(57)【要約】【課題】  装置の推進力の伝達手段として弾力性を有する毛状体を利用することで、複雑な形状の管路内や狭隘な場所でも自由に走行させる。【解決手段】  弾力性を有する複数本の毛状体２を傾斜配置し、毛状体２が振動で撓み、それが復元する際に所定方向への推進力を発生させる推進力発生部３と、推進力発生部３を振動させる振動部４を具備したロボット本体５とを備え、毛状体２が振動で撓み、この弾力性を有する毛状体２が復元する際に、この毛状体２傾斜方向への推進力を発生させる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾力性を有する複数本の毛状体（２）を傾斜配置し、該毛状体（２）が振動で撓み、それが復元する際に所定方向への推進力を発生させる推進力発生部（３）と、
該推進力発生部（３）を振動させる振動部（４）を具備したロボット本体（５）と、
を備えた、ことを特徴とする毛状体を推進力とする自動走行ロボット。
【請求項２】
各毛状体（２）の先端に滑り止め（１１）を取り付けた、ことを特徴とする請求項1の毛状体を推進力とする自動走行ロボット。
【請求項３】
前記推進力発生部（３）は、棒状の毛状体支持軸（６）の周囲に、複数本の毛状体（２）の束を所定間隔毎に複数個所に植設し、
各毛状体（２）の束を、前記毛状体支持軸（６）を囲む毛状体ガイド管（７）に開けた複数の挿通孔（８）からそれぞれ突出させ、
前記毛状体支持軸（６）に対して該毛状体ガイド管（７）を前後動させることにより、前記毛状体（２）の束の傾斜する方向及びその角度を変換させるように構成したものである、ことを特徴とする請求項1又は２の自動走行ロボット。
【請求項４】
前記推進力発生部（３）は、棒状の毛状体支持軸（６）の周囲に複数本の毛状体（２）の束を所定間隔毎に複数個所に植設し、
各毛状体（２）の束を、前記毛状体支持軸（６）を囲む毛状体ガイド管（７）に開けた複数の挿通孔（８）からそれぞれ突出させ、
該毛状体ガイド管（７）に対して前記毛状体支持軸（６）を前後動させることにより、前記毛状体（２）の束の傾斜する方向を変換させるように構成したものである、ことを特徴とする請求項1又は２の自動走行ロボット。
【請求項５】
前記振動部（４）は、回転駆動機（１２）の回転軸（１３）に偏心ウェイト（１４）を取り付けたものである、ことを特徴とする請求項1の自動走行ロボット。
【請求項６】
前記ロボット本体（５）の周囲に、該ロボット本体（５）を支持するための複数本の支持用毛状体（１５）を植設した、ことを特徴とする請求項１，２，３，４又は５の自動走行ロボット。
【請求項７】
前記ロボット本体（５）に、カメラ、発信機、清掃ブラシ又はケレン装置等の作業装置（１６）を、その振動を減衰するように支持する作業装置支持具（１７）を取り付けた、ことを特徴とする請求項1の自動走行ロボット。
【請求項８】
先端に滑り止め（１１）を取り付けた弾力性を有する複数本の毛状体（２）を、毛状体支持軸（２２）の周囲に螺旋状に傾斜配置した推進力発生部（２３）と、
前記毛状体支持軸（２２）を回転させたときに、該毛状体（２）が撓み、それが復元する際に所定方向への推進力を発生させるために、該毛状体支持軸（２２）を回転させる回転駆動部（２４）を具備したロボット本体（２５）と、
を備えた、ことを特徴とする毛状体を推進力とする自動走行ロボット。
【請求項９】
前記推進力発生部（２３）は、棒状の毛状体支持軸（２２）の周囲に複数本の毛状体（２）の束を螺旋状に植設し、
各毛状体（２）の束を毛状体ガイド管（２６）に開けた複数の螺旋状の挿通孔（２７）からそれぞれ突出させ、
前記毛状体支持軸（２２）に対して該毛状体ガイド管（２６）を前後動させることにより、前記毛状体（２）の傾斜する方向を変換させるように構成したものである、ことを特徴とする請求項８の自動走行ロボット。
【請求項１０】
前記推進力発生部（２３）は、棒状の毛状体支持軸（２２）の周囲に複数本の毛状体（２）の束を螺旋状に植設し、
