(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
陸上および液体中を移動する移動機構と、
センサと、を備え、
当該探査装置の浮心よりも当該探査装置の重心の近くに前記センサが位置し、前記重心よりも前記浮心の近くに前記移動機構が位置するよう構成されていることを特徴とする探査装置。
【請求項２】
前記移動機構と前記センサとを覆うカバーを備え、
前記カバーは、当該探査装置が液体中にあるときに前記カバー内に液体が浸入するよう構成された孔を有し、
前記カバー内に液体が浸入した状態における前記浮心よりも前記重心の近くに前記センサが位置するよう構成されていることを特徴とする請求項１に記載の探査装置。
【請求項３】
前記移動機構と前記センサとを覆うカバーを備え、
前記移動機構の移動方向前方における前記カバーの最前部は、前記重心に対して前記移動機構とは反対側に位置することを特徴とする請求項１に記載の探査装置。
【請求項４】
前記移動機構はアルキメディアン式のスクリューを含み、
前記スクリューは、
【数１】
0006501341.tif 000003
を満たさないよう形成されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の探査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、探査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
天災などにより被災した被災現場の調査、海中の調査・観測、配管の点検・調査、その他狭所での調査など、人間が行うことが困難な調査を行う探査装置の開発が進められている。このような探査装置は、調査現場まで走行するための移動機構と、調査現場において映像、温度、湿度、気圧、放射線量などの環境データを取得するためのセンサと、を備える。従来では、陸上および液体中を走行可能な探査装置が提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２４９８７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載されるような探査装置は、液体中に浮いている状態においても陸上にいる場合と同様に、移動機構であるスクリューの鉛直上方にセンサが位置した姿勢をとる。このため、液体中に浮いている状態では、スクリュー等の存在がセンサによる液体中の環境データの取得の妨げとなる。
【０００５】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、陸上においては陸上の環境データを、液体中においては液体中の環境データを的確に取得できる探査装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の探査装置は、陸上および液体中を移動する移動機構と、移動機構に対して取り付けられたセンサと、を備える。当該探査装置の浮心よりも当該探査装置の重心の近くにセンサが位置するよう構成されている。
【０００７】
この態様によると、探査装置が液体中にあるときはセンサは液体中に位置する。そのため、液体中の環境データを取得できる。
【０００８】
移動機構とセンサとを覆うカバーを備えてもよい。カバーは、当該探査装置が液体中にあるときにカバー内に液体が浸入するよう構成された孔を有してもよい。カバー内に液体が浸入した状態における浮心よりも重心の近くにセンサが位置するよう構成されていてもよい。
【０００９】
移動機構とセンサとを覆うカバーを備えてもよい。当該探査装置が落下した場合に移動機構側が着地するように、移動機構の移動方向前方におけるカバーの部分はテーパ状に形成されていてもよい。
【００１０】
移動機構とセンサとを覆うカバーを備えてもよい。移動機構の移動方向前方におけるカバーの部分は、重心に対して移動機構とは反対側が、移動機構側よりも前方に突出していてもよい。
【００１１】
移動体はアルキメディアン式のスクリューを含んでもよい。スクリューのピッチは０．０１１ｍｍであってもよい。
【００１２】
