(57)【要約】【課題】曲管においても滞留することなく、効率良く推進力を伝達させて走行することが可能な管内走行装置を提供する。【解決手段】管内走行装置１は、進行方向Ａと略直交する側方Ｓに当接部材５３、６３を張り出して管路の壁面に当接させることで、壁面から進行方向Ａに推進力を発生させることが可能な推進手段５０、６０を有した複数の駆動ユニット３と、駆動ユニット３間を連結するとともに、可撓性を有して管路の軸方向の形状に応じて変形可能な連結部７と、各連結部７の変形状態を検出可能な連結状態監視部と、連結状態監視部の検出結果に基づいて、各駆動ユニット３の推進手段５０、６０を制御する制御部１０とを備える。【選択図】図１
2007320534.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
進行方向と略直交する側方に当接部材を張り出して管路の壁面に当接させることで、該壁面から前記進行方向に推進力を発生させることが可能な推進手段を有した複数の駆動ユニットと、
該駆動ユニット間を連結するとともに、可撓性を有して前記管路の軸方向の形状に応じて変形可能な連結部と、
各該連結部の変形状態を検出可能な連結状態監視部と、
該連結状態監視部の検出結果に基づいて、各前記駆動ユニットの前記推進手段を制御する制御部とを備えることを特徴とする管内走行装置。
【請求項２】
請求項１に記載の管内走行装置において、
前記駆動ユニットの前記推進手段は、前記当接部材を側方に張り出して前記管路の前記壁面に当接させた走行状態と、前記当接部材を前記管路の前記壁面と離間させて、内部に格納した格納状態とを切替可能であり、
前記制御部は、前記連結状態監視部の検出結果に基づいて、隣接する前記駆動ユニットの前記推進手段を前記走行状態と前記格納状態とに切り替えることを特徴とする管内走行装置。
【請求項３】
請求項２に記載の管内走行装置において、
前記制御部は、前記連結状態監視部の検出結果に基づいて前記連結部の変形によって生じた撓み角を算定し、該撓み角が予め設定された許容撓み角よりも大きい値を示した場合に、対応する前記駆動ユニットの前記推進手段を前記走行状態から前記格納状態に切り替えることを特徴とする管内走行装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の管内走行装置において、
前記連結部は、両端が隣り合う前記駆動ユニットのそれぞれに接続された弾性部材であることを特徴とする管内走行装置。
【請求項５】
請求項４に記載の管内走行装置において、
前記連結部は、コイルパイプであることを特徴とする管内走行装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の管内走行装置において、
前記連結状態監視部は、隣り合う前記駆動ユニットのいずれか一方に設けられて、前記駆動ユニットの他方に向って検査光を照射可能な光源と、
前記駆動ユニットの他方に設けられて、前記光源によって照射された前記検査光の照射位置を検出可能な光検出部とを備えることを特徴とする管内走行装置。
【請求項７】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の管内走行装置において、
前記連結状態監視部は、両端が隣り合う前記駆動ユニットのそれぞれに固定された複数の検出ワイヤと、
各該検出ワイヤに生じる応力または歪みを検出可能なワイヤ状態検出部とを備えることを特徴とする管内走行装置。
【請求項８】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の管内走行装置において、
前記連結状態監視部は、隣り合う前記駆動ユニットのいずれか一方に設けられた複数の第１電極と、
付勢手段によって前記駆動ユニットの一方に、前記第１電極と前記進行方向に間隔を有して配置された支持板と、
前記支持板の前記第１電極と相対する位置に複数設けられた第２電極と、
対応する前記第１電極と前記第２電極との間の各静電容量を検出する静電容量検出器と、
両端が前記支持板と前記駆動ユニットの他方とのそれぞれに固定された複数の検出ワイヤとを備えることを特徴とする管内走行装置。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれかに記載の管内走行装置において、
前記連結部の変形を規制可能な規制手段を備えることを特徴とする管内走行装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の管内走行装置において、
前記規制手段は、隣り合う前記駆動ユニットのいずれか一方に固定された規制ワイヤと、
前記駆動ユニットの他方に設けられ、前記規制ワイヤを緊張状態と弛緩状態に切り替え可能な牽引機構とを備えることを特徴とする管内走行装置。
【請求項１１】
請求項９に記載の管内走行装置において、
前記規制手段は、隣り合う前記駆動ユニットのそれぞれに接続された可撓性を有するシースと、
該シースの内部で所定の間隔を有して配列している複数の磁性体と、
該磁性体が配列する方向に磁界を形成可能な電磁石とを備えることを特徴とする管内走行装置。
【請求項１２】
請求項９に記載の管内走行装置において、
前記規制手段は、隣り合う前記駆動ユニットのいずれか一方に設けられ、前記駆動ユニットの他方に向って配設されたストッパと、
該ストッパを、前記駆動ユニットの他方と当接した状態から隙間を有した状態までの範囲で進退させることが可能なスライド機構とを備えることを特徴とする管内走行装置。
【請求項１３】
請求項１から請求項１２のいずれかに記載の管内走行装置において、
前記駆動ユニットは、前記推進手段の前記当接部材が前記管路の前記壁面を当接した際に生じる壁反力を検出する壁反力検出センサを備え、
前記制御部は、該壁反力検出センサの検出結果に基づいて、各前記駆動ユニットにおける前記走行状態での前記当接部材の側方へ張り出す量を設定することを特徴とする管内走行装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の管内走行装置において、
前記制御部は、前記壁反力検出センサの検出結果に基づいて、前記駆動ユニットの前記推進手段を前記走行状態と前記格納状態とに切り替えることを特徴とする管内走行装置。
【請求項１５】
請求項１から請求項１４のいずれかに記載の管内走行装置において、
前記進行方向に対して最も前方に位置する前記駆動ユニットのさらに前方には、前記管路内を撮影可能な撮影手段を有した先頭ユニットが連結されていることを特徴とする管内走行装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の管内走行装置において、
前記先頭ユニットと前記駆動ユニットとは、能動的に湾曲可能な湾曲部によって連結されていることを特徴とする管内走行装置。
【請求項１７】
請求項１５または請求項１６に記載の管内走行装置において、
前記進行方向に対して最も後方に位置する前記駆動ユニットのさらに後方には、前記管路内を撮影可能な撮影手段を有した後尾ユニットが連結されていることを特徴とする管内走行装置。
【請求項１８】
請求項１から請求項１７のいずれかに記載の管内走行装置において、
前記駆動ユニットは、前記進行方向に沿って配設されたフレームを備え、
前記推進手段は、該フレームに設けられ、側方に前記当接部材を張り出して前記管路の前記壁面を押圧した状態で、前記当接部材を前記フレームに対して相対的に前記進行方向の前方から後方へ移動させる推進運動、及び、前記当接部材が内部に格納されて前記壁面と離間した状態で、前記当接部材を前記フレームに対して相対的に前記進行方向の後方から前方へ移動させる復帰運動を繰り返すことが可能であることを特徴とする管内走行装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載の管内走行装置において、
前記推進手段の前記当接部材は、前記推進運動時に、当接した前記壁面に応じて弾性変形可能であることを特徴とする管内走行装置。
【請求項２０】
請求項１９に記載の管内走行装置において、
前記推進手段は、基端が前記フレームの前端部に軸着され、先端が該フレームに対して前方へ配設された状態から側方へ配設された状態まで、所定角度だけ往復回転可能な前部アームと、
基端が前記フレームの後端部に軸着され、先端が該フレームに対して後方へ配設された状態から側方へ配設された状態まで、所定角度だけ往復回転可能な後部アームとを備え、
前記当接部材は、前端が前記前部アームの前記先端に取り付けられるとともに、後端が前記後部アームの前記先端に取り付けられており、前記前部アームの前記先端と前記後部アームの前記先端との距離に応じて、側方へ弾性的に湾曲可能であることを特徴とする管内走行装置。
【請求項２１】
請求項１から請求項１７のいずれかに記載の管内走行装置において、
前記駆動ユニットは、フレームと、該フレームに設けられた前記推進手段とを備え、
該推進手段は、前記当接部材として前記管路の前記壁面に当接して回転する駆動輪と、
該駆動輪を回転可能に軸支するとともに、前記フレームに対して前記駆動輪の側方へ張り出す量を設定することが可能な駆動輪位置調整機構とを有することを特徴とする管内走行装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管路内を自走し、管路内の観察、管路内おける目的物の搬送などを行うことが可能な管内走行装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、作業者が直接侵入することができない小径の管路、例えば下水管やガス管などの内部において、所定箇所の観察を行う、あるいは、所定箇所に目的物を搬送することなどを可能とするために、管路内を自走することが可能な管内走行装置が走行手段を異にして様々提案されている。例えば、伸縮走行するものとしては、長さを変化させることが可能なベースと、ベースの両端に結合されて、ベースの長さの変化とともに半径方向に運動することが可能な複数の締付け要素とをそれぞれ備えた２つの締め付けユニットが、伸縮可能な送り空気シリンダで連結されている管内走行装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。このような管内走行装置によれば、後方の締め付けユニットのベースが縮むことでその締付けユニットの締付け要素が半径方向外側に湾曲して管路内に締付け固定される。また、前方の締付けユニットのベースは伸びて、管路内に締付け固定されていない状態となる。この状態で送り空気シリンダが伸びることで、締付け固定されていない前方の締付けユニットは進行方向に進出する。次に、後方の締付けユニットのベースが伸びることで管路内の締付けが解除されるとともに、前方の締付けユニットのベースが縮むことで管路内に締付け固定される。そして、この状態で送り空気シリンダが縮むことで後方の締付けユニットが進行方向に進出する。これを繰り返すことによって、障害物等に関係無く、管内走行装置の全体が管路内を走行することができるとされている。
【０００３】
また、タイヤ走行によるものとしては、駆動力を伝達するモータ車と、モータ車からの動力伝達によって駆動され、管内突っ張り機構を有して推進力を発生させる少なくとも３台の駆動車と、駆動車を誘導する誘導車とが、フレキシブルジョイントによって連結して構成された管内走行装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。このような管内走行装置では、各駆動車の突っ張り機構が管路内を常時突っ張ることで駆動輪によって推進力を発生させて走行可能であるとされている。また、突っ張り機構によって突っ張ることができなくなる曲管においては、少なくとも３台で構成された駆動車のいずれかによって推進力を発生させて押し込みまたは牽引させるとともに、駆動車の先頭で誘導車が誘導することで曲管などの通過も可能であるとされている。
【特許文献１】特表平８−５０１７５２号公報
【特許文献２】特公平６−８１０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の管内走行装置は、進行方向に２つの締付けユニット及び送り空気シリンダが組立てられて伸縮することで、進行方向に装置スペースを必要とする。このため、曲管においては自由に走行することができなくなってしまう問題があった。
【０００５】
一方、特許文献２の管内走行装置では、上記のように少なくとも３台の駆動車と誘導車とがフレキシブルジョイントで連結されていることで、曲管に位置する駆動車は、駆動輪が常に回転し、また、突っ張り機構が常に管路を突っ張ろうとする状態のまま、他の駆動車によって押し込み、または、牽引されて姿勢を変化させながら曲管を通過していく。
しかしながら、曲管の形状によっては、曲管に位置する駆動車において、対をなす駆動輪の一方だけが壁面に当接し、他方が壁面から離間した状態となり、偏った推進力が発生してしまう。このため、駆動車の姿勢が変化してしまい、曲管の内部で滞留してしまう場合があった。また、曲管に位置する駆動車において、駆動輪が壁面から離間した状態となり駆動力が発生しない一方、突っ張り機構が壁面に当接して壁面との間に抵抗が生じてしまい、曲管内部で滞留してしまう場合があった。これらのように、曲管の内部で駆動車が滞留してしまった場合には、その前後の駆動車で押し込み、または、牽引したとしても、連結するフレキシブルジョイントが曲がって推進力を伝達することができなくなり、走行することができなくなってしまう問題があった。
【０００６】
この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、曲管においても滞留することなく、効率良く推進力を伝達させて走行することが可能な管内走行装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明の管内走行装置は、進行方向と略直交する側方に当接部材を張り出して管路の壁面に当接させることで、該壁面から前記進行方向に推進力を発生させることが可能な推進手段を有した複数の駆動ユニットと、該駆動ユニット間を連結するとともに、可撓性を有して前記管路の軸方向の形状に応じて変形可能な連結部と、各該連結部の変形状態を検出可能な連結状態監視部と、該連結状態監視部の検出結果に基づいて、各前記駆動ユニットの前記推進手段を制御する制御部とを備えることを特徴としている。
