JP4301407B2 - 線材・円筒状部材用自動走行ロボット - Google Patents

Description

本発明は、送電架空線路等の線材・円筒状部材上を自動走行し、その点検等を行うことができる線材・円筒状部材用自動走行ロボットに関する。

従来から架空送電線又は配電線などについて、その架空送電線の保守・点検に種々の走行装置が提案されている。例えば、特許文献１の特開平７−６７２２３号「架空線走行装置」が提案されている。
特開平７−６７２２３号

この特許文献１に記載されている架空線走行装置は、台車上に設けた複数個の駆動輪で架空線を挟んで吊り下がり、更に、前記台車の姿勢制御用のバランサを設けて前記架空線を走行 する架空線走行装置において、前記台車の前後端の前記駆動輪と重ならない位置で、架空線を中心に台車と共に揺動し、かつ架空線に平行に旋回する揺動旋回軸を介して、前記バランサを二分して設けたものである。

上記従来の駆動輪の回転を推進力とする架空線走行装置では、駆動輪の溝に、架空送電線を嵌め込んで走行させる。しかし、風の強いときは脱輪しやすいので、バランサが必要であるために全体的に重量が重たくなるという問題を有していた。

また、駆動輪の溝幅より太い架空送電線等については使用できず、利用できる架空送電線の外径が制約されるという問題や素線切れによる素線のはじきなどがあるとそこで引っかかり走行不能となるなどの問題を有していた。

本発明は、上述した問題点を解決するために創案されたものである。すなわち本発明の目的は、架空送電線等を装置で包むような構造にすることで、バランスを使用しなくても架空送電線等から外れることなく、多少の素線の損傷などを障害とせず、架空送電線等の上を自由に走行させることができる毛状体を推進力とする自動走行ロボットを提供することにある。

本発明によれば、電線やポール等の線材・円筒状部材（Ｌ）を包むように装着する、略樋形状の上側ケース（６）と略樋形状の下側ケース（７）とを略円筒状になるように向かい合わせ、その長手方向の一側にヒンジ（８）を取り付け、他側に着脱自在になる係合具（９）を取り付けたケース本体（２）と、前記上側ケース（６）と下側ケース（７）内それぞれに、弾力性を有する複数本の毛状体（３）を、該上側ケース（６）と下側ケース（７）の長手方向の中心線に向け、かつ傾斜するように配置した推進力発生部（４）と、前記毛状体（３）が撓み、それが復元する際に所定方向への推進力を発生させるように、該毛状体（３）群を振動させる振動部（５）と、前記線材・円筒状部材（Ｌ）に装着したケース本体（２）と、該線材・円筒状部材（Ｌ）との間隔を維持するために、該上側ケース（６）の前後端及び下側ケース（７）の前後端に、その長手方向の中心線に向けてそれぞれ取り付けた、該線材・円筒状部材（Ｌ）上を摺動させ、かつ捕らえやすいように湾曲形成した弾力性を有する舌片状のガイド（１１）と、を備えた、ことを特徴とする線材・円筒状部材用自動走行ロボットが提供される。

前記ヒンジ（８）に、前記上側ケース（６）と下側ケース（７）とが閉じる方向へ付勢する弾性材を取り付け、両上下側ケース（６，７）の開口を、前記線材・円筒状部材（Ｌ）の側方から押し付けたときに、該上下側ケース（６，７）が開き、そのまま押し込みながら係合具（９）が閉じて装着することができるように、該開口に嘴部（２２）をそれぞれに取り付けることができる。

前記推進力発生部（４）は、前記上側ケース（６）、下側ケース（７）の外周それぞれに摺動自在に取り付けた樋状の毛状体支持板（１０）に、複数本の毛状体（３）の束を所定間隔毎に複数個所に植設し、各毛状体（３）の束を、前記上側ケース（６）、下側ケース（７）に開けた複数の挿通孔（６ａ，７ａ）から、該上下側ケース（６，７）の長手方向の中心線に向けてそれぞれ突出させ、前記上側ケース（６）、下側ケース（７）に対して、各毛状体支持板（１０）を前後方向にずらすことにより、前記毛状体（３）の束の傾斜する方向及びその角度を変換させるように構成したものである。

