(57)【要約】【課題】構造物に関する作業を行う車両が安定して作業することができ、当該車両の作業可能な範囲を拡大すること。【解決手段】本発明に係る作業装置は、構造物２に関する作業を行う作業装置であって、第１車両１０（１０−１）と、上記第１車両１０と第１連結部材５０により連結され、上記作業を行うための作業手段（測定装置）２１０、および上記構造物２の表面に対する吸着力を有する吸着手段を有し、当該吸着手段により上記構造物２の表面上を走行可能な第２車両２０と、上記第１車両１０の車体１０１を上記構造物２に係留させるための係留手段（係止機構１１）と、を備える。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物に関する作業を行う作業装置であって、
第１車両と、
前記第１車両と第１連結部材により連結され、前記作業を行うための作業手段、および前記構造物の表面に対する吸着力を有する吸着手段を有し、当該吸着手段により前記構造物の表面上を走行可能な第２車両と、
前記第１車両の車体を前記構造物に係留させるための係留手段と、
を備える作業装置。
【請求項２】
前記係留手段は、前記第１車両の車体に設けられ、前記第１車両の車体を前記構造物の一部に係止させる係止機構を含む、請求項１に記載の作業装置。
【請求項３】
前記係留手段は、前記第１車両の車体に前記吸着手段とは別に設けられ、前記第１車両の車体を前記構造物に吸着させて前記構造物に係止させる係止機構を含む、請求項１または２に記載の作業装置。
【請求項４】
前記第１車両の走行状態に基づいて、前記第１車両の車体を前記構造物に吸着させて前記構造物に係止させる前記係止機構による前記構造物に対する吸着状態が制御される、請求項３に記載の作業装置。
【請求項５】
前記係留手段は、
一端が前記第１車両の車体の一部に接続され、旋回伸縮自在に構成されるアームと、
前記アームの他端に設けられ、前記構造物に係止可能な構造物係止部材と、
を有する、請求項２〜４のいずれか１項に記載の作業装置。
【請求項６】
前記構造物係止部材と前記第１車両の車体の一部との間に牽引部材が張設される、請求項５に記載の作業装置。
【請求項７】
前記第１車両の車体と前記第１連結部材との接続位置における前記第１連結部材の高さは、前記第１車両の車体における前記牽引部材の張設高さ以下である、請求項６に記載の作業装置。
【請求項８】
前記第１車両は、前記第１連結部材を巻き取る第１巻取機構をさらに備える、請求項１〜７のいずれか１項に記載の作業装置。
【請求項９】
前記第１巻取機構は、前記第１連結部材に与えられる衝撃力を吸収する衝撃吸収手段をさらに有する、請求項８に記載の作業装置。
【請求項１０】
前記第１車両は、前記第１連結部材の前記第１車両の車体における延出方向を規制するガイド機構をさらに備える、請求項１〜９のいずれか１項に記載の作業装置。
【請求項１１】
前記係留手段は、
前記構造物の表面に対する吸着力を有する吸着手段を有し、当該吸着手段により前記構造物の表面上を走行可能な第３車両と、
前記第１車両の車体と前記第３車両とを連結する第２連結部材と、
前記第１車両の車体に設けられる第１接続機構と、
前記第３車両の車体に設けられ、前記第１接続機構と係合可能な第２接続機構と、
を含み、
前記第２連結部材は、前記第１接続機構と前記第２接続機構が係合されたときに、前記第１車両および前記第３車両とともに、前記構造物の周方向に沿って環状構造を形成可能に設けられる、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の作業装置。
【請求項１２】
前記第１車両は、前記第２連結部材を巻き取る第２巻取機構をさらに備える、請求項１１に記載の作業装置。
【請求項１３】
前記構造物は磁性体であり、
前記吸着手段は磁力による吸着手段である、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の作業装置。
【請求項１４】
前記吸着手段は大気負圧吸着力による吸着手段である、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の作業装置。
【請求項１５】
前記構造物に関する作業は、前記構造物についての点検および／または前記構造物の補修に係る作業である、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の作業装置。
【請求項１６】
構造物に関する作業を行う作業方法であって、
第１車両と、前記作業を行うための作業手段および前記構造物の表面に対する吸着力を有する吸着手段を有する第２車両とを、第１連結部材により連結させ、
係留手段を用いて前記第１車両を前記構造物に係留させ、
前記第２車両を前記構造物の表面上を走行させ、前記作業手段により前記作業を行うことを含む、作業方法。
【請求項１７】
前記係留手段は、前記構造物の表面に対する吸着力を有する吸着手段を有する第３車両と、前記第１車両の車体と前記第３車両とを連結する第２連結部材と、前記第１車両の車体に設けられる第１接続機構と、前記第３車両の車体に設けられ、前記第１接続機構と係合可能な第２接続機構と、を含み、
前記第１車両を前記構造物に係留させる場合に、
前記第２連結部材が前記構造物の周方向に沿って環状に張設されるように、前記第３車両を前記第１車両に向けて前記構造物の表面上を走行させ、
前記第３車両が前記第１車両に到達した際に前記第１接続機構を前記第２接続機構に係合させる、請求項１６に記載の作業方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業装置及び作業方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電所、火力発電所、化学プラント、製鉄プラント、各種タンク、橋梁および船舶等の設備においては、設備の構造物の保全状態を検査し、または必要に応じて補修作業を行うことが要求される。しかしながら、検査または補修作業を行う現場が、高所であったり狭隘であったり、プラントが稼働中で作業者の接近が危険であり安全上の観点から、作業者が当該作業現場に近づくことが出来ない場合もある。また、凹凸が激しかったり、急傾斜があったり、作業者が作業現場に近づきにくいため、効率的な作業を行うことが困難な作業現場もある。
【０００３】
また、例えば、災害現場においては、災害発生後、迅速に要救護者の探索または被害状況の確認等の作業を行うことが要求される。しかし、例えば、火事または地震等が発生した直後では、災害現場に作業者が立ち入ることは困難である可能性が高い。
【０００４】
そこで、近年、構造物の検査および補修に係る作業を行うための各種装置、センサおよび駆動機構を搭載し、遠隔操作または自動制御によって動作する移動車両に係る技術が開発されている。例えば、下記特許文献１には、車両の進行方向に複数の車体節、および磁石が組み込まれた車輪が設けられた磁性体移動車両に係る技術が開示されている。当該技術によれば、急峻な傾きや物理的な障害物が存在する磁性体表面上を安定して走行することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１２９４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
検査または補修に係る作業の対象となる設備は、主に、建設されて数十年経過したような、経年劣化が進行している設備である。このような設備の構造物の表面には、錆等の付着物、または疵等の凹凸が多く存在し得る。そのため、上記特許文献１に示したような移動車両を構造物の検査または補修に係る作業のために用いると、当該構造物の表面に対する吸着力により当該構造物の表面が剥離して、当該移動車両が剥離した表面ごと落下する可能性がある。また、移動車両の車輪に錆または構造物の表面に塗装された塗料に由来する粉体等が付着する等により当該構造物の表面に対する当該移動車両の吸着力が低下する、ないしは疵等の凹凸が多数あると、当該車輪の当該表面に対する十分な摩擦力が得られず、当該移動車両が当該構造物の表面から滑落しやすくなる。またこの場合、落下により、当該構造物の周囲の構造物や、当該移動車両自体を損傷してしまう可能性がある。そのため、例えば水平方向に延在する配管の地面と対向する側の表面、つまり側面や裏側など落下の可能性が高い領域において、上述したような移動車両を用いて安定的に作業を行うことは困難であった。また、落下防止のための親綱等の付設で対応できる場合もあるが、多くは安全上近づく事が困難な場所であるため、親綱付設もまた困難である場合が多いという課題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、構造物に関する作業を行う車両が安定して作業することができ、当該車両の作業可能な範囲を拡大することが可能な、新規かつ改良された作業装置および作業方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、構造物に関する作業を行う作業装置であって、第１車両と、上記第１車両と第１連結部材により連結され、上記作業を行うための作業手段、および上記構造物の表面に対する吸着力を有する吸着手段を有し、当該吸着手段により上記構造物の表面上を走行可能な第２車両と、上記第１車両の車体を上記構造物に係留させるための係留手段と、を備える作業装置が提供される。
