JP7016126B2 - 物体のメンテナンスを行うための装置、システムおよび方法 - Google Patents

物体のメンテナンスを行うための装置、システムおよび方法 Download PDF

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Description

本発明は、物体のメンテナンスを行うための装置、システムおよび方法に関する。
大型風力発電機は、約１００ｍの高さを有する。大型風力発電機のブレードの翼端周速は約１００～１２０ｍ／ｓであり、ブレードの風を切る方の縁であるリーディングエッジ（前縁）は、毎年約２０μｍ摩耗する。また、大型風力発電機のブレードは雷による被害を受けやすい。そのため、ブレードには、耐雷対策として雷撃電流を地面に流すための受雷部が設けられているが、受雷部が導通不良であると、ブレードは、落雷により故障してしまう。従って、大型風力発電機のブレードには、定期的なメンテナンスが必要である。
既設の大型風力発電機のブレードのメンテナンスを行う方法として、代表的な３つの方法がある。第１の方法は、大型クレーンを用いてブレードを取り外し、地上に下ろしてからメンテナンスを行う方法である。第２の方法は、大型クレーンの先端にゴンドラを吊り下げ、ゴンドラに乗った作業員がメンテナンスを行う方法である。第３の方法は、作業員がブレード上に張られたロープを伝ってブレード上を移動してメンテナンスを行う方法である。
第１の方法および第２の方法は、大型クレーンを用いるため、多くの費用および労力を要する。特に、第１の方法は、ブレードの取り外し工程および取り付け工程のために、莫大な費用および長期の工期が必要である。第２の方法および第３の方法は、作業員が高所で作業を行う必要があり、危険を伴う。
特許文献１は、大型クレーンを用いることなく大型風力発電機のブレードのメンテナンスを行う方法を開示している。特許文献１のメンテナンス方法では、依然として作業員が高所で作業を行う必要がある。
特開２０１２－７５２５号公報
本発明は、安価かつ安全に物体のメンテナンスを行うための装置、システムおよび方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、物体の形状の変化に対応して物体のメンテナンスを行うことを可能にすることも目的とする。
さらに、本発明は、張力によって操作者から離れた位置のロボットを操作する方法を提供することも目的とする。
本発明の物体のメンテナンスを行うための装置は、前記装置が物体の一部に取り付くことを可能にする取付手段であって、前記取付手段は、前記物体の一部の形状に従って変形するように構成されている、取付手段と、前記装置が前記物体上を移動することを可能にする移動手段と、前記物体のメンテナンスを行うメンテナンス手段とを備える。
一実施形態において、前記取付手段は、前記移動に伴って前記物体の一部の形状が変化した場合にも、前記装置が前記取付手段の前記変形によって前記物体の一部に取り付いた状態を維持するように構成されている。
一実施形態において、前記取付手段は、少なくとも第１のフレームおよび第２のフレームを備え、前記第１のフレームおよび前記第２のフレームは、枢動可能に相互に結合されており、前記第１のフレームおよび前記第２のフレームが前記物体の一部の形状に従って変形する。
一実施形態において、前記移動手段および前記メンテナンス手段は、前記装置が前記物体上を移動している間に前記物体のメンテナンスを行うように協働する。
一実施形態において、前記メンテナンス手段は、前記物体の表面を撮像する手段を備える。
一実施形態において、前記メンテナンス手段は、前記物体の受雷部の導通を検査する手段、前記物体の表面を洗浄する手段、前記物体の表面を研磨する手段、前記物体の表面に材料を塗布する手段のうちの少なくとも１つを備える。
一実施形態において、前記メンテナンス手段は、前記物体の表面を研磨する手段を備え、前記物体の表面を研磨する手段は、前記装置の本体に搭載されている。
一実施形態において、前記物体の表面を研磨する手段は、研磨部と、前記研磨部の位置を調節する調節部とを備える。
一実施形態において、前記装置は、マニピュレータをさらに備え、前記メンテナンス手段は、前記物体の表面を研磨する手段を備え、前記物体の表面を研磨する手段は、前記マニピュレータの先端に搭載されている。
一実施形態において、前記移動手段は、前記装置が前記物体上に張られたロープに沿って前記物体上を移動することを可能にする。
前記移動手段は、前記装置の両側に取り付けられた２つのウインチである。
前記２つのウインチは、各々が独立に制御される第１のモードと、各々が同期して制御される第２のモードとを有する。
一実施形態において、前記物体は、構造体の一部であり、前記構造体は、前記物体とは異なる第２の物体を備え、前記装置は、前記装置が前記第２の物体上を移動することを可能にする第２の移動手段をさらに備える。
一実施形態において、前記物体は、翼体であり、前記物体の一部は、翼体のリーディングエッジである。
一実施形態において、前記翼体は、風車のブレードである。
本発明の物体のメンテナンスを行うためのシステムは、本体と、前記本体が物体の一部に取り付くことを可能にする取付手段であって、前記取付手段は、前記物体の一部の形状に従って変形するように構成されている、取付手段と、前記本体が前記物体上を移動することを可能にする移動手段と、前記物体のメンテナンスを行うメンテナンス手段とを備える。
本発明の物体のメンテナンスを行う方法は、物体上に少なくとも１本のロープを張ることと、物体のメンテナンスを行うための装置を前記物体上に取り付けることであって、前記少なくとも１本のロープを前記装置に接続することを含む、ことと、前記物体上で前記少なくとも１本のロープが張られた方向に前記装置を移動させることと、前記装置が前記少なくとも１本のロープが張られた方向に移動している間に、前記装置に前記物体のメンテナンスを行わせることとを含む。
一実施形態において、前記装置を移動させることは、前記物体の傾斜面に沿って前記装置を移動させることを含む。
一実施形態において、前記装置を移動させることは、前記物体上で前記少なくとも１本のロープが張られた方向のうちの第１の方向に前記装置を移動させることと、前記物体上で前記少なくとも１本のロープが張られた方向のうちの前記第１の方向とは異なる第２の方向に前記装置を移動させることとを含み、前記メンテナンスを行わせることは、前記装置が前記第１の方向に移動している間に、前記装置に第１のメンテナンスを行わせることと、前記装置が前記第２の方向に移動している間に、前記装置に前記第１のメンテナンスとは異なる第２のメンテナンスを行わせることとを含む。
一実施形態において、前記装置に少なくとも２本のロープが接続されており、前記取り付けることは、前記少なくとも２本のロープを用いて前記装置の姿勢を制御しながら、前記装置を前記物体上に取り付けることを含む。
一実施形態において、前記少なくとも２本のロープを用いて前記装置の姿勢を制御することは、作業員によって行われる。
一実施形態において、前記少なくとも２本のロープを用いて前記装置の姿勢を制御することは、移動可能なロボットによって行われる。
一実施形態において、前記方法の各ステップは、ロボットによって行われる。
一実施形態において、前記物体上に張られる少なくとも１本のロープは、２本のロープであり、前記装置は、前記装置の両側に、前記２本のロープが接続される２つのウインチを備える。
一実施形態において、前記２つのウインチは、各々が独立に制御される第１のモードと、各々が同期して制御される第２のモードとを有し、前記ロープを前記装置に接続することは、前記第１のモードで前記２つのウインチを動作させることを含み、前記装置を移動させることは、前記第２のモードで前記２つのウインチを動作させることを含む。
一実施形態において、前記物体は、翼体であり、前記物体の一部は、翼体のリーディングエッジである。
一実施形態において、前記翼体は、風車のブレードである。
本発明は、ロボットを操作する方法を提供し、前記ロボットに少なくとも２本のロープが接続されており、前記方法は、前記少なくとも２本のロープを用いて前記ロボットを操作することを含む。
本発明によれば、安価かつ安全に物体のメンテナンスを行うための装置、システムおよび方法を提供することができる。
また、本発明によれば、物体の形状の変化に対応して物体のメンテナンスを行うことを可能にすることができる。
さらに、本発明によれば、張力によって操作者から離れた位置のロボットを操作する方法を提供することができる。
装置１００を風車１０のブレード１１に取り付ける前の準備段階の様子を示す図である。 装置１００を風車１０のブレード１１に取り付ける前の準備段階の様子を示す図である。 風車のブレードのメンテナンスを行うための装置１００を風車１０のブレード１１に取り付ける段階の様子を示す図である。 風車のブレードのメンテナンスを行うための装置１００を風車１０のブレード１１に取り付ける段階の様子を示す図である。 風車のブレードのメンテナンスを行うための装置１００がロープ２０を伝ってブレード１１のリーディングエッジ上を移動している様子を示す図である。 風車のブレードのメンテナンスを行うための装置１００がロープ２０を伝ってブレード１１のリーディングエッジ上を移動している様子を示す図である。 風車のブレードのメンテナンスを行うための装置１００の構成の一例を示す図である。 装置１００の本体に取り付けられた研磨手段１７０の一例を示す図である。 装置１００の本体に取り付けられた研磨手段１７０の一例を示す図である。 装置１００の本体に取り付けられた研磨手段１７０の別の例を示す図である。 装置１００の本体に取り付けられた研磨手段１７０の別の例を示す図である。 風車のブレードのメンテナンスを行うための装置１００が厚いブレードに取り付いている様子を示す図である。 風車のブレードのメンテナンスを行うための装置１００が薄いブレードに取り付いている様子を示す図である。 風車のブレードのメンテナンスを行うための装置１００の一実施形態がブレード１１に取り付いている様子を示す図である。 風車のブレードのメンテナンスを行うための装置１００を用いて、風車のブレードのメンテナンスを行う方法の手順の一例を示すフローチャートである。 ステップＳ８０３が第１の方向に装置１００を移動させることと第２の方向に装置１００移動させることとを含む場合に、ステップＳ８０４において行われる動作の手順の一例を示すフローチャートである。 装置１０００の平面側斜視図である。 装置１０００の底面側斜視図である。 装置１０００の正面図である。 装置１０００を風車１０のブレード１１に取り付ける前の準備段階の様子を示す図である。 装置１０００を風車１０のブレード１１に取り付ける前の準備段階の様子を示す図である。 置１０００を風車１０のブレード１１に取り付ける段階の様子を示す図である。 装置１０００を風車１０のブレード１１に取り付ける段階の様子を示す図である。 装置１０００がロープ２０を伝ってブレード１１のリーディングエッジ上を移動している様子を示す図である。 装置１０００がロープ２０を伝ってブレード１１のリーディングエッジ上を移動している様子を示す図である。 ２本のマニピュレータ１１４の折り畳み前後の様子を示す図である。 風車のブレードのメンテナンスを行うための装置１００の代替実施形態である装置２０００の外観の一例を示す図である。 風車のタワー上を上下に移動する装置２０００を示す図である。 風車１０のナセル１４を後方から見た斜視図である。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。
