(57)【要約】【課題】走行する被吸着面が曲面である場合であっても、スムーズな吸着走行を実現する。【解決手段】走行装置（１）は、被吸着面（８）に吸着しながら走行し、被吸着面（８）の形状に追従して被吸着面（８）と吸着部（２２）との密着状態を維持するため、球面座金２９を有する密着維持機構を備えている。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
負圧を発生させる負圧発生部と、
上記負圧発生部に接続され、被吸着面との間で吸着空間を形成する吸着部と、
上記被吸着面に対し略垂直な線を回転軸として回転する回転体と、
上記吸着部が上記被吸着面に吸着したとき、上記回転体の一部を上記被吸着面に接触させる接触機構と、を備え、被吸着面に吸着しながら走行する走行装置であって、
上記被吸着面の形状に追従して上記被吸着面と上記吸着部との密着状態を維持する密着維持機構を備えたことを特徴とする走行装置。
【請求項２】
上記吸着部は、上記回転体の回転軸部分に設けられており、
上記接触機構は、上記吸着部に設けられ、上記被吸着面側に傾斜面が形成されたスペーサを備え、上記負圧発生部による負圧動作中に、上記傾斜面が上記被吸着面に接することによって、上記回転体の回転軸を傾斜させ、上記回転体の一部を上記被吸着面に接触させるとともに、
上記密着維持機構は、上記吸着部に連結した上記回転軸を回動するように支持する軸支持部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の走行装置。
【請求項３】
少なくとも上記回転軸を支持するフレーム部材を備え、
上記軸支持部は、球面座金であり、
上記回転軸は、上記球面座金を介して、上記フレーム部材に支持されていることを特徴とする請求項２に記載の走行装置。
【請求項４】
複数の上記回転体と、
上記回転体それぞれの回転方向及び回転数を制御する制御部と、を備え、
上記制御部は、上記回転方向及び回転数を回転体間で相対的に変化させることによって、走行装置の走行方向及び走行速度を制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の走行装置。
【請求項５】
上記回転体それぞれを収容する収容部分と、上記収容部分同士を連結する連結部分とを有する筐体を備え、
上記筐体は、屈曲性材料によって構成されており、底部に凹部が形成されていることを特徴とする請求項４に記載の走行装置。
【請求項６】
上記回転体に、上記被吸着面を清掃する清掃部が設けられていることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の走行装置。
【請求項７】
上記回転体は、摩擦抵抗性材料によって構成されていることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の走行装置。
【請求項８】
上記回転体と上記被吸着面との距離は、上記清掃部と上記被吸着面との距離よりも大きいことを特徴とする請求項７に記載の走行装置。
【請求項９】
複数の上記回転体を備え、
上記負圧発生部による負圧動作中に、各回転体は、被吸着面上の走行装置の前進方向に対して垂直な方向の一方の端部と、被吸着面とが接触した状態で傾斜していることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の走行装置。
【請求項１０】
上記吸着部は、可撓性材料によって構成されていることを特徴とする請求項１〜９の何れか１項に記載の走行装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走行装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
垂直な壁面を吸着して走行する走行装置の従来技術として、例えば特許文献１に開示された走行装置が知られている。
【０００３】
特許文献１に開示された走行装置は、伸長及び収縮可能な連結可能な連結手段を介して相互に連結された少なくとも２個の移動ユニットを備えている。そして、移動ユニットそれぞれには、該移動ユニットそれぞれを、表面に沿って移動可能な可動状態と該表面に吸着して係止させる係止状態とに選択的に設定する状態設定手段が配設されている。
【０００４】
一方の移動ユニットを可動状態に設定し他方の移動ユニットを係止状態に設定して連結手段を伸長あるいは収縮させると、一方の移動ユニットが表面に沿って移動する。特許文献１に開示された走行装置は、２個の移動ユニットについて可動状態と係止状態とを交互に反転させ連結手段を適宜伸長あるいは収縮することによって、表面に沿って移動するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３１７５０５２号公報（２００１年  ６月１１日発行）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述のような従来技術は、以下の問題がある。
【０００７】
特許文献１に記載の走行装置は、可動状態と係止状態とを交互に反転させ連結手段を適宜伸長あるいは収縮することによって表面を移動している。すなわち、２個の移動ユニットが表面に対し交互に吸着及び可動を繰り返し、尺取虫の動作によって移動している。それゆえ、移動動作が複雑化し、例えば、表面を清掃するため、移動ユニットに清掃部を設けても、表面を均一に清掃することが困難である。
【０００８】
また、移動ユニットが吸着する表面が曲面である場合、表面と移動ユニットとの吸着状態によっては、走行装置は、目的と異なる方向へ走行する。
【０００９】
すなわち、特許文献１に記載の走行装置は、走行する表面が曲面である場合、スムーズに走行することができないという問題がある。
