(57)【要約】【課題】蠕動運動に基づいて移動する自走式ロボットの移動速度を向上可能なアクチュエータ及び自走式ロボットを提供する。【解決手段】外筒と、外筒の内側に設けられた内筒と、外筒及び内筒の軸方向各端部に設けられ、外筒の内周及び内筒の外周とともに閉空間を形成する端部部材とを備え、閉空間に流体を供給することにより軸方向に収縮するとともに径方向に膨張するアクチュエータであって、外筒は、流体の供給による収縮時に径方向への一体的な膨張を規制する規制部材を備える構成とした。【選択図】図１
2019108945.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外筒と、前記外筒の内側に設けられた内筒と、前記外筒及び前記内筒の軸方向各端部に設けられ、前記外筒の内周及び前記内筒の外周とともに閉空間を形成する端部部材と、を備え、前記閉空間に流体を供給することにより軸方向に収縮するとともに径方向に膨張するアクチュエータであって、
前記外筒は、前記流体の供給による前記収縮時に前記径方向への一体的な膨張を規制する規制手段を備えることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項２】
前記規制手段は、前記閉空間を軸方向に均等に区画する位置に設けられたことを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項３】
前記規制手段は、前記閉空間の一端側の軸方向長さが最も長尺となるように、前記閉空間を軸方向に不均等に区画する位置に設けられたことを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ。  
【請求項４】
前記外筒は、一端側から他端側に延長し、前記閉空間への流体の供給により軸方向への伸張を拘束する軸方向拘束手段を備える請求項１乃至請求項３いずれかに記載のアクチュエータ。
【請求項５】
前記外筒は、前記規制手段により区画された区間毎に、前記閉空間への流体の供給により軸方向への伸張を拘束する軸方向拘束手段を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項３いずれかに記載のアクチュエータ。
【請求項６】
前記外筒は、前記区間を跨いで前記軸方向拘束手段の各端部に重複し、径方向への膨張を拘束する周方向拘束手段をさらに備えることを特徴とする請求項５に記載のアクチュエータ。
【請求項７】
前記請求項１乃至請求項６いずれかに記載されたアクチュエータを備えた自走式ロボットであって、
進行方向前側に設けられ、流体の供給により軸方向に収縮するとともに径方向に膨張して走行面との間に摩擦を生じさせて前記走行面を把持する前側把持部と、
前記前側把持部よりも後方に設けられ、流体の供給により軸方向に収縮するとともに径方向に膨張し、前記膨張時の前記走行面に対する摩擦が、前記前側把持部の前記膨張により生じる前記摩擦よりも小さい推進部と、
前記推進部よりも後方に設けられ、流体の供給により軸方向に収縮するとともに径方向に膨張して走行面との間に摩擦を生じさせて前記走行面を把持する後側把持部と、を備え、
前記アクチュエータが前記推進部を構成することを特徴とする自走式ロボット。
【請求項８】
前記請求項３乃至請求項６いずれかに記載されたアクチュエータを備えた自走式ロボットであって、
進行方向前側に設けられ、流体の供給により軸方向に収縮するとともに径方向に膨張して走行面との間に摩擦を生じさせて前記走行面を把持する前側把持部と、
前記前側把持部よりも後方に設けられ、流体の供給により軸方向に収縮するとともに径方向に膨張し、前記膨張時の前記走行面に対する摩擦が、前記前側把持部の前記膨張により生じる前記摩擦よりも小さい推進部と、
前記推進部よりも後方に設けられ、流体の供給により軸方向に収縮するとともに径方向に膨張して走行面との間で摩擦を生じさせて前記走行面を把持する後側把持部と、を備え、
前記アクチュエータの前記長尺の区間部分が前記前側把持部、他の部分が推進部を構成することを特徴とする自走式ロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクチュエータ及び自走式ロボットに関し、特に蠕動運動を摸して走行する自走式ロボットの移動速度を向上可能なアクチュエータ及び自走式ロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、下水道等の管内を検査するための管体内検査装置として収縮時に拡径し、伸長時に縮径する複数の伸縮ユニットをミミズの蠕動運動を模して順番に伸縮することで管内における推進力を発生させているものが知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−２２８６５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、下水道の管路の総延長は、４６万ｋｍを上る一方で、５０年以上経過した老朽管の急増が見込まれており、検査効率を向上すべく、管体内を検査する検査装置のより一層の移動速度の向上が求められている。
本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、蠕動運動に基づいて移動する自走式ロボットの移動速度を向上可能なアクチュエータ及び自走式ロボット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】
【０００５】
上記課題を解決するためのアクチュエータの構成として、外筒と、外筒の内側に設けられた内筒と、外筒及び内筒の軸方向各端部に設けられ、外筒の内周及び内筒の外周とともに閉空間を形成する端部部材とを備え、閉空間に流体を供給することにより軸方向に収縮するとともに径方向に膨張するアクチュエータであって、外筒は、流体の供給による収縮時に前記径方向への一体的な膨張を規制する規制手段を備える構成とした。
本構成によれば、閉空間に流体を供給して外筒を膨張させたときに、外筒が規制手段を備えることにより、外筒は規制手段により区画された区間毎に径方向に膨張することになるため、外筒を一体的に膨張させたときに比べての軸方向への収縮量を大きくすることができる。そこで、例えば、このアクチュエータを自走式ロボットに適用することで移動速度を向上させることができる。
また、アクチュエータの他の構成として、規制手段は、閉空間を軸方向に均等に区画する位置に設けられたので、規制手段により区画された各区間が同期するように径方向に膨張するため、アクチュエータを一度に軸方向に収縮させることができる。
また、アクチュエータの他の構成として、規制手段は、閉空間の一端側の軸方向長さが最も長尺となるように、閉空間を軸方向に不均等に区画する位置に設けられたので、軸方向に収縮させるタイミングを変化させることができる。
また、アクチュエータの他の構成として、外筒は、一端側から他端側に延長し、閉空間への流体の供給により軸方向への伸張を拘束する軸方向拘束手段を備えるので、アクチュエータの軸方向の収縮量を最大化できる。