１．風車のブレードのメンテナンス
図１～図３を用いて、風車のブレードのメンテナンスを行うための装置１００が風車１０のブレード１１のメンテナンスを行う様子を説明する。図１Ａ、図２Ａ、図３Ａでは、風車１０の正面が示され、図１Ｂ、図２Ｂ、図３Ｂでは、風車１０の右側面が示されている。図１Ｂ、図２Ｂ、図３Ｂでは、メンテナンス対象のブレード１１のみを示し、他の２枚のブレード１２、１３は省略している。図１Ａ、図２Ａ、図３Ａに示される風車は、図面上時計回りに回転する風車であり、各ブレードの直線状の縁がリーディングエッジ（前縁）となる。
本明細書において「風車」とは、風を受けて動力を得る装置のことをいう。風車の一例として、風力発電機が挙げられる。
本明細書において「メンテナンス」とは、物体の点検または保守のことをいう。メンテナンスの一例として、物体の表面を撮像すること、物体の受雷部の導通を検査すること、物体の表面を洗浄すること、物体の表面を研磨すること、物体の表面に塗料を塗布すること、物体の表面にパテ、接着剤、シーラント等の材料を塗布すること等が挙げられる。
図１Ａおよび図１Ｂは、装置１００を風車１０のブレード１１に取り付ける前の準備段階の様子を示す。
ブレード１１のメンテナンスは、ブレード１１が鉛直方向下向きに延びるようにブレード１１を位置付けた状態で行われる。これは、作業員がブレード上に張られたロープを伝ってブレード上を移動してメンテナンスを行う従来の方法におけるブレードの状態と同じ状態であるため、既存の作業現場にも受け入れられやすい。ブレード１１は、鉛直方向下向きに延びるように位置付けられると、図１Ｂに示されるように、リーディングエッジが垂直に対して約５度傾斜する。
装置１００を風車１０のブレード１１に取り付ける前の準備段階において、ロープ２０が、風車１０のナセル１４に固定される。ナセル１４は、発電機やギアボックス等を収納する筐体である。ロープ２０は、例えば、ナセル１４のハッチ（図１６を参照）に固定される。ロープ２０は、風車１０のナセル１４からハブ１５の周囲を回ってブレード１１の付根のリーディングエッジまで延び、ブレード１１の付根のリーディングエッジからブレード１１のリーディングエッジ上を地面まで延びる。ハブ１５は、ブレード１１、１２、１３とナセル１４とを回転可能に結合する部材である。
図２Ａおよび図２Ｂは、風車のブレードのメンテナンスを行うための装置１００を風車１０のブレード１１に取り付ける段階の様子を示す。
装置１００は、ウインチ（図１～図３には図示せず）を備えている。装置１００のウインチは、ロープ２０と接続する。ロープ２０の一端は、錘等によって地面に固定される。装置１００は、ウインチを用いてロープ２０を巻き取ることによって、ロープ２０を伝って上ることができる。
装置１００の姿勢制御のために、装置１００の重心近傍に、２本のロープ２１が接続される。２本のロープ２１は、地面まで延び、地上の作業員によって保持される。作業員は、例えばスポーツ凧を操縦するかの如く、２本のロープ２１の張力を適切に調節することによって、装置１００の回転を制御することができる。例えば、図２Ａに示されるように装置１００がロープ２０を伝って上っている際に右に傾いた場合は、左側のロープ２１を引っ張ることによって、装置１００の姿勢を正すことができる。例えば、図２Ａに示されるように装置１００がロープ２０を伝って上っている際に左に傾いた場合は、右側のロープ２１を引っ張ることによって、装置１００の姿勢を正すことができる。
装置１００がブレード１１の先端のリーディングエッジまで上ると、装置１００は、ブレード１１の先端のリーディングエッジに取り付く。装置１００は、後述する取付手段１３０を用いて、ブレード１１の先端のリーディングエッジに取り付く。
図３Ａおよび図３Ｂは、風車のブレードのメンテナンスを行うための装置１００がロープ２０を伝ってブレード１１のリーディングエッジ上を移動している様子を示す。
装置１００がリーディングエッジに沿って移動するとき、装置１００は、後述する取付手段１３０によって取り付いた状態を維持する。これにより、装置１００は、浮き上がることなく、ブレード１１のリーディングエッジ上を移動することができる。また、上述したように、ブレード１１のリーディングエッジが垂直に対して約５度傾斜しているため、装置１００に働く重力は、装置１００をブレード１１のリーディングエッジに押し付けるように作用し、装置１００の浮き上がりを阻止する。さらに、移動中、取付手段１３０によって装置１００の姿勢は維持されるので、２本のロープ２１を用いて姿勢を制御しなくてもよい。
装置１００は、ブレード１１のリーディングエッジ上を移動しながら、メンテナンスを行う。例えば、装置１００は、ブレード１１のリーディングエッジ上を移動しながら、カメラを用いてリーディングエッジの表面を撮像する。例えば、装置１００は、ブレード１１のリーディングエッジ上を移動しながら、プローブを用いて受雷部の導通を検査する。例えば、装置１００は、ブレード１１のリーディングエッジ上を移動しながら、洗浄装置を用いてリーディングエッジの表面を洗浄する。例えば、装置１００は、ブレード１１のリーディングエッジ上を移動しながら、サンダーを用いてリーディングエッジの表面を研磨する。例えば、装置１００は、ブレード１１のリーディングエッジ上を移動しながら、塗料塗布装置を用いてリーディングエッジの表面に塗料を塗布する。例えば、装置１００は、ブレード１１のリーディングエッジ上を移動しながら、電動ガンを用いてリーディングエッジの表面にパテ、接着剤、シーラント等の材料を塗布する。塗布された材料によってブレード１１にあいた穴を埋めることができる。穴を埋めることは、穴をふさいでブレード１１内に水が入らないようにすることを目的とし、美観や完成度を要求しなくてもよい。
装置１００は、ウインチによる巻き取りおよび繰り出しを制御することにより、ブレード１１のリーディングエッジ上をロープが延びる２つの方向に移動することができる。これにより、装置１００は、ブレード１１のリーディングエッジ上を往復移動しながら、メンテナンスを行うことができる。また、万が一装置１００がブレード１１から外れてしまっても、装置１００のウインチが接続しているロープ２０が命綱となり、装置１００の転落を防止することができる。
２．風車のブレードのメンテナンスを行うための装置の構成
図４Ａは、風車のブレードのメンテナンスを行うための装置１００の構成の一例を示す。
装置１００は、メンテナンス手段１１０と、送受信手段１１１と、メモリ１１２と、プロセッサ１１３と、移動手段１２０と、取付手段１３０とを備える。
メンテナンス手段１１０は、風車のブレードのメンテナンスを行う手段である。メンテナンス手段は、例えば、撮像手段１４０と、導通検査手段１５０と、洗浄手段１６０と、研磨手段１７０と、塗布手段１８０とを備える。メンテナンス手段１１０は、例えば、撮像手段１４０と、導通検査手段１５０と、洗浄手段１６０と、研磨手段１７０と、塗布手段１８０とのうちの少なくとも１つを備えるようにしてもよい。例えば、メンテナンス手段１１０は、点検のために、撮像手段１４０を備えるようにしてもよい。例えば、メンテナンス手段１１０は、点検および保守のために、撮像手段１４０と、導通検査手段１５０、洗浄手段１６０、研磨手段１７０、塗布手段１８０のうちの少なくとも１つとを備えるようにしてもよい。
撮像手段１４０は、物体の静止画または動画を撮像することが可能な任意のカメラであり得る。
導通検査手段１５０は、電導部に電流が流れるか検査することが可能な任意の手段であり得る。例えば、導通検査手段１５０は、風車のブレードに設けられている受雷部に電流が流れるかを検査することが可能なプローブを備える。
洗浄手段１６０は、物体を洗浄することが可能な任意の手段であり得る。例えば、洗浄手段１６０は、洗浄液およびウエスを用いて汚れを払拭する機構であってもよい。このような機構を用いて、図１～図３に示されるように風車１０のブレード１１上を移動しながら風車１０のブレード１１を洗浄する場合、ウエスをブレードに押し付けた状態で装置１００がブレード上を移動することによって、洗浄が行われる。
研磨手段１７０は、物体を研磨することが可能な任意の手段であり得る。例えば、研磨手段１７０は、サンドペーパー、グラインダ、ディスクグラインダ等を用いて研磨する機構であってもよい。サンドペーパーを用いて、図１～図３に示されるように風車１０のブレード１１上を移動しながら風車１０のブレード１１を研磨する場合、サンドペーパーをブレードに押し付けた状態で装置１００がブレード上を移動することによって、研磨が行われる。グラインダ、ディスクグラインダ等を用いて、図１～図３に示されるように風車１０のブレード１１上を移動しながら風車１０のブレード１１を研磨する場合、回転するグラインダをブレード１１に押し付けることによって、研磨が行われる。研磨手段１７０が、グラインダ、ディスクグラインダ等の電動工具である場合、研磨手段１７０は、装置１００の本体に取り付けられることが好ましい。装置１００の本体に取り付けられることにより、研磨手段１７０をブレード１１に押し付けたときに生じる反動を、質量の大きな本体が吸収することができるからである。研磨手段１７０を装置１００の本体に取り付けるために、図４Ｂ～図４Ｅに示される機構を用いてもよい。
図４Ｂ～図４Ｃは、装置１００の本体に取り付けられた研磨手段１７０の一例を示し、図４Ｄ～図４Ｅは、装置１００の本体に取り付けられた研磨手段１７０の別の例を示す。図４Ｂ（ａ）、図４Ｃ（ａ）、図４Ｄ（ａ）、図４Ｅ（ａ）は、装置１００の底面を概略的に示す図であり、図４Ｂ（ｂ）、図４Ｃ（ｂ）、図４Ｄ（ｂ）、図４Ｅ（ｂ）は、それぞれ図４Ｂ（ａ）、図４Ｃ（ａ）、図４Ｄ（ａ）、図４Ｅ（ａ）のＸ－Ｘ線断面図である。
図４Ｂ、図４Ｃに示されるように、装置１００は、研磨手段１７０（例えば、ディスクグラインダ）を位置調節可能なように本体に取り付けるために、調節部（円形部分１７２およびリング部分１７３）を備える。研磨手段１７０は、円形部分１７２およびリング部分１７３の両方に取り付けられている。円形部分１７２およびリング部分１７３はそれぞれ、図４Ｂ（ａ）の矢印方向に回転可能である。円形部分１７２およびリング部分１７３は、独立して回転可能であってもよいし、同時に回転可能であってもよい。円形部分１７２はさらに、図４Ｂ（ｂ）の矢印方向に拡張可能である。
