JP2736271B2 - 重心移動型架線移動ロボット - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、架線の周囲に存在する接続函，電柱，引き
落し線等の障害物を、自律的にあるいはオペレータの操
作にしたがって回避しながら、架線周囲に存在する装
置，通信ケーブル，通信ケーブルを吊っている吊り線，
接続函等の劣化状態等の点検ならびに通線作業を行う重
心移動型架線移動ロボットに関するものである。

なお「自律的に回避する」とは、オペレータの助けを
必要とせず、ロボット自体が自己の持つセンサにより障
害物の検知・認識を行い、その情報に基づき障害物を回
避するという意味である。

＜従来の技術＞ 通信ケーブル等の保守点検に用いる従来の架線移動ロ
ボットとしては、第７図に示すものが、特願昭62−1982
92号にて提案されている。この架線移動ロボットは、第
７図に示すように、架線01上を走行するための車輪走行
手段02と、水平旋回手段03と、垂直可動手段04との３機
構を１ユニット05として、このユニット05を複数連結
し、上記３つの手段02,03,04の図示しないアクチュエー
タをコントローラ06で個別に制御することにより、接続
函，ケーブルリングの回避のみならず、電柱の回避や分
岐線，平行線間の移動を行うことができ、不規則に存在
する障害物や架線の左右方向の障害物を回避できる。

ここで、従来の架線移動ロボットによる障害物回避態
様を、具体的に２つ示す。

第８図は電柱の回避の仕方を示している。第８図
（ａ），（ｂ）において、複数組のユニット05の先頭の
ものが電柱に近づくと、このユニット05のアーム07を上
げると共に旋回させて車輪走行手段02を架線01から外し
て電柱を回避し、後続のユニット05を次々に同様に動か
す。そして、第８図（ｃ），（ｄ）に示すように電柱を
越えたユニット05は今度は逆に旋回してアーム07を下げ
架線01上の移動に戻るような動きをする。このようにし
て、電柱は回避される。

第９図は架線移動ロボットが平行線間の移動をする場
合を示している。この場合には、同図（ｂ）に示すよう
に、まず先頭と２番目のユニット05のアーム07を上げて
旋回させ、車輪走行手段02を架線から外した後アーム07
を下げ、次いで両ユニット05を同じように旋回させ、先
頭のユニット05のアーム07を上げて隣りの架線まで至っ
たとき（第９図（ｃ））、アーム07を下げて先頭のユニ
ット05を隣りの架線上に吊る。こうして、２番目,3番目
と次々に同じ動作をさせて平行線上に移動ロボットを移
す（第９図（ｄ））。

＜発明が解決しようとする課題＞ ところが第７図に示す従来の架線移動ロボットでは、
第10図に平面図で示すように、先頭のユニット05が第２
以降のユニット05に対し90゜回転すると重心が大きく変
化し、各ユニット05は、第11図に正面図で示すように、
大きく傾く。もちろん、他の態様における回避動作のと
きにも傾きが生じる。

このような傾きをできるだけ小さくしたり、あらゆる
障害を回避できるようにしたりするためには、従来の架
線移動ロボットでは、上述したユニット05を多数連結す
る必要があり、これに伴ない、アクチュエータの数が非
常に多く必要になるという問題が残っていた。

また、従来の架線移動ロボットは架線上において方向
転換をすることができなかった。そのため、電柱08が第
12図のように架線の側方に建てられている場合には、架
線移動ロボットのアーム07の突出部09がじゃまになり片
側に建てられた電柱08しか回避することができなかっ
た。すなわち、第12図において、状態Ａのようにアーム
07の突出部09が架線01を中心とし、電柱08と反対側に位
置して吊り下げられている場合、電柱08はアーム07の上
下運動だけで回避できるが、状態Ｂのようにアーム07の
突出部09が架線01を中心とし電柱08と同じ側に位置して
吊り下げられている場合、該突出部09がじゃまになって
電柱08を回避することができないという欠点があった。

本発明の目的は、架空線上に不規則に存在する障害物
や架線左右方向に存在する障害物の位置，形状，大き
さ，分岐線の位置，分岐線の分岐角度などを測定できる
センサを有し、自律的に障害物回避，分岐線の移動が行
えると共に、さらに、ロボットの前後方向の転換を可能
にすることで、架線の両側に電柱が建てられている場合
でも、すべての電柱を回避しながら進むことができる、
より単純でコンパクトな構成を有する重心移動型架線移
動ロボットを提供することにある。