また、アクチュエータの他の構成として、外筒は、前記規制手段により区画された区間毎に、前記閉空間への流体の供給により軸方向への伸張を拘束する軸方向拘束手段を備えるので、伸長時や収縮時に曲がり易くできる。
また、アクチュエータの他の構成として、外筒は、前記区間を跨いで前記軸方向拘束手段の各端部に重複し、径方向への膨張を拘束する周方向拘束手段をさらに備えることで、曲がり易さを維持しつつ収縮効率の低下を防ぐことができる。
また、自走式ロボットの構成として、請求項１乃至請求項６いずれかに記載されたアクチュエータを備えた自走式ロボットであって、進行方向前側に設けられ、流体の供給により軸方向に収縮するとともに径方向に膨張して走行面との間に摩擦を生じさせて走行面を把持する前側把持部と、前側把持部よりも後方に設けられ、流体の供給により軸方向に収縮するとともに径方向に膨張し、膨張時の走行面に対する摩擦が、前側把持部の膨張により生じる摩擦よりも小さい推進部と、推進部よりも後方に設けられ、流体の供給により軸方向に収縮するとともに径方向に膨張して走行面との間に摩擦を生じさせて走行面を把持する後側把持部とを備え、アクチュエータが推進部を構成するので、移動速度を向上させることができる。
また、自走式ロボットの他の構成として、請求項１，請求項３乃至請求項６いずれかに記載されたアクチュエータを備えた自走式ロボットであって、進行方向前側に設けられ、流体の供給により軸方向に収縮するとともに径方向に膨張して走行面との間に摩擦を生じさせて走行面を把持する前側把持部と、前側把持部よりも後方に設けられ、流体の供給により軸方向に収縮するとともに径方向に膨張し、膨張時の前記走行面に対する摩擦が、前側把持部の膨張により生じる摩擦よりも小さい推進部と、推進部よりも後方に設けられ、流体の供給により軸方向に収縮するとともに径方向に膨張して走行面との間で摩擦を生じさせて前記走行面を把持する後側把持部とを備え、アクチュエータの長尺の区間部分が前側把持部、他の部分が推進部を構成するようにしたので、移動速度を向上させることができるとともに、一つの閉空間に流体を供給することで、一つのアクチュエータに複数の機能を持たせることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】自走式ロボットの概略図である。
【図２】把持ユニット（把持部）の断面図である。
【図３】把持ユニットの弾性膨張体の断面図である。
【図４】把持ユニットの伸縮動作を示す図である。
【図５】推進ユニット（推進力発生部）の断面図である。
【図６】推進ユニットの弾性膨張体の断面図である。
【図７】推進ユニットの伸縮動作を示す図である。
【図８】自走式ロボットの推進動作を示す図である。
【図９】推進ユニットの他の形態を示す図である。
【図１０】走行部の他の形態を示す図である。
【図１１】走行部の他の形態を示す図である。
【図１２】連結手段の他の形態を示す図である。
【０００７】
以下、発明の実施形態を通じて本発明を詳説するが、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明される特徴の組み合わせのすべてが発明の解決手段に必須であるとは限らず、選択的に採用される構成を含むものである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態について、各図に基づき説明する。図１は、本実施形態に係る自走式ロボット１の一実施形態の概略構成図である。自走式ロボット１は、概略、移動体としての走行部１０と、走行部の駆動を制御する駆動制御部１００とで構成される。
走行部１０は、走行面との間に摩擦を生じさせ、走行面Ｚを把持する把持部として機能する把持ユニット２０と、推進力を生みだす推進部として機能する推進ユニット４０とを主たる構成として備える。以下の説明では、矢印Ｘ１に沿う方向を自走式ロボット１の進行方向とし、この進行方向に沿って前側、逆を後側としてその前後方向を特定する。また、同図に示すＺは、管を示し、走行部１０は、管Ｚの内壁面を走行面として移動する。
【０００９】
図１に示すように、本実施形態の自走式ロボット１は、３つの把持ユニット２０と、２つの推進ユニット４０とにより構成され、把持ユニット２０の間に１つの推進ユニット４０が位置するように、把持ユニット２０と推進ユニット４０とを交互に連結して構成される。なお、以下の説明において把持ユニット２０の位置を特定する場合には、進行方向前側から後側に向かって順に、把持ユニット２０Ａ、把持ユニット２０Ｂ、把持ユニット２０Ｃ等として示し、推進ユニット４０についても同様に、進行方向前側から後側に向かって順に、推進ユニット４０Ａ、推進ユニット４０Ｂ等として示す。
【００１０】
図２は、把持ユニット２０の一構成例を示す軸方向断面図である。把持ユニット２０は、走行面との摩擦を生じさせるためのアクチュエータであって、円筒状の内筒２１と、当該内筒２１の外周を囲むように配設される弾性膨張体２２と、一対の端部部材２３；２４とを備える。
端部部材２３；２４は、例えば樹脂や硬質のゴム、金属等により構成された円環体であって、それぞれ外周に、内筒２１を固定する内筒固定部２８と、弾性膨張体２２を固定する膨張体固定部２９とを備える。
内筒固定部２８は、一方の端面から他端側に向けて軸方向に窪み形成され、外形寸法が内筒２１の内周を挿入可能に他端側よりも小径に設定される。
膨張体固定部２９は、内筒固定部２８と他端面側との間において端部部材２３の外周を円周方向に沿って一周に亘り連続して窪む環状溝として形成される。
【００１１】
また、端部部材２３；２４の内周側には、推進ユニット４０や他の把持ユニット２０との連結を可能とする連結手段３３；３４を備える。
一方の端部部材２３に設けられる連結手段３３は、内筒固定部２８が形成された軸方向と逆側の他端側の内周に設けられる。連結手段３３は、例えば、端部部材２３の内周面を円周方向に沿って所定長さ円弧状に延在するように突設される複数の係合片３３Ａにより構成される。
また、他方の端部部材２４の連結手段３４は、内筒固定部２８が形成された軸方向と逆側の他端側の外周に設けられる。連結手段３４は、端部部材２４の外周面を円周方向に沿って窪む外周溝３４Ａと、円周方向に沿って所定間隔を空けて端面から外周溝３４Ａに到達する円弧状の複数の切欠き３４Ｂとにより構成される。
したがって、端部部材２３及び端部部材２４は、端部部材２３の係合片３３Ａを、端部部材２４の切欠き３４Ｂに挿入し、外周溝３４Ａに沿って回転させることにより、互いに連結可能に構成される。
【００１２】
端部部材２４には、内筒固定部２８と膨張体固定部２９との間において、内周と外周とを連通する貫通孔３１が設けられる。貫通孔３１は、例えばねじ孔として形成され、切替弁１４が取付可能に構成される。なお、一方の端部部材２３に貫通孔３１を設けて切替弁１４を取り付けるようにしても良く、また、両方の端部部材２３，２４に貫通孔３１をそれぞれ設けて、各貫通孔３１に切替弁１４を取り付けるようにしても良い。
【００１３】