例えば、ディスクグラインダは、回転するディスクで研磨を行うため、研磨を行うためにディスクの縁を押し付ける必要がある。しかしながら、例えばブレード上に存在する凹部の表面を研磨する際には、ディスクの縁が凹部の表面に届かない場合がある。このとき、図４Ｃ（ｂ）に示されるように、円形部分１７２が拡張することにより、ディスクグラインダの拡張方向位置を調節することができ、これにより、ディスクグラインダに角度をつけることができ、凹部の表面も研磨することが可能になる。また、図４Ｃに示されるように、円形部分１７２およびリング部分１７３が回転することにより、ディスクグラインダの回転方向位置を調節することができる。ディスクグラインダは、円形部分１７２の拡張ならびに円形部分１７２およびリング部分１７３の回転により、きめ細かく位置調節されることができる。
図４Ｄ、図４Ｅに示されるように、装置１００は、研磨手段１７０（例えば、グラインダ）を位置調節可能なように本体に取り付けるために、調節部（円形部分１７２）を備える。研磨手段１７０は、円形部分１７２に取り付けられている。円形部分１７２は、図４Ｄ（ａ）の矢印方向に回転可能である。円形部分１７２はさらに、図４Ｄ（ｂ）の矢印方向に拡張可能である。
例えば、グラインダは、回転する球体で研磨を行うため、研磨を行うために球体を押し付ける必要がある。しかしながら、例えばブレード上に存在する凹部の表面を研磨する際には、球体が凹部の表面に届かない場合がある。このとき、図４Ｅ（ｂ）に示されるように、円形部分１７２が拡張することにより、グラインダの拡張方向位置を調節することができ、これにより、凹部の表面も研磨することが可能になる。また、図４Ｅに示されるように、円形部分１７２が回転することにより、グラインダの回転方向位置を調節することができる。グラインダは、円形部分１７２の拡張およびに円形部分１７２の回転により、きめ細かく位置調節されることができる。なお、回転する球体で研磨を行うグラインダは、ディスクグラインダのようにディスクの縁といった限られた部分で研磨するわけではなく、より広範な部分で研磨をすることが可能であるため、ディスクグラインダのように角度付けられる必要はない。
上述した例では、図４Ｂ、図４Ｃに示される調節部（円形部分１７２およびリング部分１７３）にディスクグラインダを取り付けることを説明したが、図４Ｂ、図４Ｃに示される調節部（円形部分１７２）にグラインダを取り付けるようにしてもよい。
図４Ａを再び参照して、塗布手段１８０は、物体に材料を塗布することが可能な任意の手段であり得る。塗布手段１８０が塗布する材料は、例えば、塗料、パテ、接着剤、シーラントを含む。例えば、塗布手段１８０は、塗料を噴射可能な噴射装置であってもよい。このような噴射装置を用いて、図１～図３に示されるように風車１０のブレード１１上を移動しながら風車１０のブレード１１に塗料を塗布する場合、噴射装置から塗料を噴射させた状態で装置１００がブレード上を移動することによって、塗料の塗布が行われる。例えば、塗布手段１８０は、パテ、接着剤、シーラント等を押出可能なコーキングガンであってもよい。このようなコーキングガンを用いて、図１～図３に示されるように風車１０のブレード１１上を移動しながら風車１０のブレード１１にパテ、接着剤、シーラント等の材料を塗布する場合、材料を塗布すべき部分を撮像手段１４０等を用いてあらかじめ識別し、装置１００がブレード１１上を移動して材料を塗布すべき部分に到達したときに材料を押出することによって、材料の塗布が行われる。
なお、メンテナンス手段１１０は、撮像手段１４０、導通検査手段１５０、洗浄手段１６０、研磨手段１７０、および塗布手段１８０に限定されない。装置１００は、上述した手段に代えて、または上述した手段に加えて、物体のメンテナンスを行うための他の手段をメンテナンス手段１１０として備えるようにしてもよい。
送受信手段１１１は、装置１００の外部から信号を受信し、装置１００の外部に信号を送信する手段である。送受信手段１１１は、装置１００の外部からの信号を無線で受信してもよいし、有線で受信してもよい。送受信手段１１１は、装置１００の外部に信号を無線で送信してもよいし、有線で送信してもよい。送受信手段１１１は、例えば、装置１００の各動作を制御するための信号を装置１００の外部（例えば、操作者が使用する操作用端末）から受信する。送受信手段１１１は、例えば、撮像手段によって得られた画像データを装置１００の外部に（例えば、操作者が使用する操作用端末）送信する。例えば、送受信手段１１１は、ＬＡＮインターフェースを用いて装置１００の外部と通信してもよい。これにより、ＬＡＮインターフェースを介して複数の種類の信号を流すことが可能となるため、装置１００の遠隔操作が容易になる。
メモリ１１２には、装置１００の処理の実行に必要とされるプログラムやそのプログラムの実行に必要とされるデータ等が格納されている。メモリ１１２は、任意の記憶手段によって実装され得る。
プロセッサ１１３は、装置１００全体の動作を制御する。プロセッサ１１３は、例えば、送受信手段１１１によって受信された制御信号に従って、移動手段１２０、または、メンテナンス手段１１０の動作を制御する。これにより、物体のメンテナンスを行うための各動作が実行される。プロセッサ１１３は、メモリ１１２に格納されているプログラムを読み出し、そのプログラムを実行し、装置１００を所望のステップを実行する装置として機能させることも可能である。
なお、装置１００の外部からの信号に従って、物体のメンテナンスを行うための各動作が実行されることを説明したが、本発明は、これに限定されない。例えば、物体のメンテナンスを行うための一連の動作を実現するためのプログラムがメモリ１１２に格納されてもよく、プロセッサ１１３は、そのプログラムを読み出し、実行することにより、装置１００を、物体のメンテナンスを自動的に行う装置として機能させることができる。
移動手段１２０は、装置１００がブレード上を移動することを可能にする手段である。移動手段１２０は、例えば、ウインチ１２１と、リーディングエッジ走行用車輪１２２と、ブレード側面走行用車輪１２３とを備える。装置１００は、例えば、ウインチ１２１と、リーディングエッジ走行用車輪１２２と、ブレード側面走行用車輪１２３とによって、図４Ａの左右方向に延びるロープ２０に沿って、図４Ａの左右方向にブレード上を移動可能である。
ウインチ１２１は、少なくとも１本のロープ２０に接続可能な機構であり得る。例えば、ロープ２０は、ウインチ１２１の第１の端１２１１からウインチ１２１に進入し、ウインチ１２１に接続し、ウインチ１２１の第２の端１２１２から出る。ウインチ１２１がロープ２０を第１の端１２１１に進入するように巻き取る（第２の端１２１２からロープ２０を繰り出す）ことにより、装置１００は第１の端１２１１の方向（図４Ａの左方向）へ移動する。ウインチ１２１がロープ２０を第２の端１２１２に進入するように巻き取る（第１の端１２１１からロープ２０を繰り出す）ことにより、装置１００は、第２の端１２１２の方向（図４Ａの右方向）へ移動する。ウインチ１２１は、プロセッサ１１３によって、その巻き取り動作を制御される。ウインチ１２１は、プロセッサ１１３からの制御信号に従って、ロープ２０の巻き取りを行う。
なお、上述した例では、ロープ２０がウインチ１２１を通過する例を説明したが、本発明は、これに限定されない。ロープ２０がウインチ１２１を通過しない場合、すなわち、ロープ２０がウインチ１２１の一端から進入し他端から出ない場合も本発明の範囲内である。この場合、装置１００と地面との間にロープ２０が延びなくてもよい。例えば、ウインチ１２１が風車のナセル１４と装置１００との間に延びるロープを巻き取ることにより、装置１００は、風車のナセル１４に向かう方向へ移動する。例えば、ウインチ１２１が風車のナセル１４と装置１００との間に延びるロープを繰り出すことにより、風車のナセル１４から離れる方向へ移動する。
リーディングエッジ走行用車輪１２２およびブレード側面走行用車輪１２３は、ウインチ１２１がロープ２０を巻き取ることによって装置１００が移動するときに、滑らかに移動できるように補助する車輪である。リーディングエッジ走行用車輪１２２およびブレード側面走行用車輪１２３は、非駆動車輪であり得る。リーディングエッジ走行用車輪１２２および／またはブレード側面走行用車輪１２３は、その回転数から、ブレード上を移動した距離を算出できるように構成されてもよい。
なお、移動手段１２０は、ウインチ１２１、リーディングエッジ走行用車輪１２２、およびブレード側面走行用車輪１２３に限定されない。装置１００は、上述した手段に代えて、または上述した手段に加えて、装置１００が物体上を移動することを可能にする他の手段を移動手段１２０として備えるようにしてもよい。
取付手段１３０は、装置１００がブレードのリーディングエッジに取り付くことを可能にする手段である。装置１００は、取付手段１３０によって、ブレードのリーディングエッジに取り付くことが可能である。取付手段１３０は、例えば、一対のフレームアセンブリであり、各フレームアセンブリは、第１のフレーム１３１と、第２のフレーム１３２と、第３のフレーム１３３と、第１のヒンジ１３４と、第２のヒンジ１３５と、第３のヒンジ１３６とを備える。第１のフレーム１３１は、第１のヒンジ１３４を軸として枢動可能であり、第１のフレーム１３１と第２のフレーム１３２とは、第２のヒンジ１３５を軸として枢動可能であり、第２のフレーム１３２と第３のフレーム１３３とは、第３のヒンジ１３６を軸として枢動可能である。各ヒンジは、独立しており、各フレームは独立して枢動可能である。
取付手段１３０は、一対のフレームアセンブリが間に物体を挟持することができるように、付勢されている。ここで、取付手段１３０をどのように付勢するかは問わない。例えば、バネによって取付手段１３０を付勢してもよいし、油圧によって取付手段１３０を付勢してもよいし、磁力によって取付手段１３０を付勢してもよい。
取付手段１３０は、一対のフレームアセンブリが各フレームを枢動可能に結合され、かつ、間に物体を挟持するように付勢されているため、取り付く対象毎に形状が異なる場合であっても、また、移動手段１２０による移動に伴って物体の形状が変化した場合であっても、物体の形状に対応して変形し、物体にしっかりと取り付くことが可能である。
図４Ａに示される例では、２つのリーディングエッジ走行用車輪１２２が本体に取り付けられているが、リーディングエッジ走行用車輪１２２の数および取付位置は問わない。任意の数のリーディングエッジ走行用車輪１２２が任意の場所に取り付けられることができる。例えば、１つのリーディングエッジ走行用車輪１２２が第１のフレーム１３１に取り付けられ、４つのリーディングエッジ走行用車輪１２２が本体に取り付けられてもよい。
図４Ａに示される例では、ブレード側面走行用車輪１２３が第２のフレーム１３２および第３のフレーム１３３に１つずつ取り付けられているが、ブレード側面走行用車輪１２３の数および取付位置は問わない。任意の数のブレード側面走行用車輪１２３が任意の場所に取り付けられることができる。例えば、第１のフレーム１３１、第２のフレーム１３２、第３のフレーム１３３のそれぞれに複数のブレード側面走行用車輪１２３が取り付けられてもよい。
図４Ａに示される例では、装置１００が２つの取付手段１３０を備えるが、取付手段１３０の数は問わない。装置１００は、任意の数の取付手段１３０を備えることができる。装置１００は、１つの取付手段１３０を備えてもよいし、３つ以上の取付手段１３０を備えてもよい。装置１００は、その全長に合わせて適切な数の取付手段１３０を備え得る。
