JP4554580B2 - クローラ型壁面吸着走行ロボット - Google Patents

Description

本発明はクローラ型壁面吸着走行ロボットに関する。

一般的な床面はもちろんのこと、垂直な壁面などを自由に走行して各種作業を行うための作業ロボットとして、左右一対のクローラを床面又は壁面に吸着させて走行するクローラ型壁面吸着走行ロボットが提案されている。

例えば、特開平５−４５９４号には、フレームの前後に取り付けた回転軸に、それぞれ回転自在に左右一対のスプロケットを取り付け、斯かるスプロケットに無端チェーンを巻き掛けたクローラ型壁面吸着走行ロボットが記載されている。無端チェーンは、床面又は壁面に対して密着し得る吸着パッドを先端に取り付けたベローズを備えている。そして、走行に伴い床面又は壁面に当接するベローズを真空引きして、当該ベローズの吸着パッドを走行壁面に吸着させる構造を備えている。
特開平５−４５９４号公報

特開平５−４５９４号公報に開示されたクローラ型壁面吸着走行ロボットは、フレームにスプロケットの回転軸を横断させて設けている。このクローラ型壁面吸着走行ロボットは、クローラチェーンに配設する吸気配管や電気系統のケーブルなどが斯かる回転軸に絡まないように、吸気配管や電気系統のケーブルなどをフレームの外側に配設していた。

このため、クローラチェーンに配設する吸気配管や電気系統のケーブルなどの配管や配線が複雑であるとともに、走行時などにおいて、吸気配管や電気系統のケーブルなどがクローラチェーンに引っ掛かったり、絡まったりするなどの不具合が生じる場合があった。また、床面や壁面側にあたるフレームの下側に位置するクローラ板に吸気装置のスイッチを取り付けていたが、走行する床面や壁面に凹凸がある場合には、クローラ板が上下するため、吸引手段の誤作動が生じ易く、信頼性が低い。また、クローラ型壁面吸着走行ロボットの走行性能の向上を図る必要がある。また、クローラ型壁面吸着走行ロボットは、小型、軽量化、低コスト化を図り、さらに使い易さをよくするためには、よりシンプルな構造で実現することが要求されている。

本発明に係るクローラ型壁面吸着走行ロボットは、略矩形のフレームと、フレームの左右両側の内側に、前側と後側に、それぞれ対向させて取り付けたスプロケットと、スプロケットを回転駆動させる第１駆動手段と、複数のクローラ板を無端チェーン状に連結し、前後左右のスプロケットに掛け回したクローラチェーンと、クローラ板に形成した吸気孔と、クローラ板の外側面に、吸気孔を囲むように配設した吸着パッドと、吸気孔に取り付けた吸気装置と、スプロケットの回転軸周りで検知されるクローラ板に基づいて、フレームに対して下側に位置するクローラ板の吸気孔に取り付けられた吸気装置を作動させる制御装置とを備えている。

制御装置は、クローラ板に取り付けられたスイッチと、スプロケットの回転軸周りに配設した制御部材とを備え、制御部材が、スプロケットの回転軸周りでスイッチがＯＮとＯＦＦに切り替わる周方向領域を設定する装置でもよい。

クローラチェーンは、矩形のクローラ板を８枚無端チェーン状に連結しており、スプロケットは、クローラチェーンの１枚のクローラ板が一辺に噛み合う略正方形のスプロケットでもよい。

スイッチは、クローラチェーンの各クローラ板に取り付けられており、当該スイッチが取り付けられたクローラ板から、クローラチェーンが掛け回された方向のうちフレームの下側に２つ隣のクローラ板の吸気孔に取り付けた吸気装置を作動させてもよい。

このクローラ型壁面吸着走行ロボットは、スプロケットの回転軸周りで検知されるクローラ板に基づいて、フレームに対して下側に位置するクローラ板の吸気孔に取り付けられたエジェクタポンプ（吸気装置）を作動させる制御装置を備えている。スプロケットの回転軸周りでは、凹凸のある床面や壁面を走行する場合でもクローラ板の位置が安定しており、クローラ板の検知がより確実に行われる。このため、上述したような機械的なスイッチ構造を設けた場合でも、適切なタイミングで吸気装置を作動させることができ、クローラ型壁面吸着走行ロボットの安定した走行を実現させることができる。

また、クローラ板に取り付けられたスイッチと、スプロケットの回転軸周りに配設した制御部材とを備えた制御装置を備え、制御部材が、スプロケットの回転軸周りでスイッチがＯＮとＯＦＦに切り替わる周方向領域を設定しているものでは、スプロケットの回転軸周りでクローラ板を検知できるとともに、吸気装置を作動させるスイッチのＯＮとＯＦＦを切り替えるタイミングを適切に設定することができる。

また、クローラチェーンが、矩形のクローラ板を８枚無端チェーン状に連結し、スプロケットが、クローラチェーンの１枚のクローラ板が一辺に噛み合う略正方形のスプロケットで構成されているクローラ型壁面吸着走行ロボットは、クローラ型壁面吸着走行ロボットの小型化および軽量化を図ることができる。また、クローラ板の枚数が少ないので、スプロケットの回転軸周りで検知されるクローラ板に基づいて、フレームに対して下側に位置するクローラ板の吸気孔に取り付けられた吸気装置を作動させる制御を、例えば、機械式のスイッチ構造によって実現することができる。これにより、クローラ型壁面吸着走行ロボットをシンプルな構造にすることができ、低コスト化を図ることができる。