＜課題を解決するための手段＞ 上記目的を達成するため、本発明は、架空線上にてそ
の長手方向に車輪を走行させる車輪駆動機構と、上記車
輪に支持されて吊り下がるアームに連結されてこのアー
ムを相対的に垂直方向に動かす垂直可動機構と、上記車
輪，車輪駆動機構，アーム，垂直可動機構からなる組を
２つ並べて、この２つの組どうしを連結する連結回転機
構と、この連結回転機構の下部に水平に回転可能に取り
付けられた重りと、この重りを回転させる重り回転機構
と、上記車輪駆動機構，垂直可動機構，連結回転機構及
び重り回転機構を個別に制御するコントローラとを有す
ることを特徴とし、さらにはまた、前記連結回転機構を
作動させ前記垂直可動機構を重ね合わせた場合前記車輪
の夫々が非接触で位置するように前記車輪を前記アーム
に設けたことを特徴とするものである。

＜作用＞ 本発明では、重心を移動させるためにの重りを装置下
部に備えた重り旋回手段で回転させることにより、回避
動作時の傾きを防止でき、以て、コンパクトでアクチュ
エータ数が少ない機構で、自律的に障害物を回避した
り、分岐線の移動を行うことができる。

＜実 施 例＞ 以下に本発明による重心移動型架線移動ロボットの一
実施例を図面に基づき詳細に説明する。

第１図（ａ）はこの一実施例の概略構成を表す正面図
であり、同図（ｂ）はその側面図、同図（ｃ）は（ａ）
図中のＩ部を示す平面図である。

これらの図において、架線１は通信ケーブルを吊る役
割をする吊り線である。走行用の車輪２は、車輪駆動機
構３によって駆動される。アーム４は第１図（ｂ）のよ
うな形状をしており、その上端部4Aの先端に車輪２が回
転自在に連結されており、このアーム４は車輪２の回転
に伴なって移動する。アーム４の上端部には、第１図
（ｂ）に示す如くコの字形状の屈曲部が形成されている
と共に、このアーム４はアーム４の下部に配設された垂
直可動機構５によって上下動可能な状態で保持されてい
る。さらにアーム４を備えた前記垂直可動機構５の２つ
が連結回転機構６を介して回転自在に連結されている。
即ちこの連結回転機構６は、本体フレーム７に備えられ
ており、図中のＡ−Ａ′軸を回転中心として水平に回転
できるようになっている。

一方のアーム４の上部には超音波センサ8,9が取り付
けられており、超音波センサ８は進行方向前方αに、ま
た超音波センサ９は進行方向後方βに、それぞれ超音波
を放射する。また、一方の垂直可動機構５には反射板支
持棒11が水平に固定されており、反射板支持棒11の基端
側では超音波センサ10が垂直可動機構５に設置され、反
射板支持棒11の先端には上方に45゜傾いて円板状の反射
板12が設置されている。そして超音波センサ10から反射
板12に向い放射された超音波γは、反射板12で反射され
て上方に向う。

超音波センサ8,9,10は、コントローラ16により制御さ
れるものであり、超音波センサ8,9,10によりセンシング
することで、障害物の幅や高さの測定、分岐線の分岐角
度の測定を行う。なおこのような測定，制御に係る詳細
は、特願昭62−314269号公報等において開示されてお
り、従ってここでの説明は省略する。

また本体フレーム７の下部には、重り14が、該重り14
を回転駆動させる重り回転機構13を介して取り付けられ
ている。つまりこの重り回転機構13は、図中Ａ−Ａ′軸
を回転中心として、重り14を水平に回転させるようにな
っている。

そして上記車輪駆動機構3,垂直可動機構5,連結回転機
構6,重り回転機構13は、それぞれ個別に、コントローラ
15で制御される。

上述した構成となっている本発明の重心移動型架線移
動ロボットによる、障害物回避動作及び分岐線への移動
動作を、第２図及び第３図を参照して説明する。なお、
第２図，第３図においては、簡単のため超音波のセンサ
は省略してある。また、実際のアームはコの字型をして
いるが略してまっすぐに描いてある。

はじめに第２図を参照して障害物20の回避動作を説明
する。まず、第２図（ａ）のようにして架線１上をロボ
ットが移動する。そして、障害物20に接近したら、第２
図（ｂ）のように前部アーム４を上げ、後方に車輪２を
回転させ、第２図（ｃ）のような状態にする。そして、
次に第２図（ｄ）のように前部のアーム４を下げ障害物
20の上に車輪２を接触させ、重り14を第２図（ｃ）の状
態から180゜回転させ第２図（ｂ）のような状態にす
る。この時、重心は前部の車輪２の方に移動するので、
車輪２と障害物20との間には十分な摩擦力が働くため、
前部の車軸２を回転させることにより、本体を前進させ
ることができる。

