(57)【要約】【課題】  本発明は、点検対象であるブレード面上を直接吸着自走することができ、点検対象の各部に近接し静止画像及び動画点検を可能にする点検ロボット装置を提供する。【解決手段】  本発明に係る点検ロボット装置は、点検手段及び制御手段を搭載するロボット本体２を、被検体上に吸着支持すると同時に移動させる複数の脚部３を具備し、それぞれの脚部３が、前記被検体に吸着する吸着部３０と、前記吸着部３０をその一端に揺動自在に保持する駆動アーム部３１と、該駆動アーム部３１の他端を揺動自在に保持する脚部支持アーム３２と、前記ロボット本体２に設けられ、前記脚部支持アーム３２を回転自在に保持する脚部回転保持部３３とを具備するものである。【選択図】  図１
2018086700.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
点検手段及び制御手段を搭載するロボット本体と、該ロボット本体を、被検体上に吸着支持すると同時に移動させる複数の脚部とによって構成される点検ロボット装置において、
それぞれの脚部は、前記被検体に吸着する吸着部と、前記吸着部をその一端に揺動自在に保持する駆動アーム部と、該駆動アーム部の他端を揺動自在に保持する脚部支持アームと、前記ロボット本体に設けられ、前記脚部支持アームを回転自在に保持する脚部回転保持部とを具備し、
前記駆動アーム部が、前記吸着部を揺動させる吸着部揺動手段と、該駆動アーム部を前記支持アームに対して揺動させるアーム揺動手段とを具備し、
前記制御手段が、前記吸着部を前記被検体に対して吸着させる吸着手段と、前記吸着部揺動手段と、前記アーム揺動手段と、前記脚部回転保持部において前記脚部支持アームを回転させる回転手段とを連動して制御することを特徴とする点検ロボット装置。
【請求項２】
前記脚部は、前記ロボット本体の前進後退方向の両側にそれぞれ対応して複数配置され、前記制御手段によってそれぞれの吸着部をロボット本体の進行方向に交互に移動させることを特徴とする請求項１記載の点検ロボット装置。
【請求項３】
前記複数の脚部は、ロボット本体の左右の対となる複数の対によって構成され、前記ロボット本体の進行方向に沿って前記対となる脚部の動作が順次逆動作となることを特徴とする請求項２記載の点検ロボット装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力発電装置に使用されるブレードの点検のために、ブレード上を吸着自走し、カメラの遠隔操作による画像の詳細点検等を行うことのできる点検ロボット装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１（特開２００３−６２７７１号公報）に開示される点検ロボット装置は、シリンダのピストンの往復動により一方向に移動する外側フレームと内側フレームのうち被検体壁面に吸着状態ではない一方を被検体壁面に吸着状体にある他方に対して相対的に一方向に移動させ、外側フレームに取り付けられ被検体壁面の曲面を曲面センサが検出すると移動方向前側の外側駆動脚の伸長量を大きくするようにしたものである。これによって、特許文献１の点検ロボット装置は、平面から曲面を連続して自走して曲面部分の検査を可能にしたものである。
【０００３】
特許文献２（特開２０１２−１１６３７３号公報）は、クローラ走行装置において、走行装置の回転輪を役割分割し、回転輪の調整により接面姿勢の調整を可能とし、また接面姿勢矯正機構を設け、吸着パッドを平行に接面させる構造を設けたことを特徴とする。
【０００４】
特許文献３（特開２０１３−１９３１９８号公報）に開示される壁面走行用ロボットは、ロボット本体に、ロボットを移動させる多関節アームと、圧縮空気を送風した場合に生じる負圧を利用して壁面への吸着を行う非接触吸着装置とを設け、この非接触吸着装置の吸着面に、ロボット本体の走行を可能にする効力発生手段を設けることを特徴とするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−６２７７１号公報
