(57)【要約】【課題】例えば、樹木、ポール、パイプ等のような物体を登るためのクライミング装置を提供する。【解決手段】クライミング装置は、少なくとも１つのアクチュエータを備えており、少なくとも２つのクランプ３２０，３４０が、そのアクチュエータに動作可能に取り付けられている。クランプ３２０，３４０は、その各々に開口を有しており、その開口は、最小の場合であっても、登られている物体３１０の断面寸法と同じ大きさである。リンク部材３３０が、クランプ３２０，３４０に取り付けられている。コントローラが、クライミング装置の動作を制御する。【選択図】図３
2004174246.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのアクチュエータと、
前記アクチュエータに動作可能に取り付けられた少なくとも２つのクランプであって、係合対象となる物体の断面寸法以上の開口を有する少なくとも２つのクランプと、
前記少なくとも２つのクランプに動作可能に取り付けられた少なくとも２つのリンク部材と、
コントローラと、
を備えることを特徴とする、例えば、樹木、ポール、パイプ等のような物体を登り降りするためのクライミング装置。
【請求項２】
請求項１に記載の物体を登り降りするためのクライミング装置であって、
係合状態となったこと、係合状態から外れたこと、または障害物を検知するための少なくとも１つのセンサを備えることを特徴とするクライミング装置。
【請求項３】
請求項１に記載の物体を登り降りするためのクライミング装置であって、
前記コントローラがオンボードコントローラを含むことを特徴とするクライミング装置。
【請求項４】
請求項１に記載の物体を登り降りするためのクライミング装置であって、
前記コントローラが遠隔制御装置を含むことを特徴とするクライミング装置。
【請求項５】
請求項１に記載の物体を登り降りするためのクライミング装置であって、
前記クライミング装置の動きを制御するソフトウェアを備えることを特徴とするクライミング装置。
【請求項６】
少なくとも１つのアクチュエータと、少なくとも２つのリンク部材に動作可能に接続された少なくとも２つのクランプと、コントローラと、を備えるクライミング装置を動作させるための方法であって、
登り降りの対象となる構造物を、少なくとも２つの位置において前記クランプと係合させて、
第１のクランプを、第１の配置において前記構造物に対して直角をなす関係となるようにして、
前記第１のクランプを前記構造物から外して、
前記第１のクランプを、第２の配置まで前記構造物に沿って移動させて、前記構造物と係合させられた第２のクランプに近づけて、
前記構造物を、前記第２の配置において前記第１のクランプと再係合させて、
前記第２のクランプを、第３の配置において前記構造物に対して直角をなす関係となるようにして、
前記第２のクランプを前記構造物から外して、
前記第２のクランプを、第４の配置まで前記構造物に沿って移動させて、前記第１のクランプの位置から遠ざけて、
前記構造物を、前記第４の配置において前記第２のクランプと再係合させて、
前記一連の、クランプを前記構造物に対して直角をなす関係となるようにして、クランプを外して、その外されたクランプを新しい配置まで移動させて、前記構造物を前記クランプと再係合させるという動作を、前記構造物上において所望の位置に達するまで繰り返すことを特徴とするクライミング装置を動作させるための方法。
【請求項７】
請求項６に記載のクライミング装置を動作させるための方法であって、
前記第１のクランプを、第２の配置まで前記構造物に沿って移動させて、第２のクランプに近づける際に、前記リンク部材を、互いに角度をなす配置となるようにすることを特徴とするクライミング装置を動作させるための方法。
【請求項８】
請求項６に記載のクライミング装置を動作させるための方法であって、