内筒２１は、軸方向に沿って伸縮可能な蛇腹構造を有する断面円形の筒体である。内筒２１を構成する素材には、例えば、軸線の曲がりを許容し、内周側や外周側からの圧力により潰れたりする等の変形のしにくい可撓性を有する素材で構成されることが好ましい。内筒２１の両端には、端部部材２３；２４がそれぞれ挿入され、内筒２１の内周と端部部材２３；２４の各内筒固定部２８とが接着剤などの固定手段によって液密かつ強固に固定される。
【００１４】
弾性膨張体（外筒）２２は、円筒状に形成された筒体であって、端部部材２３；２４が固定された内筒２１の外周面全域を取り囲んで覆うように配設され、内筒２１との間で二重管構造を形成する。弾性膨張体２２の両端部は、それぞれ端部部材２３；２４の外周面において円周方向に沿って形成された膨張体固定部２９と対応する位置でピアノ線等の括り部材２９Ａによって強固かつ液密に固定される。
これにより、把持ユニット２０には、内筒２１の外周面と端部部材２３の外周面、及び弾性膨張体２２の内周面によって囲まれた密閉空間としての空気室Ｓ２０が形成される。
【００１５】
図３は、図２中のＡ１−Ａ１矢視における弾性膨張体２２の断面を誇張して示した図である。同図に示すように、弾性膨張体２２は、弾性体より形成される円筒状の筒本体２２Ａと、当該筒本体２２Ａの内部において密に内挿された複数の繊維２２Ｂとから構成される。筒本体２２Ａの材質としては、シリコーンゴム等の合成ゴム、或いは天然ラテックスゴム等の天然ゴムが好適である。
【００１６】
繊維２２Ｂは、一端側から他端側まで連続するように、軸線に沿って延長するように弾性膨張体２２の壁厚内に配置され、本実施例では層状に複数積層して密に内挿される。なお、繊維２２Ｂは、積層せずに単層であっても良い。繊維２２Ｂは、筒本体２２Ａの軸方向に沿って延在するものとして示すが、軸に対して交差するように設けても良い。繊維２２Ｂの素材としては、例えばグラスロービング繊維やカーボンロービング繊維等、軸方向への伸縮変化の小さい素材が好適である。なお、上述の一端側から他端側まで連続するようにとは、一本の繊維２２Ｂが弾性膨張体２２の一端側から他端側に到達する状態や、弾性膨張体２２の軸方向長さよりも短い複数の繊維が、軸方向に連続的に分布することで一端側から他端側まで到達する状態を意図する。また、筒本体２２Ａの素材は、後述する空気室Ｓ２０への圧縮空気の給排によってその形状が変化し得る材質であれば如何なる材質であっても良い。また、その厚さや繊維２２Ｂの配置については、弾性膨張体２２の空気排出時の伸長する力等を考慮して決められる。
【００１７】
切替弁１４は、例えば、電気的な信号の入力により動作が制御される電磁弁が適用される。切替弁１４は、空気室Ｓ２０内に供給する空気が流入する流入口１４ａと、空気室Ｓ２０内への空気の供給及び空気室Ｓ２０内からの空気の排出をするための給排口１４ｂと、空気室Ｓ２０の空気を外部（内筒２１内周空間）に排出する排出口１４ｃと、空気室Ｓ２０における空気の給排を制御するための電気的な信号が入力される信号入力部１４ｚと、を備える。切替弁１４の流入口１４ａには、空気供給手段１６から延長するチューブ６４又は６５が接続され、信号入力部１４ｚには制御手段１７から延長する配線１２が接続される。
【００１８】
この切替弁１４は、制御手段１７から信号入力部１４ｚに信号が入力されると排出口１４ｃを閉じ、流入口１４ａと給排口１４ｂとを連通させて、空気供給手段１６から供給される圧縮空気を空気室Ｓ２０に流入させる。また、制御手段１７から信号が入力されない状態では、流入口１４ａを閉じ、給排口１４ｂと排出口１４ｃとを連通させて、空気供給手段１６から供給される圧縮空気を遮断して空気室Ｓ２０の空気を排出口１４ｃから排出させる。
【００１９】
把持ユニット２０（２０Ａ〜２０Ｃ）に設けられた各切替弁１４は、制御手段１７と個別に接続され、制御手段１７から出力される電気的な信号の入力により次のように動作が制御される。把持ユニット２０を収縮させるときには、流入口１４ａからの空気の流入を許容するとともに給排口１４ｂを開放して、圧縮空気を空気室Ｓ２０に流入させる。このとき、排出口１４ｃは閉じた状態が維持される。本実施例では、この状態を切替弁１４の開放という。
また、把持ユニット２０を伸長させるときには、流入口１４ａからの圧縮空気の流入を遮断するとともに、給排口１４ｂ及び排出口１４ｃとを開放し、空気室Ｓ２０と内筒２１の内部空間とを連通させることで空気室Ｓ２０の空気を内筒２１の内部空間に排出させる。本実施例では、この状態を切替弁１４の閉鎖という。
空気室Ｓ２０からの空気の排出は、弾性膨張体２２の張力（復元力）が駆動源となって空気室Ｓ２０から内筒２１内への空気の排出が促される。即ち、把持ユニット２０は、空気室Ｓ２０内に圧縮空気が供給された場合、繊維２２Ｂが弾性膨張体２２の軸方向への膨張を規制する一方で、径方向への膨張を許容するため、結果として図４で示すように、把持ユニット２０全体が軸方向へ収縮動作することとなる。一方で、空気室Ｓ２０内に供給された圧縮空気を排出すれば、把持ユニット２０全体が軸方向へ伸長動作することとなる。
【００２０】
図４は、把持ユニット２０の伸縮状態を示す図である。同図に示すように、把持ユニット２０は、伸長状態から収縮状態となることにより外径がｄ２０からＤ２０へと拡径する。また、これに伴ない軸方向の長さがｘ２０収縮する。以下、ｘ２０を収縮量という。
【００２１】
図５は、推進ユニット４０の一構成例を示す軸方向断面図である。推進ユニット４０は、推進力を生じさせるためのアクチュエータであって、円筒状の内筒４１と、当該内筒４１の外周を囲むように配設される弾性膨張体４２と、一対の端部部材２３；２４と、を備える。
端部部材２３；２４は、推進ユニット４０の外径が、伸長時の把持ユニット２０の外径ｄ２０と同一径、また把持ユニット２０との接続を可能とするため、上述の把持ユニット２０と同一構成のものを適用した。よって、端部部材２３；２４の説明については省略する。
【００２２】
内筒４１は、軸方向に沿って伸縮可能な蛇腹構造を有する円筒状の筒体である。内筒４１を構成する素材には、例えば、軸線の曲がりを許容し、内周側や外周側からの圧力により変形しにくい可撓性を有する素材で構成されることが好ましい。内筒４１の両端には、端部部材２３；２４がそれぞれ挿入され、内筒４１の内周と端部部材２３；２４の各内筒固定部２８とが接着剤などの固定手段によって液密かつ強固に固定される。
【００２３】
弾性膨張体（外筒）４２は、円筒状に形成された筒体であって、内筒４１の外周面全域を取り囲んで覆うように配設される。弾性膨張体４２の両端部は、それぞれ端部部材２３；２４の外周面において円周方向に沿って形成された膨張体固定部２９と対応する位置でピアノ線等の括り部材２９Ａによって強固かつ液密に固定される。
これにより、推進ユニット４０には、内筒４１の外周面と端部部材２３の外周面、及び弾性膨張体４２の内周面によって囲まれた密閉空間としての空気室Ｓ４０が形成される。
【００２４】
図６は、図５中のＡ２−Ａ２矢視における弾性膨張体４２の断面を誇張して示した図である。同図に示すように、弾性膨張体４２は、弾性体より形成される円筒状の筒本体４２Ａと、当該筒本体４２Ａの内部において密に内挿された複数の繊維４２Ｂとから構成される。筒本体２２Ａの材質としては、シリコーンゴム等の合成ゴム、或いは天然ラテックスゴム等の天然ゴムが好適である。