【００１０】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、走行する被吸着面が曲面である場合であっても、曲面をスムーズに吸着走行することができる走行装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る走行装置は、負圧を発生させる負圧発生部と、上記負圧発生部に接続され、被吸着面との間で吸着空間を形成する吸着部と、上記被吸着面に対し略垂直な線を回転軸として回転する回転体と、上記吸着部が上記被吸着面に吸着したとき、上記回転体の一部を上記被吸着面に接触させる接触機構と、を備え、被吸着面に吸着しながら走行する走行装置であって、上記被吸着面の形状に追従して上記被吸着面と上記吸着部との密着状態を維持する密着維持機構を備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の一態様によれば、走行する被吸着面が曲面である場合であっても、曲面をスムーズに吸着走行することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態１に係る走行装置を上方から見た構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態１に係る走行装置の構成を示す底面図である。
【図３】本発明の実施形態１に係る走行装置の構成を示す断面図である。
【図４】（ａ）は、本発明の実施形態１に係る走行装置における中空軸の支持状態を示した拡大断面図であり、（ｂ）は、中空軸の支持部材である球面座金の構成を示す分解斜視図である。
【図５】本発明の実施形態１に係る走行装置における制御系の構成を示す説明図である。
【図６】移動ユニットそれぞれにおける駆動リングの回転方向及び回転数と、本発明の実施形態１に係る走行装置の駆動走行パターンとの関係を示す模式図である。
【図７】被吸着面が曲面である場合の、本発明の実施形態１に係る走行装置の各部の配置構成を示す断面図である。
【図８】本発明の実施形態２に係る走行装置の構成を示し、（ａ）は断面図であり、（ｂ）は底面図である。
【図９】移動ユニットそれぞれにおける駆動リングの回転方向及び回転数と、本発明の実施形態２に係る走行装置の駆動走行パターンとの関係を示す模式図である。
【図１０】本発明の実施形態３に係る走行装置の構成を示す斜視図である。
【図１１】（ａ）は、本発明の実施形態３に係る走行装置の構成を示す底面図であり、（ｂ）は、本発明の実施形態３に係る走行装置の構成を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
〔実施形態１〕
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。なお、以下の説明では、本発明の一実施形態として、壁面上を吸着走行する走行装置について説明する。ただし、走行装置が走行する被吸着面は、壁面に限定されるものではなく、水平面であっても、傾斜面であってもよい。また、以下の説明では、便宜上、壁面に対して垂直方向を上下方向とし、壁面から離れる側を上方、壁面側に近づく側を下方とする。
【００１５】
１．走行装置１の概略構成
図１は、本実施形態に係る走行装置１を上方から見た構成を示す斜視図である。図２は、本実施形態に係る走行装置１の構成を示す底面図である。図３は、本実施形態に係る走行装置１の構成を示す断面図である。
【００１６】
図１〜図３に示されるように、走行装置１は、４つの円板状の移動ユニット２Ａ〜２Ｄと、駆動モータ３Ａ〜３Ｄと、ポンプ４Ａ及び４Ｂと、２つの負圧センサ５と、筺体１０と、を備えている。駆動モータ３Ａ〜３Ｄは、移動ユニット２Ａ〜２Ｄそれぞれに対応して設けられている。
【００１７】
移動ユニット２Ａ及び２Ｂは、走行装置１が前進する方向に沿った仮想的な軸線Ｘに対して線対称になるように配置されている。また、移動ユニット２Ｃ及び２Ｄは軸線Ｘに対して線対称になるように配置されている。さらに、移動ユニット２Ａ及び２Ｄ、並び移動ユニット２Ｂ及び２Ｃは、走行装置１が前進する方向に沿って並んで配置されている。
【００１８】
移動ユニット２Ａ〜２Ｄはそれぞれ、共通して、傾斜スペーサ２１と、吸着部２２と、駆動リング２３と、清掃パッド２４と、中空軸２５と、を備えている。移動ユニット２Ａ〜２Ｄそれぞれにおいて、傾斜スペーサ２１、吸着部２２、駆動リング２３、及び清掃パッド２４は、フレーム筐体２６によって支持されている。
【００１９】
傾斜スペーサ２１は、移動ユニット２Ａ〜２Ｄそれぞれの円板状本体の略中央部に配置され、可撓性材料からなる吸着部２２内に設けられている。傾斜スペーサ２１は、円筒形状であり、被吸着面８側の端面２１ａが、被吸着面８に対して傾斜した傾斜面になっている。
【００２０】
また、中空軸２５は、移動ユニット２Ａ〜２Ｄそれぞれのフレーム筐体２６の中央部を上下方向に貫通するように設けられている。この中空軸２５は、被吸着面８に対し略垂直に延びている。ここでいう「被吸着面８に対し略垂直である」とは、計測機器の測定限界内で被吸着面８に対する中空軸２５の角度が９０°であることを意図し、具体的には、被吸着面８に対する中空軸２５の角度が９０±０．１°であることを意味する。
【００２１】
移動ユニット２Ａ及び２Ｂそれぞれの中空軸２５は、ポンプ４Ａに接続されている。また、移動ユニット２Ｃ及び２Ｄそれぞれの中空軸２５は、ポンプ４Ｂに接続されている。傾斜スペーサ２１は、中空軸２５に連通している。
【００２２】
筐体１０は、移動ユニット２Ａ〜２Ｄを支持する。筐体１０内には、ポンプ４Ａ及び４Ｂと、制御部６と、電源としてのバッテリ７等が収容されている（図５参照）。
【００２３】
