(57)【要約】【課題】橋脚や建物等の垂直な壁面の近接点検を行う高所点検装置に用いられる壁面登攀装置を提供する。【解決手段】壁面３１に対し静電引力による吸着機能を発揮するメイン吸着覆帯２と、このメイン吸着覆帯２の走行方向の前後にそれぞれ連結棒３ａ，３ｂを介して連結される前側ガイド吸着覆帯２ａと後側ガイド吸着覆帯２ｂとからなる。メイン吸着覆帯２には先端を斜め上に向けた前側片持梁棒７ａと後側片持梁棒７ｂを設ける。また、この前側片持梁棒７ａには前記メイン吸着覆帯２と前側ガイド吸着覆帯２ａを壁面側に向けて付勢する弾発材８、８を装着し、また後側片持梁棒７ｂには前記メイン吸着覆帯２と後側ガイド吸着覆帯２ｂを壁面側に向けて付勢する弾発材８、８を装着する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
壁面に対し静電引力による吸着機能を発揮するメイン吸着覆帯と、このメイン吸着覆帯の走行方向の前後にそれぞれ連結棒を介して連結される前側ガイド吸着覆帯と後側ガイド吸着覆帯とからなり、メイン吸着覆帯には先端を斜め上に向けた前側片持梁棒と後側片持梁棒を設けるとともに、この前側片持梁棒には前記メイン吸着覆帯と前側ガイド吸着覆帯を壁面側に向けて付勢する弾発材を装着し、また後側片持梁棒には前記メイン吸着覆帯と後側ガイド吸着覆帯を壁面側に向けて付勢する弾発材を装着したことを特徴とする壁面登攀装置。
【請求項２】
メイン吸着覆帯に駆動輪が取り付けられ、前側ガイド吸着覆帯と後側ガイド吸着覆帯には転輪のみが取り付けられている請求項１に記載の壁面登攀装置。
【請求項３】
メイン吸着覆帯には、壁面の近接点検用の検査機器が搭載されている請求項１または２に記載の壁面登攀装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、橋脚や建物の垂直な壁面の近接点検を行う高所点検装置等に用いられる壁面登攀装置に関するものであり、更に言えば、壁面上に突起物があってもそれを乗り越えて移動することができる壁面登攀装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、道路や鉄道等の橋梁を支承する橋脚は、車両等の通過により加わる荷重や雨水や塩分による内部の鉄筋腐食、経時変化によるコンクリートの劣化あるいは施工不良等により損傷が発生し進展するため、定期的に点検・保守を行う必要がある。また、建物の壁面でも風雨や紫外線等による劣化や、施工不良に起因する損傷を把握するため、同様に点検・保守を行う必要がある。
従来から、この点検作業は原則として、検査員が梯子をかけたり、高所作業車を使って昇ってゆき直接、検査対象箇所に接近し目視検査や打音空洞検査等を行っているが、梯子をかけたり、高所作業車を据えたりできない橋脚があり検査ができないという問題があった。また、高所での点検作業は危険であるという問題もあった。
【０００３】
そこで、特許文献１や特許文献２に示されるように、伸縮自在な棒状アーム材を利用して、その先端にカメラ等の点検装置を取り付け、地上からの遠隔操作によりカメラを移動させるとともに、得られた映像データを地上のモニターに送信するようにした点検装置が提案されている。また、特許文献３に示されるように、橋梁の下部にレールを設け、このレール上に沿いカメラを配した台車を地上からの無線により移動させるとともに、得られた映像を地上のモニターに送信するようにした点検装置も提案されている。
【０００４】
しかしながら、特許文献１や特許文献２に記載の従来技術においては、安定性や重量等の関係からアーム材の長さに制限があり高い場所の点検ができないという問題や、アーム材の支持台を設置するのに平地面が必要となり場所的な制限を受けやすいという問題があった。また、特許文献３に記載の従来技術においては、レールを設置した橋梁の下部の点検ができるのみで、橋脚の壁面は点検することができないという問題や、設備費が高くなるという問題があった。
