JP2010070172A - Ceiling space mobile robot - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、天井裏を移動するのに適した天井裏移動ロボットに関し、特に、建築用鋼製天井下地材(軽天)が施された天井裏を移動するのに適した天井裏移動ロボットに関する。 BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a ceiling moving robot suitable for moving the ceiling, and more particularly, to a ceiling moving robot suitable for moving the ceiling on which a construction steel ceiling base material (light sky) is applied. .
従来、ビルや店舗等の天井裏におけるネットワークケーブルや電気機器ケーブルなどの配線作業は、ほとんどの場合、天井を設置した後に作業員が点検口から天井裏に入り込み、人手により行っている。ところが、天井裏は狭隘な環境のため、作業性が極めて悪く、足を踏み外した場合には天井ボードを壊してしまうことがある。そのため、長尺の棒状の道具でケーブル端を掴み、点検口間で橋渡ししながら配線することもしばしば行われているが、点検口間の距離が長い場合、作業性が悪い。 Conventionally, wiring work such as network cables and electrical equipment cables in the back of a ceiling of a building or a store is mostly performed manually by an operator entering the back of the ceiling through an inspection port after the ceiling is installed. However, since the back of the ceiling is a narrow environment, workability is extremely poor, and the ceiling board may be broken if the foot is removed. For this reason, the cable end is often grasped with a long rod-shaped tool and wired while being bridged between the inspection ports. However, when the distance between the inspection ports is long, workability is poor.
一方、例えば特許文献1に記載のように、近年、地震等の災害発生時に瓦礫に閉じ込められた人の探索や人命救助のためのロボットや、他の軽作業を行うロボットの開発が進められており、このロボットの足回り部には不整地での移動を可能にするためにクローラが採用されている。 On the other hand, as described in, for example, Patent Document 1, in recent years, development of a robot for searching for a person who is trapped in rubble at the time of a disaster such as an earthquake or a lifesaving robot, or a robot that performs other light work has been promoted. In addition, a crawler is employed in the underbody portion of the robot to enable movement on rough terrain.
天井裏移動ロボットにおいても、足回り部にクローラを採用することが、その小型かつ高い障害物の乗り越え能力から最も有効であると考えられるが、実際に適用を試みたところ、図7に示すようにクローラ100のベルト101に形成されている凹凸部が軽天金具102やアンカーボルト用金具103などの天井裏金具に引っ掛かってしまい、ロボットが移動不可能となる事態が発生した。また、この状態から無理に移動させようとすると、天井裏金具を変形させてしまうことが判明した。
It is considered that the use of crawlers in the undercarriage part of the mobile robot in the ceiling is the most effective because of its small and high ability to get over obstacles. When actually applied, as shown in FIG. In addition, the uneven portions formed on the
そこで、本発明においては、軽天金具やアンカーボルト用金具などの天井裏金具が存在する天井裏環境での移動に適した天井裏移動ロボットを提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide an overhead ceiling mobile robot suitable for movement in an overhead ceiling environment where ceiling brackets such as light ceiling brackets and anchor bolt brackets are present.
本発明の天井裏移動ロボットは、車輪の回転により移動する天井裏移動ロボットであって、車輪は、ハブの周囲に放射状に配置された可撓性および復元性を有する複数のスポーク状板材により構成されたものであることを特徴とする。 The overhead traveling mobile robot of the present invention is an overhead traveling mobile robot that moves by the rotation of a wheel, and the wheel is constituted by a plurality of spoke-like plate members having flexibility and resilience arranged radially around the hub. It is characterized by being made.