スイッチをクローラチェーンの各クローラ板に取り付け、当該スイッチによって、取り付けられたクローラ板から、クローラチェーンが掛け回された方向のうちフレームの下側に、２つ隣のクローラ板の吸気孔に取り付けた吸気装置を作動させるクローラ型吸着走行ロボットは、スプロケットの回転軸周りで検知されるクローラ板に基づいて、フレームに対して下側に位置するクローラ板の吸気孔に取り付けられた吸気装置を作動させる制御において、吸気装置を作動させるタイミングの設定が容易になる。

以下、本発明の一実施形態に係るクローラ型壁面吸着走行ロボットを図面に基づいて説明する。また、本発明は以下の実施形態に限定されない。

本発明の一実施形態に係るクローラ型壁面吸着走行ロボット１０００は、図１、図２、図３に示すように、フレーム１００と、スプロケット２００ａ〜２００ｄと、第１駆動手段３００と、クローラチェーン４００と、吸気装置５００と、吸気装置５００を作動させる制御装置６００とを備えている。

（フレームの構造）
フレーム１００は、図４に示すように、略矩形のフレームである。この実施形態では、フレーム１００は、左右の辺材１０１、１０２と、前後の辺材１０３、１０４を矩形に組み付けており、前後の辺材１０３、１０４に対して左右の辺材１０１、１０２が長い長方形の枠組みである。なお、この実施形態では、フレーム１００の左右両側の長辺を構成する辺材１０１、１０２には中空の角棒を用いており、フレーム１００の前後両側の短辺を構成する辺材１０３、１０４には、断面Ｌ字形の片材を用いている。また、左右両側の長辺を構成する辺材１０１、１０２と、前後両側の短辺を構成する辺材１０３、１０４はビスで止めている。

図４は、フレーム１００からクローラチェーン４００を取り外した状態を示す平面図である。図４に示すように、フレーム１００の左右の辺材１０１、１０２の内側には、前側と後側に、それぞれ対向させてスプロケット２００ａ〜２００ｄを取り付けている。この実施形態では、スプロケット２００ａ〜２００ｄは、図１、図３に示すように、略正方形の部材であり、中央部に回転軸２０１ａ〜２０１ｄを装着している。スプロケット２００ａ〜２００ｄは、フレーム１００の左右両側の内側において、前側と後側に、それぞれ回転軸２０１ａ〜２０１ｄを回転可能に取り付けている。スプロケット２００ａ〜２００ｄの一辺は、後述するクローラチェーン４００を構成するクローラ板４０１の周方向の一辺の長さに合わせている。

このうち、フレーム１００の左側（図２中下側）に取り付けられるスプロケット２００ａ、２００ｂは、図１に示すように、前側と後側がともに略正方形である。フレーム１００の左後側に取り付けられたスプロケット２００ｂには、フレーム１００の外側に向いた面にギヤ２０２が取り付けられている。フレーム１００の右側（図２中上側）に取り付けられるスプロケット２００ｃ、２００ｄは、図３に示すように、前側と後側がともに略正方形で、各辺の中央部に切り欠き２０３が設けられている。

第１駆動手段３００は、スプロケット２００ａ〜２００ｄを回転駆動させる装置である。この実施形態では、第１駆動手段３００は、図１、図２に示すように、フレーム１００の左側の辺材１０１の上側に取り付けられており、モータ３０１と、ピニオン３０２で構成されている。モータ３０１とピニオン３０２は動力伝達機構としてのギヤ（図示省略）によって連結されている。ピニオン３０２は、フレームの左後側のスプロケット２００ｂに取り付けられたギヤ２０２と噛み合っている。この実施形態では、第１駆動手段３００は、モータ３０１を回転させることによって、ピニオン３０２、ギヤ２０２の順に動力が伝達されてスプロケット２００ａ〜２００ｄが回転駆動する。また、モータ３０１の回転を正回転と逆回転とに切り替えることによって、スプロケット２００ｂの回転方向を制御できる。

クローラチェーン４００は、図１に示すように、複数のクローラ板４０１が無端チェーン状に連結されており、フレーム１００の前後左右のスプロケット２００ａ〜２００ｄに掛け回されている。

この実施形態では、クローラチェーン４００は、図１、図２に示すように、矩形のクローラ板４０１を８枚無端チェーン状に連結している。クローラチェーン４００の周方向に配設されたクローラ板４０１の一辺は、スプロケット２００ａ〜２００ｄの一辺に応じた長さを備えている。８枚のクローラ板４０１は、スプロケット２００ａ〜２００ｄの一辺に応じた辺をクローラチェーン４００の周方向に配設して環状に並べ、蝶番４１０により連結してクローラチェーン４００を構成している。クローラチェーン４００は、１枚のクローラ板４０１を上述した略正方形のスプロケット２００ａ〜２００ｄの一辺に噛み合わせて、フレーム１００の前後左右のスプロケット２００ａ〜２００ｄに掛け回している。

