JP2024011311A - 管内検査ロボット - Google Patents

Abstract

【課題】配管内の検査において流体を止めずに検査を可能とする管内検査ロボットを提供する。【解決手段】流体の流れる管内を移動可能に構成された移動体を備えた管内検査ロボットであって、移動体は、作動媒体の給排により管の半径方向に膨縮するとともに管の中心線方向に伸縮する管状体により構成され、前後方向に並ぶように配置された複数の伸縮部と、前後方向に配置された一方の伸縮部の端部に対向する他方の伸縮部の端部とを連結する管状に構成された連結部とを備え、複数の伸縮部を前記連結部により連結したときに、先頭の伸縮部の前端から最後尾の伸縮部の後端まで貫通する内部流路を備える構成とした。【選択図】図１

Description

本発明は、管内検査ロボットに関し、特に、流体を給排することにより膨張収縮するユニットを複数連結し、複数のユニットを蠕動運動を模すように動作させて管内を移動させながら管内を検査するための管内検査ロボットに関する。

社会のインフラとして上下水道、ガス管等の配管が張り巡らされている。このようなインフラの環境の保全、衛生状態を維持するために、配管の内部を検査することで老朽化の状態や破損等を防ぐことが必要とされている。このような配管内を検査するための技術の一つとして、例えば、特許文献１に開示された先頭部に検査ユニットが設けられた管状移動体が知られている。

特開２０１５－１５１１２１号公報

しかしながら、従来の管状移動体による配管内の検査は、配管内を流れる上水や下水、ガス等の流れを長時間にわたり止める必要があり、検査時の課題とされていた。
そこで、本発明では、配管内の検査において流体を止めずに検査を可能とする管内検査ロボットを提供することを目的とする。

上記課題を解決するための管内検査ロボットの構成として、流体の流れる管内を移動可能に構成された移動体を備えた管内移動ロボットであって、移動体は、作動媒体の給排により管の半径方向に膨縮するとともに管の中心線方向に伸縮する管状体により構成され、前後方向に並ぶように配置された複数の伸縮部と、前後方向に配置された一方の伸縮部の端部に対向する他方の伸縮部の端部とを連結する管状に構成された連結部とを備え、複数の伸縮部を前記連結部により連結したときに、先頭の伸縮部の前端から最後尾の伸縮部の後端まで貫通する内部流路を備えた構成とした。
本構成によれば、管内を流れる流体を内部流路を経由して流すことができるので、流体を流した状態であっても推進させることができる。
また、管壁との間に前記流体の流れを許容する外周流路を形成する先頭部と、先頭部の後端部と先頭に位置する伸縮部の前端部とを連結する先頭側連結部とを備え、先頭側連結部は、外周流路から内部流路へと導入する導入流路を備えたことにより、流体を流した状態であっても推進させることができる。
また、連結部は、外周から内周の内部流路に連通する取込口を備えたことにより、管内を流れる流体をより確実に内部流路を経由して流すことができる。

管内検査ロボットの概略構成図である。 検査ユニットの外観図である。 膨縮ユニットの断面図である。 膨縮ユニットの軸方向に沿う断面図である。 膨縮ユニットを構成する外筒の径方向断面図である。 膨縮ユニットの動作を示す図である。 連結ユニットの外観斜視図である。 移動体の動作を示す図である。 移動体の他の形態を示す図である。

以下、発明の実施形態を通じて本発明を詳説するが、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明される特徴の組み合わせのすべてが発明の解決手段に必須であるとは限らず、選択的に採用される構成を含むものである。

［管内移動ロボットの概略構成］
以下、本発明の実施形態について、各図に基づき説明する。図１は、配管Ｅ内を移動する管内移動ロボット１の概略構成図である。図１に示すように、管内移動ロボット１は、配管Ｅ内を移動する移動体２と、配管Ｅ内における移動体２の動作を制御する制御装置１００とを備える。

移動体２は、検査ユニット１０と、複数の膨縮ユニット２０（伸縮構成部）と、複数の連結ユニット（連結部）４０とを備える。
移動体２は、先端に設けられた検査ユニット１０と前側から数えて１番目の膨縮ユニット２０とが前端側連結ユニット４０を介して連結され、前側から数えて１番目の膨縮ユニット２０と前側から数えて２番目の膨縮ユニット２０とが連結ユニット４０を介して連結され、以後同様に、前側の膨縮ユニット２０と後側の膨縮ユニット２０とが連結ユニット４０を介して順次連結されて構成される。

