(57)【要約】【課題】壁面走行ロボットは、従来、利用方法、利用環境に合わせた専用機が発明されてきた。この個別開発のため、高コストで、汎用的に利用できないロボットが多いとの課題があった。【解決手段】吸着走行脚に必要な機能をモジュール化し、吸着走行ユニットとして発明した。吸着走行ユニットを任意に組み合わせることにより、機能性能が拡大し、任意な構成と出来る自走ロボットを発明し、課題を解決した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリート垂直壁面を吸着自走する走行ロボットにおいて、吸着走行部は吸着走行ユニットの複数台を配設可能な吸着走行部とし、複数の吸着走行部により検査装置部を挟持可能としたことを特徴とする壁面自走ロボット。
【請求項２】
前記吸着走行ユニットは、壁面と平行に左右方向に移動するＸ方向移動機構と、壁面と平行に上下方向に移動するＹ方向移動機構と、壁面方向に伸縮するＺ方向伸縮機構と、壁面吸着機構と、前記一連の吸着動作を制御する吸着伸縮移動分散制御装置とを備え、機能モジュールがユニット化されていることを特徴とする請求項１に記載の壁面自走ロボット。
【請求項３】
前記吸着走行部は、前記吸着走行ユニットを格子状に設けられた枠体であり、該吸着走行ユニットを格子状空間の任意な位置に、複数台配設可能としたことを特徴とする壁面自走ロボット。
【請求項４】
前記吸着走行ユニットの制御は、該吸着走行ユニットに搭載される吸着伸縮移動分散制御装置により行われ、ロボットには複数の該吸着伸縮移動分散制御装置と、その制御を司る統合制御装置と、吸着伸縮移動分散制御装置と統合制御装置の間のコマンド・ステータス制御を行うＣＡＮ通信手段とを備え、ロボットの一連の動作を制御することを特徴とする請求項１に記載の壁面自走ロボット。
【請求項５】
前記Ｚ方向伸縮機構は、方形体の３段重ね構造であって、方形体側面の各々の４側面に設けられたリンク機構により伸縮自在に連結された方形体伸縮機構と、中段方形体に系合し中段方形体に螺設されたボールネジ機構と、上段方形体のボールネジ機構に固設されたＺ方向伸縮モータとからなる請求項１に記載の壁面自走ロボット。
【請求項６】
前記Ｚ方向伸縮機構において、上段・中段の方形体を貫通し、下段方形体に固設される横ずれ防止の伸縮支持杆が更に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の壁面自走ロボット。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、壁面吸着自走ロボットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、社会インフラの経年劣化、環境劣化が懸念されております。
社会インフラの形状に合わせ様々な壁面走行ロボットの発明開示が行われてきた。
【０００３】
従来の壁面走行ロボットは利用に合わせて個別の専用機として発明されたものが多い。
特開平８−２５７９５１号広報によれば、環状の本体枠２と、この本体枠２から下ろさ
れた複数本の脚機構１０Ａ，１０Ｂ・・・１０Ｈと、これらの脚機構１０Ａ，１０Ｂ・・・１０Ｈの先端に取付けられた真空吸盤３０・・・とからなり、本体枠２を可撓性部材で形成したことを特徴とする吸着式壁面歩行装置として発明された。
【０００４】
特開平１１−７９０１９号広報によれば、外側吸着枠２と内側吸着枠３とが移動自在に組み合わされた吸着機構と、外側吸着枠２および内側吸着枠３にそれぞれ設けた吸着要素12，16と、外側吸着枠２の吸着要素12を被切断壁面に吸着固定させた状態で内側吸着枠３の吸着要素16を浮かせ、つぎに移動操作して内側吸着枠３の吸着要素16を移動して被切断面に吸着固定させて、この状態で外側吸着枠２の吸着要素12を浮かせて移動する動作を交互に繰り返して吸着機構を移動させる移動機構と、この移動機構または吸着機構に搭載した切断機構と、前記吸着機構本体，移動機構，切断機構をそれぞれ制御する制御装置とからなるものとして発明された。
【０００５】
この様に、用途に対応、環境に適用したものとして発明されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−２５７９５１号広報
【特許文献２】特開平１１−７９０１９号広報
【特許文献３】特公平２−５８０７０号広報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来、利用に適応し、環境に適応した、個別の専用機として発明されたものが多く、利用形態の変化に適用しロボット性能の拡充、構造の変更が可能な壁面走行ロボットはなかった。
本発明は、吸着走行脚のユニット化と枠体配設への自由度確保により、課題解決を図った発明である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明では、ロボットを吸着走行部と、複数の吸着走行部により挟持される検査装置部から構成し、吸着走行部と検査装置部の組み合わせを構成自由とした。