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや、本発明の構成要素や表現を方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、陸上においては陸上の環境データを、液体中においては液体中の環境データを的確に取得できる探査装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施の形態に係る探査装置を含む探査システムの構成を示す図である。
【図２（ａ）】図１の探査装置を示す上面図である。
【図２（ｂ）】図１の探査装置を示す側面図である。
【図２（ｃ）】図１の探査装置を示す底面図である。
【図２（ｄ）】図１の探査装置を示す正面図である。
【図３】図３（ａ）は、陸上における探査装置の様子を示す図である。図３（ｂ）は、液体中における探査装置の様子を示す図である。
【図４】図１の遠隔操作装置の機能構成を示すブロック図である。
【図５】図１の探査システムが有効に利用される状況を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材には、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、各図面における部材の寸法は、理解を容易にするために適宜拡大、縮小して示される。また、各図面において実施の形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。
【００１６】
実施の形態に係る探査装置の概要は以下のとおりである。
実施の形態に係る探査装置は、映像、温度、湿度、気圧、放射線量などの環境データを取得する。本探査装置は特に、陸上においては陸上の環境データを、液体中においては液体中の環境データを的確に探査する。ここで「液体」には、真水、海水、化合物が添加された水、など水を主成分とする液体の他、ガソリンや石油を主成分とする液体、その他の液体が含まれる。この目的のために本探査装置は、陸上および液体中を移動する移動機構と、環境データを取得するためのセンサと、を備える。探査装置は、陸上においては移動機構が地面に接地し、センサが移動機構の鉛直上方に位置した姿勢をとる。このため、探査装置は、センサにより陸上の環境データを取得しうる。また本探査装置は、浮心よりも重心の近くにセンサが位置し、重心よりも浮心の近くに移動機構が位置するよう構成される。したがって、探査装置は、液体中においては、センサが移動機構よりも鉛直下方に位置した姿勢（すなわち重心が浮心よりも鉛直下方に位置した姿勢）をとる。このため、探査装置は、移動機構等によって妨げられることなくセンサにより液体中の環境データを取得しうる。以下、探査装置について詳細に説明する。
【００１７】
図１は、実施の形態に係る探査装置１０を含む探査システム１００の構成を示す。探査システム１００は、探査装置１０と、ケーブル１２と、遠隔操作装置１４と、を備える。探査装置１０は、被災した建屋内、海中、配管内などに侵入して各種の環境データを取得する。ケーブル１２は、探査装置１０と遠隔操作装置１４とを通信可能に接続するとともに、遠隔操作装置１４から探査装置１０に電力を供給する。遠隔操作装置１４は、探査装置１０に指示を送る。探査装置１０は、遠隔操作装置１４からの指示にしたがって移動し、環境データを取得する。探査装置１０が取得した環境データは遠隔操作装置１４に送られる。
【００１８】
図２（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ実施の形態に係る探査装置１０の上面図、側面図、底面図、正面図である。探査装置１０は、支持フレーム２０と、モータ２２と、スクリュー群２４と、ウェイト部材２６と、カメラ２８と、センサ３０と、カバー３２と、を備える。
以降、スクリュー群２４に対してセンサ３０が設けられる側を探査装置１０の上側として説明する。また、カメラ２８が設けられる側を探査装置１０の前側として説明する。
【００１９】