【０００５】
そこで、壁面登攀装置として、真空吸引式のものや磁石吸着式のものが提案されているが、真空吸引式の場合は滑らかで気密質な壁面にしか適用することができず、また磁石吸着式の場合は強磁性の壁面にしか適用することができないため、いずれもコンクリート製の橋脚等には適用できないものであった。
従って、コンクリート、木材、鋼、ガラス等のあらゆる材質の壁面にも適用することができ、また壁面上に突起物があってもそれを乗り越えて移動することができる壁面登攀装置の開発が待たれているのが現状である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−７７６５３号公報
【特許文献２】特開２００２−１３１２３４号公報
【特許文献３】特開平８−１２８０１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記のような問題点を解決して、コンクリート、木材、鋼、ガラス等のあらゆる材質の壁面も登攀することができ、また壁面上に突起物があってもそれを乗り越えて移動することができ、更には簡単な構造で製作コストも安価なものとできる壁面登攀装置を提供することを目的として完成されたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するためになされた本発明の壁面登攀装置は、壁面に対し静電引力による吸着機能を発揮するメイン吸着覆帯と、このメイン吸着覆帯の走行方向の前後にそれぞれ連結棒を介して連結される前側ガイド吸着覆帯と後側ガイド吸着覆帯とからなり、メイン吸着覆帯には先端を斜め上に向けた前側片持梁棒と後側片持梁棒を設けるとともに、この前側片持梁棒には前記メイン吸着覆帯と前側ガイド吸着覆帯を壁面側に向けて付勢する弾発材を装着し、また後側片持梁棒には前記メイン吸着覆帯と後側ガイド吸着覆帯を壁面側に向けて付勢する弾発材を装着したことを特徴とするものである。
【０００９】
メイン吸着覆帯に駆動輪が取り付けられ、前側ガイド吸着覆帯と後側ガイド吸着覆帯には転輪のみが取り付けられているものが好ましく、これを請求項２に係る発明とする。
【００１０】
また、メイン吸着覆帯には、壁面の近接点検用の検査機器が搭載されているものが好ましく、これを請求項３に係る発明とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に係る発明では、壁面に対し静電引力による吸着機能を発揮するメイン吸着覆帯と前側ガイド吸着覆帯と後側ガイド吸着覆帯の３つの吸着覆帯からなり、メイン吸着覆帯には先端を斜め上に向けた前側片持梁棒と後側片持梁棒を設けるとともに、この前側片持梁棒には前記メイン吸着覆帯と前側ガイド吸着覆帯を壁面側に向けて付勢する弾発材を装着し、また後側片持梁棒には前記メイン吸着覆帯と後側ガイド吸着覆帯を壁面側に向けて付勢する弾発材を装着したので、前記３つの吸着覆帯は常時、壁面側に向けて付勢された状態となる。従って、突起物により壁面と離反して吸着力を失った吸着覆帯が落下するのを防止することができ、更には、突起物通過後は再び壁面に接触させて即座に吸着力を回復させることができる。
【００１２】
請求項２に係る発明では、メイン吸着覆帯のみに駆動輪を取り付け、前側ガイド吸着覆帯と後側ガイド吸着覆帯には転輪のみを取り付けたので装置を簡単な構造とすることができ、また安価に製作できることとなる。
【００１３】
請求項３に係る発明では、壁面の近接点検用の検査機器が搭載されているので、橋脚等の点検ロボットとして利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態を示す正面図である。
【図２】本発明の使用状態を示す概略の説明図である。