クローラ板４０１には、図２に示すように、吸気孔４０２が形成されている。この実施形態では、吸気孔４０２は、クローラ板４０１の中央部に形成している。また、クローラチェーン４００において外側を向くクローラ板４０１の外側面には、吸気孔４０２を囲むように吸着パッド４０３が配設されている。吸着パッド４０３は、リング状のシール部材で構成されている。この吸着パッド４０３は、図１に示すように、走行する床面や壁面２０００に多少の凹凸がある場合でも、床面や壁面２０００に密着できるように、弾性変形可能な発砲樹脂などで構成している。

また、この実施形態では、クローラ板４０１の外側面には、吸着パッド４０３で囲まれた領域の内側に、ゴム板４０４を取り付けている。クローラ型壁面吸着走行ロボット１０００が走行する際、吸着パッド４０３を床面や壁面２０００に密着させて真空引きをすると、このゴム板４０４が床面や壁面に当たるとともに、床面や壁面２０００とクローラ板４０１との間に隙間が形成される。

ゴム板４０４を取り付けることによって、吸着パッド４０３が過度に圧縮されたり、過度の剪断力が作用したりすることがない。このため、吸着パッド４０３が破損するのを防止することができる。また、ゴム板４０４を取り付けることによって、床面や壁面とクローラ板４０１との間に少し隙間が形成されるので、吸着パッド４０３で囲まれた内側の領域をより確実に真空引きすることができる。また、クローラ型壁面吸着走行ロボット１０００が、垂直な壁面に吸着して走行する場合などにおいて、ゴム板４０４は滑り止めとなり、クローラ型壁面吸着走行ロボット１０００のより安定した走行を実現できる。

この実施形態では、クローラチェーン４００を構成する８枚のクローラ板４０１のうち１枚のクローラ板は、図５に示すように、吸着パッド４０３が回転可能に配設されている。

詳しくは、この実施形態では、当該吸着パッド４０３が回転するクローラ板は、図５（ａ）（ｂ）に示すように、基板４１１と、スペーサ４１２と、外側板４１３と、内側板４１４で構成されている。

基板４１１は、矩形の板材であり、上述したクローラチェーン４００を構成するクローラ板４０１の平面形状を備え、蝶番が取り付けられている。基板４１１の中央部には、図５（ｂ）に示すように、スペーサ４１２を装着する貫通孔４１１ａが形成されている。スペーサ４１２は基板４１１と同じ厚さを有するリング状の部材であり、基板４１１の貫通孔４１１ａに回転自在に装着されている。外側板４１３は、吸着パッド４０３およびゴム板４０４を装着した円板であり、中央部に吸気孔４０２が形成されている。吸着パッド４０３は外側板４１３の周縁部に接着されている。外側板４１３はスペーサ４１２を挟んで基板４１１の外側面４２１側に取り付けている。内側板４１４は、スペーサ４１２を挟んで基板４１１の内側面４２２側に取り付けている。内側板４１４は、円板であり、中央に吸気孔４０２が形成されている。外側板４１３と内側板４１４は、スペーサ４１２の内側の空間に通したビスによって結合している。（図５（ａ）（ｂ）中の４２３は、ビス穴を示している。）これにより、内側板４１４と外側板４１３が、基板４１１に対して回転自在であり、吸着パッド４０３が、クローラ板４０１上で回転する。この実施形態では、外側板４１３の外側面には、吸着パッド４０３で囲まれた領域にゴム板４０４を接着している。

また、この実施形態では、上述した１枚のクローラ板を除く７枚のクローラ板は、図６（ａ）（ｂ）に示すように、基板４１１と、外側板４１３で構成されている。基板４１１の中央部と、外側板４１３の中央部には吸気孔４０２が形成されている。この７枚のクローラ板は、単純に、基板４１１の中央部に外側板４１３を取り付けた構造である。外側板４１３の周縁部には吸着パッド４０３が取り付けられている。このため、クローラ板４０１上において吸着パッド４０３は回転しない。なお、この実施形態では、外側板４１３の外側面には、吸着パッド４０３で囲まれた領域にゴム板４０４を接着している。

吸気装置５００は、吸気孔４０２に取り付けられている。制御装置６００は、スプロケット２００ａ〜２００ｄの回転軸２０１ａ〜２０１ｄ周りで検知されるクローラ板４０１に基づいて、フレーム１００に対して下側に位置するクローラ板４０１の吸気孔４０２に取り付けられた吸気装置５００を作動させる。

この実施形態では、図３に示すように、吸気装置５００は、エジェクタポンプ５０１と、外部に設置されたコンプレッサ５０２で構成されている。エジェクタポンプ５０１は、コンプレッサ５０２から圧縮空気の供給を受けて内部で負圧を発生させる装置である。

制御装置６００は、図３に示すように、制御部材６０１と、スイッチ６０２で構成されている。制御部材６０１はスプロケット２００ｃの回転軸２０１ｃ周りに配設されている。スイッチ６０２はクローラ板４０１に取り付けられている。この制御部材６０１は、スプロケット２００ｃの回転軸２０１ｃ周りでスイッチ６０２がＯＮとＯＦＦに切り替わる周方向領域を設定している。

