JP7197088B2 - 壁面移動ロボット - Google Patents

Description

特許法第３０条第２項適用 （刊行物名） 日本機械学会 ロボティクス・メカトロニクス講演会２０１８ 講演論文集（ＤＶＤ） （公開者） 井上 文宏、本庄 慧、蟹澤 力也、牧野 伎、和田 麗、北洞 貴也 （発行日） 平成３０年６月１日

この発明は、壁面移動ロボットに関する。

近時、建築ビルの老朽化や経年変化に伴う建物の外壁やタイル等の検査のために、様々なタイプのロボットが開発されている。そのようなロボットの１つとして、壁面移動ロボットが知られている（特許文献１）。特許文献１に記載された壁面移動ロボットは、例えば、壁面に吸着して壁面を移動し、壁面の検査、清掃、塗装、及び表面処理等の作業に従事する。

特開２０１１－１９４９３７号公報

壁面移動ロボットは、作業が行われる壁面まで人によって運ばれる。平常時では、人は建物等に近づくことができる。しかし、災害時となると、倒壊の危険や不整地等があり、人は建物に容易に近づくことができない。このため、災害時には、人に代わって検査の拠点を作ることが可能なロボット（拠点ロボット）が期待されている。

拠点ロボットのようなロボットに望まれることの１つは、例えば、倒壊危険地域や不整地等の人の立ち入りが困難な箇所を移動して目標物、例えば、建物に到達できること、である。そして、もう１つは、建物に到達した後、建物の壁面を自力で移動できること、である。特許文献１に記載された壁面移動ロボットは、建物の壁面を移動できる。しかし、例えば、人の立ち入りが困難な箇所を移動して建物の壁面に到達することはできない。

この発明は、上記事情に鑑みて為されたもので、その目的は、人の立ち入りが困難な箇所であっても移動することが可能な壁面移動ロボットを提供することにある。

第１発明に係る壁面移動ロボットは、遠隔制御が可能な壁面移動ロボットであって、機体と、前記機体に設けられた、制御装置と、前記機体に設けられた、有線又は無線通信によって前記制御装置を遠隔制御装置と接続させることが可能な通信装置と、前記機体に設けられた、少なくとも３つのダクトファンと、を備え、前記少なくとも３つのダクトファンのうち、第１ダクトファン及び第２ダクトファンのそれぞれは、前記機体を推進させる推進方向が固定であり、前記少なくとも３つのダクトファンのうち、第３ダクトファンは、前記推進方向が可変であり、前記機体に設けられた、少なくとも前記機体に対して垂直な前記第１ダクトファン及び前記第２ダクトファンの前記推進方向である前記第１方向に沿って転動可能な、少なくとも１つの転動可能な転動体と、前記機体に設けられた、推進方向が可変な第４ダクトファンを、さらに備え、前記第１ダクトファンの軸方向、及び前記第２ダクトファンの軸方向のそれぞれは、前記第１方向に固定され、前記第３ダクトファンの軸方向は、前記第１方向と直交する第２方向に沿って傾斜可能であり、且つ、前記第３ダクトファンは、前記第１方向及び前記第２方向と直交する第３方向を回転中心として前記機体に対して回動可能に支持され、前記第４ダクトファンの軸方向は、前記第３方向に沿って傾斜可能であり、且つ、第４ダクトファンは、前記第２方向を回転中心として前記機体に対して回動可能に支持されていることを特徴とする。

第２発明に係る壁面移動ロボットは、第１発明において、前記第１ダクトファン及び前記第２ダクトファンのそれぞれは、前記第３方向に互いに離間して、前記機体に対して固定支持され、前記第３ダクトファンは、前記第１ダクトファン及び前記第２ダクトファンのそれぞれから前記第２方向に離間して、前記機体に対して回動可能に支持され、前記第４ダクトファンは、前記第１ダクトファン及び前記第２ダクトファンと、前記第３ダクトファンとの間に位置し、前記第１ダクトファン、前記第２ダクトファン、及び前記第３ダクトファンのそれぞれから前記第２方向に離間して、前記機体に対して回動可能に支持されていることを特徴とする。

第３発明に係る壁面移動ロボットは、第１発明又は第２発明において、前記第３ダクトファンは、前記第３方向を回転中心としての回動が可能であり、前記第４ダクトファンは、前記第２方向を回転中心としての回動が可能であることを特徴とする。