【０００８】
この発明に係る管内走行装置によれば、連結部で連結された各駆動ユニットの推進手段が、当接部材を管路の壁面に当接させることで、管路の壁面から推進力を発生させて進行方向に走行することが可能である。また、連結部が変形可能であることで、複数の駆動ユニットは、管路の軸方向の形状に応じて連結部を変形させて円滑に走行することができる。この際、連結状態監視部が各連結部の変形状態を検出し、制御部は、この検出結果に基づいて各駆動ユニットの推進手段を制御している。このため、曲管を有する管路などにおいても管路の軸方向の形状に応じて好適に推進力を発生させて走行することが可能である。
【０００９】
また、上記の管内走行装置において、前記駆動ユニットの前記推進手段は、前記当接部材を側方に張り出して前記管路の前記壁面に当接させた走行状態と、前記当接部材を前記管路の前記壁面と離間させて、内部に格納した格納状態とを切替可能であり、前記制御部は、前記連結状態監視部の検出結果に基づいて、隣接する前記駆動ユニットの前記推進手段を前記走行状態と前記格納状態とに切り替えることがより好ましいとされている。
【００１０】
この発明に係る管内走行装置によれば、常時においては、各駆動ユニットは、推進手段を走行状態として、推進力を発生させて走行することが可能である。また、曲管を走行する場合には、制御部は、連結部の変形状態に基づいて、曲管を通過している駆動ユニットの推進手段を格納状態として、抵抗無く曲管を通過させる一方、その前後の駆動ユニットを走行状態とすることで、推進力を発生させて走行することができる。
【００１１】
さらに、上記の管内走行装置において、前記制御部は、前記連結状態監視部の検出結果に基づいて前記連結部の変形によって生じた撓み角を算定し、該撓み角が予め設定された許容角度よりも大きい値を示した場合に、対応する前記駆動ユニットの前記推進手段を前記走行状態から前記格納状態に切り替えることがより好ましいとされている。
【００１２】
この発明に係る管内走行装置によれば、制御部が連結状態監視部の検出結果から撓み角を算定することで、撓み角に基づいて、各連結部と対応する駆動ユニットが走行している管路の曲率半径を定量的に確認することができる。そして、制御部によって、連結部の撓み角が許容撓み角よりも大きい値を示す場合に、対応する駆動ユニットの推進手段を走行状態から格納状態に切り替えることで、許容撓み角と対応した一定の曲率半径以下の曲管においては、推進手段を格納状態として駆動ユニットを通過させることができる。
【００１３】
また、上記の管内走行装置において、前記連結部は、両端が隣り合う前記駆動ユニットのそれぞれに接続された弾性部材であることがより好ましいとされている。
この発明に係る管内走行装置によれば、連結部が弾性部材であることで、管路の軸方向の形状に応じて弾性的に変形可能である。このため、曲管などを円滑に通過することが可能であるとともに、復元力が働いて直線状態に戻ろうとするので、良好な直進走行性を得ることができる。
【００１４】
さらに、上記の管内走行装置において、前記連結部は、コイルパイプであることがより好ましいとされている。
この発明に係る管内走行装置によれば、連結部がコイルパイプであることで、管路の軸方向の形状に応じて弾性的に変形するが、一定の撓み角以上に変形すると、その復元力は略一定の値で変化しなくなる。このため、良好な直進走行性を得ることができるとともに、一定の曲率半径以下の曲管では、復元力を抑えて、管路の軸方向の形状に応じて連結部を変形させて、より円滑に通過することができる。
【００１５】
また、上記の管内走行装置において、前記連結状態監視部は、両端が隣り合う前記駆動ユニットのいずれか一方に設けられて、前記駆動ユニットの他方に向って検査光を照射可能な光源と、前記駆動ユニットの他方に設けられて、前記光源によって照射された前記検査光の照射位置を検出可能な光検出部とを備えることがより好ましいとされている。
【００１６】
この発明に係る管内走行装置によれば、連結部が管路の軸方向の形状に応じて変形する際に、隣り合う駆動ユニット同士の位置関係も変化するので、駆動ユニットの一方に設けられた光源から他方に照射された検査光の照射位置が変化する。このため、この照射位置の変化を光検出部で検出することで、連結部の変形状態を検出することができる。
【００１７】
また、上記の管内走行装置において、前記連結状態監視部は、隣り合う前記駆動ユニットのそれぞれに固定された複数の検出ワイヤと、各該検出ワイヤに生じる応力または歪みを検出可能なワイヤ状態検出部とを備えるものとしても良い。
【００１８】
この発明に係る管内走行装置によれば、連結部が管路の軸方向の形状に応じて変形する際に、隣り合う駆動ユニット同士の位置関係も変化する。例えば、曲管を通過する際には、駆動ユニット間の距離は、曲管の外側で広がり、内側で縮まる。このため、曲管の外側に位置する検出ワイヤは、引っ張り力が作用して緊張した状態になるとともに、曲管の内側に位置する検出ワイヤは、弛緩した状態となる。すなわち、ワイヤ状態検出部によって検出ワイヤに生じる応力または歪みを検出することで、連結部の変形状態を検出することができる。
【００１９】
また、上記の管内走行装置において、前記連結状態監視部は、隣り合う前記駆動ユニットのいずれか一方に設けられた複数の第１電極と、付勢手段によって前記駆動ユニットの一方に、前記第１電極と前記進行方向に間隔を有して配置された支持板と、前記支持板の前記第１電極と相対する位置に複数設けられた第２電極と、対応する前記第１電極と前記第２電極との間の各静電容量を検出する静電容量検出器と、両端が前記支持板と前記駆動ユニットの他方とのそれぞれに固定された複数の検出ワイヤとを備えるものとしても良い。
【００２０】
この発明に係る管内走行装置によれば、連結部が管路の軸方向の形状に応じて変形する際に、隣り合う駆動ユニット同士の位置関係も変化する。例えば、曲管を通過する際には、駆動ユニット間の距離は、曲管の外側で広がり、内側で縮まる。このため、曲管の外側においては、支持板が検出ワイヤに引っ張られることで、第１電極と第２電極との距離が縮まって静電容量が大きくなる。一方、曲管の内側においては、検出ワイヤが弛緩することで、付勢手段によって第１電極と第２電極との距離が広がって静電容量は小さくなる。すなわち、静電容量検出器によって、対応する複数の第１電極と第２電極との間の静電容量を検出することで、連結部の変形状態を検出することができる。
【００２１】
また、上記の管内走行装置において、前記連結部の変形を規制可能な規制手段を備えることがより好ましいとされている。
この発明に係る管内走行装置によれば、規制手段によって連結部の変形を規制することで、連結部の剛性を高めて走行性の向上を図ることができる。
【００２２】
さらに、上記の管内走行装置において、前記規制手段は、隣り合う前記駆動ユニットのいずれか一方に固定された規制ワイヤと、前記駆動ユニットの他方に設けられ、前記規制ワイヤを緊張状態と弛緩状態に切り替え可能な牽引機構とを備えることがより好ましいとされている。
【００２３】
この発明に係る管内走行装置によれば、牽引機構によって規制ワイヤを弛緩状態とすることで、連結部は自己の有する可撓性により変形可能であり、管路の軸方向の形状に応じて連結部を変形させて円滑に走行することができる。また、規制ワイヤを緊張状態とすることで、連結部は規制ワイヤによって圧縮されて剛性が高められた状態となり、直進走行性を向上させることができる。
【００２４】
さらに、上記の管内走行装置において、前記規制手段は、隣り合う前記駆動ユニットのそれぞれに接続された可撓性を有するシースと、該シースの内部で所定の間隔を有して配列している複数の磁性体と、該磁性体が配列する方向に磁界を形成可能な電磁石とを備えるものとしても良い。
【００２５】
この発明に係る管内走行装置によれば、電磁石が磁界を形成しない状態では、磁性体が間隔を有して配列していることで、シースは自由に変形することが可能である。このため、連結部は自己の有する可撓性により変形可能であり、管路の軸方向の形状に応じて連結部を変形させて円滑に走行することができる。また、電磁石によって磁界を形成することで、磁性体は互いに引き付け合ってシースの内部で一体となるので、駆動ユニット同士は、直線状に配列した磁性体によって拘束された状態となる。このため、連結部の変形は規制され、直進走行性を向上させることができる。
【００２６】
さらに、上記の管内走行装置において、前記規制手段は、隣り合う前記駆動ユニットのいずれか一方に設けられ、前記駆動ユニットの他方に向って配設されたストッパと、該ストッパを、前記駆動ユニットの他方と当接した状態から隙間を有した状態までの範囲で進退させることが可能なスライド機構とを備えるものとしても良い。
【００２７】
この発明に係る管内走行装置によれば、駆動ユニットの一方に設けられたストッパは、他方との間に隙間を有していることで、連結部は駆動ユニットの他方がストッパに当接するまで自由に変形可能である一方、ストッパに当接した状態からさらに変形することを規制することができる。このため、隙間に応じて一定の曲率半径の曲管までは自在に変形して走行可能であるとともに、隙間と対応した曲率半径では、連結部の剛性を高めることができ、曲管における走行性を向上させることができる。さらに、スライド機構によってストッパを駆動ユニットに当接した状態にすれば、連結部の変形を規制して、直進安定性を向上させることもできる。
【００２８】
また、上記の管内走行装置において、前記駆動ユニットは、前記推進手段の前記当接部材が前記管路の前記壁面を当接した際に生じる壁反力を検出する壁反力検出センサを備え、前記制御部は、該壁反力検出センサの検出結果に基づいて、各前記駆動ユニットにおける前記走行状態での前記当接部材の側方へ張り出す量を設定することがより好ましいとされている。
【００２９】
この発明に係る管内走行装置によれば、壁反力検出センサの検出結果に基づいて、制御部によって、各駆動ユニットにおける前記走行状態での前記当接部材の側方へ張り出す量を設定することが可能である。このため、例えば、管路の管径が変化したとしても、壁反力が一定となるように当接部材の張り出す量を変化させることができ、好適に推進力を発生させて走行することができる。
【００３０】
さらに、上記の管内走行装置において、前記制御部は、前記壁反力検出センサの検出結果に基づいて、前記駆動ユニットの前記推進手段を前記走行状態と前記格納状態とに切り替えることがより好ましいとされている。
【００３１】
この発明に係る管内走行装置によれば、壁反力検出センサの検出結果に基づいて、制御部によって、各駆動ユニットの推進手段を走行状態と、格納状態に切り替えることができる。このため、例えば、推進手段によって好適に推進力を発生させることができない狭隘部においては、検出される壁反力に基づいて推進手段を格納状態とし、他の駆動ユニットによって推進力を発生させることで、狭隘部を通過させることができる。
【００３２】
また、上記の管内走行装置において、前記進行方向に対して最も前方に位置する前記駆動ユニットのさらに前方には、前記管路内を撮影可能な撮影手段を有した先頭ユニットが連結されていることがより好ましいとされている。
この発明に係る管内走行装置によれば、駆動ユニットによって管路内を走行するとともに、先頭ユニットの撮影手段によって管路内の進行方向前方を観察することができる。
【００３３】
さらに、上記の管内走行装置において、前記先頭ユニットと前記駆動ユニットとは、能動的に湾曲可能な湾曲部によって連結されていることがより好ましいとされている。
この発明に係る管内走行装置によれば、先頭ユニットが湾曲部によって接続されていることで、自在に先頭ユニットの向きを調整して、管路内を観察することができる。また、曲管、あるいは、分岐などにおいては、湾曲部を湾曲させて、先頭ユニットの向きを調整することで、先頭ユニットをガイドとして所望の進行方向に走行することができる。
【００３４】
また、上記の管内走行装置において、前記進行方向に対して最も後方に位置する前記駆動ユニットのさらに後方には、前記管路内を撮影可能な撮影手段を有した後尾ユニットが連結されていることがより好ましいとされている。
この発明に係る管内走行装置によれば、後尾ユニットの撮影手段によって管路内の進行方向後方の観察も可能となる。
【００３５】
また、上記の管内走行装置において、前記駆動ユニットは、前記進行方向に沿って配設されたフレームを備え、前記推進手段は、該フレームに設けられ、側方に前記当接部材を張り出して前記管路の前記壁面を押圧した状態で、前記当接部材を前記フレームに対して相対的に前記進行方向の前方から後方へ移動させる推進運動、及び、前記当接部材が内部に格納されて前記壁面と離間した状態で、前記当接部材を前記フレームに対して相対的に前記進行方向の後方から前方へ移動させる復帰運動を繰り返すことが可能であることがより好ましいとされている。
【００３６】
この発明に係る管内走行装置によれば、各駆動ユニットのフレームに設けられた推進手段は、推進運動として、当接部材を、フレームから側方に張り出して管路の壁面を押圧するとともに、フレームに対して相対的に前方から後方へ移動させる。推進手段の当接部材と管路との間には摩擦力が生じて互いを拘束するため、結果として、フレームが進行方向の前方に推進される。次に、推進手段は、復帰運動として、当接部材を進行方向の後方から前方へ移動させて、推進運動を開始する直前の状態に復帰する。この際、推進手段の当接部材が管路の壁面と離間した状態を保つことで、フレームに外力が働かず、フレームは静止した状態を保つ。すなわち、推進手段が、走行状態として、推進運動と復帰運動とのサイクルを繰り返すことで、１サイクルごとに、推進運動時における推進手段の進行方向前方から後方へのストローク量に応じて、駆動ユニット全体を進行方向前方に走行させることができる。一方、推進手段が、復帰運動の状態で停止することで、格納状態として当接部材を内部に格納した状態にすることができる。
