JP6079997B2

JP6079997B2 - 磁気吸着車両の群移動体

Info

Publication number: JP6079997B2
Application number: JP2012246484A
Authority: JP
Inventors: 廣瀬　茂男; 茂男廣瀬; 竜一関谷
Original assignee: Tokyo Institute of Technology NUC; Besterra Co Ltd
Current assignee: Tokyo Institute of Technology NUC; Besterra Co Ltd
Priority date: 2012-11-08
Filing date: 2012-11-08
Publication date: 2017-02-15
Anticipated expiration: 2032-11-08
Also published as: JP2014094642A

Description

本発明は、磁性体の走行面に吸着しながら移動する磁気吸着車両の群移動体に関する。

磁性体の走行面に磁気で吸着しながら移動する磁気吸着車両が公知である（特許文献１）。特許文献１の磁気吸着車両は、磁性体の走行面に対して磁気吸着力を生じさせる磁石と、磁気吸着力を検出する磁力検出部と、磁力検出部によって検出された磁気吸着力に基づいて走行面からの磁石の位置を決定する磁石位置決定部と、磁石位置決定部によって決定された位置に磁石を移動させる磁石位置調整部と、を備えた磁気吸着ユニットを具備する。

特開２０１２-００６５５７号公報

しかしながら、特許文献１に記載の磁気吸着車両は、単一車両での移動を想定しているため、その移動範囲が限られている。すなわち、特許文献１に記載の磁気吸着車両は、最初から磁性体の壁面や天井面に吸着している場合には自在に移動可能である。しかしながら、磁気吸着車両が、例えば、水平面から垂直な壁面へ移動する場合や垂直な壁面から天井面に移動する場合等の移動前後の面に大きな変化がある場合には、又は、大きな障害物を乗り越える場合には、磁性体の走行面及び磁気吸着車両の磁石間の距離が大きく変化し、磁気で吸着しながらの移動ができない場合がある。

そこで本発明は、多様な走行面を移動可能な磁気吸着車両の群移動体を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明によれば、磁性体の走行面に対して磁気吸着力を生じさせる磁石と、磁気吸着力を検出する磁力検出部と、磁力検出部によって検出された磁気吸着力に基づいて走行面からの磁石の位置を決定する磁石位置決定部と、磁石位置決定部によって決定された位置に磁石を移動させる磁石位置調整部と、を備えた磁気吸着ユニットを有する少なくとも２つの磁気吸着車両と、該少なくとも２つの磁気吸着車両を互いに連結し、該少なくとも２つの磁気吸着車両の一方を他方に対して、少なくとも平面上の相対的な位置及び姿勢の３自由度を制御可能な駆動機構を有する多関節アームと、を具備し、前記多関節アームが、前記少なくとも２つの磁気吸着車両の一方と着脱可能であり、前記少なくとも２つの磁気吸着車両の各々は独立して制御可能であり、その独立した制御下において協働した動作が可能である磁気吸着車両の群移動体が提供される。

また、請求項２に記載の発明によれば請求項１に記載の発明において、前記多関節アームが、前記少なくとも２つの磁気吸着車両の一方を他方に対して、６自由度で制御可能な磁気吸着車両の群移動体が提供される。

すなわち、請求項１及び２に記載の発明では、多様な走行面を移動可能になるという効果を奏する。

また、請求項１に記載の発明では、磁気吸着車両が別の磁気吸着車両と連結したり分離したりできることから、例えば、目的地まで各磁気吸着車両が独立して移動し、目的地到着後、連結して作業を行う等、より幅広い用途で磁気吸着車両を利用することが可能となる。