吸着部２２は、可撓性材料で構成されており、傾斜スペーサ２１の外周を覆うように設けられている。この吸着部２２は、中空軸２５に接続されており、被吸着面８に接触するように設けられている。一方、中空軸２５に連通する傾斜スペーサ２１は、被吸着面８に離間して設けられている。これにより、傾斜スペーサ２１は、吸着部２２及び被吸着面８によって形成された吸着空間と連通している。また、吸着部２２の吸着面は滑り性をよくするため、例えば、フッ素樹脂のコーティングや焼付きが施されていることが好ましい。
【００２４】
ポンプ４Ａ及び４Ｂは、傾斜スペーサ２１、吸着部２２及び被吸着面８によって形成された吸着空間に負圧を発生させる負圧発生部である。ポンプ４Ａ及び４Ｂが駆動することによって、吸着部２２は、被吸着面８に吸着する。また、走行装置１には、ポンプ４Ａ及び４Ｂに対応して、空気開放弁４１Ａ及び４１Ｂが設けられている。空気開放弁４１Ａ及び４１Ｂは、上記吸着空間内の空気を抜き、吸着部２２による被吸着面８への吸着を解除するためのものである。
【００２５】
駆動リング２３は、中空軸２５を軸とした環状に構成されており、被吸着面８に対向して設けられている。駆動リング２３は、駆動モータ３Ａ〜３Ｄによって、中空軸２５を回転軸として回転する。駆動リング２３の回転軸である中空軸２５は、後述する吸着動作中に、傾斜スペーサ２１によって、上記被吸着面８の法線に対して傾斜する。これにより、駆動リング２３の一部が被吸着面８に接触する。そして、駆動リング２３が回転すると、駆動リング２３と被吸着面８との間で摩擦力が生じ、この摩擦力により走行装置１に対し推進力が生じる。それゆえ、駆動リング２３は、被吸着面８に対し滑りにくい材料、すなわち摩擦抵抗性材料によって構成されている。駆動リング２３を構成する摩擦抵抗性材料としては、例えばシリコンゴム、ニトリルゴム、フッ素ゴム、天然ゴム等が挙げられる。
【００２６】
清掃パッド２４は、駆動リング２３よりも外側に、被吸着面８に接触して設けられている。清掃パッド２４は、駆動リング２３とともに中空軸２５を回転軸として回転する。また、駆動リング２３は、被吸着面８を基準として、清掃パッド２４よりも高い位置に配置されている。清掃パッド２４は、その回転により、被吸着面８における走行装置１の走行領域に存在する汚れを除去し塵埃を収集するためのものである。清掃パッド２４を構成する材料は、駆動リング２３と別であり、比較的柔軟な材料である。清掃パッド２４を構成する材料としては、例えば、マイクロファイバーが覆われたスポンジ等が挙げられる。
【００２７】
また、図４の（ａ）に示されるように、中空軸２５は、フレーム筐体２６に対して、球面座金（球面受け）２９を介して支持されている。球面座金２９は、被吸着面８の形状に追従して被吸着面８と吸着部２２との密着状態を維持する密着維持機構の構成要素である。球面座金２９は、図４の（ｂ）に示されるように、互いに半径が同一である凹球面部２７及び凸球面部２８によって構成されている。中空軸２５は、この球面座金２９によって支持されることによって、フレーム筐体２６に対して角度θの範囲で傾斜して可動する。そして、吸着部２２は、中空軸２５に接続されているので、中空軸２５の角度θの可動範囲内で傾斜可能になる。球面座金以外の構成としては、例えば自動調心玉軸受や自動調心コロ軸受等が挙げられる。
【００２８】
図５は、走行装置１における制御系の構成を示す説明図である。
【００２９】
図５に示されるように、走行装置１は、センサとして、２つの負圧センサ５、加速度センサ、及びジャイロセンサ等を備えている。負圧センサ５は、吸着部２２及び被吸着面８によって形成された吸着空間における負圧の圧力値を検出するセンサである。加速度センサは、走行装置１の本体の重力方向を検知するセンサである。また、ジャイロセンサは、被吸着面８を走行する走行装置１の角速度を測定するセンサである。加速度センサ及びジャイロセンサは、被吸着面８に吸着したときの、走行装置１の本体の姿勢を検知する。制御部６は、ポンプ４Ａ及び４Ｂ、バッテリ７、２つの負圧センサ５、加速度センサ、及びジャイロセンサからの信号を入力する。そして、モータドライバへ信号を出力し、駆動モータ３Ａ〜３Ｄそれぞれを駆動し、移動ユニット２Ａ〜２Ｄの駆動リング２３及び清掃パッド２４を回転させる。加速度センサは、走行装置１が被吸着面８としての垂直壁面に吸着している場合、重力方向に対する本体の向きを検知することできる。ジャイロセンサは、走行装置１の走行中、被吸着面８の状態（曲率や面粗さなど）が変わった際に、本体の進行方向に対して向きが回転したことを検知することができる。また、ジャイロセンサの値には誤差がでるので、加速度センサ値で補正することも可能である。
【００３０】
制御部６は、ＣＰＵや専用プロセッサなどの演算処理部、および、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＨＤＤなどの記憶部（いずれも図示せず）などにより構成されるコンピュータ装置であり、上記記憶部に記憶されている各種情報および各種制御を実施するためのプログラムを読み出して実行することにより、走行装置１の各部（駆動リング２３、清掃パッド２４等）の動作を制御し、走行動作を行う。
【００３１】
２．吸着走行時における走行装置１の動作及び制御
次に、吸着走行時における走行装置１の動作及び制御について、図１〜図５を参照して説明する。
【００３２】
まず、ポンプ４Ａ及び４Ｂを作動させることによって、移動ユニット２Ａ〜２Ｄそれぞれにおける、傾斜スペーサ２１、吸着部２２及び被吸着面８によって吸着空間が形成される。すなわち、ポンプ４Ａ及び４Ｂにより吸着部２２内部の空気が吸引され、円筒形状の傾斜スペーサ２１、及び中空軸２５を通じ排出されることによって、被吸着面８と吸着部２２とにより囲まれた吸着空間が形成される。この吸着空間に負圧が加えられると、走行装置１が被吸着面８に吸着する。ここで、吸着部２２は、可撓性材料で構成されているので、内部の空気が吸引されると変形することができる。それゆえ、この吸着部２２の変形によって、被吸着面８に離間している傾斜スペーサ２１は、下方へ移動する。