【００３７】
さらに、上記の管内走行装置において、前記推進手段の前記当接部材は、前記推進運動時に、当接した前記壁面に応じて弾性変形可能であることがより好ましいとされている。
【００３８】
この発明に係る管内走行装置によれば、推進運動時において、推進手段の当接部材は、壁面に応じて弾性変形可能である。このため、管路の壁面が変形している場合、段差が生じている場合、あるいは壁面に障害物などが付着している場合などでも、当接部材が対応する位置で弾性変形して吸収することで、容易に乗り越えることができる。また、推進運動時における推進手段の当接部材の側方へ張り出す量を増大させることで、当接部材の弾性変形量を増大させて、壁面と推進手段の当接部材との間に生じる摩擦力を増大させることができる。このため、壁面が平滑に形成されている場合でも、壁面上で当接部材が滑動してしまうことなく、推進運動時における推進手段の推進力を効率良くフレームに伝達させて走行することができる。
【００３９】
さらに、上記の管内走行装置において、前記推進手段は、基端が前記フレームの前端部に軸着され、先端が該フレームに対して前方へ配設された状態から側方へ配設された状態まで、所定角度だけ往復回転可能な前部アームと、基端が前記フレームの後端部に軸着され、先端が該フレームに対して後方へ配設された状態から側方へ配設された状態まで、所定角度だけ往復回転可能な後部アームとを備え、前記当接部材は、前端が前記前部アームの前記先端に取り付けられるとともに、後端が前記後部アームの前記先端に取り付けられており、前記前部アームの前記先端と前記後部アームの前記先端との距離に応じて、側方へ弾性的に湾曲可能であることがより好ましいとされている。
【００４０】
この発明に係る管内走行装置によれば、推進手段の当接部材は、前部アームの先端と後部アームの先端との距離を狭めることで、弾性的に湾曲して側方に張り出すことが可能である。また、前部アームを、先端がフレームに対して前方へ配設された状態から側方へ配設された状態まで回転させるとともに、後部アームを、先端がフレームから側方へ配設された状態から後方へ配設された状態まで回転させることで、当接部材をフレームに対して相対的に前方から後方へ移動させることが可能である。このため、推進運動時には、前部アームの先端と後部アームの先端との距離を狭めた状態で、前部アームを先端が前方へ配設された状態から側方へ配設された状態へ、後部アームを先端が側方へ配設された状態から後方へ配設された状態へ回転させることで、当接部材が壁面を押圧した状態で、前方から後方へ移動させて、フレームに推進力を与えて、駆動ユニット全体を走行させることができる。
【００４１】
また、復帰運動時には、前部アームの先端と後部アームの先端との距離を広げて、当接部材を壁面から離間させて、逆に後方から前方に移動させることで、推進運動の開始の状態に戻すことができる。すなわち、前部アームと後部アームとが、当接部材が取り付けられた先端間の距離を変化させて協働して往復回転することで、走行状態として、推進運動と復帰運動とを繰り返すことができるとともに、また、先端間の距離を広げた状態で静止することで格納状態とすることができる。
【００４２】
また、上記の管内走行装置において、前記駆動ユニットは、フレームと、該フレームに設けられた前記推進手段とを備え、該推進手段は、前記当接部材として前記管路の前記壁面に当接して回転する駆動輪と、該駆動輪を回転可能に軸支するとともに、前記フレームに対して前記駆動輪の側方へ張り出す量を設定することが可能な駆動輪位置調整機構とを有するものとしても良い。
【００４３】
この発明に係る管内走行装置によれば、駆動ユニットの推進手段は、走行状態として、駆動輪位置調整機構によって駆動輪を側方へ張り出して管路の壁面に当接した状態とする。そして、この状態で駆動輪を回転させることで、管路の壁面から推進力を発生させることができ、フレームに伝達させて走行することができる。一方、駆動輪位置調整機構によって駆動輪を管路の壁面から離間させて内部に格納することによって、格納状態とすることができる。
【発明の効果】
【００４４】
本発明の管内走行装置によれば、連結部の変形状態を検出可能な連結状態監視部と、その検出結果に応じて各駆動ユニットの推進手段を制御する制御部とを備えることで、各駆動ユニットの推進手段によって管路の軸方向の形状に応じて好適に推進力を発生させることができる。このため、曲管においても滞留することなく、好適に推進力を伝達させて走行することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
（第１の実施形態）
図１から図１９は、この発明に係る第１の実施形態を示している。図１は管内走行装置１の全体図、図２及び図３はブロック図を示している。図１及び図２に示すように、管内走行装置１は、管路内に挿入されて自走する走行装置本体２と、走行装置本体２と接続ケーブル１０ａによって接続されて、外部から走行装置本体２に電力を供給し、制御することが可能な制御部である制御装置１０とを備える。走行装置本体２は、管路の壁面から推進力を発生させて走行可能な四基の駆動ユニット３（第１駆動ユニット３１、第２駆動ユニット３２、第３駆動ユニット３３、及び、第４駆動ユニット３４）と、撮影手段４を有する先頭ユニット５と、同様の撮影手段４を有する後尾ユニット６とを備える。駆動ユニット３は、進行方向Ａに縦列状に配列し、可撓性を有する連結部７によって連結されている。後尾ユニット６は、駆動ユニット３の内、最後方に位置する第４駆動ユニット３４と上記同様の連結部７によって連結されている。また、先頭ユニット５は、駆動ユニット３の内、最前方に位置する第１駆動ユニット３１と能動的に湾曲可能な湾曲部８によって連結されている。このため、先頭ユニット５の向きを自在に調整して、管路内を撮影手段４によって観察することができる。また、走行装置本体２において、接続ケーブル１０ａは後尾ユニット６と接続されている。先頭ユニット５、各駆動ユニット３、及び、後尾ユニット６のそれぞれは、各連結部７及び湾曲部８に挿通された連結ケーブル７ａ、８ａ（図６及び図９）によって電気的に接続されており、これにより接続ケーブル１０ａを介して制御装置１０と電気的に接続されている。
【００４６】
図３に示すように、制御装置１０は、走行装置本体２の各駆動ユニット３、先頭ユニット５及び後尾ユニット６と、接続ケーブル１０ａを介して送受信可能な通信回路１１を備えている。通信回路１１は、バス１２を介してＣＰＵ１３、ＲＯＭ１４、及びＲＡＭ１５と接続されており、ＣＰＵ１３、及び、ＲＯＭ１４に記憶されたプログラムに基づいて、後述の各駆動ユニット３のモータ制御回路４２に駆動ユニット３を動作させるための各種信号を送信することが可能である。また、通信回路１１は、駆動ユニット３における各検出結果を受信することが可能であり、その検出結果をＣＰＵ１３で解析し、また、ＲＡＭ１５に記憶することが可能である。なお、ＲＯＭ１４に書き込まれているプログラムなどのデータ及びＲＡＭ１５に書き込み可能なデータは限定されるもので無く、使用態様により各種設定可能である。
【００４７】
また、制御装置１０は、受信した映像信号を画像化する映像信号処理回路１６を備える。映像信号処理回路１６は、接続ケーブル１０ａ及び通信回路１１を介して、先頭ユニット５及び後尾ユニット６の各撮影手段４と接続されている。映像信号処理回路１６は、モニタ１７と接続されている。このため、モニタ１７に先頭ユニット５及び後尾ユニット６の各撮影手段４で撮影された画像を映し出すことが可能である。また、映像信号処理回路１６は、画像切替スイッチ１７ａと接続されており、モニタ１７に映し出される画像を、先頭ユニット５の撮影手段４によって前方Ｆを撮影した画像と、後尾ユニット６の撮影手段４によって後方Ｂを撮影した画像とで切り替えることが可能である。さらに、映像信号処理回路１６に入力された画像は、通信回路１１、バス１２を介してＲＡＭ１５に画像データとして記録する、あるいは、ＲＡＭ１５に記憶された画像データをバス１２、通信回路１１、及び映像信号処理回路１６を介してモニタ１７に映し出すことも可能である。
【００４８】
さらに、制御装置１０において、走行装置本体２を前進及び後退させる移動用ジョイスティック１８と、湾曲部８を上下左右に湾曲させる先端湾曲用ジョイスティック１９とがコネクタ２０を介してバス１２に接続されている。このため、作業者は、モニタ１７を確認するとともに移動用ジョイスティック１８を操作することで、走行装置本体２を走行させることが可能であるとともに、先端湾曲用ジョイスティック１９を操作することで、湾曲部８を湾曲させて、先頭ユニット５の撮影手段４によって所望の方向を観察することが可能である。また、制御装置１０は、スイッチ２１ａによってＯＮ／ＯＦＦ切替可能な電源２１を備えており、制御装置１０の各構成要素に電力を供給可能であるとともに、接続ケーブル１０ａを介して走行装置本体２の各電気系に電力を供給することが可能である。次に、走行装置本体２の各構成の詳細について説明する。
【００４９】
図１に示すように、駆動ユニット３の各内部機構は、上部カバー４０ａ及び下部カバー４０ｂで構成される本体カバー４０によって覆われている。上部カバー４０ａと下部カバー４０ｂとが組み付けられた状態において、側部には、進行方向Ａに沿って開口部４０ｃが形成されており、推進手段５０、６０が進行方向Ａと直交する側方Ｓに張り出すことを可能としている。
【００５０】
図４は、駆動ユニット３の本体カバー４０を取り外した状態を示している。図４に示すように、駆動ユニット３は、前端部４１ａから後端部４１ｂへ進行方向Ａに沿って配設されたフレーム４１と、フレーム４１に設けられ、フレーム４１に進行方向Ａに推進力を与える推進手段５０、６０と、推進手段５０、６０のそれぞれを駆動する駆動機構７０、８０とを備える。なお、上述の本体カバー４０は、図示しない冶具によってフレーム４１に固定されている。
【００５１】
推進手段５０は、フレーム４１の前端部４１ａに設けられた前部アーム５１と、後端部４１ｂに設けられた後部アーム５２とを備えている。また、同様に、推進手段６０は、フレーム４１の前端部４１ａに設けられた前部アーム６１と、後端部４１ｂに設けられた後部アーム６２とを備えている。
【００５２】
図４及び図５に示すように、推進手段５０、６０の前部アーム５１、６１は、フレーム４１の一面４１ｃにおいて、共通する回転中心Ｏ１で回転可能に軸着されている。前部アーム５１、６１の先端５１ａ、６１ａは、フレーム４１から突出し、一面４１ｃと対向する他面４１ｄ側へ延びている。また、前部アーム５１、６１は、回転中心Ｏ１よりも基端側へ略等しい長さだけ延出されたリンク部５１ｂ、６１ｂを有している。同様に、推進手段５０、６０の後部アーム５２、６２は、フレーム４１の他面４１ｄにおいて、共通する回転中心Ｏ２で回転可能に軸着されている。後部アーム５２、６２の先端５２ａ、６２ａは、フレーム４１から突出し、一面４１ｃ側へ延びている。また、後部アーム５２、６２は、回転中心Ｏ２よりも基端側へ略等しい長さだけ延出されたリンク部５２ｂ、６２ｂを有している。
【００５３】
また、推進手段５０、６０は、それぞれ、当接部材である弾性的に湾曲可能な板バネ５３、６３を備えている。板バネ５３、６３は、前端５３ａ、６３ａがそれぞれ前部アーム５１、６１の先端５１ａ、６１ａにピン５１ｃ、６１ｃによって回転可能に取り付けられている。また、後端５３ｂ、６３ｂが、それぞれ後部アーム５２、６２の先端５２ａ、６２ａにピン５２ｃ、６２ｃによって回転可能に取り付けられている。すなわち、推進手段５０において、板バネ５３は、対応する前部アーム５１と後部アーム５２とが、先端５１ａ、５２ａの間の距離を狭めるように互いに側方Ｓへ回転することで、弾性的に略円弧状に湾曲して側方Ｓに張り出される。また、前部アーム５１が、先端５１ａがフレーム４１に対して前方Ｆへ配設された状態から側方Ｓへ配設された状態になるまで回転するとともに、後部アーム５２が前部アーム５１と協働して、先端５２ａがフレーム４１に対して側方Ｓへ配設された状態から後方Ｂへ配設された状態になるまで回転することで、板バネ５３を全体的にフレーム４１に対して前方Ｆから後方Ｂへ移動させることが可能である。
【００５４】
推進手段６０においても同様に、板バネ６３を、前部アーム６１と後部アーム６２の互いの回転方向によって、弾性的に略円弧状に湾曲して側方Ｓに張り出させる、あるいは、全体的にフレーム４１に対して前方Ｆから後方Ｂへ移動させることが可能である。なお、図５に示すように、推進手段５０、６０は、各構成要素が中心軸Ｌに対して正面視略対称となるように設けられており、各板バネ５３、６３が側方Ｓへ張り出す方向も中心軸Ｌに対して正面視略対称となるように設定されている。また、板バネ５３、６３の管路の壁面と相対して当接する面には、ゴムで形成された当接部５３ｃ、６３ｃが設けられている。なお、図１に示すように、前述の本体カバー４０の開口部４０ｃは、各推進手段５０、６０の板バネ５３、６３と対応して、進行方向Ａに沿って形成されており、各板バネ５３、６３は、対応する前部アーム５１、６３及び後部アーム５２、６２の回転によって前述したように弾性的に湾曲することで側方Ｓへの張り出し量を変化させて、本体カバー４０の開口部４０ｃから突没可能に設定されている。
【００５５】
また、図４に示すように、駆動機構７０は、回転駆動部であり、往復回転可能な駆動ギア７１ａを有するサーボモータ７１と、中心軸Ｌと略平行に延設された直動軸７２とを備える。直動軸７２には、送りネジ７２ａが形成されており、サーボモータ７１の駆動ギア７１ａと噛み合わされている。また、駆動機構７０は、一端７３ａ、７４ａが推進手段５０、６０の各前部アーム５１、６１の基端５１ｄ、６１ｄにそれぞれ回転可能に取り付けられた二つの揺動部材７３、７４を備える。揺動部材７３、７４は、他端７３ｂ、７４ｂにおいて、互いに回転可能に取り付けられている。揺動部材７３、７４の部材長は、前部アーム５１、６１のリンク部５１ｂ、６１ｂと略等しく設定されており、揺動部材７３、７４と、リンク部５１ｂ、６１ｂとで、パンタグラフが構成されている。すなわち、サーボモータ７１を駆動することによって、駆動ギア７１ａが往復回転するのに伴って、直動軸７２は進行方向Ａに進退することが可能であり、直動軸７２が前進することによって、揺動部材７３、７４の他端７３ｂ、７４ｂを押圧し、前部アーム５１、６１をそれぞれ側方Ｓへ回転させることが可能である。また、直動軸７２を後退させることによって、前部アーム５１、６１は、対応する板バネ５３、６３の復元力が作用して、先端５１ａ、６１ａがフレーム４１に対して前方Ｆへ配設された状態まで回転することが可能である。