なお、本実施形態では、図１に示すように、検査ユニット１０及び４個の膨縮ユニット２０が、複数の連結ユニット４０を介してそれぞれ連結されて移動体２を構成するものとして説明する。また、膨縮ユニット２０の位置を特定する場合には、前側から後側に向かって順に、膨縮ユニット２０Ａ、膨縮ユニット２０Ｂ、膨縮ユニット２０Ｃ、膨縮ユニット２０Ｄと示して説明する場合がある。また、以下の説明では、矢印に沿う方向を移動体２の進行方向とし、この進行方向を前側、逆を後側としてその前後方向を特定する。

図２は、検査ユニットの外観斜視図、図３は、検査ユニットの平面図である。
検査ユニット１０は、検査手段としての例えば撮像手段１７及び照明手段１８と、検査手段を所定の取付状態で収容するためのヘッド部材としての管状収容部１２と、管状収容部１２の周囲に設けられた支持手段１５とを備えた構成とされている。

管状収容部１２の前端開口１２Ａは、光透過性を有した前側塞板１３Ａで塞がれている（図２；図３参照）。照明手段１８が当該前側塞板１３Ａを通して前方を照射可能なように管状収容部１２の管内に所定の状態で取り付けられ、撮像手段１７が当該前側塞板１３Ａを通して前方を撮像可能なように管状収容部１２内に所定の状態で取り付けられる。

これにより、移動体２は、検査対象の管Ｅ内を進行方向に移動する際に、照明手段１８で照射される光によって検査ユニット１０の前方の管Ｅ内を照らし、撮像手段１７によって検査ユニット１０の前方の管Ｅ内を撮像することができるように構成される。

撮像手段１７及び照明手段１８には、可撓性を有するケーブル１９が接続される（図１参照）。ケーブル１９は、一端側が撮像手段１７及び照明手段１８と接続され、他端側が管Ｅ外に設けられた制御装置１００に接続される。ケーブル１９は、例えば、撮像手段１７及び照明手段１８に電力を供給する電力線、撮像手段１７で受光して得られた画像データを出力する信号線等の可撓性を有するケーブルを束ねた構成とされる。

管状収容部１２の後端部は、例えば、ケーブル１９の外部への露出を可能としつつ後側蓋体１３Ｂ等により閉鎖される。管状収容部１２の内部は、前述の前側塞板１３Ａと、後側蓋体１３Ｂにより気密状態が維持され、内部への液体や気体等の侵入が防止される。管状収容部１２は、連結ユニット４０の前端部に連結可能に構成される。

支持手段１５は、例えば、図２に示すように、板状部材を所定の弾性を持つように形成した板ばね１６が、管状収容部１２の外周面１２ａに、外周面１２ａの周に沿った方向（以下、周方向という）に沿って所定の間隔を隔てて複数設けられる。

板ばね１６は、例えば、長尺な細幅の平板材の長手方向の一端部１６ａの一方の板面を管状収容部１２の前端側の外周面１２ａに固定した後、平板材の長手方向の他端側を管状収容部１２の前端１２ｔより前方に延長させて当該平板材の一端側を管状収容部１２の前端１２ｔより前方の位置で平板材の板面を湾曲させた後に平板材の他端側を後方に折り返し、さらに、平板材の他端側の他端に近い側の板面を湾曲させた後に前方に折り返した他端部１６ｂの一方の板面を管状収容部１２の後端１２ｓ側の外周面１２ａに固定することによって、所定の弾性が付与される。

当該板ばね１６は、例えば、図３に示すように、管状収容部１２の外周面１２ａに、外周面１２ａの周方向に沿って所定の等しい間隔を隔てて６個配設されている。なお、各板ばね１６の表面には、管Ｅの内壁との摩擦を低減するための摩擦低減シート等の摩擦低減手段を設けると良い。

このように、検査ユニット１０は支持手段１５を備えることにより、管Ｅの中心線の近傍に撮像手段１７を配置することができ、管Ｅの内壁の画像を円周方向に均等に撮影することができる。
また、支持手段１５は、板ばね１６により形成された湾曲面１６ｔが管状収容部１２の前端１２ｔよりも前方に位置されるように構成されたので、移動体２が管Ｅ内の屈曲路を通過する際、管状収容部１２の前端１２ｔよりも先に当該湾曲面１６ｔが屈曲路の内壁に衝突するので、先頭側の連結ユニット４０の曲がって検査ユニット１０が進路を変えやすくなり、移動体２が管Ｅ内における屈曲路のスムーズな通過が可能とされる。

また、板ばね１６は、管状収容部１２の外周から突出するように設けられるとともに周方向に間隔を隔てて設けられていることから管状収容部１２の外周と管壁との間に空間（以下外周空間という）Ｓ１が形成される。