第１発明に係る壁面移動ロボットによれば、少なくとも３つのダクトファンのうち、第１ダクトファン及び第２ダクトファンのそれぞれは、機体を推進させる推進方向が固定であり、少なくとも３つのダクトファンのうち、第３ダクトファンは、推進方向が可変である。このように、推進方向が固定のダクトファンと、推進方向が可変のダクトファンとを、機体に設けることで、例えば、壁面移動ロボットを浮上させて、前進飛行させることができる。壁面移動ロボットを飛行させることで、例えば、人の立ち入りが困難な箇所を、飛行によって越えることができる。また、推進方向が可変のダクトファンの推進力によって壁面移動ロボットを壁面に押付けつつ、推進方向が固定のダクトファンの推進力によって壁面移動ロボットを壁面上で移動させることができる。

第１発明に係る壁面移動ロボットによれば、第３ダクトファンは、第３方向を回転中心としての回動が可能である。これにより、壁面移動ロボットの飛行状態として、第２方向に沿った前進飛行、及び第２方向に沿った後退飛行のそれぞれを実現できる。

第１発明に係る壁面移動ロボットによれば、推進方向が可変な第４ダクトファンを、さらに備えるので、壁面上において、第１方向に沿った移動に加えて、第１方向とは異なった方向への移動が可能となる。

第１発明に係る壁面移動ロボットによれば、第１、第２ダクトファンのそれぞれの軸方向は、第１方向に固定され、第３ダクトファンの軸方向は、第２方向に沿って傾斜可能であり、第４ダクトファンの軸方向は、第３方向に沿って傾斜可能である。これにより、推進方向が固定のダクトファンと、推進方向が可変のダクトファンとを含む壁面移動ロボットの別の態様が具現化される。
また、第１発明に係る壁面移動ロボットによれば、第３ダクトファンは、第３方向を回転中心としての回動が可能である。これにより、壁面移動ロボットの飛行状態として、第２方向に沿った前進飛行、及び第２方向に沿った後退飛行のそれぞれを実現できる。さらに、第４ダクトファンは第２方向を回転中心として回動が可能である。これにより、壁面上において、第１方向に沿った移動に加えて、第３方向に沿って左右の移動が可能となる。

第２発明に係る壁面移動ロボットによれば、第１、第２ダクトファンのそれぞれは、第３方向に互いに離間して機体に対して固定支持され、第３ダクトファンは、第１、第２ダクトファンのそれぞれから第２方向に離間して機体に対して回動可能に支持され、第４ダクトファンは、第１、第２ダクトファンと、第３ダクトファンとの間に位置し、第１～第３ダクトファンのそれぞれから第２方向に離間して機体に対して回動可能に支持されている。これにより、第１～第４ダクトファンのそれぞれの、１つの態様が具現化される。

第３発明に係る壁面移動ロボットによれば、転動体は、全方向の転動が可能である。これにより、壁面移動ロボットは、壁面上において、全方向の移動が可能となる。

図１は、この発明の第１実施形態に係る壁面移動ロボットの一例を示す模式平面図である。 図２は、この発明の第１実施形態に係る壁面移動ロボットの一例を示す模式側面図である。 図３（ａ）～図３（ｃ）は、ダクトファンの推進力の方向を示す模式図である。 図４は、ダクトファンの推進力の方向を示す模式図である。 図５は、実験装置を示す模式図である。 図６は、電流値と推進力との関係を示す図である。 図７は、第１実施形態に係る壁面移動ロボットの動きの一例を示す模式図である。 図８は、この発明の第２実施形態に係る壁面移動ロボットの一例を示す模式平面図である。 図９は、第４ダクトファンの動きを示す模式平面図である。 図１０は、第４ダクトファンの動きを示す模式平面図である。 図１１は、第４ダクトファンの動きを示す模式平面図である。 図１２は、第２実施形態に係る壁面移動ロボットの動きの一例を示す模式平面図である。 図１３（ａ）は、第３実施形態に係る壁面移動ロボットの第１例を示す模式側面図である。図１３（ｂ）は、第３実施形態に係る壁面移動ロボットの第２例を示す模式側面図である。 図１４（ａ）は、第３実施形態に係る壁面移動ロボットの第３例を示す模式平面図である。図１４（ｂ）は、第３実施形態に係る壁面移動ロボットの第４例を示す模式平面図である。

以下、この発明の実施形態のいくつかを、図面を参照しながら説明する。なお、各図において、機体に対して垂直な方向を第１方向ｙとし、第１方向ｙと交差、例えば直交する１つの平面方向を第２方向ｒとし、第１方向ｙ及び第２方向ｒのそれぞれと交差、例えば直交する別の平面方向を第３方向ｐとする。また、各図において、共通する部分については、共通する参照符号を付し、重複する説明は省略する。