【０００９】
上記係留手段は、上記第１車両の車体に設けられ、上記第１車両の車体を上記構造物の一部に機械的に係止させる係止機構を含んでもよい。
【００１０】
上記係留手段は、上記第１車両の車体に上記吸着手段とは別に設けられ、上記第１車両の車体を上記構造物に吸着させて上記構造物に係止させる係止機構を含んでもよい。
【００１１】
上記第１車両の走行状態に基づいて、上記第１車両の車体を上記構造物に吸着させて上記構造物に係止させる上記係止機構による上記構造物に対する吸着状態が制御されてもよい。
【００１２】
上記係留手段は、一端が上記第１車両の車体の一部に接続され、旋回伸縮自在に構成されるアームと、上記アームの他端に設けられ、上記構造物に係止可能な構造物係止部材と、を有してもよい。
【００１３】
上記構造物係止部材と上記第１車両の車体の一部との間に牽引部材が張設されてもよい。
【００１４】
上記第１車両の車体と上記第１連結部材との接続位置における上記第１連結部材の高さは、上記第１車両の車体における上記牽引部材の張設高さ以下であってもよい。
【００１５】
上記第１車両は、上記第１連結部材を巻き取る第１巻取機構をさらに備えてもよい。
【００１６】
上記第１巻取機構は、上記第１連結部材に与えられる衝撃力を吸収する衝撃吸収手段をさらに有してもよい。
【００１７】
上記第１車両は、上記第１連結部材の上記第１車両の車体における延出方向を規制するガイド機構をさらに備えてもよい。
【００１８】
上記係留手段は、上記構造物の表面に対する吸着力を有する吸着手段を有し、当該吸着手段により上記構造物の表面上を走行可能な第３車両と、上記第１車両の車体と上記第３車両とを連結する第２連結部材と、上記第１車両の車体に設けられる第１接続機構と、上記第３車両の車体に設けられ、上記第１接続機構と係合可能な第２接続機構と、を含み、上記第２連結部材は、上記第１接続機構と上記３係止機構が係合されたときに、上記第１車両および上記第３車両とともに、上記構造物の周方向に沿って環状構造を形成可能に設けられてもよい。
【００１９】
上記第１車両は、上記第２連結部材を巻き取る第２巻取機構をさらに備えてもよい。
【００２０】
上記構造物は磁性体であり、上記吸着手段は磁力による吸着手段であってもよい。
【００２１】
上記吸着手段は大気負圧吸着力による吸着手段であってもよい。
【００２２】
上記構造物に関する作業は、上記構造物についての点検および／または上記構造物の補修に係る作業であってもよい。
【００２３】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、構造物に関する作業を行う作業方法であって、第１車両と、上記作業を行うための作業手段および上記構造物の表面に対する吸着力を有する吸着手段を有する第２車両とを、第１連結部材により連結させ、係留手段を用いて上記第１車両を上記構造物に係留させ、上記第２車両を上記構造物の表面上を走行させ、上記作業手段により上記作業を行うことを含む、作業方法が提供される。
【００２４】
上記係留手段は、上記構造物の表面に対する吸着力を有する吸着手段を有する第３車両と、上記第１車両の車体と上記第３車両とを連結する第２連結部材と、上記第１車両の車体に設けられる第１接続機構と、上記第３車両の車体に設けられ、上記第１接続機構と係合可能な第２接続機構と、を含み、上記第１車両を上記構造物に係留させる場合に、上記第２連結部材が上記構造物の周方向に沿って環状に張設されるように、上記第３車両を上記第１車両に向けて上記構造物の表面上を走行させ、上記第３車両が上記第１車両に到達した際に上記第１接続機構を上記第２接続機構に係合させてもよい。
【００２５】
上記に示した作業装置または作業方法によれば、第１車両を構造物に機械的に、または吸着的に係留させ、かつ、第１車両と第１連結部材により第２車両を連結した状態で、当該構造物の表面に対する吸着力を有する第２車両を当該構造物の表面上を走行させることができる。かかる構成により、第２車両が構造物の表面から落下しても、第１連結部材により第２車両が墜落してしまうことを防ぐことができる。
【００２６】
このように、作業手段を搭載する第２車両が構造物から墜落して、他の構造物への衝突や作業の中断のリスクを低減させることができる。したがって、構造物についてより広範囲において安定して作業を行うことが可能となる。
【発明の効果】
【００２７】
以上説明したように本発明によれば、構造物に関する作業を行う車両が安定して作業することができ、当該車両の作業可能な範囲を拡大することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る作業装置１−１の概略構成を示す図である。
【図２】同実施形態に係る第１車両１０−１および係止機構１１の構成例を示す図である。
【図３】同実施形態に係る第２車両２０の構成例を示す図である。
【図４】同実施形態に係る作業装置１−１を用いた作業方法の一例の手順を説明するための図である。
【図５】同実施形態に係る第２車両２０が構造物２の表面から落下した際の作業装置１−１の状態について説明するための図である。
【図６】第１連結部材５０および牽引部材１１３の張設高さの設定方法について説明するための図である。
【図７】同実施形態の変形例に係る作業装置１−１Ａの概略構成および作業状態の一例を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る作業装置１−２の概略構成を示す図である。
【図９】同実施形態に係る第１車両１０−２の構成例を示す図である。
【図１０】同実施形態に係る第３車両３０の構成例を示す図である。
【図１１】同実施形態に係る作業装置１−２を用いた作業方法の一例の第１の手順を説明するための図である。
【図１２】同実施形態に係る作業装置１−２を用いた作業方法の一例の第２の手順を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００３０】
なお、以下の説明においては、本発明の一実施形態に係る第１車両、第２車両および第３車両（以下、これらの車両をまとめて説明するときは、単に「車両」と呼ぶこともある）の車体の長手方向（車体が前方に進行する方向）をＸ軸方向、車体の幅方向をＹ軸方向、および車体の床面と垂直な方向をＺ軸方向と呼称する。また、車体の進行方向を「前」、車体が「前」を向いた状態における左右の方向を「左」および「右」、並びに車体の床面と垂直な方向において車輪が地面と接する方向を「下」、およびその逆方向を「上」と呼称する。すなわち「前」方向がＸ軸の正方向であり、各車両の「右」から「左」に向かう方向がＹ軸の正方向であり、各車両の「上」方向がＺ軸の正方向である。また、車体の左側および右側を総称して側部と呼称することもある。
【００３１】
また、以下の説明においては、車両の「落下」とは、車両が構造物の表面から離れて、または当該表面で滑って下方に落ちる状況を意味し、車両の「墜落」とは、落下により車両が地上または他の構造物等に激突した状況を意味するものとする。
【００３２】
＜＜１．第１の実施形態＞＞
＜１．１．作業装置の構成＞
まず、本発明の第１の実施形態に係る作業装置１−１の構成および作業装置１−１を用いた作業方法について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る作業装置１−１の概略構成を示す図である。図１に示すように、本実施形態に係る作業装置１−１は、第１車両１０−１、第２車両２０、および係止機構１１を備える。この係止機構１１は、本発明における機械的係留手段の一例である。また、第１車両１０−１および第２車両２０は、第１連結部材５０により連結される。
【００３３】
本実施形態に係る第１車両１０−１は、係止機構１１を介して構造物に機械的に係留することが可能な車両である。また、本実施形態に係る係止機構１１は、例えば、図１に示すようなアームおよびフック等の部材により構成され、第１車両１０−１を構造物の一部（例えば、モンキータラップ、吊り金具、枝管、または副管等、構造物の外周面または内周面に設けられる係留体）に係止させるための係止機構である。
【００３４】
ここで、本明細書における構造物とは、原子力発電所、火力発電所、風力発電所、化学プラント、製鉄プラント、鉄塔、港湾施設、クレーン、各種タンク、橋梁および船舶等の設備を構成する配管、大型容器、鉄骨部材、船体、フロート等の構造物を意味する。特に、本明細書における構造物は、鋼材により構成される鋼構造物を指す。構造物の形状は、例えば、配管および液体タンク等の円筒形、ガスタンク等の球形、建屋等の箱形、柱等の柱体、または屋根等の錐体等である。本発明の一実施形態に係る作業装置１は、例えば水平方向に伸びる鋼管の下面など、鋼構造物の高所または立入禁止区域等、作業者が容易に近づくことができない領域における作業を行うために用いられ得る。
【００３５】
本実施形態に係る第２車両２０は、構造物の表面に対する吸着力を有する吸着手段、および構造物に関する作業を行うための作業手段を有する。第２車両２０は、当該吸着手段により構造物の表面上を走行しながら、上記の作業手段を用いて所定の作業を行う。なお、所定の作業とは、例えば、構造物の状態についての点検作業、または構造物の表面等についての補修作業である。これらの作業を行うために用いられる作業手段については、後述する。