本発明の天井裏移動ロボットによれば、天井裏に軽天金具やアンカーボルト用金具などの天井裏金具が存在する場合には、車輪が回転する際に走行方向前方にはスポーク状板材が上から下へと連続的に下降してくるため、この天井裏金具の天面にスポーク状板材が掛かり、車軸側を持ち上げる。これにより、天井裏移動ロボットは、天井裏金具を乗り越えながら移動することができる。 According to the ceiling back mobile robot of the present invention, when a ceiling back bracket such as a light ceiling bracket or an anchor bolt bracket is present on the ceiling, the spoke-like plate material is placed forward in the traveling direction when the wheel rotates. Because it descends continuously from the bottom to the top, a spoke-like plate material hangs on the top surface of the ceiling bracket and lifts the axle side. Thereby, the ceiling back mobile robot can move over the ceiling bracket.
一方、走行方向後方ではスポーク状板材が下から上へと上昇しているが、このスポーク状板材が天井裏金具の凹凸部に引っ掛かった場合には、このスポーク状板材はその可撓性により変形して脱離し、その復元性により元の状態へと戻る。これにより、天井裏移動ロボットは凹凸部にスタックすることなく移動を続けることができる。 On the other hand, the spoke-like plate material rises from the bottom to the upper side in the running direction, but when this spoke-like plate material is caught on the uneven part of the ceiling back bracket, the spoke-like plate material is deformed due to its flexibility. Then, it desorbs and returns to its original state due to its recoverability. Thereby, the ceiling back mobile robot can continue to move without being stacked on the uneven portion.
ここで、スポーク状板材は、車輪の回転軸中心からこのスポーク状板材の先端までの長さrに対して、自重による先端の変形量が0.1r以下、かつ車輪の回転軸に最大駆動トルクが作用したときの先端の変形量が0.3r以上であることが望ましい。これにより、天井裏金具の乗り越え能力および凹凸部への非スタック能力に優れた天井裏移動ロボットが得られる。 Here, the spoke-like plate material has a deformation amount of the tip due to its own weight of 0.1 r or less with respect to the length r from the center of the wheel rotation axis to the tip of the spoke-like plate material, and the maximum drive torque on the wheel rotation shaft. It is desirable that the amount of deformation of the tip when the is applied is 0.3r or more. As a result, it is possible to obtain an overhead traveling mobile robot that is excellent in the ability to climb over the ceiling bracket and the non-stacking ability to the uneven portion.
また、スポーク状板材は、スポーク状板材の回転軸中心から先端までの長さrが、最大乗り上げ可能高さ/1.4以上であることが望ましい。これにより、天井裏金具天面とスポーク状板材の先端との間に、乗り上げのために十分な静止摩擦力を確保することが可能となる。 In addition, the spoke-like plate material desirably has a length r from the center of the rotation axis to the tip of the spoke-like plate material of a maximum rideable height / 1.4 or more. As a result, it is possible to secure a sufficient static frictional force for riding between the top surface of the ceiling back bracket and the tip of the spoke-like plate material.
また、本発明に係るスポーク状板材は、車輪の1つに対して3〜6枚、より好ましくは4または5枚であることが望ましい。車輪の1つに対してスポーク状板材が3〜6枚の場合、天井裏金具を乗り越えたり、凹凸部から脱離したりする際に他のスポーク状板材が邪魔になるのを防止することができ、効率良く移動を続けることが可能となる。特に、車輪の1つに対してスポーク状板材が4または5枚の場合、天井裏金具の乗り越え能力と凹凸部からの離脱能力と滑らかな移動との全ての面においてバランスが良く、最適である。 Further, the spoke-like plate material according to the present invention is desirably 3 to 6, more preferably 4 or 5, to one of the wheels. When there are 3-6 spoke-like plate members for one of the wheels, it is possible to prevent other spoke-like plate members from getting in the way when getting over the ceiling-back bracket or detaching from the uneven part. It is possible to continue moving efficiently. In particular, when there are four or five spoke-like plate members for one wheel, the balance between the ability to get over the ceiling bracket, the ability to detach from the uneven parts, and smooth movement is well balanced and optimal. .