各毛状体（２）の束を、毛状体ガイド管（２６）に開けた複数の螺旋状の挿通孔（２７）からそれぞれ突出させ、
前記毛状体ガイド管（２６）に対して該毛状体支持軸（２２）を前後動させることにより、前記毛状体（２）の傾斜する方向を変換させるように構成したものである、ことを特徴とする請求項８の自動走行ロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管路や狭隘な空間内を自動走行し、その点検、探査、清掃あるいは位置の明示を行うことができる毛状体を推進力とする自動走行ロボットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
配管内や狭隆な空間の点検あるいは清掃を行う際に使用する種々のロボットが提案されている。例えば、特許文献１の特開平６−１９１４０１号「管内自動走行装置」に、下水道管や石油導管等の配管内部の検査や補修に使用する管内自動走行装置が提案されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平６−１９１４０１号
【０００４】
この特許文献１に記載されている管内自動走行装置は、複数の駆動輪を外部に有するハウジング内に収納され、電気ケーブルを介して外部電源装置に接続された電動モータと油圧ポンプと油圧タンクを有する圧力源部と、圧力源部から送られる作動油で回転する油圧モータと油圧モータの出力軸と各駆動輪の車軸間を連結するギヤ−群とを有する走行駆動手段と、圧力源部から送る作動油の流量と方向を制御する電磁弁ブロックとを備えたものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来の駆動輪の回転を推進力とする管内自動走行装置では、平坦な管路内であれば走行させることができる。しかし、配管内壁に凹凸や段差があるような複雑な形状の管路のときは、その管路内を円滑に走行させることができず、管路の途中で進退不能になることが多かった。また、従来の駆動輪を回転させる管内自動走行装置は、この装置自体も構造が複雑であるために、実用的でないという問題を有していた。
【０００６】
一方、従来から道路下の古い埋設管路等の探査は、地上から超音波などを照射して行っているが精度やコスト、交通障害などの問題があった。そこで、この管路内を自走する装置の提案が望まれていた。
【０００７】
本発明は、上述した問題点を解決するために創案されたものである。すなわち本発明の目的は、装置の推進力の伝達手段として弾力性を有する毛状体を利用することで、複雑な形状の管路内でも自由に走行させることができる毛状体を推進力とする自動走行ロボットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の振動型の自動走行ロボットによれば、弾力性を有する複数本の毛状体（２）を傾斜配置し、該毛状体（２）が振動で撓み、それが復元する際に所定方向への推進力を発生させる推進力発生部（３）と、該推進力発生部（３）を振動させる振動部（４）を具備したロボット本体（５）と、を備えた、ことを特徴とする毛状体を推進力とする自動走行ロボットが提供される。
走行する管の内面等が極めて平滑で滑りやすいものであるときは各毛状体（２）の先端の一部又は全部に滑り止め（１１）を取り付けることが好ましい。
【０００９】
前記推進力発生部（３）は、棒状の毛状体支持軸（６）の周囲に、複数本の毛状体（２）の束を所定間隔毎に複数個所に植設し、各毛状体（２）の束を、前記毛状体支持軸（６）を囲む毛状体ガイド管（７）に開けた複数の挿通孔（８）からそれぞれ突出させ、前記毛状体支持軸（６）に対して該毛状体ガイド管（７）を前後動させることにより、前記毛状体（２）の束の傾斜する方向を変換させるように構成したものである。
または、毛状体ガイド管（７）に対して毛状体支持軸（６）を前後動させるように構成することも可能である。
