので回転モーメント力への対応力の調整、及ぶ前記吸着パッド１の吸着面を吸着対象壁面に対し平行となる様に調整が可能となっている。
【００２８】
また、前記吸着パッド１の回りに設けた前記回転モーメント対応竿２−１Ａ、２−１Ｂ、２−２Ａ、２−２Ｂ、２−３Ａ、２−３Ｂ、２−４Ａ、２−４Ｂの替わりに、前記吸着パッド１の外周部に円盤体を設け、該円盤体に前記回転モーメント調整脚２−１−１Ａ、２−１−１Ｂ、２−２−１Ａ、２−２−１Ｂ、２−３−１Ａ、２−３−１Ｂ、２−４−１Ａ、２−４−１Ｂを設けても良い。
【００２９】
前記回転モーメント対応機構２は、前記壁面走行ロボット１０の枠体６に設けられた回転モーメント相殺機構１０−５と同時に壁面に対する付勢をおこなう。枠体６の可撓性や撓み等により前記回転モーメント相殺機構１０−５だけでは難しかった回転モーメント力への対応を、個々の前記吸着走行パッド１に設けた前記回転モーメント対応機構２が行うため、壁面走行ロボット１０の壁面吸着走行の安定性は向上した。
【実施例３】
【００３０】
実施例３に係る吸着走行脚３は、伸縮機構５と吸着機構４とを備え、前記吸着走行脚３の一端は、前記ロボット１０の枠体６に設けられた伸縮機構５により支持され、他端には吸着パッド１が設けられている。
【００３１】
実施例３に係る回転モーメント対応機構２は、前記吸着パッド１の下方に突出して設けられた回転モーメント対応竿２−１Ａ、２−１Ｂが、一端を前記吸着パッド１の背面に固設され、前記吸着パッド１から突出した他端には回転モーメント調整脚２−１−１Ａ、２−１−１Ｂが各々螺設される。
【００３２】
また、実施例３に係る回転モーメント対応機構２の特徴は、前記前記回転モーメント対応竿２−１Ａ、２−１Ｂ、特に回転モーメント対応から前記吸着バッド１の反対側に延出して形成された回転モーメント調整脚２−１−１Ａ、２１−１Ｂを壁面方向に付勢する付勢機構２０を設けたことである。
【００３３】
具体的には、前記付勢機構２０は、図３および図４に示されるように、前記回転モーメント対応竿２−１Ａ、２−１Ｂから回転モーメント対応竿２−１Ａ、２−１Ｂの延出方向とは反対側に延出する付勢竿２−５Ａ、２−５Ｂと、前記吸着走行脚３の枠体、特にＸＹ方向移動枠２１と前記付勢竿２−５Ａ、２−５Ｂとの間に設けられるスプリング２２Ａ、２２Ｂとによって構成され、このスプリング２２Ａ、２２Ｂが前記付勢竿２−５Ａ、２−５Ｂを引っ張ることによって、前記回転モーメント対応竿２−１Ａ、２−１Ｂを介して回転モーメント調整脚２−１−１Ａ、２−１−１Ｂが壁面側に付勢されるものである。
【００３４】
これによって、吸着パッド１の回転モーメント力に対する耐力を増大させることができるため、吸着剥離を確実に防止できるものである。
【００３５】
この実施例３では、実施例１の構造に対応して下方に延出した回転モーメント対応竿２−１Ａ、２−１Ｂに付勢機構２０を設けたものであるが、実施例２に記載される構造、複数の回転モーメント対応竿２−１Ａ、２−１Ｂ、２−２Ａ、２−２Ｂ、２−３Ａ、２−３Ｂ、２−４Ａ、２−４Ｂのそれぞれに付勢機構２０を設けるようにしても良いものである。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
以上、壁面走行ロボットの吸着パッド１に対する回転モーメント対応機構２について説明したが、上述した構成の回転モーメント対応機構２は、あらゆる分野使用される吸着パットについても同様の効果を得ることができるものである。
【符号の説明】
【００３７】
１  吸着パッド
２  回転モーメント対応機構
２−１Ａ、２−１Ｂ、２−２Ａ、２−２Ｂ、２−３Ａ、２−３Ｂ、２−４Ａ、２−４Ｂ  回転モーメント対応竿
２−１−１Ａ、２−１−１Ｂ、２−２−１Ａ、２−２−１Ｂ、２−３−１Ａ、２−３−１Ｂ、２−４−１Ａ、２−４−１Ｂ  回転モーメント調整脚
３  吸着走行脚
４  吸着機構
５  伸縮機構
１０  壁面走行ロボット
１０−１  枠体
１０−２  Ｘ方向移動機構
１０−３  Ｙ方向移動機構
１０−５  回転モーメント相殺機構
２０  付勢機構
【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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