［膨縮ユニットの構成］
図４は、膨縮ユニット２０の一構成例を示す軸方向断面図である。膨縮ユニット２０は、内筒２１と、内筒２１とともに二重管を形成するように内筒２１の外周を囲むように配設される外筒２２と、内筒２１及び外筒２２の端部に設けられる一対の端部部材２３；２３とを備える。

内筒２１は、軸方向に沿って伸縮可能な蛇腹構造を有する断面円形の筒体である。本実施形態の蛇腹構造は、螺旋状の蛇腹構造を有するものとして説明するが、これに限定されない。内筒２１を構成する素材には、例えば、軸線の曲がりを許容し、内周側や外周側からの圧力により変形しにくい可撓性を有する素材で構成されることが好ましい。内筒２１は、各端部が端部部材２３に設けられた内筒固定部２８に取り付けられる。

図５は、図４中のＡ１－Ａ１矢視における外筒２２の断面を誇張して示した図である。同図に示すように、外筒２２は、弾性体より形成される円筒状の筒本体２２Ａと、当該筒本体２２Ａの内部において密に内挿された複数の繊維２２Ｂとから構成される。筒本体２２Ａの材質としては、シリコーンゴム等の合成ゴム、或いは天然ラテックスゴム等の天然ゴム等の気密性及び伸縮性を有する弾性素材が好適である。

繊維２２Ｂは、一端側から他端側まで連続するように、軸線に沿って延長するように外筒２２の壁厚内に配置され、本実施例では層状に複数積層して密に内挿される。なお、繊維２２Ｂは、積層せずに単層であっても良い。繊維２２Ｂは、筒本体２２Ａの軸方向に沿って延在するものとして示すが、軸方向に対して交差するように設けても良い。

この外筒２２は、各端部が端部部材２３に設けられる外筒固定部２９に取り付けられる。また、前述の一端側から他端側まで連続するようにとは、一本の繊維２２Ｂが外筒２２の一端側から他端側に到達する状態や、外筒２２の軸方向長さよりも短い複数の繊維が、軸方向に連続的に分布することで一端側から他端側まで到達する状態を意図する。

繊維２２Ｂの素材には、軸方向への伸縮変化の小さい素材が好適である。例えば、繊維２２Ｂの素材には、例えば、アラミド繊維、炭素（カーボン）繊維、ガラス繊維、ナイロン、ポリアミド系繊維やポリオレフィン系繊維、金属繊維等の被伸長性を有するものを適宜選択して用いることができる。
また、繊維２２Ｂには、筒本体２２Ａとの密着性を考慮して、適当なプライマー処理、又は、表面酸化処理等を行うと良い。

また、繊維２２Ｂの形態は、フィラメント、ヤーン（スパン・ヤーン及びフィラメント・ヤーン）、ストランド等のいずれの形態でも用いることができ、さらに、撚りをかけずに収束させた無撚繊維、これらの繊維を複数本撚って作成した繊維を用いることも可能である。繊維の種類にもよるが、二種類以上の素材の異なる繊維や形態の異なる繊維を組み合わせても良い。

筒本体２２Ａを形成する素材は、後述する気密室Ｖへの圧縮空気の給排によってその形状が変化し得る材質であれば如何なる材質であっても良い。また、筒本体２２Ａの厚さや繊維２２Ｂの配置については、外筒２２の空気排出時の伸長する力等を考慮して決められる。

端部部材２３は、例えば樹脂や硬質のゴム、金属等により円筒状に形成された円筒体であって、内筒２１を固定する内筒固定部２８と、外筒２２を固定する外筒固定部２９とを備える。内筒固定部２８は、内筒２１の外周を嵌着可能に端部部材２３の内周面の一端側に設けられる。

本実施形態では、内筒２１が螺旋状の蛇腹構造を有するものとしたので、例えば、内筒固定部２８は、内筒２１の螺旋形状を利用し、内筒２１の外周をねじ込み可能な螺旋溝として形成することができる。以下、端部部材２３において軸方向に内筒固定部２８が設けられた側を内側といい、その逆側を外側という。

例えば、内筒固定部２８を形成する螺旋溝は、内筒２１との気密性を考慮し、少なくとも内筒２１の外周側において螺旋を描く山部の１ピッチ以上となるように形成すると良い。また、内筒固定部２８は、例えば、内筒２１の外周面と密着するように形成することにより、内筒２１との気密性をより確実なものとすることができる。このように、内筒２１は、端部部材２３；２３と一体化されることにより、端部部材２３；２３の内周側の空間とともに軸方向に貫通する空間（以下、貫通空間という）Ｓ２を膨縮ユニット２０に形成する。