【００１０】
前記振動部（４）は、回転駆動機（１２）の回転軸（１３）に偏心ウェイト（１４）を取り付けたものである。
【００１１】
自動走行ロボットの使用目的に応じてロボット本体（５）に取り付ける付属物等を支える必要がある場合は、前記ロボット本体（５）の周囲に、該ロボット本体（５）を支持するための支持用毛状体（１５）を植設することが好ましい。
【００１２】
前記ロボット本体（５）に、カメラ、発信機、清掃ブラシ又はケレン装置等の作業装置（１６）を、その振動を減衰するように支持する作業装置支持具（１７）を取り付けることができる。
【００１３】
本発明の回転型の自動走行ロボットによれば、先端に滑り止め（１１）を取り付けた弾力性を有する複数本の毛状体（２）を、毛状体支持軸（２２）の周囲に螺旋状に傾斜配置した推進力発生部（２３）と、前記毛状体支持軸（２２）を回転させたときに、該毛状体（２）が撓み、それが復元する際に所定方向への推進力を発生させるために、該毛状体支持軸（２２）を回転させる回転駆動部（２４）を具備したロボット本体（２５）と、を備えた、ことを特徴とする毛状体を推進力とする自動走行ロボットが提供される。
【００１４】
前記推進力発生部（２３）は、棒状の毛状体支持軸（２２）の周囲に複数本の毛状体（２）の束を螺旋状に植設し、各毛状体（２）の束を毛状体ガイド管（２６）に開けた複数の螺旋状の挿通孔（２７）からそれぞれ突出させ、前記毛状体支持軸（２２）に対して該毛状体ガイド管（２６）を前後動させることにより、前記毛状体（２）の傾斜する方向を変換させるように構成したものである。
または、毛状体ガイド管（２６）に対して毛状体支持軸（２２）を前後動させるように構成することも可能である。
【発明の効果】
【００１５】
この振動型の自動走行ロボットでは、推進力発生部（３）の傾斜配置した毛状体（２）が、振動部（４）からの振動で撓み、この弾力性を有する毛状体（２）が復元する際に、この毛状体（２）の先端が管路（Ｐ）の内壁面等に当りその反作用でこの毛状体（２）の傾斜方向への推進力を発生させることができる。このような毛状体（２）の動作の繰り返しでロボット本体（５）を走行させることができる。また、毛状体（２）は、ロボット本体（５）の進行する方向決めの機能とこのロボット本体（５）を支持する機能を合わせ持つので、管路（Ｐ）内で前進と後退が確実に行え、進退不能にならない。
【００１６】
特に、本発明の推進力が弾力性を有する毛状体（２）であり、その毛状体（２）が単純な構造であるために、管路（Ｐ）や空間の大きさ、形状、その管路（Ｐ）内の他の構進物の設置状況などの多様な条件の場所でもロボット本体（５）を走行させることができる。
【００１７】
更に、推進力発生部（３）は、毛状体（２）の先端部の向きを容易に切り替えることにより、前進・後退することができる。そこで、比較的小径管の配管や狭隘な空間において低コストで安全確実な管路（Ｐ）内の点検、清掃、管路位置を正確に明示することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の自動走行ロボットは、弾力性を有する毛状体を推進力として利用し、更にこの毛状体をロボット本体の進行する方向決めの機能とロボット本体を支持する機能とを合わせ持たせることで、複雑な形状の管路内や凹凸面のある狭隘な場所においても進退不能にならず前進と後退することができる装置である。
【実施例１】
【００１９】
以下、本発明の好ましい実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明の振動型の自動走行ロボットの実施例１を示す側断面図である。
本発明の実施例１の自動走行ロボット１は、弾力性を有する多数の毛状体２を所定方向に傾斜配置した推進力発生部３と、この推進力発生部３を振動させる振動部４を具備したロボット本体５と、を備えたものである。
