(57)【要約】【課題】  管路の内壁面の形状、管路の傾斜角度に影響されずに、安定した円滑な走行が得られる自動走行ロボットを提供する。【解決手段】  対向配置される少なくとも一対の脚部２、２と、各脚部２の外面２ａに外方を向くように、かつ外面２ａに対して所定の角度で傾斜するように配置される複数の毛状体５と、少なくとも一対の脚部２、２間に設けられて、脚部２、２を互いに接近、離隔する方向に駆動させる駆動手段６と、少なくとも一対の脚部２、２間に設けられて、各脚部２に振動を付加する加振手段２０とを備える。駆動手段６は、少なくとも一対の脚部２、２間を連結する伸縮自在な連結機構７と、連結機構７を伸縮させるスライダ機構１１と、スライダ機構１１を駆動させる駆動機構１４とを備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向配置される少なくとも一対の脚部と、
各脚部の外面に外方を向くように、かつ外面に対して所定の角度で傾斜するように配置される複数の毛状体と、
前記少なくとも一対の脚部間に設けられて、該脚部を互いに接近、離隔する方向に駆動させる駆動手段と、
各脚部を振動させる加振手段と、を備えてなることを特徴とする自動走行ロボット。
【請求項２】
前記駆動手段は、前記少なくとも一対の脚部間を連結する伸縮自在な連結機構と、該連結機構を伸縮させるスライダ機構と、該スライダ機構を駆動させる駆動機構とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の自動走行ロボット。
【請求項３】
前記スライダ機構は、前記各脚部にそれぞれ設けられるスライド軸と、各スライド軸にそれぞれスライド自在に設けられるスライダとからなり、
前記連結機構は、対向配置される一方の脚部のスライド軸に一端部がピン結合され、他端部が対向配置される他方の脚部のスライダにピン結合される一方の連結部材と、該一方の連結部材にピン結合されるとともに、対向配置される一方の脚部のスライダに一端部がピン結合され、他端部が対向配置される他方の脚部のスライド軸にピン結合される他方の連結部材とからなり、
前記駆動機構は、駆動モータと、該駆動モータの駆動力を直線運動に変換して何れかの脚部のスライダに伝達させる変換機構とからなることを特徴とする請求項２に記載の自動走行ロボット。
【請求項４】
前記加振手段は、駆動モータと、該駆動モータの駆動軸に重心が偏心した状態で取り付けられる錘体とからなることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の自動走行ロボット。
【請求項５】
前記対向配置される少なくとも一対の脚部は、接近したときに外形が円形状をなし、離隔したときに外形が長円形状をなすように構成されていることを特徴とする請求項１から４の何れかに記載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、管路や狭隘な空間等の点検、探査、清掃等を行なう際に使用される自動走行ロボットに関し、特に、弾性を有する複数の毛状体により推進力を得るように構成した自動走行ロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
配管等の管路や狭隘な空間等の点検、探査、清掃等を行なう際に使用される自動走行ロボットには種々のタイプのものがあり、例えば、特許文献１には、下水道管や石油導管等の配管内部の検査や補修に使用される管内自動走行装置が提案されている。
【０００３】
この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ー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油量と方向を制御する電磁弁ブロックとを備えている。
【０００４】
ところで、上記のような構成の管内自動走行装置にあっては、駆動輪の回転を推進力として管路内を走行するように構成されているため、内壁面が平坦な管路内であれば円滑に走行することができるが、内壁面が凹凸や段差があるような複雑な形状の管路内の場合には、充分な推進力を得ることができず、円滑に走行することができず、途中で進退不能になることが多々ある。また、構造が複雑であるために、製作に要する時間、手間及び費用が嵩み、装置全体としての価格が高くついてしまう。
【０００５】
一方、上記のような問題に対処するため、本願発明者らは、弾性を有する複数の毛状体によって推進力を得るように構成した自動走行ロボットを特許文献２に提案している。
【０００６】