支持フレーム２０は、平面視で略長円形状の第１フレーム板３４と、第１フレーム板３４とそれぞれ直交し、平面視で略円形状の第２フレーム板３６および第３フレーム板３８と、を含む。支持フレーム２０は、アルミニウムやステンレスなどの金属材料により形成される。なお、支持フレーム２０は、樹脂材料により形成されてもよい。
【００２０】
カバー３２は、略カプセル状の所定の形状に形成される。カバー３２内には、支持フレーム２０と、モータ２２と、スクリュー群２４と、ウェイト部材２６と、カメラ２８と、センサ３０と、が収容される。カバー３２は、円筒部４０と、円筒部４０の一端側に固定される第１ドーム部４２と、円筒部４０の他端側に固定される第２ドーム部４４と、を含む。第１ドーム部４２は探査装置１０の前方側に設けられ、第２ドーム部４４は探査装置１０の後方側に設けられる。
【００２１】
円筒部４０は、アルミニウムやステンレスなどの金属材料により形成される。なお、円筒部４０は、樹脂材料により形成されてもよい。円筒部４０は、網目状に形成される。つまり円筒部４０には、略矩形状の複数の孔４０ａがマトリクス状に設けられている。探査装置１０が液体中にあるときには、この複数の孔４０ａから探査装置１０内に液体が浸入する。円筒部４０には支持フレーム２０が固定される。具体的には、円筒部４０の一端側に第２フレーム板３６が固定され、円筒部４０の他端側に第３フレーム板３８が固定される。
【００２２】
第１ドーム部４２と第２ドーム部４４は、樹脂材料やガラス等により形成される。なお、これらは、アルミニウムやステンレスなどの金属材料により形成されてもよい。第１ドーム部４２は、最も前方に突出した部分である最前部４２ｂが、探査装置１０の重心Ｇに対してスクリュー群２４とは反対側すなわち探査装置１０の重心Ｇよりも上側に位置するように形成される。
【００２３】
カバー３２の下方側には、第１ドーム部４２、円筒部４０および第２ドーム部４４を跨る大きな孔３２ａが形成される。孔３２ａは特に、そこからカバー３２の外側に螺旋羽４６ａ、４８ａ（いずれも後述）が突出しうる大きさおよび形状に形成される。例えば孔３２ａは、円筒部４０の中心軸に沿った方向（Ｘ方向）におけるその長さが、Ｘ方向における第１スクリュー４６、第２スクリュー４８（いずれも後述）の長さよりも、長くなるように形成される。
【００２４】
スクリュー群２４は、第１スクリュー４６と第２スクリュー４８とを含む。第１スクリュー４６と第２スクリュー４８は、いわゆるアルキメディアンスクリューである。第１スクリュー４６と第２スクリュー４８はそれぞれ、第２フレーム板３６と第３フレーム板３８によって回転可能に支持され、その中心軸が円筒部４０の中心軸と略平行となるよう配置される。第１スクリュー４６、第２スクリュー４８は特に、それぞれの螺旋羽４６ａ、４８ａが、孔３２ａからカバー３２の外側に突出するよう配置される。螺旋羽４６ａと螺旋羽４８ａは、互いに螺旋の方向が逆向きになっている。
【００２５】
螺旋羽４６ａ、４８ａは、後述するように探査装置１０がグレーチング上を走行する際に、グレーチングの格子孔に嵌らないように形成される。本発明者らが実施したシミュレーションによると、次の式（１）が満たされるとき、螺旋羽４６ａ、４８ａがグレーチングの格子孔に嵌るおそれがある。したがって、螺旋羽４６ａ、４８ａは、この式（１）を満たさないよう形成される。
【数１】
0006501341.tif 000002
ここで、Ｈは螺旋羽４６ａ、４８ａのピッチ［ｍｍ］（すなわちアルキメディアンスクリューのスクリューピッチ）、ｄは螺旋羽４６ａ、４８ａの直径［ｍｍ］（すなわちアルキメディアンスクリューのスクリュー直径）である（図２（ｃ）参照）。また、Ｌは探査装置１０が走行するグレーチングの格子孔の内法［ｍｍ］である。
【００２６】
例えば、ｄ＝１８ｍｍ、Ｌ＝３０ｍｍが与えられた場合、式（１）によってＨ＝３５ｍｍが得られる。この場合、ピッチが３５ｍｍとならぬよう（例えばピッチが３８ｍｍとなるよう）螺旋羽４６ａ、４８ａを形成する。なお、螺旋羽４６ａ、４８ａの厚みなどの影響を考慮して、例えば±５ｍｍの余裕をもたせてもよい。つまり、ｄ＝１８ｍｍ、Ｌ＝３０ｍｍが与えられた場合、ピッチが３０〜４０ｍｍ（３５ｍｍ±５ｍｍの範囲）とならぬよう（例えばピッチが４２ｍｍとなるよう）螺旋羽４６ａ、４８ａを形成してもよい。