【００２０】
推進力発生部３は、棒状の素材からなる毛状体支持軸６は、その周囲に複数本の毛状体２の束が例えばリング状になるように、所定間隔をあけて複数個所に植設してある。図示例では、５本列の毛状体２のリングを４箇所設けているがこの数値に限定されず、大型の自動走行ロボット１のときは、この数より毛状体２のリングを多く設け、逆にコンパクトな自動走行ロボット１のときは、この毛状体２のリングの数を減らすことができる。
【００２１】
なお、毛状体２は必ずしも毛状体支持軸６に対して完全なリング状となるように植設する必要はない。例えば、本発明の自動走行ロボット１を平坦な場所において走行させるとき、又は自動走行ロボット１の上下関係を一定に保ちながら走行させたいときは、下面となる毛状体２の束をやや平面に近い形状になるように揃えて植設する。あるいは毛状体支持軸６の位置(重心)をやや下方へずらした形になるように毛状体２を配置する。
【００２２】
各毛状体２の束は、毛状体ガイド管７に開けた複数の挿通孔８からそれぞれ突出させる。この毛状体２は、弾力性を有し、水分の多い配管等の管路Ｐにおいて耐水性を有する合成樹脂であれば何れのものでも使用することができる。例えば、ポリエチレン、アクリル系樹脂、塩化ビニル系樹脂のいずれでも使用することができる。また、毛状体２は合成樹脂材に限定されず、金属材を用いることも可能である。
【００２３】
図２は実施例１における推進力発生部の動作状態の側断面図であり、前進状態（ａ）、変換時（ｂ）と後退状態（ｃ）を示すものである。
推進力発生部３は、毛状体支持軸６に対して毛状体ガイド管７を前後動させることにより、毛状体２の束の傾斜する方向を変換させるように構成したものである。図示例では、毛状体ガイド管７の一端に平ギヤ９を設け、これを駆動ギヤ１０で前後動させるように構成したものである。
【００２４】
図２（ａ）の「前進状態」に示すように、毛状体２の束が毛状体ガイド管７の各挿通孔８で傾斜(図示上で右側)させられている毛状体２が振動で撓み、それが復元する際にこの毛状体２の先端部が管路Ｐなどの内壁面等に当りその反作用でこの毛状体２の傾斜する反対方向（図示上で左側)への推進力を発生させることができる。この毛状体２の先端部に滑り止め１１を取り付けてあるので、自動走行ロボット１を前進方向（図示例では左方向）へ走行させることができる。なお、摩擦抵抗の高い場所であれば、この滑り止め１１を省略することも可能である。
【００２５】
図２（ｂ）の「変換時」に示すように、自動走行ロボット１を後退させるときは、毛状体ガイド管７の平ギヤ９を駆動ギヤ１０でずらす（図示例では左方向に戻す）。更に、図２（ｃ）の「後退状態」に示すように、毛状体ガイド管７を戻していくと、毛状体２の束が毛状体ガイド管７の挿通孔８で傾斜(図示上で左側に)させられる。即ち、毛状体２の束は「前進状態」とは逆の傾斜向きになる。この状態で推進力発生部３を振動させると、毛状体２が振動で撓み、それが復元する作用で発生する推進力で自動走行ロボット１を後退させることができる（図示例では右方向）。このように毛状体ガイド管７を進退させることにより、毛状体２の傾斜角度を微調整することが可能になる。
【００２６】
なお、単純に「前進状態」と「後退状態」の２種類の動作であれば、電磁コイル（図示していない）を用いることも可能である。例えば、電磁コイル中に可動鉄心を入れ、この可動鉄心が励磁電流により、吸引されたり離れたりすることによって、この可動鉄心に連結した毛状体ガイド管を進退させるように構成することも可能である。
【００２７】
図３はロボット本体部分を示す側断面図である。
ロボット本体５に設けた振動部４は、モータ等の回転駆動機１２の回転軸１３に偏心ウェイト１４を取り付けたものである。この偏心ウェイト１４の回転により振動部４が振動し、この振動が推進力発生部３に伝達される。