【００２５】
繊維４２Ｂは、軸線に沿って延長するように壁厚内に配置され、弾性膨張体４２の軸方向への伸張を拘束する軸方向拘束手段として機能し、本実施例では層状に複数積層して密に内挿される。なお、繊維４２Ｂは、積層せずに単層であっても良い。繊維４２Ｂは、筒本体４２Ａの軸方向に沿って延在するものとして示すが、軸に対して交差するように設けても良い。繊維４２Ｂの素材としては、例えばグラスロービング繊維やカーボンロービング繊維等、軸方向への伸縮変化の小さい素材が好適である。
なお、軸方向拘束手段の他の形態として、例えば、上述の繊維４２Ｂを用いて一方向にのみ伸縮を許容する網を形成し、この網の伸縮を許容する方向が軸方向に沿うように筒状に形成したものを用いても良い。この場合、弾性膨張体４２の内部に繊維４２Ｂを軸線に沿って延長するように設けずに、（弾性体のみで形成した）筒本体４２Ａの外周を筒状の網で覆うようにしても良い。
また、筒本体４２Ａの素材は、後述する空気室Ｓ４０への圧縮空気の給排によってその形状が変化し得る材質であれば如何なる材質であっても良い。また、その厚さや繊維４２Ｂの配置については、弾性膨張体２２の空気排出時の伸長する力等を考慮して決められる。
【００２６】
また、弾性膨張体４２は、空気室Ｓ４０に圧縮空気を注入したときに、該弾性膨張体４２の径方向への一体的な膨張を規制する規制手段としての規制部４２Ｃを備える。規制部４２Ｃは、空気室Ｓ４０の軸方向長さを均等に区画する位置に設けられる。本実施形態では、規制部４２Ｃは、２箇所に設けられ、空気室Ｓ４０を軸方向に均等な長さで３等分する。
規制部４２Ｃは、弾性膨張体４２の外周を取り巻くように、例えば、上述の繊維４２Ｂと同様な素材の繊維を巻き付けて形成される。即ち、弾性膨張体４２は、節を有する。これにより、弾性膨張体４２は、規制部４２Ｃが設けられた箇所の半径方向への膨張が規制され、図７に示すように、複数の膨張部分が形成される。
なお、規制部４２Ｃは、繊維を巻き付ける他に、筒本体４２Ａと同一の素材により、肉厚となるように形成しても良い。
また、規制部４２Ｃは、金属や非金属からなるリングを規制部材として別途作成しておき、このリングに弾性膨張体４２を挿通して構成しても良い。このように規制部４２Ｃを弾性膨張体４２に設ける場合には、例えば、推進ユニット４０の駆動時には弾性膨張体４２に対して不動であり、非駆動時には人手によって軸方向に位置を可変とすると良い。これにより、規制部４２Ｃの配置される数量や、規制部４２Ｃにより複数に区画される空気室Ｓ４０の区間長さを自由に設定できる。
【００２７】
切替弁１５は、貫通孔３１に取り付けられる。切替弁１５は、例えば、電気的な信号の入力により動作が制御される電磁弁が適用される。切替弁１５は、空気室Ｓ４０内に供給する空気が流入する流入口１５ａと、空気室Ｓ４０内への空気の供給及び空気室Ｓ４０内からの空気の排出をするための給排口１５ｂと、空気室Ｓ４０の空気を外部（内筒４１内周空間）に排出する排出口１５ｃと、空気室Ｓ４０における空気の給排を制御するための電気的な信号が入力される信号入力部１５ｚとを備える。切替弁１５の流入口１５ａには、空気供給手段１６から延長するチューブ６４又は６５が接続され、信号入力部１５ｚには制御手段１７から延長する配線が接続される。
【００２８】
この切替弁１５は、制御手段１７から信号入力部１５ｚに信号が入力されると排出口１５ｃを閉じ、流入口１５ａと給排口１５ｂとを連通させて、空気供給手段１６から供給される圧縮空気を空気室Ｓ２０に流入させる。また、制御手段１７から信号が入力されない状態では、流入口１５ａを閉じ、給排口１５ｂと排出口１５ｃとを連通させて、空気供給手段１６から供給される圧縮空気を遮断して空気室Ｓ４０の空気を排出口１５ｃから排出させる。
【００２９】
推進ユニット４０（４０Ａ；４０Ｂ）に設けられた各切替弁１５は、制御手段１７と個別に接続され、制御手段１７から出力される電気的な信号の入力により次のように動作が制御される。推進ユニット４０を軸方向に収縮させるときには、流入口１５ａからの空気の流入を許容するとともに給排口１５ｂを開放して、圧縮空気を空気室Ｓ４０に流入させる。このとき、排出口１５ｃは閉じた状態が維持される。本実施例では、この状態を切替弁１５の開放という。
また、推進ユニット４０を伸長させるときには、流入口１５ａからの圧縮空気の流入を遮断するとともに、給排口１５ｂ及び排出口１５ｃとを開放し、空気室Ｓ４０と内筒４１の内部空間とを連通させることで空気室Ｓ４０の空気を内筒４１の内部空間に排出させる。本実施例では、この状態を切替弁１５の閉鎖という。
なお、空気室Ｓ４０からの空気の排出は、弾性膨張体４２の張力（復元力）及び空気室Ｓ４０と外部との間に生じる気圧差が駆動源となって空気室Ｓ４０から内筒４１内に空気の排出が促される。即ち、推進ユニット４０は、空気室Ｓ４０内に圧縮空気が供給された場合、繊維４２Ｂが弾性膨張体４２の軸方向への膨張を規制する一方で、径方向への膨張を許容するため、結果として図７で示すように、推進ユニット４０全体が軸方向へ収縮動作することとなる。一方で、空気室Ｓ４０内に供給された圧縮空気を排出すれば、推進ユニット４０全体が軸方向へ伸長動作することとなる。
【００３０】
図７は、推進ユニット４０の伸縮状態を示す図である。同図示すように、推進ユニット４０は、伸長状態から収縮状態となることにより外径がｄ４０からＤ４０へと拡径する。また、これに伴ない軸方向の長さがｘ４０収縮する。以下、ｘ４０を推進ユニット４の収縮量という。推進ユニット４０は、収縮時の外径Ｄ４０が、把持ユニット２０の収縮時の外径Ｄ２０以下の外径となるように、伸長状態の軸方向の長さが設定される。換言すれば、把持ユニット２０は、収縮時の外径Ｄ２０が、推進ユニット４０の収縮時の外径Ｄ４０寸法以上の外径となるように、伸長状態の軸方向の長さ寸法及び外径寸法が設定される。
推進ユニット４０に設定される収縮時の外径Ｄ４０は、把持ユニット２０の収縮時の外径Ｄ２０よりも小さく設定することにより、軸方向への収縮時に弾性膨張体４２が管内壁と接触しない、或いは接触したとしても管内壁と摩擦が生じないかほとんど摩擦が生じないため、推進ユニット４０を効率良く軸方向に収縮させることができる。
また、推進ユニット４０に設定される収縮時の外径Ｄ４０が把持ユニット２０の収縮時の外径Ｄ２０と等しいか、或いは略等しい場合には、弾性膨張体４２の表面に例えば、テフロン（登録商標）等の低摩擦部材を配設しておき、推進ユニット４０を軸方向に収縮させたときに、低摩擦部材を介して管内壁に接する弾性膨張体４２と管内壁との摩擦（力）が、把持ユニット２０の弾性膨張体２２が管内壁に達したときに生じる摩擦（力）よりも小さくなるように構成すれば良い。したがって、規制部４２Ｃは、必ずしも推進ユニット４０の軸方向に均等に区画する位置に限定されず、各規制部４２Ｃによって区画される長さが異なり、区間毎の膨張時（軸方向に収縮時）の外径が異なっていても良い。