【００２７】
ウェイト部材２６は、第１フレーム板３４の下面に固定される。ウェイト部材２６は、金属材料や樹脂材料などによって所定の形状に形成される。ウェイト部材２６を形成する材料、ウェイト部材２６の大きさ、ウェイト部材２６の位置、を変更することによって探査装置１０の重心Ｇおよび浮心の位置を調整しうる。
【００２８】
モータ２２は、第１フレーム板３４の上面に固定される。モータ２２は遠隔操作装置１４からの指示を受けて回転する。モータ２２の回転は伝達機構２３、２５を介してスクリュー群２４に伝達され、スクリュー群２４が駆動する。
【００２９】
カメラ２８は、第１ドーム部４２内において第１フレーム板３４に載置される。カメラ２８の前方の第１ドーム部４２の部分には、カメラ２８が探査装置１０の前方を撮影しうるよう撮影孔４２ａが形成されている。カメラ２８が撮影した映像は、ケーブル１２を介して遠隔操作装置１４に送られる。
【００３０】
センサ３０は、円筒部４０の中心軸を挟んでスクリュー群２４とは反対側、すなわち探査装置１０の上側に配置される。センサ３０は、例えば円筒部４０や、第２フレーム板３６に固定される。センサ３０は、遠隔操作装置１４からの指示を受けて、映像、温度、湿度、気圧、放射線量などの環境データを取得する。センサ３０によって取得された環境データは遠隔操作装置１４に送られる。
【００３１】
図３（ａ）は、陸上における探査装置１０の様子を示す。探査装置１０は、陸上においては、センサ３０がスクリュー群２４の鉛直上方に位置した姿勢をとる。第１スクリュー４６の螺旋羽４６ａと第２スクリュー４８の螺旋羽４８ａとはカバー３２から突出して接地する。したがって、探査装置１０は、第１スクリュー４６および第２スクリュー４８が回転することによって前方に向かって走行する。センサ３０は、陸上の環境データを取得する。
【００３２】
図３（ｂ）は、液体中における探査装置１０の様子を示す。液体中においては、円筒部４０に形成された孔４０ａなどからカバー３２内に液体が浸入する。そのため、液体中においては第１スクリュー４６および第２スクリュー４８は液体に浸かる。したがって、探査装置１０は、第１スクリュー４６と第２スクリュー４８が回転することによって液体中を走行する。探査装置１０は、カバー３２内に液体が浸入した状態において、探査装置１０の浮心Ｂよりも探査装置１０の重心Ｇの近くにセンサ３０が位置し、探査装置１０の重心Ｇよりも探査装置１０の浮心Ｂの近くにスクリュー群２４が位置するよう構成されている。すなわち、重心Ｇと浮心Ｂがこのような位置関係となるよう探査装置１０の各部材（特にウェイト部材２６）の大きさ、配置等が調整されている。
【００３３】
ここで、液体中における物体は、重心が浮心よりも下方に位置する場合に安定する。したがって探査装置１０は、図３（ｂ）のごとく、センサ３０がスクリュー群２４の鉛直下方に位置した姿勢（すなわち重心Ｇが浮心Ｂよりも鉛直下方に位置した姿勢）をとる場合に安定する。これに対し、液体中における物体は、浮心が重心よりも下方に位置する場合は不安定となる。したがって、探査装置１０は、センサ３０がスクリュー群２４の鉛直上方に位置する姿勢（すなわち浮心Ｂが重心Ｇよりも鉛直下方に位置した姿勢）をとる場合は不安定となる。この場合、探査装置１０が陸上から液体中に落下したときの揺れ、スクリュー群２４の駆動による探査装置１０の揺れ、液体の揺れ、などがきっかけになって探査装置１０は上下がひっくり返り、センサ３０がスクリュー群２４の鉛直下方に位置した姿勢（すなわち図３（ｂ）の姿勢）をとる。図３（ｂ）のような姿勢をとることにより、センサ３０は、スクリュー群２４などに邪魔されることなく液体中の環境データを取得できる。
【００３４】
図４は、遠隔操作装置１４の機能構成を示すブロック図である。遠隔操作装置１４は、操作受付部５０と、制御部５２と、登録部５４と、記憶部５６と、表示制御部５８と、を備える。操作受付部５０は、例えばタッチパネルや機械的なボタンなどにより構成されたユーザインタフェースであり、ユーザによる操作指示を受け付ける。
【００３５】