前記コントローラが、前記クランプおよびリンク部材の動きを制御することを特徴とするクライミング装置を動作させるための方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、クライミング装置等に関するが、特に、ポール、樹木、およびその他の背の高い構造物に、さらには、パイプおよび変則的な構造物に、登る（登り降りする）ための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力線／電話設備の保守、樹木の手入れ、パイプの保守、高い支柱のポール（例えば、照明用ポール）の修理等に利用可能な技術において、個別の作業を行うために高所に接近する際に様々なアプローチが利用されてきている。例えば、ポール用および樹木用のはしごのような装置が、使用者が樹木またはポールに登る（登り降りする）ときに使用者の支えとなる。１つのそのような装置が、ペリー（Perry）の特許文献１に開示されている。特許文献１によれば、クランプが、木の幹における３つの側面に係合し、クランプの対向するアームの間に樹木を把持しており、これに、はしごが取り付けられる。はしごを用いることに加えて、ハンドロープ（hand lines）および／またはクライミングスパー（climbing spurs：アイゼン）を用いることで樹木またはポールを登る（降りる）。リフティング装置は、人を様々な高さの場所に持ち上げるものであり、これも同様に用いられてきているが、これらの装置は高価である上に動きが遅い。
【０００３】
エリアカー（Eliachar）他の特許文献２では、幹がまっすぐで枝がない木に登るための代替的なアプローチが示されている。特許文献２の装置は、ヤシの木の手入れを意図したものであり、二組のアームを用いるが、これらは、木の幹を取り囲んで開閉可能であり、油圧シリンダによる駆動によって木の幹を登ることが可能である。クライミングユニットの動作は、プログラム可能なコントローラによって制御される。作業をする高所において機器を位置決めするための遠隔操作式の装置が、クローフォード（Crawford）の特許文献３に教示されている。特許文献３の装置は、操作アームを有するフレームを用いるが、操作アームによって樹木またはポールを少なくとも部分的に取り囲み、フレームを樹木に固定する。また、油圧駆動される伸縮式の支柱が、把持アーム（gripping arms）を備えているが、これは、メインフレームの把持アームとは無関係に油圧駆動される。メインフレームおよび油圧駆動される伸縮式の支柱は、これらの把持アームを順次駆動することで、装置が樹木またはポールを登るようにする。把持アームは、完全に格納されることで、装置がリムとリムとの間を通過することを可能にする。操作者によって制御されるウインチ・ケーブルシステムが、例えば、工具のような物体を、作業をする高さまで持ち上げたり、例えば、切り取られた枝のような物体を、地面まで降ろしたりすることを可能にする。
【０００４】
【特許文献１】米国特許第５，７９９，７５２号明細書
【特許文献２】米国特許第５，３０１，４５９号明細書
【特許文献３】米国特許第４，７９３，４３９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、修理または保守のために背の高い構造物に登るための既存のアプローチには数々の欠点がある。クライミングスパーや、はしご等を用いる場合には、作業者が転落するかもしれないという重大な可能性がある。ハンドロープは、すべって外れたり切れたりするかもしれないし、リムは、壊れることもあり、もしかすると、作業者の上に落下したり物体の表面を損傷したりするかもしれない。例えば、クレーンのようないくつかのアプローチは、費用がかさむものであり、その動作は遅く、運転台を動かすために、またリフティングアームおよびクレードルの上下動に備えて十分な地表における空きスペースが必要とされる。既存の遠隔操作式の装置は、作業位置までの工具の移動、または特定の種類の樹木の手入れに用途が限られていた。樹木、ポール、柱、パイプ等に安全かつ効率良く登ることが可能であって、地上の作業者の制御下にあるとともに、所定位置にあるときに様々な保守および／または修理の作業を行うことが可能である装置を提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
簡単に述べると、本発明に係る１つの態様によれば、例えば、樹木、ポール、パイプ等のような物体を登る（登り降りする）ためのクライミング装置が開示される。当該装置は、少なくとも１つのアクチュエータを備えており、少なくとも２つのクランプが、そのアクチュエータに動作可能に取り付けられている。クランプは、その各々に開口を有しており、その開口は、最小の場合であっても、登られている物体の断面寸法と同じ大きさである。リンク部材が、クランプに取り付けられている。コントローラが、クライミング装置の動作を制御する。