各請求項に記載の発明によれば、多様な走行面を移動可能になるという共通の効果を奏する。

本発明の一態様による群移動体を構成する磁気吸着車両の概略を示すブロック図である。本発明の一態様による群移動体を構成する磁気吸着車両の斜視図である。図２の磁気吸着車両の磁気吸着ユニットの上方向からの斜視図である。図３の磁気吸着ユニットの下方向からの斜視図である。図３及び図４に示された磁気吸着ユニットの磁石が磁石カバーに当接した状態を示す縦断面図である。図３及び図４に示された磁気吸着ユニットの磁石が磁石カバーから離間した状態を示す縦断面図である。図２の磁気吸着車両の差動リンク機構を説明する図である。図２の磁気吸着車両の差動リンク機構を説明する部分拡大図である。本発明の一態様による群移動体を構成する磁気吸着車両間の連結を示す略側面図である。群移動体が水平面から壁面へ移動する様子を示す略側面図である。本発明の一態様による群移動体の斜視図である。本発明の一態様による群移動体の適用例を説明する図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を詳細に説明する。全図面に渡り、対応する構成要素には共通の参照符号を付す。なお、本明細書において、磁気吸着車両が垂直な壁面や天井を走行する場合であっても、走行面に垂直な方向を上下方向とし、走行面側を下方向、その反対側を上方向とし、走行面からの距離を高さとする。

図１は、本発明の一態様による群移動体を構成する磁気吸着車両１の概略を示すブロック図である。磁気吸着車両１は、少なくとも１つの磁気吸着ユニット２を有し、磁気吸着ユニット２は、永久磁石又は電磁石からなる磁石Ａと、磁力検出部Ｂと、磁石位置決定部Ｃと、磁石位置調整部Ｄとを有する。

磁気吸着車両１は、磁石Ａと磁性体の走行面Ｓとの間に作用する磁気吸着力Ｆによって、垂直な壁面や天井であっても吸着しながら落下することなく走行が可能となっている。その際、磁気吸着力Ｆは、磁力検出部Ｂによってリアルタイム又は一定間隔毎に検出され、検出値は、磁石位置決定部Ｃへ送られる。なお、磁石位置決定部Ｃは、双方向性バスによって互いに接続されたＣＰＵ（中央演算処理装置）とＲＯＭ（リードオンリメモリ）とＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）とを備えている。

磁気吸着力Ｆは、上述のように、磁石Ａと磁性体の走行面Ｓとの間の距離、すなわち高さに応じて変化する。磁石位置決定部Ｃは、磁力検出部Ｂによって検出された磁気吸着力Ｆに基づき、磁気吸着車両１が現在走行中の走行面Ｓから離れないだけの磁気吸着力Ｆであって、それが走行のための過度な抵抗にならない必要十分な磁気吸着力Ｆを生じさせるような磁石Ａの高さ方向の位置を決定する。

その決定の際には、磁気吸着力Ｆ以外に、磁気吸着車両１の重量及び重心、磁気吸着車両１の走行速度、垂直な壁面や天井も含む走行面の斜度、磁気吸着車両１の中の磁石Ａの相対的な位置、磁気吸着ユニット２が複数ある場合には磁気吸着力Ｆの合力の大きさと合力の作用点の位置等、様々な要素を考慮してもよく、必要なセンサ類を有してもよい。磁気吸着車両１が複数の磁気吸着ユニット２を有する場合、磁石位置決定部Ｃは、互いに連携して動作してもよく、独立で動作してもよく、車両全体で共通に１つだけでもよい。磁気吸着車両１が、水平面上を走行する場合等、磁気吸着力が不要な場合には、磁気吸着ユニット２の磁石Ａを走行面から遠ざけ、磁気吸着力がほとんど働かないようにしてもよい。

図２は、本発明の一態様による群移動体を構成する磁気吸着車両１の斜視図である。図２を参照すると、磁気吸着車両１は、１つの磁気吸着ユニット２と、磁気吸着ユニット２を収容する車両本体３と、車両本体３の左右に配置された２つの主スプロケット４と、主スプロケット４の各々と協働する大小４つの従スプロケット５、６と、主スプロケット４の各々を駆動する２つの駆動モータ７と、主スプロケット４及び従スプロケット５、６を包囲する２つのクローラベルト８と、車両本体３内に収容された車両制御装置（図示せず）とを有している。車両制御装置が、駆動モータ７を制御し、それによって主スプロケット４を回転させる。主スプロケット４が回転すると、クローラベルト８が回転し、従スプロケット５、６を回転させる。クローラベルト８が回転することによって、磁気吸着車両１が走行する。