（第１実施形態）
図１は、この発明の第１実施形態に係る壁面移動ロボットの一例を示す模式平面図である。図２は、この発明の第１実施形態に係る壁面移動ロボットの一例を示す模式側面図である。

図１及び図２に示すように、第１実施形態に係る壁面移動ロボット１００は、遠隔制御が可能なロボットである。壁面移動ロボット１００は、機体１と、着陸ギア２と、第１～第３ダクトファン１１～１３と、転動可能な転動体２１と、第１回動機構３１と、を含む。

第１～第３ダクトファン１１～１３のそれぞれは、機体１に設けられている。第１、第２ダクトファン１１及び１２のそれぞれは、機体１を推進させる推進方向が固定である。第３ダクトファン１３は、推進方向が可変である。第１ダクトファン１１の軸方向、及び第２ダクトファン１２の軸方向のそれぞれは、第１方向ｙに固定されている。第３ダクトファン１３の軸方向は、第２方向ｒに沿って傾斜可能である。これにより、第１、第２ダクトファン１１及び１２のそれぞれでは推進方向が固定され、第３ダクトファン１３では推進方向が可変とされる。なお、参照符号１５２及び１５３は、それぞれ、第２ダクトファン１２及び１３のテイルコーンを示している。軸方向は、例えば、テイルコーン１５２、１５３が延びる方向である。第１ダクトファン１１もテイルコーン１５１を有するが、図２においては、テイルコーン１５２によって隠れており、不図示となっている。第１、第２ダクトファン１１及び１２のそれぞれは、機体１に対して固定支持されている。第３ダクトファン１３は、機体１に対して回動可能に支持されている。第３ダクトファン１３は、例えば、第３方向ｐを回転中心として時計回り及び反時計回りに回動する。回動範囲は、例えば、１８０°である。第１、第２ダクトファン１１及び１２は、第３方向ｐに沿って互いに離間して、機体１に配置される。第３ダクトファン１３は、第２方向ｒに沿って第１、第２ダクトファン１１及び１２のそれぞれから離間して、機体１に配置される。これにより、第１～第３ダクトファン１１～１３は、第１方向ｙから見て、例えば、第３ダクトファン１３を頂点とした二等辺三角形状、又は正三角形状に配置される。

転動体２１は、壁面移動ロボット１００の機首側に設けられており、第１方向ｙに沿って転動可能である。壁面移動ロボット１００において、転動体２１は、第１～第４転動体２１ａ～２１ｄを含む。図１には、第１転動体２１ａ及び第２転動体２１ｂが示され、図２には第１転動体２１ａ及び第３転動体２１ｃが示されている。また、第４転動体２１ｄについては、図１において第２転動体２１ｂによって隠れ、図２において第３転動体２１ｃによって隠れており、不図示となっている。第１～第４転動体２１ａ～２１ｄは、それぞれ、第１～第４支持部材２５ａ～２５ｄに転動可能に支持されている。第１～第４支持部材２５ａ～２５ｄは、機体１に取り付けられている。なお、第４転動体２１ｄを支持する第４支持部材２５ｄについては、上述の理由から、不図示となっている。第１～第４転動体２１ａ～２１ｄのそれぞれが壁面と接したとき、第１～第４転動体２１ａ～２１ｄのそれぞれは、第１方向ｙに沿って転動する。第１ダクトファン１１及び第２ダクトファン１２は、第１～第４転動体２１ａ～２１ｄと、第３ダクトファン１３との間に位置する。壁面移動ロボット１００では、第１～第４転動体２１ａ～２１ｄは車輪を含む。転動体が車輪を含むとき、車輪は、少なくとも３つあればよい。また、転動体として、クローラを用いることもできる。クローラを用いた場合には、転動体は、少なくとも１つあればよい。

第１回動機構３１は、第３ダクトファン１３を、第３方向ｐの回りに回動させる。第１回動機構３１は、遠隔制御が可能である。第３ダクトファン１３には、第１シャフト４１が取り付けられている。壁面移動ロボット１００では、第１回動機構３１は、右側回動機構３１ａと、左側回動機構３１ｂと、を含む。右側回動機構３１ａは、右側支持部材３５ａに取り付けられている。左側回動機構３１ｂは、左側支持部材３５ｂに取り付けられている。右側支持部材３５ａ及び左側支持部材３５ｂのそれぞれは、機体１に取り付けられている。第１シャフト４１は、右側シャフト４１ａと左側シャフト４１ｂと、を含む。右側回動機構３１ａ及び左側回動機構３１ｂのそれぞれは、右側シャフト４１ａと左側シャフト４１ｂを介して、第３ダクトファン１３を、第３方向ｐの回りに回動させる。例えば、このようにして、第３ダクトファン１３は、機体１に対して回動可能に支持される。