【００３６】
なお、第１車両１０−１、係止機構１１および第２車両２０の具体的な構成については後述する。
【００３７】
本実施形態に係る第１連結部材５０は、例えば、ワイヤ等、可撓性の線状部材または帯状部材により形成されていることが好ましい。構造物の形状の変化または係留体等の障害物による第１車両１０−１と第２車両２０との間の接続の分断または接続距離の短縮を回避することができる。すなわち、第２車両２０の走行可能範囲を可能な限り拡大することができる。
【００３８】
より具体的には、第１連結部材５０は、ワイヤ、ロープ、ひも、チェーン、ベルト、またはリンク等であってもよい。図１およびその他の図面においては、第１連結部材５０がワイヤにより形成されている場合の例が示されているが、第１連結部材５０は図示された例に限定されず、上述したような他の部材により形成されてもよい。
【００３９】
また、第１連結部材５０は、例えば、ゴム、ケプラー繊維または鋼線等、少なくとも第２車両２０の落下により第１連結部材５０に与えられる衝撃荷重を支持することが可能な強度および／または靱性を有する素材により形成されることが好ましい。第１連結部材５０の一端は、第１車両１０−１の後述する第１巻取機構１０３に接続され、他端は、第２車両２０の後述する接続部材２０３に接続される。
【００４０】
以上、本実施形態に係る作業装置１−１の概略構成について説明した。次に、本実施形態に係る作業装置１−１を構成する第１車両１０−１（および係止機構１１）、並びに第２車両２０を実現する具体的な構成例について説明する。
【００４１】
（第１車両の車体の構成）
図２は、本実施形態に係る第１車両１０−１および係止機構１１の構成例を示す図である。本実施形態に係る係止機構１１は、第１車両１０−１の車体に設けられる。以下、第１車両１０−１および係止機構１１を実現する構成例について説明する。
【００４２】
図２を参照すると、本実施形態に係る第１車両１０−１は、車体１０１に、複数の車輪１０２、第１巻取機構１０３、ガイド機構１０４および係止機構支持部材１０５を備える。また、図２には示されていないが、車体１０１には、例えば、第１車両１０−１および係止機構１１を駆動するためのモータ、当該モータに電力を供給するバッテリ、当該モータの出力を車輪１０２に伝達するギアボックス、第１車両１０−１および係止機構１１の駆動等を制御するための制御装置等が適宜設けられる。なお、上記のモータは、第１車両１０−１および係止機構１１が備える駆動可能な構成要素に対応して個別に設けられてもよいし、一のモータから複数の上記構成要素に対して駆動力が与えられてもよい。
【００４３】
また、モータ、バッテリ、ギアボックスおよび制御装置の車体１０１上の設置位置は特に限定されず、車体１０１の形状または当該作業装置１−１を使用する環境等に応じて、適宜設定される。また、モータ、バッテリ、ギアボックスおよび制御装置等を覆いこれらを保護するための筐体等が車体１０１に設けられてもよい。
【００４４】
また、第１車両１０−１の一部には、構造物に対する吸着力を有する吸着手段が設けられてもよい。当該吸着手段は、例えば、構造物が磁性体である場合において、磁力吸着による吸着手段であってもよい。より具体的には、当該吸着手段は、車輪１０２が磁力を有する車輪により実現されてもよい。この場合、車輪１０２は構造物の表面と密接するので、車体１０１の下部等に磁石を設ける場合と比較して、第１車両１０−１は構造物に対して、より強固に吸着することが可能である。当該吸着手段は、永久磁石または電磁石等の磁石により実現され得る。
【００４５】
また、当該吸着手段は、大気負圧吸着力を用いた吸着手段であってもよい。より具体的には、第１車両１０−１の一部に吸引機構が設けられ、当該吸引機構による大気負圧吸着力により第１車両１０−１を構造物に吸着させてもよい。これにより、構造物が非磁性体等であっても、第１車両１０−１を構造物に吸着させることができる。
【００４６】
なお、上述した吸着手段は、磁力吸着および大気負圧吸着による吸着手段に限られない。例えば、上記吸着手段は、ゲル等の粘性体を用いた化学吸着による吸着手段であってもよいし、ヤモリの足の裏のような微細構造または材質等を用いた凝着による吸着手段であってもよい。ただし、構造物の表面の錆または塗装物の摩耗粉または剥離物が車輪１０２等に付着することによる吸着手段の吸着能力の低下を考慮すると、構造物および車輪１０２の表面性状の変化の影響を受けない磁力吸着による吸着手段を用いることが好ましい。
【００４７】
また、車体１０１の構造、形状および材質は特に限定されない。例えば、車体１０１は、上記特許文献１に開示されているような、車両の進行方向に沿って設けられる複数の車体節により構成されてもよい。かかる構成により、急峻な傾きや物理的な障害物が存在する構造物の表面を容易に走行することが可能となる。
【００４８】
続いて、車体１０１に設けられる各構成要素について詳しく説明する。車輪１０２は、車体１０１の側部または下部に設けられ、モータにより駆動され、第１車両１０−１を移動させる機能を有する。図２を参照すると、３対（６個）の車輪１０２が、それぞれ車体１０１の左右に車体の前後方向に沿って配置されている。なお、車体１０１に設けられる車輪１０２の数および配置位置は、図２に示す例に限定されない。例えば、３個の車輪１０２のうち、１個の車輪１０２が車体１０１の前方に設けられ、２個の車輪１０２が車体１０１の後方に設けられる、いわゆる三輪車のような形態として車輪１０２が車体１０１に設けられてもよい。つまり、車体１０１が構造物の表面を安定して走行可能であれば、車輪１０２の数および配置位置は限定されない。
【００４９】
なお、上述したように、作業装置１−１が磁性体である構造物に適用させる場合、車輪１０２は磁力を有する車輪であってもよい。これにより、車輪１０２が構造物に吸着されるので、第１車両１０−１は構造物の表面上を走行することが可能である。なお、構造物の表面とは、構造物の上面に限らない。例えば、構造物が配管である場合において、第１車両１０−１は、当該配管の側周面（壁面）を、当該配管の延設方向に関わらず走行することができる。すなわち、第１車両１０−１は、構造物の表面を縦横無尽に走行することが可能である。
【００５０】
また、車輪１０２の外周面は、ゴム等の摩擦力の高い素材により被覆されていることが好ましい。これにより、構造物の表面に対する摩擦係数を増加させ、当該構造物の表面上をより安定して走行することができる。また、車輪１０２の各々の上部に、車輪１０２を覆い被せるように設けられる車輪カバーがそれぞれ設けられてもよい。これにより、第１連結部材５０が車輪１０２に巻き込まれることをより確実に防ぐことができる。
【００５１】
車輪１０２の中心には車軸が接続される。当該車軸は、車輪１０２の数および配置位置に応じて適宜設けられる。例えば、図２に示した例では、３対の車輪１０２に対して３個の車軸が設けられてもよいし、６個の車輪１０２のそれぞれに一つずつ車軸が独立して設けられてもよい。また、これらの車軸のうち少なくとも一の車軸は、上述したモータからの動力を伝達するギアボックスの最終段に配設される最終ギアが係合していてもよい。すなわち、いずれかの車輪１０２が駆動輪として設けられていてもよい。例えば、図２に示した車輪１０２のうち、最前方または最後方に位置する車輪に対応する車軸にモータからの動力が伝達されてもよい。また、車体１０１には、第１車両１０−１の走行方向を制御するために車体１０１の長手方向に対する車輪１０２の角度を調整するステアリング機構が設けられる。
【００５２】
第１巻取機構１０３は、車体１０１に設けられ、第１連結部材５０を巻き取る機能を有する。例えば、第１巻取機構１０３は、ウインチにより実現されてもよい。図２を参照すると、第１巻取機構１０３は、例えば、円柱形のドラムを有してもよい。当該ドラムの側面には第１連結部材５０が巻き取られ、また、当該側面の一部領域には、第１連結部材５０の一端が固定される。当該ドラムを巻き取り方向に回転することにより第１連結部材５０は巻き取られ、また、当該ドラムを送り出し方向に回転することにより第１連結部材５０は送り出される。当該ドラムの回転は、例えば、制御装置により制御され得る。当該ドラムを回転するための駆動力は、車体１０１に設けられるモータから得られる。なお、第２車両２０の走行に伴って第１連結部材５０が当該ドラムから送り出される場合は、当該ドラムの回転は制動されなくてもよい。
【００５３】
例えば、第１連結部材５０を介して第１車両１０−１と連結する第２車両２０が構造物から落下しても、この第１巻取機構１０３により第１連結部材５０を巻き取ることにより、第２車両２０を引き揚げることができる。すなわち、単に第２車両２０の墜落を防止するだけではなく、第２車両２０を構造物に復帰させることも可能となる。
【００５４】
また、本実施形態に係る第１巻取機構１０３は、第１連結部材５０に与えられる衝撃力を吸収する衝撃吸収機構をさらに有してもよい。当該衝撃吸収機構は、衝撃吸収手段の一例である。例えば、図１に示した第２車両２０が構造物から落下した場合、第１連結部材５０が伸びきったときに高い衝撃力が第１車両１０−１に付与される。このとき、第１車両１０−１が第１連結部材５０に引っ張られて転倒する可能性がある。そこで、第１巻取機構１０３に設けられる衝撃吸収機構が第１連結部材５０から与えられ得る衝撃力を吸収することにより、第１車両１０−１に付与される衝撃力を緩和させ得る。これにより、第１車両１０−１に付与される衝撃力に基づく回転モーメントが抑制されるので、第１車両１０−１の転倒を防止することができる。