外筒固定部２９は、端部部材２３の外周面に形成される。外筒固定部２９は、内筒固定部２８に固定された内筒２１の端面よりも所定距離軸方向外側に位置し、端部部材２３の外周を軸方向外側に行くにしたがって外径が漸次小径となるように、例えば球面状やテーパー状等に形成すると良い。

外筒２２は、端部が外筒固定部２９を軸方向外側に過ぎるように外筒２２を配置した状態において、端部部材２３の軸方向外側からリング状のカシメ部材３０を外筒２２の外周面側に被せ、さらにカシメ部材３０の外側から半円状に形成された一対の固定部材３２で端部部材２３の外周面に挟み込むように固定することで端部部材２３に固定される。

このように内筒２１及び外筒２２の端部を端部部材２３；２３に固定することにより、膨縮ユニット２０には、内筒２１の外周面と端部部材２３の外周面及び外筒２２の内周面によって囲まれた閉空間としての気密室Ｖが形成される。

さらに、端部部材２３には、連結ユニット４０を固定するためのジョイント固定部３４と、気密室Ｖへの空気を給排を可能にする給排孔３６が設けられる。

ジョイント固定部３４は、例えば、端部部材２３に外筒２２を固定した状態において前述の固定部材３２よりも軸方向外側に露出して設けられる。ジョイント固定部３４は、例えば、端部部材２３の肉厚方向（半径方向）に貫通するねじ孔として形成される。

給排孔３６は、内周側から内筒固定部２８と外筒固定部２９との間に形成された気密室Ｖに空気を給排可能に形成される。例えば、給排孔３６は、端部部材２３の内周面から端部部材２３の内側の端面に貫通する貫通孔として形成される。この給排孔３６には、後述の制御装置１００から延長するチューブ６０が接続される。

図６は、膨縮ユニット２０の動作を示す図である。膨縮ユニット２０は、気密室Ｖに空気を供給することにより、軸方向に長さがｘ１からｘ２へと収縮するとともに径方向に外径がｄ１からｄ２へと拡径する。また、気密室Ｖから空気を排出することにより軸方向の長さがｘ２からｘ１へと伸長するとともに径方向に外径がｄ２からｄ１へと収縮する。

以下、管Ｅの内壁に接するように気密室Ｖに空気が供給された状態を膨張状態、気密室Ｖから空気が排出された状態を収縮状態という。膨縮ユニット２０は、空気を供給し、膨張させることにより、外筒２２の外周面と管Ｅの内壁とに摩擦を生じさせるアクチュエータとして機能する。

［連結体の構成について］
図７は、連結ユニット４０の一例を示す外観図である。
連結ユニット４０は、膨縮ユニット２０に取り付けられる一対の取付体４１と、取付体４１同士を結合する結合体４２と、コイルばね４４とを備え、ユニバーサルジョイントとして機能するように構成される。
取付体４１は、例えば、端部部材２３の外周に嵌着可能な大きさに形成された円筒状の基部４１Ａと、基部４１Ａの一側側において直径方向に互いに対向し、基部４１Ａの軸方向に沿って延長するように同一の長さで突設された一対の突片４１Ｂ；４１Ｂを備える。

結合体４２は、取付体４１の突片４１Ｂ；４１Ｂの内周面側を摺動可能な外径を有する環状部材として形成される。連結ユニット４０は、一方の取付体４１の突片４１Ｂ；４１Ｂと、他方の取付体４１の突片４１Ｂ；４１Ｂとを対向させ、互いに９０°捻じれた位置となるように結合体４２を挟み込むように取り付けられる。

各取付体４１は、例えば、各突片４１Ｂの肉厚方向及び結合体４２の肉厚方向に軸部材４３を介して連結することで、各取付体４１が結合体４２に対してそれぞれ軸部材４３を軸として回転可能に取り付けられる。このように、結合体４２を介して取付体４１を連結することにより、一方の取付体４１の端部から他方の取付体４１の端部に連続する内周側空間Ｓ３が形成されるとともに、多自由度の屈曲を可能とする各取付体４１と結合体４２の間に逃げ空間Ｓ４が形成される。

図７（ａ），（ｂ）に示すように、コイルばね４４は、結合体４２を介して連結された一方の取付体４１及び他方の取付体４１の内周側に設けられる。コイルばね４４は、例えば、一方の取付体４１の内周側から結合体４２の内周を経て他方の取付体４１の内周側に至る長さを有し、外径が結合体４２の内径よりもやや小さい寸法とされる。

コイルばね４４は、例えば、端部が一方の取付体４１や他方の取付体４１の基部４１Ａの内周面から突出するように端部を支持する着座部を設けることで、取付体４１；４１と一体化され、取付体４１；４１の内周から脱落不能とされる。このように、連結ユニット４０がコイルばね４４を内包していることにより、一方の取付体４１に対する他方の取付体４１の屈曲を許容しつつコイルばね４４の弾性（復元力）により一方の取付体４１と他方の取付体４１とを直線的に配置させることができる。