【図３】静電引力による吸着原理を示す説明図である。
【図４（ａ）】本発明の移動状態を示す説明図である。
【図４（ｂ）】本発明の移動状態を示す説明図である。
【図４（ｃ）】本発明の移動状態を示す説明図である。
【図４（ｄ）】本発明の移動状態を示す説明図である。
【図４（ｅ）】本発明の移動状態を示す説明図である。
【図４（ｆ）】本発明の移動状態を示す説明図である。
【図４（ｇ）】本発明の移動状態を示す説明図である。
【図４（ｈ）】本発明の移動状態を示す説明図である。
【図４（ｉ）】本発明の移動状態を示す説明図である。
【図４（ｊ）】本発明の移動状態を示す説明図である。
【図４（ｋ）】本発明の移動状態を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、図面を参照しつつ本発明の好ましい実施の形態を示す。
本発明の壁面登攀装置は、例えば道路や鉄道等の橋梁を支承する橋脚等の点検を行う高所点検装置の点検ロボットに用いられるものであり、図２は、その使用状態の一例を示す概略の説明図である。図２において、１は橋脚等の壁面３１を自在に登攀・下降する壁面登攀装置、１ａはこの壁面登攀装置１を無線により遠隔操作する操作機器、１ｂはこの壁面登攀装置１から送信されたデータのデータ処理機器である。
なお、壁面登攀装置１が登攀・下降する壁面は水平地表面に対して９０度の垂直面を対象としているが、４５度以上の傾斜面であれば同様に登攀・下降の対象である。
【００１６】
図１に示すように、本発明の壁面登攀装置１は、壁面３１に対し静電引力による吸着機能を発揮するメイン吸着覆帯２と、このメイン吸着覆帯２の走行方向の前後にそれぞれ連結棒３ａ、３ｂを介して連結される前側ガイド吸着覆帯２ａと後側ガイド吸着覆帯２ｂの３つの吸着覆帯から構成されている。
なお、図面では壁面３１が水平に書かれているが、実際には９０度の垂直面であり、左側が上部、右側が下部で重力は左から右に向けて作用している（以下、図４でも同じ）。
【００１７】
また、図中において、３２は高解像度カメラ、３３は打音型内部空洞検査機や、電力供給装置（バッテリー）や、検査機器７で得られたデータを記録するメモリー、及びこのデータを送信する発信機や、地上からの操作信号を受信する受信機、またこれらの制御機器等も収納する収納ボックスである。
【００１８】
前記メイン吸着覆帯２は、メイン枠体４に枢着した前後一対の車輪により支持されており、前側が駆動輪５、後側が転輪６で構成されている。また、前側ガイド吸着覆帯２ａと後側ガイド吸着覆帯２ｂも、それぞれ前側ガイド枠体４ａ、後側ガイド枠体４ｂに枢着した前後一対の車輪により支持されており、前後ともに転輪６で構成されている。
なお、このメイン枠体４と前側ガイド枠体４ａが連結棒３ａを介して連結され、また、メイン枠体４と後側ガイド枠体４ｂが連結棒３ｂを介して連結されることにより３つの吸着覆帯が一列に連なった構造となっている。
【００１９】
また、メイン吸着覆帯２には、基部がメイン枠体４に固定されており、先端を斜め上に向けた前側片持梁棒７ａと後側片持梁棒７ｂを設けられている。この前側片持梁棒７ａの中間部と先端部には、前記メイン吸着覆帯２の前方部と前側ガイド吸着覆帯２ａの中央部を壁面側に向けて付勢する弾発材８、８が装着されている。また同様に、後側片持梁棒７ｂの中間部と先端部にも、前記メイン吸着覆帯２の後方部と後側ガイド吸着覆帯２ｂの中央部を壁面側に向けて付勢する弾発材８、８が装着されている。
これにより、後述するように、３つの吸着覆帯が常時、壁面側に向けて付勢された状態となり、移動中に吸着覆帯が突起物によって壁面との接触を失ったとしても、弾発力で吸着覆帯を再び壁面に接触させ吸着力を回復させることができる。
前記弾発材８として、図示のものではコイルバネを用いているが、その他、トーッションバネや弾力を有する樹脂部材等でもよい。