なお、車輪の1つに対して2枚以下の場合には、平地においても車軸の上下の移動が大きすぎ、天井裏金具の天面に掛かりにくくなる。また、3枚の場合には天井裏金具の乗り越え能力は高いが、上下の移動が大きいので滑らかな移動ができなくなる。一方、7枚以上の場合には、乗り越える天井裏金具が高い場合に、天井裏金具の天面よりも先に側面に掛かってしまうようになり、乗り越えにくくなる。6枚の場合には、より滑らかな移動が可能であるが、天井裏金具の乗り越え能力が劣ってしまう。 In the case of two or less wheels per wheel, the vertical movement of the axle is too large even on a flat ground, making it difficult to get on the top surface of the ceiling bracket. In the case of three pieces, the ability to get over the ceiling / back bracket is high, but since the vertical movement is large, smooth movement cannot be achieved. On the other hand, in the case of seven or more sheets, when the ceiling back bracket overcoming is high, the ceiling back bracket is hung on the side surface before the top surface of the ceiling back bracket, and it is difficult to get over. In the case of six sheets, a smoother movement is possible, but the ability to get over the ceiling lining metal is inferior.
(1)ハブの周囲に放射状に配置された可撓性および復元性を有する複数のスポーク状板材により構成された車輪により、天井裏金具の天面にスポーク状板材を掛けて乗り越えながら移動することができるとともに、スポーク状板材の可撓性および復元性により凹凸部にスタックすることなく移動を続けることができる天井裏環境での移動に適した天井裏移動ロボットが得られる。 (1) A wheel composed of a plurality of spoke-like plate materials having flexibility and resilience arranged radially around the hub is moved while riding over the spoke-like plate material on the top surface of the ceiling back bracket. Thus, a ceiling-bottomed mobile robot suitable for movement in a ceiling-back environment that can continue to move without being stacked on the concavo-convex portion due to the flexibility and resilience of the spoke-like plate material can be obtained.
(2)スポーク状板材が、車輪の回転軸中心からこのスポーク状板材の先端までの長さrに対して、自重による先端の変形量が0.1r以下、かつ車輪の回転軸に最大駆動トルクが作用したときの先端の変形量が0.3r以上であることにより、天井裏金具の乗り越え能力および凹凸部への非スタック能力に優れた天井裏移動ロボットが得られる。 (2) The spoke-like plate material has a tip deformation amount of 0.1 r or less due to its own weight with respect to the length r from the center of the wheel rotation axis to the tip of the spoke-like plate material, and the maximum drive torque on the wheel rotation shaft. When the amount of deformation of the tip when 0.32 is applied is 0.3 r or more, an overhead traveling mobile robot excellent in the ability to get over the ceiling bracket and the non-stacking ability to the uneven portion can be obtained.
(3)スポーク状板材が、スポーク状板材の回転軸中心から先端までの長さrが、最大乗り上げ可能高さ/1.4以上であることにより、天井裏金具天面とスポーク状板材の先端との間に、乗り上げのために十分な静止摩擦力を確保することが可能となり、乗り越え能力に優れた天井裏移動ロボットが得られる。 (3) The length of the spoke-shaped plate material from the center of rotation axis to the tip of the spoke-shaped plate material is the maximum rideable height / 1.4 or more, so that the top surface of the ceiling back bracket and the tip of the spoke-shaped plate material In the meantime, it is possible to secure a sufficient static frictional force for getting on, and it is possible to obtain an overhead mobile robot with excellent climbing ability.
(4)車輪の1つに対して3〜6枚である場合、天井裏金具を乗り越えたり、凹凸部から脱離したりする際に他のスポーク状板材が邪魔になるのを防止することができ、効率良く移動を続けることができる天井裏環境での移動に最適な天井裏移動ロボットが得られる。 (4) When there are 3 to 6 wheels for one wheel, it is possible to prevent other spoke-like plate materials from getting in the way when climbing over the ceiling bracket or detaching from the uneven portion. Thus, an overhead ceiling mobile robot can be obtained that is capable of continuing to move efficiently and that is optimal for movement in an overhead environment.