図３は、本発明の一態様による磁気吸着ユニット２の上方向からの斜視図であり、図４は、本発明の一態様による磁気吸着ユニット２の下方向からの斜視図であり、図５は、図３及び図４に示された磁気吸着ユニット２の磁石が磁石カバーに当接した状態を示す縦断面図であり、図６は、図３及び図４に示された磁気吸着ユニット２の磁石が磁石カバーから離間した状態を示す縦断面図である。

図３乃至図６を参照すると、磁気吸着ユニット２は、走行面に対して平行に配置される上部プレート９及び下部プレート１０を有し、上部プレート９及び下部プレート１０は、表面が平滑な円柱状の４つのガイドロッド１１によって連結されている。上部プレート９及び下部プレート１０とガイドロッド１１とは、ボルト１２によって固定されているが、ピン、接着又は溶接等のその他の手段によって固定してもよい。上部プレート９及び下部プレート１０間には、これらプレートと平行にメインプレート１３が配置されている。メインプレート１３は、ガイドロッド１１の外面と嵌合する平滑な内面を有する円筒状の４つのガイド１４の中央のフランジ部と連結し、ガイド１４と共にガイドロッド１１に沿って摺動することができる。

上部プレート９の下方側表面中央には、上部ベアリング１５が配置されている。また、下部プレート１０上には、４つの脚部を有し且つ下部プレート１０及びメインプレート１３間で脚部によって支持された保持面を形成するベアリングホルダ１６が配置されている。下部プレート１０の上記保持面には、上部ベアリング１５に対向する位置に下部ベアリング１７が配置されている。さらに、メインプレート１３の中央には開口が設けられており、開口内にはボールねじ１８に係合するナット１９がメインプレート１３に対して固定して配置されている。従って、ボールねじ１８はメインプレート１３を貫通し、ガイドロッド１１と平行に配置されている。また、ボールねじ１８の両端は、上部ベアリング１５及び下部ベアリング１７によって上部プレート９及び下部プレート１０に対して、回転自在に支持されている。

ボールねじ１８上部には、ボールねじプーリ２０が、ボールねじ１８と共に回転するように固定して配置されている。駆動モータ２１によって伝動ベルト２２を介してボールねじプーリ２０を回転させると、ボールねじ１８が回転し、回転方向に応じてナット１９が上下に移動する。その結果、メインプレート１３を、ガイド１４と共にガイドロッド１１に沿って上下に摺動させることができる。

下部プレート１０には、より大きな開口２３が設けられ、内部に磁石を収容する非磁性体からなる磁石ケース２４が開口２３を通って、ベアリングホルダ１６内に収容される。磁石ケース２４の下方部分は、同じく非磁性体からなる磁石カバー２５によって覆われており、磁石カバー２５は、フランジ部２５ａを有している。磁石ケース２４内には、永久磁石である磁石２６を環状に保持した磁性体からなる環状のヨーク２７が収容されている。メインプレート１３及びヨーク２７は、ベアリングホルダ１６及び磁石ケース２４を貫通する４つの連結ロッド２８によって連結されている。メインプレート１３とヨーク２７とは、ボルト２９によって固定されているが、ピン、接着又は溶接等のその他の手段によって固定してもよい。磁石ケース２４は、２つのばね３０によって上部プレート９に連結され、ばね３０によって上部プレート９方向へ付勢されている。