【００２０】
本発明でいう静電引力とは、従来の真空吸引や磁石吸着とは全く異なり、吸着覆帯と壁面との間に作り出した静電気の引力をいい、本発明ではこの静電引力を利用して両者を吸着させるという新しい発想を用いた吸着技術である。
【００２１】
前記吸着覆帯は、弾性絶縁材に炭素を混入した柔らかな表面を壁面との当接面としており、この吸着覆帯に電圧を印加してこの表面と壁面の表面との間に静電引力を作り出すよう構成したものとすることができる。
弾性絶縁材を使うのは、種々の粗さの壁面に対して良好な粘着力を発現させるために優れた形状追随性を得るためである。弾性絶縁材として例えばシリコンゴムのようなゴム材やエラストマーを用いることができる。
【００２２】
図３に、この吸着機構の静電引力による吸着原理の概略を示す。
図において、３０は壁面３１に接する吸着覆帯であり、弾性絶縁材であるリコンゴムからなる。端部にはアースが取り付けられており、また背面側には保持用の背面板３０ａが装着されている。
この吸着覆帯３０に高電圧を付加すると、内部の物質が励起されて電荷を帯びた状態となる。なお、高電圧（１〜１５ＫＶ）を付加するといっても、必要とする電流は１０〜２０ナノアンペア（横力１ニュートン当り）と微小であるため、電力供給装置としては１．５ボルトの電池で十分である。一方、これに伴って壁材内部表面も誘電されて電荷を帯びた状態となり、吸着界面を挟んで吸着覆帯３０の内部物質の＋−電荷と壁材３１の内部表面の＋−電荷とが互いに引き合って強力な吸着力を発揮することとなる。
なお、吸着覆帯３０として弾性絶縁材を使うので、壁面３１の外形状に沿って密着した状態となり、表面全体にわたり電極（＋−電位）を近接させた状態に維持することができ、強力な吸着力を発揮する。また、吸着作用を電気的に制御するため、吸着と非吸着の交代を１０〜５０ミリ秒の短時間の反応で行うことができる。
【００２３】
前記メイン吸着覆帯２は、駆動輪５により回動され垂直な壁面３１に密着した状態で壁面上を上方向あるいは下方向に自在に移動する。これに追従して、前側ガイド吸着覆帯２ａと後側ガイド吸着覆帯２ｂも一体となって移動する。そして、駆動輪５を回動させつつ吸着覆帯の吸着と非吸着とを短時間で切り替えることにより、落下させずに自由に移動することができる。
なお、移動方式としては無限軌道方式の吸着覆帯の他、タイヤによる移動方式や疑似生物方式の移動方式も適用可能である。
【００２４】
次に、壁面上に突起物がある場合、本発明の壁面登攀装置が落下せずにその突起物を乗り越えて移動する手順につき説明する。
図４（ａ）において、壁面登攀装置は垂直な壁面３１を登攀中である。この時、メイン吸着覆帯２、前側ガイド吸着覆帯２ａ、後側ガイド吸着覆帯２ｂの３つの吸着覆帯は壁面３１に密着状態にあって大きな吸着力を発揮している。Ｔは進行方向の前方に突起物である。
【００２５】
図４（ｂ）〜（ｃ）は、前側ガイド吸着覆帯２ａが突起物Ｔを乗り越えて進行する状態を示している。この時、前側ガイド吸着覆帯２ａは突起物Ｔに乗り上げられて壁面３１と離反し大きく吸着力を喪失するが、メイン吸着覆帯２および後側ガイド吸着覆帯２ｂがしっかりと壁面３１に吸着しているので、壁面登攀装置全体としては吸着状態を維持している。
なお、吸着力を喪失した前側ガイド吸着覆帯２ａは壁面３１から離れて落下する方向に動こうとするが、前側片持梁棒７ａの先端部の弾発材８により壁面側に向けて付勢されているので、落下することはない。
【００２６】
図４（ｄ）は、前側ガイド吸着覆帯２ａが突起物Ｔを完全に乗り越えた状態を示している。この時、前側ガイド吸着覆帯２ａは前側片持梁棒７ａの先端部の弾発材８により付勢されて壁面３１に再び密着し、大きな吸着力を発揮することとなる。
【００２７】