吸着走行部は吸着走行の要となる吸着走行脚をその制御機構も含めユニット化・モジュール化をし、任意位置に任意台数配設可能とした。
【０００９】
請求項１によれば、コンクリート垂直壁面を吸着自走する走行ロボットにおいて、吸着走行部は吸着走行ユニットの複数台を配設可能な吸着走行部とし、複数の吸着走行部により検査装置部を挟持可能とした。
【００１０】
請求項２によれば、前記吸着走行ユニットは、壁面と平行に左右方向に移動するＸ方向移動機構と、壁面と平行に上下方向に移動するＹ方向移動機構と、壁面方向に伸縮するＺ方向伸縮機構と、壁面吸着機構と、前記一連の吸着動作を制御する吸着伸縮移動分散制御装置とを備え、機能モジュールがユニット化をすることが出来た。
【００１１】
請求項３によれば、前記吸着走行部は、前記吸着走行ユニットを格子状に設けられた枠体であり、該吸着走行ユニットを格子状空間の任意な位置に、複数台配設可能とすることが出来た。
【００１２】
請求項４によれば、前記吸着走行ユニットの制御は、該吸着走行ユニットに搭載される吸着伸縮移動分散制御装置により行われ、ロボットには複数の該吸着伸縮移動分散制御装置と、その制御を司る統合制御装置と、吸着伸縮移動分散制御装置と統合制御装置の間のコマンド・ステータス制御を行うＣＡＮ通信手段とを備え、ロボットの一連の動作を制御することを可能とした。
【００１３】
請求項５によれば、前記Ｚ方向伸縮機構は、方形体の３段重ね構造であって、方形体側面の各々の４側面に設けられたリンク機構により伸縮自在に連結された方形体伸縮機構と、中段方形体に系合し中段方形体に螺設されたボールネジ機構と、上段方形体のボールネジ機構に固設されたＺ方向伸縮モータとからなり、強固な伸縮機構が実現できた。
【００１４】
請求項６によれば、前記Ｚ方向伸縮機構において、上段・中段の方形体を貫通し、下段方形体に固設される横ずれ防止の伸縮支持杆が更に設けられ、より強固な伸縮脚構造を実現できた。
【発明の効果】
【００１５】
吸着走行脚をユニットとして、その制御を含めユニット化したため、ロボット筐体枠体内の任意位置に任意台数を配設することが可能となり、壁面自走ロボットの拡張性が高まり、また、前記吸着走行脚ユニットの交換は容易であり、保守性が高まった。
【００１６】
検査装置部は、複数の吸着走行部により挟持される検査装置は、利用に応じた多種の検査装置への変更が容易となった。
【００１７】
吸着走行脚にはリンク機構と横ずれ防止杆を設け、回転モーメント力及び横ずれ力への対応性を備えたため、自走ロボットの荷重を支える強固な吸着走行脚を実現できた。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は本発明の吸着走行部と検査装置部とを備えた自走ロボットの実施例斜視図である。
【図２】図２は本発明の吸着走行部のみからなる自走ロボットの実施例斜視図である。
【図３】図３は実施例を説明するための吸着走行部の構成を図示したものである。
【図４】図４は実施例を説明するための筐体枠体の図示である。
【図５】図５は実施例を説明するための吸着走行ユニットの図示である。
【図６】図６は吸着伸縮脚を除く吸着走行ユニットの図示である。
【図７】図７は実施例を説明するためのＹ軸移動枠の図示である。
【図８】図８は吸着伸縮脚の図示である。
【図９】図９は実施例を説明するための伸縮機構部の拡大図示である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明を以下の実施例に基づき説明する。  
【実施例】
【００２０】
図１及び２に図示する様に、複数の吸着走行部３が検査装置部４を挟持可能様に構成でき、また複数の吸着走行部３のみにても自走ロボットの構成は可能となっている。
【００２１】
図３に示す吸着走行部３は図４に示す枠体６の枠体・吸着走行ユニット連結具６−２に、図５に示す吸着走行ユニット５を配設した構造であり、吸着走行ユニット５の増設や交換が容易な構造とした。
【００２２】
このため、図５に示す様に、吸着走行ユニット５には吸着壁横方向のＸ方向移動機構５−２、吸着壁上下方向のＹ方向移動機構５−１、吸着壁方向に伸縮する吸着伸縮脚７を設け、それらを制御するため図８に示す様に、吸着伸縮脚７に吸着伸縮移動分散制御装置１３を載設し、図示されない集中制御装置との間で制御機能分担を図り、集中制御装置と吸着伸縮移動分散制御装置１３との間は、汎用的なＣＡＮ通信により命令とステータスの交換を図り、全体制御が行われている。
また、吸着走行ユニット５ではモジュール化のため、全体へ接続するためのＣＡＮ通信コネクタ及び電源コネクタが吸着走行ユニット５毎に設けられている。
【００２３】
図５の吸着走行ユニット５から図８に示す吸着伸縮脚７を除いた構成を図６に示す。