クローラチェーン４００の内側には、図７、図８に示すように、分岐管６２０と、スイッチ６０２と、エジェクタポンプ５０１と、これらを接続する複数の通気配管が配設されている。図８は、この実施形態におけるクローラチェーン４００を展開し、その内側面に配設された配管構造を図示した概略図である。図８では、配管構造を分かり易くするため、便宜上、配管を実際よりも細く描いている。

分岐管６２０は、図８に示すように、三股の管路を備えた配管であり、各クローラ板４０１に取り付けられている。分岐管６２０の一の接続口６２１は、通気配管６３１によって、隣接するクローラ板４０１に取り付けられた分岐管６２０の接続口６２２に接続されている。これにより、クローラチェーン４００の内側において、環状に連続した管路が形成されている。また、クローラ板４０１に取り付けられた分岐管６２０の残りの接続口６２３は、通気配管６３２によってスイッチ６０２に接続されている。

また、クローラ板４０１に取り付けられた分岐管６２０と、このクローラ板４０１に隣接するクローラ板４０１に取り付けられた分岐管６２０とを接続する通気配管６３１のうち一つの通気配管６３１には、Ｔ字の管路を備えた給気管６４１が接続されている。給気管６４１の中間にある接続口は、図７に示すように、通気配管６４２によって、フレーム１００に取り付けた回転継手６４３を介して、フレーム１００の外側に配設した圧縮空気供給配管６４４を介して外部のコンプレッサ５０２に接続している。コンプレッサ５０２から供給された圧縮空気は、この給気管６４１を介して、クローラチェーン４００の内側に環状に配設された通気配管６３１に供給され、各クローラ板４０１に取り付けられた分岐管６２０を流通する。

スイッチ６０２は、吸気装置のＯＮとＯＦＦを切り替える装置である。この実施形態では、スイッチ６０２は、図８に示すように、エジェクタポンプ５０１（吸気装置）に圧縮空気を供給するか、圧縮空気の供給を停止するかを切り替える。

スイッチ６０２は、給気口６５１と、排気口６５２と、内蔵された弁（図示省略）と、切替機構６５３とを備えている。給気口６５１は、給気口６５１は通気配管６３２によってクローラ板４０１に取り付けられた分岐管６２０に接続されており、コンプレッサ５０２から圧縮空気が供給される。排気口６５２は通気配管６３３によってエジェクタポンプ５０１に接続されており、エジェクタポンプ５０１に圧縮空気を供給する。

なお、この実施形態では、図８に示すように、スイッチ６０２の排気口６５２は、通気配管６３３、６３４によって、当該スイッチ６０２が取り付けられたクローラ板４０１から、クローラチェーン４００の周方向に向けて２つ隣に位置するクローラ板４０１に形成された吸気孔４０２に取り付けられたエジェクタポンプ５０１に接続されている。

図示は省略するが、このスイッチ６０２の内部には、給気口６５１と排気口６５２の間には圧縮空気の流通を遮蔽する弁が設けられている。切替機構６５３はスイッチ６０２の弁の開閉を操作して、エジェクタポンプ５０１への圧縮空気の供給又は停止を切り替える機構である。

切替機構６５３は、弁を操作する操作ピン６６１と、操作ピン６６１を操作するアーム６６２とを備えている。操作ピン６６１は、スイッチ６０２の側面から突出している。アーム６６２はスイッチ６０２の側面に斜めに配設されており、アーム６６２の基端部が操作ピン６６１の先端に当接している。アーム６６２の先端にはローラ６６３が取り付けられている。このスイッチ６０２は、常時は、内蔵されたばねの作用で、操作ピン６６１がスイッチ６０２の側面から突出している。この状態ではスイッチ６０２の内部に設けられた弁は閉じられている。アーム６６２の先端をスイッチ６０２の側面に向けて押すと、操作ピン６６１が押し込まれ、スイッチ６０２の内部に設けた弁が開かれる。これにより、給気口６５１から排気口６５２へ圧縮空気が流通し、エジェクタポンプ５０１に圧縮空気が供給される。

このスイッチ６０２は、アーム６６２をクローラ板４０１の右側縁部に向けて延在させた状態でクローラ板４０１に取り付けている。また、図３に示すように、右側のスプロケット２００ｃ、２００ｄは切欠き２０３が設けられており、スプロケット２００ｃ、２００ｄの回転軸２０１ｃ、２０１ｄ周りでは、スプロケット２００ｃ、２００ｄの切欠き２０３からスイッチ６０２のアーム６６２が露出している。

制御部材６０１は、この実施形態では、図４に示すように、フレーム１００の右前側に取り付けられたスプロケット２００ｃの回転軸２０１ｃ周りに設置されている。

詳しくは、この実施形態では、制御部材６０１は、図９（ａ）〜（ｃ）に示すように、基板６１１と、接地板６１２で構成されている。基板６１１は、図９（ａ）〜（ｃ）に示すように、スプロケット２００ｃの回転軸２０１ｃを通す穴６１３が形成されたフレーム１００に固定する板状材である。基板６１１は、スプロケット２００ｄの回転軸を通す穴６１３の周りで、周方向に所定の角度領域で延在した扇状部分を備えている。図９（ａ）（ｂ）に示すように、接地板６１２は扇形の板材であり、基板６１１の扇状部分の片面に接着されている。この制御部材６０１は、基板４１１に接地板６１２を取り付けた面をフレーム１００の内側（クローラチェーン４００側）に向けて取り付けている。この制御部材６０１は、扇状部分６０１ａの周方向の両側縁に斜面６１４が形成されている。