図1は本発明の実施の形態における天井裏移動ロボットの斜視図である。図1において、本発明の実施の形態における天井裏移動ロボット1は、車体2の4隅にそれぞれ1つずつ車輪3を備えたものである。車体2の前後の車輪3には、それぞれホイール4が固定されている。車体2の左右の車輪3は、前後の車輪3がそれぞれ歯付きベルトやチェーンなどの同期伝動可能な伝動機構5によって連動するようになっている。モータ6は、左右のホイール4の1つずつをそれぞれ別々に駆動するように左右に1個ずつ設けられている。
FIG. 1 is a perspective view of a ceiling back mobile robot according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, an overhead ceiling mobile robot 1 according to an embodiment of the present invention includes one wheel 3 at each of four corners of a
また、車体2には、天井裏に配線するネットワークケーブルや電気機器ケーブルなどのケーブルを仮止めするためのフック7を備えている。また、図示しないが、車体2には、モータ6の回転をそれぞれ遠隔制御するための制御装置や、モータ6および制御装置を動作させるための電源などが搭載されている。
In addition, the
車輪3は、それぞれハブ30の周囲に5枚のスポーク状板材31が等間隔に配置されたものである。それぞれのスポーク状板材31は、扁平な矩形平板であり、ハブ30の回転軸(車軸)を中心として放射状に配置されている。また、本実施形態においては、スポーク状板材31の主面(最も広い面)31aが車輪3の回転方向に対して垂直となるように配置されているが、走行安定性を向上させるために若干の内向角を付けて配置することも可能である。
Each of the wheels 3 has five spoke-
スポーク状板材31は可撓性および復元性を有するように構成されたものである。例えば、板材自体を柔軟な樹脂により形成したり、ばね等の弾性部材により可撓部を形成したりすることができる。なお、本実施形態における天井裏移動ロボット1は、走行環境条件として、障害物高さ(乗り越えるべき高さ)h<60mm、繋引力<1.0kg程度、吊りボルト最小間隔(通過すべき最小幅)W>600、配管などによる上部最小高さ(通過すべき上部隙間)H>500mmを想定している。
The spoke-
この走行環境条件において、スポーク状板材31の大きさは、車軸方向の幅(以下、「スポーク幅」と称す。)w=30mm、車軸中心からスポーク状板材31の先端までの半径方向の長さ(以下、「スポーク長さ」と称す。)r=90mmである。また、天井裏移動ロボット1の全長LRは450mm、全幅WRは350mm、全高HRは180mmである。
Under this traveling environment condition, the spoke-
図2は図1の天井裏移動ロボット1を用いた天井裏空間での配線作業の様子を示す説明図である。図2に示す例では、上記構成の天井裏移動ロボット1は、天井に設けられた点検口Aから点検口BまでパイロットケーブルCを橋渡すために利用される。この天井裏空間には、軽天により形成された天井梁D、天井梁Dの吊りボルトEや、照明器具等の障害物Fが存在する。 FIG. 2 is an explanatory diagram showing a state of wiring work in the ceiling space using the ceiling mobile robot 1 of FIG. In the example shown in FIG. 2, the ceiling back mobile robot 1 having the above-described configuration is used to bridge the pilot cable C from the inspection port A to the inspection port B provided on the ceiling. In this ceiling space, there are a ceiling beam D formed by a light sky, a suspension bolt E of the ceiling beam D, and an obstacle F such as a lighting fixture.