次に、後部のアーム４を上げて本体を更に前進させる
と第２図（ｅ）の状態になる。後は、同様にして、重り
14を第２図（ｅ）の状態から180゜回転させ、後部車輪
２の方に重心をもっていくと共に本体を前進させ、前部
アーム４が障害物20を回避した時点で前部のアーム４を
下げ、架線１に前部の車輪２を接触させ、第２図（ｆ）
のような状態にする。そして、前部車輪２を回転させて
本体を前進させ、後部車輪２が障害物20を完全に回避し
た第２図（ｇ）のような状態にした後、後部アーム４を
下げ、後部車輪２を架線１上に接触させることにより障
害物20の回避が完了する。

次に第３図を参照して架線１から分岐線30への移動動
作を説明する。まず、分岐点Ｐの位置及び架線１と分岐
線30との分岐角度θを、超音波センサ8,9,10により測定
する。次に前部のアーム４を上げ、それらの測定値をも
とに連結回転機構６を回転させて第３図（ａ）のような
状態にし、回転中心Ａ−Ａ′の延長線上に分岐点Ｐが一
致するように本体を移動する。次に、第３図（ｂ）のよ
うに前部のアーム４を下げて前部の車輪２を分岐線30に
接触させる。次に、第３図（ｃ）のように重り14を回転
させ前部の車輪２の方に重心を移動させる。次に、第３
図（ｄ）のように前部車輪２を回転させ、本体を前進さ
せる。そして、第３図（ｅ）のように連結回転機構６を
回転させ、後部のアーム４を下げて後部の車輪２を分岐
線30に接触させることにより、架線１から分岐線30への
移動が完了する。

なお、本ロボットは第１図の各機構3,5,6,13を個別に
制御するコントローラ15と、センサ8,9,10を個別に制御
するコントローラ16とをラジオコントローラにすること
により、第４図のように、無線で、オペレータの操作に
より、点検，通線作業などが行える。また、本体にワン
ボードマイコンを搭載し、障害物回避プログラムを組み
込んでおけば、オペレータの操作を必要とせず、自律的
に点検、通線作業などが行える。

また、他の一実施例の概略構成を表す正面図を第５図
（ａ）に、その側面図を同図（ｂ）に夫々表した。これ
らの図から明らかなように、本実施例と、第１図に示し
た第１の実施例との相異点は、２つのアーム４の上端部
4A,4Bの形状が異っていることである。

即ち第１図に示した移動ロボットにより該移動ロボッ
トの前後方向の転換を行おうとする場合には、連結回転
機構６を作動させて、アーム４を取り付けた垂直可動機
構５を水平方向に180゜回転させ、一方のアーム４を他
方のアーム４の位置する側に移動させ且つ他方のアーム
４を一方のアーム４が位置した側に移動させることによ
り行う。しかるに第１の実施例においては、連結回転機
構６の回転中心から測ったアーム４の夫々の回転半径が
同じ大きさであるため、連結回転機構６を180゜回転さ
せると車輪2A,2Bがお互いに重なり合ってしまい、方向
転換を行うことができない。そのため本実施例において
は、第５図に示したように、方向転換の際車輪2A,2Bが
お互いに重なり合わないようアーム４の上端部4A,4Bの
長さを異ならせて設定してある。またこの他の構成は、
第１図に示した既述の実施例と同様なので詳細な説明は
省略する。

次に第６図を用いて本実施例による移動ロボットの作
用を説明する。なお、第６図中の実施例では、移動ロボ
ットの姿勢制御をより安定化させるため、前部と後部の
車輪2A,2Bの数を各々２個としたが、もちろん他の複数
個でもまた第５図の如く１個であってもよい。

従ってまず、第６図（ａ）に示すように、重り14を図
中左側に回転させて重心を左側の車輪2Aの方に移動す
る。次いで図中右側のアーム４を上げて右側の車輪2Bを
架線１からはずし、右側の垂直可動機構５を反時計回り
に少し回転させる。次いで、第６図（ｂ）のように右側
のアーム４を下げてから第６図（ｃ）に示すように右側
の垂直可動機構５を時計回りに回転させながら右側の車
輪2Bを架線１の下をくぐらせる。

そして、第６図（ｄ）に示すように右側のアーム４を
上げてから、右側の垂直可動機構５をさらに回転させて
左右の垂直可動機構５同志を重ね、第６図（ｅ）のよう
に右側のアーム４を下げて右側の車輪2Bを架線１に接触
させ第６図（ｆ）の状態とする。この際、左右のアーム
上端部4A,4Bの長さが異なるため、車輪2A,2Bは重なり合
うことはない。