このような構成の自動走行ロボットにあっては、特許文献１に記載の管内自動走行装置のような問題が生じるようなことはなく、管路の内壁面の凹凸形状等に影響されずに充分な推進力が得られる。また、構造が簡単であるため、製作による時間、手間、及び費用を削減することができ、装置全体としてのコストを低減させることもできる。
【特許文献１】特開平６−１９１４０１号公報
【特許文献２】特開２００５−２３８３３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、特許文献２に開示される自動走行ロボットの改良に関するものであり、管路の内壁面の形状に影響されることなく、また管路の傾斜角度に影響されることなく、安定した円滑な走行が得られる自動走行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】
【０００８】
上記のような課題を解決するために、本発明は、以下のような手段を採用している。
すなわち、請求項１に係る発明は、対向配置される少なくとも一対の脚部と、各脚部の外面に外方を向くように、かつ外面に対して所定の角度で傾斜するように配置される複数の毛状体と、前記少なくとも一対の脚部間に設けられて、該脚部を互いに接近、離隔する方向に駆動させる駆動手段と、各脚部を振動させる加振手段と、を備えてなることを特徴とする。
【０００９】
本発明による自動走行ロボットによれば、少なくとも一対の脚部を駆動手段によって互いに離隔する方向に駆動させることにより、各脚部の外面側の複数の毛状体が管路の内壁面に圧接される。そして、この状態で加振手段によって各脚部を振動させることにより、各脚部の複数の毛状体が撓むように弾性変形し、各脚部の複数の毛状体による推進力が得られ、この推進力によって自動走行ロボットが管路内を走行することになる。
【００１０】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の自動走行ロボットであって、前記駆動手段は、前記少なくとも一対の脚部間を連結する伸縮自在な連結機構と、該連結機構を伸縮させるスライダ機構と、該スライダ機構を駆動させる駆動機構とを備えていることを特徴とする。
【００１１】
本発明による自動走行ロボットによれば、駆動手段の駆動機構を駆動させると、それに追従してスライダ機構が駆動して連結機構が伸縮され、連結機構の伸縮に追従して対向配置される少なくとも一対の脚部が接近、離隔されることになる。
【００１２】
請求項３に係る発明は、請求項２に記載の自動走行ロボットであって、前記スライダ機構は、前記各脚部にそれぞれ設けられるスライド軸と、各スライド軸にそれぞれスライド自在に設けられるスライダとからなり、前記連結機構は、対向配置される一方の脚部のスライド軸に一端部がピン結合され、他端部が対向配置される他方の脚部のスライダにピン結合される一方の連結部材と、該一方の連結部材にピン結合されるとともに、対向配置される一方の脚部のスライダに一端部がピン結合され、他端部が対向配置される他方の脚部のスライド軸にピン結合される他方の連結部材とからなり、前記駆動機構は、駆動モータと、該駆動モータの駆動力を直線運動に変換して何れかの脚部のスライダに伝達させる変換機構とからなることを特徴とする。
【００１３】
本発明による自動走行ロボットによれば、駆動機構の駆動モータを駆動させることにより、駆動モータの駆動力が変換機構を介して直線運動に変換されて何れかの脚部のスライダに伝達され、このスライダがスライド軸上をスライドする。そして、このスライダの変位に追従して連結機構の両連結部材が伸縮し、両連結部材の伸縮に追従して他の脚部のスライダがスライド軸上をスライドし、対向する少なくとも一対の脚部が接近又は離隔することになる。
【００１４】
請求項４に係る発明は、請求項１から３の何れかに記載の自動走行ロボットであって、前記加振手段は、駆動モータと、該駆動モータの駆動軸に重心が偏心した状態で取り付けられる錘体とからなることを特徴とする。
【００１５】
本発明による自動走行ロボットによれば、加振手段の駆動モータを駆動させることにより、駆動モータの駆動軸に取り付けられている錘体が偏心回転し、この錘体の偏心回転によって各脚部に振動が付加され、この振動に追従して各脚部の複数の毛状体が弾性変形し、この複数の毛状体の弾性変形による推進力が得られ、自動走行ロボットが管路の内壁面に沿って走行することになる。
【００１６】
請求項５に係る発明は、請求項１から４の何れかに記載の自動走行ロボットであって、前記対向配置される少なくとも一対の脚部は、接近したときに外形が円形状をなし、離隔したときに外形が長円形状をなすように構成されていることを特徴とする。