【特許文献２】特開２０１２−１１６３７３号公報
【特許文献３】特開２０１３−１９３１９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来、風力発電装置に使用される大型のブレードの点検するために、ブレード点検ロボットが開発された。このブレード点検ロボットは、左右両側面に設けられたスポンジのクローラ車輪と、前後両側に設けられたスポンジ車輪に挟まされた方形空間にブロワーを設け、ブロワーにより生じる負圧により壁面に吸着し、左右両側面に設けられたクローラ車輪の回転による前進／後退の推進力により自走するものである。特にこのクローラ型点検ロボットは、鉄塔部のみに吸着可能であり、風車塔とナセルの境界部まで上昇されて、風車塔と平行に止められたブレードを裏面からビデオカメラにより遠目ビデオ監視するものであった。このため、１０ｍ程度離れた距離からの遠目ビデオ点検であることから、点検精度は低いという問題がある。
【０００７】
また、ドローンによる点検の場合、あまり接近することができないので、例えば１０ｍ程度離れた位置から望遠カメラによる動画点検を行うものである。この場合、ドローンの揺れる画像から数ｍｍ程度の傷は判定が困難であるという問題がある。また風速が高い場合には飛行ができないという問題もある。
【０００８】
このため、本発明は、点検対象であるブレード面上を直接吸着自走することができ、点検対象の各部に近接し静止画像及び動画点検を可能にする点検ロボット装置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、点検手段及び制御手段を搭載するロボット本体と、該ロボット本体を、被検体上に吸着支持すると同時に移動させる複数の脚部とによって構成される点検ロボット装置において、それぞれの脚部は、前記被検体に吸着する吸着部と、前記吸着部をその一端に揺動自在に保持する駆動アーム部と、該駆動アーム部の他端を揺動自在に保持する脚部支持アームと、前記ロボット本体に設けられ、前記脚部支持アームを回転自在に保持する脚部回転保持部とを具備し、前記駆動アーム部が、前記吸着部を揺動させる吸着部揺動手段と、該駆動アーム部を前記脚部支持アームに対して揺動させるアーム揺動手段とを具備し、前記制御手段が、前記吸着部を前記被検体に対して吸着させる吸着手段と、前記吸着部揺動手段と、前記アーム揺動手段と、前記脚部回転保持部において前記脚部支持アームを回転させる回転手段とを連動して制御することにある。
【００１０】
前記脚部は、前記ロボット本体の前進後退方向の両側にそれぞれ対応して複数配置され、前記制御手段によって前記吸着部をロボット本体の進行方向に交互に移動させることが望ましい。さらに、前記複数の脚部は、ロボット本体の左右の対となる複数の対によって構成され、前記ロボット本体の進行方向に沿って前記対となる脚部の動作が順次逆動作となることが望ましい。また、それぞれの脚部の吸着部の移動方向、移動距離を変化させることができるものである。
【００１１】
また、前記点検手段としては、例えばビデオカメラであり、ビデオカメラによる画像点検制御装置であることが望ましい。また、異常箇所が発見された場合に、その位置を記すための刻印手段を具備することが望ましい。
【００１２】
これによって、前記脚部を移動させるには、左右いずれかの進行方向後ろ側に位置する脚部の吸着部の吸着を解除し、前記駆動アーム部の吸着部揺動手段及びアーム揺動手段を駆動させて吸着部を前記被検体から離し、進行方向に吸着部を移動させると同時に進行方向前方側に位置する脚部を進行方向に倒してロボット本体を進行方向に移動させ、さらに前記駆動アーム部の吸着部揺動手段及びアーム揺動手段を駆動させて吸着部を前記被検体に接触させて、前記吸着部を前記被検体に吸着させることによってロボット本体を一歩前進させることができるものである。この動作を、左右交互に繰り返すことによってロボット本体を希望する進行方向に移動させることができるものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、点検手段を有するロボット本体を、複数の脚部で支えると同時に、これらの脚部を交互の移動させることによってロボット本体を移動させることができる。また、脚部の吸着部の移動方向を変えることができるため、斜めや横方向にも移動することができ、また脚部の吸着部の移動距離を変えることができるため、被検体上を細かく移動させることができるものである。