【００５６】
同様に駆動機構８０も、駆動ギアを有するサーボモータ８１と、中心軸Ｌ上に延設され、送りネジが形成されるとともに、サーボモータ８１の駆動ギアに噛み合わされた直動軸８２とを備える。また、後部アーム５２、６２の基端５２ｄ、６２ｄには、略等しい部材長を有する揺動部材８３、８４の一端８３ａ、８４ａがそれぞれ回転可能に取り付けられており、揺動部材８３、８４同士も他端８３ｂ、８４ｂで回転可能に取り付けられている。すなわち、サーボモータ８１を駆動することによって、直動軸８２は進行方向Ａに進退することが可能であり、これによって後部アーム５２、６２を先端がフレーム４１に対して後方Ｂへ配設された状態から側方Ｓへ配設された状態まで往復回転させることが可能である。このため、駆動機構７０、８０のサーボモータ７１、８１を駆動させることにより、各推進手段５０、６０の前部アーム５１、６１及び後部アーム５２、６２を協働して往復回転させることができる。
【００５７】
なお、本実施形態においては、サーボモータ７１、８１を駆動して直動軸７２、８２を前進させることによって、前部アーム５１、６１及び後部アーム５２、６２は、中心軸Ｌを基準として回転角度θＦ、θＢが最大で６０度となるまで側方Ｓへ回転可能であり、直動軸７２、８２を後退させることによって、各板バネ５３、６３の復元力によって連結部７または湾曲部８と近接する位置まで回転可能に設定されている。なお、これらの回転角度及び回転範囲は、適時変更可能なものである。また、図示しないが、各駆動機構７０、８０のサーボモータ７１、８１には、電磁クラッチが設けられており、サーボモータ７１、８１に電力が供給されている場合には、電磁クラッチが作動して動力を駆動ギア７１ａ、８１ａに伝達させて、直動軸７２、８２を進退させることができる。また、サーボモータ７１、８１に電力が供給されていない場合には、電磁クラッチは解除されて、直動軸７２、８２は板バネ５３、６３の復元力によって後退してしまう。
【００５８】
また、図２及び図４に示すように、各駆動機構７０、８０のサーボモータ７１、８１には、それぞれ回転角度を検出可能なエンコーダ７１ｂ、８１ｂが設けられており、これによって前部アーム５１、６１及び後部アーム５２、６２の回転角度θＦ、θＢを適時検出可能である。また、フレーム４１にはモータ制御回路４２が設けられており、サーボモータ７１、８１及びエンコーダ７１ｂ、８１ｂと接続されている。さらに、モータ制御回路４２は、モータ制御回路４２に内蔵された図示しない通信回路（図２に示す符号４３）を介して、連結部７に挿通された連結ケーブル７ａ及び後尾ユニット６と接続される接続ケーブル１０ａを経由して制御装置１０と接続されている。すなわち、各駆動ユニット３は、制御装置１０の操作による入力信号に基づいて、モータ制御回路４２によってサーボモータ７１、８１を駆動させること可能である。なお、駆動ユニット３のサーボモータ７１、８１を駆動するための電力も同様に、連結ケーブル７ａ及び接続ケーブル１０ａを介して供給されている。
【００５９】
図４に示すように、推進手段５０、６０及び駆動機構７０、８０の構成部材には、各構成部材に生じる歪みを検出可能な壁反力検出センサ４４が設けられている。より詳しくは、壁反力検出センサ４４は、推進手段５０、６０において、前部アーム５１、６１の各先端５１ａ、６１ａ、並びに、後部アーム５２、６２の各先端５２ａ、６２ａにそれぞれ設けられたアーム部センサ４５と、駆動機構７０、８０の直動軸７２、８２に設けられた軸部センサ４６とで構成されている。図２に示すように、これらの壁反力検出センサ４４での検出結果は、センサ信号処理回路４７で信号化され、通信回路４３から連結ケーブル７ａ及び接続ケーブル１０ａを経由して制御装置１０へ送信することが可能である。制御装置１０へ送信された壁反力検出センサ４４の検出結果は、バス１２を介してＣＰＵ１３に入力され、ＣＰＵ１３は、この検出結果から壁反力を算出する。そして、制御装置１０のＣＰＵ１３は、算出されたこの壁反力に基づいて、モータ制御回路４２を介してサーボモータ７１、８１を制御し、各駆動ユニット３における推進手段５０、６０の板バネ５３、６３の側方Ｓへ張り出す量を、最適となるように調整することが可能である。
【００６０】
次に、連結部７の詳細について説明する。なお、連結部７は、各駆動ユニット３間及び最後方の第４駆動ユニット３４と後尾ユニット６を連結するものであるが、ここでは、第１駆動ユニット３１と第２駆動ユニット３２とを連結している場合を例として説明し、他の連結部７については同様であるので、その説明を省略する。図６に示すように、連結部７は、略管状の弾性部材であるゴム管で形成され、両端が第１駆動ユニット３１及び第２駆動ユニット３２の各本体カバー４０に固定されている。また、各本体カバー４０には、連結部７と連通する開口部４０ｄ、４０ｅが形成されている。そして、対をなす第１駆動ユニット３１及び第２駆動ユニット３２の間には、対応する連結部７の変形状態を検出する連結状態監視部９０が設けられている。連結状態監視部９０は、後方に位置する第２駆動ユニット３２において、フレーム４１の前端部４１ａに設けられた検査光９１ａを照射する光源９１と、前方に位置する第１駆動ユニット３１の本体カバー４０の開口部４０ｅに設けられて、検査光９１ａの照射位置を検出する光検出部９２とを備える。
【００６１】
光源９１は、例えばＬＥＤであり、その光軸を第１駆動ユニット３１及び第２駆動ユニット３２の中心軸Ｌと一致させるように配置されている。このため、連結部７が変形していない状態では、検査光９１ａは連結部７の内部を通って光検出部９２の中心を照射している。また、第２駆動ユニット３２の本体カバー４０の開口部４０ｄには、ピンホール９３が設けられていて、検査光９１ａの照射範囲を絞っている。なお、ピンホール９３に代えて、レンズを設けるものとしても良い。また、光源９１は、図示しないケーブルでモータ制御回路４２と接続されていて、電力が供給されている。図８（ａ）に示すように、光検出部９２は、より詳しくは、中心軸Ｌを中心として４箇所に配置されたフォトダイオード９２ＵＬ、９２ＵＲ、９２ＤＬ、９２ＤＲであり、照射された検査光９１ａの光量に基づいて電圧を検出することが可能である。そして、図２に示すように、光検出部９２で検出された電圧は、信号処理回路９３で信号化されて、通信回路９４を経由して制御装置１０に送信される。
【００６２】
例えば、図８（ａ）に示すように、連結部７が変形せずに第１駆動ユニット３１と第２駆動ユニット３２とが直線状に配列しているとき、光検出部９２の各フォトダイオード９２ＵＬ、９２ＵＲ、９２ＤＬ、９２ＤＲの検査光９１ａの照射範囲は略一定であり、すなわち検出される電圧も略一定である。このため、制御装置１０は、この検出結果に基づいて、第１駆動ユニット３１と第２駆動ユニット３２との間の連結部７が変形していないと判断することができる。
【００６３】
一方、例えば、図７及び図８（ｂ）に示すように、連結部７が進行方向Ａに向って右側に凸に湾曲すると、第１駆動ユニット３１及び第２駆動ユニット３２同士の位置関係も変化するので、検査光９１ａの照射範囲は楕円状に変形しながら右側へ移動していく。このため、右側のフォトダイオード９２ＵＲ、９２ＤＲで検出される電圧がしだいに大きくなるとともに、左側のフォトダイオード９２ＵＬ、９２ＤＬで検出される電圧はしだいに小さくなって検出されなくなる。そして、図８（ｃ）に示すように、さらに湾曲することで、検査光９１ａの照射範囲が光検出部９２の範囲外へ移動するので、右側のフォトダイオード９２ＵＲ、９２ＤＲで検出される電圧もしだいに小さくなり、最後に検出されなくなる。すなわち、光検出部９２の各フォトダイオード９２ＵＬ、９２ＵＲ、９２ＤＬ、９２ＤＲで検出される電圧を比較することによってどの方向に変形しているかが確認できる。さらに、図７に示すように、検出される電圧の大きさに基づいて連結部７の変形状態を表す撓み角φを算定することで、連結部７の変形状態を定量的に確認することができる。ここで、撓み角φは、対象となる駆動ユニット３の中心軸Ｌと、隣接する駆動ユニット３同士の端部中心を結んだ線Ｌ１とのなす角である。なお、上記において、光検出部９２としてフォトダイオードを使用したが、ＰＳＤセンサを使用してもその検出結果から連結部７の撓み角φを算定することが可能である。また、連結状態監視部９０において、光源９１が第２駆動ユニット３２に設けられ、光検出部９２が第１駆動ユニット３１に設けられるものとしたが、これに限るものでは無い。いずれか一方に光源９１が設けられて、他方で光検出部９２で検査光９１ａを検出可能であれば良い。
【００６４】
次に、先頭ユニット５及び湾曲部８の詳細について説明する。図９及び図１０に示すように先頭ユニット５の前端部には、観察窓５ａが形成されており、前述の撮影手段４が設けられている。撮影手段４は、より詳しくは、前方Ｆを撮影可能なＣＣＤなどの撮像素子４ａを備えている。そして、図２に示すように、撮像素子４ａで撮影された画像は、映像信号処理回路４ｂによって信号化され、通信回路４ｃによって連結ケーブル７ａ及び接続ケーブル１０ａを介して制御装置１０に出力可能である。また、図９及び図１０に示すように、先頭ユニット５の前端部には、照明装置５ｂが設けられていて、管路内を照明した状態で撮影手段４によって撮影することが可能である。
【００６５】
湾曲部８は、環状に形成された複数の節輪１００が連接して構成されていて、その外側をゴムチューブ１０１で覆っている。隣り合う節輪１００同士はピン１００ａによって回転可能に固定されている。ピン１００ａによって節輪１００同士を固定する向きは、上下方向及び左右方向とで交互に構成されており、これにより湾曲部８は、全体として、上下左右あらゆる方向に湾曲することが可能である。図１１に示すように、各節輪１００の内部には、上下２箇所の切欠き１０２ａ及び左右２箇所の切欠き１０２ｂの計４箇所に切欠きが形成された支持板１０２が嵌め込まれていて、切欠き１０２ａに上下操作ワイヤ１０３が挿通され、切欠き１０２ｂに左右操作ワイヤ１０４が挿通されている。また、支持板１０２の中心部には、貫通孔１０２ｃが形成されていて、先頭ユニット５と第１駆動ユニット３１とを電気的に接続する連結ケーブル８ａが挿通されている。
【００６６】
図９及び図１０に示すように、先頭ユニット５の内部には、減速器１０５ａを有する上下湾曲用モータ１０５によって回転可能な上下湾曲用プーリ１０６が設けられている。上下操作ワイヤ１０３は、この上下湾曲用プーリ１０６に巻回されている。巻回された上下操作ワイヤ１０３は、各節輪１００の支持板１０２において、支持部材１１０に固定された２本の上下用ガイドパイプ１０９ａから上下２箇所の切欠き１０２ａのそれぞれに挿通されている。そして、上下操作ワイヤ１０３の両端は、第１駆動ユニット３１側において、湾曲部８の基端に設けられた固定板８ｂにワイヤ止め１０３ａによって固定されている。すなわち、上下湾曲用モータ１０５を駆動させて、上下湾曲用プーリ１０６をいずれかの方向に回転させることで、上下２箇所の切欠き１０２ａに挿通された上下操作ワイヤ１０３のいずれか一方が引っ張られた状態に、また他方が弛緩した状態となり、湾曲部８は引っ張られた側に湾曲することができる。
【００６７】
同様に、先頭ユニット５の内部には、減速器１０７ａを有する左右湾曲用モータ１０７と、左右湾曲用モータ１０７によって回転可能な左右湾曲用プーリ１０８とが設けられている。左右湾曲用プーリ１０８には、左右操作ワイヤ１０４が巻回されている。巻回された左右操作ワイヤ１０４は、支持部材１１０に固定された２本の左右用ガイドパイプ１０９ｂから各節輪１００における支持板１０２の左右２箇所の切欠き１０２ｂのそれぞれに挿通されている。そして、左右操作ワイヤ１０４の両端は、固定板８ｂにワイヤ止め１０４ａによって固定されている。このため、左右湾曲用モータ１０７を駆動させて、左右湾曲用プーリ１０８をいずれかの方向に回転させることで、左右２箇所の切欠き１０２ｂに挿通された左右操作ワイヤ１０４のいずれか一方が引っ張られた状態に、また他方が弛緩した状態となり、湾曲部８は引っ張られた側に湾曲することができる。
【００６８】
図２に示すように、上下湾曲用モータ１０５及び左右湾曲用モータ１０７には、それぞれ、回転角度を検出可能なエンコーダ１０５ｂ、１０７ｂが設けられており、それぞれモータ制御回路１１１と接続されている。モータ制御回路１１１は、通信回路１１２を介して連結ケーブル８ａと接続されている。このため、制御装置１０においては、エンコーダ１０５ｂ、１０７ｂの出力結果から湾曲部８の湾曲状態を定量的に表す湾曲角ψを確認することが可能であるとともに、制御装置１０からの入力によって上下湾曲用モータ１０５及び左右湾曲用モータ１０７を駆動させて、自在に湾曲させることが可能である。ここで、図１に示すように、湾曲角ψは、第１駆動ユニット３１の中心軸Ｌと、第１駆動ユニット３の端部中心と先端ユニット５の端部中心とを結んだ線Ｌ２とのなす角である。なお、図２に示すように、後尾ユニット６も撮影手段４を備えているが、先頭ユニット５と同様であるのでその説明を省略する。
【００６９】
次に、走行装置本体２の各構成要素の作用、及び、制御装置１０による制御の詳細について説明する。まず、図１２から図１５に基づいて、走行装置本体２が各駆動ユニット３によって推進力を発生させて管路Ｐ内を走行する詳細について説明する。図１２に示すように、管路Ｐの内部に配置された管内走行装置１の走行装置本体２において、各駆動ユニット３は、各推進手段５０、６０の前部アーム５１、６１及び後部アーム５２、６２のそれぞれで、回転角θＦ、θＢが最小、すなわち、各連結部７と最も近接した位置となっている。この状態において、移動用ジョイスティック１８を前進するように入力すれば、この入力信号が制御装置１０から各駆動ユニット３のモータ制御回路４２に伝送されて、モータ制御回路４２は、走行状態として、サーボモータ７１、８１を駆動させる。まず、推進運動として、後部アーム５２、６２と対応したサーボモータ８１（図示せず）のみを所定の回転角度だけ回転させることで、図１３に示すように、後部アーム５２、６２を側方Ｓへ、回転角度θＢが最大値６０度となる位置まで回転させる。