なお、振動部４は、振動を発生させ、その振動を推進力発生部３に伝達することができる構成であれば、図示した偏心ウェイト１４と回転駆動機１２との構成に限定されず、例えば電磁石の電磁作用を利用して振動させるように構成することも可能である。
【００２８】
図４は実施例１の自動走行ロボットが管路内を走行している状態を示す側断面図である。
このように、本発明の自動走行ロボット１は毛状体２の先端部の傾斜する方向を自由に変えることができる構造であるので、毛の向きを進行方向に対し斜め下側にすると前進し、その逆にすると後退となり、前進も後退も毛の向きの切り替えにより容易に行うことができる。
【００２９】
ロボット本体５の周囲に、このロボット本体５を支持するための支持用毛状体１４を植設する。また、自動走行ロボット１の動力源となる振動や推進力発生部３の作動させる電源は、内部電池又はケーブル等による外部供給の電源（図示していない）とし、用途により使い分けることができる。
【００３０】
図５は実施例１の自動走行ロボットにカメラを装着した状態を示す部分縦断面図である。
ロボット本体５には、カメラ、発信機、清掃ブラシ又はケレン装置等の作業装置１６を支持するための作業装置支持具１７を取り付けることができる。作業装置支持具１７は、例えばコイルバネからなり、振動部４からの振動を減衰させる機能を有するものである。このとき、カメラへも振動が伝わるが、作業装置支持具１７のバネ構造と毛状体２で振動を吸収し撮影に支障のないようになっている。そこで、カメラのような振動を嫌う装置であっても正確に撮影、撮像することができる。なお、カメラの設置位置はロボット本体５の後方でもよく、他の部材の位置等についてもこの形に限定するものではない。
【００３１】
例えば、本発明の自動走行ロボット１を管路Ｐ内も点検に使用するときは、小型カメラの画像や操作指令の送受信は、カメラ付携帯電話機を応用した小型軽量のものを、自動走行ロボット１に取り付け、発光ダイオードなどの照明で鮮明な画像の撮影することができる。
【００３２】
また、自動走行ロボット１に清掃用ブラシやケレン装置を設置することで、軽易な清掃を可能とする。その清掃量が多い場合などには、管路Ｐの点検により確実な清掃処理するときに利用することができ、別の方法で対処することも可能である。
【００３３】
交通量の多い道路下の埋設配管などは、この自動走行ロボット１に小型の超音波などの発信装置を装備して管路Ｐ内を走行させ、これを歩道上などから追尾することで位置確認を行うことができる。
【００３４】
図６は推進力発生部の他の実施の形態の側断面図であり、前進状態（ａ）、変換時（ｂ）と後退状態（ｃ）を示すものである。
推進力発生部３では、毛状体ガイド管７に対して毛状体支持軸６を前後動させるように構成することも可能である。図６（ａ）の「前進状態」に示すように、毛状体ガイド管７の挿通孔８で傾斜している毛状体２の束は、この状態で振動させると、この毛状体２の傾斜方向への推進力を発生させることができる。即ち、自動走行ロボット１を前進方向（図示例では左方向）へ走行させることができる。
【００３５】
自動走行ロボット１を後退させるときは、図６（ｂ）の「変換時」に示すように、毛状体支持軸６の平ギヤ１８を駆動ギヤ１０でずらす（図示例では右方向に押し出す）。更に、図６（ｃ）の「後退状態」に示すように、毛状体支持軸６を押し出していくと、毛状体２の束が毛状体ガイド管７の挿通孔８で傾斜させられる。即ち、毛状体２の束は「前進状態」とは逆の傾斜向きになる。この状態で推進力発生部３）を振動させると、毛状体２が振動で撓み、それが復元する作用で発生する推進力で自動走行ロボット１を後退させることができる。
【実施例２】
【００３６】
図７は本発明の回転・螺旋型の自動走行ロボットの実施例２を示す側断面図である。図８は本発明の回転・螺旋型の自動走行ロボットの実施例２を示す正断面図である。