作業員は、天井裏移動ロボット1のフック7にパイロットケーブルCを取り付け、この天井裏移動ロボット1を点検口Aから天井裏空間内に入れ、遠隔制御することにより吊りボルトEや障害物Fなどを避けながら点検口Bまで走行させる。このとき、2つのモータ6を個別に速度制御することで、車体2の前後移動と向き変えを行う。この天井裏移動ロボット1の走行経路の途中には天井梁Dが存在するが、天井裏移動ロボット1は、この天井梁Dについては乗り越えながら移動する。
An operator attaches a pilot cable C to the
図3は天井裏移動ロボット1の車輪3が天井梁Dを乗り越える様子を示す説明図である。図3の左側に示すように、天井裏移動ロボット1の車輪3のスポーク状板材31は、回転中に走行方向前方の天井梁Dの天面に接触すると弾性変形して、その先端部分を天井梁Dの天面に掛け、この先端部分を支点としてハブ30すなわち車軸側を持ち上げる。このまま車輪3が回転すると、車輪3はこのスポーク状板材31の先端部分を支点として天井梁Dを乗り越えるので、天井裏移動ロボット1は走行を続けることができる。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a state in which the wheels 3 of the ceiling back mobile robot 1 get over the ceiling beam D. As shown on the left side of FIG. 3, the spoke-
一方、図3の右側に示すように、車輪3のスポーク状板材31の移動経路上に吊りボルトEのアンカー金具Gなどが存在した場合、スポーク状板材31はアンカー金具Gに接触すると弾性変形して、脱離する。したがって、天井裏移動ロボット1はアンカー金具Gの凹凸部にスタックすることなく走行を続けることができる。
On the other hand, as shown on the right side of FIG. 3, when the anchor fitting G of the suspension bolt E is present on the moving path of the spoke-
また、本実施形態においては、車輪3の1つに対して5枚のスポーク状板材31を設けているが、4枚とすることも可能である。なお、車輪3の1つに対して3枚とすることも可能である。この場合、天井裏金具の乗り越え能力は高くなるが、平地においても車軸の上下の移動が大きくなるので、滑らかな移動ができなくなる。一方、6枚とすることも可能である。この場合、上下の移動が小さくなるのでより滑らかな移動が可能となるが、乗り越える天井裏金具が高い場合に、天井裏金具の天面よりも先に側面に掛かってしまうようになり、乗り越えにくくなる。
Further, in the present embodiment, five spoke-
まず、スポーク状板材の枚数と乗り越え能力について検証した。図4はスポーク状板材の枚数を1〜5枚とした場合の乗り上げ能力を比較した例を示している。なお、スポーク状板材の表面にはゴムシートなどの適切な表面材料を選択することにより、このスポーク状板材と地面(天井裏面)および天井裏金具天面の段差表面には十分な摩擦があるとする。図4(a)に示すように、スポーク状板材が1枚の場合、h(最高乗り上げ高さ)は約0.45d(d:車輪半径×2)であった。また、同図(b)に示すように、スポーク状板材が2枚の場合、h≒0.9d(d:車輪直径)であった。同様に、同図(c)、(d)、(e)に示すように、スポーク状板材がそれぞれ3枚、4枚、5枚の場合、h≒0.7d、0.6d、0.55dであった。 First, we verified the number of spoke-like plates and the ability to overcome them. FIG. 4 shows an example in which the riding capacity is compared when the number of spoke-like plate members is 1 to 5. In addition, by selecting an appropriate surface material such as a rubber sheet on the surface of the spoke-like plate material, there is sufficient friction between the spoke-like plate material and the stepped surface of the ground (ceiling back surface) and ceiling ceiling bracket top surface. To do. As shown in FIG. 4A, in the case of one spoke-like plate material, h (maximum ride height) was about 0.45d (d: wheel radius × 2). Further, as shown in FIG. 4B, when two spoke-shaped plate members were used, h≈0.9d (d: wheel diameter). Similarly, as shown in (c), (d), and (e) in the figure, when the number of spoke-like plate members is 3, 4, and 5 respectively, h≈0.7d, 0.6d, and 0.55d. Met.