なお、第１回動機構３１としては、右側回動機構３１ａ及び左側回動機構３１ｂのいずれか１つがあればよい。同様に、第１シャフト４１としては、右側シャフト４１ａと左側シャフト４１ｂのいずれか１つがあればよい。

制御装置６０は、機体１に設けられている。制御装置６０は、例えば、第１～第３ダクトファン１１～１３、並びに第１回動機構３１のそれぞれを制御する。

通信装置７０は、機体１に設けられている。通信装置７０は、制御装置６０と、遠隔制御装置１６０とを、有線又は無線通信によって接続する。なお、図１においては、一例として、制御装置６０と、遠隔制御装置１６０とを、無線通信によって接続する通信装置７０が示されている。

遠隔制御装置１６０は、例えば、有線又は無線送受信可能なフライト及びドライブコントローラ１６１を含む。なお、図１においては、一例として、通信装置７０と無線通信によって接続されるフライト及びドライブコントローラ１６１が示されている。操縦者は、フライト及びドライブコントローラ１６１を用いて、第１～第３ダクトファン１１～１３の推進力、及び第３ダクトファンの向き等を制御することで壁面移動ロボット１００を、遠隔制御により操縦する。フライト及びドライブコントローラ１６１の一例は、例えば、プロポである。

壁面移動ロボット１００では、第１～第３ダクトファン１１～１３のそれぞれが稼働しているとき、第１、第２ダクトファン１１及び１２のそれぞれは、気流を、第１方向ｙに導く。第３ダクトファンは、気流を、第１方向ｙに対して第２方向ｒに沿って任意な角度で導く。これにより、以下に説明される飛行が可能となる。

図３（ａ）～図３（ｃ）、及び図４は、ダクトファンの推進力の方向（推進方向）を示す模式図である。なお、図３（ａ）～（ｃ）、及び図４において、第１ダクトファン１１は、第２ダクトファン１２によって隠れている。

＜上昇、下降、及びホバーリング＞
図３（ａ）に示すように、第３ダクトファン１３の軸方向を、第１、第２ダクトファン１１及び１２のそれぞれの軸方向に一致させる。このとき、第１～第３ダクトファン１１～１３のそれぞれの推進力Ｔの方向は第１方向ｙで一致し、例えば、機体１に対して垂直方向に推進力Ｔが作用する。これにより、壁面移動ロボット１００は、上昇、下降、及びホバーリングのいずれかを行える。

＜前進飛行＞
図３（ｂ）に示すように、第３ダクトファン１３の軸方向を、第１、第２ダクトファン１１及び１２のそれぞれの軸方向からずらす。このとき、第３ダクトファン１３の推進力Ｔの方向は、機体１に対して斜め、例えば対角線方向となり、機体１に対して対角線方向に推進力Ｔが作用する。これにより、壁面移動ロボット１００は、前進飛行をすることができる。

＜壁面押付け＞
図３（ｃ）に示すように、第３ダクトファン１３の軸方向を、第２方向ｒとする。このとき、第３ダクトファン１３の推進力Ｔの方向は、機体１に対して水平な方向となり、機体１に対して水平方向に推進力Ｔが作用する。これにより、壁面移動ロボット１００は、機体１を、第１～第４転動体２１ａ～２１ｄ介して壁面に押付けることができる。

＜後退飛行＞
また、第３ダクトファン１３は、第３方向ｐを回転中心としての回動が可能である。回動角度の一例は、例えば、１８０°である。第３ダクトファン１３は、例えば、機尾側水平位置から、機体１の下部（着陸ギア２側）を回って機首側水平位置までの回動、及びその反対回りの回動が可能である。このため、図４に示すように、図３（ｂ）に示す前進飛行では機尾側を向いていた第３ダクトファン１３の軸方向を、機首側に向けることができる。これにより、壁面移動ロボット１００は、後退飛行をすることができる。後退飛行ができることによって、壁面移動ロボット１００は、自力で壁面から離脱できる。