【００５５】
なお、当該衝撃吸収機構は、公知の技術により実現される。例えば、衝撃吸収機構として、第１巻取機構１０３にブレーキ機構が設けられてもよい。当該ブレーキ機構は、例えばディスクブレーキ等のメカニカルブレーキであってもよいし、上記のバッテリに電力を回生させるような電気ブレーキであってもよい。また、当該ブレーキ機構は、作業装置１−１を遠隔で操作するための操作装置に対する入力に基づいて制御されてもよいし、第１車両１０−１に付与される衝撃力の大きさ、または第１連結部材５０が送り出される速さ等に基づいて自動的に制御されてもよい。
【００５６】
ガイド機構１０４は、車体１０１に設けられ、第１連結部材５０の車体１０１における延出方向を規制する機能を有する。例えば、本実施形態に係るガイド機構１０４は、第１巻取機構１０３に巻き取られる、または第１巻取機構１０３から送り出される第１連結部材５０の巻き取り方向および送り出し方向を案内する機能を有する。図２を参照すると、ガイド機構１０４は、例えば、ガイド支持部材１０４Ａ、第１巻取機構１０３から延びる第１連結部材５０を掛止する滑車１０４Ｂおよび滑車１０４Ｃ、並びにガイド支持部材１０４Ａの水平方向の向きを調整する調整部材１０４Ｄにより構成される。滑車１０４Ｂおよび調整部材１０４Ｄは、第１巻取機構１０３の上部に設けられる架台に配設される。ガイド支持部材１０４Ａの一端は調整部材１０４Ｄに接続される。ガイド支持部材１０４Ａの他端には滑車１０４Ｃが設けられる。調整部材１０４Ｄは、ガイド支持部材１０４Ａを回動させることによりガイド支持部材１０４Ａの向きを調整する。
【００５７】
例えば、ガイド機構１０４は、第２車両２０の位置または走行状態等に応じて、適宜ガイド支持部材１０４Ａの向きを調整する。例えば、作業装置１が鋼管の側周面に配置され、第２車両２０が第１車両１０−１から鋼管の周方向に沿って離れた位置に存在したとする。この場合、第１連結部材５０は、鋼管の側周面の近傍を這うように第１車両１０−１と第２車両２０との間に張架される。すると、第１連結部材５０が車輪１０２に巻き込まれやすい状態となり得る。そこで、ガイド機構１０４が、ガイド支持部材１０４Ａの方向を調整することにより、第１連結部材５０の車体１０１における延出方向が車輪１０２から離れる方向等に規制されるので、第１連結部材５０の車輪１０２への巻き込みを防ぐことができる。例えば、ガイド機構１０４は、滑車１０４Ｃから第２車両２０の方向へ延びる第１連結部材５０が車輪１０２から離隔されるように、ガイド支持部材１０４Ａの向きを調整してもよい。
【００５８】
（係留手段の構成）
図２に示すように、本実施形態に係る第１車両１０−１は、係止機構１１として、フック１１１、アーム１１２、牽引部材１１３、アーム支持部１１４、および牽引部材巻取機構１１５を備える。
【００５９】
アーム支持部１１４は車体１０１の上部に設けられた架台上に配設され、アーム１１２の一端と接続する。すなわち、アーム１１２の一端は車体１０１の一部に接続される。フック１１１は構造物係止部材の一例であり、アーム１１２の他端に設けられ、モンキータラップ等、構造体の表面に設けられた係留体に車体１０１を係止させるための部材である。
【００６０】
なお、図２に示したフック１１１はあくまでも構造物係止部材の一例である。すなわち、第１車両１０−１を構造物に機械的に係留させることが可能な部材であれば、公知の部材が、構造物の一部（係留体）に係止可能な構造物係止部材として適宜用いられる。ここで「機械的に係留」とは、接続対象（第１車両１０−１に相当）が接続具（係留体に相当）に引っかかる（または嵌合する）ことにより固定されている状態を意味する。この場合、接続対象および接続具の間において多少の動きが不可避なもの（すなわち、接続対象および接続具を引き離す方向に力を付与した場合に接点が生じるもの）も、「機械的に係留」の意味に含まれる。
【００６１】
フック１１１の構造について、例えば、図２に示すように、フック１１１を構成する閉環構造の一部が開閉自在であることが好ましい。これにより、一の係留体に係止されたフック１１１を取り外しやすくなり、当該一の係留体から他の係留体へのフック１１１の移動が容易となる。したがって、第１車両１０−１の機動性が向上するので、第２車両２０の機動性も併せて向上する。ゆえに、第２車両２０による作業の効率性が向上する。
【００６２】
アーム１１２は、一端がアーム支持部１１４に接続され、旋回伸縮自在に構成される部材である。なお、アーム支持部１１４がＺ軸方向を回転軸として回転可能であれば、アーム１１２は、任意の方向に旋回可能および伸縮可能となる。アーム１１２は、図２に示すように、例えば、少なくとも一の棒状のアーム部材、並びに、アーム部材、アーム支持部１１４およびフック１１１を接続する関節機構により構成される。当該関節機構は、アーム部材を旋回させるためのアクチュエータを有してもよい。これにより、アーム１１２の伸縮が実現される。なお、上記のアーム部材および関節機構は、公知の材料および部材等により形成されてもよい。例えば、アーム１１２に設けられるアーム部材および関節機構の数は、特に限定されない。
【００６３】
フック１１１がアーム１１２の先端に設けられることにより、第１車両１０−１から多少離れた位置に存在する係留体に第１車両１０−１を係留することが可能となる。そうすると、第１車両１０−１は係留体を中心としてアーム１１２の長さにより定義される領域を移動可能となるため、第２車両２０の移動範囲がさらに拡大する。これにより、第２車両２０による作業の効率性が向上する。
【００６４】
また、フック１１１とアーム支持部１１４（すなわち車体１０１の一部）との間に、牽引部材１１３が張設されてもよい。この場合、牽引部材１１３の一端はフック１１１に接続され、牽引部材１１３の他端は、牽引部材を巻き取る牽引部材巻取機構１１５に接続される。牽引部材１１３は、牽引部材巻取機構１１５により巻き取り可能な可撓性の線状または帯状の部材であればよく、その構造および種類は限定されない。例えば、牽引部材１１３は、ワイヤ、ロープ、ひも、チェーン、ベルト、またはリンク等であってもよい。
【００６５】
また、牽引部材１１３は、車体１０１の車重による引張荷重を支持可能な強度を有する素材で形成されることが好ましい。例えば、牽引部材１１３は、ケプラー繊維、または鋼線等により形成されてもよい。これにより、例えば、第２車両が構造物から落下した際に、第１連結部材５０および車体１０１を介して伝達される衝撃力および第２車両の自重に基づく張力が、アーム１１２ではなく牽引部材１１３を介してフック１１１に伝達される。この衝撃力および張力を牽引部材１１３に負担させることにより、アーム１１２に求められる強度を低く抑えることができる。すなわち、アーム１１２の重量を抑えることができる。したがって、アーム１１２をよりコンパクトに形成することができ、また、アーム１１２を構成する部材および機構にかかるコストを抑えることが可能となる。
【００６６】
また、上記の係止機構１１は、フック１１１、アーム１１２、牽引部材１１３、アーム支持部１１４および牽引部材巻取機構１１５により構成されているが、係止機構１１はかかる構成に限定されない。すなわち、車体１０１を構造物の一部（係留体）に係止させることが可能であれば、その構成は特に限定されない。例えば、係止機構１１はフック１１１のみにより構成されていてもよく、この場合、車体１０１の任意の位置（例えば、車体１０１の外周部）にフック１１１が設けられてもよい。
【００６７】
以上、第１車両１０−１の構成例について説明した。なお、車体１０１に設けられる制御装置は、第１車両１０−１および係止機構１１の各構成要素の駆動等を制御し得る。例えば、車輪１０２の駆動およびステアリング、第１巻取機構１０３による第１連結部材５０の巻き取りおよび送り出し、並びにガイド機構１０４の向きの調整は、制御装置により適宜制御され得る。また、フック１１１の開閉、アーム１１２の伸縮、アーム支持部１１４の回転および牽引部材巻取機構１１５による牽引部材１１３の巻き取りは、制御装置により適宜制御され得る。
【００６８】
（第２車両の構成）
図３は、本実施形態に係る第２車両２０の構成例を示す図である。図３を参照すると、本実施形態に係る第２車両２０は、車体２０１に、複数の車輪２０２、接続部材２０３および測定装置２１０を備える。また、第２車両２０の一部には、構造物に対する吸着力を有する吸着手段が設けられる。当該吸着手段は、車体２０１に設けられてもよいし、車輪２０２に設けられてもよい。当該吸着手段は、例えば、上述したように、構造物が磁性体である場合において、磁力吸着による吸着手段であってもよい。
【００６９】
また、図３には示されていないが、車体２０１には、例えば、第２車両２０を駆動するためのモータ、当該モータに電力を供給するバッテリ、当該モータの出力を車輪２０２に伝達するギアボックス、および第２車両２０の駆動等を制御するための制御装置等が適宜設けられる。また、モータ、バッテリ、ギアボックスおよび制御装置の車体２０１上の設置位置は特に限定されず、車体２０１の形状または当該作業装置１−１を使用する環境等に応じて、適宜設定される。また、モータ、バッテリ、ギアボックスおよび制御装置等を覆いこれらを保護するための筐体等が車体２０１に設けられてもよい。