図４（ｅ）〜（ｇ）は、メイン吸着覆帯２が突起物Ｔを乗り越えて進行する状態を示している。この時、メイン吸着覆帯２は突起物Ｔに乗り上げられて壁面３１と離反し大きく吸着力を喪失するが、前側ガイド吸着覆帯２ａおよび後側ガイド吸着覆帯２ｂがしっかりと壁面３１に吸着しているので、壁面登攀装置全体としては吸着状態を維持している。
なお、吸着力を喪失したメイン吸着覆帯２は壁面３１から離れて落下する方向に動こうとするが、前側片持梁棒７ａの中間部、及び後側片持梁棒７ｂの中間部の弾発材８、８により壁面側に向けて付勢されているので、落下することはない。
【００２８】
図４（ｈ）は、メイン吸着覆帯２が突起物Ｔを完全に乗り越えた状態を示しているが、メイン吸着覆帯２は前側片持梁棒７ａ、後側片持梁棒７ｂの中間部の弾発材８、８により付勢されて壁面３１に再び密着し、大きな吸着力を発揮する。
【００２９】
図４（ｉ）〜（ｊ）は、後側ガイド吸着覆帯２ｂが突起物Ｔを乗り越えて進行する状態を示している。この時、後側ガイド吸着覆帯２ｂは突起物Ｔに乗り上げられて壁面３１と離反し大きく吸着力を喪失するが、前側ガイド吸着覆帯２ａおよびメイン吸着覆帯２がしっかりと壁面３１に吸着しているので、壁面登攀装置全体としては吸着状態を維持している。
なお、吸着力を喪失した後側ガイド吸着覆帯２ｂは壁面３１から離れて落下する方向に動こうとするが、前側片持梁棒７ｂの先端部の弾発材８により壁面側に向けて付勢されているので、落下することはない。
【００３０】
図４（ｋ）は、後側ガイド吸着覆帯２ｂが突起物Ｔを完全に乗り越えた状態を示しているが、後側ガイド吸着覆帯２ｂは前側片持梁棒７ｂの先端部の弾発材８により付勢されて壁面３１に再び密着し、大きな吸着力を発揮する。
以下、登攀、下降のいずれであっても進路内に突起物があった場合、前述した移動手順と同様の動作を繰り返すことで、確実に乗り越えることができる。
【００３１】
以上のように、本発明の壁面登攀装置では、静電引力による新たな方式のメイン吸着覆帯２と、その走行方向の前後に連結される前側ガイド吸着覆帯２ａと後側ガイド吸着覆帯２ｂの３つの吸着覆帯からなるものとし、更に、それぞれの吸着覆帯に壁面側に向けて付勢する弾発材８を設けた構造としたので、コンクリート、木材、鋼、ガラス等のあらゆる材質であっても確実に吸着することができることとなる。また、壁面上に突起物があってもそれを乗り越えて移動することができ、更には簡単な構造で製作コストも安価なものとできるという利点もある。
【符号の説明】
【００３２】
１  壁面登攀装置
１ａ  操作機器
１ｂ  データ処理機器
２  メイン吸着覆帯
２ａ  前側ガイド吸着覆帯
２ｂ  後側ガイド吸着覆帯
３ａ  連結棒
３ｂ  連結棒
４  メイン枠体
４ａ  前側ガイド枠体
４ｂ  後側ガイド枠体
５  駆動輪
６  転輪
７ａ  前側片持梁棒
７ｂ  後側片持梁棒
８  弾発材
３０  吸着覆帯
３０a 背面板
３１  壁面
【図１】
2012082629.tif 000003
【図２】
2012082629.tif 000004
【図３】
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【図４（ａ）】
2012082629.tif 000006
【図４（ｂ）】
2012082629.tif 000007
【図４（ｃ）】
2012082629.tif 000008
【図４（ｄ）】
2012082629.tif 000009
【図４（ｅ）】
2012082629.tif 000010
【図４（ｆ）】
2012082629.tif 000011
【図４（ｇ）】
2012082629.tif 000012
【図４（ｈ）】
2012082629.tif 000013
【図４（ｉ）】
2012082629.tif 000014
【図４（ｊ）】
2012082629.tif 000015
【図４（ｋ）】
2012082629.tif 000016