＜推進力実験＞
図５は、実験装置を示す模式図である。図６は、電流値ｉと推進力ｆとの関係を示す図である。

ダクトファン１台の推進力を計測するため、図５に示す実験装置を製作した。定盤に対してロードセルを設置し、ファン駆動時の推進力を連続計測した。操作プロポのスティック位置に対して、１台のファンに流れる電流値ｉ［Ａ／モータ数］と推進力ｆ［Ｎ］との関係を図６に示す。電流値ｉに対する推進力ｆの近似曲線は、双曲線となった。運用可能な電流値１００Ａでは、約７０Ｎの力を得られることが確認できた。操作プロポの基準位置では、約４０Ｎの力を出せるため、ダクトファン２台の推進力で、機体１（機体重量約６０Ｎ）を浮上及びホバーリングさせることが可能である。また、３台のダクトファンを同時に駆動した結果は、ダクトファン１台の推進力のほぼ３倍となり、単純和で表すことができた。

＜壁面移動ロボットの動き＞
図７は、第１実施形態に係る壁面移動ロボット１００の動きの一例を示す模式図である。
図７に示すように、第３ダクトファン１３の傾斜角度を、第１、第２ダクトファン１１及び１２の軸方向（第１方向ｙ）に一致させる。この後、第１～第３ダクトファン１１～１３のそれぞれを稼働させ、第１～第３ダクトファン１１～１３の推進力Ｔを上げていき、壁面移動ロボット１００を浮上させる。

次に、第３ダクトファン１３を傾斜させ、壁面移動ロボット１００を前進飛行させる。これにより、壁面移動ロボット１００は、例えば、不整地２００上を飛行しながら移動し、目標物、例えば、建物３００の壁面３０１を目指す。壁面移動ロボット１００の飛行状態は、第３ダクトファン１３の傾斜角度を調整することで制御できる。

壁面３０１が近づいてきたら、第３ダクトファン１３の推進力Ｔを調整しながら、傾斜角度を、徐々に第１方向ｙへ戻して飛行速度を下げていく。壁面３０１に到達したら、第３ダクトファン１３の傾斜角度を第１方向ｙとして、壁面移動ロボット１００をホバーリングさせる。この後、第３ダクトファン１３の傾斜角度を、第１方向ｙから第２方向ｒへ向かうように調整する。第３ダクトファン１３の傾斜角度が、第２方向ｒと、例えば、一致したら、第３ダクトファン１３の推進力Ｔを調整して、壁面移動ロボット１００を壁面３０１に押付ける。

押付ける力が十分になったら、第１、第２ダクトファン１２及び１３の推進力Ｔを上げて、壁面移動ロボット１００を壁面３０１に沿って上昇させる。上昇時、第１～第４転動体２１ａ～２１ｄは、壁面３０１と接しながら、第１方向ｙに沿って転動する。壁面移動ロボット１００が目標位置ＴＰに近づいてきたら、第１、第２ダクトファン１２及び１３の推進力Ｔを落とし、上昇速度を下げていく。目標位置ＴＰに到達したら、第１、第２ダクトファン１２及び１３の推進力Ｔを調整し、壁面移動ロボット１００を停止させる。また、第１、第２ダクトファン１２及び１３の推進力Ｔを調整することで、壁面移動ロボット１００を壁面３０１に沿って下降させることもできる。

このように壁面移動ロボット１００は、人の立ち入りが困難な箇所、例えば、不整地２００があっても、不整地２００の上空を飛行して、目標物、例えば、建物３００の壁面３０１に到達することができる。そして、建物３００の壁面３０１上を、自力で移動できる。このような壁面移動ロボット１００は、例えば、災害時において、人に代わって検査の拠点を作ることが可能なロボット（拠点ロボット）に有用である。なお、壁面移動ロボット１００は、平常時においても、運用できることは言うまでもない。

このような第１実施形態よれば、人の立ち入りが困難な箇所であっても、飛行によって移動でき、かつ、壁面上を自力で移動できる壁面移動ロボット１００を提供できる。

（第２実施形態）
図８は、この発明の第２実施形態に係る壁面移動ロボットの一例を示す模式平面図である。なお、第２実施形態以降の実施形態においては、制御装置６０、通信装置７０、及び遠隔制御装置１６０の図示は、省略する。

図８に示すように、第２実施形態に係る壁面移動ロボット１００ｂは、第４ダクトファン１４と、第２回動機構３２と、をさらに含むことが、壁面移動ロボット１００と異なる。

第４ダクトファン１４は、機体１に設けられている。第４ダクトファン１４の軸方向は、第３方向ｐに沿って傾斜可能である。これにより、第４ダクトファン１４では推進方向が可変とされる。第４ダクトファン１４は、機体１に対して回動可能に支持されている。第４ダクトファン１４は、例えば、第２方向ｒを回転中心として時計回り及び反時計回りに回動する。回動範囲は、例えば、１８０°である。第４ダクトファン１４は、第１、第２ダクトファン１１及び１２と、第３ダクトファン１３との間に、第１～第３ダクトファン１１～１３のそれぞれから離間して機体１に配置される。また、第４ダクトファン１４は、第１方向ｙから見て、例えば、第３ダクトファン１３と、第２方向ｒに沿って同一直線上に配置される。