【００３１】
上述の推進ユニット４０は、把持ユニット２０の端部部材２３に設けられた係合片３３Ａを、該推進ユニット４０の端部部材２４の切欠き３４Ｂに一致させながら外周溝３４Ａまで押し込み回転させたり、把持ユニット２０の端部部材２４に設けられた切欠き３４Ｂに、該推進ユニット４０の端部部材２３の係合片３３Ａを一致させながら外周溝３４Ａまで押し込み回転させたりすることで把持ユニット２０に連結されて走行部１０が形成される。この連結により走行部１０には、把持ユニット２０の内筒２１の内周空間と推進ユニット４０の内筒４１の内周空間とが連通した一つの空間が形成される。また、走行部１０は、上述のように可撓性を有する素材で構成された把持ユニット２０及び推進ユニット４０からなるので、管Ｚ内に曲がりがある場合でも、その可撓性により管Ｚの曲がりを吸収し、進行を継続することができる。
【００３２】
図１に示すように、複数のチューブ６４及びチューブ６５は、複数の把持ユニット２０Ａ〜２０Ｃ及び推進ユニット４０Ａ；４０Ｂに対して独立して圧縮空気を供給する流路を構成するものであって、例えばポリ塩化ビニル等の可撓性を有するホースが適用される。好ましくは、内部を流通する空気の圧力の変化によって、潰れや膨らみが生じたりしない耐圧のホースを用いると良い。
チューブ６４及びチューブ６５は、空気供給手段１６から走行部１０まで延長する空気供給管１６Ｃ内を流通する圧縮空気を、分岐管６１Ａ〜６１Ｄにより分岐させて各把持ユニット２０Ａ〜２０Ｃの切替弁１４及び推進ユニット４０Ａ；４０Ｂの切替弁１５にそれぞれ供給する。各分岐管６１Ａ〜６１Ｄは、図１に示すように、流入した空気を二股に分岐させるＹ字状の二股分岐管からなり、空気供給手段１６から走行部１０に到達する空気供給管１６Ｃの端部に、圧縮空気の流路を二股に分岐する分岐管６１Ａが取り付けられる。この分岐管６１Ａには、最後尾の把持ユニット２０Ｃの切替弁１４に接続されるチューブ６４と、把持ユニット２０Ａ；２０Ｂ及び推進ユニット４０Ａ；４０Ｂへ供給する空気の流路となるチューブ６５とが接続される。
【００３３】
チューブ６５の先端には、さらに流路を二股に分岐する分岐管６１Ｂが取り付けられる。分岐管６１Ｂの分岐端には、推進ユニット４０Ｂの切替弁１５に接続されるチューブ６４と、把持ユニット２０Ａ；２０Ｂ及び推進ユニット４０Ａへ供給する空気の流路となるチューブ６５とが接続される。チューブ６５の先端には、さらに流路を二股に分岐する分岐管６１Ｃが取り付けられる。分岐管６１Ｃの分岐端には、把持ユニット２０Ｂの切替弁１４に接続されるチューブ６４と、把持ユニット２０Ａ及び推進ユニット４０Ａへ供給する空気の流路となるチューブ６５とが接続される。チューブ６５の先端には、さらに流路を二股に分岐する分岐管６１Ｄが取り付けられる。分岐管４１Ｄの分岐端には、推進ユニット４０Ａの切替弁１５に接続されるチューブ６４と、把持ユニット２０Ａへ供給する空気の流路となるチューブ６５とが接続される。チューブ６５は、把持ユニット２０Ａの切替弁１４に接続される。
なお、上述のチューブ６４及びチューブ６５が、走行部１０の内部に延在することは言うまでもない。また、各チューブ６４及び各チューブ６５の長さは、把持ユニット２０Ａ〜２０Ｃの伸縮動作及び推進ユニット４０Ａ；４０Ｂの伸縮動作を考慮して設定される。好ましくは、把持ユニット２０Ａ〜２０Ｄ及び推進ユニット４０Ａ；４０Ｂの伸縮動作を妨げないように可能な限り長さが短くなるように設定すると良い。
【００３４】
このように、駆動制御部１００を構成する空気供給手段１６から一本の空気供給管１６Ｃを走行部１０まで延長させ、複数の分岐管６１Ａ〜６１Ｄによって各把持ユニット２０Ａ〜２０Ｃの切替弁１４Ａ〜１４Ｃ及び推進ユニット４０Ａ；４０Ｂの切替弁１５Ａ；１５Ｂに向けて圧縮空気を供給する流路を形成することで、切替弁１４Ａ〜１４Ｃ及び切替弁１５Ａ；１５Ｂには、空気供給手段１６で加圧された圧縮空気が常時供給されるため、遅滞無く把持ユニット２０Ａ〜２０Ｃの空気室Ｓ２０及び推進ユニット４０Ａ；４０Ｂの空気室Ｓ４０に高圧の空気を供給することができる。
したがって、空気供給手段１６から走行部１０までの距離が長くなっても、常時コンプレッサ１６Ａで加圧された圧縮空気をロス無く供給させるので、走行部１０の進行速度の低下を防止できる。なお、複数のチューブ６４や複数のチューブ６５及び分岐管６１Ａ〜６１Ｄにより形成される流路は、一体に形成することも可能である。
【００３５】
また、空気供給管１６Ｃから各把持ユニット２０Ａ〜２０Ｃ及び推進ユニット４０Ａ；４０Ｂに供給する空気を分岐させる他の方法として、空気供給管１６Ｃから直接各把持ユニット２０Ａ〜２０Ｃ及び推進ユニット４０Ａ；４０Ｂに分岐させるように６つ又の分岐管を用いても良く、適宜把持ユニット２０Ａ〜２０Ｃ及び把持ユニット４０Ａ；４０Ｂに向かう流路を形成すれば良い。
【００３６】
図１に示すように、空気供給手段１６は、コンプレッサ１６Ａと、レギュレータ１６Ｂとを備える。レギュレータ１６Ｂは、コンプレッサ１６Ａで加圧された圧縮空気を所定の圧力に整圧して空気供給管１６Ｃに送出する。レギュレータ１６Ｂは、例えば、前述の切替弁１４及び切替弁１５の開閉制御に許容される最大の圧力に調整される。空気供給管１６Ｃは、レギュレータ１６Ｂ及び走行部１０と着脱自在に接続される可撓性を有するホースである。
【００３７】
この空気供給管１６Ｃは、前述のように複数の分岐管６１Ａ〜６１Ｄを経て、分岐管６１Ａ〜６１Ｆから切替弁１４Ａ〜１４Ｃ及び切替弁１５Ａ；１５Ｂに、独立したチューブ６４及びチューブ６５とそれぞれ対応して接続されており、制御手段１７から出力される制御信号に応じて切替弁１４Ａ〜１４Ｃ及び切替弁１５Ａ；１５Ｂが所定の動作をすることで、各把持ユニット２０Ａ〜２０Ｃ及び推進ユニット４０Ａ；４０Ｂに対して独立して圧縮空気を供給することが可能である。
【００３８】
駆動制御部１００を構成する制御手段１７は、制御部１７Ａと、操作部１７Ｂとを備える。制御部１７Ａ及び操作部１７Ｂは、ケーブル１７Ｃにより電気的に接続される。
制御部１７Ａは、演算処理手段としてのＣＰＵ、ＲＡＭ，ＲＯＭなどの記憶手段、入出力ポート等の入出力手段などのハードウェアを備えるコンピュータであって、ＲＯＭに記憶させたプログラムをＣＰＵで演算処理することでプログラムに書かれた制御信号を図示しない出力ポートから把持ユニット２０Ａ〜２０Ｃの切替弁１４Ａ〜１４Ｃ及び推進ユニット４０Ａ；４０Ｂの切替弁１５Ａ；１５Ｂに個別に出力することにより、管Ｚ内において走行部１０を進行させるための駆動力を制御する。
【００３９】
制御部１７Ａは、切替弁１４Ａ〜１４Ｃに対して収縮信号ｓ１、収縮維持信号ｓ２、伸長信号ｓ３を出力することにより切替弁１４Ａ〜１４Ｃの動作を制御する。
収縮信号ｓ１とは、切替弁１４Ａ〜１４Ｃに供給された圧縮空気を最大の圧力で空気室Ｓ２０に供給するように切替弁１４Ａ〜１４Ｃを制御する信号であって、本実施例では、切替弁１４Ａ〜１４Ｃの許容する最大の圧力で圧縮空気を空気室Ｓ２０に供給するように切替弁１４Ａ〜１４Ｃを制御する信号である。