図４Ａに示される例では、２つの取付手段１３０は相互に接続されておらず、それぞれ独立して変形する。これにより、取り付く対象の形状が装置１００の進行方向（図５の左右方向）で変化する場合であっても、各々の取付手段１３０が形状の変化に従って変形するため、装置１００は、物体に取り付いた状態を維持することが可能である。なお、各フレームの剛性を高めるために、隣接する取付手段１３０のフレーム同士がロッド等の部材によって相互に接続されるようにしてもよい。
図４Ａに示される例では、装置１００が、メンテナンス手段１１０と、送受信手段１１１と、メモリ１１２と、プロセッサ１１３と、移動手段１２０と、取付手段１３０とを備える例を説明したが、本発明は、これに限定されない。装置１００の構成要素のうちの少なくとも１つが装置１００の本体の外部に位置するシステムもまた本発明の範囲内である。例えば、装置１００がウインチ１２１を備える代わりに、風車のナセル１４がウインチ１２１を備えてもよい。この場合、風車のナセル１４のウインチ１２１から延びるロープが装置１００に固定され、風車のナセル１４のウインチ１２１がロープを巻き取るまたは繰り出すことにより、装置１００がブレード１１上を移動するようにしてもよい。例えば、装置１００がウインチ１２１を備える代わりに、装置１００をブレードまで運ぶための運搬装置（例えば、後述するドローン等の飛行可能な装置）がウインチ１２１を備えてもよい。この場合、運搬装置のウインチ１２１から延びるロープが装置１００に固定され、運搬装置のウインチ１２１がロープを巻き取るまたは繰り出すことにより、装置１００がブレード上を移動するようにしてもよい。
図５Ａは、風車のブレードのメンテナンスを行うための装置１００が厚いブレードに取り付いている様子を示し、図５Ｂは、風車のブレードのメンテナンスを行うための装置１００が薄いブレードに取り付いている様子を示す。図５Ａおよび図５Ｂでは、装置１００の進行方向に垂直な平面に沿った、ブレード１１のリーディングエッジ近傍の断面が示されている。
装置１００は、取付手段１３０としての一対のフレームアセンブリと、メンテナンス手段１１０としての洗浄手段１６０または研磨手段１７０とを備える。
各フレームアセンブリは、第１のフレーム１３１と、第２のフレーム１３２と、第３のフレーム１３３と、第１のヒンジ１３４と、第２のヒンジ１３５と、第３のヒンジ１３６とを備える。一対のフレームアセンブリは、各フレームを枢動可能に結合され、かつ、間に物体を挟持するように付勢されている。
図５Ａに示されるように厚いブレード１１に取り付く場合、各フレームがブレード１１に合わせて大きく広がるように変形する一方、各フレームがブレード１１の方向に内向きに付勢されているので、両側のブレード側面走行用車輪１２３がブレード１１に押し付けられる。これにより、装置１００は、各フレームがブレードの形状に従って変形した状態でブレード１１に取り付く。
図５Ｂに示されるように薄いブレード１１に取り付く場合、各フレームがブレード１１に合わせて小さく広がるように変形する一方、各フレームがブレード１１の方向に内向きに付勢されているので、両側のブレード側面走行用車輪１２３がブレード１１に押し付けられる。これにより、装置１００は、各フレームがブレードの形状に従って変形した状態でブレード１１に取り付く。
メンテナンス手段１１０としての洗浄手段１６０は、例えば、スポンジ１６１と、スポンジ１６１の表面に貼り付けられたウエス１６２と、スポンジ１６１を挟持する挟持部材１６３と、洗浄液をスポンジ１６１に供給可能な供給装置（図示せず）とを備える機構であってもよい。スポンジ１６１と、ウエス１６２と、挟持部材１６３とは、ブレード１１の断面形状に従って変形可能に構成されている。このような機構を用いて、装置１００が風車のブレード１１上を移動しながら風車のブレード１１を洗浄する場合、挟持部材１６３は、スポンジ１６１と、ウエス１６２と、ブレード１１とを共に挟持する。装置１００が取付手段１３０によってブレード１１に取り付いていることにより、スポンジ１６１に貼り付けられたウエス１６２は、ブレード１１に押し付けられる。装置１００をブレード１１に押し付けるように作用する重力によっても、スポンジ１６１に貼り付けられたウエス１６２は、ブレード１１に押し付けられる。供給装置から供給された洗浄液は、スポンジ１６１を介してウエス１６２に浸透する。洗浄液が浸透したウエス１６２をブレード１１に押し付けた状態で装置１００がブレード１１上を移動することによって、洗浄が行われる。
メンテナンス手段１１０としての研磨手段１７０は、例えば、スポンジ１７１と、スポンジ１７１の表面に貼り付けられたサンドペーパー１７２と、スポンジ１７１を挟持する挟持部材１７３と、挟持部材１７３を揺動可能なモーター（図示せず）とを備える機構であってもよい。スポンジ１７１と、サンドペーパー１７２と、挟持部材１７３とは、ブレード１１の断面形状に従って変形可能に構成されている。このような機構を用いて、装置１００が風車１０のブレード１１上を移動しながら風車１０のブレード１１を研磨する場合、挟持部材１７３は、スポンジ１７１と、サンドペーパー１７２と、ブレード１１とを共に挟持する。装置１００が取付手段１３０によってブレード１１に取り付いていることにより、スポンジ１７１に貼り付けられたサンドペーパー１７２は、ブレード１１に押し付けられる。装置１００をブレード１１に押し付けるように作用する重力によっても、スポンジ１７１に貼り付けられたサンドペーパー１７２は、ブレード１１に押し付けられる。モーターは、挟持部材１７３とスポンジ１７１とサンドペーパー１７２とを共に揺動させる。揺動するサンドペーパー１７２をブレード１１に押し付けた状態で装置１００がブレード１１上を移動することによって、研磨が行われる。
図５Ａおよび図５Ｂに示される例では、３つのフレームおよび３つのヒンジを備えるフレームアセンブリを説明したが、フレームおよびヒンジの数は、問わない。フレームアセンブリは、任意の数のフレームおよびヒンジを備えることができる。例えば、フレームアセンブリは、２つのフレームおよび２つのヒンジを備えてもよいし、４つ以上のフレームおよび４つ以上のヒンジを備えてもよい。また、図５Ａおよび図５Ｂに示される例では、フレームを細長い部材として描写し、ヒンジを円形部材として描写したが、フレームおよびヒンジは、描写された形状に限定されない。フレームおよびヒンジは、その機能を果たすことができる形状である限り、任意の形状であり得る。
図６は、風車のブレードのメンテナンスを行うための装置１００の一実施形態がブレード１１に取り付いている様子を示す。
図６において、図４Ａに示される構成要素と同一の構成要素には、同一の参照番号を付し、ここでは、その説明を省略する。
装置１００は、ウインチ１２１と、リーディングエッジ走行用車輪１２２と、ブレード側面走行用車輪１２３と、第１のフレーム１３１と、第２のフレーム１３２と、第３のフレーム１３３と、第１のヒンジ１３４と、第２のヒンジ１３５と、第３のヒンジ１３６と、洗浄手段１６０と、研磨手段１７０とを備える。
装置１００は、ウインチ１２１と、リーディングエッジ走行用車輪１２２と、ブレード側面走行用車輪１２３とによって図６の上下方向に移動可能である。
リーディングエッジ走行用車輪１２２は、装置１００がブレード１１に取り付いたときにリーディングエッジＬＥに接触する位置に取り付けられている。ブレード側面走行用車輪１２３は、装置１００がブレード１１に取り付いたときにブレード側面に接触するように、第３のフレーム１３３に取り付けられている。
各フレーム１３１、１３２、１３３が付勢されかつヒンジ１３４、１３５、１３６によって結合されている構成により、第３のフレーム１３３は、取り付けられているブレード側面走行用車輪１２３を常にブレード１１に押し付けることができる。ブレード１１上の移動に伴いブレード１１の断面形状が変化する場合であっても、フレーム１３１、１３２、１３３が枢動してブレードの断面形状に従って変形することにより、ブレード側面走行用車輪１２３を常にブレードに押し付けることができる。また、風車の機種によってブレードの断面形状が変化する場合であっても、フレーム１３１、１３２、１３３が枢動してブレードの断面形状に従って変形することにより、ブレード側面走行用車輪１２３を常にブレードに押し付けることができる。両側のブレード側面走行用車輪１２３が常にブレード１１に押し付けられているので、装置１００は、左右にずれることなく、ブレード１１のリーディングエッジＬＥに取り付くことが可能である。
３．風車のブレードのメンテナンスを行う方法
図７は、風車のブレードのメンテナンスを行うための装置１００を用いて、風車のブレードのメンテナンスを行う方法の手順の一例を示す。
ステップＳ８０１は、風車のブレード上に少なくとも１本のロープを張るステップである。例えば、図１Ａおよび図１Ｂに示されるように、ブレード１１が鉛直方向下向きに延びるようにブレード１１を位置付けた状態で、１本のロープ２０は、風車１０のナセル１４に固定され、風車１０のナセル１４からハブ１５の周囲を回ってブレード１１の付根のリーディングエッジまで延び、ブレード１１の付根のリーディングエッジから地面まで延びる。
ステップＳ８０１は、作業員によって手動で行われてもよいし、ロボットによって自動で行われてもよい。ロボットによって自動で行われる場合は、例えば、ドローン等の飛行可能な装置によって風車のブレード上に少なくとも１本のロープを張るようにしてもよい。
ステップＳ８０２は、装置１００をブレードに取り付けるステップである。例えば、図２Ａおよび図２Ｂに示されるように、装置１００に、ステップＳ８０１で張られた１本のロープ２０を伝ってブレード１１の先端まで上らせ、取付手段１３０を介して装置１００をブレード１１の先端のリーディングエッジに取り付ける。このとき、図２Ａおよび図２Ｂに示されるように、装置１００に２本のロープ２１を接続し、２本のロープを用いて装置１００の姿勢を制御してもよい。２本のロープ２１は、例えば、装置１００の介錯のために用いられ得る。装置１００は、２本のロープ２１を用いて、スポーツ凧のように姿勢を制御されることができる。
ステップＳ８０２は、作業員によって手動で行われてもよいし、ロボットによって自動で行われてもよい。ステップＳ８０２が作業員によって手動で行われる場合は、少なくとも２人の作業員によって行われる。１人の作業員が、例えば、操作用端末によって装置１００に制御信号を送信し、装置１００にロープ２０の巻き取りまたは繰り出しを行わせ、装置１００にブレード１１の先端まで上らせる。少なくとも１人の別の作業員が、例えば、２本のロープ２１を用いて装置１００の姿勢を制御する。このとき、操作用端末には、後述するように、装置１００の周囲のアラウンドビュー画像がリアルタイムで表示されるようにしてもよいし、風車のブレード１１の３Ｄ映像が表示されるようにしてもよい。また、２本のロープ２１を用いて装置１００の姿勢を制御する作業員は、スマートグラス、ヘッドマウントディスプレイ等のウェアラブルデバイスを装着して装置１００の姿勢を制御するようにしてもよい。スマートグラス、ヘッドマウントディスプレイ等のウェアラブルデバイスには、後述する装置１００の周囲のアラウンドビュー画像、風車のブレード１１の３Ｄ映像等がリアルタイムで表示され得る。