この結果、スポーク状板材は2枚の場合が最も乗り上げ高さが高く、枚数が多くなるにつれて乗り上げ可能高さは低くなることが分かった。しかし、枚数が少なくなると、車軸の上下の移動量が大きくなり、滑らかな移動ができなくなるので、実用上は4〜5枚が最適である。スポーク状板材が4〜5枚の場合、スポーク状板材の回転軸中心から先端までの長さrは最大乗り上げ可能高さ/1.4以上となる。 As a result, it was found that when the number of spoke-like plate members is two, the height of the board is highest, and the height that can be picked up becomes lower as the number of sheets increases. However, if the number of sheets decreases, the amount of vertical movement of the axle increases and smooth movement cannot be achieved. Therefore, 4 to 5 sheets is optimal for practical use. When the number of spoke-like plate members is 4 to 5, the length r from the rotation axis center to the tip of the spoke-like plate member is the maximum rideable height / 1.4 or more.
また、従来の他の種の車輪との乗り上げ能力を比較した結果、通常の車輪の場合は0.3d〜0.2d、クローラの場合は0.5d〜0.3dであったが、図4の本実施例では3枚〜5枚において0.7d〜0.55dであり、本実施例におけるスポーク状板材の車輪の乗り上げ能力が最も優れていることが確認できた。 Further, as a result of comparing the riding ability with other types of conventional wheels, it was 0.3d to 0.2d for a normal wheel and 0.5d to 0.3d for a crawler. In this example, it was 0.7d to 0.55d in 3 to 5 sheets, and it was confirmed that the wheel-carrying ability of the spoke-like plate material in this example was the most excellent.
次に、スポーク状板材の弾性特性と非スタック能力について検証した。図5は障害物の乗り越え時の車輪の様子を示している。図5に示すように、乗り越え時は天井裏移動ロボットの自重を支えるために、自重に相当する力F1に対してわずかな変形量となるように弾性特性を設定した。この結果、車輪の回転軸中心からこのスポーク状板材の先端までの長さrに対して、自重による先端の変形量が0.1r以下の場合に障害物の乗り越えがスムーズに実現できた。 Next, the elastic properties and non-stacking ability of the spoke-like plate material were verified. FIG. 5 shows the state of the wheels when overcoming an obstacle. As shown in FIG. 5, in order to support the weight of the overhead mobile robot when getting over, the elastic characteristics are set so that the amount of deformation is small with respect to the force F1 corresponding to the weight. As a result, overcoming obstacles was smoothly realized when the deformation amount of the tip due to its own weight was 0.1 r or less with respect to the length r from the center of the wheel rotation axis to the tip of the spoke-like plate material.
図6は障害物にスタックする例とスタック状態を回避する例を示している。図6に示すように、車輪のスポーク状板材31が障害物50,51に引っ掛かり、スタックするような状況においては、スポーク状板材31が弾性変形してスタック状態を回避するように、車軸に十分な駆動トルクを作用させる。このとき、スポーク状板材31の先端の変形量が0.3r以上の場合に障害物50,51の回避がスムーズに実現できた。
FIG. 6 shows an example of stacking on an obstacle and an example of avoiding a stack state. As shown in FIG. 6, in a situation where the spoke-
本発明の天井裏移動ロボットは、ビルや店舗等の天井裏を移動させて配線作業を行うための装置として有用である。 The ceiling back mobile robot of the present invention is useful as an apparatus for performing wiring work by moving the ceiling back of a building or a store.
1 天井裏移動ロボット
2 車体
3 車輪
30 ハブ
31 スポーク状板材
4 ホイール
5 伝動機構
6 モータ
7 フック
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Underfloor
Claims (4)
前記車輪は、ハブの周囲に放射状に配置された可撓性および復元性を有する複数のスポーク状板材により構成されたものである天井裏移動ロボット。 An overhead movement robot that moves by the rotation of wheels,
The above-mentioned wheel is an overhead mobile robot, which is composed of a plurality of spoke-like plate materials having flexibility and resilience arranged radially around a hub.
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Legal Events
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130122 |
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A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20130604 |