【００１４】
このように、本発明によれば、点検手段を有するロボット本体を被検体の隅々まで細かく移動させることができることから、問題箇所に接近して点検することができるため、１ｍｍ程度の傷も判定することができるものである。また、問題箇所に接近して点検することから、その箇所に直接マーキングすることも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】（ａ）は本発明に係る点検ロボット装置の一例を示した側面図であり、（ｂ）はその正面図であり、（ｃ）は脚部の側面図である。
【図２】（ａ）〜（ｄ）は、本発明に係る点検ロボット装置の動作の一例を示したものである。
【図３】（ａ）〜（ｄ）は、本発明に係る点検ロボット装置の動作の一例を示したものである。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は、本発明に係る点検ロボット装置の図３に示した動作の吸着部の状態を示したものである。
【図５】（ａ）は本発明に係る点検ロボット装置を左前方に移動させる例を示したもので、（ｂ）は本発明に係る点検ロボット装置を右前方に移動させる例を示したものである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施例について、図面により説明する。
【実施例】
【００１７】
本発明の実施例に係る点検ロボット装置１は、例えば図１（ａ），（ｂ）で示すように、ロボット本体２と、このロボット本体２の進行方向両側のそれぞれに配される複数（本実施例では左右それぞれ４脚ずつ）の脚部３とによって構成され、被検体、例えば風力発電用風車のブレード等の上を歩行するように移動するものである。
【００１８】
前記ロボット本体２は、前記脚部３（３Ａ１〜３Ｂ４）が配されるフレーム部２０と、このフレーム部２に吊下され、電源や真空ポンプ等が搭載される本体ケース部２１と、検査用コントロールユニットが搭載される検査ケース部２２と、前記電源、真空ポンプ及び脚部３を制御するコントロールユニットが搭載される制御ケース部２３とを具備する。また、ロボット本体２の四隅には、位置検出用のセンサが配置され、前記ロボット本体２と前記被検体との間の距離を一定に保つようになっている。さらに、ロボット本体２の進行方向前後には、検査用のビデオカメラ２４，２５が配され、さらに刻印装置２６が設けられるものである。
【００１９】
前記脚部３は、前記ロボット本体２の両側（左右側面）にそれぞれ４脚（３Ａ１，３Ａ２，３Ａ３，３Ａ４；３Ｂ１，３Ｂ２，３Ｂ３，３Ｂ４）ずつ配置され、またそれぞれ対応して対（３Ａ１，３Ｂ１；３Ａ２，３Ｂ２；３Ａ３，３Ｂ３；３Ａ４，３Ｂ４）を形成するものである。さらにそれぞれの対（４対）は、順に逆動作するように配置されるものである。
【００２０】
また前記脚部３は、例えば図１（ｃ）に示すように、吸着部３０を具備する。この吸着部３０は、前記コントロールユニットによって吸着／離脱が制御される。駆動アーム部３１は、２つのモータアクチュエータ３１ａ，３１ｂ、具体的には吸着部揺動用装置としてのモータアクチュエータ３１ａと駆動アーム部３１を吸着部支持アーム３４に対して揺動させるための駆動アーム部揺動用装置としてのモータアクチュエータ３１ｂとによって構成される。
【００２１】