【００３３】
そして、傾斜スペーサ２１の端面２１ａが被吸着面８に接地する。ここで、傾斜スペーサ２１は、中空軸２５に連通し、さらにその端面２１ａが被吸着面８に対して傾斜した傾斜面になっている。それゆえ、傾斜スペーサ２１の端面２１ａが被吸着面８に接地すると、中空軸２５は、被吸着面８の法線に対して傾斜する。中空軸２５の傾斜角度は、傾斜スペーサ２１の端面２１ａの被吸着面８に対する傾斜角度に依存する。なお、傾斜スペーサ２１の端面２１ａの被吸着面８に対する傾斜角度は、１°〜５°程度であることが好ましい。例えば、傾斜スペーサ２１の端面２１ａの被吸着面８に対する傾斜角度は１．５°である。このとき、中空軸２５は、被吸着面８の法線に対する傾斜角度が１．５°となる。
【００３４】
中空軸２５が上述のように傾斜しているとき、駆動リング２３は、外周部の一点で被吸着面８と接触した状態となる。この状態で、制御部６は、モータドライバを介して駆動モータ３Ａ〜３Ｄを駆動させ、移動ユニット２Ａ〜２Ｄの駆動リング２３を回転させる。
【００３５】
このように駆動リング２３が回転すると、駆動リング２３と被吸着面８との接面点における接線方向に摩擦力が生じる。そして、移動ユニット２Ａ〜２Ｄには、この摩擦力と反対方向の推進力が生じる。この推進力により、走行装置１は、被吸着面８上を走行する。
【００３６】
走行装置１は、走行時においても、吸着部２２と被吸着面８との密着状態を維持して走行する。制御部６は、走行装置１の走行中、吸着部２２と被吸着面８との密着状態を負圧センサ５によって監視する。負圧センサ５によって検知される圧力値が吸着状態を示す所定の値よりも大きくなったとき、被吸着面８と吸着部２２とにより囲まれた吸着空間に空気のリークが生じることになる。このとき、制御部６は、駆動リング２３の回転動作を停止させる。
【００３７】
ここで、移動ユニット２Ａ〜２Ｄそれぞれについて、駆動リング２３における被吸着面８との接面点の位置は、傾斜スペーサ２１の端面２１ａの傾斜方向によって決定されている。それゆえ、制御部６が、移動ユニット２Ａ〜２Ｄそれぞれについて、駆動リング２３の回転方向及び回転数を制御することによって、走行装置１は、様々な方向に走行することが可能になる。図６は、移動ユニット２Ａ〜２Ｄそれぞれにおける駆動リング２３の回転方向及び回転数と、走行装置１の駆動走行パターンとの関係を示す模式図である。
【００３８】
なお、図６に示された構成では、移動ユニット２Ａ〜２Ｄそれぞれにおいて、駆動リング２３と被吸着面８との接面点２３Ａ〜２３Ｄは、線対称となる軸線Ｘと反対側にある。
【００３９】
図６に示された構成において、制御部６が移動ユニット２Ａ〜２Ｄそれぞれについて、駆動リング２３の回転数及び回転方向を制御する。これによって、走行装置１は、前進、後退、右回転、あるいは斜め右移動といった様々な方向に走行する。
【００４０】
例えば、制御部６が、（ｉ）移動ユニット２Ａ〜２Ｄそれぞれについて駆動リング２３の回転数が同一であり、かつ、（ｉｉ）移動ユニット２Ａ及び２Ｄの駆動リング２３の回転方向を時計回り（ｃｗ）に、移動ユニット２Ｂ及び２Ｃの駆動リング２３の回転方向を反時計回り（ｃｃｗ）に制御する。このとき、走行装置１は、前進する。
【００４１】
また、制御部６が、（ｉ）移動ユニット２Ａ〜２Ｄそれぞれについて駆動リング２３の回転数が同一であり、かつ、（ｉｉ）移動ユニット２Ａ及び２Ｄの駆動リング２３の回転方向を反時計回り（ｃｃｗ）に、移動ユニット２Ｂ及び２Ｃの駆動リング２３の回転方向を時計回り（ｃｗ）に制御する。このとき、走行装置１は、後退する。
【００４２】
また、制御部６が、（ｉ）移動ユニット２Ａ〜２Ｄそれぞれについて駆動リング２３の回転数が同一であり、かつ、（ｉｉ）移動ユニット２Ａ〜２Ｄの駆動リング２３の回転方向を時計回り（ｃｗ）に制御する。このとき、走行装置１は、左回転する。
【００４３】
また、制御部６が、（ｉ）移動ユニット２Ａ及び２Ｄの駆動リング２３の回転数が移動ユニット２Ｂ及び２Ｃの駆動リング２３の回転数よりも小さく、かつ、（ｉｉ）移動ユニット２Ａ及び２Ｄの駆動リング２３の回転方向を時計回り（ｃｗ）に、移動ユニット２Ｂ及び２Ｃの駆動リング２３の回転方向を反時計回り（ｃｃｗ）に制御する。このとき、走行装置１は、斜め右方向に走行する。
【００４４】
このように、制御部６が移動ユニット２Ａ〜２Ｄそれぞれについて、駆動リング２３の回転数及び回転方向を制御することよって、走行装置１は、被吸着面８上を様々な方向で走行する。なお、移動ユニット２Ａ〜２Ｄそれぞれにおける駆動リング２３の回転数及び回転方向と、走行装置１の走行方向との組合せは、駆動リング２３と被吸着面８との接面点２３Ａ〜２３Ｄの位置に応じて適宜設定可能である。
【００４５】
また、清掃パッド２４は駆動リング２３とともに回転するので、被吸着面８における走行装置１の走行領域に存在する汚れが除去されるとともに、塵埃は、清掃パッド２４によって収集されることになる。このとき、駆動リング２３は、被吸着面８を基準として、清掃パッド２４よりも高い位置に配置されているので、走行動作中、清掃パッド２４は駆動リング２３が接地していない側においても確実に被吸着面８に接触する。それゆえ、清掃パッド２４によって、被吸着面８に存在する汚れを除去し塵埃を確実に収集することができる。
【００４６】
３．被吸着面８が曲面である場合の、走行装置１の走行動作
次に、図７に基づいて、被吸着面８が曲面である場合の、走行装置１の走行動作について説明する。図７は、被吸着面８が曲面である場合の走行装置１の各部の配置構成を示す断面図である。
【００４７】