【００１７】
本発明による自動走行ロボットによれば、対向配置される少なくとも一対の脚部を離隔させて、それらの外形が長円形状をなすように構成することにより、各脚部の外面の複数の毛状体を管路の内壁面に強く圧接させることができ、複数の毛状体による強力な推進力が得られることになる。
【発明の効果】
【００１８】
以上、説明したように、本発明の自動走行ロボットによれば、少なくとも一対の脚部を駆動手段によって互いに離隔する方向に駆動させることにより、各脚部の外面側の複数の毛状体が管路の内壁面に圧接される。そして、この状態で加振手段によって各脚部を振動させることにより、各脚部の複数の毛状体が弾性変形して、各脚部の複数の毛状体による推進力が得られ、この推進力によって自動走行ロボットが管路内を走行することになる。従って、管路の内壁面の形状に影響されることなく、また管路の傾斜角度に影響されることなく、種々の内壁面形状、傾斜角度の管路内を安定して円滑に走行することが可能になり、適用可能な範囲を大幅に広げることができる。
【００１９】
また、各脚部、駆動手段の連結機構、スライダ機構、駆動機構は、簡単な構造のものであるので、製作に要する手間、時間及び費用を削減することができ、装置全体としての価格を安く抑えることができる。さらに、加振手段の構造も簡単であるので、加振手段の製作に要する手間、時間及び費用も削減することができ、これによっても装置全体としての価格を安く抑えることができる。
【００２０】
さらに、対向配置される少なくとも一対の脚部を離隔させたときに、それらの外形が長円形状をなすように構成しているので、各脚部の外面の複数の毛状体を管路の内壁面に強く圧接させることができ、複数の毛状体による強力な推進力が得られ、管路の内壁面の形状、管路の傾斜角度に影響されることなく、安定した円滑な走行が得られることになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１〜図４には、本発明による自動走行ロボットの一実施の形態が示されていて、図１は走行前の状態を示す概略縦断面図、図２は図１の下面図、図３は走行開始時及び走行中の状態を示す概略縦断面図、図４は図３の下面図である。
【００２２】
すなわち、本実施の形態に示す自動走行ロボット１は、対向配置される一対の脚部２、２と、各脚部２にそれぞれ設けられる複数の毛状体５と、両脚部２、２間に設けられて両脚部２、２を互いに接近、離隔する方向に駆動させる駆動手段６と、両脚部２、２間に設けられて両脚部２、２を振動させる加振手段２０とを備えている。
【００２３】
各脚部２は、同一長さ、大きさの略半円筒状をなすものであって、耐水性を有する各種の合成樹脂材、金属材等から形成される。両脚部２、２は、周方向の両端面２ｃ、２ｄが互いに対向するように対向配置され、後述する駆動手段６により互いに接近、離隔可能に構成されている。
【００２４】
各脚部２の凸状の外面２ａには、毛状体の束４が長手方向に所定の間隔ごとに複数段に設けられ、各段には周方向に所定の間隔ごとに複数箇所に毛状体の束４が設けられ、これらの複数の毛状体の束４によって各脚部２の外面２ａの全体に亘って複数の毛状体５からなる毛状体群３が構成され、この毛状体群３によって自動走行ロボット１を走行させるための推進力が得られる。
【００２５】
各毛状体の束４は、同一長さ、径の複数の毛状体５を末広状をなすように束ねて構成したものであって、各脚部２の外面２ａに対して全体が所定の角度（本実施の形態においては約４０度）で傾斜するように、かつ各脚部２の外面２ａから外方に所定の長さ突出するように、各脚部２の外面２ａに一束ごとに一体に設けられている。
【００２６】
各毛状体の束４は、各脚部２の外面２ａに所定の深さ、径、傾きの孔（図示せず）を穿設し、この孔内に各毛状体の束４の根元部を挿入して接着剤等を充填して硬化させることにより、各脚部２の外面２ａに一体に設けられる。本実施の形態においては、各毛状体の束４を３本の毛状体５を束ねて構成しているが、２本又は４本以上の毛状体５を束ねて毛状体の束４を構成してもよい。
【００２７】
各毛状体の束４を構成する各毛状体５は、弾性及び耐水性を有する素材からなる棒状をなすものであって、各毛状体５の素材としては、例えば、ポリエチレン、アクリル系樹脂、塩化ビニル系樹脂等の各種の合成樹脂材、各種の金属材等が挙げられる。但し、これらに限定することなく、同様の特性を有する素材であれば使用することができる。
【００２８】
毛状体群３を構成する各毛状体５は、先端部を管路３０の内壁面３１に当接させた状態で後述する加振手段２０により脚部２に振動を付加することにより、その振動に追従して管路３０の長手方向に撓むように弾性変形し、この毛状体５の弾性変形が自動走行ロボット１を走行させる推進力として作用する。