【００７０】
その他、車体２０１および車輪２０２に係る主要な構造および機能は、車体１０１および車輪１０２と同様であるので、ここでは説明を省略する。
【００７１】
接続部材２０３は、車体２０１に設けられ、第１連結部材５０の一端を接続する部材である。図３を参照すると、第１連結部材５０は、接続部材２０３の先端部２０３ａにおいて、第２車両２０と接続し得る。なお、接続部材２０３の構造、形状および材質は、図３に示した例に限定されない。
【００７２】
作業手段の一例である測定装置２１０は、車体２０１に設けられ、構造物を点検するために用いられる装置である。測定装置２１０は、例えば、カメラ、超音波厚み計またはガス検出器の少なくともいずれかであってもよい。カメラは、構造物の状態を目視で点検するために用いられる。超音波厚み計は、構造物の表面に超音波プローブを押し付けた状態で超音波を放出し、反射した超音波を検出して、その検出結果に基づいて構造物の厚みを計測する機能を有する。また、ガス検出器は、検出プローブにより構造物から漏えいするガス（例えば一酸化炭素等の有毒ガス）を検出し、検出されたガスの種類および濃度を特定する機能を有する。また、測定装置２１０は、上述した種類の測定機器等に限定されず、点検内容に応じて測定機器が適宜選択される。
【００７３】
その他、測定装置２１０として、温度計、湿度計及び気圧計等の公知の測定機器が含まれてもよい。
【００７４】
また、測定装置２１０の車体２０１における配置位置は、図３に示した例に限定されず、測定装置２１０の有する機能等に応じて適宜設定される。例えば、超音波厚み計およびガス検出器は、車体２０１の外側にプローブが位置するように車体２０１に設けられてもよい。このように、測定装置２１０が構造物の表面を吸着して走行可能な第２車両２０に設けられることにより、測定装置２１０を構造物の表面または表面近傍に位置させてかかる測定を行うことができる。これにより、構造物の表面に存在する穴または疵などの小さな欠陥を発見することが容易となる。
【００７５】
なお、本実施形態に係る作業手段は、上記の測定装置２１０に限られない。例えば、当該作業手段は、補修装置であってもよい。補修装置は、例えば、構造物の表面に生じた穴または疵などの欠陥を補修する装置であってもよい。また、上記の作業手段は、点検機能および測定機能をともに有する装置であってもよい。
【００７６】
以上、第２車両２０の構成例について説明した。なお、図３には図示されていないが、第２車両２０の車体２０１には、さらにフック等の係止機構が設けられてもよい。当該係止機構は、例えば、第２車両２０が構造物の表面を移動する際において、構造物に設けられたモンキータラップ等の係留体に車体２０１を適宜係留させるために用いられ得る。より具体的には、第１車両１０−１を目標の係留体に係留させるまでに、第１車両１０−１および第２車両２０がともに当該係留体に近接することが求められる。その際、第１車両１０−１が移動する際においては、第１車両１０−１が他の係留体に係留されていない状態が生じ得る。第１車両１０−１が移動のため走行する際に第２車両２０が他の係留体に係留されていれば、第１車両１０−１の走行中に構造物から落下したとしても、第２車両２０が落下する第１車両１０−１を構造物上において支持することができる。すなわち、第１車両１０−１および第２車両２０がともに目標の係留体に近接する際に、一方を他の係留体に係留させ、他方を走行させることを繰り返すことにより、各車両を確実に当該目標の係留体に近接させることができる。
【００７７】
また、車体２０１に設けられる制御装置は、第２車両２０の各構成要素の駆動等を制御し得る。例えば、車輪２０２の駆動およびステアリング、並びに測定装置２１０による測定は、制御装置により適宜制御され得る。
【００７８】
＜１．２．作業方法および落下時の状態＞
次に、図４を参照しながら、本実施形態に係る作業装置１−１を用いる作業方法について説明する。図４は、本実施形態に係る作業装置１−１を用いた作業方法の一例の手順を説明するための図である。
【００７９】
まず、準備段階として、第１車両１０−１および第２車両２０を点検または補修の対象領域である構造物２の表面に到達させる。このとき、第１車両１０−１および第２車両２０は、地上から対象領域まで走行させてもよい。特に、高所または立入禁止区域など、当該対象領域が、作業者が容易に近づけない領域である場合は、第１車両１０−１および第２車両２０を対象領域まで走行させることが好ましい。
【００８０】
第１車両１０−１および第２車両２０が対象領域である構造物２の表面に到達したのち、まず、係止機構１１を用いて第１車両１０−１を構造物２の一部（係留体）に係留させる。図４に示した例では、フック１１１とモンキータラップ３とが係合することにより、第１車両１０−１がモンキータラップ３に係留される。
【００８１】
係止機構１１を用いた第１車両１０−１の係留方法について説明する。まず、第１車両１０−１をモンキータラップ３に近接させたのち、アーム１１２を伸縮および回転させて、フック１１１をモンキータラップ３に近づけて、フック１１１をモンキータラップ３に係合させる。なお、係合ののち、牽引部材巻取機構１１５により、フック１１１と車体１０１との間に張設される牽引部材１１３に張力を付与することが好ましい。アーム１１２にフック１１１と車体１０１との引張による張力を生じさせない、または当該張力を低く抑えるようにするためである。
【００８２】
なお、図４に示した例では、フック１１１はモンキータラップ３と係合しているが、フック１１１は、吊り金具４とも係合してもよい。フック１１１を係合させることが可能であれば、構造物２の表面に設けられる任意の係留体に、第１車両１０−１を係留させることが可能である。
【００８３】
次に、第１車両１０−１のモンキータラップ３への係留を完了させてから、第２車両２０を構造物２の表面上で走行させ、点検または補修等の作業を行わせる。第２車両２０は、構造物２の表面のうち、第１車両１０−１から送り出される第１連結部材５０の長さに応じた範囲内を走行することが可能である。
【００８４】
なお、第２車両２０の走行可能な範囲は、第１車両１０−１の係留位置を変更することにより、さらに拡張することが可能である。具体的には、フック１１１と係合させた係留体（例えば、図４に示すモンキータラップ３）との係合を解除し、他の係留体にフック１１１を近づけさせ、フック１１１を他の係留体に係合させる。これにより、第１車両１０−１の係留位置を変えることができるので、第２車両２０の走行範囲が拡張され得る。
【００８５】
次に、図５を参照しながら、第２車両２０の落下時の状態について説明する。図５は、第２車両２０が構造物２の表面から落下した際の作業装置１−１の状態について説明するための図である。
【００８６】
図５に示すように、第２車両２０が構造物２の表面から滑落したとする。このとき、第２車両２０は、第１連結部材５０により第１車両１０−１と連結され、また、第１車両１０−１は、フック１１１等を介してモンキータラップ３に機械的に係留されている。したがって、第２車両２０が落下しても、構造物２に機械的に係留している第１車両１０−１と連結する第１連結部材５０により第２車両２０が引っ張られて支えられる。これにより、第２車両２０が構造物２から地上等に墜落することを防ぐことができる。
【００８７】
また、第２車両２０の滑落時において、第１巻取機構１０３に備えられる衝撃吸収機構により、第１連結部材５０が適宜伸ばされてもよい。これにより、第２車両２０の落下速度が徐々に減速するので、落下により第１連結部材５０に付与される衝撃力が低減する。そうすると、第１連結部材５０を介して第１車両１０−１に付与される衝撃力も低減するので、当該衝撃力により第１車両１０−１に与えられる転倒モーメント（回転モーメント）を低減させることができる。すなわち、第１車両１０−１の転倒を防ぐことができる。
【００８８】
また、フック１１１はアーム１１２の先端に設けられているが、フック１１１および車体１０１の間には、牽引部材１１３が張設されている。そのため、第２車両２０の滑落時においてフック１１１と車体１０１との間に生じる衝撃力および第２車両２０の自重に基づく張力は、張設された牽引部材１１３に生じる。すなわち、このような衝撃力および張力を牽引部材１１３に負担させることにより、アーム１１２の強度または重量を可能な限り抑えることができる。よって、アーム１１２のコンパクト化、軽量化および低コスト化を達成することができる。
【００８９】
さらに、第２車両２０が落下し、第１連結部材５０に懸架されているとき、第１巻取機構１０３は、第１連結部材５０を巻き取ってもよい。これにより、落下した第２車両２０を構造物２の表面にまで引き揚げることができる。したがって、第２車両２０を再度構造物の表面に吸着させて復帰させることが可能であり、点検または補修等に係る作業を再開させることができる。
【００９０】
＜１．３．まとめ＞