前記振動部（５）は、電磁石と鉄心により振動を発生させるものである。

カメラ、発信機、清掃ブラシ又はケレン装置等の作業装置（１３）を作業装置アーム（１４）を介して前記上下側ケース（６，７）に取り付けたものである。

この自動走行ロボットでは、推進力発生部（４）の傾斜配置した毛状体（３）が、振動部（５）からの振動で撓み、この弾力性を有する毛状体（３）が復元する際に、この毛状体（３）の先端が線材・円筒状部材（Ｌ）に当りその反作用でこの毛状体（３）の傾斜方向への推進力を発生させる。このような毛状体（３）の動作の繰り返しでロボット（１）を走行させることができる。また、毛状体（３）は、ロボット（１）の進行する方向決めの機能とこのロボット（１）を支持する機能を合わせ持つので、線材・円筒状部材（Ｌ）上で前進と後退が確実に行え、進退不能にならない。

特に、ケース本体（２）を、線材・円筒状部材（Ｌ）を包むように装着するので、自動走行ロボット（１）が線材・円筒状部材（Ｌ）から走行中に外れて落下することがない。また、推進力が弾力性を有する毛状体（３）であり、その毛状体（３）が単純な構造であるために、線材・円筒状部材（Ｌ）の太さの違いや凹凸の有無に関係なく自動走行ロボット（１）を走行させることができる。

更に、推進力発生部（４）は、毛状体（３）の先端部の向きを容易に切り替えることにより、線材・円筒状部材（Ｌ）上を前進・後退を行うことができ、低コストで安全確実に線材・円筒状部材（Ｌ）を点検、撮影することができる。

本発明の自動走行ロボットは、その装置を、線材・円筒状部材を包むように装着し、弾力性を有する毛状体を推進力として利用し、更にこの毛状体をロボットの進行する方向決めの機能とロボットを支持する機能とを合わせ持たせることで、空中の線材・円筒状部材上においても進退不能にならず前進と後退することができる装置である。

以下、本発明の好ましい実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は実施例１の自動走行ロボットを示す側断面図である。図２は実施例１における推進力発生部の動作状態を示す側断面図であり、前進状態（ａ）と後退状態（ｂ）である。図３は自動走行ロボットを線材・円筒状部材に装着する状態を示す正断面図であり、装着前（ａ）と装着後（ｂ）である。
本発明の実施例１の線材・円筒状部材用自動走行ロボット１は、主に電線やポール等の線材・円筒状部材Ｌを略水平方向に走行させることを目的としたロボットである。この自動走行ロボット１は、電線やポール等の線材・円筒状部材Ｌを包むように装着する略筒形状のケース本体２と、弾力性を有する多数の毛状体３を所定方向に傾斜配置した推進力発生部４と、この推進力発生部４を振動させる振動部５とを具備したものである。

実施例１の自動走行ロボット１のケース本体２は、略樋形状の上側ケース６と略樋形状の下側ケース７とを略円筒状になるように向かい合わせ、その長手方向の一側にヒンジ８を取り付け、他側に着脱自在になる係合具９を取り付けたものである。図示例の係合具９は鉤状の形状をしたものであるが、この形状の限定されないことは勿論である。

推進力発生部４は、これらの上側ケース６と下側ケース７に、弾力性を有する複数本の毛状体３を各上下側ケース６，７の長手方向の中心線に向け、かつ傾斜するように配置したものである。なお、ケース本体２は略円形状に形成したものについて説明しているが、筒状のケース内に線材・円筒状部材Ｌを包むように装着することができる形状であれば、分割可能な略三角形状、略四角形状、略台形状又は略半円形状の何れの形状にすることも可能である。