ステップＳ８０２がロボットによって自動で行われる場合は、例えば、少なくとも２台のロボットによって行われる。１台のロボットが、例えば、装置１００に制御信号を送信し、装置１００にロープ２０の巻き取りまたは繰り出しを行わせ、装置１００にブレード１１の先端まで上らせる。少なくとも１台の移動可能ロボットが、例えば、２本のロープ２１を用いて装置１００の姿勢を制御する。移動可能ロボットは、装置１００に接続されたロープ２１の他端側で、ロープ２１の巻き取りまたは繰り出しの量および角度、ならびに、ロープ２１の張力を調節することにより、スポーツ凧を操縦するかの如く、装置１００の姿勢を制御することができる。移動可能ロボットは、例えば、エンコーダを備えることができ、これにより、ロープ２１の巻き取りまたは繰り出しの量および角度を検出することができる。移動可能ロボットは、例えば、電流センサを備えることができ、これにより、ロープ２１の張力を検出することができる。移動可能ロボットは、例えば、車輪、無限軌道等の移動手段を備えることができ、これにより、地上を移動しながら装置１００の姿勢を制御することができる。このとき、移動可能ロボットは、任意の位置検出メカニズムを用いて、自身の位置を把握するようにしてもよい。例えば、ＧＰＳ等の位置情報計測システムを用いて自身の位置を把握するようにしてもよいし、車輪の回転数に基づいて起点からの移動距離を算出することにより自身の位置を把握するようにしてもよいし、風車のタワーとの相対位置に基づいて自身の位置を把握するようにしてもよいし、これらの組み合わせを用いて自身の位置を把握するようにしてもよい。
図２Ａおよび図２Ｂに示される例では、２本のロープ２１が地上に延び、地上から装置１００の姿勢を制御することを説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、２本のロープ２１は、地上より高い位置に延び、地上より高い位置から装置１００の姿勢を制御するようにしてもよい。地上より高い位置は、例えば、風車のナセルであり、２本のロープ２１がナセルまで延び、ナセル上から２本のロープ２１を用いて装置１００の姿勢を制御するようにしてもよい。これは、例えば、洋上の風車のメンテナンスを行う場合に好ましい。地上より高い位置は、例えば、空中に浮かぶドローン等の飛行可能な装置であり、２本のロープ２１が飛行可能な装置まで延び、飛行可能な装置が、空中から２本のロープ２１を用いて装置１００の姿勢を制御するようにしてもよい。例えば、２本のロープ２１は、水上または水中に延び、水上または水中から装置１００の姿勢を制御するようにしてもよい。例えば、２本のロープ２１が、風車の近くを移動する船の上に延び、作業員またはロボットが船上から２本のロープ２１を用いて装置１００の姿勢を制御するようにしてもよいし、例えば、２本のロープ２１が、水上または水中を移動可能なロボットに延び、水上または水中を移動可能なロボットが、水上または水中から２本のロープ２１を用いて装置１００の姿勢を制御するようにしてもよい。これは、例えば、洋上の風車のメンテナンスを行う場合または沿岸の風車のメンテナンスを行う場合に好ましい。
なお、上述した例では、装置１００に張られたロープを伝って上らせて装置１００を取り付けたが、装置１００の取り付け方はこれに限定されない。例えば、装置１００をあらかじめ風車のナセルまで持ち上げ、風車のナセルからロープを伝わせてブレードの付根まで下ろし、装置１００をブレードの付根のリーディングエッジに取り付けてもよい。例えば、ドローン等の飛行可能な装置を利用して装置１００をブレードまで運び、装置１００をブレードに取り付けてもよい。この場合、まず、装置１００と飛行可能な装置とをロープによって接続する。次に、飛行可能な装置をブレードまで（例えば、ブレードの付根）まで飛行させ、飛行可能な装置をブレードに取り付ける。飛行可能な装置のブレードへの取り付け方は問わない。例えば、装置１００と同様の取付手段を用いてブレードに取り付けてもよいし、伸縮可能なアームをブレードに巻き付けることによって取り付けてもよい。飛行可能な装置をブレードに取り付けた後、または、飛行可能な装置をブレードに取り付けることと同時に装置１００をブレードに取り付ける。
ステップＳ８０３は、装置１００がブレードに取り付けられた後、ブレード上で少なくとも１本のロープが張られた方向に装置１００を移動させるステップである。例えば、図３Ａおよび図３Ｂに示されるように、ステップＳ８０１で張られた１本のロープ２０が張られた方向にブレード１１のリーディングエッジ上で装置１００を移動させる。このとき、装置１００は、取付手段１３０を介してブレード１１にしっかりと取り付いている。これにより、装置１００は、浮き上がることなく、ブレード１１のリーディングエッジ上を移動することができる。また、ブレード１１のリーディングエッジが垂直に対して約５度傾斜しているため、装置１００に働く重力は、装置１００をブレード１１のリーディングエッジに押し付けるように作用し、装置１００の浮き上がりを阻止する。ステップＳ８０３は、例えば、作業員が操作用端末によって装置１００に制御信号を送信することに応じて行われてもよいし、ロボットが装置１００に制御信号を送信することに応じて行われてもよい。
ステップＳ８０３で装置１００を移動させるステップは、ブレード上で少なくとも１本のロープが張られた方向のうちの第１の方向に装置１００を移動させることと、ブレード上で少なくとも１本のロープが張られた方向のうちの第２の方向に装置１００を移動させることとを含んでもよい。例えば、第１の方向は、ブレードの先端からブレードの根元に向かう方向であり、第２の方向は、ブレードの根元からブレードの先端に向かう方向である。装置１００は、ウインチ１２１による巻き取りまたは繰り出しを制御することにより、第１の方向または第２の方向に移動することができる。
ステップＳ８０４は、装置１００が少なくとも１本のロープが張られた方向に移動している間に、装置１００にブレードのメンテナンスを行わせるステップである。例えば、図３Ａおよび図３Ｂに示されるように、装置１００がブレード１１のリーディングエッジ上を移動している間に、装置１００にブレード１１のメンテナンスを行わせる。このとき、装置１００は、取付手段１３０を介してブレード１１にしっかりと取り付いている。これにより、装置１００は、浮き上がることなく、洗浄手段１６０、研磨手段１７０等のメンテナンス手段をブレード１１のリーディングエッジに押し付けることができる。また、ブレード１１のリーディングエッジが垂直に対して約５度傾斜しているため、装置１００に働く重力は、装置１００をブレード１１のリーディングエッジに押し付けるように作用し、装置１００の浮き上がりを阻止する。ステップＳ８０４は、例えば、作業員が操作用端末によって装置１００に制御信号を送信することに応じて行われてもよいし、ロボットが装置１００に制御信号を送信することに応じて行われてもよい。
上述したように、風車のブレードのメンテナンスを行う方法は、各ステップが作業員主導で行われてもよいし、各ステップがロボットによって自動的に行われるようにしてもよい。各ステップをロボットが行うようにすることで、作業員が現場に出る必要がなく、安全に物体のメンテナンスを行うことが可能になる。
なお、本明細書において「移動している間」とは、ある位置から別の位置に向かって移動している期間のことをいい、必ずしも動き続けている必要はない。例えば、装置１００がブレードの先端からブレードの付根に向かって移動している期間であって、装置１００が前進と停止とを繰り返して移動している期間も、「移動している間」に含まれる。
図８は、ステップＳ８０３が第１の方向に装置１００を移動させることと第２の方向に装置１００移動させることとを含む場合に、ステップＳ８０４において行われる動作の手順の一例を示す。
ステップＳ９０１では、装置１００が少なくとも１本のロープが張られた方向のうちの第１の方向に移動している間に、装置１００に第１のメンテナンスを行わせる。例えば、装置１００がブレードの先端からブレードの付根に向かう方向に移動している間に、装置１００に撮像手段１１１を用いてブレードの表面を撮像させる。
ステップＳ９０２では、装置１００がブレード上を第１の方向とは異なる第２の方向に移動している間に、装置１００に第１のメンテナンスとは異なる第２のメンテナンスを行わせる。例えば、ステップＳ９０１で装置１００が第１のメンテナンスを行いながらブレードの付根に到達した後、装置１００がブレードの付根からブレードの先端に向かう方向に移動している間に、装置１００に洗浄手段１１３を用いてブレードの表面を洗浄させる。
ステップＳ９０１とステップＳ９０２とが切り替わるタイミングは問わない。例えば、ステップＳ９０１で装置１００が第１の方向の終端（上述した例では、ブレードの付根）に到達した後に、ステップＳ９０２に切り替わって装置１００を第２の方向に移動させて、第２のメンテナンスを行わせてもよいし、ステップＳ９０１で装置１００が第１の方向の終端に到達する前に、ステップＳ９０２に切り替わって装置１００を第２の方向に移動させて、第２のメンテナンスを行わせてもよい。
ステップＳ９０２の後に、複数の追加のステップが続いてもよい。例えば、ステップＳ９０３において、装置１００がブレード上を第１の方向に移動している間に、装置１００に第１のメンテナンスおよび第２のメンテナンスとは異なる第３のメンテナンスを行わせてもよい。例えば、ステップＳ９０３の後に、ステップＳ９０４において、装置１００がブレード上を第２の方向に移動している間に、装置１００に第１のメンテナンス～第３のメンテナンスとは異なる第４のメンテナンスを行わせてもよい。このような手順により、装置１００は、ブレード上の移動毎にメンテナンスの作業内容を変えることができる。
４．風車のブレードのメンテナンスを行うための装置の代替実施形態
図９Ａ、図９Ｂ、および図９Ｃは、風車のブレードのメンテナンスを行うための装置１００の代替実施形態である装置１０００の外観の一例を示す。図９Ａは、装置１０００の平面側斜視図であり、図９Ｂは、装置１０００の底面側斜視図であり、図９Ｃは、装置１０００の正面図である。以下の説明のために、図９Ａにおいて、装置１０００の長手方向をｘ軸とし、装置１０００の横断方向をｙ軸とし、ｘ軸およびｙ軸に垂直な方向をｚ軸とする。
図９Ａ、図９Ｂ、および図９Ｃにおいて、図４Ａに示される構成要素と同一の構成要素には、同一の参照番号を付し、ここでは、その説明を省略する。なお、装置１０００は、装置１００と構成が異なるが、図７および図８を参照して上述した方法と同様の方法で風車のブレードのメンテナンスを行うことができる。
装置１０００は、装置１０００の両側に２つのウインチ１２１を備えることができる。図９Ａおよび図９Ｂに示される例では、２つのウインチ１２１は、一方のウインチがハウジングに収容され、他方のウインチがハウジングに収容されていない状態で示されている。本発明では、ウインチのハウジングの有無は問わないが、ハウジングを有することが好ましい。ウインチに巻かれたロープ周りに空間が存在するとロープに遊びができることがあり、これがロープの絡まり等の不具合の原因となるところ、ハウジングによってロープの周りの空間を埋めることにより、ロープの遊びの発生を抑制することができるからである。ハウジングは、ウインチ周りの空間を埋める形状であることが好ましく、ウインチにロープを押し付ける形状であることがさらに好ましい。