また、収縮維持信号ｓ２とは、切替弁１４Ａ〜１４Ｃの許容する最大の圧力よりも低い圧力で空気室Ｓ２０に空気を供給するように切替弁１４Ａ〜１４Ｃを制御する信号である。
また、伸長信号ｓ３とは、収縮信号ｓ１、収縮維持信号ｓ２に対する便宜上の信号であって、切替弁１４Ａ〜１４Ｃに出力されている収縮信号ｓ１や収縮維持信号ｓ２を停止させる信号であり、実質的には出力されない信号である。
【００４０】
また、制御部１７Ａは、切替弁１５Ａ；１５Ｂに対して収縮信号ｓ５、収縮維持信号ｓ６、伸長信号ｓ７を出力することにより切替弁１５Ａ；１５Ｂの動作を制御する。
収縮信号ｓ５とは、切替弁１５Ａ；１５Ｂに供給された圧縮空気を最大の圧力で空気室Ｓ４０に供給するように切替弁１５Ａ；１５Ｂを制御する信号であって、本実施例では、切替弁１５Ａ；１５Ｂの許容する最大の圧力で圧縮空気を空気室Ｓ４０に供給するように切替弁１５Ａ；１５Ｂを制御する信号である。
また、収縮維持信号ｓ６とは、切替弁１５Ａ；１５Ｂの許容する最大の圧力よりも低い圧力で空気室Ｓ４０に空気を供給するように切替弁１５Ａ；１５Ｂを制御する信号である。
また、伸長信号ｓ７とは、収縮信号ｓ５、収縮維持信号ｓ６に対する便宜上の信号であって、切替弁１５Ａ；１５Ｂに出力されている収縮信号や収縮維持信号を停止させる信号であり、実質的には出力されない信号である。
【００４１】
本実施例では、切替弁１４Ａ〜１４Ｃに出力される収縮信号ｓ１、収縮維持信号ｓ２、伸長信号ｓ３及び切替弁１５Ａ；１５Ｂに出力される収縮信号ｓ５、収縮維持信号ｓ６、伸長信号ｓ７は、ＰＷＭ制御に基づいて制御部１７Ａから出力される信号である。即ち、把持ユニット２０を伸長状態から収縮状態に移行させるときに必要とされる空気室Ｓ２０への圧縮空気の供給量、把持ユニット２０の収縮状態を維持するときに必要とされる空気室Ｓ２０への空気の供給量、また、推進ユニット４０の収縮状態から伸長状態へと移行させるときに必要とされる空気室Ｓ４０への圧縮空気の供給量、推進ユニット４０の伸長状態を維持するときに必要とされる空気室Ｓ４０への空気の供給量が得られるように、周期的な信号を切替弁１４Ａ〜１４Ｃ及び切替弁１５Ａ；１５Ｂに出力し、切替弁１４Ａ〜１４Ｃ及び切替弁１５Ａ；１５Ｂを周期的に開閉させることにより、各把持ユニット２０及び各推進ユニット４０の動作が制御される。
このように、電気的に弁の開閉が可能となる切替弁１４Ａ〜１４Ｃ及び切替弁１５Ａ；１５ＢをＰＷＭ制御で周期的に開閉させることにより、切替弁の小型が可能となり、把持ユニット２０及び推進ユニット４０内に収めることが可能となる。
なお、切替弁１４Ａ〜１４Ｃ及び切替弁１５Ａ；１５Ｂの制御は、ＰＷＭ制御に限らず、その他の制御方法でも良く、空気室Ｓ２０及び空気室Ｓ４０への空気の供給圧力を時間的に変える制御が可能であればさらによい。
【００４２】
制御部１７Ａは、例えば、上記演算処理手段、記憶手段、入出力手段を１チップに収容したＰＩＣ（Peripheral Interface Controller（ペリフェラル インターフェース コントローラ））により実現され、例えば走行部１０の最後尾に接続される把持ユニット２０Ｃ内に収容される。
【００４３】
操作部１７Ｂは、制御部１７Ａの入力ポートと通信可能に接続される入力手段であって、制御部１７Ａに記憶させたプログラムの実行を制御するためのコマンドを制御部１７Ａに出力する。ケーブル１７Ｃは、制御部１７Ａ及び操作部１７Ｂに着脱自在に接続され、制御部１７Ａと操作部１７Ｂとの通信を伝達する複数の配線と、制御部１７Ａに供給する電源線とが１つに束ねられた可撓性を有する一本の集合ケーブルである。このように、管Ｚの外部に延長するケーブル１７Ｃを一本にすることで、走行部１０が管Ｚ内を進行するときのケーブル１７Ｃと管Ｚとの摩擦を低減させて走行部１０をスムースに進行させることができる。操作部１７Ｂには、モニタ等の表示手段１８が接続され、該操作部１７Ｂを介して入力された情報や、制御部１７Ａの状態が表示される。
【００４４】
制御手段１７は、制御部１７Ａと操作部１７Ｂとを一体に構成して管Ｚの外部に設けるようにしても良いが、本実施例のように制御部１７Ａと操作部１７Ｂとを別体とすることにより、ケーブル１７Ｃに含まれる配線を少なくしてケーブル１７Ｃの軽量化ができるので、走行部１０が移動するときのケーブル１７Ｃを牽引する重さや、ケーブル１７Ｃと管Ｚとの摩擦等の負荷を軽減して走行部１０の移動速度の低下を防ぐことができる。より好ましくは、操作部１７Ｂと制御部１７Ａとを無線通信により互いに通信可能とすることで、ケーブル１７Ｃの重さをより軽くすることができる。
【００４５】
制御部１７Ａの記憶手段には、走行部１０を進行させる動作プログラムが記憶される。例えば、図８に示す進行パターンを実行させる動作プログラムを記憶する。
以下、進行パターンによる走行部１０の進行動作について詳述する。
【００４６】
本実施形態に係る進行パターンは、図８（ｂ）乃至（ｇ）に示すように、走行部１０に６つの行程を繰り返し動作させることで蠕動運動を模した動作により管Ｚ内を進行させる。
図８（ａ）は、走行部１０の初期状態を示し、例えば、管Ｚ内に走行部１０を配置した状態を示している。このとき、走行部１０を構成する把持ユニット２０Ａ〜２０Ｃ及び推進ユニット４０Ａ；４０Ｂの全てが伸長状態にある。
【００４７】
走行部１０を進行させる場合、まず、第１行程として、図８（ｂ）に示すように、進行方向先頭の把持ユニット２０Ａの切替弁１４Ａのみに収縮信号ｓ１を出力し、把持ユニット２０Ａの空気室Ｓ２０に圧縮空気を供給して弾性膨張体２２の外周面が管Ｚの内壁面に到達するまで把持ユニット２０Ａを収縮させる。これにより、把持ユニット２０Ａと内壁面との間に摩擦（力）が生じ、把持ユニット２０Ａが管壁面を把持するため、その位置が管内壁に固定される。
【００４８】
次に、図８（ｃ）に示すように、第２工程に移行して、把持ユニット２０Ａの切替弁１４Ａに収縮維持信号ｓ２を出力し、把持ユニット２０Ａの収縮状態を維持したまま推進ユニット４０Ａに収縮信号ｓ５を出力し、推進ユニット４０Ａの空気室Ｓ４０に圧縮空気を供給して推進ユニット４０Ａを収縮させる。これにより、管内移動体１３は、後端が把持ユニット２０Ａを基準として進行方向前方に大きく移動する。
【００４９】
次に、図８（ｄ）に示すように、第３工程に移行して、先頭の把持ユニット２０Ａの切替弁１４Ｄに収縮維持信号ｓ２、推進ユニット４０Ａの切替弁１５Ａに収縮維持信号ｓ６をそれぞれ出力し、把持ユニット２０Ａ及び推進ユニット４０Ａの収縮状態を維持したまま、推進ユニット４０Ａと推進ユニット４０Ｂとの間に位置する把持ユニット２０Ｂの切替弁１４Ｂに収縮信号ｓ１を出力し、把持ユニット２０Ｂの空気室Ｓ２０に圧縮空気を供給して弾性膨張体２２の外周面が管Ｚの内壁面に到達するまで把持ユニット２０Ｂを収縮させる。これにより、把持ユニット２０Ｂと内壁面との間に摩擦（力）が生じ、把持ユニット２０Ｂが管壁面を把持するため、その位置が管内壁に固定される。
【００５０】