推進力発生部４は、樋状の板材からなる毛状体支持材１０に、複数本の毛状体３の束が例えば１点に集約するように、所定間隔をあけて複数個所に植設してある。図示例では、５本列の毛状体３の束を３箇所設けているがこの数値に限定されず、大型の自動走行ロボット１のときは、この数より毛状体３の束を多く設け、逆にコンパクトな自動走行ロボット１のときは、この毛状体３の束の数や密度を減らすことができる。

毛状体３は、弾力性を有し、雨風にさらされる線材・円筒状部材Ｌにおいて耐水性を有する合成樹脂であれば何れのものでも使用することができる。例えば、ポリエチレン、アクリル系樹脂、塩化ビニル系樹脂のいずれでも使用することができる。また、毛状体３は合成樹脂材に限定されず、金属材を用いることも可能である。ケース本体２は、線材・円筒状部材Ｌとの間隔を維持するために、線材・円筒状部材Ｌ用のガイド１１を、上側ケース６の前後端及び下側ケース７の前後端に、その長手方向の中心線に向けてそれぞれ取り付けている。このガイド１１は、例えば弾力性を有する舌片からなり、先端は線材・円筒状部材Ｌを捕らえやすいように湾曲形成したものである。

この自動走行ロボット１では、推進力発生部４の傾斜配置した毛状体３が、振動部５からの振動で撓み、この弾力性を有する毛状体３が復元する際に、この毛状体３の先端が線材・円筒状部材Ｌに当りその反作用でこの毛状体３の傾斜方向への推進力を発生させることができる。このような毛状体３の動作の繰り返しで自動走行ロボット１を走行させることができる。また、毛状体３の束は、自動走行ロボット１の進行する方向決めの機能とこれを支持する機能を合わせ持つので、線材・円筒状部材Ｌ上で前進と後退が確実に行え、進退不能にならない。

実施例１における推進力発生部４は、図２に示すように毛状体３の束が、上側ケース６、下側ケース７に開けた複数の挿通孔６ａ，７ａから、上下側ケース６，７の長手方向の中心線に向けてそれぞれ突出し、上側ケース６、下側ケース７に対して、毛状体支持板１０を前後方向にずらすことにより、毛状体３の束の傾斜する方向を変換させる。図２（ａ）の「前進状態」（図示上左方向）に示すように、毛状体３の束が傾斜(図示上で右側)させられている毛状体３が振動で撓み、それが復元する際にこの毛状体３の先端部が線材・円筒状部材Ｌに当りその反作用でこの毛状体３の傾斜する反対方向（図示上で左側)への推進力を発生させることができる。この毛状体３の先端部に滑り止め１２を取り付けることで、自動走行ロボット１を前進方向（図示例では左方向）へ走行させることができる。

図２（ｂ）の「後退状態」に示すように、毛状体３の束は「前進状態」とは逆の傾斜向きになる。この状態で推進力発生部４を振動させると、毛状体３が振動で撓み、それが復元する作用で発生する推進力で自動走行ロボット１を後退させることができる（図示例では右方向）。このように毛状体支持材１０をずらすことにより、毛状体３の傾斜角度を微調整することが可能になる。

なお、単純に「前進状態」と「後退状態」の２種類の動作であれば、電磁コイル（図示していない）を用いることも可能である。例えば、電磁コイル中に可動鉄心を入れ、この可動鉄心が励磁電流により、吸引されたり離れたりすることによって、この可動鉄心に連結した毛状体支持材１０をずらすように構成することも可能である。

下側ケース７に設けた振動部５は、例えばモータ等の回転駆動機（図示していない）の偏心ウェイトの回転により振動し、この振動が推進力発生部４に伝達されるようになっている。なお、この振動部５は、振動を発生させ、その振動を推進力発生部４に伝達することができる構成であれば、この偏心ウェイトと回転駆動機との構成に限定されず、例えば電磁石の電磁作用を利用して振動させるように構成することも可能である。