メインプレート１３の表面には、ボールねじ１８を包囲するように環状の切り込み部１３ａが形成されている。さらに、メインプレート１３の表面には、この環状の内側にボルト３１によって支持され、環状の内側に対する外側の微小な変位を検出する変位センサ３２が配置されている。また、下方に磁石２６が保持された連結ロッド２８は、環状の切り込み部１３ａの外側でメインプレート１３と連結している。従って、磁石２６がその近傍に配置された磁性体を吸引すると、連結ロッド２８を介してその磁気吸着力がメインプレート１３に伝達される。切り込み部１３ａの内側にあるメインプレート１３の部分は、ボールねじ１８との嵌合によって上下方向の動きが規制されたナット１９によって支持されていることから、磁石２６の磁気吸着力に起因する変位が小さい。一方、切り込み部１３ａの外側にあるメインプレート１３の部分は、ガイド１４によって上下に摺動可能であることから、磁石２６の磁気吸着力に起因する変位が大きい。すなわち、変位センサ３２によって検出された変位量は、磁石２６の磁気吸着力に比例することとなり、これらの関係を予め実験等によって求めておくことによって、変位センサ３２は磁力検出部Ｂとして機能する磁力センサとして利用することができる。なお、磁石２６の磁気吸着力を測定する手段として他の手段を用いてもよい。

磁気吸着ユニット２の磁石位置調整部Ｄとしての機能について説明すると、駆動モータ２１によってボールねじ１８が回転されると、その回転量及び回転方向に応じてナット１９が上下に移動する。その結果、ナット１９とメインプレート１３とガイド１４と連結ロッド２８とヨーク２７と磁石２６とが一体となって、上部プレート９及び下部プレート１０等に対して、また、磁気吸着ユニット２が取り付けられた磁気吸着車両１に対して相対的に上下に移動する。すなわち、磁石２６と走行面との間の距離を調整することが可能となる。なお、この調整は、磁力センサによって検出された磁気吸着力に基づき、磁気吸着力が必要十分な最適値となるよう、図示しない磁石位置決定部Ｃによって、上述のように行われる。

より大きな磁気吸着力を得るために、ナット１９を下方向へ移動させると、磁石２６又はヨーク２７の先端は、図５に示されるように、下部プレート１０を越えて下方向へ突出する。磁石ケース２４及び磁石カバー２５は、ばね３０によって上方向へ付勢されているため、磁石２６又はヨーク２７は、磁石カバー２５と当接した状態を維持する。なお、磁石２６の下限は、ガイド１４の下端面が下部プレート１０に当接することによって規定される。

磁気吸着力を弱めたい場合、又は、ほぼゼロにしたい場合、ナット１９を上方向へ移動させると、磁石２６又はヨーク２７の先端は、上方向へ付勢された磁石カバー２５と当接した状態を維持したまま上方向へ移動する。さらに、移動を続けると、最終的には図６に示されるように、磁石２６又はヨーク２７の先端が下部プレート１０よりも上方向へ移動し、磁石カバー２５から離間した状態となる。すなわち、磁石２６又はヨーク２７は、ガイド１４の上端面が上部プレート９に当接するまで上方向へ移動可能であるが、それよりも先に、磁石カバー２５のフランジ部２５ａが下部プレート１０と係合し、磁石ケース２４及び磁石カバー２５の上昇が停止する。

仮に、磁石カバー２５が無い場合を考えると、磁気吸着車両１の走行中、磁石２６は走行面にある砂鉄や金属片などを直接吸着してしまう。その状態で砂鉄等を磁石２６からすべて分離させるのは困難である。本発明の一態様による磁気吸着車両１においては、磁石２６の磁気吸着力によって磁石カバー２５越しに砂鉄等を吸着する。しかし、図６に示されるように磁石２６を磁石カバー２５から十分離間させると、吸着していた砂鉄等は、磁石２６の磁気吸着力から解放され、磁石カバー２５から容易に分離することが可能となる。また、この状態では、磁石２６の磁気吸着力は走行面に対してもほとんど働かないため、磁気吸着車両１が、磁性体の走行面であるが通常の水平面上を走行する場合等において、少ない抵抗で走行することができる。