本発明の実施例２の自動走行ロボット２１は、毛状体２を螺旋状に形成し、この毛状体２を回転させるように構成したものである。実施例１と同様な弾力性を有する複数本の毛状体２を、毛状体支持軸２２の周囲に螺旋状に傾斜配置した推進力発生部２３と、この毛状体支持軸２２を回転させるモータ等の回転駆動部２４を具備したロボット本体２５と、を備えたものである。
【００３７】
実施例２の自動走行ロボット２１では、実施例１とは異なり、毛状体支持軸２２を回転させる際に、毛状体２が撓むことを利用し、この毛状体２が復元するときに所定方向への推進力を発生させるようになっている。この推進力発生部２３は、毛状体支持軸２２の毛状体２の束を毛状体ガイド管２５に開けた複数の螺旋状の挿通孔２７からそれぞれ突出させ、実施例１と同様に毛状体支持軸２２に対して毛状体ガイド管２６を前後動させることにより、毛状体２の傾斜する方向を変換させるように構成したものである。逆に、毛状体ガイド管２６に対して毛状体支持軸２２を前後動させるように構成することも可能である。
【００３８】
なお、上述した例では、弾力性を有する毛状体２を推進力の伝達手段として備えた構造について詳述したが、振動又は回転の際に毛状体２が撓み、その復元力で推進力を発生させる構造であれば、上述したような構造に限定されず、ロボット本体５，２５の前後に推進力発生部３，２３を２箇所に構成したものでよい。
【００３９】
また、自動走行ロボット１，２１は、毛状体２と支持用毛状体１５とから成る全体の形状も図示例の略円柱状の形状に限定されず、例えば略角柱状又は略楕円柱状等の種々の形状にすることができ、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明の自動走行ロボットは、ケーブルを挿通させるような管路内を円滑に前進、後退させることができる。更に、従来から道路下の古い埋設管路等の配管内壁に凹凸や段差があるような複雑な形状の管路、災害地の瓦礫の空間内であっても円滑に走行させ、その探査のために利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の振動型の自動走行ロボットの実施例１を示す側断面図である。
【図２】実施例１における推進力発生部の動作状態を示す側断面図であり、前進状態（ａ）、変換時（ｂ）と後退状態（ｃ）である。
【図３】ロボット本体部分を示す側断面図である。
【図４】実施例１の自動走行ロボットが管路内を走行している状態を示す側断面図である。
【図５】実施例１の自動走行ロボットにカメラを装着した状態を示す部分縦断面図である。
【図６】推進力発生部の他の実施の形態を示す側断面図であり、前進状態（ａ）、変換時（ｂ）と後退状態（ｃ）である。
【図７】本発明の回転・螺旋型の自動走行ロボットの実施例２を示す側断面図である。
【図８】本発明の回転・螺旋型の自動走行ロボットの実施例２を示す正断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１  自動走行ロボット（実施例１）
２  毛状体
３  推進力発生部
４  振動部
５  ロボット本体
６  毛状体支持軸
７  毛状体ガイド管
８  挿通孔
１１  滑り止め
１２  回転駆動機
１３  回転軸
１４  偏心ウェイト
１５  支持用毛状体
１６  作業装置（カメラ、発信機、清掃ブラシ又はケレン装置等）
１７  作業装置支持具
２１  自動走行ロボット（実施例２）
２２  毛状体支持軸
２３  推進力発生部
２４  回転駆動部
２５  ロボット本体
２６  毛状体ガイド管
２７  螺旋状の挿通孔
【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】
2005238339.tif 000007
【図６】
2005238339.tif 000008
【図７】
2005238339.tif 000009
【図８】
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