【００７０】
この状態においては、推進手段５０の前部アーム５１の先端５１ａと後部アーム５２の先端５２ａとの間が狭まって、板バネ５３は、弾性的に湾曲して、側方Ｓに張り出して壁面Ｐ１を押圧する。この際、板バネ５３は、前部アーム５１及び後部アーム５２に、それぞれ回転可能に取り付けられていることで、柔軟に、かつ、略円弧状に湾曲することが可能であり、壁面Ｐ１の形状に応じて弾性的に変形して壁面Ｐ１を押圧する。また、推進手段６０においても同様に、前部アーム６１の先端６１ａと後部アーム６２の先端６２ａとの間が狭まって、板バネ６３は、弾性的に略円弧状に湾曲して、側方Ｓに張り出すとともに、壁面Ｐ１の形状に応じて弾性的に変形して壁面Ｐ１を押圧する。このように、推進手段５０、６０の板バネ５３、６３が壁面Ｐ１を押圧することで、壁面Ｐ１と板バネ５３、６３との間には、摩擦による拘束力が発生する。この際、板バネ５３、６３の当接している面には、ゴムで形成された当接部５３ｃ、６３ｃが設けられているので、摩擦による拘束力をさらに効果的に発生させることができる。なお、当接部としては、ゴムで形成されたものに限らず、例えば、表面が粗面処理されているなど、少なくとも摩擦係数を増大させるような処理が施されていれば、同様の効果を期待することができる。
【００７１】
次に、図１４及び図１５に示すように、サーボモータ７１、８１の両方を駆動して、直動軸７２を前進させる一方、直動軸８２（図示せず）を後退させることで、前部アーム５１、６１を先端５１ａ、６１ａが側方Ｓへ回転角度θＦが最大（６０度）となる位置まで、後部アーム５２、６２を後方Ｂへ回転角度θＢが最小となる位置（連結部７と最も近接した位置）まで、略等しい回転速度で回転させる。このようにすることで、板バネ５３、６３は、壁面Ｐ１を押圧した状態で、フレーム４１に対して相対的に前方Ｆから後方Ｂへ移動しようとする。この際、推進手段５０、６０の板バネ５３、６３は、壁面Ｐ１に摩擦によって拘束を受けているので、結果として、反力によってフレーム４１は、前方Ｆへ推進力を受け、駆動ユニット３全体を進行方向Ａの前方Ｆへ走行させることができる。次に、復帰運動として、サーボモータ７１のみを駆動して、前部アーム５１、６１を前方Ｆへ回転角度θＦが最小となる位置（連結部７と最も近接する位置）まで回転させることで、図１２に示す初期状態に戻って、再度推進運動を行って、駆動ユニット３を走行させることができる。
【００７２】
すなわち、各駆動ユニット３において、推進手段５０、６０が、走行状態として、推進運動と復帰運動とのサイクルを繰り返すことで、１サイクルごとに、推進運動時における推進手段５０、６０の進行方向Ａ前方Ｆから後方Ｂへのストローク量に応じて、駆動ユニット３全体を進行方向Ａの前方Ｆに走行させることができる。また、推進手段５０、６０の各板バネ５３、６３は、壁面に応じて弾性変形可能である。このため、管路Ｐの壁面Ｐ１が局所的に変形している場合、段差が生じている場合、あるいは壁面Ｐ１に障害物などが付着している場合などでも、板バネ５３、６３が対応する位置で弾性変形して吸収することで、容易に乗り越えることができる。また、推進運動時における推進手段５０、６０の板バネ５３、６３の側方Ｓへ張り出す量を一定量増大させることで、板バネ５３、６３の弾性変形量を増大させて、壁面Ｐ１と板バネ５３、６３との間に生じる摩擦力を増大させることもできる。このようにすることで、壁面Ｐ１が平滑に形成されている場合でも、壁面Ｐ１上で板バネ５３、６３が滑動してしまうことなく、推進運動時における推進手段５０、６０の推進力を効率良くフレーム４１に伝達させて走行することもできる。
【００７３】
また、走行装置本体２は、このような駆動ユニット３を４基備えていることで、駆動ユニット３毎に推進力を発生させることができる。このため、局所的に管路Ｐの壁面Ｐ１が滑りやすい状態にあったとしてもいずれかの駆動ユニット３が好適に推進力を発生させることができるため、効率的に走行することができる。また、各駆動ユニット３を連結する連結部７が弾性変形可能なゴム管で形成されていることで、障害物等によっていずれかの駆動ユニット３に側方Ｓに向って外力が作用しても、連結部７は、自己の復元力によって直線状態に戻ろうとするので、直進安定性を良好なものとすることができる。なお、上記のように走行している間、制御装置１０のＣＰＵ１３は、各駆動ユニット３において、エンコーダ７１ｂ、８１ａによるサーボモータ７１、８１の回転角度の検出結果、及び、壁反力検出センサ４４によって検出される各構成部材に作用する壁反力を監視し、また、各連結部７において、連結状態監視部９０による検出結果から各連結部７の撓み角φを算定し、その変形状態の監視を行っている。
【００７４】
図１６から図１９は、走行装置本体２が曲管Ｒを走行する場合を示している。図１６に示すように、走行装置本体２を走行させて曲管Ｒに進入する場合、作業者は、先頭ユニット５の撮影手段４で撮影された画像を元に先端湾曲用ジョイスティック１９を操作することで、湾曲部８を曲管Ｒに合せて湾曲させて走行装置本体２を走行させる。そして、さらに前進することによって、第１駆動ユニット３１と第２駆動ユニット３２との間の連結部７は、曲管Ｒの軸方向の形状に従って弾性的に湾曲していく。このため、各駆動ユニット３は曲管Ｒの軸方向の形状に応じて推進力を発生させて円滑に走行することができる。この際、制御装置１０のＣＰＵ１３は、湾曲部８の湾曲角ψが予め設定された許容湾曲角ψｍａｘより大きい値を示しているかどうか、また、各連結部７の撓み角φｎが予め設定された許容撓み角φｍａｘより大きい値を示しているかどうかの監視を行い、対応する駆動ユニット３の制御を行う。以下に、制御装置１０による制御の詳細を示す。なお、撓み角φｎに付された符号ｎは、各連結部７を通し番号で表わしたものであり、第１駆動ユニット３１と第２駆動ユニット３２との間の連結部７の撓み角を符号φ１（ｎ＝１）として以下順に付し、第４駆動ユニット３４と後尾ユニット６との間の連結部７の撓み角を符号φ４としたものである。
【００７５】
まず、前側に湾曲部８を有する第１駆動ユニット３１の場合について説明する。図１６に示すように、制御装置１０のＣＰＵ１３は、第１駆動ユニット３１の前後に隣接して連結している湾曲部８及び連結部７の監視を行う。すなわち、図１７に示すように、湾曲部８のエンコーダ１０５ｂ、１０７ｂ（図２、図１０））の検出結果から湾曲角ψを算定し、湾曲角ψと予め設定されている許容湾曲角ψｍａｘとの比較を行う（ＳＴＥＰ１）。また、後方に接続する連結部７において、連結状態監視部９０の光検出部９２（図２、図６）の検出結果から撓み角φ１を算定し、撓み角φ１と予め設定されている許容撓み角φｍａｘとの比較を行う（ＳＴＥＰ２）。ここで、許容湾曲角ψｍａｘ及び許容撓み角φｍａｘは曲管Ｒの曲率半径と対応するもので、湾曲角ψ及び撓み角φｎのそれぞれが許容湾曲角ψｍａｘ及び許容撓み角φｍａｘより大きい値を示すことで、一定の曲率半径以下の曲管に位置して変形していることを示している。すなわち、湾曲部８の湾曲角ψが許容湾曲角ψｍａｘ以下である場合、制御装置１０のＣＰＵ１３は、第１駆動ユニット３１が直線状に形成された管路を走行している、若しくは、曲率半径の大きい曲管を走行しているものと判断して引き続き第１駆動ユニット３１を走行状態に保ち走行させる（ＳＴＥＰ３）。さらに、湾曲部８の湾曲角ψが許容湾曲角ψｍａｘより大きくなったとしても、その後方の連結部７の撓み角φ１が許容撓み角φｍａｘ以下であるならば、第１駆動ユニット３１自体は依然曲管Ｒに達していないとして、走行状態を保たせる（ＳＴＥＰ３）。
【００７６】
そして、湾曲部８の湾曲角ψが許容湾曲角ψｍａｘより大きく、かつ、連結部７の撓み角φ１が許容撓み角φｍａｘより大きくなった場合には、制御装置１０のＣＰＵ１３は、第１駆動ユニット３１が一定の曲率半径以下の曲管Ｒに位置していると判断して、第１駆動ユニット３１のサーボモータ７１、８１への電力の供給を停止させる（ＳＴＥＰ４）。このため、サーボモータ７１、８１に内蔵された電磁クラッチが解除される。電磁クラッチが解除されることで、前述のように、駆動機構７０、８０からの駆動力が伝達されなくなるので、図１６に示すように、板バネ５３、６３の復元力によって前部アーム５１、６１は前方Ｆへ回転し、後部アーム５２、６２は後方Ｂへ回転し、これにより各板バネ５３、６３は本体カバー４０の内部に格納された状態となる（格納状態）。このため、第１駆動ユニット３１は、自己の推進手段５０、６０によって走行を阻害するような力を発生させること無く、抵抗を小さくして曲管Ｒ内を通過可能とすることができる。一方、後方に位置する他の駆動ユニット３は走行状態にあるので、推進力を発生させて、第１駆動ユニット３１を曲管Ｒに押し込むようにして走行することができる。
【００７７】
次に、両側を連結部７で連結された他の駆動ユニット３（第２駆動ユニット３２、第３駆動ユニット３３、及び、第４駆動ユニット３４）について説明する。図１８及び図１９に示すように、制御装置１０のＣＰＵ１３は、第１駆動ユニット３１同様に、両側の連結部７の変形状態、すなわち、撓み角φが許容撓み角φｍａｘよりも大きいかどうかについて監視を行う（ＳＴＥＰ５、ＳＴＥＰ６）。そして、前側の連結部７の撓み角φｎ−１、及び、後側の連結部７の撓み角φｎが、ともに許容撓み角φｍａｘよりも大きい場合に、制御装置１０のＣＰＵ１３は、対象となる駆動ユニット３が一定の曲率半径以下の曲管Ｒに位置していると判断して駆動ユニット３の推進手段５０、６０を格納状態にする（ＳＴＥＰ７）。このため、曲管Ｒに位置している駆動ユニット３は、前側に位置する駆動ユニット３によって牽引されるとともに、後側に位置する駆動ユニット３によって押し込まれることで、抵抗を小さくして曲管Ｒを通過することができる。なお、連結部７が弾性変形可能なゴム管で形成されていることで、曲管Ｒに位置する場合には曲管Ｒの軸方向の形状に応じて弾性的に湾曲することができ、円滑に走行することができる。一方、直線部分に達した際は、自己の弾性によって復元するので、良好な直進走行性を得ることができる。
【００７８】
なお、上記において、許容撓み角φｍａｘ及び許容湾曲角ψｍａｘは、最適な値を選択可能なものであるが、対象となる駆動ユニット３の前後の連結部７及び湾曲部８において、許容撓み角φｍａｘ及び許容湾曲角ψｍａｘを異なるものとしても良い。また、各推進手段５０、６０において、図示しない電磁クラッチを解除して格納状態にするものとしたが、サーボモータ７１、８１の回転角度を復帰運動の状態で強制的に停止させて格納状態にしても良い。さらには、撓み角φｎ及び湾曲角ψに変化に応じて推進手段５０、６０を格納状態にするものとしたが、走行状態のまま推進手段５０、６０の張出し量を小さくするだけでも抵抗を小さくして通過させることは可能である。
【００７９】
図２０及び図２１は、狭隘部Ｑ１を有する管路Ｑを走行する場合を示している。図２０に示すように、管路Ｑを走行する際には、走行状態にある各駆動ユニット３は、前述のように、各推進手段５０、６０の板バネ５３、６３を側方Ｓに張り出して、壁面Ｑ２を押圧することで推進力を発生させて走行する。このため、板バネ５３、６３を側方Ｓへ張り出す量を一定にして走行すれば、狭隘部Ｑ１においては、板バネ５３、６３はより大きく弾性変形して、壁面Ｑ２からより大きな壁反力Ｎが作用することになる。そして、走行装置本体２が走行している間、制御装置１０のＣＰＵ１３は、各駆動ユニット３の壁反力検出センサ４４から出力される検出結果に基づいて壁反力Ｎを算出し、この壁反力Ｎの監視を行う。この際、壁反力検出センサ４４は、一部材に生じる歪みのみから算出するのではなく、推進手段５０、６０の各前部アーム５１、６１及び後部アーム５２、６２に生じる歪み、及び、駆動機構７０、８０の直動軸７２、８２に生じる歪みから算出することができる。このため、より正確に壁反力Ｎを算出することができる。
【００８０】
そして、制御装置１０のＣＰＵ１３は、駆動ユニット３毎に、算出された壁反力Ｎと、予め設定された上限値Ｎｍａｘ及び下限値Ｎｍｉｎとの比較を行う。ここで、上限値Ｎｍａｘ及び下限値Ｎｍｉｎは、駆動ユニット３の推進手段５０、６０が走行状態において推進運動を行う際に、好適に推進力を発生させることが可能な場合に生じる壁反力Ｎの範囲を示すものである。駆動ユニット３の推進手段５０、６０は、壁反力Ｎが上限値Ｎｍａｘよりも大きくなることで、負荷が大きくなってしまい、推進運動を好適に行えなくなってしまう。一方、壁反力Ｎが下限値Ｎｍｉｎよりも小さくなることで、推進手段５０、６０と壁面Ｑ２との間に生じる摩擦力が低下し、壁面Ｑ２から好適に推進力を発生させることができなくなってしまう。すなわち、図２１に示すように、算出される壁反力Ｎが上限値Ｎｍａｘより大きい場合（ＳＴＥＰ８）には、対応する駆動ユニット３の駆動機構７０、８０のサーボモータ７１、８１の往復回転する回転範囲を小さくする。このため、推進手段５０、６０の前部アーム５１、６１の回転角度θＦ及び後部アーム５２、６２の回転角度θＢは小さくなり、板バネ５３、６３の側方Ｓへ張り出す量を小さくして好適な推進力を発生させることができるようになる（ＳＴＥＰ９）。一方、壁反力が下限値Ｎｍｉｎよりも小さい場合（ＳＴＥＰ１０）には、対応する駆動ユニット３の駆動機構７０、８０のサーボモータ７１、８１の往復回転する回転範囲を大きくすることで、推進手段５０、６０の板バネ５３、６３の側方Ｓへ張り出す量を大きくして好適な推進力を発生させることができるようになる（ＳＴＥＰ１１）。
【００８１】