制御部材６０１は、フレーム１００の内側に接地板６１２を向けて回転しないように配設されている。この実施形態では、扇状部分６０１ａは、フレーム１００の右前側に取り付けられたスプロケット２００ｃの回転軸２０１ｃから、フレーム１００の前側に向けて配設されている。

これにより、クローラ板４０１に取り付けられたスイッチ６０２はクローラチェーン４００が回動する際、制御部材６０１の扇状に延在した扇状部分６０１ａを通過する際に、ローラ６６３が接地板６１２に乗り上げる。このときスイッチ６０２のアーム６６２が倒され、操作ピン６６１が押され、スイッチ６０２に内蔵された弁（図示省略）が開き、コンプレッサ５０２から供給される圧縮空気がエジェクタポンプ５０１に供給される。なお、この実施形態では、制御部材６０１の扇状部分６０１ａの周方向の両側縁に斜面６１４が形成されており、さらに、スイッチ６０２のアーム６６２の先端にローラ６６３が取り付けられているので、ローラ６６３がスムーズに接地板６１２に乗り上がる。

エジェクタポンプ５０１は、上述したようにスイッチ６０２がＯＮになると、コンプレッサ５０２から圧縮空気の供給を受けて内部で負圧を発生させる。これにより、エジェクタポンプ５０１から通気配管６３４で接続された吸気孔４０２から空気が吸引され、当該吸気孔４０２を囲むように配設された吸着パッド４０３の内側を真空引きする。この実施形態では、クローラ板４０１が走行する床面や壁面２０００に当接しているときに、制御部材６０１とスイッチ６０２によって、当該クローラ板４０１に形成された吸気孔４０２に接続されたエジェクタポンプ５０１が作動する。これにより、当該クローラ板４０１の吸着パッド４０３が走行する床面や壁面２０００に吸着する。

この実施形態では、上述したように、クローラチェーン４００は、矩形のクローラ板４０１が８枚無端チェーン状に連結されている。また、スプロケット２００ａ〜２００ｄは、クローラチェーン４００の１枚のクローラ板４０１が一辺に噛み合う略正方形のスプロケット２００ａ〜２００ｄである。このようにクローラ板４０１の枚数を８枚とし、クローラ板４０１の枚数を減らすことによってクローラ型壁面吸着走行ロボット１０００の小型化を図っている。

そして、斯かるクローラ型壁面吸着走行ロボット１０００で、スプロケット２００ｄの回転軸周りで検知されるクローラ板４０１に基づいて、フレーム１００の下側に位置するクローラ板４０１の吸気孔４０２に取り付けたエジェクタポンプ５０１（吸気装置）を作動させている。

この実施形態では、図８に示すように、スイッチ６０２は、通気配管６３１によって、当該スイッチ６０２が取り付けられたクローラ板４０１から２つ隣に位置するクローラ板４０１に形成された吸気孔４０２に取り付けられたエジェクタポンプ５０１に接続されている。この関係は、クローラチェーン４００の周方向において一様である。クローラチェーン４００をスプロケット２００ａ〜２００ｄに掛け回す場合には、制御部材６０１を取り付けた回転軸２０１ｃ周りを通過するクローラ板４０１のスイッチ６０２に基づいて、フレーム１００の下側に位置するクローラ板４０１の吸気孔４０２に取り付けたエジェクタポンプ５０１が作動するように、クローラチェーン４００をスプロケット２００ａ〜２００ｄに掛け回している。

制御部材６０１は、回転軸２０１ｃ周りを通過するクローラ板４０１に取り付けられたスイッチ６０２をＯＮにする。この実施形態では、制御部材６０１が、回転軸２０１ｃ周りにおいて、スイッチ６０２をＯＮにする範囲は、制御部材６０１の扇状の接地板６１２が延在する周方向領域によって設定されている。すなわち、回転軸２０１ｃ周りを通過するクローラ板４０１に取り付けられたスイッチ６０２のローラが、当該制御部材６０１の扇状の接地板６１２に乗り上げたときに、スイッチ６０２がＯＮになる。

上述した制御部材６０１で、扇状の接地板６１２が延在する周方向領域、（扇状の接地板６１２の中心角）は、斯かる２つ隣のクローラ板４０１の吸気孔４０２に取り付けられたエジェクタポンプ５０１を作動させる領域を設定している。この実施形態では、フレーム１００の下側に位置するクローラ板４０１に配設した吸着パッド４０３が走行する床面や壁面に吸着させようとする範囲において、当該クローラ板４０１の吸気孔４０２に取り付けたエジェクタポンプ５０１が作動するように、制御部材６０１は扇状の接地板６１２が延在する周方向領域を設定している。