制御部５２は、操作受付部５０が受け付けた指示にしたがって動作するよう探査装置１０に指示を送る。例えば、制御部５２は、モータ２２を回転させてスクリュー群２４を駆動させ、探査装置１０が陸上または液体中を走行するよう指示を送る。また例えば、制御部５２は、環境データを取得するようセンサ３０に指示を送る。
【００３６】
登録部５４は、探査装置１０から送信された環境データを受信して記憶部５６に記憶する。記憶部５６は、探査装置１０が取得した環境データを記憶する。ユーザは、記憶部５６に記憶された環境データを解析し、現場の状況を把握する。表示制御部５８は、各種操作画面を所定のディスプレイに表示させる。また、表示制御部５８は、探査装置１０のカメラ２８から送られた映像を所定のディスプレイに表示させる。ユーザは、ディスプレイに映し出された映像を見ながら操作指示を遠隔操作装置１４に入力し、探査装置１０を走行させる。
【００３７】
以上のように構成された探査システム１００の動作を説明する。
遠隔操作装置１４の操作受付部５０は、ユーザからの指示を受け付ける。制御部５２は、操作受付部５０が受け付けた指示にしたがって動作するよう探査装置１０に指示を送る。探査装置１０のスクリュー群２４は遠隔操作装置１４からの指示にしたがって駆動する。これにより探査装置１０は移動する。また、探査装置１０のセンサ３０は遠隔操作装置１４からの指示にしたがって環境データを取得する。センサ３０によって取得された環境データは遠隔操作装置１４に送られ、記憶部５６に記憶される。環境データの取得終了後は、ユーザはケーブル１２を引っ張って探査装置１０を回収する。
【００３８】
続いて、本実施の形態に係る探査システム１００が有効に利用される状況の例を説明する。図５は、その状況を示す図である。図５は、細長い配管６０の先にグレーチングが敷かれた地面６２があり、その先に調査対象である液体が溜まったプール６４がある状況を示す。探査装置１０は細長い配管６０を走行する。探査装置１０は陸上も液体中も走行可能であるため、配管６０内を液体が流れていても液体が流れていなくても探査装置１０は走行しうる。探査装置１０は、配管６０を抜けると地面６２に落下する。探査装置１０は、第１ドーム部４２の最前部４２ｂで着地する。探査装置１０の重心Ｇは最前部４２ｂよりもスクリュー群２４側に位置するため、探査装置１０はスクリュー群２４側に倒れ、スクリュー群２４が接地した姿勢をとる。つまり、落下後も陸上を走行するときの姿勢をとる。探査装置１０は、プール６４に向かって地面６２を走行する。第１スクリュー４６、第２スクリュー４８の螺旋羽４６ａ、４８ａは、式（１）を満足しないよう形成されるため、探査装置１０は、グレーチングの格子孔に螺旋羽４６ａ、４８ａが嵌ることなく走行できる。探査装置１０は、プール６４に到達すると、センサ３０がスクリュー群２４の鉛直下方に位置した姿勢をとるため、プール６４内の環境データを的確に取得しうる。
【００３９】
本実施の形態に係る探査装置１０によると、陸上においては、スクリュー群２４が接地し、スクリュー群２４の鉛直上方にセンサ３０が位置した姿勢をとり、液体中においては、スクリュー群２４の鉛直下方にセンサ３０が位置した姿勢をとる。これにより、陸上においては陸上の環境データを、液体中においては液体中の環境データを的確に取得できる。
【００４０】
また、本実施の形態に係る探査装置１０によると、モータ２２、スクリュー群２４、ウェイト部材２６、カメラ２８およびセンサ３０はカバー３２に収容され、保護される。そのため、各部材が障害物等と衝突することによる故障の発生を抑止できる。また、カバー３２には孔３２ａが設けられているため、探査装置１０が液体中にあるときにはカバー３２内に液体が浸入する。そのため、カバー３２に収容される各部材（特にウェイト部材）の大きさ、配置等を調整することにより探査装置１０の浮心の位置を調整できる。特に、浮心よりも重心の近くにセンサ３０が位置するよう浮心の位置を調整できる。つまり、本実施の形態に係る探査装置１０によると、各部材を保護しつつ、浮心の位置を調整することができる。
【００４１】