ここまで、本発明の第１の実施形態に係る作業装置１−１について説明した。かかる作業装置１−１によれば、第１車両１０−１を構造物の一部（係留体）に係留させながら、第１車両１０−１と第１連結部材５０を介して連結され、構造物に対する吸着力を有する第２車両２０を構造物の表面上において走行させ、かつ、構造物に対する点検または補修等の作業を行うことができる。これにより、例えば、錆または疵等が表面に多く存在する構造物の表面を第２車両２０が走行する際に当該構造物から第２車両２０が落下しても、第２車両２０の墜落を防ぐことができる。したがって、第２車両２０が墜落により損傷するリスクを低減することが可能となる。
【００９１】
より具体的には、経年劣化した鋼構造物の表面は錆で覆われていることが多い。そのため、車両が当該表面を走行する際に、吸着機構による吸着力により表面の錆層が剥がれてしまい、車両と錆層がともに落下する可能性が高い。また、鋼構造物の表面に存在する錆粉により車両の車輪の鋼構造物に対する摩擦力が低減し、車両が構造物から滑落する可能性が高い。そこで、本実施形態に係る作業装置１−１によれば、車両が落下しても、その車両の損傷に係るリスクを低減させることができる。具体的には、第１車両１０−１と第２車両２０が第１連結部材５０と第１巻取機構１０３によって係合されているので、一旦第２車両２０が落下しても、第１連結部材５０を第１巻取機構１０３で巻き取ることができる。これにより、第２車両２０を当該構造物２の落下前の位置まで戻して第２車両２０を構造物２に再吸着させることで、作業を継続できる。したがって、車両による鋼構造物に対する作業を確実に行うことができる領域を拡大することができる。例えば、水平方向に延在する配管の地面と対向する側の表面など、作業者等が容易に近づくことが困難であり、かつ、作業装置の落下する可能性の高い領域においても、車両による鋼構造物に対する作業をより確実に行うことが可能となる。また、作業者が構造物の高所または立入禁止区域等に係る領域に近づく必要がなくなるので、作業に係る安全性をより確実に高めることができる。
【００９２】
これにより、例えば、構造物の高所または立入禁止区域等に係る領域について、車両が構造物の表面に吸着しながら走行することにより、作業者では容易に見つけられないような構造物の表面に存在する小さな欠陥も発見し、または当該欠陥を補修することが可能となる。
【００９３】
かかる領域に対して、例えば、ドローン等の遠隔操作または自動操縦による飛翔体を近接させることは可能であるが、当該飛翔体は、構造物の表面に完全に密着することが困難である。そのため、構造物の表面に存在する欠陥を発見することは容易ではない。一方、本実施形態に係る作業装置１−１は、第２車両２０を低リスクでかかる領域に走行させることができる。したがって、上記の飛翔体では発見が困難であるような構造物の欠陥をより容易に発見することができる。
【００９４】
また、構造物の点検および補修等の作業を本実施形態に係る作業装置１−１を用いて遠隔で行うことが可能となる。したがって、作業者が構造物の作業領域に進入または近接する必要がなくなるので、操業中の構造物についても作業を行うことが可能である。したがって、点検または補修のために操業を中止せずに済むので、操業中止による生産性の低下を抑制することができる。また、構造物の点検および補修等の作業を作業者が行うための足場等を設ける必要がなくなる。したがって、上記の作業に伴う作業者および足場に係るコストを低減させることができる。
【００９５】
また、本実施形態に係る作業装置１−１を用いることにより、操業中の構造物に関するデータ（例えば、構造物の内部または表面の温度、ガスの漏えい、構造物の振動等）を併せて取得することも可能となる。これにより、経年劣化した構造物の寿命判定を、より精度高く行うことが可能となる。
【００９６】
＜１．４．補足＞
（制御装置）
なお、各車両は、状況確認用の各種センサ等をさらに備えてもよく、制御装置がそれらの駆動を制御してもよい。ここで、各種センサとは、例えばカメラ等の映像取得機器を含んでもよく、また、加速度センサ、角速度センサ、ＧＰＳセンサ等の公知の各種センサを含んでもよい。また、当該車両が自動制御によって動作する無人車両である場合、制御装置は、これらの各種センサによって、自車の周囲の構造物等の位置、形状等に関する情報、および自車の現在位置に関する情報等を取得してもよい。さらに、制御装置は、各種センサによって取得されたこれらの情報に基づいて、例えば、移動経路等について判断することができる。
【００９７】
また、各車両が遠隔操作によって動作する無人車両である場合、制御装置は、外部に設けられる通信機器と相互に通信可能な通信部をさらに備えてもよい。操作者は、当該通信機器を介して、各車両を遠隔操作することができる。ここで、制御装置は、例えば、上述したカメラまたは各種センサによって取得される、自車の周囲の構造物等の位置や形状等に関する情報や、自車の現在位置に関する情報等を、当該通信部を介して、外部の通信機器に送信してもよい。操作者は、これらの情報を参照することで、作業現場の状況を把握しながら、各車両を遠隔操作することができる。
【００９８】
さらに、制御装置は、例えば各種データ格納用の記憶部を有してもよい。記憶部は、例えば、上述した各種センサによって取得される、自車の周囲の構造物等の位置や形状等に関する情報や、自車の現在位置に関する情報等を記憶してもよい。また、記憶部には、例えば、上記説明したような制御装置の機能を実現するためのコンピュータプログラムが記憶されてもよい。制御装置は、当該コンピュータプログラムに基づいて、各種の制御を行うことができる。ここで、当該コンピュータプログラムは、記憶部に記憶されずに、通信部を介して配信されてもよい。
【００９９】
（第１連結部材および牽引部材の張設高さ）
また、第１車両１０−１の車体と第１連結部材５０との接続位置における第１連結部材５０の高さは、第１車両１０−１の車体１０１における牽引部材１１３の張設高さ以下であることが好ましい。これにより、第１車両１０−１の転倒を防止し、第１車両１０−１の転倒によって第１車両１０−１の駆動を制御できない状態となることを防ぐことが可能となる。以下、第１連結部材５０および牽引部材１１３の張設高さの設定について、図６を参照しながら説明する。
【０１００】
図６は、第１連結部材５０および牽引部材１１３の張設高さの設定方法について説明するための図である。図６を参照すると、まず、第１車両１０−１の車体と第１連結部材５０との接続位置とは、滑車１０４Ｃにおける第１連結部材５０との接点Ｃｏｎ１を意味する。また、当該接続位置は、他にも第１巻取機構１０３または滑車１０４Ｂにおける第１連結部材５０との接点Ｃｏｎ２または接点Ｃｏｎ３であってもよい。当該接続位置の高さは、車輪１０２の接する表面から当該接続位置までの距離Ｈａである。
【０１０１】
また、牽引部材１１３の車体１０１における張設高さとは、牽引部材巻取機構１１５における牽引部材１１３との接点Ｔｅｎ１における高さを意味する。すなわち、当該張設高さは、車輪１０２の接する表面から接点Ｔｅｎ１までの高さＨｂである。
【０１０２】
本実施形態に係る第１車両１０−１においては、上記の接続位置の高さＨａが上記の張設高さＨｂ以下となるように、第１連結部材５０および牽引部材１１３が張設されることが好ましい。例えば、図６に示すように、ガイド機構１０４の滑車１０４Ｃにおける第１連結部材５０との接点Ｃｏｎ１の高さが、牽引部材巻取機構１１５における牽引部材１１３との接点Ｔｅｎ１の高さ以下となるように、ガイド機構１０４および牽引部材巻取機構１１５が設けられることが好ましい。また、ガイド機構１０４のみならず、第１巻取機構１０３における第１連結部材５０との接点Ｃｏｎ２における高さが、牽引部材巻取機構１１５における牽引部材１１３との接点Ｔｅｎ１における高さ以下となるように、第１巻取機構１０３が車体１０１に設けられることが好ましい。
【０１０３】
例えば、第２車両２０の構造物からの落下時に、第１連結部材５０に図６中のＹ軸方向に衝撃力が付与されたとする。この場合、車体１０１には、車輪１０２ｂを中心とする車体からみて左方へのモーメントが付与される。このとき、牽引部材１１３にも引張方向の力が付与され、上記のモーメントとは逆向きのモーメント（車体からみて右方へのモーメント）が車輪１０２ｂを中心に付与される。しかし、上記の第１連結部材５０との接続位置の高さが、牽引部材１１３の張設高さよりも高い場合、車体からみて右方へのモーメントが車体からみて左方へのモーメントよりも大きくなるので、車体が当該右方へ転倒してしまう可能性がある。
【０１０４】
そこで、上述したように、上記の第１連結部材５０との接続位置の高さが牽引部材１１３の張設高さ以下となる構成とすることにより、上記右方へのモーメントを小さくでき、車体が当該右方へと転倒してしまう可能性を低減させることができる。
【０１０５】
＜１．５．変形例＞
次に、本実施形態の変形例に係る作業装置１−１Ａの構成について説明する。図７は、本実施形態の変形例に係る作業装置１−１Ａの概略構成および作業状態の一例を示す図である。図７に示すように、本変形例に係る作業装置１−１Ａは、第１車両１０−１Ａ、第２車両２０、および係止機構１１Ａを備える。この係止機構１１Ａは、本発明における吸着的係留手段の一例である。また、第１車両１０−１Ａおよび第２車両２０は、第１連結部材５０により連結される。
【０１０６】