２つのウインチ１２１は、風車のブレード上に張られる２本のロープ２０にそれぞれ接続され、装置１０００をその両側から支持することができる。これにより、装置１０００の姿勢がより安定する。
２つのウインチ１２１は、各々が独立に制御される第１のモードと、各々が同期して制御される第２のモードとを有する。２つのウインチ１２１を２本のロープ２０にそれぞれ接続するとき、２つのウインチ１２１は、各々が独立に制御される第１のモードにおいて動作させられる。例えば、２つのウインチ１２１を２本のロープ２０にそれぞれ接続するとき、２つのウインチ１２１間でロープの巻き具合にズレが生じて姿勢が傾く場合がある。このとき、片方のウインチ１２１のみを独立して制御することにより、ロープの巻き具合のズレを解消させ、安定した姿勢を維持することができる。２つのウインチ１２１を２本のロープ２０にそれぞれ接続した後、２つのウインチ１２１は、各々が同期して制御される第２のモードにおいて制御される。これにより、２つのウインチ１２１でロープを均等に巻き取りまたは繰り出しすることができ、安定した姿勢を維持することができる。例えば、ブレード上で装置１０００を移動させるときに第２のモードにおいて動作させられることにより、装置１０００は、安定した姿勢を維持しながらブレード上を移動することができる。
図１０～図１２は、２つのウインチ１２１を備える装置１０００が風車１０のブレード１１のメンテナンスを行う様子を示す図である。図１０Ａおよび図１０Ｂは、装置１０００を風車１０のブレード１１に取り付ける前の準備段階の様子を示し、図１１Ａおよび図１１Ｂは、装置１０００を風車１０のブレード１１に取り付ける段階の様子を示し、図１２Ａおよび図１２Ｂは、装置１０００がロープ２０を伝ってブレード１１のリーディングエッジ上を移動している様子を示す。図１０～図１２は、装置１０００が２つのウインチ１２１を備える点を除いて、図１～図３と同様の例を説明している。
図１０～図１２に示されるように、２つのウインチ１２１によって使用される２本のロープ２０は、図１～３に示されるような１本のロープ２０を使用する場合と異なり、風車１０のナセル１４からハブ１５の周囲を回ってブレード１１の付根のリーディングエッジまで延びる必要はない。２つのウインチ１２１によって使用される２本のロープ２０は、ハブ１５の周囲を回ることなく、風車１０のナセル１４から直接地面まで延びることが可能である。２本のロープ２０をブレードのリーディングエッジ上に張る必要がないからである。このようなロープ配置は、作業員がブレード上に張られたロープを伝ってブレード上を移動してメンテナンスを行う従来の方法におけるロープ配置と同じ配置であるため、装置１０００を用いるために特殊なロープ配置を必要とすることなく、既存の作業現場のロープをそのまま利用できるという利点がある。さらに、このようなロープ配置は、風車のハブ１５と干渉しないため、作業員がブレード上に張られたロープを伝ってブレード上を移動してメンテナンスを行う従来の方法と同様に、ロープ２０をナセル１４に取り付けたまま、風車１０のブレード１１を回転させることができる。これにより、風車の複数のブレードをメンテナンスする場合に、ブレードごとにロープを張りなおす必要がなく、効率的にメンテナンスを行うことができる。
装置１０００は、姿勢制御装置を備えてもよい。姿勢制御装置は、装置１０００の姿勢を制御するために、任意の軸の周りのモーメントを発生させることが可能な装置であり得る。姿勢制御装置は、作業員が地上から２本のロープ２１の張力を調節して装置１０００の姿勢を制御することと併用されてもよいし、作業員が地上から２本のロープ２１の張力を調節して装置１０００の姿勢を制御することなしに用いられてもよい。これにより、作業員が地上から２本のロープ２１の張力を調節して装置１０００の姿勢を制御することを補助することができる、または、作業員が地上から２本のロープ２１の張力を調節して装置１０００の姿勢を制御する必要性を排除することができる。
例えば、姿勢制御装置は、装置１０００の両側に取り付けられるプロペラであり得る。プロペラは、例えば、装置１０００の両側に延在するフレーム１１５に取り付けられることができる。プロペラは、回転速度を制御することにより発生する推進力を調節することができる。また、プロペラは、装置１０００への取り付け角度を変更可能に構成されることにより、推進力を発生させる方向を可変にすることができる。例えば、プロペラがｚ軸方向に推進力を発生させるように取り付け角度が変更された場合、両側のプロペラの回転速度が異なるように制御することにより、装置１０００にはｘ軸周りのモーメントが発生する。これにより、ｘ軸周りの姿勢を制御することができる。例えば、プロペラがｘ軸方向に推進力を発生させるように取り付け角度が変更された場合、両側のプロペラの回転速度が異なるように制御することにより、装置１０００にはｚ軸周りのモーメントが発生する。これにより、ｚ軸周りの姿勢を制御することができる。なお、プロペラは、所望の軸の周りのモーメントを発生させるために、左右両側のみならず、上下両側または前後両側にも取り付けられ得る。
例えば、姿勢制御装置は、装置１０００の両側に取り付けられるドローン等の飛行可能な装置であり得る。飛行可能な装置は、例えば、装置１０００の両側に延在するフレーム１１５に取り付けられることができる。なお、飛行可能な装置は、所望の軸の周りのモーメントを発生させるために、左右両側のみならず、上下両側または前後両側にも取り付けられ得る。
このような姿勢制御装置と、作業員による２本のロープ２１の操作とを併用することで、例えば強風により姿勢制御が困難な状況であっても、装置１０００の姿勢制御を容易に行うことが可能となる。
図９Ｃに示されるように、装置１０００において、取付手段１３０のフレームは、第１のヒンジ１３４を介して装置１０００本体に取り付けられている。また、装置１０００は、幅広のリーディングエッジ走行用車輪１２２を備え、リーディングエッジ走行用車輪１２２は、外側の車輪の方が内側の車輪よりも直径が大きくなるように構成されている。このとき、左右の第１のヒンジ１３４間の間隔を狭くし、リーディングエッジ走行用車輪１２２の幅を広くすることによって、取付手段１３０のフレームとリーディングエッジ走行用車輪１２２とは、正面視凸形を形成する。例えば、凸形は、図９Ｃにおいて、二重破線で示されている。取付手段１３０のフレームとリーディングエッジ走行用車輪１２２とが正面視凸形を形成することは、装置１０００を風車のブレードに取り付ける際に、ブレードを装置１０００の中央位置に適切に位置づけることに役立つ。具体的には、装置１０００を風車のブレードに取り付ける際に、ブレードが装置１０００の中心位置からずれた場合であっても、ブレードは、取付手段１３０のフレームとリーディングエッジ走行用車輪１２２とによってガイドされて、装置１０００の中央位置に位置づけられ、安定する。取付手段１３０のフレームとリーディングエッジ走行用車輪１２２との間には、正面視で間隙が存在しないことが好ましい。取付手段１３０のフレームとリーディングエッジ走行用車輪１２２との間に正面視で間隙が存在する場合、ブレードを中心位置までガイドする際に、その間隙にブレードが嵌るおそれがあるからである。
装置１０００は、２本のマニピュレータ１１４を備えてもよい。２本のマニピュレータ１１４は、折り畳み可能に構成される。２本のマニピュレータ１１４の先端には、メンテナンス手段のうちの少なくとも１つが設けられ得る。例えば、２本のマニピュレータ１１４の先端には、撮像手段１４０が設けられる。装置１０００は、撮像手段１４０が取り付けられたマニピュレータ１１４を伸ばすことにより、装置１０００から離れた場所を撮像することが可能である。装置１０００は、例えば、風車のブレードのリーディングエッジに取り付いた状態で、ブレードのトレーリングエッジ（後縁）付近の表面を撮像することができる。例えば、２本のマニピュレータ１１４の先端には、導通検査手段１５０が設けられる。装置１０００は、導通検査手段１５０が取り付けられたマニピュレータ１１４を伸ばすことにより、装置１０００から離れた場所の受雷部を検査することが可能である。例えば、２本のマニピュレータ１１４の先端には、塗布手段１８０が設けられる。装置１０００は、塗布手段１８０が取り付けられたマニピュレータ１１４を伸ばすことにより、装置１０００から離れた場所に材料を塗布することが可能である。なお、マニピュレータ１１４の数および取付位置は問わない。任意の数のマニピュレータ１１４が装置１０００の任意の場所に取り付けられることができる。
メンテナンス手段のうちの少なくとも１つは、マニピュレータ１１４の先端に取り外し可能に取り付けられてもよい。これにより、マニピュレータ１１４によって複数のメンテナンスを行うことが可能になる。例えば、第１の工程では、マニピュレータ１１４の先端に撮像手段１４０を取り付けて風車のブレード上を移動させることにより、風車のブレードの表面を観察する。第２の工程では、マニピュレータ１１４の先端の撮像手段１４０を研磨手段１７０と交換して風車のブレード上を移動させることにより、第１の工程で発見された要修復箇所を研磨する。第３の工程では、マニピュレータ１１４の先端の研磨手段１７０を塗布手段１８０と交換して風車のブレード上を移動させることにより、第２の工程で研磨された要修復箇所にパテを塗布する。第４の工程では、マニピュレータ１１４の先端の塗布手段１８０を研磨手段１７０と交換して風車のブレード上を移動させることにより、第３の工程でパテを塗布された要修復箇所を滑らかな表面になるように研磨する。第５の工程では、マニピュレータ１１４の先端の研磨手段１７０を洗浄手段１６０と交換して風車のブレード上を移動させることにより、第４の工程で滑らかに研磨された要修復箇所を洗浄する。第６の工程では、マニピュレータ１１４の先端の洗浄手段１６０を塗布手段１８０と交換して風車のブレード上を移動させることにより、第５の工程で洗浄された要修復箇所を塗装する。このような工程により、要修復箇所の修繕が行われてもよい。
マニピュレータ１１４は、操作者の腕、手、指等の動作を真似て動作する機構（例えば、ロボットハンド）（図示せず）を備えてもよい。これにより、装置１０００は、操作者の動作に従って動作するマニピュレータ１１４を用いてメンテナンスを行うことができる。このとき、マニピュレータ１１４は、接触する物体の表面の状態を検知するセンサ（例えば、表面の弾力性を検出するセンサ、表面の凹凸を検出するセンサ等）を備えることにより、検出された物体の表面の状態を触覚フィードバックとして操作者に伝達するようにしてもよい。これにより、操作者は、実際に物体の表面に触れているかのような感覚で、マニピュレータ１１４を操作することができる。例えば、ブレードのリーディングエッジの表面にパテを塗布する場合、適切な量のパテを適切な厚さに塗布するためには、熟練の感覚が必要になってくる。操作者は、提供される触覚フィードバックに基づいてマニピュレータ１１４を操作することにより、熟練の感覚を生かして、ブレードのリーディングエッジの表面にパテを塗布することができる。例えば、マニピュレータ１１４は、物を挟持する動作を行うように構成されてもよい。これにより、マニピュレータ１１４を用いて物を挟持し、挟持した物を風車のブレード上に貼り付ける動作を行うことができる。これにより、例えば、マニピュレータ１１４は、ボルテックスジェネレータ等の空力特性を改変する装置を風車のブレードに貼り付けることができる。