第２回動機構３２は、第４ダクトファン１４を、第２方向ｒを回転中心として回動させる。第２回動機構３２は、遠隔制御が可能である。第４ダクトファン１４には、第２シャフト４２が取り付けられている。壁面移動ロボット１００ｂでは、第２回動機構３２は、右側回動機構３２ａと、左側回動機構３２ｂと、を含む。右側回動機構３２ａは、右側支持部材３６ａに取り付けられている。左側回動機構３２ｂは、左側支持部材３６ｂに取り付けられている。右側支持部材３６ａ及び左側支持部材３６ｂのそれぞれは、機体１に取り付けられている。第２シャフト４２は、右側シャフト４２ａと左側シャフト４２ｂと、を含む。右側回動機構３２ａ及び左側回動機構３２ｂのそれぞれは、右側シャフト４２ａと左側シャフト４２ｂを介して、第４ダクトファン１４を、第２方向ｒの回りに回動させる。例えば、このようにして、第４ダクトファン１４は、機体１に対して回動可能に支持される。

なお、第２回動機構３２としては、右側回動機構３２ａ及び左側回動機構３２ｂのいずれか１つがあればよい。同様に、第２シャフト４２としては、右側シャフト４２ａと左側シャフト４２ｂのいずれか１つがあればよい。

壁面移動ロボット１００ｂにおいて、転動体２１は、第１～第４マルチ方向転動体２２ａ～２２ｄを含む。図８には、第１、第２マルチ方向転動体２２ａ及び２２ｂが示されている。図８において、第３、第４マルチ方向転動体２２ｃ及び２２ｄのそれぞれは、第１、第２マルチ方向転動体２２ａ及び２２ｂによって隠れており、不図示となっている。第１～第４マルチ方向転動体２２ａ～２２ｄは、それぞれ、第１～第４転動体２１ａ～２１ｄと同様に、第１～第４支持部材２５ａ～２５ｄに支持されている。なお、第３、第４支持部材２５ｃ及び２５ｄについては、上述の理由から、不図示となっている。壁面移動ロボット１００ｂでは、第１～第４マルチ方向転動体２２ａ～２２ｄは、全方向移動車輪を含む。全方向移動車輪は、ベースローラー２３と、フリーローラー２４と、を含む。ベースローラー２３は、第３方向ｐの回りに自由回転する。フリーローラー２４は、ベースローラー２３の回転軸方向と直交する第２方向ｒの回りに自由回転する。これにより、全方向移動車輪は、第１方向ｙと第３方向ｐとで規定される平面上で、全方向に転動することができる。なお、マルチ方向転動体が全方向移動車輪を含むとき、全方向移動車輪は、少なくとも３つあればよい。また、マルチ方向転動体は、全方向に転動しなくても、少なくとも第１方向ｙ及び第３方向ｐに沿って転動可能であればよい。また、マルチ方向転動体として、第１方向ｙと第３方向ｐとで規定される平面上で回動可能なクローラを用いることもできる。クローラを用いた場合には、マルチ方向転動体は、少なくとも１つあればよい。

壁面移動ロボット１００ｂでは、第１～第４ダクトファン１１～１４のそれぞれが稼働しているとき、第１、第２ダクトファン１１及び１２のそれぞれは、気流を、第１方向ｙに導く。第３ダクトファン１３は、気流を、第１方向ｙに対して第２方向ｒに沿って任意な角度で導く。第４ダクトファン１４は、気流を、第１方向ｙに対して第３方向ｐに沿って任意な角度で導く。これにより、壁面移動ロボット１００と比較して、以下に説明される移動が、さらに可能となる。

図９～図１１は、第４ダクトファン１４の動きを示す模式平面図である。
図９には、第４ダクトファン１４の軸方向を、第１方向ｙと一致させた状態が示されている。この場合、例えば、壁面移動ロボット１００ｂは、第１、第２、第４ダクトファン１１、１２、及び１４の３台を用いて、空中に維持させることができる。さらに、第３ダクトファン１３の軸方向を、第１、第２、第４ダクトファン１１、１２、及び１４のそれぞれの軸方向からずらすことで、壁面移動ロボット１００ｂは、前進飛行、後退飛行、ホバーリング、並びに壁面３０１への押付けを行える。