第１車両１０−１Ａは、係止機構１１Ａとして、フック１１１の代わりに、吸着機構１１６を備える。吸着機構１１６は、構造物係止部材の一例であり、本変形例では、アーム１１２の先端に設けられ、構造物２の表面等に吸着することにより、第１車両１０−１Ａを構造物２に係止させるための部材である。なお、吸着機構１１６を除くその他の第１車両１０−１Ａおよび係止機構１１Ａの構成は、本実施形態に係る第１車両１０−１および係止機構１１と同様である。
【０１０７】
吸着機構１１６による構造物への吸着を実現するための吸着手段は、第２車両２０が仮に構造物２から滑落した際に第１連結部材５０を介して第１車両１０−１Ａに与えられる負荷に耐え得る吸着力を少なくとも有することが好ましい。
【０１０８】
これらの吸着手段は、例えば、構造物が磁性体である場合において、磁力吸着による吸着手段であってもよい。より具体的には、かかる吸着手段は、永久磁石または電磁石等の磁石を用いて実現されてもよい。または、かかる吸着手段は、大気負圧吸着力を用いた吸着手段であってもよい。その他、吸着手段は、ゲル等の粘性体を用いた化学吸着による吸着手段であってもよいし、ヤモリの足の裏のような微細構造または材質等を用いた凝着による吸着手段であってもよい。
【０１０９】
第１車両１０−１Ａの走行時に構造物２に吸着させるための吸着手段とは別に、第１車両１０−１Ａを構造物２に係留させるための吸着手段を備えることにより、モンキータラップのような係留体が構造物２の表面に存在しなくても、第１車両１０−１Ａを構造物２により確実に係止することが可能となる。
【０１１０】
なお、上述した吸着機構１１６による構造物２に対する吸着状態は、第１車両１０−１Ａの走行状態に基づいて制御されることが好ましい。例えば、第１車両１０−１Ａが走行を停止しているときは、吸着機構１１６は構造物２に対して吸着し、第１車両１０−１Ａが走行しているときは、吸着機構１１６は構造物２に対する吸着を中断してもよい。また、第１車両１０−１Ａが走行している状態であっても、第１車両１０−１Ａの走行速度、走行方向または係止機構１１Ａのアーム１１２もしくは牽引部材１１３の状態等に応じて、吸着状態が適宜切り替えられてもよい。また、単に吸着状態のオンオフを切り替えるだけではなく、吸着機構１１６による吸着力の強弱が第１車両１０−１Ａの走行状態に基づいて制御されてもよい。
【０１１１】
第１車両１０−１Ａの走行状態に基づいて吸着機構１１６の構造物２に対する吸着状態を制御することにより、第１車両１０−１Ａの走行時と停止時における構造物２に対する係止状態と非係止状態の切り替えが容易となる。したがって、第１車両１０−１Ａの機動性を向上させることができる。
【０１１２】
かかる吸着状態の切り替えは、上述した不図示の制御装置により制御され得る。例えば、第１車両１０−１Ａの走行状態を検出するセンサから取得される信号に基づいて、吸着機構１１６の吸着の状態を切り替える制御がされてもよい。この場合、吸着機構１１６は、制御装置による制御に応じて吸着状態を容易に切り替えることが可能な機構であることが好ましい。例えば、吸着機構１１６は、電磁石を用いた装置または吸引装置等、吸着状態を制御装置により切り替えられる装置であることが好ましい。
【０１１３】
以上、本変形例に係る作業装置１−１Ａの構成について説明した。なお、上記実施形態に係る係止機構１１と、本変形例に係る係止機構１１Ａとは、併用されてもよい。例えば、複数のアームに、上述したフック１１１および吸着機構１１６がそれぞれ設けられてもよい。かかる係止機構を併用することにより、第２車両２０の落下による負荷により確実に耐えることができる。
【０１１４】
＜＜２．第２の実施形態＞＞
＜２．１．作業装置の構成＞
次に、本発明の第２の実施形態に係る作業装置１−２の構成および作業装置１−２を用いた作業方法について説明する。図８は、本発明の第２の実施形態に係る作業装置１−２の概略構成を示す図である。図８に示すように、本実施形態に係る作業装置１−２は、第１車両１０−２、第２車両２０、および第３車両３０を備える。第１車両１０−２および第２車両２０は、第１連結部材５０により連結される。また、第１車両１０−２および第３車両３０は、第２連結部材６０により連結される。また、本実施形態に係る第１車両１０−２は第１接続機構１２を有し、第３車両３０は第２接続機構３１を有する。第３車両３０、第１接続機構１２、第２接続機構３１、および第２連結部材６０は、本発明における係留手段の一例である。
【０１１５】
なお、第２車両２０および第１連結部材５０の構成は、本発明の第１の実施形態に係る第２車両２０および第１連結部材５０の構成と同様であるため、説明を省略する。また、第２連結部材６０の構造、形状および特性は、第１連結部材５０と同様であるため、説明を省略する。なお、第２連結部材６０の有する機能については後述する。
【０１１６】
（第１車両の構成）
図９は、本実施形態に係る第１車両１０−２の構成例を示す図である。図９を参照すると、本実施形態に係る第１車両１０−２は、車体１０１に、複数の車輪１０２、第１巻取機構１０３、ガイド機構１０４（ガイド支持部材１０４Ａ、滑車１０４Ｂ、１０４Ｃ、調整部材１０４Ｄ）、第１接続機構１２および第２巻取機構１３を備える。なお、本実施形態に係る車体１０１、車輪１０２、第１巻取機構１０３およびガイド機構１０４の構造および機能は、本発明の第１の実施形態に係る各構成要素と同一であるので、説明を省略する。
【０１１７】
本実施形態に係る第１接続機構１２は、車体１０１に設けられる支持部材１２１と、支持部材１２１の一端に設けられる係止体１２２と、により構成される。係止体１２２は、後述する第３車両３０の第２接続機構３１の一部を構成するフック３１１と係合可能な部材であり、係止体１２２とフック３１１とが係合することにより、第１車両１０−２と第３車両３０とが直接接続され、第１車両１０−２が構造物の表面において係止される。図９に示した例では、係止体１２２は、Ｚ軸方向に水平なピン状の構造物により形成されているが、係止体１２２の構造および形状はかかる例に限定されない。フック３１１と係合可能であれば、係止体１２２はあらゆる構造および形状により実現される。なお、支持部材１２１は、図９に示すように、ガイド機構１０４を支持してもよい。
【０１１８】
第２巻取機構１３は、車体１０１に設けられ、第２連結部材６０を巻き取る機能を有する。例えば、第２巻取機構１３は、ウインチ等により実現されてもよい。また、図９に示すように、第２巻取機構１３は、支持部材１２１に設けられてもよい。当該第２巻取機構１３による第２連結部材６０の巻き取りおよび送り出しのための駆動力は、車体１０１に設けられるモータから得られる。また、第２巻取機構１３による第２連結部材６０の巻き取りおよび送り出しは、制御装置により制御され得る。
【０１１９】
なお、第２巻取機構１３からの第２連結部材６０の送り出し方向が、車体１０１から見た係止体１２２の車体１０１における設置位置の方向とは逆方向であることが好ましい。例えば、図９に示した例では、係止体１２２が車体１０１からみて右側に設置されている場合、第２連結部材６０の送り出し方向が車体１０１からみて左方となるように、第２巻取機構１３が車体１０１に設けられていることが好ましい。これは、詳しくは後述するが、図８に示すように、第１接続機構１２と第２接続機構３１とが係合した状態において、第２連結部材６０が構造物２の周方向に沿って環状に第１車両１０−２と第３車両３０とを連結させるためである。
【０１２０】
なお、本実施形態に係る第２巻取機構１３は必ずしも車体１０１に設けられなくてもよい。しかし、第２巻取機構１３を用いることにより、第２連結部材６０の長さを調整することが可能となる。これにより、第２連結部材６０の張架の程度を調整することが可能となり、また、第２連結部材６０が構造物２の表面上において車両の車輪等に絡まったりすることを防ぐことができる。
【０１２１】
（第３車両の構成）
図１０は、本実施形態に係る第３車両３０の構成例を示す図である。図１０を参照すると、第３車両３０は、車体３０１に、車輪３０２、接続部材３０３、および第２接続機構３１を備える。なお、本実施形態に係る車体３０１、車輪３０２、および接続部材３０３の構造および機能は、上述した車体１０１、車輪１０２、および接続部材２０３と同様であるので、説明を省略する。なお、図１０に示した例においては、第１車両１０−２を接続する第２連結部材６０の一端は、接続部材３０３の一部３０３ａと接続されている。
【０１２２】
なお、車体３０１には、例えば、第３車両３０を駆動するためのモータ、当該モータに電力を供給するバッテリ、当該モータの出力を車輪３０２に伝達するギアボックス、および第３車両３０の駆動等を制御するための制御装置等が適宜設けられる。また、モータ、バッテリ、ギアボックスおよび制御装置の車体３０１上の設置位置は特に限定されず、車体３０１の形状または当該作業装置１−２を使用する環境等に応じて、適宜設定される。また、モータ、バッテリ、ギアボックスおよび制御装置等を覆いこれらを保護するための筐体等が車体３０１に設けられてもよい。
【０１２３】
本実施形態に係る第２接続機構３１は、フック３１１、アーム３１２、牽引部材３１３、およびアーム支持部３１４により構成される。また、図１０には示されていないが、牽引部材３１３を巻き取ることが可能な巻取機構が車体３０１にさらに設けられてもよい。
【０１２４】