このクローラ型壁面吸着走行ロボット１０００は、第１駆動手段３００によって、スプロケット２００ｂを回転させることによって、クローラチェーン４００が回転する。このクローラ型壁面吸着走行ロボット１０００は、上述したスイッチ６０２と制御部材６０１で構成された制御装置６００の作用によって、スプロケット２００ｃの回転軸２０１ｃ周りで検知されるクローラ板４０１に基づいて、フレーム１００に対して下側に位置するクローラ板４０１の吸気孔４０２に取り付けられた吸気装置５００が作動する。

具体的には、クローラ板４０１が走行する床面や壁面２０００に接地すると、当該クローラ板４０１の吸気孔４０２に取り付けたエジェクタポンプ５０１が作動し、また、クローラ板４０１が走行する床面や壁面２０００から離れる直前に当該クローラ板４０１の吸気孔４０２に取り付けたエジェクタポンプ５０１が停止する。これにより、クローラ型壁面吸着走行ロボット１０００は、吸着パッド４０３を走行する床面や壁面２０００に吸着させながら走行することができる。

また、この実施形態では、図１、図３に示すように、フレーム１００と、走行する床面や壁面２０００に密着しているクローラチェーンとの間に、四節リンク８０１と、ばね８０２を配設している。四節リンク８０１の一のリンク８０３は、クローラチェーン４００の走行する床面や壁面２０００に密着している部分を把持している。ばね８０２は、伸ばした状態で、四節リンク８０１の一のリンク８０３とフレーム１００との間に取り付けている。これにより、クローラチェーン４００の走行する床面や壁面２０００に密着している部分を把持しているリンク８０３を常時フレーム１００側に引き付けている。

これによりクローラ型壁面吸着走行ロボット１０００が壁面２０００を走行する場合に、クローラ型壁面吸着走行ロボット１０００は壁面２０００に近づいた姿勢で走行する。これによって、クローラ型壁面吸着走行ロボット１０００に作用する重力が、クローラ型壁面吸着走行ロボット１０００を壁面２０００から離す作用を小さくしている。

この実施形態では、クローラ型壁面吸着走行ロボット１０００は、スプロケット２００ｃの回転軸２０１ｃ周りで検知されるクローラ板４０１に基づいて、フレーム１００に対して下側に位置するクローラ板４０１の吸気孔４０２に取り付けられたエジェクタポンプ５０１（吸気装置）を作動させる制御装置６００を備えている。スプロケット２００ｃの回転軸２０１ｃ周りでは、凹凸のある床面や壁面を走行する場合でもクローラ板４０１の位置が安定しており、クローラ板４０１の検知がより確実に行われる。このため、上述したような機械的なスイッチ構造を設けた場合でも、適切なタイミングで吸気装置を作動させることができ、クローラ型壁面吸着走行ロボット１０００の安定した走行を実現させることができる。

また、この実施形態では、上述したように、クローラ板４０１に取り付けられたスイッチ６０２と、スプロケット２００ｃの回転軸２０１ｃ周りに配設した制御部材６０１とを備えた制御装置６００を備えている。この場合、制御部材６０１は、スプロケット２００ｃの回転軸２０１ｃ周りでスイッチ６０２がＯＮとＯＦＦに切り替わる周方向領域を設定している。斯かる制御装置６００は、スプロケット２００ｃの回転軸２０１ｃ周りでクローラ板４０１を検知できるとともに、吸気装置５００を作動させるスイッチ６０２のＯＮとＯＦＦを切り替えるタイミングを適切に設定することができる。

また、この実施形態では、クローラ型壁面吸着走行ロボット１０００は、クローラチェーン４００が、矩形のクローラ板４０１を８枚無端チェーン状に連結している。そして、スプロケット２００ａ〜２００ｄが、クローラチェーン４００の１枚のクローラ板４０１が一辺に噛み合う略正方形のスプロケット２００ａ〜２００ｄで構成されている。これにより、クローラ型壁面吸着走行ロボット１０００の小型化および軽量化を図ることができる。また、クローラ板４０１の枚数が少なく、スプロケット２００ｃの回転軸２０１ｃ周りで検知されるクローラ板４０１に基づいて、フレーム１００に対して下側に位置するクローラ板４０１の吸気孔４０２に取り付けられたエジェクタポンプ５０１（吸気装置）を作動させる制御を、上述したような機械式のスイッチ構造によって実現することができる。これにより、クローラ型壁面吸着走行ロボット１０００をシンプルな構造にすることができ、低コスト化を図ることができる。

この実施形態では、クローラ型壁面吸着走行ロボット１０００は、クローラチェーン４００が、矩形のクローラ板４０１が８枚無端チェーン状に連結されており、スプロケット２００ａ〜２００ｄが、クローラチェーン４００の１枚のクローラ板４０１が一辺に噛み合う略正方形のスプロケット２００ａ〜２００ｄで構成されている。この場合、スイッチ６０２はクローラチェーン４００の各クローラ板４０１に取り付けている。そして、当該スイッチ６０２によって、取り付けられたクローラ板４０１から、クローラチェーン４００が掛け回された方向のうちフレーム１００の下側に、２つ隣のクローラ板４０１の吸気孔４０２に取り付けたエジェクタポンプ５０１（吸気装置）を作動させている。斯かる構成によって、スプロケット２００ｃの回転軸２０１ｃ周りで検知されるクローラ板４０１に基づいて、フレーム１００に対して下側に位置するクローラ板４０１の吸気孔４０２に取り付けられたエジェクタポンプ５０１（吸気装置）を作動させる制御において、エジェクタポンプ５０１を作動させるタイミングの設定が容易になる。