図１０及び図１１には、第４ダクトファン１４の軸方向を、第１～第３ダクトファン１１～１３のそれぞれの軸方向からずらした状態が示されている。この場合、例えば、壁面移動ロボット１００ｂは、空中上において全方向への移動が可能となる。また、壁面３０１上においては、第３方向ｐに沿った動き、及び第１方向ｙと第３方向ｐとで規定される平面上での斜め方向の動きが可能となる。

図１２は、第２実施形態に係る壁面移動ロボットの動きの一例を示す模式平面図である。図１２には、壁面移動ロボット１００ｂの代表的な動きの１つとして、壁面３０１上での第３方向ｐに沿った移動の状態が示されている。また、図１２は、図８と同様に、壁面移動ロボット１００ｂを上方から見た模式平面として示している。

図１２に示すように、壁面移動ロボット１００ｂは、第３方向ｐに沿って紙面左側方向、及び紙面右側方向のそれぞれへの移動が可能である。第４ダクトファン１４は、第２方向ｒを回転中心としての回動が可能である。回動角度の一例は、例えば、１８０°である。第４ダクトファン１４は、例えば、第１ダクトファン１１側水平位置から、機体１の下部（着陸ギア２側）を回って第２ダクトファン１２側水平位置までの回動、及びその反対回りの回動が可能である。これにより、図１２に示すように、壁面移動ロボット１００ｂは、第３ダクトファン１３によって壁面３０１に押付けられた状態で、第４ダクトファン１４を、第１ダクトファン１１側に向けるか、第２ダクトファン１２側に向けるかで、壁面３０１上を第３方向ｐに沿って左右に移動させることができる。また、特に図示はしないが、壁面移動ロボット１００ｂは、壁面３０１上を、斜めに移動することもできる。

（第３実施形態）
図１３（ａ）は、第３実施形態に係る壁面移動ロボットの第１例を示す模式側面図である。図１３（ｂ）は、第３実施形態に係る壁面移動ロボットの第２例を示す模式側面図である。図１３（ａ）及び図１３（ｂ）に示す模式側面は、例えば、図２に示した模式側面と対応する。

図１３（ａ）に示すように、第３実施形態に係る壁面移動ロボット１００ｃが、第１実施形態に係る壁面移動ロボット１００と異なるところは、バンパー１７０を、さらに備えていることである。

バンパー１７０は、例えば、機体１の、着陸ギア２の取り付け部分と反対側に位置した部分に取り付けられる。バンパー１７０は、壁面移動ロボット１００ｃが、橋梁の床版下面や桁下面、あるいは建物の天井下に入ったとき、これらと、第１～第３ダクトファン１１～１３を含む機体１との接触を防止するものである。

また、バンパー１７０は、壁面移動ロボット１００ｃが、床版下面、桁下面、及び天井等と、万が一、接触してしまった際には、その衝撃を柔らげるようにすることもできる。この場合、バンパー１７０は、図１３（ｂ）に示すように、伸縮可能な緩衝部材とする。伸縮可能な緩衝部材とするには、例えば、バンパー１７０は、ばね材１７１等にて、機体１に支持すればよい。これにより、床版下面、桁下面、及び天井等に接した状態で、第１、第２ダクトファン１１及び１２の推進力Ｔをばね材１７１等で吸収しつつ、壁面移動ロボット１００ｃを、安全に停止させることができる。

図１４（ａ）は、第３実施形態に係る壁面移動ロボットの第３例を示す模式平面図である。図１４（ｂ）は、第３実施形態に係る壁面移動ロボットの第４例を示す模式平面図である。図１４（ａ）及び図１４（ｂ）に示す模式側面は、例えば、図１に示した模式平面と対応する。

また、図１４（ａ）に示すように、バンパー１７０は、鋼材１７２を、例えば、井桁状に組み上げる、あるいは図１４（ｂ）に示すように、鋼材１７２を、例えば、メッシュ状に組み上げて構成されることが好ましい。バンパー１７０を井桁状、あるいはメッシュ状とすることで、バンパー１７０には、気流の通り道を確保することができる。これにより、バンパー１７０が壁面移動ロボット１００ｃに取り付けられたとしても、壁面移動ロボット１００ｃが飛行中において、第１～第３ダクトファン１１～１３へ吸入される気流が妨げられ難くなる、という利点を得ることができる。なお、鋼材１７１は、ワイヤ状のものであってもよい。