これによって、前記吸着部３０は、吸着部揺動用モータアクチュエータ３１ａの回転部に固定される吸着部支持アーム３４の先端に固定されるので、吸着部揺動用モータアクチュエータ３１ａを駆動させることによって、吸着部支持アーム３４を揺動させることができるものである。また駆動アーム揺動用モータアクチュエータ３１ｂの回転部には前記脚部支持アーム３２が固定され、これによってモータアクチュエータ３１ｂを駆動させることによって前記駆動アーム部３１を揺動させることができる。さらに前記脚部支持アーム３２は、前記ロボット本体２のフレーム部２０に固定される脚部回転保持部３３としてのモータアクチュエータ（脚部支持アーム部回動用アクチュエータ）の回転部に固定され、これによって脚部支持アーム回動用モータアクチュエータ３３を駆動させることによって、前記脚部支持アーム３２を脚部支持アーム３２の軸の周方向に回転させることができるため、前記駆動アーム部３１を脚部支持アーム３２を中心として回動させることができるものである。
【００２２】
以上の構成の点検ロボット装置１において、図１（ａ）で示す状態は、一列目の対の脚部３Ａ１、３Ｂ１の吸着部３０Ａ１，３０Ｂ１では、進行方向左側の吸着部３０Ａ１が後側に、右側の吸着部３０Ｂ１が前側に位置し、二列目の対の脚部３Ａ２，３Ｂ２の吸着部３０Ａ２，３０Ｂ２では、進行方向左側の吸着部３０Ａ２が前側に、右側の吸着部３０Ｂ２が後ろ側に位置し、三列目の対の脚部３Ａ３、３Ｂ３の吸着部３０Ａ３，３０Ｂ３では、進行方向右側の吸着部３０Ａ３が後側に、右側の吸着部３０Ｂ３が前側に位置し、四列目の対の脚部３Ａ４，３Ｂ４の吸着部３０Ａ４，３０Ｂ４では、進行方向左側の吸着部３０Ａ４が後側に、左側の吸着部３０Ｂ４が前側に位置するものである。
【００２３】
以上の状態から、例えば図２（ａ）で示すように、それぞれの対の後ろ側に位置する吸着部３０Ａ１，３０Ｂ２，３０Ａ３，３０Ｂ４の吸着を解除すると同時に、駆動アーム部３１Ａ１，３１Ｂ２（図示されず），３１Ａ３，３１Ｂ４によって前記吸着部３０Ａ１，３０Ｂ２，３０Ａ３，３０Ｂ４が引き上げられる。
【００２４】
そして、前記吸着部３０Ａ１，３０Ｂ２，３０Ａ３，３０Ｂ４が、前記モータアクチュエータ３３の回転による前記脚部支持アーム３２の回転によって、例えば図２（ｂ）に示すように前方に移動させる。また、これらの移動については、前記駆動アーム部３１Ａ１，３１Ｂ２（図示されず），３１Ａ３，３１Ｂ４の２つのモータアクチュエータ３１ａ，３１ｂの動作によって、Ｌ字状に折れ曲がった状態のまま吸着部３０Ａ１，３０Ｂ２，３０Ａ３，３０Ｂ４を前方に移動させ、さらに吸着部３０Ａ１，３０Ｂ２，３０Ａ３，３０Ｂ４を図２（ｂ）で示すように下方に向くように、駆動アーム部３１Ａ１，３１Ｂ２（図示されず），３１Ａ３，３１Ｂ４の２つのモータアクチュエータ３１ａ，３１ｂを作動させるものである。
【００２５】
このような図２（ｂ）で示すような状態から、交互にロボット本体２を支持するために吸着している吸着部３０Ｂ１，３０Ａ２，３０Ｂ３，３０Ａ４の脚部３Ｂ１，３Ａ２，３Ｂ３，３Ａ４の駆動アーム部３１Ｂ１，３１Ａ２，３１Ｂ３，３１Ａ４を図２（ｃ）で示すように前方側に傾斜させ、最後に前方に移動した吸着部３０Ａ１，３０Ｂ２，３０Ａ３，３０Ｂ４を被検体に接触させるように降下させて吸着させるようにして一歩前進ができるものである。
【００２６】
以上の動作を、左右交互に繰り返すことによって、点検ロボット装置１は、所定の歩幅で前進することができるものであり、更に言えば、この動作を逆に行うことによって点検ロボット装置１を後退させることができるものである。
【００２７】
図３（ａ）〜（ｄ）に示すものは、点検ロボット装置１を最大歩幅で移動させた例を示したものであり、図４（ａ）〜（ｄ）は、吸着部３０Ａ１〜３０Ｂ４のそれぞれの移動状態を示したものである。
【００２８】
図３及び図４示す点検ロボット装置１の移動（前進）の例について説明すると、例えば図３（ａ）及び図４（ａ）において、後方に位置する吸着部３０Ａ１，３０Ｂ２，３０Ａ３，３０Ｂ４の吸着を解除して、被検体に吸着している吸着部３０Ｂ１，３０Ａ２，３０Ｂ３，３０Ａ４を有する脚部３Ｂ１，３Ａ２，３Ｂ３，３Ａ４の駆動アーム部３１Ｂ１，３１Ａ２，３１Ｂ３，３１Ａ４を、図３（ｂ）に示すように、起立させる。