また、各取付体４１；４１の基部４１Ａは、貫通孔４６を備える。貫通孔４６は、取付体４１に膨縮ユニット２０の端部部材２３を挿入したときに、膨縮ユニット２０に設けられたジョイント固定部３４に重なるように設けられる。そして、貫通孔４６に図外のボルトを挿入し、ジョイント固定部３４にねじ込み、締め付けることで、膨縮ユニット２０の端部部材に取付体４１が固定される。これにより、連結ユニット４０を介して膨縮ユニット２０；２０同士が連結される。

そして、連結ユニット４０により連結された膨縮ユニット２０：２０は、図５（ａ）に示す直線状態や、図５（ｂ）に示すように、膨縮ユニット２０同士の軸線が交差するように屈曲することが可能となる。

したがって、連結ユニット４０により、前後に配置された一方の膨縮ユニット２０の端部と対向する他方の膨縮ユニット２０の端部とを順次連結することにより移動体２における推進力発生部８が構成される。

そして、推進力発生部８の先頭側に位置する膨縮ユニット２０の前端部と検査ユニット１０の後端部とを連結ユニット４０により連結することで移動体２が構成される。

推進力発生部８を構成する膨縮ユニット２０及び連結ユニット４０がそれぞれ中空とされており、推進力発生部８は、全体として管状をなす。即ち、推進力発生部８には、先端から後端まで連続する中空の連続空間Ｓ５が形成されている。

連続空間Ｓ５は、例えば、膨縮ユニット２０に個別に接続されるチューブ６０の配管路、及び検査ユニット１０に接続されるケーブル１９の配線路として利用される。

［制御装置について］
制御装置１００は、移動体２の前進や後退等の進行を制御するための装置である。図１に示すように、制御装置１００は、例えば、流体給排部１１０と、駆動制御部１６０とを備えた構成とすることができる。

［流体給排部］
流体給排部１１０は、連結された膨縮ユニット２０の作動媒体である流体の供給、停止、排出を制御する。本実施形態では、作動媒体に空気を利用するものとして説明する。なお、流体は、空気に限定されず、他の気体や水などの液体を利用しても良い。また、流体給排部１１０は、利用する流体に応じて、以下で説明する機能が得られるように構成すれば良い。

流体給排部１１０は、例えば、コンプレッサー１１２、レギュレータ１１４、供給弁１１６、排出弁１１８、流量センサ１２０、圧力センサ１２２等を備える。
コンプレッサー１１２は、気密室Ｖに供給する空気を圧縮空気として生成する。圧縮空気は、少なくとも膨縮ユニット２０の外筒２２を膨張させたときに、外筒２２の外周面が管Ｅの内壁に密接可能な圧力よりも高く設定される。

レギュレータ１１４は、コンプレッサー１１２と接続され、コンプレッサー１１２により生成された圧縮空気を所定の圧力に減圧して一定圧の圧縮空気として出力する。

供給弁１１６は、レギュレータ１１４と接続され、レギュレータ１１４から流入する圧縮空気を気密室Ｖに供給、及び、供給の停止を制御する。供給弁１１６は、電気的な信号に基づいて開閉する弁を有し、弁を開くことで圧縮空気を気密室Ｖに供給し、弁を閉じることで圧縮空気の供給を停止する。供給弁１１６は、駆動制御部１６０と電気的に接続され、駆動制御部１６０から入力される信号に基づいて弁を開閉する。

排出弁１１８は、膨縮ユニット２０と接続され、膨縮ユニット２０内の圧縮空気の排出を制御する。排出弁１１８は、電気的な信号に基づいて開閉する弁を有し、弁を開くことで膨縮ユニット２０内の圧縮空気を排出し、弁を閉じることで圧縮空気の排出を停止する。排出弁１１８は、駆動制御部１６０と電気的に接続され、駆動制御部１６０から入力される信号に基づいて弁を開閉する。

なお、供給弁１１６及び排出弁１１８は、初期状態として信号が入力されない状態において弁を閉じた状態とし、信号が入力されることで弁を開き、信号が停止されることで弁を閉じるものとして説明する。

供給弁１１６及び排出弁１１８には、例えば、ソレノイドバルブを適用することができる。供給弁１１６及び排出弁１１８は、ソレノイドバルブを用いることにより、膨縮ユニット２０を膨張或いは収縮させるときの応答速度を向上させることができる。