このように、壁面移動ロボット１００ｃには、バンパー１７０が、さらに備えられていてもよい。このような壁面ロボット１００ｃによれば、床版下面、桁下面、及び天井等に接触した際に起こり得る墜落を防止することができる。なお、第３実施形態は、第２実施形態と組み合わせることも可能である。

以上、この発明の実施形態のいくつかを説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。例えば、これらの実施形態は、適宜組み合わせて実施することが可能である。また、この発明は、上記いくつかの実施形態の他、様々な新規な形態で実施することができる。したがって、上記いくつかの実施形態のそれぞれは、この発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更が可能である。このような新規な形態や変形は、この発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明、及び特許請求の範囲に記載された発明の均等物の範囲に含まれる。

１：機体
２：着陸ギア
１１～１４：第１～第４ダクトファン
ｙ：第１方向
ｒ：第２方向
ｐ：第３方向
Ｔ：推進力
ＴＰ：目標位置
２１ａ～２１ｄ：第１～第４転動体
２２ａ～２２ｄ：第１～第４マルチ方向転動体
２５ａ～２５ｄ：第１～第４支持部材
３１：第１回動機構
３１ａ：右側回動機構（第１回動機構）
３１ｂ：左側回動機構（第１回動機構）
３２：第２回動機構
３２ａ：右側回動機構（第２回動機構）
３２ｂ：左側回動機構（第２回動機構）
３５ａ、３６ａ：右側支持部材
３５ｂ、３６ｂ：左側支持部材
４１：第１シャフト
４１ａ：右側シャフト（第１シャフト）
４１ｂ：左側シャフト（第１シャフト）
４２：第２シャフト
４２ａ：右側シャフト（第２シャフト）
４２ｂ：左側シャフト（第２シャフト）
６０：制御装置
７０：通信装置
１００、１００ｂ、１００ｃ：壁面移動ロボット
１５１～１５３：テイルコーン
１６０：遠隔制御装置
１６１：フライト及びドライブコントローラ
１７０：バンパー
１７１：ばね材
１７２：鋼材
２００：不整地
３００：建物
３０１：壁面

Claims (3)

1. 遠隔制御が可能な壁面移動ロボットであって、
   機体と、
   前記機体に設けられた、制御装置と、
   前記機体に設けられた、有線又は無線通信によって前記制御装置を遠隔制御装置と接続させることが可能な通信装置と、
   前記機体に設けられた、少なくとも３つのダクトファンと、を備え、
   前記少なくとも３つのダクトファンのうち、第１ダクトファン及び第２ダクトファンのそれぞれは、前記機体を推進させる推進方向が固定であり、
   前記少なくとも３つのダクトファンのうち、第３ダクトファンは、前記推進方向が可変であり、
   前記機体に設けられた、少なくとも前記機体に対して垂直な前記第１ダクトファン及び前記第２ダクトファンの前記推進方向である前記第１方向に沿って転動可能な、少なくとも１つの転動可能な転動体と、
   前記機体に設けられた、推進方向が可変な第４ダクトファンを、さらに備え、
   前記第１ダクトファンの軸方向、及び前記第２ダクトファンの軸方向のそれぞれは、前記第１方向に固定され、
   前記第３ダクトファンの軸方向は、前記第１方向と直交する第２方向に沿って傾斜可能であり、且つ、前記第３ダクトファンは、前記第１方向及び前記第２方向と直交する第３方向を回転中心として前記機体に対して回動可能に支持され、
   前記第４ダクトファンの軸方向は、前記第３方向に沿って傾斜可能であり、且つ、第４ダクトファンは、前記第２方向を回転中心として前記機体に対して回動可能に支持されていること
   を特徴とする壁面移動ロボット。
2. 前記第１ダクトファン及び前記第２ダクトファンのそれぞれは、前記第３方向に互いに離間して、前記機体に対して固定支持され、
   前記第３ダクトファンは、前記第１ダクトファン及び前記第２ダクトファンのそれぞれから前記第２方向に離間して、前記機体に対して回動可能に支持され、
   前記第４ダクトファンは、前記第１ダクトファン及び前記第２ダクトファンと、前記第３ダクトファンとの間に位置し、前記第１ダクトファン、前記第２ダクトファン、及び前記第３ダクトファンのそれぞれから前記第２方向に離間して、前記機体に対して回動可能に支持されていること
   を特徴とする請求項１に記載の壁面移動ロボット。
3. 前記転動体は、全方向の転動が可能であること
   を特徴とする請求項１又は２に記載の壁面移動ロボット。

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