ところで、より大きな磁気吸着力を得るために、磁石２６を下方へ移動させた後に、磁石２６を再び上方へ移動させる場合には、非常に大きな力が必要となる。それを補助するために、メインプレート１３を上方へ付勢するばねを用いてもよい。すなわち、磁気吸着ユニット２は、例えば、メインプレート１３とベアリングホルダ１６との間や、下部プレート１０とメインプレート１３との間に、圧縮した状態のばねを配置してもよい。本態様では、補助ばね３３を、下部ベアリング１７とナット１９との間で且つボールねじ１８の周りに配置している。

以上より、本発明の一態様による群移動体を構成する磁気吸着車両１によれば、走行面の状態に応じて必要十分な磁気吸着力を生成することができる。

なお、上述の態様では、磁石として永久磁石を使用したが、電磁石を使用した場合にも、一定の電流によって一定の磁気吸着力を生成させつつ上述の態様のように位置を調整してもよい。また、電磁石の位置を固定して、電流量を調整することによって、すなわち、磁石位置調整部に代えて電流値調整部を有することによって、永久磁石の位置を調整したときと同様に磁気吸着力を変化させてもよい。

続いて、図７を参照しながら、磁気吸着車両１に搭載されている差動リンク機構５０について説明する。図８は、図７の磁気吸着車両１の差動リンク機構５０を説明する部分拡大図である。図７において、磁気吸着ユニット２や車両本体３は省略されている。

差動リンク機構５０は、主スプロケット４と従スプロケット５とを連結し、車両本体３の左右に配置され、車両本体３に対して横方向に延びる回転軸線Ｃ１周りに回転可能に固定された連結プレート５１と、左右の連結プレート５１間に配置され、車両本体３の前後方向に延びる回転軸線Ｃ２周りに回転可能に固定された接続ロッド５２と、連結プレート５１及び接続ロッド５２を連結する連結機構５３とを有する。回転軸線Ｃ１は、車両本体３の前後方向中央に配置されるように構成される。また、回転軸線Ｃ２は、車両本体３の左右方向中央に配置されるように構成される。

図８を参照しながら、連結機構５３について説明する。連結プレート５１と接続ロッド５２との連結は、連結プレート５１に設けられた短ロッド５４と、接続ロッド５２の端部に設けられた継ぎ手５５とによって行われる。すなわち、連結プレート５１には、連結プレート５１の長手方向に延びる、例えば長方形断面の貫通孔５１ａを有している。貫通孔５１ａ内には、長手方向に沿って微小長さで円形断面を有する短ロッド５４が固定して配置される。

他方、継ぎ手５５は、接続ロッド５２の端部に対して接続ロッド５２の軸線周りに回転可能に取り付けられている。継ぎ手５５には、接続ロッド５２の軸線方向に細長い、例えば２つの等しい長さの平行線と２つの半円形からなる角丸長方形の断面形状の横孔５３ａが形成されている。接続ロッド５２は、横孔５３ａ内に短ロッド５４が挿通されることで、連結プレート５１に対して連結している。

ここで、横孔５３ａの断面形状である角丸長方形の半円形部分の円形の直径、すなわち２つの平行線間の距離は、短ロッド５４の直径よりも僅かばかり大きく設定される。従って、短ロッド５４は、或る程度規制されつつも、横孔５３ａ内で移動可能である。

連結機構５３における連結プレート５１及び接続ロッド５２間の動作について説明する。説明のために継ぎ手５５に着目すると、継ぎ手５５は、接続ロッド５２の軸線周りに回転可能であり（矢印ｒ１）、且つ、短ロッド５４に対して接続ロッド５２の軸線方向に摺動可能である（矢印ｍ１）。また、継ぎ手５５は、短ロッド５４の軸線周りに回転可能であり（矢印ｒ２）、且つ、短ロッド５４の軸線に沿って摺動可能である（矢印ｍ２）。さらに、継ぎ手５５は、接続ロッド５２の軸線と短ロッド５４の軸線とに直交する軸線周りに回転可能である（矢印ｒ３）。以上より、連結プレート５１及び接続ロッド５２間は、かなりの自由度を持って連結されている。