【００２９】
そして、後方に位置する吸着部３０Ａ１，３０Ｂ２，３０Ａ３，３０Ｂ４を前方に移動させる。この方法としては、前記モータアクチュエータ３３の回転による前記脚部支持アーム３２を回転させて、例えば図３（ｂ）及び図４（ｂ）に示す位置から図３（ｃ）及び図４（ｃ）に示す位置に移動させる方法があり、また、前記駆動アーム部３１Ａ１，３１Ｂ２（図示されず），３１Ａ３，３１Ｂ４の２つのモータアクチュエータ３１ａ，３１ｂの動作によって、Ｌ字状に折れ曲がった状態のまま吸着部３０Ａ１，３０Ｂ２，３０Ａ３，３０Ｂ４を前方に移動させ、さらに吸着部３０Ａ１，３０Ｂ２，３０Ａ３，３０Ｂ４を図３（ｃ）で示すように下方に向くように、駆動アーム部３１Ａ１，３１Ｂ２（図示されず），３１Ａ３，３１Ｂ４の２つのモータアクチュエータ３１ａ，３１ｂを作動させる方法もある。
【００３０】
図３（ｃ）及び図４（ｃ）で示す状態から、起立した脚部３Ｂ１，３Ａ２，３Ｂ３，３Ａ４の駆動アーム部３１Ｂ１，３１Ａ２，３１Ｂ３，３１Ａ４を、図３（ｄ）及び図４（ｄ）に示すように、前方に直角に折り曲げて、吸着部３０Ａ１，３０Ｂ２，３０Ａ３，３０Ｂ４を被検体に接触させて吸着させるものである。これによって、点検ロボット装置１が一歩前進することができるものである。そして、この動作を左右交互に行うことによって点検ロボット装置１が前進することができるものであり、また逆動作を行うことによって後退させることができるおのである。
【００３１】
また、図５（ａ）で示すように、後側に位置する吸着部３０Ａ１、３０Ｂ２，３０Ａ３，３０Ｂ４を左斜め前方に移動させ、上述した動作を同様に順次繰り返すことによって点検ロボット装置１を左斜め前方に前進させることができ、またこれらの動作を逆に行うことによって右斜め後方に後退させることができるものである。
【００３２】
同様に、図５（ｂ）で示すように、後側に位置する吸着部３０Ｂ１、３０Ａ２，３０Ｂ３，３０Ａ４を右斜め前方に移動させ、上述した動作を同様に順次繰り返すことによって点検ロボット装置１を右斜め前方に前進させることができ、またこれらの動作を逆に行うことによって左斜め後方に後退させることができるものである。
【００３３】
このように、脚部３の駆動アーム部３１を支持する脚部支持アーム３２の回転角度を調整することによって、点検ロボット装置１を左右方向にも移動させることが可能となるものである。
【００３４】
以上説明したように、本発明に係る点検ロボット装置１は、吸着部３０を支える吸着部支持アーム部３４と前記駆動アーム部３１を支持する脚部支持アーム３２との間に配置される駆動アーム部３１を構成する２つのモータアクチュエータ３１ａ，３１ｂ及び脚部支持アーム３２を回転させるモータアクチュエータ３３を制御することによって、ロボット本体２を支持する脚部３の吸着部３０を自由に移動させることができるために、吸着部３０の吸着／解除と相まって、点検ロボット装置１のきめの細かい移動が可能となるため、被検体、例えば風力発電装置のブレード等のきめ細かい点検を可能にするものである。
【符号の説明】
【００３５】
１  点検ロボット装置
２  ロボット本体
３（３Ａ１，３Ａ２，３Ａ３，３Ａ４，３Ｂ１，３Ｂ２，３Ｂ３，３Ｂ４）  脚部
２０  フレーム部
２１  本体ケース部
２２  検査ケース部
２３  制御ケース部
２４．２５  ビデオカメラ
２６  刻印装置
３０（３０Ａ１，３０Ａ２，３０Ａ３，３０Ａ４，３０Ｂ１，３０Ｂ２，３０Ｂ３，３０Ｂ４）  吸着部
３１（３１Ａ１，３１Ａ２，３１Ａ３，３１Ａ４，３１Ｂ１，３１Ｂ２，３１Ｂ３，３１Ｂ４）  駆動アーム部
３１ａ、３１ｂ  モータアクチュエータ
３２  脚部支持アーム
３３  モータアクチュエータ
【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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