なお、各駆動ユニット３で算出される壁反力Ｎに基づく、各駆動ユニット３の推進手段５０、６０の側方Ｓへ張り出す量の制御方法は、上記に限られるものでは無い。例えば、狭隘部Ｑ１を通過する際には、通過中の駆動ユニット３の推進手段５０、６０を走行状態から格納状態とするとともに、狭隘部Ｑ１の前後に位置する他の駆動ユニット３によって推進力を発生させて、格納状態にある駆動ユニット３を牽引、または、押し込んで通過させるものとしても良い。このような場合には、図２２に示すように、同様に、壁反力Ｎと、上限値Ｎｍａｘ及び下限値Ｎｍｉｎとの比較を行う（ＳＴＥＰ８、ＳＴＥＰ１０）。そして、壁反力Ｎが上限値Ｎｍａｘよりも大きい場合には、さらに、上限値Ｎｍａｘよりも大きい値を示した状態で予め設定された時間を経過したどうかの監視を行う（ＳＴＥＰ１２）。そして、一定時間経過する前に上限値Ｎｍａｘよりも小さい値を示した場合には、狭隘部Ｑ１が局所的で、通過したものとして走行状態を保つ。また、一定時間経過した場合には、駆動ユニット３が狭隘部Ｑ１に位置しているものとして、対応する駆動ユニット３を格納状態にさせる（ＳＴＥＰ１３）。そして、ＳＴＥＰ１４に示すように、一定時間格納状態を保った後に、再度走行状態にして、再び壁反力Ｎの監視を行う。制御装置１０による制御をこのような制御方法にすれば、管路の局所的変化に対しては影響を受けずに安定した走行状態を保つとともに、一定の延長を有する狭隘部Ｑ１に対しては、対応する駆動ユニット３を格納状態として、抵抗を小さくして狭隘部Ｑ１を通過させることができる。
【００８２】
図２３は、分岐路Ｍ１を有する管路Ｍにおいて、分岐路Ｍ１へ進路を変更する場合を示している。図２３（ａ）に示すように、先頭ユニット５が分岐点Ｍ２に達した場合、作業者は、先頭ユニット５の撮影手段４で撮影された画像を元に先端湾曲用ジョイスティック１９を操作することで、湾曲部８を湾曲させて先頭ユニット５を分岐路Ｍ１側へ向けることができる。そして、図２３（ｂ）に示すように、先頭ユニット５は、後方に位置する駆動ユニット３の推進力によって分岐路Ｍ１へ押し込められる。さらに走行することで、図２３（ｃ）に示すように、第１駆動ユニット３が分岐点Ｍ２に達する。この際、第１駆動ユニット３１は、先頭ユニット５及び湾曲部８によってガイドされることによって、自身の向きを分岐路Ｍ１側に向け、後方に位置する連結部７も対応して変形する。そして、前述のように湾曲部８の湾曲角ψが許容湾曲角ψｍａｘより大きくなり、さらに連結部７の撓み角φ１が許容撓み角φｍａｘよりも大きくなった場合、制御装置１０のＣＰＵ１３は、第１駆動ユニット３１を格納状態として、後方の他の駆動ユニット３の推進力によって分岐点Ｍ２を通過させることができる。図２３（ｄ）に示すように、第２駆動ユニット３２においても同様に、制御装置１０のＣＰＵ１３は、前後の各連結部７の撓み角φ１、φ２が許容撓み角φｍａｘよりも大きい場合には、第２駆動ユニット３２を格納状態として、前後の他の駆動ユニット３の推進力によって分岐点Ｍ２を通過させることができる。
【００８３】
以上のように、管内走行装置１においては、走行装置本体２を複数の駆動ユニット３を、管路の軸方向の形状に応じて変形可能な連結部７で連結し、その変形状態を連結状態監視部９０で監視して制御装置１０によって各駆動ユニット３の推進手段５０、６０を制御することで、管路の軸方向の形状に応じて好適に推進力を発生させることができる。このため、曲管などにおいても滞留することなく、好適に推進力を伝達させて走行することができる。特に、先頭ユニット５を有して、駆動ユニット３の内、最も前方に位置する第１駆動ユニット３１と湾曲部８で連結することで、分岐路を有する管路でも自在に走行することができる。
【００８４】
なお、本実施形態において、管内走行装置１の走行装置本体２は、４基の駆動ユニット３を有するものとしたが、駆動ユニット３の基数は適時変更可能なものである。少なくとも複数基の駆動ユニット３を有することで、いずれかが格納状態であったとしても、他の駆動ユニット３によって推進力を発生することができる。また、各駆動ユニット３の制御は、各検出結果に基づいて制御装置１０によって一括して制御するものとしたが、これに限るものでは無い。各駆動ユニット３のモータ制御回路４２において、それぞれ独立して、各々の検出結果に基づいて推進手段５０、６０を制御するものとしても良い。
【００８５】
また、各駆動ユニット３の推進手段５０、６０は、走行状態において、駆動ユニット３毎に、所定の位相差を有して推進運動と復帰運動を繰り返ものとしても良い。すなわち、図２４（ａ）に示すように、制御装置１０によって、第１駆動ユニット３１及び第３駆動ユニットが同期して推進運動を行っている際に、第２駆動ユニット３２及び第４駆動ユニット３４は、第１駆動ユニット３１及び第３駆動ユニットと１８０度の位相差をもって復帰運動を行わせるようにする。このため、図２４（ｂ）に示すように、第１駆動ユニット３１及び第３駆動ユニット３３が推進運動から復帰運動に移行しようとする際に、第２駆動ユニット３２及び第４駆動ユニット３４は復帰運動から推進運動に移行する。そして、図２４（ｃ）に示すように、第１駆動ユニット３１及び第３駆動ユニット３３が復帰運動を行っている間に、第２駆動ユニット３２及び第４駆動ユニット３４が推進運動を行って推進力発生させる。次に、図２４（ｄ）に示すように、第２駆動ユニット３２及び第４駆動ユニット３４が推進運動から復帰運動へ移行しようとする際に、第１駆動ユニット３１及び第３駆動ユニット３３を復帰運動から推進運動に移行する。以上のように、複数の駆動ユニット３を位相差をもって推進運動と復帰運動を繰り返させることで、いずれかの駆動ユニット３で推進力を発生させて走行することができる。このため、図２４に示すように垂直な管路、あるいは傾斜を有する管路においても、重力に対抗して走行することができる。
【００８６】
また、図２５に示すように、管路の周方向に対して各駆動ユニット３の向きを異なるものとしても良い。このようにすることで、走行状態において、駆動ユニット３毎に管路の周方向に異なる位置の壁面から推進力を発生させて走行することができる。このため、断面が略円形で無い管路、例えば断面が楕円形の管路においては、いずれかの駆動ユニット３の推進手段５０、６０の張り出す方向が楕円形の長径に方向に一致して好適に壁面を押圧することができなかったとしても、他の駆動ユニット３が楕円形の短径の方向に一致して好適に壁面を押圧して推進力を発生させることができる。
【００８７】
図２６は、先頭ユニット、及び、先頭ユニットと第１駆動ユニット３１との連結部分の変形例を示している。図２６に示すように、先頭ユニット１２０と第１駆動ユニット３１とは、各駆動ユニット３同士を連結するのと同様に、ゴム管で形成された連結部７で連結され、連結状態監視部９０が設けられている。このように、先頭ユニット１２０と第１駆動ユニット３１との連結部分が、能動的に変形する前述の湾曲部８では無く、受動的に変形する連結部７であっても良い。この場合でも、先頭ユニット１２０は曲管に応じて連結部７が変形することで、向きを変えて曲管を通過することができる。また、第１駆動ユニット３１は、先頭ユニット１２０及び第２駆動ユニット３２のそれぞれと連結する各連結部７の変形状態を各連結状態監視部９０で監視することによって、走行状態から格納状態にして曲管を通過させることができる。
【００８８】
（第２の実施形態）
図２７及び図２８は、この発明に係る第２の実施形態を示している。この実施形態において、前述した実施形態で用いた部材と共通の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００８９】
図２７に示すように、この実施形態の管内走行装置において、走行装置本体１３０の各駆動ユニット３同士は、コイルパイプである連結部１３１で連結されている。連結部１３１のコイルパイプは、外力が作用しない状態において、金属線１３１ａが隙間１３１ｂを有して螺旋状に巻き回されて形成されている。また、各駆動ユニット３間には、連結部１３１の変形を規制する規制手段１３２が設けられている。規制手段１３２は、連結部７に挿通された規制ワイヤ１３３と、規制ワイヤ１３３を巻回可能な牽引機構１３４とを備える。規制ワイヤ１３３は、光検出部９２及びピンホール９３に形成された各貫通孔９２ａ、９３ａから、連結状態監視部９０の光源９１による検査光９１ａと干渉しない位置で、連結部１３１に挿通されている。規制ワイヤ１３３の一端１３３ａは、後側に位置する駆動ユニット３のフレーム４１の前端部４１ａに固定されている。また、牽引機構１３４は、略円筒状で、前側に位置する駆動ユニット３のフレーム４１の後端部４１ｂに回転可能に設けられたドラム１３５と、ドラム１３５を回転駆動する図示しないモータとで構成されている。ドラム１３５には、規制ワイヤ１３３の他端１３３ｂが巻きつけられている。また、牽引機構１３４のモータは、連結ケーブル７ａ及び接続ケーブル１０ａを介して制御装置１０と接続されていて、制御装置１０のＣＰＵ１３による制御のもと、所定角度だけ正反回転することが可能である。なお、牽引機構１３４を後側の駆動ユニット３に設けて牽引する構成としても良い。
【００９０】
このような連結部１３１及び規制手段１３２を有する走行装置本体１３０では、規制手段１３２の牽引機構１３４によって規制ワイヤ１３３を巻き取って規制ワイヤ１３３を緊張状態にすることで、連結部１３１は圧縮されて剛性が高められた状態となる。このため、直線状に形成された管路を走行する際には、規制ワイヤ１３３を緊張状態にすることで、連結部１３１を容易に変形しないようにすることができ、直進走行性を向上させることができる。また、図２８に示すように、曲管Ｒにおいては、連結部１３１に挿通された規制ワイヤ１３３を弛緩状態にすることで、曲管Ｒの軸方向の形状に応じて連結部１３１を変形させて走行することができる。ここで、連結部１３１を形成するコイルパイプは、弾性的に変形可能であるとともに、一定の撓み角以上で変形した場合には、一定の大きさ以上、復元力が大きくならなくなる特性を有する。このため、直線状の管路においては良好な直進安定性を有し、また、一定の曲率半径以上の曲管においては、曲管の曲率半径に略比例した復元力を有して変形し、管路の軸方向の形状に応じて、走行性を良好なものとして円滑に通過することができる。一方、一定の曲率半径以下の曲管においては、復元力を略一定として変形できるので、復元力を抑えて管路の軸方向の形状に応じて柔軟に変形して、円滑に通過することが可能となる。
【００９１】
（第３の実施形態）
図２９から図３２は、この発明に係る第３の実施形態を示している。この実施形態において、前述した実施形態で用いた部材と共通の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００９２】
図２９に示すように、この実施形態の管内走行装置において、走行装置本体１４０の各駆動ユニット３同士は、ゴム管で形成された連結部７で連結されているとともに、その間には、連結部７の変形状態を検出する連結状態監視部１４１が設けられている。連結状態監視部１４１は、前側に位置する駆動ユニット３の本体カバー４０に設けられた第１電極１４２と、本体カバー４０の内部で第１電極１４２と進行方向Ａに間隔を有して配置された支持板１４３と、支持板１４３に第１電極１４２と対応して設けられた第２電極１４４とを備える。第１電極１４２は、前側の駆動ユニット３の本体カバー４０の後端部４０ｆにおいて、接続された連結部７の外周上で上下左右４箇所に配列して設けられている。また、支持板１４３と本体カバー４０の後端部４０ｆとの間には、付勢手段である複数のバネ１４５が設けられ、これにより支持板１４３は、第１電極１４２との間に間隔を有した状態で配置されている。
【００９３】
図３０は、支持板１４３の正面図を示している。図３０に示すように、第２電極１４４は、第１電極１４２と相対する位置で上下左右に計４箇所設けられている。また、連結部７には、４本の可撓性を有するワイヤ用シース１４６が挿通されていて、各ワイヤ用シース１４６は、上下左右、第１電極１４２と対応する位置で連結部７の内周面に固定されていて、検出ワイヤ１４７が挿通されている。後側の駆動ユニット３において、本体カバー４０の前端部４０ｇには固定板１４８が固定されていて、ワイヤ止め１４７ａによって検出ワイヤ１４７の一端が固定されている。また、支持板１４３には、ワイヤ止め１４７ｂによって検出ワイヤ１４７の他端が固定されている。外力が作用せずに、連結部７が直線状である状態で、検出ワイヤ１４７は緊張した状態であり、支持板１４３はバネ１４５によって進行方向Ａに付勢された状態にある。そして、対をなす第１電極１４２及び第２電極１４４の各々は、前側の駆動ユニット３のフレーム４１に設けられた静電容量検出器１４９と接続されていて、この静電容量検出器１４９によって対をなす第１電極１４２と第２電極１４４との間の各静電容量を検出することが可能である。
【００９４】
また、駆動ユニット３の間には、規制手段１５０が設けられている。規制手段１５０は、可撓性を有し、連結部７に挿通されて、両端が支持板１４３及び固定板１４８に固定されたシース１５１と、シース１５１の内部に所定の間隔１５３を有して配列している複数の磁性体１５２とを備える。支持板１４３には貫通孔１４３ａが形成されていて、シース１５１と連通している。磁性体１５２の内、最も後方に位置する磁性体１５２ａは、固定板１４８に固定されている。また、最も前方に位置する磁性体１５２ｂは、支持板１４３の貫通孔１４３ａから突出し、前方に位置する駆動ユニット３のフレーム４１の後端部４１ｂに固定されている。また、規制手段１５０は、磁性体１５２ｂに巻かれたコイル１５４ａと、コイル１５４ａに電流を供給可能な電源１５４ｂとで構成された電磁石１５４を備える。電源１５４ｂは、図示しない連結ケーブル及び接続ケーブル１０ａを介して制御装置１０と接続されていて、制御装置１０のＣＰＵ１３の制御のもと、コイル１５４ａに電流を供給することが可能である。
【００９５】