マニピュレータ１１４の先端は、ブレードの表面に対して常に垂直になるように制御されることができる。これは、例えば、マニピュレータ１１４の先端に導通検査手段１５０が設けられる場合に有用である。風車のブレード上の受雷部は、風車のブレードの表面に対して垂直な壁面を有する凹部として形成されており、受雷部の導通を検査する際には、プローブを凹部にまっすぐ挿入する必要がある。プローブが傾いていると凹部に適切に挿入できないからである。そのため、マニピュレータ１１４の先端の導通検査用プローブを、ブレードの表面に対して常に垂直になるように制御することが好ましい。
マニピュレータ１１４の先端をブレードの表面に対して常に垂直になるように制御することは、例えば、相対的な姿勢を制御するための技術を用いて達成されることができる。相対的な姿勢を制御するための技術は、例えば、マニピュレータ１１４の先端に設けられた少なくとも２本の離間したレーザを用いる技術である。これは、少なくとも２本の離間したレーザの経路差を検出することによってプローブの傾きを算出するものである。例えば、マニピュレータ１１４の先端がブレードの表面に対して垂直である場合、少なくとも２本の離間したレーザの経路差はゼロとなる一方、マニピュレータ１１４の先端がブレードの表面に対して傾いている場合、少なくとも２本の離間したレーザの経路差は非ゼロとなる。これを利用して、少なくとも２本の離間したレーザの経路差がゼロとなるように、マニピュレータ１１４の先端の傾きを制御する。
図１３は、２本のマニピュレータ１１４の折り畳み前後の様子を示す。図１３において、左側のマニピュレータ１１４は、折り畳まれた状態で示されており、右側のマニピュレータ１１４は、伸ばされた状態で示されている。２本のマニピュレータ１１４は、状況に応じて、折り畳まれた状態と伸ばされた状態とを遷移し得る。例えば、装置１０００がマニピュレータ１１４を用いたメンテナンスを行わないとき、マニピュレータ１１４は折り畳まれた状態に維持される。これにより、装置１０００が風車のブレードに取り付けるときに、マニピュレータ１１４がブレードに衝突することを回避することができる。また、装置１０００がブレード上を移動するにつれてブレードの厚みが太くなった場合であっても、マニピュレータ１１４がブレードに衝突することを回避することができる。
装置１０００は、装置１０００上の複数の位置に複数の撮像手段１４０を備えてもよい。装置１０００は、例えば、７つの撮像手段１４０を備えることができる。７つの撮像手段１４０の位置は、例えば、（１）右側のマニピュレータ１１４の先端、（２）左側のマニピュレータ１１４の先端、（３）左右のマニピュレータ１１４の中間位置、（４）右側のフレーム１１５の最外部、（５）左側のフレーム１１５の最外部、（６）左右のフレーム１１５の中間位置、（７）装置１０００の最後部であり得る。装置１０００は、複数の位置の複数の撮像手段１４０の出力から、アラウンドビュー画像を生成することができる。アラウンドビュー画像は、装置１０００の周囲の広範囲（例えば、１８０°、２７０°、３６０°等）を視認可能な画像である。アラウンドビュー画像は、例えば、複数の位置の複数の撮像手段１４０の出力に公知の画像合成技術を適用することにより生成され得る。生成されたアラウンドビュー画像を操作者の操作用端末の操作用インターフェースに表示することにより、操作者は直感的に装置１０００を操作することができ、操作による装置１０００の操作性が向上する。
操作者の操作用端末に表示される操作用インターフェースは、例えば、アラウンドビュー画像に加えて、または、アラウンドビュー画像に代えて、装置１０００のブレード上での現在位置情報および／または寸法情報（例えば、ルーラー）を表示するようにしてもよい。これにより、ブレード上のダメージの位置および／または大きさを検出し、記録することができる。例えば、装置１０００のブレード上での現在位置情報は、ブレード先端からの距離として表されてもよい。これは、例えば、リーディングエッジ走行用車輪１２２および／またはブレード側面走行用車輪１２３の回転数から装置１０００がブレード上を移動した距離を算出することにより達成される。例えば、寸法情報は、ブレード上の既知の大きさの物体を撮影し、その大きさと画像の倍率とに基づいて相対的な大きさを算出することによって得ることができる。
ブレード上のダメージの位置および／または大きさを検出し、記録することにより、ブレードのダメージマップを作成することができる。操作者は、作成されたダメージマップに基づいて、装置１０００をダメージが存在する位置に移動させて、そのダメージに合ったメンテナンスを行うことができる。例えば、上述したステップＳ９０１において、装置１０００がブレードの先端からブレードの付根に向かう方向に移動している間に撮像された画像を利用して、ダメージマップを作成することができる。続いて、ステップＳ９０２において、装置１０００がブレードの付根からブレードの先端に向かう方向に移動している間に、作成されたダメージマップに基づいて、装置１０００に洗浄、研磨、塗布等のメンテナンスを行わせることができる。
操作者の操作用端末に表示される操作用インターフェースは、上述した画像および／または情報に加えて、または、上述した画像および／または情報に代えて、風車のブレードの３Ｄ映像を表示してもよい。３Ｄ映像は、例えば、複数の撮像手段１４０の出力等に基づいて構築され得る。３Ｄ映像は、例えばヘッドマウントディスプレイ等の操作用端末に表示され得る。操作者は、風車のブレードの３Ｄ映像の視点の変更または拡大縮小等の操作により、３Ｄ映像を介して、風車のブレードを自在に観察することができる。操作者は、風車のブレードの３Ｄ映像と、操作者の動作を真似て動作する機構を備えるマニピュレータ１４１とによって、地上にいながら、あたかも風車のブレード上で作業をしているかの如く、装置１０００を操作することが可能となる。
図１４は、風車のブレードのメンテナンスを行うための装置１００の代替実施形態である装置２０００の外観の一例を示す。図１４は、装置２０００の底面側斜視図である。
図１４において、図４Ａ、図９Ａ～図９Ｃに示される構成要素と同一の構成要素には、同一の参照番号を付し、ここでは、その説明を省略する。なお、装置２０００は、装置１００、１０００と構成が異なるが、図７および図８を参照して上述した方法と同様の方法で風車のブレードのメンテナンスを行うことができる。
装置２０００は、ウインチ１２１からロープが繰り出されるロープを誘導するためのロープガイド１２４を備えることができる。これにより、ウインチ１２１から繰り出されたロープは、装置２０００に干渉することなく延びることができる。ロープガイド１２４の先端部には、ベアリングを設けることが好ましい。ロープガイド１２４の先端部は、ロープとの摩擦抵抗が最も大きく発生する部分であり、ベアリングを設けることにより、発生する摩擦抵抗を低減することができる。
装置２０００は、取付手段１３０とは反対側に、走行用車輪１２５を備えることができる。走行用車輪１２５は、リーディングエッジ走行用車輪１２２と、ブレード側面走行用車輪１２３とは異なる位置に設けられた、リーディングエッジ走行用車輪１２２と、ブレード側面走行用車輪１２３とは異なる車輪である。走行用車輪１２５は、風車のブレード以外の場所を走行するための車輪である。走行用車輪１２５は、例えば、装置２０００を運搬する場合に、キャリーバッグのように、装置２０００を傾けて移動させるために使用される。走行用車輪１２５は、例えば、装置２０００が風車のタワー上を走行するために使用される。風車のブレードのメンテナンスを行う際に、リーディングエッジ側のみならずトレーリングエッジ側の表面を撮像することが必要な場合がある。このとき、地上からトレーリングエッジ側を撮像したのでは、トレーリングエッジから離れすぎていて鮮明な画像を取得することが困難である。装置２０００は、図１５に示されるように、風車のナセルから延びるロープ２０を伝って、風車のタワー上を走行用車輪１２５によって上下に移動することにより、トレーリングエッジにより近い位置からトレーリングエッジ側を撮像することができ、より鮮明な画像を取得することができる。
図１４に示される例では、走行用車輪１２５を取付手段１３０とは反対側に備えることを説明したが、走行用車輪１２５が風車のタワーに接して走行することができる限り、任意の位置に設けられることができる。例えば、走行用車輪１２５は、装置２０００の側面（図１４でウインチ１２１が存在する側）に設けられてもよい。
図１０～１２に示される例のように、ロープ２０は、風車１０のナセル１４の前側、すなわち、ハブ１５の近傍から地上に延びることが好ましい。ロープ２０がナセル１４の後側から地上に延びる場合、ロープ２０が風車１０の側方に垂れてしまい、装置１０００をロープ２０に沿って移動させるときに装置１０００がタワーに接触してしまうおそれがあるからである。例えば、ナセル１４のハッチ１６（図１６を参照）がナセル１４の後側に配置されている場合、ロープを単にハッチ１６に固定したのでは、図１６のロープ２０’のようにロープが風車１０の側方に垂れてしまう。このとき、ロープ２０をナセル１４の前側から地上に延びるようにするために、図１６に示されるロープ位置調整デバイス５００を利用することができる。
図１６は、風車１０のナセル１４を後方から見た斜視図である。図１～３、図１０～１２に示される構成要素と同一の構成要素には、同一の参照番号を付し、ここでは、その説明を省略する。
ロープ位置調整デバイス５００は、２本のスリング５１０と、２つのカラビナ５２０と、マット５３０とを備える。スリング５１０の一端は、ハッチ１６に固定されており、スリングのもう一端は、カラビナ５２０に接続されている。２つのカラビナ５２０は相互に接続されている。これにより、２本のスリング５１０および２つのカラビナ５２０は、ナセル１４上でループ形状をなす。マット５３０は、カラビナ５２０およびスリング５１０とナセル１４との間に配置され、カラビナ５２０およびスリング５１０によってナセル１４が傷つくことを防止する。また、マット５３０は、カラビナ５２０およびスリング５１０によって形成されたループ形状を保持するための台座としての役割も担う。
ハッチ１６から延びるロープ２０は、スリング５１０が延びる方向、すなわちナセル１４の前方方向に延び、カラビナ５２０を通過することによって方向転換させられて、地上方向に延びる。ロープ位置調整デバイス５００によって、ハッチ１６に固定されたロープ２０は、ナセル１４の前側から地上まで延びることができる。
例えば、スリング５１０の長さを調整可能とすることで、ナセル１４から地上までロープ２０が延びる位置を調整することができる。