【０００７】
本発明に係るもう１つの態様によれば、少なくとも１つのアクチュエータと、少なくとも２つのリンク部材に動作可能に接続された少なくとも２つのクランプと、コントローラと、を備えるクライミング装置を動作させるための方法が開示される。当該方法では、登る対象となる構造物を、少なくとも２つの位置において前記クランプと係合させる。前記クランプのうちの１つを、前記構造物に対して直角をなす配置となるようにした上で、前記構造物から外す。その外されたクランプを、さらに、第２の配置まで前記構造物に沿って移動させて、係合状態にあるクランプに近づけるが、その位置において、その外されたクランプが、前記構造物に再係合する。さらに、別のクランプを、前記構造物に対して直角をなす関係となるようにした上で、前記構造物から外す。このクランプは、さらに、そのとき係合状態にある他方のクランプから、より離れた配置まで移動させられて、前記構造物に再係合する。この一連の動きが、前記構造物上において所望の位置に達するまで繰り返される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明に係る上述およびその他の特徴は、添付の図面を参照して本明細書および特許請求の範囲をさらに読むことによって明らかになるとともに容易に理解されることになる。
本願において開示されたクライミング装置およびクライミング方法によれば、苦労せずに、または安全上の危険に直面することなく、人が到達することが不可能な高い場所に接近するための機能が提供される。そのような場所としては、人の重量を支えないであろう構造物、障害物で塞がれている場合がある領域（例えば、樹木または橋の奥まった所）、または高圧電線に近い場所が含まれるが、これらに限定されない。これらの場所に接近するためには、装置において、いくつかの特性が必要とされるが、例えば、当該装置が登っている構造物を把持したり解放したりするという装置における機能ばかりではなく、登られている構造物に沿って少なくとも２つの方向に移動するという機能が必要とされる。図１は、本願において開示されたクランプ機構（clamping mechanism）に係る１つの実施の形態およびそれがどのように構造物に係合するかを示す簡略図である。図１の側面図において、構造物１１０に、クランプ機構１２０が係合しており、これに、荷重１３０が付加されている。上面図には、クランプ１２０を示すが、これは、一般に、構造物１１０のまわりに係合しているが締め付けていない配置にあるときに「Ｃ」の形をとる場合がある。
【０００９】
当業者であれば正しく認識するであろうが、クランプ１２０は、図６に示すように、その他の形をとる場合もある。形状が概ね角張っているつまり直線的な形、または曲線的な特徴と直線的な特徴とを併せ持つ形であれば、同様に、登られている構造物との十分な係合状態をもたらすであろうが、これらは全て、本願における開示および特許請求の範囲によって想定されている。クランプの開口端に好適なサイズは、登られている構造物の直径つまり断面よりも大きい任意のサイズであろう。当然のことながら、クランプの開口が当該構造物の直径よりもかなり大きい場合には、クランプがポールを有効に捕捉する角度は大きくなる。クライミング装置は、検知動作を含まない開ループを動作させるような構成においては係合状態が悪いということ、または接触センサ、タッチセンサ、または力センサをクライミング装置に組み込んで確実に適切な係合状態となるようにしてもよいということのいずれかを前提としている場合もある。不適切な係合状態が検知されると、制御ソフトウェアがこれに反応して、例えば、再度、係合させようと試みたり、別の位置で係合させようと試みたりするというような適当な処置を講じる。
【００１０】
次に、図２に、クランプの動作中の配置を示す。この動作中の配置を示す側面図において、クランプ２２０は、構造物２１０に係合しており、このクランプ２２０が荷重２３０を支えている。上面図において、クランプ２２０が構造物２１０を把持しているのが分かるが、これは、クランプ２２０が傾いて、構造物２１０における係合させられた部分の角断面がクランプ２２０の内径に当たるようになるときに生じる。
