JP7248789B2

JP7248789B2 - 移動装置

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Publication number: JP7248789B2
Application number: JP2021521704A
Authority: JP
Inventors: 亨菊地; 尊雄村越; 憲司土屋
Original assignee: Tokyo Keiki Inc
Current assignee: Tokyo Keiki Inc
Priority date: 2019-05-30
Filing date: 2019-05-30
Publication date: 2023-03-29
Anticipated expiration: 2039-05-30
Also published as: KR20220016093A; CN113993771A; CN113993771B; EP3936419A1; US20220177060A1; EP3936419A4; KR102614992B1; WO2020240791A1; JPWO2020240791A1

Description

本発明は、壁面を走行する移動装置に関する。

従来、構造物の検査を行うための移動装置として、壁面を走行するロボットが知られている。この種のロボットとしては、壁面に吸着しつつ走行するものが提案されており、その吸着方式としては、プロペラによる壁面への押し付け、真空ポンプやファンによる減圧吸着、磁力による吸着、また、静電力や分子間力を用いた壁面への吸着などがある。

橋梁の橋脚、箱桁、建物外壁などの構造物の壁面、即ち、コンクリートのような絶縁性の物体に吸着して安定してロボットを移動させる場合、上述の吸着方式のうち、真空ポンプやファンによる減圧吸着が有効である。この減圧吸着は、ロボットと吸着対象の壁面と間において画成された空間の空気を外部へ排出することによって空間を減圧し、この空間内の気圧と大気圧との差圧との差圧によりロボットを壁面に吸着させるものである。

また、関連する技術として、点検装置を搭載した本体と、それぞれが外径側に周方向に配置された複数の磁石と幅方向の両側に設置された円錐形状の接触部とを有する１対の前輪及び１対の後輪とを備え、前輪と後輪が橋梁の鋼製部材に吸着して回転駆動することにより、鋼製部材に沿って走行する構造物点検ロボット、が知られている（特許文献１参照）。

特許第５８３２６９０号明細書

しかしながら、減圧吸着において吸着対象とする壁面には、多くの場合、隙間や凹凸などが存在し、このような壁面に対しては、吸着力が極端に減少して壁面への吸着を維持できず、ロボットを安定して走行させることができない、という問題がある。

本発明の実施形態は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、従来より安定して壁面を移動する移動装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するため、本実施形態に係る移動装置は、壁面を走行する移動装置であって、本体部と、回転軸周りに回転して前記壁面を走行可能に前記本体部に設けられた２つの車輪と、該２つの車輪を駆動させる走行駆動部と、前記本体部に設けられ前記壁面に吸着する吸着機構とをそれぞれ備える少なくとも２つ以上の車両と、前記少なくとも２つ以上の車両において該車両の直進方向に互いに隣接する車両同士を連結する連結部とを備える。

本発明の実施形態によれば、従来より安定して壁面を移動することができる。

第１の実施形態に係る移動装置の構成を示す平面図である。第１の実施形態に係る移動装置の構成を示す側面図である。車両の構成を示す平面図である。車両の構成を示す側面図である。車両の構成を示す底面図である。本体の回転を行う移動装置を示す側面図である。ピッチ動作を行う移動装置を示す側面図である。凸角を成す２つの壁面間を移動する移動装置を示す側面図である。突出部を乗り越える移動装置を示す側面図である。溝部を乗り越える移動装置を示す側面図である。連結部の接続位置を異ならせた移動装置を示す図である。第２の実施形態に係る短縮状態における移動装置を示す側面図である。第２の実施形態に係る延長状態における移動装置を示す側面図である。短縮状態における連結部の構成を示す側面図である。短縮状態における連結部の構成を示す平面図である。延長状態における連結部の構成を示す側面図である。延長状態における連結部の構成を示す平面図である。第３の実施形態に係る移動装置の構成を示す正面図である。第３の実施形態に係る移動装置の構成を示す平面図である。第３の実施形態に係る移動装置の構成を示す側面図である。第４の実施形態に係る移動装置の構成を示す平面図である。第４の実施形態に係る移動装置の構成を示す側面図である。第５の実施形態に係る移動装置の構成を示す平面図である。第５の実施形態に係る移動装置の構成を示す側面図である。第６の実施形態における本体部の構成を示す側面図である。第６の実施形態における本体部の構成を示す底面図である。第７の実施形態における本体部の構成を示す側面図である。第７の実施形態における本体部の構成を示す底面図である。第８の実施形態における車輪の構成を示す側面図である。第９の実施形態における車両の構成を示す平面図である。第１０の実施形態における車両の構成を示す平面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。