次に、図８（ｅ）に示すように、第４工程に移行して、中間に位置する把持ユニット２０Ｂの切替弁１４Ｂに収縮維持信号ｓ２を出力し、把持ユニット２０Ｂの収縮状態を維持したまま、把持ユニット２０Ａの切替弁１４Ａに伸長信号ｓ３、推進ユニット４０Ａの切替弁１５Ａに伸長信号ｓ７をそれぞれ出力し、把持ユニット２０Ａの空気室Ｓ２０及び推進ユニット４０Ａの空気室Ｓ４０から空気を排出して把持ユニット２０Ａ及び推進ユニット４０Ａを伸長させるとともに、把持ユニット２０Ｂよりも後方の推進ユニット４０Ｂの切替弁１５Ｂに収縮信号ｓ５を出力し、推進ユニット４０Ｂの空気室Ｓ４０に圧縮空気を供給して推進ユニット４０Ｂを収縮させる。これにより、推進ユニット４０Ｂよりも後方の把持ユニット２０Ｃが前方に移動する。
【００５１】
次に、図８（ｆ）に示すように、第５工程に移行して、中間の把持ユニット２０Ｂの切替弁１４Ｂに収縮維持信号ｓ２、推進ユニット４０Ｂの切替弁１５Ｂに収縮維持信号ｓ６をそれぞれ出力し、把持ユニット２０Ｂ及び推進ユニット４０Ｂの収縮状態を維持したまま、最後尾の把持ユニット２０Ｃの切替弁１４Ｃに収縮信号ｓ１を出力し、把持ユニット２０Ｃの空気室Ｓ２０に圧縮空気を供給して弾性膨張体２２の外周面が管Ｚの内壁面に到達するまで把持ユニット２０Ｃを収縮させる。これにより、把持ユニット２０Ｃと内壁面との間に摩擦（力）が生じ、把持ユニット２０Ｃが管壁面を把持するため、その位置が管内壁に固定される。
【００５２】
次に、図８（ｇ）に示すように、第６工程に移行して、最後尾の把持ユニット２０Ｃの切替弁１４Ｃに収縮維持信号ｓ２を出力し、把持ユニット２０Ｃの収縮状態を維持したまま、把持ユニット２０Ｂの切替弁１４Ｂに伸長信号ｓ３、推進ユニット４０Ｂの切替弁１５Ｂに伸長信号ｓ７をそれぞれ出力し、把持ユニット２０Ｂの空気室Ｓ２０及び推進ユニット４０Ｂの空気室Ｓ４０から空気を排出して把持ユニット２０Ｂ及び推進ユニット４０Ｂを伸長させる。これにより、先頭の把持ユニット２０Ａが前方に移動する。
【００５３】
上記進行パターンでは、上記第１行程から第６行程までを１サイクルとし、このサイクルを繰り返すことで走行部１０が進行する。
以上説明したように、本実施形態に係る走行部１０は、進行方向側に位置する把持ユニット２０Ａを収縮させて把持ユニット２０Ａを管Ｚに固定し、これに連結された推進ユニット４０Ａを収縮させて後方の把持ユニット２０Ｂ；２０Ｃ及び推進ユニット４０Ｂを前方に引くように移動させ、前方に移動した把持ユニット２０Ｂを収縮させて管Ｚに固定し、把持ユニット２０Ｂよりも前方の把持ユニット２０Ａ及び推進ユニット４０Ａを伸長させるとともに、後方の推進ユニット４０Ｂを収縮させて、後方の把持ユニット２０Ｃを引くように移動させて、最後尾の把持ユニット２０Ｃを収縮させて把持ユニット２０Ｃを管Ｚに固定し、前方の把持ユニット２０Ｂ及び推進ユニット４０Ｂを伸長させて移動することにより、常に、把持ユニット２０Ａ；２０Ｂや推進ユニット４０Ａ；４０Ｂの収縮により後端が前方に移動するとともに、収縮後の把持ユニット２０Ａ；２０Ｂや推進ユニット４０Ａ；４０Ｂの伸張によって先頭の把持ユニット２０Ａが前方へと押されて移動するので、従来に比べて移動速度を向上させることができる。
また、推進ユニット４０の推進力が圧縮空気の供給により収縮する力によって生じるため、推進ユニット４０よりも後方に連結された把持ユニット２０や推進ユニット４０を圧縮空気の力によって進行方向前方に移動させることができるので、進行パターンの実行時の効率が良くなり、その結果として移動速度の向上が可能となる。
【００５４】
上記実施形態では、走行部１０を３つの把持ユニット２０及び２つの推進ユニット４０を交互に連結して構成したが、これに限定されず、少なくとも、一対の把持ユニット２０の間に推進ユニット４０が位置するように連結されていれば良く、一対の把持ユニット２０の間に設けられる推進ユニット４０の数量は、１つに限定されず、複数連結しても良い。
【００５５】
図９は、推進ユニット４０の他の形態を示す図である。
上述の推進ユニット４０は、空気室Ｓ４０への圧縮空気の供給により径方向に膨張させて軸方向に収縮させるための繊維４２Ｂを端部部材２３；２４間に延長するように内挿したが、例えば、規制部４２Ｃにより区画される区間毎に繊維４２Ｂが延長するように弾性膨張体４２に内挿しても良い。即ち、弾性膨張体４２の軸方向に延長する繊維４２Ｂを規制部４２Ｃが設けられた位置において不連続となるように、区間毎に設けるようにする。これにより、推進ユニット４０は、曲がり管等の屈曲部を進行するときに、収縮状態や伸長状態に関わらず屈曲部に沿って曲がり易くなり進行速度の低下を防ぐことができる。
【００５６】
好ましくは、区間を跨いで繊維４２Ｂの各端部に重複し、径方向への膨張を拘束する周方向拘束手段として機能する繊維４２Ｅを巻き回して配設すると良い。このように構成することにより、繊維４２Ｂの端部が繊維４２Ｅにより筒本体４２Ａと一体的に固定されることになり、より確実に推進ユニット４０の収縮効率の低下を防ぎつつ、曲がり易くできる。
より好ましくは、繊維４２Ｅを巻き回す際に、繊維４２Ｂに重複する位置では、密度を高く、繊維４２Ｂに重複しない位置では、密度が低くなるように繊維４２Ｅを軸方向に分布させることで、曲がり易さの低下を防ぐことができる。
また、この場合、弾性膨張体４２の両端まで連続する繊維（軸方向拘束手段）を一部に含ませるようにすることで、推進ユニット４０の収縮動作をより安定させることができる。
【００５７】
上述の推進ユニット４０では、空気室Ｓ４０の軸方向長さが均等となる位置に規制部４２Ｃを設けることで、図６に示すように、圧縮空気の供給により規制部４２Ｃにより区画された区間が均一に膨張し、軸方向に収縮するように構成したが、適宜その位置を変更しても良い。
また、上記推進ユニット４０の構成を把持ユニット２０に適用しても良い。即ち、走行面との摩擦を生じさせる把持ユニット２０にも、推進力を生じさせる推進ユニット４０と同様に弾性膨張体（外筒）２１の一体的な膨張を規制する規制部（規制手段）を設けても良い。この場合、把持ユニット２０が軸方向に収縮したときの走行面に対する摩擦が、推進ユニット４０を軸方向に収縮させたときの摩擦よりも大きくなるように構成することは言うまでもない。
上記実施形態では、走行面との摩擦を生じさせる把持ユニット２０と、推進力を生じさせる推進ユニット４０とを個別に形成したが、把持ユニット２０と推進ユニット４０とを一体化させることができる。
【００５８】
図１０は、走行部１０の他の形態を示す図である。図１１は、推進ユニット４０の他の形態を示す図である。同図に示す走行部１０は、推進ユニット４０と、把持ユニット２０とを連結して構成される。推進ユニット４０は、図２に示す把持ユニット２０と図５に示す推進ユニット４０とを組み合わせた機能を有する。
本実施形態に係る推進ユニット４０の構成は、推進ユニット４０とほぼ同一であり、推進ユニット４０よりも軸方向の自然状態における長さが長く設定され、規制部４２Ｃの位置が異なる点で相違する。推進ユニット４０の長さは、空気室Ｓ４０の軸方向長さが、把持ユニット２０の長さＬ２０と、推進ユニット４０の区間長さｍ４０の２つ分の長さとを加えた長さを有するように設定される。また、規制部４２Ｃは、空気室Ｓ４０の一端側の長さが把持ユニット２０の軸方向長さＬ２０となる位置と、残りを２分する位置とに設けられる。ここで、区間長さＬ２０は、区間長さｍ４０よりも長尺に設定される。