図６は、方形材の内側に方形の切欠きを備える外枠方形材からなるＹ方向移動機構５−１と、方形切欠きの内側に設けられ、前記外枠材の切欠き内側側面に対面で設けられた１対のＹ移動ガイドレール５−１−３に内接し摺動自在なＹ移動ベアリングローラを備える図７に示す内枠方形材からなるＸ方向移動機構５−２が設けられる。
【００２４】
前記Ｘ方向移動機構５−２の内枠方形材も、方形材の内側に方形の切欠きを備え、切欠き内側側面には対面で１対のＸ移動ガイドレール５−２−３が設けられる。
前記Ｘ移動ガイドレールの内側には、図８に示す吸着伸縮脚７が、図９に示すＸ移動ベアリングローラ２１が前記Ｘ移動ガイドレール５−２−３に内接し摺動自在に設けられる。
【００２５】
前記吸着伸縮脚７のＸ方向（壁面左右方向）への移動を可能とするため、前記Ｘ方向移動機構５−２の前記内枠方形材には、Ｘ駆動機構５−２−１、Ｘ移動機構５−２−２が設けられ、Ｘ移動機構５−２−２に締結される前記吸着伸縮脚７はＸ駆動機構５−２−１の制御によりＸ方向（壁面左右）への移動を行うことが出来る。
【００２６】
外枠方形材からなる前記Ｙ方向移動機構５−１の切欠き内側に設けられる前記Ｘ方向移動機構５−２は、前記Ｙ方向移動機構５−１に設けられたＹ移動機構５−１−２に締結され、Ｙ駆動機構５−１−１の制御によりＹ移動機構５−１−２を通じて、Ｙ方向（壁面上下）への移動を行うことが出来る。
【００２７】
前記吸着走行ユニット５は、各々独立したＹ移動機構５−１−２、Ｙ駆動機構５−１−１とＸ移動機構５−２−２、Ｘ駆動機構５−２−１を備えるため、前記吸着伸縮脚７は壁面左右方向、壁面上下方向の任意の位置に制御することが出来る。
【００２８】
図８に示す吸着伸縮脚７の伸縮機構は、伸縮上段方形体９、伸縮中段方形体１０、伸縮下段方形体１１の方形体４側面各々に、２本１対からなる伸縮リンク杆１２を設け、前記伸縮リンク杆１２の一端を伸縮上段方形体９及び前期伸縮下段方形体１１の所定位置に設けられた穴に系合し、前記伸縮リンク杆１２の他端は伸縮リンク杆結合部２０を設け、伸縮中段方形体１０の所定位置に設けられた伸縮摺動切欠き１８に挾入され摺動自在な伸縮動作を行うことが出来る。
また、前期伸縮下段方形体１１に固設され、伸縮上段方形体９と伸縮中段方形体１０とを遊貫する伸縮支持杆１４を複数設ける。
また、前記伸縮中段方形体１０にはＺ方向（壁面方向）伸縮ボールネジ１５に螺合するナット１６を設け、前記伸縮ボールネジ１５は伸縮上段方形体９に設けられたＺ駆動機構（壁面方向伸長モータ）１７と系合される。
前記Ｚ駆動機構の制御により、前記Ｚ方向（壁面方向）伸縮ボールネジ１５は回転し、ナット１６に系合する前記伸縮上段方形体９と前期伸縮中段方形体１０と前期伸縮下段方形体１１の間は伸縮可能に構成される。
【００２９】
伸縮下段方形体１１の所定位置には、吸着パッド１９が固設されるため、吸着パッド１９も壁面に対して伸縮可能に設けられる。
【００３０】
前記伸縮方形体の四側面に設けられたリンク構造と前記上段中段の伸縮方形体を遊貫し、下端を前期伸縮下段方形体１１に固設される伸縮支持杆１４により、走行ロボットの荷重を支える堅固な吸着伸縮脚が出来、自走式ロボットが実現できた。
また、堅固な吸着伸縮脚を、任意に左右移動、上下移動可能とし、必要機能をモジュールに纏めることで、ユニット化され汎用性が広がる自走ロボットができた。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
コンクリート壁、モルタル壁やタイル壁等の凹凸壁、段差壁を走行するユニット型自走式ロボットであり、幅広い利用ができる。
【符号の説明】
【００３２】
１  検査装置を挟持した壁面自走ロボット
２  走行部のみで構成された壁面自走ロボット
４  検査装置部
３  吸着走行部
５  吸着走行ユニット
５−１  Ｙ方向（壁面上下）移動機構
５−１−１  Ｙ駆動機構（モータ）
５−１−２  Ｙ移動機構（タイミングベルト機構）
５−１−３  Ｙ移動ガイドレール
５−２  Ｘ方向（壁面左右）移動機構
５−２−１  Ｘ駆動機構（モータ）
５−２−２  Ｘ移動機構（タイミングベルト機構）
５−２−３  Ｘ移動ガイドレール
５−２−４  Ｙ移動ベアリングローラ
６  枠体
６―１  枠体材
６−２  枠体・吸着走行ユニット連結具
７  吸着伸縮脚
８  真空発生機器
９  伸縮上段方形体
１０  伸縮中段方形体
１１  伸縮下段方形体
１２  伸縮リンク杆
１３  吸着伸縮移動分散制御装置
１４  伸縮支持杆
１５  Ｚ方向伸縮ボールネジ
１６  ナット
１７  Ｚ駆動機構（壁面方向伸長モータ）
１８  伸縮摺動切欠き
１９  吸着パッド
２０  伸縮リンク杆結合部
２１  Ｘ移動ベアリングローラ
【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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