＜第１の実施形態＞
（移動装置の全体構成）
本実施形態に係る移動装置の全体構成について説明する。図１は、第１の実施形態に係る移動装置の構成を示す平面図である。図２は、第１の実施形態に係る移動装置の構成を示す側面図である。

図１及び図２に示すように、本実施形態に係る移動装置１は、２つの車輪１２ａ，１２ｂをそれぞれ有した１０両の車両１０（１０ａ，１０ｂ，１０ｂ１，１０ｃ）を備える。これらの車両１０のそれぞれは、２つの車輪１２ａ，１２ｂによって少なくとも１方向に直進可能となっており、直進方向に隣接する車両同士が連結される。なお、移動装置１に備えられる車両１０は、少なくとも２両存在すれば良い。

以降の説明においては、１０両の車両１０のうち、直進方向における一方端部に位置するものを車両１０ａとし、他方端部に位置するものを車両１０ｃとし、車両１０ａと車両１０ｃとの間に位置するものを車両１０ｂとし、車両１０ｂのうち１両を車両１０ｂ１とする。車両１０ａ，１０ｂ，１０ｂ１，１０ｃは、互いに一部構成が異なっているが、基本的には共通する構成となっているため、説明上、これらの車両を区別する必要がない場合は、単に車両１０と呼称する。また、同様の構成であるがその配置位置が異なるためにアルファベットにより区別している複数の部材についても、これらを区別する必要がない場合は、単に番号のみを部材に付して示す。

なお、移動装置１が平面に接地して移動するものとした場合、移動装置１の直進方向に直交して且つ平面に平行する方向を側方向、直進方向及び側方向に直交する方向を垂直方向とする。また、直進方向における車両１０ａ側を前方、車両１０ｃ側を後方とし、垂直方向における設置面側を下方、他方側を上方とする。

車両１０のそれぞれは、本体部１１と、本体部１１の側方向両側それぞれに配され、回転軸が側方向を向く車輪１２ａ、１２ｂと、本体部１１の下方に設けられた仕切部１５とを備える。更に、車両１０ａは、車輪１２の回転軸周りに回転可能に設けられ、一方に開口したＣ字状の部材である第１リンク部１３ａと、本体部１１の上方に設けられたカメラ９１９及び形状測定器９２０を備える。また、車両１０ｂは、第１リンク部１３ａと、この第１リンク部１３ａと同形状の部材であり同様に車輪１２の回転軸１２１（図３及び図４参照）周りに回転可能に設けられた第２リンク部１３ｂと、測定器９１８とを備える。また、車両１０ｂ１は、第１リンク部１３ａと、第２リンク部１３ｂと、測定器９１８と、送受信機９２１とを備える。また、車両１０ｃは、第２リンク部１３ｂと、カメラ９１９及び形状測定器９２０とを備える。車両１０のそれぞれは、直進方向に隣接する他の車両１０と連結部１４により連結される。

移動装置１は、図示しない制御装置により車両１０ｂ１に備えられた送受信機９２１を介して遠隔操作され、この際、移動装置１のオペレータは、車両１０ａ、１０ｃのそれぞれに備えられたカメラ９１９による画像、形状測定器９２０による周囲の形状情報に基づいて、検査対象とする構造物上において移動装置１を移動させる。車両１０ｂ，１０ｂ１に備えられた測定装置９１８のそれぞれは、移動装置１の移動経路または移動先である目標地点において、構造物の検査に係る各種測定を行う。なお、車両１０ｂと車両１０ｂ１との差異は、送受信機９２１のみであるため、以降の説明においては、車両１０ｂと車両１０ｂ１とを区別せず、単に車両１０ｂと呼称する。

（車両の構成）
移動装置における車両の構成について説明する。図３は、車両の構成を示す平面図である。図４は、車両の構成を示す側面図である。図５は、車両の構成を示す底面図である。なお、図３において、車両の本体部は、その内部を示すために直進方向及び側方向に平行する平面により切断された断面として示されており、また、後述する制御部は透過されて示されている。また、図４において、一部の車両の本体部、仕切部及び連結部は、直進方向及び垂直方向に平行する平面により切断された断面として示されている。