例えば、本発明の自動走行ロボット１を送電線の電線点検として利用するときは、カメラ（例えば、携帯電話等の小型カメラ）により、電線表面の画像を撮影し、素線切れが無いかを確認する。図１に示すように、ケース本体２、特に上側ケース６には、カメラ、発信機、清掃ブラシ又はケレン装置等の作業装置１３を支持するための作業装置支持アーム１４を取り付けることができる。そこで、カメラのような振動を嫌う装置であっても正確に撮影、撮像することができる。なお、カメラの設置位置はケース本体２（上側ケース６）の後方でもよく、他の部材の位置等についてもこの形に限定するものではない。

自動走行ロボット１を線材・円筒状部材Ｌに装着するときは、図３に示すように、ヒンジ８で上側ケース６と下側ケース７とを開き（図３（ａ））、上下方向から毛状体３の先端部分で形成される溝部分に線材・円筒状部材Ｌを挟むように上側ケース６と下側ケース７とを係合具９で閉じることで装着が完了する（図３（ｂ））。

このように、本発明の自動走行ロボット１は、ケース本体２を線材・円筒状部材Ｌを包むように装着するので、自動走行ロボット１が線材・円筒状部材Ｌから走行中に外れて落下することがない。また、推進力が弾力性を有する毛状体３であり、その毛状体３が単純な構造であるために、線材・円筒状部材Ｌの太さや凹凸の有無に関係なく自動走行ロボット１を走行させることができる。

図４は実施例２の自動走行ロボットを線材・円筒状部材に装着する状態を示す正断面図で２あり、装着前（ａ）、装着中（ｂ）と装着後（ｃ）である。
実施例３の自動走行ロボット２１は、線材・円筒状部材Ｌに容易に装着できるように、ヒンジ部分に上側ケース６と下側ケース７とが閉じるように付勢する板ばね等の弾性材（図示していない）を取り付け、両上下側ケース６，７の開口に、線材・円筒状部材Ｌに押し付けたときに、この上下側ケース６，７が開き、そのまま押し込みながら装着することができるように、この上下側ケース６，７の開口に嘴部２２をそれぞれに取り付けたものである。

図５は実施例３の自動走行ロボットを作業棒を用いて線材・円筒状部材に装着する状態を示す説明図であり、作業棒に取り付けた自動走行ロボット（ａ）、両上下側ケースの開口側（ｂ）と作業棒の先端部（ｃ）である。
実施例２の自動走行ロボット２１は、作業棒２３を用いて高所にある架空電線Ｌに装着することができる。この作業棒２３の先端部は、自動走行ロボット２１の振動部５に設けた嵌合孔２４に着脱自在に嵌るようになっている。この作業棒２３で自動走行ロボット２１の嘴部２２を架空電線Ｌに装着する。その後、この作業棒２３を押し上げて係合具９を係合させる。自動走行ロボッの２１の作業後には振動部５の嵌合孔２４に作業棒２３の先端部を差し込み、そのまま上側ケース６と下側ケース７とを外して、架空電線Ｌから取り外す。この作業棒２３を架空電線Ｌに使用するときは、絶縁対策したものを使用する。

図７は本発明の自動走行ロボットを径の太い部材に装着した状態示す正断面図である。
本発明の実施例１、２の自動走行ロボット１，２１を、径の太い部材Ｌに装着したときは、毛状体３が部材Ｌに対して、より深く傾斜した状態になるが、この毛状体３による推進力を生じさせることは可能である。極端に太い部材に使用するときは勿論短くした毛状体３を上側ケース６と下側ケース７とに設ける。

なお、上述した例では、弾力性を有する毛状体３を推進力の伝達手段として備えた構造について詳述したが、振動の際に毛状体３が撓み、その復元力で推進力を発生させる構造であれば、上述したような略円筒状の構造に限定されない。