次いで、第６図（ｇ）のように左側のアーム４を上げ
て左側の車輪2Aを架線１からはずし、第６図（ｈ）のよ
うに左側の垂直可動機構５を時計回りに少し回転させて
から左側のアーム４を下げ、第６図（ｉ）のように左側
の垂直可動機構５をさらに時計回りに回転させて左側の
車輪2Aを架線１の下にくぐらせる。

次いで第６図（ｊ）のように左側のアームを上げてか
ら第６図（ｋ）のように、左側の垂直可動機構５を反時
計回りに少し回転させ、左側のアーム４を下げて左側の
車輪2Aを架線１に接触させ、第６図（）のような状態
にしてロボットの方向転換が完了する。

ところで本実施例においては、夫々のアーム４の形
状，長さを異ならせることにより、方向転換時に車輪２
が相互に接触せぬようにしたが、他にアーム４の形状，
長さは同じくしてその代わり夫々の車輪２の取り付け位
置をずらしたり、或いはまた車輪２の大きさを変えるな
どして同様の効果をもたらすようにしてもよい。

＜発明の効果＞ 以上実施例とともに具体的に説明したように本発明に
よれば、連結回転機構の下部に備えた重りを障害物回避
態様に応じて、重り回転手段で回転させるようにしたの
で、障害物回避の際の重心が架線の鉛直下方から離れる
ことによる本体の傾きを、従来のように、ユニットを多
数連結することで、最小限に食い止めるのではなく、重
りを重心の変化に合わせて適応的に回転させることによ
り、本体の傾きを抑えているため、従来の装置のように
多数のアクチュエータを搭載する必要がなく、非常にコ
ンパクトな装置が実現できるという効果がある。

また、連結回転機構を作動させ垂直可動機構を重ね合
わせた場合車輪の夫々が非接触で位置するよう前記車輪
を前記垂直可動機構のアームに設けたことにより、従来
の技術では実現できなかったロボットの方向転換が可能
になり、架線の両側に電柱が建てられている場合でもす
べての電柱を回避しながら進んで行くことができるとい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明による重心移動型架線移動ロボッ
トの第１の実施例を表す正面図、第１図（ｂ）はその側
面図、第１図（ｃ）は第１図（ａ）中のＩ部を表す平面
図、第２図は本実施例による障害物回避過程を表す説明
図、第３図は本実施例による分岐線移動過程を表す説明
図、第４図は本実施例の変形例を示す構成図、第５図
（ａ）は本発明の第２の実施例を表す正面図、第５図
（ｂ）はその側面図、第５図（ｃ）は第５図（ａ）中の
Ｉ部を示す平面図、第６図は本実施例による方向転換過
程を表す説明図、第７図は従来の移動ロボットを表す概
略構成図、第８図は従来の移動ロボットによる障害物回
避過程を表す説明図、第９図は従来の移動ロボットによ
る平行線移動過程を表す説明図、第10図は従来の移動ロ
ボットを表す平面図、第11図は従来の移動ロボットの傾
き状態を表す正面図、第12図は電柱が介在する場合の回
避法を表す説明図である。 図 面 中、 １は架線、 2,2A,2Bは車輪、 ３は車輪駆動機構、 4,4A,4Bはアーム、 ５は垂直可動機構、 ６は連結回転機構、 ７は本体フレーム、 8,9,10は超音波センサ、 11は反射板支持棒、 12は反射板、 13は重り回転機構、 14は重り、 15は駆動機構を個別に制御するコントローラ、 16はセンサを個別に制御するコントローラである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−43011（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−136007（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−48317（ＪＰ，Ｕ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】架空線状にてその長手方向に車輪を走行さ
   せる車輪駆動機構と、 上記車輪に支持されて吊り下がるアームに連結されてこ
   のアームを相対的に垂直方向に動かす垂直可動機構と、 上記車輪，車輪駆動機構，アーム，垂直可動機構からな
   る組を２つ並べて、この２つの組どうしを連結し、水平
   に回転させる連結回転機構と、 この連結回転機構の下部に、回転可能に取り付けられた
   重りと、 この重りを回転させる重り回転機構と、 上記車輪駆動機構，垂直可動機構，連結回転機構及び重
   り回転機構を個別に制御するコントローラと、を有する
   ことを特徴とする重心移動型架線移動ロボット。
2. 【請求項２】前記連結回転機構を作動させ前記垂直可動
   機構を重ね合わせた場合前記車輪の夫々が非接触で位置
   するように前記車輪を前記アームに設けたことを特徴と
   する請求項（１）記載の重心移動型架線移動ロボット。