走行装置本体１４０において、管路の軸方向の形状に応じて連結部７が変形することで、隣り合う駆動ユニット３同士の位置関係も変化する。例えば、図３１に示すように、曲管を通過する場合、連結部７は湾曲し、駆動ユニット３間の距離は、曲管の外側Ｓ１で広がり、内側Ｓ２で縮まる。このため、曲管の外側Ｓ１においては、支持板１４３が検出ワイヤ１４７に引っ張られることで、第１電極１４２と第２電極１４４との距離が縮まって静電容量が大きくなる。一方、曲管の内側Ｓ２においては、検出ワイヤ１４７が弛緩しようとすることで、バネ１４５の付勢によって第１電極１４２と第２電極１４４との距離が広がって静電容量は小さくなる。すなわち、静電容量検出器１４９によって、複数の対をなす第１電極１４２と第２電極１４４との間の静電容量を検出することで、連結部７の変形状態を検出することができる。なお、電磁石１５４が磁界を形成しない状態では、磁性体１５２が間隔１５３を有して配列しているので、シース１５１は自由に変形することが可能である。このため、曲管を通過する場合、連結部７は自己の有する可撓性により変形可能であり、管路の軸方向の形状に応じて連結部７を変形させて円滑に走行することを可能としている。
【００９６】
一方、図３２に示すように、規制手段１５０の電源１５４ｂによってコイル１５４ａに電流を供給することで、磁性体１５２の配列する方向に磁界が形成される。このため、複数の磁性体１５２同士は互いに引き付けあってシース１５１の内部で一体となる。すなわち、駆動ユニット３同士は、直線状に配列した磁性体１５２によって拘束された状態となるので、連結部７の変形は規制される。このため、直線状に形成された管路を走行する際には、電磁石１５４で磁界を形成することで、連結部１３１の変形は規制され、直進走行性を向上させることができる。
【００９７】
なお、連結状態監視部１４１の第１電極１４２及び第２電極１４４、並びに、規制手段１５０の検出ワイヤ１４７は、各々４つずつ設けられるものとしたが、これに限ることは無い。少なくとも、それぞれ複数設けることで、連結部７の変形に応じて、その変形状態を検出することが可能である。また、連結状態監視部１４１の第１電極１４２及び第２電極１４４、並びに、規制手段１５０の電磁石１５４は、前側の駆動ユニット３に設けられるものとしたが、それぞれ、前後いずれかの駆動ユニット３に設けられていれば良い。
【００９８】
（第４の実施形態）
図３３及び図３４は、この発明に係る第４の実施形態を示している。この実施形態において、前述した実施形態で用いた部材と共通の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００９９】
図３３に示すように、この実施形態の管内走行装置において、走行装置本体１６０の駆動ユニット３同士は、ゴム管で形成された連結部７で連結されているとともに、その間には、連結部７の変形状態を検出する連結状態監視部１６１が設けられている。連結状態監視部１６１は、連結部７に挿通された複数の検出ワイヤ１６２と、各検出ワイヤ１６２に生じる歪みを検出可能なワイヤ状態検出部である歪みゲージ１６３を備える。検出ワイヤ１６２は、図示しないが、連結部７の内部において、連結部７の周方向に略等しい間隔となるように４本設けられている。各検出ワイヤ１６２の一端は、後側の駆動ユニット３の本体カバー４０の前端部４０ｇに固定された固定板１４８に、ワイヤ止め１６２ａによって固定されている。また、各検出ワイヤ１６２の他端に歪みゲージ１６３が取り付けられていて、歪みゲージ１６３は、固定部材１６４によって、前側の駆動ユニット３の本体カバー４０の後端部４０ｆに固定されている。各歪みゲージ１６３は、図示しない連結ケーブル及び接続ケーブル１０ａを介して制御装置１０と接続されていて、各検出結果を制御装置１０に入力可能である。
【０１００】
また、駆動ユニット３の間には、規制手段１６５が設けられている。規制手段１６５は、前側の駆動ユニット３に設けられて、後側の駆動ユニット３に向って配設されたストッパ１６６と、ストッパ１６６を進行方向Ａに進退させることが可能なスライド機構１６７とを備える。ストッパ１６６は、進行方向Ａに沿って配設された複数の当接部材１６８と、複数の当接部材１６８を基端１６８ａで固定する支持部材１６９とを備える。当接部材１６８は、図示しないが、連結部７の外周側において、周方向に略等しい間隔で４本配設されている。また、各当接部材１６８において、支持部材１６９と本体カバー４０との間にはバネ１７０が設けられている。スライド機構１６７は、ストッパ１６６の支持部材１６９に当接するとともに、前側の駆動ユニット３のフレーム４１の後端部４１ｂに回転可能に固定されたカム１７１と、カム１７１を回転駆動させる図示しないモータとを備える。そして、ストッパ１６６は、連結部７が直線状に形成された状態において、カム１７１の回転によって、当接部材１６８の先端１６８ｂが後側の駆動ユニット３の本体カバー４０と、所定の隙間を有した状態から当接した状態までの範囲で進退することが可能である。また、スライド機構１６７のモータは、図示しない連結ケーブル及び接続ケーブル１０ａを介して制御装置１０と接続されていて、制御装置１０のＣＰＵ１３による制御のもと、所定角度だけ正反回転することが可能である。このため、規制手段１６５のストッパ１６６は、制御装置１０のＣＰＵ１３の制御のもと、進行方向Ａに自在に進退することができる。
【０１０１】
すなわち、図３３に示すように、制御装置１０の制御のもと、連結部７が直線状に形成された状態で、当接部材１６８の先端１６８ｂが本体カバー４０に当接する位置まで、ストッパ１６６を進出させることで、連結部７は変形を規制された状態となる。このため、直線状に形成された管路においては、直進安定性を良好なものとすることができる。
【０１０２】
また、図３４に示すように、後側の駆動ユニット３の本体カバー４０と当接部材１６８の先端１６８ｂとが隙間を有した状態とすることで、当接部材１６８の先端１６８ｂが本体カバー４０に当接するまで連結部７を変形させることが可能であるとともに、それ以上変形しないように規制することができる。さらに、当接部材１６８の先端１６８ｂと本体カバー４０との隙間を調整すれば、変形可能な量を調整することも可能である。このため、隙間に応じて一定の曲率半径の曲管までは自在に変形して走行可能であるとともに、隙間と対応した曲率半径では、連結部７の剛性を高めることができ、曲管における走行性を向上させることができる。
【０１０３】
また、管路の軸方向の形状に従って連結部７が変形すると、その変形に応じて、隣り合う駆動ユニット３同士の位置関係も変化する。例えば、曲管を通過する際には、曲管の外側Ｓ１に位置する検出ワイヤ１６２ｂは、引っ張り力が作用して緊張した状態になるとともに、曲管の内側Ｓ２に位置する検出ワイヤ１６２ｃは、弛緩した状態となる。このため、検出ワイヤ１６２に生じている歪みを、歪みゲージ１６３によって検出することで、連結部７の変形状態を検出することができる。
【０１０４】
なお、連結状態監視部１６１の検出ワイヤ１６２及び歪みゲージ１６３は、４つ設けられるものとしたが、これに限ることは無く、少なくとも複数設けることで、各歪みゲージ１６３で検出された結果をもとに連結部７の変形状態を検出することが可能である。規制手段１６５において、ストッパ１６６の当接部材１６８についても４つ設けられるものとしたが、少なくとも複数設けられることで連結部７の変形を規制することができる。なお、当接部材１６８を単一のものとして筒状に形成したとしても同様の効果が得られる。さらに、連結状態監視部１６１の歪みゲージ１６３、及び、規制手段１６５は、前側の駆動ユニット３に設けられるものとしたが、後側に設けられるものとしても良い。また、連結状態監視部１６１において、ワイヤ状態検出部として、歪みゲージ１６３に代えて応力を検出可能なセンサ、例えばピエゾ抵抗素子などを設けても良い。この場合も検出される応力によって連結部の変形状態を検出することが可能である。さらには、駆動機構７０、８０のサーボモータ７１、８１の電流値を検出する電流検出手段を設けるものとしても良い。壁反力が増大する場合には、各サーボモータ７１、８１の電流値も増大するので、これによっても壁反力を算出することが可能である。
【０１０５】
（第５の実施形態）
図３５は、この発明に係る第５の実施形態を示している。この実施形態において、前述した実施形態で用いた部材と共通の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【０１０６】
図３５は、この実施形態の管内走行装置における、走行装置本体の各駆動ユニット１８０の内部構造を示している。図３５に示すように駆動ユニット１８０は、フレーム４１と、推進手段１８１、１９１と、推進手段１８１、１９１を駆動する駆動機構２００、２１０とを備える。なお、第一の実施形態同様に、駆動ユニット１８０は、本体カバー４０を備えるが、省略している。推進手段１８１の前部アーム５１は、フレーム４１の前端部４１ａにおいて、一面４１ｃで回転可能に軸着されている。また、後部アーム５２は、フレーム４１の後端部４１ｂにおいて、一面４１ｃと対向する他面で回転可能に軸着されている。推進手段１９１の前部アーム６１は、フレーム４１の前端部４１ａにおいて、一面４１ｃで推進手段１８１の前部アーム５１と並列した位置で回転可能に軸着されている。また、後部アーム６２は、フレーム４１の後端部４１ｂにおいて、他面で推進手段１８１の後部アーム５２と並列した位置で回転可能に軸着されている。そして、推進手段１８１、１９１の前部アーム５１、６１の基端５１ｄ、６１ｄには、互いに噛合するアームギア５１ｅ、６１ｅが設けられていて、協働して回転可能である。同様に後部アーム５２、５２の基端５２ｄ、６２ｄにも、互いに噛合するアームギア５２ｅ、６２ｅが設けられていて、協働して回転可能である。
【０１０７】
また、駆動機構２００は、フレーム４１の一面４１ｃに設けられたサーボモータ２０１と、サーボモータ２０１によって回転可能な回転リンク部材２０２とを備える。サーボモータ２０１は、モータ制御回路４２に接続されている。また、駆動機構２００は、前部アーム６１の基端６１ｅにおいて前部アーム６１とともに回転可能に同軸に固定された揺動リンク部材２０３と、一端２０４ａが揺動リンク部材２０３の先端２０３ａに回転可能に取り付けられているとともに、他端２０４ｂが回転リンク部材２０２の先端２０２ａに回転可能に取り付けられた連接リンク部材２０４とを備える。すなわち、駆動機構２００は、フレーム４１と、回転リンク部材２０２と、連接リンク部材２０４と、揺動リンク部材２０３とで四リンク列を構成し、サーボモータ２０１の往復回転によって推進手段１８１、１９１の前部アーム５１、６１を所定の回転速度、回転角度、回転範囲で往復回転させることが可能である。
【０１０８】
同様に、駆動機構２１０は、フレーム４１に設けられ、モータ制御回路４２に接続されたサーボモータ２１１と、サーボモータ２１１によって回転可能な回転リンク部材２１２とを備える。そして、駆動機構２１０は、フレーム４１と、回転リンク部材２１２と、後部アーム５２の基端５２ｄとともに回転可能に固定された揺動リンク部材２１３と、一端２１４ａ及び他端２１４ｂのそれぞれで回転リンク部材２１２及び揺動リンク部材２１３の先端２１２ａ、２１３ａに回転可能に取り付けられた連接リンク部材２１４とで四リンク列を構成している。すなわち、サーボモータ２１１の往復回転によって推進手段１８１、１９１の後部アーム５２、６２を所定の回転速度、回転角度、回転範囲で往復回転させることが可能である。
【０１０９】
このような駆動ユニット１８０を備えた管内走行装置においても同様に、制御装置１０のＣＰＵ１３から駆動ユニット１８０のモータ制御回路４２に伝送された入力信号に基づいて、駆動機構２００、２１０の各サーボモータ２０１、２１１を駆動させることで、走行状態として、推進手段１８１、１９１に推進運動と復帰運動を繰り返させて、進行方向Ａに走行することが可能である。また、制御装置１０のＣＰＵ１３による制御のもと、復帰運動の状態でサーボモータ２０１、２１１の駆動を停止させることで、推進手段１８１、１９１の各板バネ５３、６３は、図示しない本体カバーの内部に格納されて、格納状態として曲管などの通過を容易なものとすることができる。
【０１１０】
また、駆動機構２００、２１０が四リンク列を構成していることで、第１の実施形態同様に、省スペースで、効率良く前部アーム５１、６１及び後部アーム５２、６２を往復回転させて、推進手段１８１、１９１に推進運動及び復帰運動させることが可能である。このため、駆動ユニット１８０全体の小型化を図って、より小径の管路や、曲率半径のより小さい曲管を走行することが可能となり、また、駆動ユニット１８０を備えた走行装置本体全体の軽量化を図ることもできる。
【０１１１】
なお、推進手段１８１、１９１において、前部アーム５１、６１は駆動機構２００のサーボモータ２０１によって、後部アーム５２、６２は駆動機構２１０のサーボモータ２１１によって各々独立して往復回転して、推進運動及び復帰運動を繰り返すものとしたが、これに限るものでは無い。単一の駆動源によって前部アーム５１、６１及び後部アーム５２、６２を回転させるものとしても良い。この場合には、前部アーム５１、６１の往復回転と、対応する後部アーム５２、６２の往復回転との間に位相差を設けることによって、前部アーム５１、６１の各先端５１ａ、６１ａと、後部アーム５２、６２の各先端５２ａ、６２ａとの間の距離が狭まるタイミングと、広がるタイミングとを各々設定することができ、これにより推進運動及び復帰運動を繰り返すことができる。
【０１１２】
（第６の実施形態）
図３６から図３９は、この発明に係る第６の実施形態を示している。この実施形態において、前述した実施形態で用いた部材と共通の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【０１１３】