本発明の自動走行ロボットは、架空電線のような線材・円筒状部材上を走行又は昇降させることができる。

実施例１の自動走行ロボットを示す側断面図である。 実施例１における推進力発生部の動作状態を示す側断面図であり、前進状態（ａ）と後退状態である（ｂ）。 自動走行ロボットを線材・円筒状部材に装着する状態を示す正断面図であり、装着前（ａ）と装着後（ｂ）である。 実施例２の自動走行ロボットを線材・円筒状部材に装着する状態を示す正断面図であり、装着前（ａ）、装着中（ｂ）と装着後（ｃ）である。 実施例２の自動走行ロボットを作業棒を用いて線材・円筒状部材に装着する状態を示す説明図であり、作業棒に取り付けた自動走行ロボット（ａ）、両上下側ケースの開口側（ｂ）と作業棒の先端部（ｃ）である。

符号の説明

１ 自動走行ロボット（実施例１）
２ ケース本体
３ 毛状体
４ 推進力発生部
５ 振動部
６ 上側ケース
７ 下側ケース
８ ヒンジ
９ 係合具
１０ 毛状体支持板
１１ ガイド
１３ 作業装置（カメラ、発信機、清掃ブラシ又はケレン装置等）
１４ 作業装置アーム
２１ 自動走行ロボット（実施例２）
２２ 嘴部
Ｌ 線材・円筒状部材

Claims (5)

1. 電線やポール等の線材・円筒状部材（Ｌ）を包むように装着する、略樋形状の上側ケース（６）と略樋形状の下側ケース（７）とを略円筒状になるように向かい合わせ、その長手方向の一側にヒンジ（８）を取り付け、他側に着脱自在になる係合具（９）を取り付けたケース本体（２）と、
   前記上側ケース（６）と下側ケース（７）内それぞれに、弾力性を有する複数本の毛状体（３）を、該上側ケース（６）と下側ケース（７）の長手方向の中心線に向け、かつ傾斜するように配置した推進力発生部（４）と、
   前記毛状体（３）が撓み、それが復元する際に所定方向への推進力を発生させるように、該毛状体（３）群を振動させる振動部（５）と、
   前記線材・円筒状部材（Ｌ）に装着したケース本体（２）と、該線材・円筒状部材（Ｌ）との間隔を維持するために、該上側ケース（６）の前後端及び下側ケース（７）の前後端に、その長手方向の中心線に向けてそれぞれ取り付けた、該線材・円筒状部材（Ｌ）上を摺動させ、かつ捕らえやすいように湾曲形成した弾力性を有する舌片状のガイド（１１）と、を備えた、ことを特徴とする線材・円筒状部材用自動走行ロボット。
2. 前記ヒンジ（８）に、前記上側ケース（６）と下側ケース（７）とが閉じる方向へ付勢する弾性材を取り付け、
   両上下側ケース（６，７）の開口を、前記線材・円筒状部材（Ｌ）の側方から押し付けたときに、該上下側ケース（６，７）が開き、そのまま押し込みながら係合具（９）が閉じて装着することができるように、該開口に嘴部（２２）をそれぞれに取り付けた、ことを特徴とする請求項１の毛状体を推進力とする自動走行ロボット。
3. 前記推進力発生部（４）は、前記上側ケース（６）、下側ケース（７）の外周それぞれに摺動自在に取り付けた樋状の毛状体支持板（１０）に、複数本の毛状体（３）の束を所定間隔毎に複数個所に植設し、
   各毛状体（３）の束を、前記上側ケース（６）、下側ケース（７）に開けた複数の挿通孔（６ａ，７ａ）から、該上下側ケース（６，７）の長手方向の中心線に向けてそれぞれ突出させ、
   前記上側ケース（６）、下側ケース（７）に対して、各毛状体支持板（１０）を前後方向にずらすことにより、前記毛状体（３）の束の傾斜する方向及びその角度を変換させるように構成した、ことを特徴とする請求項1の自動走行ロボット。
4. 前記振動部（５）は、電磁石と鉄心により振動を発生させるものである、ことを特徴とする請求項1の自動走行ロボット。
5. カメラ、発信機、清掃ブラシ又はケレン装置等の作業装置（１３）を、作業装置アーム（１４）を介して前記上下側ケース（６，７）に取り付けた、ことを特徴とする請求項1の自動走行ロボット。

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