走行装置１が走行する被吸着面８に曲面が存在すると、走行装置１が曲面に吸着する際に吸着部２２と被吸着面８との間に隙間が生じる場合がある。また、走行装置１が曲面を乗り越えるとき、移動ユニット２Ａ〜２Ｄについて、駆動リング２３が被吸着面８に接触しない状態となり、駆動リング２３が空回りする場合がある。その結果、走行装置１は、曲面を吸着走行できないおそれがある。
【００４８】
そこで、走行装置１では、上述したように、中空軸２５は、フレーム筐体２６に対して、球面座金（球面受け）２９を介して支持されている。これによって、中空軸２５は、フレーム筐体２６に対して角度θの範囲で傾斜して可動する。そして、吸着部２２は、中空軸２５に接続されているので、中空軸２５の角度θの可動範囲内で傾斜可能になる。
【００４９】
それゆえ、被吸着面８が曲面である場合であっても、移動ユニット２Ａ〜２Ｄの吸着部２２は、曲面に追従して中空軸２５の角度θの可動範囲内で傾斜する。このため、吸着部２２と被吸着面８との間に隙間が生じることなく密着状態を維持して、吸着動作を行うことができる。そして、吸着動作中、中空軸２５は、さらに傾斜スペーサ２１により被吸着面８の法線（この場合、曲面である被吸着面８の接線に対し垂直な線）に対して傾斜する。それゆえ、被吸着面８が曲面である場合であっても、移動ユニット２Ａ〜２Ｄについて、駆動リング２３の一部を被吸着面８に接触させることができる。その結果、被吸着面８が曲面である場合であっても、走行装置１は、被吸着面８をスムーズに吸着走行することができる。また、駆動リングとともに清掃パッド２４が回転するので、被吸着面８の曲面を均一に清掃することができる。
【００５０】
さらに、被吸着面８の曲面が複雑な場合であっても、走行装置１は、加速度センサ及びジャイロセンサにより、被吸着面８に吸着したときの本体の姿勢を検知する。そして、制御部６が、任意の方向に走行するように、移動ユニット２Ａ〜２Ｄそれぞれの駆動リング２３の回転数及び回転方向を制御することによって、走行装置１は、本体の姿勢を整えながら目的の位置へ移動することが可能になる。
【００５１】
〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態について、図８及び図９に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
【００５２】
１．走行装置１Ａの概略構成
本実施形態に係る走行装置は、駆動リングの回転軸を傾斜させる機構が上記実施形態１と異なる。図８は、本実施形態に係る走行装置１Ａの構成を示し、図８の（ａ）は断面図であり、図８の（ｂ）は底面図である。
【００５３】
図８の（ａ）及び（ｂ）に示されるように、走行装置１Ａは、２つの円板状の移動ユニット２Ｅ及び２Ｆと、被吸着面８に吸着する１つの吸着部２２と、２つの押圧部９と、移動ユニット２Ｅ及び２Ｆ並びに吸着部２２を支持する筐体１０Ａと、を備えている。筐体１０Ａには、移動ユニット２Ｅ及び２Ｆを駆動する駆動モータ（不図示）、吸着部２２に接続されたポンプ（不図示）、負圧センサ（不図示）、制御部（不図示）、バッテリ（不図示）等が収容されている。
【００５４】
移動ユニット２Ｅ及び２Ｆはそれぞれ、被吸着面８に接触する駆動リング２３’、及び駆動リング２３’の回転軸である軸部２３’ｓを備えている。この駆動リング２３’は、駆動モータ（不図示）によって回転駆動される。また、吸着部２２には、ポンプ（不図示）に接続した排気管２２ａが連通している。
【００５５】
図８の（ｂ）に示されるように、移動ユニット２Ｅ及び２Ｆは、走行装置１Ａが前進する方向に沿った仮想的な軸線Ｘに対して線対称になるように配置されている。また、吸着部２２は、移動ユニット２Ｅ及び２Ｆの間に配置されている。
【００５６】
また、２つの押圧部９は、筐体１０Ａに設けられており、移動ユニット２Ｅ及び２Ｆそれぞれにおける軸線Ｘ側の端部に当接する。
【００５７】
２．吸着走行時における走行装置１Ａの動作及び制御
次に、吸着走行時における走行装置１Ａの動作及び制御について、図８の（ａ）及び（ｂ）並びに図９を参照して説明する。
【００５８】
まず、ポンプ（不図示）を作動させることによって、吸着部２２及び被吸着面８によって吸着空間が形成される。すなわち、ポンプにより吸着部２２内部の空気が吸引され、排気管２２ａを通じ排出されることによって、被吸着面８と吸着部２２とにより囲まれた吸着空間が形成される。この吸着空間に負圧が加えられると、走行装置１Ａが被吸着面８に吸着する。
【００５９】
ここで、吸着部２２は、可撓性材料で構成されているので、内部の空気が吸引されると変形する。この吸着部２２の変形によって、筐体１０Ａは下方へ移動する。そして、押圧部９は、筐体１０Ａととともに下方へ移動し、移動ユニット２Ｅ及び２Ｆそれぞれにおいて駆動リング２３’を被吸着面８へ向けて押圧する。
【００６０】
移動ユニット２Ｅ及び２Ｆそれぞれにおいて、押圧部９が駆動リング２３’を押圧すると、軸部２３’ｓは、被吸着面８の法線に対して傾斜する。そして、軸部２３’ｓが傾斜すると、駆動リング２３’は、外周部の一点で被吸着面８と接触した状態となる。図８の（ａ）及び（ｂ）に示された構成では、移動ユニット２Ｅ及び２Ｆそれぞれにおいて、駆動リング２３’と被吸着面８との接面点２３’Ｅ及び２３’Ｆ（図９参照）は、線対称となる軸線Ｘ側にある。
【００６１】
このように駆動リング２３’が外周部の一点で被吸着面８と接触した状態で、制御部（不図示）は、モータドライバを介して駆動モータ（不図示）を駆動させ、移動ユニット２Ｅ及び２Ｆの駆動リング２３を回転させる。
【００６２】
このように駆動リング２３’が回転すると、駆動リング２３’と被吸着面８との接面点に接線方向に摩擦力が生じる。そして、移動ユニット２Ｅ及び２Ｆには、この摩擦力と反対方向の推進力が生じる。この推進力により、走行装置１Ａは、被吸着面８上を走行する。移動ユニット２Ｅ及び２Ｆそれぞれについて、駆動リング２３’の回転数及び回転方向を制御することによって、走行装置１Ａは、前進、後退、右回転、あるいは斜め右移動といった様々な方向に走行する。