上述した連結機構５３を有する差動リンク機構５０による磁気吸着車両１全体の効果について説明する。例えば図８を参照して、左右一方のクローラ（図面奥側）が、障害物等に乗り上げたことによって、車両本体３に対して横方向に延びる回転軸線Ｃ１周りに矢印Ｒ１方向に回転したとする。このとき、他方のクローラ（図面手前側）は、回転軸線Ｃ１周りに矢印Ｒ１と反対の矢印Ｒ２方向に回転する。

すなわち、一方のクローラが回転軸線Ｃ１周りにＲ１方向に回転すると、連結プレート５１を介して連結された接続ロッド５２の一端も、同じ方向、すなわち上方へ移動する。接続ロッド５２の中央は、車両本体３の前後方向に延びる回転軸線Ｃ２周りに回転可能に固定されていることから、接続ロッド５２の他端は、回転軸線Ｃ２周りに下方へ移動する。その結果、他方のクローラは、接続ロッド５２の他端に連結された連結プレート５１を介して、回転軸線Ｃ１周りに矢印Ｒ２方向に回転する。連結機構５３は、連結プレート５１及び接続ロッド５２の上述した回転軸線Ｃ１又は回転軸線Ｃ２周りの動作が妨げられないように、図８を参照しながら詳述したような動作を受動的に行う。なお、図７では一方しか記載されていないが、接続ロッド５２及び連結機構５３は車両の前後に配置されている。

磁気吸着車両１が、こうした差動リンク機構５０を有することにより、中央に配置された車両本体３の剛性が高まるという効果を奏する。すなわち、走行面の多少の凹凸の影響は、差動リンク機構５０によって吸収されることから、車両本体３に着目すると非常に安定した姿勢を維持することが可能となる。そのため、車両本体３上にアームやカメラ等の重量物を搭載することが可能となる。それと同時に、クローラベルト８、すなわちクローラのより確実な接地が得られることから、安定した走行が可能となる。

図９は、本発明の一態様による群移動体１００を構成する磁気吸着車両１間の連結を示す略側面図である。磁気吸着車両１の車両本体３上に回転駆動機構１０１を搭載し、回転駆動機構１０１上には多関節アーム１０２が取り付けられている。多関節アーム１０２の間接部分Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３の各々は、独立した駆動機構を有している。多関節アーム１０２の先端部分には、物体を把持するように動作可能な把持部１０３が設けられている。回転駆動機構１０１及び多関節アーム１０２の関節部分の駆動機構及び把持部１０３は、車両本体３内の車両制御装置によって制御される。

車両本体３の前部又は後部には、別の磁気吸着車両１との連結の際に使用される接続部材１０４が設けられている。一方の磁気吸着車両１は、把持部１０３によって他方の磁気吸着車両１の接続部材１０４を把持することで、他方の磁気吸着車両１と着脱可能に連結できる。従って、複数の磁気吸着車両１を互いに連続的に接続し、２以上の磁気吸着車両１からなる群移動体１００を構成することが可能となる。

図１０は、群移動体１００が水平面から壁面へ移動する様子を示す略側面図である。説明の簡略化のため、群移動体１００において、後続の磁気吸着車両１ｂに多関節アーム１０２が取り付けられている。この多関節アーム１０２の把持部が先頭の磁気吸着車両１ａの接続部材を把持することで、２つの磁気吸着車両１ａ、１ｂが連結している。

群移動体１００が、まずは水平面を移動し、そのまま水平面から壁面へ移動しようとしても、先頭の磁気吸着車両１ａは、上述のように磁気吸着車両の磁石間の距離が大きく変化してしまうため、移動することができない。しかしながら、一旦、先頭の磁気吸着車両１ａが壁面へ移動すれば、磁気吸引力を最大限発揮することができ、多関節アーム１０２を介して後続の磁気吸着車両１ｂを牽引して、壁面へ引き上げることが可能となる。