流量センサ１２０は、供給弁１１６と膨縮ユニット２０との間に設けられ、供給弁１１６を介して膨縮ユニット２０に供給される圧縮空気の流量を計測する。流量センサ１２０は、駆動制御部１６０と電気的に接続され、計測した圧縮空気の流量を駆動制御部１６０に出力する。

圧力センサ１２２は、例えば、流量センサ１２０と膨縮ユニット２０との間に設けられ、膨縮ユニット２０の気密室Ｖ内の空気の圧力を検出する。圧力センサ１２２は、駆動制御部１６０と電気的に接続され、計測した気密室Ｖ内の空気の圧力を駆動制御部１６０に出力する。

駆動制御部１６０は、膨縮ユニット２０を動作させるための制御手段である。例えば、駆動制御部１６０は、演算処理手段としてのＣＰＵや記憶手段としてのＲＯＭ，ＲＡＭ等のハードウェアを備えたコンピュータである。駆動制御部１６０は、演算処理手段が記憶手段に記憶されたプログラムに従って処理を実行し、各膨縮ユニット２０に対応して設けられた流量センサ１２０から入力される流量及び圧力センサ１２２から入力される圧力に基づいて、膨縮ユニット２０毎に設けられた供給弁１１６及び排出弁１１８に弁を開閉するための信号を個別に出力する。

なお、駆動制御部１６０は、コンピュータに限定されず、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）を利用することもできる。

駆動制御部１６０は、膨縮ユニット２０を膨張させる場合、供給弁１１６には信号を出力し、排出弁１１８には信号の停止状態を維持する。これにより、膨縮ユニット２０は、気密室Ｖ内に圧縮空気が流入し、外筒２２が膨張する。

駆動制御部１６０は、気密室Ｖへの圧縮空気の供給過程において、流量センサ１２０から入力される流量の変化、及び、圧力センサ１２２から入力される圧力の変化を監視し、流量と圧力が所定値となったときに、必要とされる膨張状態に達したものとして供給弁１１６への信号の出力を停止する。

また、駆動制御部１６０は、膨縮ユニット２０を収縮させる場合、供給弁１１６には信号の停止状態を維持し、排出弁１１８には信号を出力する。これにより、膨縮ユニット２０は、気密室Ｖ内の圧縮空気が排気弁１１８を介して大気に放出され、収縮する。

図８は、移動体２の推進動作の一例を示す図である。駆動制御部１６０は、例えば、図８に示すように、移動体２の推進動作をさせることができる。
まず、図８（ａ）に示すように、全ての膨縮ユニット２０Ａ～２０Ｄを膨張させて、
推進力発生部８を全体として収縮させる。
次に、図８（ｂ）に示すように、膨縮ユニット２０Ｄを除く膨縮ユニット２０Ａ～２０Ｃを収縮させ、膨縮ユニット２０Ｄを基準として推進力発生部８の全長を進行方向前方に伸長させる。
次に、図８（ｃ）に示すように、膨縮ユニット２０Ｄの膨張状態及び膨縮ユニット２０Ｂ；２０Ｃの収縮状態を維持したまま、膨縮ユニット２０Ａを膨張させる。
次に、図８（ｄ）に示すように、膨縮ユニット２０Ａの膨張状態及び膨縮ユニット２０Ｂ；２０Ｃの収縮状態を維持したまま、膨縮ユニット２０Ｄを収縮させる。
次に、図８（ｅ）に示すように、膨縮ユニット２０Ａの膨張状態を維持したまま膨縮ユニット２０Ｂ～２０Ｄを収縮させる。

このように図８（ａ）～図８（ｄ）に示す行程を１サイクルとして繰り返すことで管Ｅ内を前進することができる。
また、移動体２は、前進と逆の行程を１サイクルとして繰り返すことで後退させることができる。

本実施形態の移動体２によれば、推進力発生部８を構成する膨縮ユニット２０が連続空間Ｓ５及び連結ユニット４０が内周側空間Ｓ３及び逃げ空間Ｓ４を有し、さらに検査ユニット１０が管壁との間に外周空間Ｓ１、推進力発生部８と検査ユニット１０とを連結する先頭側の連結ユニット４０が内周側空間Ｓ３及び逃げ空間Ｓ４を有することから、移動体２を管Ｅ内に配置したときに、移動体２が前述のような推進動作をしても移動体２の前後の空間が閉鎖されることがない。