【００５９】
このように規制部４２Ｃを不均等に設け、空気室Ｓ４０に圧縮空気を供給した場合、図１１（ｂ）に示すように、規制部４２Ｃにより区画された軸方向の区間長さが長いＬ４０側から膨張が開始され、Ｌ２０側の膨張開始後若しくは膨張終了後に、区間長さの短いｍ４０；ｍ４０が同時に膨張が開始する。即ち、規制部４２Ｃにより区画される軸方向の長さによって一つの空気室Ｓ４０に圧縮空気を供給しているにも関わらずユニットに時間差を生じさせて膨張させることができる。例えば、推進ユニット４０の膨張の制御としては、低圧の圧縮空気を供給して図１１（ｂ）に示すようにＬ２０側を膨張させた後に、高圧の圧縮空気を供給することで、図１１（ｃ）に示すように、他の部分を膨張させることができる。
したがって、図１０に示す走行部１０は、上述のように、推進ユニット４０の空気室Ｓ４０に低圧の圧縮空気を供給し、規制部４２Ｃにより先端側に区画された長さＬ２０の区間が管Ｚの内壁に到達するまで軸方向に収縮させた後、さらに空気室Ｓ４０に高圧の圧縮空気を供給して、後方の部分を軸方向に収縮させる。次に、推進ユニット４０の収縮状態を維持したまま、把持ユニット２０の空気室Ｓ２０に圧縮空気を供給して弾性膨張体２２が管Ｚの内壁に到達するまで軸方向に収縮させる。次に、把持ユニット２０の収縮状態を維持したまま、推進ユニット４０を空気室Ｓ４０から圧縮空気を排出して伸長させる。これらの行程を繰り返すことにより、走行部１０は、尺取り虫のように前進する。
【００６０】
このように推進ユニット４０を構成することにより、規制部４２Ｃにより区画された長さＬ２０の区間を走行部１０における把持部として機能させ、他の部分を推進部として機能させることができる。したがって、図１に示すように、把持ユニット２０Ａと推進ユニット４０との２つのユニットを連結することなく一つのユニットで同様の動作をさせることができる。その結果、各ユニット２０Ａ；４０Ａに設けられる切替弁１４；１５が一つの切替弁１５で済むため、制御が容易になるとともに、切替弁に延長する配線１２の軽量化ができるので、より移動速度を向上させることができる。この場合、区間長さの長いＬ２０側を進行方向側に位置するように連結することが肝要である。
【００６１】
図１２は、把持ユニット２０及び推進ユニット４０を連結する連結手段８０の一例を示す図である。上記実施形態では、把持ユニット２０や推進ユニット４０を端部部材２３；２４により連結するものとして説明したが、図１２に示すように、連結手段８０を用いて連結するようにしても良い。
連結手段８０は、把持ユニット２０や推進ユニット４０に取り付けられる一対の取付体８１と、取付体８１同士を結合する結合体８２とを備える。取付体８１は、筒状の基部８１Ａの一側側において互いに対向するように突設された突片８１Ｂ；８１Ｂを備える。結合体８２は、取付体８１の突片８１Ｂ；８１Ｂの内側に配設可能な外径を有する環状部材からなる。結合体８２には、各取付体８１の突片８１Ｂ；８１Ｂが互いに対向し、かつ９０°捩れる位置に配置されるように取り付けられる。取付体８１；８１は、結合体８２に、結合体８２の肉厚方向、及び突片８１Ｂの肉厚方向に貫通する軸部材８３により、互いに軸部材８３の軸線を中心に回転可能に構成される。
取付体８１の基部８１Ａの内径や外径を把持ユニット２０や推進ユニット４０の端部部材２３；２４の外径や内径に対応させることにより、把持ユニット２０や推進ユニット４０を連結することができる。
上述のように、取付体８１及び結合体８２を環状にすることにより、把持ユニット２０や推進ユニット４０等を連結したときに、把持ユニット２０の内筒２１や推進ユニット４０の内筒４１の内側の空間を一続きにする空間を維持できるので、チューブ６４；６５や配線１２の挿通を妨げることがない。
【００６２】
なお、把持ユニット２０や推進ユニット４０を構成する内筒２１や内筒４１は、軸方向に伸縮し、径方向に形状が変化しにくく、弾性膨張体２２や弾性膨張体４２との間で空気室Ｓ２０；Ｓ４０を画成できれば良く、その断面形状や数量については上述の実施形態に限定されない。即ち、内筒２１や内筒４１の断面形状は、図示した円形に限定されず、楕円形状、三角形等の他の多角形状で有っても良く、また、その数量は、上述のように一つに限定されず、同一の断面形状のものや異なる形状のものを組み合わせて複数配置するようにしても良い。
【００６３】
また、把持ユニット２０や推進ユニット４０は、内筒２１；４１をなくし、弾性膨張体２２；４２のみとし、弾性膨張体２２；４２の端部を端部部材により閉塞して空気室Ｓ２０；Ｓ４０を形成することで、上述のように流体の流入により軸方向に収縮、径方向に膨張するように構成することも可能である。
【００６４】
なお、上述の説明では、自走式ロボットは、管Ｚの内周壁を走行面として進行するものとして説明したが、ミミズ等の蠕動運動を模して推進力を得る駆動方式は、管内に限定されず、二つの壁面間、或いは地面などの一平面上を走行面として移動することができる。
【００６５】
上記実施形態では、各把持ユニット２０及び各推進ユニット４０のそれぞれに切替弁１４及び切替弁１５を設けたが、切替弁１４及び切替弁１５の配置はこれに限定されず、適宜変更可能である。例えば、全ての切替弁１４；１５を走行部１０の外部に纏めても良い。走行部１０の外部とは、走行部１０の移動に追従するような配置や、空気供給手段１６等とともに配置することを意味する。
切替弁１４；１５を外部に纏めることにより、切替弁１４；１５として用いられる電磁弁のサイズの制限がなくなるので大型のものを用いることができ、空気圧応答を向上させることができる。また、切替弁１４；１５が露出するので故障の際に修理しやすくなる。特に、走行部１０に追従させる場合には、切替弁１４；１５の防水、防塵加工が容易になる。
【００６６】
上述した自走式ロボットは、周囲に接触しながら移動するため、移動に必要とされる空間が狭い場合に好適である。例えば、推進ユニット４０の周囲にブラシ等の清掃用具を取り付け、ダクト等の管内を移動させることにより、管内を清掃する清掃装置を構成することができる。また、進行方向先頭の先頭の把持ユニット２０Ａの前方にカメラ等を取り付けたりすることで、自走式ロボットを検査装置として用いることができる。
また、上記構成の推進ユニット４０は、軸方向に駆動力を発揮するアクチュエータとして動作させることができる。
【符号の説明】
【００６７】
１  自走式ロボット、１０  走行部、１４；１４Ａ〜１４Ｄ  切替弁、
１５；１５Ａ；１５Ｂ  切替弁、１６  空気供給手段、１７  制御手段、
２０；２０Ａ〜２０Ｃ  把持ユニット、４０  推進ユニット、
２２Ｂ；４２Ｂ  繊維、４２Ｃ  規制部、Ｚ  管。
【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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