そこで、群移動体１００は、水平面から壁面へ移動する際に、まずは後続の磁気吸着車両１ｂが、多関節アーム１０２を駆動し、先頭の磁気吸着車両１ａを持ち上げる（図１０（ａ））。その際、後続の磁気吸着車両１ｂが、先頭の磁気吸着車両１ａの重さで前に転倒してしまわないように、水平面との磁気吸着力を強める。後続の磁気吸着車両１ｂが１つではなく複数台連続しているのであれば、磁気吸着力を強めなくても、自重で転倒を防止できる場合もある。

その後、後続の磁気吸着車両１ｂは、前進すると共に多関節アーム１０２を回転させ、先頭の磁気吸着車両１ａを壁面と平行にする。次いで、先頭の磁気吸着車両１ａは壁面に対して磁気吸引力を作用させ、吸着する（図１０（ｂ））。その後、先頭の磁気吸着車両１ａは、前進、すなわち上方へ進行しながら後続の磁気吸着車両１ｂを引き上げると共に、後続の磁気吸着車両１ｂは多関節アーム１０２を回転させながら、適切な位置で壁面に吸着する。

なお、この移動方法は、水平面から壁面への移動のみならず、壁面から天井面への移動や、大きな障害物を乗り越える際にも応用できる。従って、少なくとも２つの磁気吸着車両１を有する群移動体１００によれば、一方が他方を持ち上げるということが可能となり、その結果、これまで走行不可能であった走行面、例えば移動前後の面に大きな変化がある場合や、大きな障害物を乗り越える場合等においても、走行が可能となる。

また、表面に塗料等が厚く塗布された垂直な磁性体の壁面等を移動する場合には、落下を防止するために尺取虫のように移動してもよい。すなわち、図１０を例にして、磁気吸着車両１ａ及び磁気吸着車両１ｂが垂直面に移動した後の移動を考える。先頭の磁気吸着車両１ａが壁面を昇る間は、後続の磁気吸着車両１ｂは、磁気吸着ユニット２の磁石２６が磁石カバー２５越しに壁面に略当接するように、すなわち、磁気吸着力が最大となるように磁石２６を壁面に近接させる。そして、後続の磁気吸着車両１ｂは、多関節アーム１０２によって下方から先頭の磁気吸着車両１ａの移動を支持する。

その後、先頭の磁気吸着車両１ａは、一定距離移動すると停止し、磁気吸着力が最大となるように磁石２６を壁面に近接させる。次いで、後続の磁気吸着車両１ｂは、磁気吸着力を最大からやや弱めてから、壁面を上昇する。そして、先頭の磁気吸着車両１ａは、多関節アーム１０２によって上方から後続の磁気吸着車両１ａの移動を支持する。後続の磁気吸着車両１ｂは、一定距離移動する停止し、再び磁気吸着力が最大となるように磁石２６を壁面に近接させる。次いで、先頭の磁気吸着車両１ａは、磁気吸着力を最大からやや弱めてから、壁面を上昇し、以後これを繰り返す。

このように、２つの磁気吸着車両１ａ、１ｂが、磁気吸着力を最大とする停止を交互に
切り替えることで、落下の危険性の少ない移動を行うことができる。この移動の応用例として、磁気吸着車両が３つ以上連結している群移動体の場合には、１又は複数の磁気吸着車両が、最大の磁気吸着力で停止し、他の１又は複数の磁気吸着車両１の移動を補助するようにして交互に移動するようにしてもよい。

図１０に示されるように、一方の磁気吸着車両が、多関節アーム１０２を介した他方の磁気吸着車両に対して、少なくとも３自由度の運動の制御ができれば、多様な走行面の移動が可能となる。３自由度の運動とはすなわち、図１０において紙面と平行の面内の２次元運動と、図１０において紙面に垂直な軸線周りの磁気吸着車両の回転運動である。