【００６３】
図９は、移動ユニット２Ｅ及び２Ｆそれぞれにおける駆動リング２３’の回転方向及び回転数と、走行装置１Ａの駆動走行パターンとの関係を示す模式図である。
【００６４】
例えば、（ｉ）移動ユニット２Ｅ及び２Ｆそれぞれについて駆動リング２３’の回転数が同一であり、かつ、（ｉｉ）移動ユニット２Ｅの駆動リング２３’の回転方向が反時計回り（ｃｃｗ）であり、移動ユニット２Ｆの駆動リング２３’の回転方向が時計回り（ｃｗ）であるとき、走行装置１Ａは、前進する。
【００６５】
また、（ｉ）移動ユニット２Ｅ及び２Ｆそれぞれについて駆動リング２３’の回転数が同一であり、かつ、（ｉｉ）移動ユニット２Ｅの駆動リング２３’の回転方向が時計回り（ｃｗ）であり、移動ユニット２Ｆの駆動リング２３’の回転方向が反時計回り（ｃｃｗ）であるとき、走行装置１Ａは、後退する。
【００６６】
また、（ｉ）移動ユニット２Ｅ及び２Ｆそれぞれについて駆動リング２３’の回転数が同一であり、かつ、（ｉｉ）移動ユニット２Ｅ及び２Ｆの駆動リング２３’の回転方向が時計回り（ｃｗ）であるとき、走行装置１Ａは、右回転する。
【００６７】
また、（ｉ）移動ユニット２Ｅの駆動リング２３’の回転数が移動ユニット２Ｆの駆動リング２３’の回転数よりも小さく、かつ、（ｉｉ）移動ユニット２Ｅの駆動リング２３’の回転方向を反時計回り（ｃｃｗ）であり、移動ユニット２Ｆの駆動リング２３’の回転方向を時計回り（ｃｗ）であるとき、走行装置１Ａは、斜め右方向に走行する。
【００６８】
このように、移動ユニット２Ｅ及び２Ｆそれぞれについて、駆動リング２３’の回転数及び回転方向を制御することよって、走行装置１Ａは、被吸着面８上を様々な方向で走行する。なお、移動ユニット２Ｅ及び２Ｆそれぞれにおける駆動リング２３’の回転数及び回転方向と、走行装置１Ａの走行方向との組合せは、駆動リング２３’と被吸着面８との接面点２３’Ｅ及び２３’Ｆの位置に応じて適宜設定可能である。
【００６９】
本実施形態２に係る走行装置１Ａは、上記実施形態１と同様に、清掃パッドを備えていてもよい。この場合、清掃パッドの材料は、実施形態１と同様である。また、清掃パッドは、実施形態１と同様に、移動ユニット２Ｅ及び２Ｆそれぞれについて、駆動リング２３’の外周を囲むように設けられていてもよい。また、清掃パッドは、移動ユニット２Ｅ及び２Ｆに設けられた２つの駆動リング２３’の外周を囲むように設けられていてもよい。
【００７０】
〔実施形態３〕
本発明のさらに他の実施形態について、図１０及び図１１に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
【００７１】
図１０は、本実施形態に係る走行装置１Ｂの構成を示す斜視図である。また、図１１の（ａ）は、本実施形態に係る走行装置１Ｂの構成を示す底面図であり、図１１の（ｂ）は、本実施形態に係る走行装置１Ｂの構成を示す側面図である。
【００７２】
図１０、並びに図１１の（ａ）及び（ｂ）に示されるように、本実施形態に係る走行装置１Ｂは、４つの移動ユニット、駆動モータ、ポンプ、負圧センサ、バッテリ等を収容する筐体１０を備えた点で、実施形態１と異なる。筐体１０は、例えばシリコン樹脂等の屈曲性を有する材料によって構成されている。
【００７３】
また、図１１の（ａ）及び（ｂ）に示されるように、筐体１０には、凹部１０Ｂが設けられている。凹部１０Ｂは、筐体１０における移動ユニットを収容する４つの収容部分間を連結する連結部分に形成されている。この凹部１０Ｂが設けられていることによって、走行装置１Ｂは、曲がりやすい構造となっている。
【００７４】
このように、筐体１０が屈曲性材料で構成され、かつ、凹部１０Ｂが形成されているので、被吸着面８が曲面である場合、走行装置１Ｂは、曲面に追従して走行することができる。それゆえ、被吸着面が曲面である場合であっても、各移動ユニットについて、吸着部と被吸着面との間に隙間が生じることなく吸着動作を行うことができる。
【００７５】
（変形例）
上述した実施形態では、本発明の走行装置１または１Ａは、被吸着面８を清掃する清掃パッドを備えた構成であった。しかし、本発明の走行装置は、清掃パッドを備えた構成に限定されず、使用用途に応じて様々な装置を備え得る。
【００７６】
例えば、本発明の走行装置は、荷物を運搬する運搬部としての荷役運搬装置を備えた構成であってもよい。この場合、荷役運搬装置は、運搬ケースと運搬ケースを閉塞するケースとを有する。そして、運搬ケースは、例えば図１に示される走行装置１の筐体１０に接続され、走行装置１の走行に連動して移動する。これにより、走行装置１は、運搬ケースに荷物を載せて走行することが可能になる。
【００７７】
また、運搬ケースは、荷物以外にも機能部材等を載せて走行することも可能である。例えば塗装装置や検査装置を載せて走行することで、壁面を塗装したり、検査したりすることも可能である。これにより、人が作業するには危険な場所や、人の手が届かないような場所にある壁面であっても様々な作業を行うことが可能となる。
【００７８】
〔まとめ〕
本発明の態様１に係る走行装置１は、負圧を発生させる負圧発生部（ポンプ４Ａ、４Ｂ）と、上記負圧発生部に接続され、被吸着面８との間で吸着空間を形成する吸着部２２と、上記被吸着面８に対し略垂直な線を回転軸（中空軸２５）として回転する回転体（駆動リング２３）と、上記吸着部２２が上記被吸着面８に吸着したとき、上記回転体の一部を上記被吸着面８に接触させる接触機構（傾斜スペーサ２１）と、を備え、被吸着面８に吸着しながら走行する走行装置１であって、上記被吸着面８の形状に追従して上記被吸着面８と上記吸着部２２との密着状態を維持する密着維持機構（球面座金２９）を備えている。
【００７９】