図３６及び図３７は、この実施形態の管内走行装置において、走行装置本体の各駆動ユニット２２０の内部構造を示している。図３６及び図３７に示すように、駆動ユニット２２０は、管路Ｐの壁面Ｐ１から推進力を発生させることが可能な推進手段２３０、２４０と、推進手段２３０、２４０を駆動させる駆動機構２５０と、推進手段２３０、２４０及び駆動機構２５０などの内部機構を格納して外周を覆う本体カバー２２１とを備える。本体カバー２２１の内部には、本体カバー２２１の前端部２２１ａに固定された前部フレーム２２２と、後端部２２１ｂに固定された後部フレーム２２３が設けられている。駆動機構２５０は、後部フレーム２２３に設けられたサーボモータ２５１と、サーボモータ２５１によって回転可能な回転軸２５２と、回転軸２５２の先端部２５２ａに設けられたウォームギア２５３とを備える。サーボモータ２５１には回転角度を検出可能なエンコーダ２５１ａが設けられていて、サーボモータ２５１及びエンコーダ２５１ａのそれぞれは、後部フレーム２２３に設けられたモータ制御回路４２と接続されている。モータ制御回路４２は、第１の実施形態で述べたとおり、連結ケーブル７ａ及び接続ケーブル１０ａによって制御装置１０と接続されている。このため、制御装置１０のＣＰＵ１３による制御のもと、サーボモータ２５１を回転駆動させることが可能であり、自在に回転角度を調整可能である。また、回転軸２５２は、駆動ユニット２２０の中心軸Ｌに沿って後部フレーム２２３から前部フレーム２２２まで延設されていて、サーボモータ２５１の回転駆動によってウォームギア２５３を前部フレーム２２２上で回転させることが可能である。
【０１１４】
推進手段２３０、２４０のそれぞれは、管路Ｐの壁面Ｐ１に当接して回転することで、進行方向Ａに推進力を発生させることが可能な駆動輪２３１、２４１と、管路Ｐの壁面Ｐ１に当接した状態から本体カバー２２１の内部に格納された状態まで各駆動輪２３１、２４１の側方Ｓへ張り出す量を設定することが可能な駆動輪位置調整機構２３２、２４２とを備える。図３７に示すように、推進手段２３０、２４０の各駆動輪２３１、２４１は、駆動輪位置調整機構２３２、２４２によって、本体カバー２２１の側面に正面視略対称となる２箇所に形成された開口部２２１ｃから突没可能である。駆動輪位置調整機構２３２、２４２は、それぞれ、前部フレーム２２２に回転可能に軸着されたアームギア２３３、２４３と、各基端部２３４ａ、２４４ａでアームギア２３３、２４３と同軸上に独立して回転可能に軸着されるとともに、各先端部２３４ｂ、２４４ｂに駆動輪２３１、２４１が回転可能に軸着されたアーム２３４、２４４と備える。アームギア２３３、２４３は、駆動機構２５０のウォームギア２５３にそれぞれ噛み合っていて、サーボモータ２５１の回転駆動によって回転可能である。
【０１１５】
図３８に示すように、アームギア２３３、２４３と同軸上には、各アームギア２３３、２４３とともに回転可能に、第１のプーリ２３３ａ、２４３ａが設けられている。また、駆動輪２３１、２４１と同軸上には、各駆動輪２３１、２４１とともに回転可能に、第２のプーリ２３１ａ、２４１ａが設けられている。そして、駆動輪位置調整機構２３２において、第１のプーリ２３３ａと第２のプーリ２３１ａとの間には、ベルト２３５が巻回されている。同様に、駆動輪位置調整機構２４２において、第１のプーリ２４３ａと第２のプーリ２４１ａとの間には、ベルト２４５が巻回されている。このため、駆動機構２５０によって、駆動輪位置調整機構２３２、２４２の各アームギア２３３、２４３を回転させることで、第１のプーリ２３３ａ、２４３ａ、ベルト２３５、２４５、及び、第２のプーリ２３１ａ、２４１ａを介して、各駆動輪２３１、２４１を回転させることが可能である。
【０１１６】
また、図３８に示すように、駆動輪位置調整機構２３２、２４２は、アーム２３４、２４４にそれぞれ固定されたソレノイド２３６、２４６と、ソレノイド２３６、２４６によって進退可能なバー２３７、２４７とを備える。ソレノイド２３６、２４６は、図示しないケーブルによってモータ制御回路４２と接続されていて、連結ケーブル７ａ及び接続ケーブル１０ａを介して制御装置１０のＣＰＵ１３による制御のもと駆動させることが可能である。バー２３７、２４７は、それぞれアーム２３４、２４４に沿って延設されていて、アームギア２３３、２４３側の先端部には、アームギア２３３、２４３と対応して略円弧状に形成されたツメ２３８、２４８が固定されている。そして、制御装置１０のＣＰＵ１３による制御のもとソレノイド２３６、２４６によってバー２３７、２４７を進退させることで、ツメ２３８、２４８をアームギア２３３、２４３に当接した状態から離間した状態までの範囲で進退させることが可能である。
【０１１７】
アームギア２３３、２４３にツメ２３８、２４８が当接した状態では、アーム２３４、２４４のそれぞれに対してアームギア２３３、２４３の回転が規制された状態となる。このため、図３６に示すように、この状態では、駆動機構２５０のウォームギア２５３を回転させれば、駆動輪２３１、２４１が回転することなく、アームギア２３３、２４３とともにアーム２３４、２４４を回転させることができ、これにより駆動輪２３１、２４１を本体カバー２２１の開口部２２１ｃから突没させることができる。また、アーム２３４、２４４の先端部２３４ｂ、２４４ｂとの間にはバネ２２４が設けられている。このため、アームギア２３３、２４３とツメ２３８、２４８とが離間した状態では、駆動輪２３１、２４１は、バネ２２４の付勢によって管路Ｐの壁面Ｐ１を押圧した状態となっている。
【０１１８】
すなわち、制御装置１０は、管路Ｐ内で、走行装置本体の各駆動ユニット２２０を走行状態とする場合には、アームギア２３３、２４３とツメ２３８、２４８とを離間した状態にして、駆動機構２５０を駆動させる。このため、駆動輪２３１、２４１は、管路Ｐの壁面Ｐ１を押圧した状態で回転するので、壁面Ｐ１から推進力を発生させ、その推進力をアーム２３４、２４４から前部フレーム２２２に伝達させて走行することができる。また、前述のように、曲管などに位置して格納状態とする場合には、アームギア２３３、２４３にツメ２３８、２４８が当接した状態にして、駆動機構２５０のサーボモータ２５１を所定の回転角度だけ回転させる。このようにすることで、図３９に示すように、駆動輪２３１、２４１は、回転しない状態で本体カバー２２１の内部に格納することができる。
【０１１９】
図４０は、駆動輪位置調整機構の変形例を示したものである。図４０の示すように、ソレノイド２３６、２４６によって進退するバー２３７、２４７の基端部にツメ２３９、２４９を設けるものとしても良い。この場合、ツメ２３９、２４９が駆動輪２３１、２４１に当接して駆動輪２３１、２４１を拘束することで、アームギア２３３、２４３とアーム２３４、２４４とを一体として回転させて、格納状態とすることができる。
【０１２０】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【図面の簡単な説明】
【０１２１】
【図１】この発明の第１の実施形態の管内走行装置の全体図である。
【図２】この発明の第１の実施形態の管内走行装置のブロック図である。
【図３】この発明の第１の実施形態の管内走行装置のブロック図である。
【図４】この発明の第１の実施形態の各駆動ユニットの内部機構の詳細を示す上面図である。
【図５】この発明の第１の実施形態の管内走行装置の各駆動ユニットの内部機構の詳細を示す正面図である。
【図６】この発明の第１の実施形態の管内走行装置の連結部の詳細を示す断面図である。
【図７】この発明の第１の実施形態の管内走行装置の連結部の詳細を示す断面図である。
【図８】この発明の第１の実施形態の管内走行装置の連結状態監視部の光検出部の説明図である。
【図９】この発明の第１の実施形態の管内走行装置の先頭ユニット及び湾曲部の一部を破断した上面図である。
【図１０】この発明の第１の実施形態の管内走行装置の先頭ユニット及び湾曲部の一部を破断した側面図である。
【図１１】この発明の第１の実施形態の管内走行装置の湾曲部の断面図である。
【図１２】この発明の第１の実施形態の管内走行装置が管路を走行する説明図である。
【図１３】この発明の第１の実施形態の管内走行装置が管路を走行する説明図である。
【図１４】この発明の第１の実施形態の管内走行装置が管路を走行する説明図である。
【図１５】この発明の第１の実施形態の管内走行装置が管路を走行する説明図である。
【図１６】この発明の第１の実施形態の管内走行装置が曲管を走行する説明図である。
【図１７】この発明の第１の実施形態の管内走行装置が曲管を走行する場合の制御方法を示すフロー図である。
【図１８】この発明の第１の実施形態の管内走行装置が曲管を走行する説明図である。
【図１９】この発明の第１の実施形態の管内走行装置が曲管を走行する場合の制御方法を示すフロー図である。
【図２０】この発明の第１の実施形態の管内走行装置が狭隘部を有する管路を走行する説明図である。
【図２１】この発明の第１の実施形態の管内走行装置が狭隘部を有する管路を走行する場合の制御方法を示すフロー図である。
【図２２】この発明の第１の実施形態の管内走行装置が狭隘部を有する管路を走行する場合の制御方法の他の例を示すフロー図である。
【図２３】この発明の第１の実施形態の管内走行装置が分岐路を有する管路を走行する説明図である。
【図２４】この発明の第１の実施形態の管内走行装置が垂直な管路を走行する説明図である。
【図２５】この発明の第１の実施形態の第１の変形例の管内走行装置の走行装置本体の全体図である。
【図２６】この発明の第１の実施形態の第２の変形例の管内走行装置の先頭ユニットと第１駆動ユニットとの連結部の詳細図である。
【図２７】この発明の第２の実施形態の管内走行装置の連結部の断面図である。
【図２８】この発明の第２の実施形態の管内走行装置が曲管を走行する説明図である。
【図２９】この発明の第３の実施形態の管内走行装置の連結部の断面図である。
【図３０】この発明の第３の実施形態の連結状態監視部の支持板の詳細図である。
【図３１】この発明の第３の実施形態の管内走行装置が曲管を走行する説明図である。
【図３２】この発明の第３の実施形態の管内走行装置が直線状の管路を走行する説明図である。
【図３３】この発明の第４の実施形態の管内走行装置の連結部の断面図である。
【図３４】この発明の第４の実施形態の管内走行装置が曲管を走行する説明図である。
【図３５】この発明の第５の実施形態の管内走行装置の各駆動ユニットの内部機構の詳細を示す上面図である。
【図３６】この発明の第６の実施形態の管内走行装置の各駆動ユニットの内部機構の詳細を示す一部を破断した上面図である。
【図３７】この発明の第６の実施形態の管内走行装置の各駆動ユニットの内部機構の詳細を示す正面図である。
【図３８】この発明の第６の実施形態の駆動輪位置調整機構の内部機構の詳細を示す一部を破断した上面図である。
【図３９】この発明の第６の実施形態の管内走行装置の各駆動ユニットを格納状態にした場合の説明図である。
【図４０】この発明の第６の実施形態の変形例の駆動輪位置調整機構の内部機構の詳細を示す一部を破断した上面図である。
【符号の説明】
【０１２２】
１  管内走行装置
３、１８０、２２０  駆動ユニット
４  撮影手段
５、１２０  先頭ユニット
６  後尾ユニット
７、１３１  連結部
８  湾曲部
１０  制御装置（制御部）
４１  フレーム
４４  壁反力検出センサ
５０、６０、１８１、１９１、２３０、２４０  推進手段
５１、６１  前部アーム
５２、６２  後部アーム
５３、６３  板バネ（当接部材）
９０、１４１、１６１  連結状態監視部
９１  光源
９１ａ  検査光
９２  光検出部
１３２、１５０、１６５  規制手段
１３３  規制ワイヤ
１３４  牽引機構
１４２  第１電極
１４３  支持板
１４４  第２電極
１４５  バネ（付勢手段）
１４７  検出ワイヤ
１４９  静電容量検出器
１５１  シース
１５２  磁性体
１５３  間隔
１５４  電磁石
１６２  検出ワイヤ
１６３  歪みゲージ（ワイヤ状態検出部）
１６６  ストッパ
１６７  スライド機構
２２２  前部フレーム（フレーム）
２３１、２４１  駆動輪（当接部材）
２３２、２４２  駆動輪位置調整機構
Ａ  進行方向
Ｆ  前方
Ｂ  後方
Ｐ、Ｑ、Ｍ  管路
Ｐ１、Ｑ２  壁面
Ｒ  曲管（管路）
Ｒ１  壁面
Ｓ  側方
φ  撓み角
φｍａｘ  許容撓み角
【図１】
2007320534.tif 000003
【図２】
2007320534.tif 000004
【図３】
2007320534.tif 000005
【図４】
2007320534.tif 000006
【図５】
2007320534.tif 000007
【図６】
2007320534.tif 000008
【図７】
2007320534.tif 000009
【図８】
2007320534.tif 000010
【図９】
2007320534.tif 000011
【図１０】
2007320534.tif 000012
【図１１】
2007320534.tif 000013
【図１２】
2007320534.tif 000014
【図１３】
2007320534.tif 000015
【図１４】
2007320534.tif 000016
【図１５】
2007320534.tif 000017
【図１６】
2007320534.tif 000018
【図１７】
2007320534.tif 000019
【図１８】
2007320534.tif 000020
【図１９】
2007320534.tif 000021
【図２０】
2007320534.tif 000022
【図２１】
2007320534.tif 000023
【図２２】
2007320534.tif 000024
【図２３】
2007320534.tif 000025
【図２４】
2007320534.tif 000026
【図２５】
2007320534.tif 000027
【図２６】
2007320534.tif 000028
【図２７】
2007320534.tif 000029
【図２８】
2007320534.tif 000030
【図２９】
2007320534.tif 000031
【図３０】
2007320534.tif 000032
【図３１】
2007320534.tif 000033
【図３２】
2007320534.tif 000034
【図３３】
2007320534.tif 000035
【図３４】
2007320534.tif 000036
【図３５】
2007320534.tif 000037
【図３６】
2007320534.tif 000038
【図３７】
2007320534.tif 000039
【図３８】
2007320534.tif 000040
【図３９】
2007320534.tif 000041
【図４０】
2007320534.tif 000042