図１０に示すように、アーム支持部３１４は車体３０１に設けられ、アーム３１２の一端と接続する。また、アーム３１２の他端には、フック３１１が設けられる。フック３１１は、上述した係止体１２２と係合可能な部材である。また、牽引部材３１３は、フック３１１と車体３０１の一部（図１０では、接続部材３０３の一部３０３ｂ）の間に張設される。
【０１２５】
なお、第２接続機構３１を構成する各構成要素は、本発明の第１の実施形態に係る係止機構１１を構成する各構成要素の機能と同様の機能を有していることが好ましい。すなわち、フック３１１、アーム３１２、牽引部材３１３、アーム支持部３１４および牽引部材巻取機構は、上記の第１の実施形態に係るフック１１１、アーム１１２、牽引部材１１３、アーム支持部１１４および牽引部材巻取機構１１５と同様の構成および機能を有していてもよい。これにより、上記の第１の実施形態の説明において示された効果と同様の効果が得られる。
【０１２６】
以上、第３車両３０の構成例について説明した。なお、車体３０１に設けられる制御装置は、第３車両３０および第２接続機構３１の各構成要素の駆動等を制御し得る。例えば、車輪３０２の駆動およびステアリングは、制御装置により適宜制御され得る。また、フック３１１の開閉、アーム３１２の伸縮、アーム支持部３１４の回転および牽引部材巻取機構による牽引部材３１３の巻き取りは、制御装置により適宜制御され得る。
【０１２７】
なお、図９および図１０に示した第１接続機構１２および第２接続機構３１の構成は、入れ替わってもよい。すなわち、第１接続機構１２が図１０に示すようなフック３１１およびアーム３１２等により構成されてもよいし、第２接続機構３１が図９に示すような支持部材１２１および係止体１２２により構成されてもよい。その他、第１接続機構１２と第２接続機構３１とが係合可能な構造および形状をそれぞれが有していれば、公知の係止機構が適用され得る。
【０１２８】
（第１車両と第３車両の連結構造）
本実施形態に係る作業装置１−２は、かかる構成により、図８に示すような構成を実現し得る。すなわち、図８を参照すると、第１車両１０−２および第３車両３０は、構造物２の表面において、第１接続機構１２および第２接続機構３１が機械的に係合されて接続されたときに、第２連結部材６０は構造物２の周方向に沿って、第１車両１０−２および第３車両３０とともに環状構造を形成する。これにより、構造物２の表面に第１車両１０−２を係留させるための係留体が存在しない場合であっても、第１車両１０−２を構造物２の表面に係留することが可能となる。したがって、上記の第１の実施形態と同様に、第１連結部材５０により第１車両１０−２と連結される第２車両２０の構造物２からの落下を防止することができる。
【０１２９】
また、第２巻取機構１３により第１車両１０−２および第３車両３０を連結する第２連結部材６０の長さだけではなく、第２連結部材６０に付与される張力を増減させることができる。第２連結部材６０に付与される張力を増加させることにより、第１車両１０−２（および第３車両３０）の構造物２に対する密着力が増加する。これにより、第１車両１０−２がより強固に構造物２に係留されるので、第２車両２０の構造物２からの落下をより確実に防止することができる。
【０１３０】
＜２．２．作業方法＞
次に、図１１および図１２を参照しながら、本実施形態に係る作業装置１−２を用いた作業方法について説明する。図１１は、本実施形態に係る作業装置１−２を用いた作業方法の一例の第１の手順を説明するための図である。また、図１２は、本実施形態に係る作業装置１−２を用いた作業方法の一例の第２の手順を説明するための図である。
【０１３１】
図１１を参照すると、まず、準備段階として、第１車両１０−２、第２車両２０および第３車両３０を点検または補修の対象領域である構造物２の表面に到達させる。このとき、第１車両１０−２、第２車両２０および第３車両３０は、地上から対象領域まで走行させてもよい。特に、高所または立入禁止区域など、当該対象領域が、作業者が容易に近づけない領域である場合は、第１車両１０−２、第２車両２０および第３車両３０を対象領域まで走行させることが好ましい。
【０１３２】
第１車両１０−２、第２車両２０および第３車両３０が対象領域である構造物２の表面に到達したのち、まず、第３車両３０を、図１１に示す矢印の方向（すなわち、構造物２の周方向）に走行させる。このとき、第３車両３０は、第２連結部材６０が構造物２の周方向に沿って環状に張設されるように、第１車両１０−２に向けて走行する。第２連結部材６０は、第３車両３０の走行により適宜延長される。
【０１３３】
次に、図１２を参照すると、第３車両３０が第１車両１０−２に到達したときに、第１接続機構１２と第２接続機構３１とを係合させる。具体的には、図１２に示すように、第３車両３０を第１車両１０−２に近接させたのちに、アーム３１２を伸縮および回転させてフック３１１を支持部材１２１に設けられた係止体１２２に近づけて、フック３１１を係止体１２２に係合させる。そうすると、第１車両１０−２と第３車両３０とが直接的に接続される。その結果、第１車両１０−２と第３車両３０と第２連結部材６０とが構造物２の周方向に沿って閉じた環状構造が形成され得る。これにより、第１車両１０−２が構造物２に係留される。なお、フック３１１と係止体１２２とを係合させたのち、牽引部材巻取機構により、フック３１１と車体３０１との間に張設される牽引部材３１３に張力を付与することが好ましい。当該張力を付与することにより、アーム３１２にフック３１１と車体３０１との引張による張力を生じさせず、または当該張力を低く抑えるようにすることができる。
【０１３４】
また、フック３１１と係止体１２２とを係合させたのち、第２巻取機構１３により、第２連結部材６０に張力を付与することが好ましい。当該張力を付与することにより、第１車両１０−２の構造物２に対する密着力を増加させることができる。
【０１３５】
次に、第１車両１０−２と第３車両３０の係合を完了させてから、第２車両２０を構造物２の表面上で走行させ、点検または補修等の作業を行わせる。第２車両２０は、構造物２の表面のうち、第１車両１０−２から送り出される第１連結部材５０の長さに応じた範囲内を走行することが可能である。
【０１３６】
なお、第２車両２０の走行可能な範囲は、第１車両１０−２および第３車両３０の係留位置を変更することにより、さらに拡張することが可能である。具体的には、第１接続機構１２および第２接続機構３１の係合状態を一度解除し、第１車両１０−２および第３車両３０を適宜移動させたのち、再度第１接続機構１２および第２接続機構３１を係合させる。これにより、第１車両１０−２の係留位置を変えることができるので、第２車両２０の走行範囲が拡張され得る。
【０１３７】
＜２．３．まとめ＞
ここまで、本発明の第２の実施形態に係る作業装置１−２について説明した。かかる作業装置１−２によれば、第１接続機構１２と第２接続機構３１とを係合させつつ、第１車両１０−２および第３車両３０を、第２連結部材６０により構造物の周方向に環状に連結させることができる。これにより、構造物の表面に上記の第１の実施形態に示したようなモンキータラップまたは吊り金具等の係留体（構造物の一部）が存在しない場合においても、第１車両１０−２を構造物に係留させることができる。したがって、係留体の存在しない構造物の表面においても、作業装置１−２を用いて点検または補修等の作業を行うことができる。
【０１３８】
＜＜３．むすび＞＞
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【０１３９】
１（１−１、１−２）  作業装置
１０（１０−１、１０−２）  第１車両
１１、１１Ａ      係止機構
１２      第１接続機構
１３      第２巻取機構
２０      第２車両
３０      第３車両
３１      第２接続機構
５０      第１連結部材
６０      第２連結部材
１０１    車体
１０２    車輪
１０３    第１巻取機構
１０４    ガイド機構
１０４Ａ  ガイド支持部材
１０４Ｂ  滑車
１０４Ｃ  滑車
１０４Ｄ  調整部材
１０５    係止機構支持部材
１１１    フック
１１２    アーム
１１３    牽引部材
１１４    アーム支持部
１１５    牽引部材巻取機構
１１６    吸着機構
１２１    支持部材
１２２    係止体
２０１    車体
２０２    車輪
２０３    接続部材
２１０    測定装置
３０１    車体
３０２    車輪
３０３    接続部材
３１１    フック
３１２    アーム
３１３    牽引部材
３１４    アーム支持部
【図１】
2018069880.tif 000003
【図２】
2018069880.tif 000004
【図３】
2018069880.tif 000005
【図４】
2018069880.tif 000006
【図５】
2018069880.tif 000007
【図６】
2018069880.tif 000008
【図７】
2018069880.tif 000009
【図８】
2018069880.tif 000010
【図９】
2018069880.tif 000011
【図１０】
2018069880.tif 000012
【図１１】
2018069880.tif 000013
【図１２】
2018069880.tif 000014