上記の構成によれば、上記吸着部２２が上記被吸着面８に吸着したとき、上記接触機構によって上記回転体（駆動リング２３）の一部が上記被吸着面８に接触した状態になる。この状態で、上記回転体が上記被吸着面８の法線に対し略垂直な線を回転軸（中空軸２５）として回転すると、上記回転体と被吸着面８との接触部における接線方向に摩擦力が生じる。そして、走行装置１には、この摩擦力と反対方向の推進力が生じる。この推進力により、走行装置１は、被吸着面８上を走行する。
【００８０】
ここで、上記の構成によれば、走行装置は、上記被吸着面８の形状に追従して上記被吸着面８と上記吸着部２２との密着状態を維持する密着維持機構（球面座金２９）を備えている。それゆえ、被吸着面８が曲面である場合であっても、密着維持機構によって、吸着部２２は、曲面に追従して上記吸着部２２との密着状態を維持する。このため、吸着部２２と被吸着面８との間に隙間が生じることなく密着状態を維持して、吸着動作を行うことができる。
【００８１】
その結果、上記の構成によれば、被吸着面８が曲面である場合であっても、走行装置１は、被吸着面８をスムーズに吸着走行することができる。
【００８２】
本発明の態様２に係る走行装置１は、上記態様１において、上記吸着部２２は、上記回転体（駆動リング２３）の回転軸（中空軸２５）部分に設けられており、上記接触機構は、上記吸着部２２に設けられ、上記被吸着面８側に傾斜面（端面２１ａ）が形成されたスペーサ（傾斜スペーサ２１）を備え、上記負圧発生部（ポンプ４Ａ、４Ｂ）による負圧動作中に、上記傾斜面が上記被吸着面８に接することによって、上記回転体の回転軸を傾斜させ、上記回転体の一部を上記被吸着面８に接触させるとともに、上記密着維持機構は、上記吸着部２２に連結した上記回転軸を回動するように支持する軸支持部（球面座金２９）を備えた構成であってもよい。
【００８３】
上記の構成によれば、上記負圧発生部（ポンプ４Ａ、４Ｂ）による負圧動作中に、スペーサ（傾斜スペーサ２１）の傾斜面（端面２１ａ）が上記被吸着面８に接することによって、上記回転体の回転軸が傾斜し、上記回転体の一部が上記被吸着面に接触する。このように接触した状態で上記回転体が回転すると、上記回転体と被吸着面８との接触部における接線方向に摩擦力が生じる。そして、走行装置１には、この摩擦力と反対方向の推進力が生じる。この推進力により、走行装置１は、被吸着面８上を走行する。
【００８４】
また、上記の構成によれば、上記密着維持機構は、上記吸着部２２に連結した上記回転軸を回動するように支持する軸支持部（球面座金２９）を備えているので、回転軸は、所定の角度（θ）の範囲で傾斜して可動する。そして、上記吸着部２２は、上記回転軸に接続されているので、回転軸と同様に、所定の角度（θ）の範囲で傾斜して可動する。
【００８５】
それゆえ、被吸着面８が曲面である場合であっても、吸着部２２は、曲面に追従して所定の角度（θ）の可動範囲内で傾斜する。このため、吸着部２２と被吸着面８との間に隙間が生じることなく密着状態を維持して、吸着動作を行うことができる。そして、吸着動作中、上記回転軸は、さらに上記スペーサにより被吸着面８の法線に対して傾斜する。それゆえ、被吸着面８が曲面である場合であっても、上記回転体の一部を被吸着面８に接触させることができる。その結果、被吸着面８が曲面である場合であっても、走行装置１は、被吸着面８をスムーズに吸着走行することができる。
【００８６】
本発明の態様３に係る走行装置１は、上記態様２において、少なくとも上記回転軸（中空軸２５）を支持するフレーム部材（フレーム筐体２６）を備え、上記軸支持部は、球面座金２９であり、上記回転軸は、上記球面座金２９を介して、上記フレーム部材に支持されている構成であってもよい。
【００８７】
本発明の態様４に係る走行装置１は、上記態様１〜３において、複数の上記回転体（駆動リング２３、２３’）と、上記回転体それぞれの回転方向及び回転数を制御する制御部６と、を備え、上記制御部６は、上記回転方向及び回転数を回転体間で相対的に変化させることによって、走行装置１、１Ａの走行方向及び走行速度を制御する構成である。
【００８８】
上記の構成によれば、制御部６が上記回転方向及び回転数を回転体間で相対的に変化させることによって、走行装置１、１Ａの走行方向及び走行速度を制御するので、前進・後退だけでなく、多様な方向の走行を実現することができる。
【００８９】
本発明の態様５に係る走行装置１Ｂは、上記態様４において、上記回転体（駆動リング２３）それぞれを収容する収容部分と、上記収容部分同士を連結する連結部分とを有する筐体１０を備え、上記筐体１０は、屈曲性材料によって構成されており、底部に凹部１０Ｂが形成されている構成である。
【００９０】
上記の構成によれば、筐体１０が屈曲性材料で構成され、かつ、凹部１０Ｂが形成されているので、被吸着面８が曲面である場合、走行装置１Ｂは、曲面に追従して走行することができる。
【００９１】
本発明の態様６に係る走行装置１は、上記態様１〜５において、上記回転体（駆動リング２３）に、上記被吸着面８を清掃する清掃部（清掃パッド２４）が設けられている構成である。
【００９２】
上記の構成によれば、上記回転体（駆動リング２３）に、上記被吸着面８を清掃する清掃部（清掃パッド２４）が設けられているので、被吸着面８に存在する汚れを除去し塵埃を走行時に除去することが可能になる。
【００９３】
本発明の態様７に係る走行装置１は、上記態様１〜６において、上記回転体（駆動リング２３）は、摩擦抵抗性材料によって構成されている。
【００９４】
上記の構成によれば、上記回転体（駆動リング２３）は、摩擦抵抗性材料によって構成されているので、上記回転体と被吸着面８との接触部における接線方向の摩擦力が大きくなる。このため、走行装置１に生じる推進力が大きくなる。
【００９５】
本発明の態様８に係る走行装置１は、上記態様７において、上記回転体（駆動リング２３）と上記被吸着面８との距離は、上記清掃部（清掃パッド２４）と上記被吸着面８との距離よりも大きい構成である。