【００１１】
次に、図３に、クライミング機構が構造物に沿って移動することを可能にする一連の動作を示す。第１のステップにおいて、クランプ３２０，３４０は、構造物３１０上において係合させられた配置にあって、連結部材３３０が、クランプ３２０とクランプ３４０とを接続している。クランプおよび連結部材を加工する際に原料とする場合がある材料の具体例としては、金属、木材、プラスチック、またはその他の硬質または半硬質の材料が含まれる。
【００１２】
最初に、クランプ３４０は、構造物３１０に対して直角をなす配置に達すると解放するが、このとき、クランプ３２０は、構造物３１０に締め付けられたままであり、連結部材３３０は、クランプ３２０，３４０における接続された端部と端部との間の距離が最大になるように伸ばし広げられた構成となっている。ステップ２において、連結部材３３０は、互いに対して角度をなす配置に移動することで、クランプ３４０をクランプ３２０に近づけることによってクランプ３２０とクランプ３４０との間の距離を狭める。クランプ３４０は、解放された、つまり締め付けられていない配置のままであり、クランプ３２０は、締め付けられた配置のままである。ステップ３において、クランプ３４０は、すでに構造物３１０上の新しい位置に移動しているが、構造物３１０に締め付けられることになる。クランプ３２０は、元々の締め付けられた配置のままであり、連結部材３３０は、互いに角度をなす関係のままである。ステップ４において、クランプ３２０は、構造物３１０に対してほぼ直角をなす配置に移動することによって構造物を解放する。クランプ３４０は、締め付けられた配置のままであり、連結部材３３０は、互いに角度をなす関係を保持する。
【００１３】
ステップ５において、連結部材３３０は、すでに完全に伸ばし広げられた配置に移動しているが、これによって、クランプ３２０，３４０における取り付けられた端部と端部との間の距離が最大となる。クランプ３４０は、締め付けられた配置のままであり、クランプ３２０は、締め付けられていない構成で、構造物３１０に沿って移動する。最後に、ステップ６において、クランプ３２０は、新しい配置で構造物３１０に対して締め付ける。クランプ３４０は、構造物３１０に締め付けられたままであり、連結部材３３０は、完全に伸ばし広げられた構成のままである。この時点で、この一連のステップを繰り返して、クライミング機構を構造物に沿って継続して移動させる場合もある。本願においては、２つのリンク部材のみを図示したにすぎないが、代替的な実施の形態において、装置を表面に沿って移動させるために、２つよりも多くのリンク部材を有益に用いることが可能であろうことは容易に認識されるはずである。リンク部材の動きを生じさせるモータは、リンク部材の構造内に含まれる。コントローラ（図示せず）をその構造に含めたり、その構造に別途取り付けたり、遠隔制御モジュールに含めたりしてもよい。
【００１４】
構造物に沿って移動することに加えて、本願明細書において説明した装置に係る代替的な実施の形態によれば、必要に応じて構造物に係合させたり外したりすることによって、構造物上の障害物のまわりを移動することが可能である。図４に、構造物４１０のまわりに係合した構成および係合していない構成の両方のクランプ４２０を示す。両方の場合において、クランプ４２０は、取り付けポイント４５０において連結部材に接続されており、これは、また、構造物に対して直角をなす面におけるクランプ４２０の動きを可能にするアクチュエータを保持する。
【００１５】