【００２９】
駆動手段６は、一対の脚部２、２間に設けられて両脚部２、２間を連結する伸縮自在な連結機構７と、連結機構７を伸縮させるスライダ機構１１と、スライダ機構１１を駆動させる駆動機構１４とを備え、この駆動機構１４とスライダ機構１１と連結機構７との協働により、両脚部２、２が互いに接近、離隔する方向に駆動する。
【００３０】
スライダ機構１１は、各脚部２の凹状の内面２ｂ側の中央部に、各脚部２の長手方向に沿うように設けられるとともに、両端部が各脚部２の内面２ｂ側に固定部材（図示せず）を介して固定される棒状のスライド軸１２と、各スライド軸１２にそれぞれスライド自在に設けられる筒状のスライダ１３とから構成されている。この場合、スライド軸１２は、各脚部２の内面２ｂの略全長に行き渡るように長さが設定されている。
【００３１】
連結機構７は、一対の板状又は棒状の連結部材８、９を中央部間でピン１０により結合して構成したものであって、一方の連結部材８の一端部が一方の脚部２のスライド軸１２の一端部にピン１０により結合され、他端部が他方の脚部２のスライダ１３にピン１０により結合され、他方の連結部材９の一端部が他方の脚部２のスライド軸１２の一端部にピン１０により結合され、他端部が一方の脚部２のスライダ１３にピン１０により結合されている。
【００３２】
連結機構７の両連結部材８、９を中央部のピン１０を中心として相対的に回動させることにより、両連結部材８、９が両脚部２、２の長手方向と直交する方向に伸縮する。この場合、両連結部材８、９は、最大に伸びることにより図３及び図４に示す状態となり、最小に縮むことにより図１及び図２に示す状態となる。両連結部材８、９の伸縮量は、後述する加振手段２０の連結部材２３、２４の長さ、取り付け位置等を調整することにより、調整することができる。
【００３３】
駆動機構１４は、一方の脚部２の内面２ｂ側に出力軸１６が図中下方を向くように取り付けられる駆動モータ１５と、駆動モータ１５の出力軸１６の回転を直線運動に変換して、一方の脚部２のスライド軸１２上のスライダ１３に伝達させる変換機構１７とから構成されている。
【００３４】
変換機構１７は、例えば、駆動モータ１５の出力軸１６に軸線を一致させた状態で取り付けられるねじ軸１８と、ねじ軸１８に進退可能に螺着される可動ねじ１９とによって構成され、可動ねじ１９の一部が一方の脚部２のスライダ１３に連結されている。
【００３５】
駆動機構１４の駆動モータ１５を回転駆動させることにより、出力軸１６と一体にねじ軸１８が回転し、このねじ軸１８の回転が可動ねじ１９に伝達され、可動ねじ１９がねじ軸１８上を進退し、可動ねじ１９の進退に追従してスライダ１３がスライド軸１２をスライドし、このスライダ１３の変位に追従して連結機構７の両連結部材８、９が伸縮し、両連結部材８、９に追従して他方の脚部２のスライダ１３がスライド軸１２上をスライドする。そして、このように、両脚部２、２の両スライダ１３、１３が両連結部材８、９を介して両スライド軸１２、１２上をスライドすることにより、両脚部２、２が接近、離隔する方向に駆動し、図１及び図２、図３及び図４に示すように、最大に接近した位置と最大に離隔した位置との間を駆動することになる。
【００３６】
加振手段２０は、駆動モータ２１と、駆動モータ２１の出力軸（図示せず）に重心が偏心した状態で取り付けられる錘体（図示せず）と、駆動モータ２１を両脚部２、２に連結する連結機構２２とを備えており、駆動モータ２１を駆動させて、出力軸を回転駆動させることにより、出力軸の回転に追従して錘体が偏心回転し、この錘体の偏心回転が連結機構２２を介して両脚部２、２に伝達される。
【００３７】
連結機構２２は、一端部が一方の脚部２の図中下端部にピン２５により結合されるとともに、他端部が駆動モータ２１の図中左端部にピン２５により結合される一方の連結部材２３と、一端部が一方の脚部２の図中下端部にピン２５により結合されるとともに、他端部が駆動モータ２１の図中右端部にピン２５により結合される他方の連結部材２４とから構成され、両脚部２、２が最大に離隔したときには両連結部材２３、２４は水平状態となり、両脚部２、２が最大に接近したときには両連結部材２３、２４は垂直状態となる。連結機構２２の両連結部材２３、２４の長さ、ピン２５による結合位置等を調整することにより、両脚部２、２が最大に離隔したときの両脚部２、２間の間隔、及び最大に接近したときの両脚部２、２間の間隔を調整することができる。
【００３８】
次に、上記のように構成した本実施の形態による自動走行ロボット１の作用について説明する。