また、この実施形態では、クローラチェーン４００を構成する７枚のクローラ板４０１のうち、１枚のクローラ板４０１において吸着パッド４０３が回転可能である。従って、吸着パッド４０３が回転可能なクローラ板４０１が走行する床面や壁面２０００に密着している状態においては、クローラ型壁面吸着走行ロボット１０００を床面や壁面２０００に密着させつつ、クローラ型壁面吸着走行ロボット１０００の進行方向を変えることができる。この場合、例えば、斯かる吸着パッド４０３とクローラ板４０１を相対回転させる駆動装置を設けるとよい。

この実施形態では、図１０に示すように、フレーム１００の中央部分に回動可能に回動アーム部材７０１を取り付け、当該回動アーム部材７０１をフレーム１００に対して回転駆動させる第２駆動手段７０２を設ける。第２駆動手段７０２はモータで構成している。クローラ型壁面吸着走行ロボット１０００は、垂直な壁面を走行させる際に、回動アーム部材７０１を、鉛直方向に向け、回動アーム部材７０１の先端部に命綱７０３を取り付け、フレーム１００を水平方向に向けて走行させる。

上述した実施形態では、図１に示すように、クローラチェーン４００は、クローラ板４０１を８枚無端チェーン状に連結したものであり、吸着パッド４０３が回転可能なクローラ板４０１を下側の中央の位置に移動させる。そして、当該吸着パッド４０３が回転可能なクローラ板４０１を走行する壁面２０００に吸着させた状態で、図１０に示すように、第２駆動手段７０２としてのモータ７０２（第２駆動手段）を操作する。モータ７０２を操作すると、回動アーム部材７０１に対するフレーム１００の角度が変わり、これに応じて、吸着パット４０３が壁面２０００に吸着した状態で、吸着パッド４０３とクローラ板４０１が相対回転する。これにより、壁面２０００に対してクローラ型壁面吸着走行ロボット１０００を方向転換させることができる。

吸着パッド４０３とクローラ板４０１を相対回転させる駆動装置としては、これに限定されない。例えば、図示は省略するが、吸着パッド４０３が回転可能なクローラ板４０１に駆動装置を設けるとともに、吸着パッド４０３とクローラ板４０１との間に、駆動機構を設けて、クローラ型壁面吸着走行ロボット１０００が自立的に方向転換する構造としてもよい。この場合、上述した回動アーム部材や命綱がない状態で、壁面２０００に対してクローラ型壁面吸着走行ロボット１０００を方向転換させることができる。

また、上述した実施形態では、８枚のクローラ板４０１のうち、１枚のクローラ板が、吸着パッド４０３が回転可能なクローラ板４０１とした。この場合、当該吸着パッド４０３が回転可能なクローラ板４０１が走行する床面や壁面２０００に吸着している状態でないと、クローラ型壁面吸着走行ロボット１０００が走行する方向を変えることができない。複数のクローラ板４０１のうち、吸着パッド４０３が回転可能なクローラ板４０１の数を増やせば増やすほど、クローラ型壁面吸着走行ロボット１０００が走行する方向を変える自由度を高めることができる。また、上述した実施形態のように、クローラ板４０１を８枚無端チェーン状に連結したクローラチェーン４００を備えたものは、小型であり、上述したように、クローラ型壁面吸着走行ロボット１０００を方向転換させるのに好適である。

クローラ型壁面吸着走行ロボット１０００が垂直な壁面を走行する場合などにおいては、クローラ型壁面吸着走行ロボット１０００が吸着パッド４０３を壁面２０００に吸着させている場合、クローラ型壁面吸着走行ロボット１０００に作用する重力、および、そのモーメントは、クローラ型壁面吸着走行ロボット１０００を壁面２０００から離すように作用する。

以上、本発明の一実施形態に係るクローラ型壁面吸着走行ロボットを説明したが、本発明に係るクローラ型壁面吸着走行ロボットは上述した実施形態に限定されない。

例えば、制御装置に用いられるスイッチは、機械式のスイッチを例示したが、例えば、近接スイッチなどの電気式のセンサを備えたスイッチとしてもよい。この場合、スイッチ６０２に内蔵される弁は、電磁式の開閉機構を備えた電磁弁を用いてもよい。なお、上述した実施形態では、機械式のスイッチを設けることによって、クローラ型壁面吸着走行ロボット１０００のクローラチェーン４００内に、電気配線を敷設する必要がなくなるので、構造がよりシンプルなものになっている。

また、スプロケット２００ｂを回転駆動させる第１駆動手段３００や、吸気孔４０２に取り付ける吸気装置５００や、制御装置６００の構造は、上述した実施形態に限定されず、他の形態を採用することが可能である。

また、上述した実施形態では、制御装置６００の制御部材６０１は、フレーム１００の右前側に取り付けたスプロケット２００ｃの回転軸２０１ｃ周りに取り付けられているが、制御部材６０１を取り付ける位置は、斯かるフレーム１００の右前側のスプロケット２００ｃの回転軸２０１ｃ周りに限定されない。