また、本実施の形態に係る探査装置１０によると、モータ２２、スクリュー群２４、ウェイト部材２６、カメラ２８およびセンサ３０の各部材はカバー３２に収容される。特に前方側および後方側は、第１ドーム部４２、第２ドーム部４４によって覆われる。そのため、探査装置１０の走行中や回収中に探査装置１０の各部材が障害物に引っかかり、探査装置１０が走行不能や回収不能になるのを抑止できる。
【００４２】
また、本実施の形態に係る探査装置１０によると、第１ドーム部４２は、最前部４２ｂが、探査装置１０の重心Ｇに対してスクリュー群２４とは反対側に位置するように形成される。そのため、探査装置１０が陸上走行中に段差から落下した場合、探査装置１０は、第１ドーム部４２の最前部４２ｂで着地し、スクリュー群２４側に倒れてスクリュー群２４が接地した姿勢をとる。つまり、落下後も陸上を走行するときの姿勢をとることができる。
【００４３】
以上、実施の形態に係る回転機器の構成と動作について説明した。これらの実施の形態は例示であり、それらの各構成要素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。また、実施の形態同士の組み合わせも可能である。
【００４４】
（変形例１）
実施の形態では、探査装置１０の円筒部４０が網目状に形成される場合、すなわち円筒部４０には略矩形状の複数の孔４０ａがマトリクス状に設けられている場合について説明したが、これに限られない。円筒部４０には、円形状、楕円形状、その他の形状の孔が少なくとも１つ設けられていればよい。つまり、円筒部４０には、探査装置１０が液体中にあるときに、カバー３２内に液体が浸入しうる孔が設けられていればよい。
【００４５】
（変形例２）
実施の形態では、探査装置１０がスクリュー群２４を備える場合について説明したが、これに限られない。探査装置１０は、スクリュー群２４の代わりに、例えば液体をかくための突起を有するタイヤを備えていてもよい。すなわち、探査装置１０は、陸上および液体中を走行できる移動機構を備えていればよい。
【００４６】
（変形例３）
実施の形態では、探査装置１０のスクリュー群２４が、第１スクリュー４６と第２スクリュー４８の１対のスクリューを有する場合について説明したが、これに限られない。例えばスクリュー群２４は、２対のスクリュー、３対のスクリュー、またはそれ以上のスクリューを有していてもよい。
【００４７】
（変形例４）
実施の形態では、螺旋羽４６ａ、４８ａは、探査装置１０がグレーチング上を走行する際に、グレーチングの格子孔に嵌らないよう形成される場合について説明したが、これに限られない。螺旋羽４６ａ、４８ａは、グレーチングに限らず、例えば、探査装置１０が走行する地面に設けられた孔や溝に嵌らないよう形成されてもよい。
【００４８】
上述した実施の形態および変形例の任意の組み合わせもまた本発明の実施の形態として有用である。組み合わせによって生じる新たな実施の形態は、組み合わされる実施の形態および変形例それぞれの効果をあわせもつ。また、請求項に記載の各構成要件が果たすべき機能は、実施の形態および変形例において示された各構成要素の単体もしくはそれらの連係によって実現されることも当業者には理解されるところである。例えば請求項に記載の移動体は、実施の形態に記載の支持フレーム２０とスクリュー群２４との組み合わせにより実現されてもよい。
【符号の説明】
【００４９】
１０  探査装置、  １２  ケーブル、  １４  遠隔操作装置、  ２０  支持フレーム、  ２２  モータ、  ２４  スクリュー群、  ２６  ウェイト部材、  ２８  カメラ、  ３０  センサ、  ３２  カバー、  １００  探査システム。
【図１】
0006501341.tif 000004
【図２（ａ）】
0006501341.tif 000005
【図２（ｂ）】
0006501341.tif 000006
【図２（ｃ）】
0006501341.tif 000007
【図２（ｄ）】
0006501341.tif 000008
【図３】
0006501341.tif 000009
【図４】
0006501341.tif 000010
【図５】
0006501341.tif 000011