【００９６】
上記の構成によれば、上記回転体（駆動リング２３）は、被吸着面８を基準として、上記清掃部（清掃パッド２４）よりも高い位置に配置されているので、走行動作中、上記清掃部は確実に被吸着面８に接触する。それゆえ、上記の構成によれば、上記清掃部によって、被吸着面８に存在する汚れを除去し塵埃を確実に収集することができる。
【００９７】
本発明の態様９に係る走行装置１は、上記態様１〜８において、複数の上記回転体（駆動リング２３）を備え、上記負圧発生部（ポンプ４Ａ、４Ｂ）による負圧動作中に、各回転体は、被吸着面８上の走行装置１の前進方向に対して垂直な方向の一方の端部（接面点２３Ａ〜２３Ｄ）と、被吸着面８とが接触した状態で傾斜している構成である。
【００９８】
上記の構成によれば、各回転体は、上記負圧発生部（ポンプ４Ａ、４Ｂ）による負圧動作中に、被吸着面８上の走行装置１の前進方向に対して垂直な方向の一方の端部（接面点２３Ａ〜２３Ｄ）と、被吸着面８とが接触した状態で傾斜しているので、回転体の回転モーメントが大きく作用し、走行装置１の旋回時の走行性能（走行速度）が向上する。
【００９９】
本発明の態様１０に係る走行装置１は、上記態様１〜９において、上記吸着部２２は、可撓性材料によって構成されている構成である。
【０１００】
これにより、吸着部２２は、変形可能になり、回転体の傾斜に追従して被吸着面との間で吸着空間が形成される。それゆえ、上記の構成によれば、良好な吸着を実現することができる。
【０１０１】
また、吸着部２２が剛性材料によって構成されている場合、負圧動作時、吸着部２２にのみ垂直効力が作用する。その結果、回転体と被吸着面との接触部分に垂直効力が作用せず、回転体が回転しても、被吸着面との間で生じる摩擦力が生じず、空転してしまう。一方、上記の構成によれば、上記吸着部２２は、可撓性材料によって構成されているので、回転体と被吸着面との接触部分に十分な垂直効力が生じる。
【０１０２】
また、本発明の態様１１に係る走行装置１は、上記態様１〜１０において、複数の上記回転体（駆動リング２３）を備え、各回転体は、走行装置１が前進する方向に沿った仮想的な軸線Ｘに対して線対称になるように配置されており、上記負圧発生部（ポンプ４Ａ、４Ｂ）による負圧動作中に、各回転体は、上記軸線Ｘと反対側の端部（接面点２３Ａ〜２３Ｄ）と、被吸着面８とが接触した状態で傾斜している構成である。
【０１０３】
これにより、回転体の回転モーメントがさらに大きく作用し、走行装置１の旋回時の走行性能（走行速度）がさらに向上する。
【０１０４】
また、本発明の態様１２に係る走行装置１は、上記態様１〜１１において、上記吸着部２２は、上記回転体（駆動リング２３）と共に回転せず、上記回転体と別途設けられている構成である。
【０１０５】
上記の構成によれば、上記吸着部２２は、上記回転体と共に回転せず、上記回転体と別途設けられているので、吸着部２２は、回転体の回転による摩耗が生じることがない。それゆえ、上記の構成によれば、吸着走行中に被吸着面に対する吸着部の摩耗を抑制することができる走行装置１を実現することができる。
【０１０６】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０７】
本発明は、壁面等の被吸着面に吸着して走行する走行装置に利用することができる。
【符号の説明】
【０１０８】
１、１Ａ、１Ｂ                      走行装置
２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、２Ｅ、２Ｆ  移動ユニット
３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ              駆動モータ
４Ａ、４Ｂ                          ポンプ（負圧発生部）
５                                負圧センサ
６                                制御部
７                                バッテリ
８                                被吸着面
９                                押圧部（接触機構）
１０、１０Ａ                        筐体
１０Ｂ                              凹部
２１                                傾斜スペーサ（接触機構）
２１ａ                              端面（傾斜面）
２２                                吸着部
２３、２３’                        駆動リング（回転体）
２３’ｓ                            軸部（回転軸）
２４                                清掃パッド（清掃部）
２５                                中空軸（回転軸）
２６                                フレーム筐体
２７                                凹球面部（密着維持機構）
２８                                凸球面部（密着維持機構）
２９                                球面座金（密着維持機構）
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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