つまり、管Ｅ内に流体を流した状態であっても、移動体２によって流れがせき止められることがない。
換言すれば、膨縮ユニット２０を連結ユニット４０により連結して構成された推進力発生部８の内部には、膨縮ユニット２０及び連結ユニット４０が連結されたことにより、膨縮ユニット２０の貫通空間Ｓ２及び連結ユニット４０の内周側空間Ｓ３で構成された一つの連通空間Ｓ５が内部流路Ｊ３として機能し、検査ユニット１０の外周空間Ｓ１が外周流路Ｊ１として機能し、先頭側に位置する連結ユニット４０の逃げ空間Ｓ４が導入流路Ｊ２として機能する。
また、推進力発生部８が推進動作をして膨張した膨縮ユニット２０により管Ｅを閉塞したときに、膨張する膨縮ユニット２０の上流側に連結された連結ユニット４０が逃げ空間Ｓ４が、推進力発生部８の外周から内部流路Ｊ３に流体を取り込む取込口Ｊ４として機能する。

図８を用いて管Ｅ内を移動体２が移動するときの移動体まわりの流体の流れについて説明する。図中にける矢印Ｆは、流体の流れを示している。
例えば、図８（ａ）や図８（ｅ）に示すように、全ての膨縮ユニット２０が膨張している場合には、管Ｅを流れる流体は、外周流路Ｊ１から先頭側の連結ユニット４０の導入流路Ｊ２、内部流路Ｊ３を経て下流側に流れる。
また、図８（ｂ）に示すように、最後尾の膨縮ユニット２０のみが膨張している場合には、管Ｅを流れる流体は、外周流路Ｊ１から先頭側の連結ユニット４０の導入流路Ｊ２から内部流路Ｊ３に流入し内部流路Ｊ３を経た流れと、収縮状態の膨縮ユニット２０の外周を流れて膨縮ユニット２０同士を連結する各連結ユニット４０の取込口Ｊ４から内部流路Ｊ３に合流する流れによって下流側に流れる。
また、図８（ｃ）に示すように、先頭及び最後尾の膨縮ユニット２０のみが膨張している場合や、図８（ｄ）に示すように、先頭の膨縮ユニット２０のみが膨張している場合には、管Ｅを流れる流体は、外周流路Ｊ１から先頭側の連結ユニット４０の導入流路Ｊ２、内部流路Ｊ３を経て下流側に流れる。

したがって、移動体２が、作動媒体の供給により管Ｅの半径方向に膨縮するとともに管Ｅの中心線方向に伸縮する管状体により構成され、前後方向に並ぶように配置された複数の膨縮ユニット２０（伸縮部）と、前後方向に配置された一方の膨縮ユニット２０（伸縮部）の端部に対向する他方の膨縮ユニット２０（伸縮部）の端部とを連結する管状に構成された連結ユニット４０（連結部）とを備え、複数の膨縮ユニット２０（伸縮部）を連結ユニット４０（連結部）により連結したときに、先頭の膨縮ユニット２０（伸縮部）の前端から最後尾の膨縮ユニット２０（伸縮部）の後端まで貫通する内部流路Ｊ３を備えたことにより、管Ｅ内に移動体２を配置し、推進動作させても管Ｅを流れる流体を内部流路Ｊ３を経て上流側から下流側へと流すことができる。
また、管壁との間に前記流体の流れを許容する外周流路Ｊ１を形成する検査ユニット１０（先頭部）の後端部と先頭側に位置する膨縮ユニット２０（伸縮部）の前端部とを連結ユニット４０（先頭側の連結部）により連結し、連結ユニット４０（先頭側の連結部）が外周流路Ｊ１から内部流路Ｊ３へと流入する導入流路Ｊ２を備えたことにより、管Ｅ内を流れる流体を停止することなく管Ｅ内を検査することができる。
さらに、連結ユニット４０（連結部）が、外周から内周の内部流路Ｊ３に連通する取込口Ｊ４を備えることにより、連結された膨縮ユニット２０の伸縮動作に関わらず管Ｅ内を流れる流体を内部流路Ｊ３を経由して移動体２の進行方向下流側に流出させることができる。

図９は、移動体２の他の形態を示す図である。なお、図９（ｂ），（ｃ）は、検査ユニット１０を前後方向から平面視した図である。
上記実施形態では、検査ユニット１０が支持手段１５を備えることにより、管Ｅの中心線の近傍に撮像手段１７が配置されるように移動体２を構成したが、例えば、図９に示すように移動体２を構成しても良い。

図９に示す移動体２は、板ばね１６により構成された支持手段１５が複数の繊維により
構成される点と、支持手段１５が複数箇所に設けられている点とで図１に示す移動体２と異なる構成である。

図９（ａ）に示すように、複数の繊維により構成される支持手段１５は、例えば、検査ユニット１０の後端部や、各膨縮ユニット２０を挟むように膨縮ユニット２０の前側及び後側に設けられ、検査ユニット１０や各膨縮ユニット２０により構成される移動体２全体を管Ｅの中心線側に配置させるためのセンタリング手段として機能する。