図１６に示される例では、ハッチ１６から延びる２本のロープ２０は、スリング５１０が延びる方向に平行に延びているが、本発明はこれに限定されず、２本のロープ２０をクロスさせるようにしてもよい。例えば、ナセルの左側のハッチ１６から延びるロープ２０がナセルの右側に配置されたカラビナ５２０まで延び、カラビナ５２０を通過することによって方向転換させられて、地上方向に延びる一方、ナセルの右側のハッチ１６から延びるロープ２０がナセルの左側に配置されたカラビナ５２０まで延び、カラビナ５２０を通過することによって方向転換させられて、地上方向に延びるようにしてもよい。２本のロープ２０をクロスさせることにより、作業中に２本のロープ２０のうちの１本が切れたとしても、装置１００が振られる距離を減らすことができる。
風車のブレードのメンテナンスは多くても年に一回程度である。本発明が物体のメンテナンスを行うための装置を安価に提供することができるとはいえ、そのような年一回のメンテナンスのためにメンテナンスを行うための装置を購入することは、費用対効果が低い。この点、風車の所有者は、風車のメンテナンスを行うための装置１００をレンタルすることができれば、費用をさらに抑えることができ、費用対効果を高めることができる。
装置１００の供給業者は、例えば、宅配便で搬送可能なサイズ（例えば、全長８０ｃｍ以内、重さ４０ｋｇ以下）に構築された装置１００を用いて、装置１００のレンタル事業を展開することができる。例えば、ウインチ１２１を分離可能に装置１００を構成し、装置１００からウインチ１２１を分離することによって宅配便で搬送可能なサイズを達成するようにしてもよい。例えば、装置１００を４つのパーツに分離可能に構成し、装置１００を４つのパーツに分解することによって宅配便で搬送可能かつ／または持ち運び可能なサイズを達成するようにしてもよい。このとき、例えば、取付手段１３０をまとめた状態で分離可能にすると、後の組み立て作業が簡便になる。
風車の所有者は、装置１００をレンタルすることにより、常に最新のモデルの装置１００を用いてメンテナンスを行うことができる。また、装置１００の供給業者が、洗浄手段１６０のウエス１６２、研磨手段１７０のサンドペーパー１７２、塗布手段１８０の塗料等の消耗品を交換して装置１００を供給することにより、風車の所有者は、手を煩わせることなく風車のメンテナンスを行うことができる。風車のメンテナンスのための手間および費用が削減されると、風車のメンテナンスの頻度を増やすことができ、風車のより効率的な運転につながる。本発明の装置１００を用いると作業員が高所で作業を行う必要性を排除でき、安全にメンテナンスを行うことができることも、風車のメンテナンスの頻度を増やすことができる要因の１つである。
図１～図１６を参照して説明した例では、風車のブレードのメンテナンスを行うための装置および方法を説明したが、本発明はこれに限定されない。本発明の装置および方法によるメンテナンス対象は、メンテナンスを行う必要がある任意の物体であって、装置１００が取り付くことが可能な任意の物体であり得る。例えば、任意の物体は、ビルの壁面であってもよく、飛行機の主翼であってもよい。例えば、ビルの壁面であれば、雨による汚れを洗浄する必要がある。例えば、飛行機の主翼であれば、翼面を滑らかに保つために点検および洗浄する必要がある。装置１００は、取付手段１３０によって、物体に取り付くことが可能である。例えば、装置１００は、取付手段１３０によってビルの壁面の凸部を挟持することによって、ビルの壁面に取り付く。例えば、装置１００は、取付手段１３０によって飛行機の主翼を挟持することによって、飛行機の主翼に取り付く。
例えば、任意の物体は、任意の構造体の一部であり得る。例えば、任意の構造体は風車であってもよく、このとき、任意の物体は風車のブレードであり得、任意の構造体はビルであってもよく、このとき、任意の物体はビルの壁面であり得、任意の構造体は飛行機であってもよく、このとき、任意の物体は飛行機の主翼であり得る。例えば、装置２０００は、走行用車輪１２５によって、風車のブレード以外の部分、例えば、タワー上を走行することが可能である。例えば、装置２０００は、走行用車輪１２５によって、ビルの壁面以外の部分、例えば、屋上を走行することが可能である。例えば、装置２０００は、走行用車輪１２５によって、飛行機の主翼以外の部分、例えば、胴体上を走行することが可能である。
任意の物体は、好ましくは、高所にある物体である。ここで高所とは、地上の作業員の手が届かない高さの場所のことをいう。高所は、例えば、地上から３ｍ以上の高さの場所であってもよく、地上から５ｍ以上の高さの場所であってもよく、地上から１０ｍ以上の高さの場所であってもよく、地上から１００ｍ以上の高さの場所であってもよい。高所は、例えば、地上から３ｍ～１００ｍの高さの場所であってもよく、地上から５ｍ～１００ｍの高さの場所であってもよく、地上から１０ｍ～１００ｍの高さの場所であってもよい。なお、地上は、屋外の場所であってもよく、屋内の場所であってもよい。
任意の物体は、好ましくは、非一様な断面を有する物体である。装置１００の取付手段１３０が変形することによって物体の形状の変化に対応することが可能であるので、装置１００が非一様な断面を有する物体上を移動する際に移動に伴って物体の形状が変化した場合であっても、装置１００は、取り付いた状態を維持することができる。非一様な断面を有する物体は、好ましくは、翼体であり、さらに好ましくは、風車のブレードである。
また、装置１００が任意の物体に取り付く面の角度は任意であるが、装置１００が任意の物体に取り付く面は、垂直に対して傾斜していることが好ましい。装置１００が傾斜面に取り付くことにより、取付手段１３０による挟持力に加えて、装置１００に働く重力が装置１００を物体に押し付けるように作用し、装置１００が物体上でより安定するからである。
また、図２Ａ、図２Ｂ、および図７を参照して説明した例では、装置１００に接続された２本のロープ２１を用いて、装置１００の姿勢を制御することを説明したが、本発明はこれに限定されない。少なくとも２本のロープによって装置１００を操作することが本発明の範囲内である。例えば、操作者は、少なくとも２本のロープを操作することにより、ロープの張力を介して、装置１００に特定の命令を伝達することができる。例えば、第１のロープおよび第２のロープを同時に引くことが、停止の命令としてもよい。例えば、第１のロープを２回引いた後に第２のロープを１回引くことが、前進の命令としてもよい。このとき、装置１００が、ロープにかけられた張力を所定の電気信号に変換する変換器を備えることにより、張力によって表現された命令を読み取るようにしてもよい。このように、少なくとも２本のロープによって装置１００を操作することにより、コントローラ等の電子機器に依存することなく、張力によって装置１００を操作することが可能である。
また、図１～図１６を参照して説明した例では、物体のメンテナンスを行うための装置を説明したが、本発明はこれに限定されない。本発明の装置は、メンテナンスを行うことを含む任意の目的を達成するための機能を有するロボットであってもよい。例えば、任意の目的は、高所への物資の運搬目的であってもよい。物資を搭載させた装置を高所の物体（例えば、マンションのベランダの外壁等）に取り付けることにより、高所への物資の運搬を容易にすることが可能である。例えば、任意の目的は、物体の装飾目的であってもよい。装飾を施した装置を高所の物体に取り付けることにより、高所の物体を容易に装飾することが可能である。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。
本発明は、安価かつ安全に物体のメンテナンスを行うための装置、システムおよび方法を提供するものとして有用である。
また、本発明は、物体の形状の変化に対応して物体のメンテナンスを行うことを可能にするものとしても有用である。
さらに、本発明は、張力によって操作者から離れた位置のロボットを操作する方法を提供するものとしても有用である。
１０ 風車
１１、１２、１３ ブレード
１４ ナセル
１５ ハブ
２０、２１ ロープ
１００ 装置
１１０ メンテナンス手段
１２１ ウインチ
１２２ リーディングエッジ走行用車輪
１２３ ブレード側面走行用車輪
１３０ 取付手段

Claims (4)

  1. 風車のブレードのメンテナンスを行う方法であって、
    風車のブレードを鉛直方向下向きに延びるように位置付けることであって、これにより、前記ブレードのリーディングエッジは、前記鉛直方向に対して傾斜する、ことと、
    前記ブレード上に少なくとも１本のロープを張ることと、
    風車のメンテナンスを行う装置を前記リーディングエッジ上に取り付けることであって、前記装置には、前記少なくとも１本のロープが接続されており、前記装置は、前記ブレードに取り付くための取付手段を備え、前記取付手段は、前記リーディングエッジ上の前記装置の本体から前記ブレードの第１の側に延びる少なくとも１つの第１のフレームと、前記本体から前記ブレードの第２の側に延びる少なくとも１つの第２のフレームとを備え、前記少なくとも１つの第１のフレームは、前記第１の側から前記ブレードに押し付けられるように付勢されており、前記少なくとも１つの第２のフレームは、前記第２の側から前記ブレードに押し付けられるように付勢されており、前記装置は、前記少なくとも１つの第１のフレームを前記第１の側から前記ブレードに押し付けかつ前記少なくとも１つの第２のフレームを前記第２の側から前記ブレードに押し付けることによって前記リーディングエッジ上に取り付く、ことと、
    前記装置に働く重力によって前記装置が前記リーディングエッジに押し付けられながら、前記装置が前記リーディングエッジ上を前記少なくとも１本のロープが張られた方向に移動することと、
    前記装置が前記少なくとも１本のロープが張られた方向に移動している間に、前記装置が前記ブレードのメンテナンスを行うことと
    を含む方法。
  2. 前記装置は、前記ブレードを洗浄する洗浄手段を備え、
    前記ブレードのメンテナンスを行うことは、前記ブレードを洗浄することを含み、
    前記ブレードを洗浄することは、前記装置に働く重力によって前記装置が前記リーディングエッジに押し付けられながら、前記装置が前記少なくとも１本のロープが張られた方向に移動している間に、前記装置が前記洗浄手段を前記ブレードに押し付けることを含む、請求項１に記載の方法。
  3. 前記装置は、前記ブレードを研磨する研磨手段を備え、
    前記ブレードのメンテナンスを行うことは、前記ブレードを研磨することを含み、
    前記ブレードを研磨することは、前記装置に働く重力によって前記装置が前記リーディングエッジに押し付けられながら、前記装置が前記少なくとも１本のロープが張られた方向に移動している間に、前記装置が前記研磨手段を前記ブレードに押し付けることを含む、請求項１または請求項２に記載の方法。
  4. 前記リーディングエッジは、前記鉛直方向に対して約５度傾斜している、請求項１～３のいずれか一項に記載の方法。
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