図１１は、本発明の一態様による群移動体２００の斜視図である。図１１の群移動体２００は、図２に示された磁気吸着車両１を多関節アーム２０２で回転駆動機構２０１を介して連結している。なお、構造の簡略化のために、群移動体２００では、磁気吸着車両１間を連結する把持部及び接続部材を有していない。

図１１に示された態様では、６自由度で制御可能であることから、より自由な走行及び運動が可能となる。すなわち、多関節アーム２０２は第１アーム２０３と、第２アーム２０４と、第３アーム２０５とを有している。第１アーム２０３は、磁気吸着車両１に対して、磁気吸着車両１の上下方向の軸線Ｊ１周りに回転可能であり且つ軸線Ｊ１に対して垂直な軸線Ｊ２周りに回転可能である。また、第２アーム２０４は、第３アーム２０５に対して、軸線Ｊ１と平行な方向の軸線Ｊ３周りに回転可能である。また、第３アーム２０５は、第２アーム２０４に対して、第２アーム２０４の中心軸線Ｊ４周りに回転可能である。また、第３アーム２０５は、軸線Ｊ１及びＪ２と同様に、それぞれＪ５及びＪ６周りに回転可能である。各軸線周りの回転は、多関節アーム２０２に内蔵された制御装置及び駆動モータによって行われる。群移動体２００が、６自由度で制御可能であることから、より複雑な動作が可能となる。

図１２は、本発明の一態様による群移動体３００の適用例を説明する図である。群移動体３００は、４つの磁気吸着車両１からなる。各磁気吸着車両１は独立して制御可能であり、その独立した制御下において、群移動体３００として協働した動作が可能である。

例えば、図１２（ａ）においては、図１０を参照しながら説明したように、４つの磁気吸着車両が互いに連結し、水平面から壁面へ移動する様子を示している。先頭の磁気吸着車両が壁面に吸着して走行しており、後続の磁気吸着車両がこれに続いている。その際、後続の磁気吸着車両は、前方の磁気吸着車両の走行を補助すべく後押しするようにしてもよい。図１２（ｂ）においては、目的地に到達したため互いに連結を解除し、協働して作業を行っている様子を示している。例えば、或る磁気吸着車両は、切断器具を用いて建造物を切断し、また或る磁気吸着車両は、切断対象物を支え、また或る磁気吸着車両は、その様子をカメラで撮影して映像を群移動体３００の操作者に送信する等、様々な作業を行わせることができる。図１２（ｃ）においては、切断した部材を協働して運搬する様子を示している。

このように、群移動体は、互いに着脱可能であることから、単一のユニット、すなわち１つの磁気吸着車両に分けて運搬することが可能となり、現場への運搬性が高いという利点も有する。

１磁気吸着車両
１００群移動体
１０１回転駆動機構
１０２多関節アーム

Claims

磁性体の走行面に対して磁気吸着力を生じさせる磁石と、磁気吸着力を検出する磁力検出部と、磁力検出部によって検出された磁気吸着力に基づいて走行面からの磁石の位置を決定する磁石位置決定部と、磁石位置決定部によって決定された位置に磁石を移動させる磁石位置調整部と、を備えた磁気吸着ユニットを有する少なくとも２つの磁気吸着車両と、
該少なくとも２つの磁気吸着車両を互いに連結し、該少なくとも２つの磁気吸着車両の一方を他方に対して、少なくとも平面上の相対的な位置及び姿勢の３自由度を制御可能な駆動機構を有する多関節アームと、を具備し、
前記多関節アームが、前記少なくとも２つの磁気吸着車両の一方と着脱可能であり、前記少なくとも２つの磁気吸着車両の各々は独立して制御可能であり、その独立した制御下において協働した動作が可能である磁気吸着車両の群移動体。
前記多関節アームが、前記少なくとも２つの磁気吸着車両の一方を他方に対して、６自由度で制御可能な請求項１に記載の磁気吸着車両の群移動体。