図３及び図４に示すように、各車両１０の本体部１１内には、各種部材を収容するための収容空間が画成されており、この収容空間には、少なくとも、仕切部１５とともに吸着機構を構成するファン１１０と、２つの走行駆動部１２２ａ，１２２ｂ、これらの動作を制御する制御部９９とが車両の基本構成として備えられている。また、第１リンク部１３ａのみを備えた車両１０ａには、基本構成に加えて、収容空間に第１ピッチ駆動部１３１ａが備えられる。また、第１リンク部１３ａ及び第２リンク部１３ｂを備えた車両１０ｂ，１０ｂ１には、基本構成に加えて、収容空間に第１ピッチ駆動部１３１ａ及び第２ピッチ駆動部１３１ｂが備えられる。また、第２リンク部１３ｂのみを備えた車両１０ｃには、基本構成に加えて、収容区間に第２ピッチ駆動部１３１ｂのみが備えられる（図３及び図４に不図示）。

各車両１０の本体部１１に対して、側方向両端側にそれぞれ設けられた車輪１２ａ，１２ｂは、側方向内方を向く回転軸１２１ａ，１２１ｂをそれぞれ有し、これら回転軸１２１ａ，１２１ｂは、それぞれ、回転軸心Ａ周りに回転可能に走行駆動部１２２ａ，１２２ｂに接続される。ここで、回転軸心Ａの軸方向は側方向を向き、回転軸１２１ａ，１２１ｂは、同一の回転軸心Ａ周りに回転する。なお、本体部１１は、側方向、即ち回転軸心Ａ方向に直交する全ての方向、即ち車輪１２の径方向において車輪１２より小さく形成される。換言すれば、車輪１２は、回転軸心Ａ方向から見て本体部１１より大きい径に形成される。

車両１０ａ，１０ｂのそれぞれに設けられた第１リンク部１３ａは、本体部１１の側方向両側において回転軸１２１の回転軸心Ａに略直交して、少なくとも車輪１２１の半径以上の距離だけ車輪１２の径方向に延在する２つの延在部と、これら２つの延在部の一端同士を接続する接続部とを有して、略Ｃ字形状に形成される。２つの延在部の他端は、回転軸１２１に対して相対回転可能に連結され、第１ピッチ駆動部１３１ａにより回転軸心Ａ周りに回転されるようになっている。本体部１１の側方向一方側に２つのギヤにより構成される伝達部１３３ａが備えられ、第１ピッチ駆動部１３１ａはその軸心方向が側方向を向く回転軸１３２ａを有する。伝達部１３３ａにおける一方のギヤに回転軸１３２ａが相対回転不能に接続され、このギヤと噛合い、回転軸１２１ａに相対回転可能に設けられ、本体部１１と相対回転不能に接続された他方のギヤが第１リンク部１３ａにおける一方の延在部の他端に相対回転不能に接続される。これによって、第１リンク部１３ａは、回転軸心Ａ周りに回転軸１２１ａと相対回転可能に駆動される。

車両１０ｂ，１０ｃにそれぞれに設けられた第２リンク部１３ｂは、本体部１１の側方向両側において回転軸１２１の回転軸心Ａに略直交して、少なくとも車輪１２１の半径以上の距離だけ延在する２つの延在部と、これら２つの延在部の一端同士を接続する接続部とを有して、第１リンク部１３ａと同様に、略Ｃ字形状に形成される。２つの延在部の他端は、回転軸１２１に対して相対回転可能に連結され、第２ピッチ駆動部１３１ｂにより回転軸心Ａ周りに回転されるようになっている。本体部１１の側方向他方側には２つのギヤにより構成される伝達部１３３ｂが備えられ、第２ピッチ駆動部１３１ｂはその軸心方向が側方向を向く回転軸１３２ｂを有する。伝達部１３３ｂにおける一方のギヤに回転軸１３２ｂが相対回転不能に接続され、このギヤと噛合い、回転軸１２１ｂに相対回転可能に設けられ、本体部１１と相対回転不能に接続された他方のギヤが第２リンク部１３ｂにおける一方の延在部の他端に相対回転不能に接続される。これによって、第２リンク部１３ａは、回転軸心Ａ周りに回転軸１２１と相対回転可能に駆動される。