まず、図１及び図２に示すように、駆動手段６の駆動機構１４の駆動モータ１５を駆動させて、スライダ機構１１及び連結機構７を介して両脚部２、２を最大に接近させ、この状態を保って点検、探査、清掃等の対象となる管路３０内に自動走行ロボット１を装着する。
【００３９】
そして、図３及び図４に示すように、駆動手段６の駆動機構１４の駆動モータ１５を駆動させて、スライダ機構１１及び連結機構７を介して両脚部２、２を最大に離隔させ、両脚部２、２の外面２ａ側の毛状体群３の各毛状体５を管路３０の内壁面３１に圧接する。
【００４０】
そして、図３及び図４に示すように、加振手段２０の駆動モータ２１を駆動させて、錘体を偏心回転させることにより振動を発生させ、この振動を連結機構２２を介して両脚部２、２に伝達し、両脚部２、２の外面２ａ側の毛状体群３に伝達し、各毛状体５を管路３０の長手方向に撓むように弾性変形させる。
【００４１】
そして、このように両脚部２，２の毛状体群３の各毛状体５を管路３０の内壁面３１に圧接した状態で弾性変形させることにより、この毛状体群３の各毛状体５の弾性変形が自動走行ロボット１を走行させる推進力として作用し、この推進力によって自動走行ロボット１が管路３０内を内壁面３１に沿って管路３０の長手方向に走行することになる。
【００４２】
上記のように構成した本実施の形態による自動走行ロボット１にあっては、一対の脚部２、２を駆動手段６によって互いに離隔させることにより、両脚部２、２の外面２ａ側の毛状体群３の各毛状体５の先端部を管路３０の内壁面３１に強く圧接させて、この状態で加振手段２０により両脚部２、２に振動を付加することにより、毛状体群３の各毛状体５を弾性変形させるように構成したので、管路３０の内壁面３１の形状、管路３０の傾斜角度に影響されずに、充分な推進力が得られることになる。
【００４３】
従って、管路３０の内壁面３１の形状に影響されることなく、また管路３０の傾斜角度に影響されることなく、安定した円滑な走行をすることができるので、各種の内壁面３１の形状の管路３０、各種の傾斜角度の管路３０の点検、探査、清掃等に適用することができる。
【００４４】
また、脚部２、駆動手段６、及び加振手段２０は、簡単な構造を有しているので、それらの製作に要する手間、時間、及び費用を削減することができ、装置全体としての価格を安く抑えることができ、安価なものを提供することができる。
【００４５】
なお、前記の説明においては、一対の脚部２、２を対向配置して、両脚部２、２を接近、離隔可能に構成したが、一対以上の脚部２を対向配置して、それらを接近、離隔可能に構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明による自動走行ロボットの一実施の形態を示した概略縦断面図であって、走行前の状態を示した概略縦断面図である。
【図２】図１の下面図である。
【図３】走行開始時及び走行中の状態を示した概略縦断面図である。
【図４】図３の下面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１  自動走行ロボット
２  脚部                          ２ａ  外面
２ｂ  内面                        ２ｃ、２ｄ  周方向の端面
３  毛状体群                      ４  毛状体の束
５  毛状体                        ６  駆動手段
７  連結機構                      ８  一方の連結部材
９  他方の連結部材                １０  ピン
１１  スライダ機構                １２  スライド軸
１３  スライダ                    １４  駆動機構
１５  駆動モータ                  １６  出力軸
１７  変換機構                    １８  ねじ軸
１９  可動ねじ                    ２０  加振手段
２１  駆動モータ                  ２２  連結機構
２３  一方の連結部材              ２４  他方の連結部材
２５  ピン                        ３０  管路
３１  内壁面
【図１】
2007253281.tif 000003
【図２】
2007253281.tif 000004
【図３】
2007253281.tif 000005
【図４】
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