図５は、この実施の形態のもう１つの可能な構成であって、クライミング装置が構造物に沿って移動する際の構成を示す。このとき、クライミング装置５００は、連結部材５３０によって接続された少なくとも３つのクランプ５２０，５４０，５６０を含む。この実施の形態では、構造物５１０上において障害物５７０に遭遇しているクランプが構造物５１０から外れる一方で、残りのクランプは、構造物に沿って動き続ける。障害物５７０の具体例としては、枝および構造物の付属物が含まれる。各クランプの間をそれぞれ２つの連結部材を用いて接続された３つのクランプを示したが、複数のクランプおよび連結部材をクライミング装置に用いる場合もあるということは正しく認識されるはずであり、そのような構成は、本願明細書および特許請求の範囲によって完全に想定されている。図５では、クランプ５２０は、もうすでに、妨害物５７０に遭遇し、構造物５１０から外れ、その間に、クランプ５６０，５４０によって、装置５００を構造物５１０に沿って引き続き移動させて、さらにその後に、構造物５１０に再係合している。装置５００は、さらに、クランプ５６０が障害物に遭遇するまで構造物５１０に沿って移動し続ける。図５に示すように、クランプ５６０が、次に、構造物５１０から外れて、障害物を避けて通過する一方で、クランプ５２０は締め付けられた配置のままで、クランプ５４０が、構造物に沿って移動する準備として、すでに構造物５１０に対して直角をなす関係になるまで移動している。構造物に対する係合状態を完全に解くことは、一定の範囲の動きにおけるクランプの並進移動によってセンサを用いることなく実現される。センサが含まれるような実施の形態の場合は、センサが、構造物の内部における内力の変化を測定したり、またはタッチセンサ、力センサまたは接触センサが、係合状態が解かれたことを検出したりする。
【００１６】
上述したように、連結部材５３０が動いて、角度のついた配置から完全に伸ばし広げられた配置になることで、装置５００が構造物に沿って移動することが可能になる。クランプ５６０が妨害物５７０を避けて通過するのに十分に、クライミング装置５００が移動し終えると、クランプ５６０は、構造物５１０との係合状態に戻る。クランプ５２０が障害物に遭遇すると、それは、構造物５１０から外れてそこから離れる一方で、クランプ５６０，５４０が登り続ける。クランプ５６０が障害物に遭遇すると、クランプ５２０，５４０が係合したまま登り続ける一方で、クランプ５６０が係合状態から外される。クランプ５４０が障害物５７０に遭遇すると、クランプ５２０，５６０が登り続ける一方で、クランプ５４０が構造物５１０から外れる。このように係合させたり外したりする一連の動きによって、装置が、登っている状態から水平バーまたは水平ケーブルに沿って並進移動する状態に移行することを可能にする。なお、上述の説明では、クライミング装置を用いて上る場合について説明しているが、登った場所から降りる場合も同様な動作を行うことにより安全かつスムーズな動作を行うことができる。
【００１７】
装置が遠隔制御されるような実施の形態の場合は、操作者が、障害物を避けて通過するように装置の動きを誘導する。装置が自律的に動作するような実施の形態の場合は、タッチセンサ、力センサ、または接触センサによって、障害物との接触を検知する。さらに、オンボードコントローラによって、衝突しようとしているアームが障害物をよけて動くようにする。オンボードコントローラによって、さらに、システムの残りの部分が登っている間に継続的に再係合させようと試みたり（例えば、障害物を無事通過するまで繰り返し障害物に触れて検知する）、または近接を検知することによって接触することなく障害物を検知したりする場合もある。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係るクランプ機構を締め付けていない配置で示す図である。
【図２】本発明に係るクランプ機構を締め付けた配置で示す図である。
【図３】本発明に係る装置の動作ステップを示す図である。
【図４】本発明に係るクランプ機構の係合した配置と係合していない配置を示す図である。
【図５】本発明に係る装置の動作であって、その経路における障害物のまわりを移動する際の動作を示す図である。
【図６】本発明に係るクランプ部の代替的な実施の形態を示す図である。
【符号の説明】
【００１９】
１１０，２１０，３１０，４１０，５１０  構造物、１２０，２２０，３２０，３４０，４２０，５２０，５４０，５６０  クランプ、３３０，５３０  リンク部材（連結部材）、５７０  障害物、５００  クライミング装置。
【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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