図９（ｂ），（ｃ）支持手段１５は、例えば、検査ユニット１０の後端部や、膨縮ユニット２０の両端に設けられる端部部材２３；２３の外周、又は、膨縮ユニット２０の両端に連結される連結ユニット４０の外周に嵌着可能なリング状のベース部材１５Ａに、該ベース部材１５Ａの円周方向に複数の繊維１５Ｂが放射状に延長するように構成される。

図９（ｂ）に示すように、放射状に設けられる複数の繊維１５Ｂは、例えば、繊維１５Ｂの先端が管Ｅの内壁に達する長さ、かつ、検査ユニット１０や膨縮ユニット２０が管Ｅの中心線近傍への配置状態が維持されるような剛性を有するものが好ましい。また、ベース部材１５Ａの外周に設けられる複数の繊維１５Ｂは、例えば、移動体２が前進したときに、前方の空気が後方に逃げられる程度の繊維１５Ｂの隙間を有するようにとすると良い。
より好ましくは、検査対象の管Ｅ内に移動体２を配置し、管Ｅ内を流れる流体を流したときに、移動体２の進行を妨げない程度で繊維１５Ｂの間を流体が通過可能となるように、繊維１５Ｂの密度や繊維１５Ｂの剛性などの特性に応じた素材を設定すると良い。

なお、支持手段１５は、繊維１５Ｂを用いたものに限定されないが、好ましくは、管Ｅ内の流れを許容するとともに、検査ユニット１０や膨縮ユニット２０の管Ｅの中心線近傍への配置状態が維持することができ、加えて移動時の摩擦が小さいものとすると良い。

移動体２がこのような支持手段１５を備えた場合であっても、管Ｅを流れる流体は、支持手段１５を構成する繊維１５Ｂの隙間を移動体２の外周側を流れ、図８に示すように、移動体２が蠕動運動をした場合であっても流体をて移動体２の進行方向下流側に流出させることができる。

なお、連結ユニット４０は、上述したような剛体を素材としたユニバーサルジョイントに限定されず、管状の弾性体（管状弾性体）で構成しても良い。管状弾性体の例としては、膨縮ユニット２０の内筒２１に用いた蛇腹のような可撓性を有し、素材の弾性により復元力を有するものを用いることができる。

例えば、管状弾性体を連結ユニットとする場合、少なくとも先頭側に設けられる連結ユニットは、筒状弾性体の内周面から外周面に貫通する孔を設け、先頭部の外周を流れた流体を推進力発生部８の内部流路Ｊ３へと流入可能とすると良い。

本実施形態では、検査ユニット１０と膨縮ユニット２０とを連結する連結ユニット４０や、膨縮ユニット２０同士を連結する連結ユニット４０を同じものを用いて説明したがこれに限定されず、異なる素材や異なる構成の連結ユニットを組み合わせて用いても良い。

１ 管内移動ロボット、２ 移動体、８ 推進力発生部、１０ 走行部、
２０ 膨縮ユニット、４０ 連結ユニット、
１００ 制御装置、１１０ 流体給排部、１６０ 駆動制御部、Ｅ 管、
Ｊ１ 外周流路、Ｊ２ 導入流路、Ｊ３ 内部流路、Ｊ４ 取込口
Ｓ１ 外周空間、Ｓ２ 貫通空間、Ｓ３ 内周側空間、Ｓ４ 逃げ空間、
Ｓ５ 連続空間。

Claims (3)

1. 流体の流れる管内を移動可能に構成された移動体を備えた管内検査ロボットであって、
   前記移動体は、
   作動媒体の給排により管の半径方向に膨縮するとともに管の中心線方向に伸縮する管状体により構成され、前後方向に並ぶように配置された複数の伸縮部と、
   前後方向に配置された一方の伸縮部の端部に対向する他方の伸縮部の端部とを連結する管状に構成された連結部と、を備え、
   前記複数の伸縮部を前記連結部により連結したときに、先頭の伸縮部の前端から最後尾の伸縮部の後端まで貫通する内部流路を備えたことを特徴とする管内検査ロボット。
2. 管壁との間に前記流体の流れを許容する外周流路を形成する先頭部と、
   前記先頭部の後端部と先頭に位置する伸縮部の前端部とを連結する先頭側連結部と、を備え、
   前記先頭側連結部は、
   前記外周流路から前記内部流路へと導入する導入流路を備えたことを特徴とする請求項１に記載の管内検査ロボット。
3. 前記連結部は、外周から内周の前記内部流路に連通する取込口を備えたことを特徴とする請求項２に記載の管内検査ロボット。
   
   
   

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