以上のとおり、本発明に係るクローラ型壁面吸着走行ロボットは、床面や壁面に吸着しながら走行するロボットとして広く利用可能である。例えば、検査装置を搭載することによって、プラントなどの壁面の高い位置にある傷を検査する装置として用いることができる。また、塗装装置を搭載すれば、プラントなどの壁面の高い位置で塗装を補修する装置などに用いることができる。

本発明の一実施形態に係るクローラ型壁面吸着走行ロボットを示す左側面図。 本発明の一実施形態に係るクローラ型壁面吸着走行ロボットを示す平面図。 本発明の一実施形態に係るクローラ型壁面吸着走行ロボットを示す右側面図。 本発明の一実施形態に係るクローラ型壁面吸着走行ロボットからクローラチェーンを取外した状態を示す平面図。 本発明の一実施形態に係るクローラ型壁面吸着走行ロボットのクローラ板を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。 本発明の一実施形態に係るクローラ型壁面吸着走行ロボットのクローラ板を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。 図１のＣ−Ｃ断面図である。 クローラチェーンの内側の概略図である。 （ａ）は制御部材を示す平面図であり、（ｂ）は接地板を示す平面図であり、（ｃ）は制御部材のＤ−Ｄ断面図である。 は本発明の一実施形態に係るクローラ型壁面吸着走行ロボットの使用状態を示す平面図である。

符号の説明

１０００ クローラ型壁面吸着走行ロボット
２０００ 床面や壁面
１００ フレーム
１００ 常時フレーム
１００ フレーム
１０１ 辺材
１０３ 辺材
２００ａ〜２００ｄ スプロケット
２０１ａ〜２０１ｃ 回転軸
２０２ ギヤ
３００ 駆動手段（第１駆動手段）
３０１ モータ
３０２ ピニオン
４００ クローラチェーン
４０１ クローラ板
４０２ 吸気孔
４０３ 吸着パッド
４０４ ゴム板
４１０ 蝶番
４１１ 基板
４１１ａ 貫通孔
４１２ スペーサ
４１３ 外側板
４１４ 内側板
４２１ 外側面
４２２ 内側面
５００ 吸気装置
５０１ エジェクタポンプ
５０２ コンプレッサ
６００ 制御装置
６０１ 制御部材
６０１ａ 扇状部分
６０２ スイッチ
６１１ 基板
６１２ 接地板
６１３ 穴
６１４ 斜面
６２０ 分岐管
６２１〜６２３ 接続口
６３１〜６３４、６４２ 通気配管
６４１ 給気管
６４３ 回転継手
６４４ 圧縮空気供給配管
６５１ 給気口
６５２ 排気口
６５３ 切替機構
６６１ 操作ピン
６６２ アーム
６６３ ローラ
７０１ 回動アーム部材
７０２ 駆動手段（第２駆動手段）
７０３ 命綱
８０１ 四節リンク
８０２ ばね
８０３ リンク

Claims (6)

1. 略矩形のフレームと、
   前記フレームの左右両側の内側に、前側と後側に、それぞれ対向させて取り付けたスプロケットと、
   前記スプロケットを回転駆動させる第１駆動手段と、
   複数のクローラ板を無端チェーン状に連結し、前記前後左右のスプロケットに掛け回したクローラチェーンと、
   前記クローラ板に形成した吸気孔と、
   前記クローラ板の外側面に、前記吸気孔を囲むように配設した吸着パッドと、
   前記吸気孔に取り付けた吸気装置と、
   前記スプロケットの回転軸周りで検知されるクローラ板に基づいて、前記フレームに対して下側に位置するクローラ板の吸気孔に取り付けられた吸気装置を作動させる制御装置とを備えたことを特徴とするクローラ型壁面吸着走行ロボット。
2. 前記制御装置は、
   前記クローラ板に取り付けられたスイッチと、
   前記スプロケットの回転軸周りに配設した制御部材とを備え、
   前記制御部材は、スプロケットの回転軸周りでスイッチがＯＮとＯＦＦに切り替わる周方向領域を設定していることを特徴とする請求項１に記載のクローラ型壁面吸着走行ロボット。
3. 前記クローラチェーンは、矩形のクローラ板を８枚無端チェーン状に連結しており、
   前記スプロケットは、前記クローラチェーンの１枚のクローラ板が一辺に噛み合う略正方形のスプロケットである請求項１又は２の何れかに記載のクローラ型壁面吸着走行ロボット。
4. 前記スイッチは、クローラチェーンの各クローラ板に取り付けられており、当該スイッチが取り付けられたクローラ板から、クローラチェーンが掛け回された方向のうちフレームの下側に２つ隣のクローラ板の吸気孔に取り付けた吸気装置を作動させることを特徴とする請求項３に記載のクローラ型壁面吸着走行ロボット。
5. 前記吸着パッドが、クローラ板において回転可能である請求項１に記載のクローラ型壁面吸着走行ロボット。
6. 前記フレームの中央部分に回動可能に取り付けた回動アーム部材と、前記回動アーム部材をフレームに対して回転駆動させる第２駆動手段とを備えた請求項５に記載のクローラ型壁面吸着走行ロボット。

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