このように、本実施形態において、第１リンク部１３ａと第２リンク部１３ｂは、第１ピッチ駆動部１３１ａまたは第２ピッチ駆動部１３１ｂのいずれかに駆動される点を除いて同様の構成となっているが、第１リンク部１３ａを第２ピッチ駆動部１３１ｂにより駆動し、第２リンク部１３ｂを第１ピッチ駆動部１３１ａにより駆動しても同様の動作が可能となる。第１リンク部１３ａと第２リンク部１３ｂとの本質的な差異は、第１リンク部１３ａが後方に隣接する車両１０に連結されるのに対し、第２リンク部１３ｂが前方に隣接する車両１０に連結される点にある。

第１リンク部１３ａと第２リンク部１３ｂは、それぞれの接続部において連結部１４により連結される。これによって、第１ピッチ駆動部１３１ａ及び第２ピッチ駆動部１３１ｂを駆動させない限り、第１リンク部１３ａと第２リンク部１３ｂとのそれぞれの延在部の延在方向は直進方向を向くようになっている。また、第１ピッチ駆動部１３１ａ及び第２ピッチ駆動部１３１ｂを駆動させることによって、後述するように、接地面に対する本体部１１の姿勢をピッチ方向に回転させること、また、設置面に対する本体部１１の垂直方向位置を変位させることができる。

連結部１４は、第１リンク部１３ａの接続部に接続される第１連結部１４１と、第２リンク部１３ｂの接続部に接続される第２連結部１４２と、回転軸１４４を有するヨー駆動部１４３とを備える。ヨー駆動部１４３は、その回転軸１４４の回転軸心Ｂが垂直方向を向くように第１連結部１４１に相対回転不能に固定され、回転軸１４４は、第１連結部１４１に相対回転可能に軸支されるとともに、第２連結部１４２に相対回転不能に接続される。これによって、第１連結部１４１と第２連結部１４２とが回転軸心Ｂ周りに相対回転可能に連結されるとともに、第１連結部１４１に対して第２連結部を回転軸心Ｂ周りに回転駆動させ、連結部１４により連結された２つの車両１０の一方をヨーイングさせ、移動装置の進行方向の変更を容易にすることができる。なお、ヨー駆動部１４３は、第１連結部１４１が接続される第１リンク部１３ａを備える車両１０の制御部９９によりその動作が制御されるものとする。

図４に示すように、車両１０の本体部１１は、その姿勢がピッチ方向に回転されない状態において、車輪１２の接地面から垂直方向に所定距離だけ離間しており、本体部１１と接地面との間の空間は、垂直方向に直交する全方位を閉塞するように仕切部１５により囲繞された吸着空間として画成されている。この吸着空間内の空気がファン１１１により外部に排出されることによって、車両１０のそれぞれは、接地面に吸着可能となっている。なお、本体部１１には図示しない排出孔が形成されており、これによって、吸着空間内の空気は車両１０の外部に排出される。また、仕切部１５は、可撓性を有するように構成すると良い。

図５に示すように、本体部１１の底面、即ち、本体部１１において吸着空間に面する外面には、接地面までの距離を測定する６個の近距離センサ９１と、吸着空間内の圧力を測定する圧力センサ９２とが設けられ、これら６個の近距離センサ９１及び圧力センサ９２による測定値は、制御部９９により取得可能となっている。制御部９９は、６個の近距離センサそれぞれの測定値の差異に基づいて、本体部１１の姿勢や垂直方向位置などの本体部１１と接地面との相対関係を検知することができ、また、圧力センサ９２による測定値により接地面への吸着状態を監視することができる。なお、近距離センサ９１は、複数設けられていれば良く、また、複数の近距離センサ９１に代えて３次元の距離センサを設けるようにしても良い。

（移動装置の動作）
移動装置の動作について説明する。図６は、本体の回転を行う移動装置を示す側面図である。図７は、ピッチ動作を行う移動装置を示す側面図である。図８は、凸角を成す２つの壁面間を移動する移動装置を示す側面図である。図９は、突出部を乗り越える移動装置を示す側面図である。図１０は、溝部を乗り越える移動装置を示す側面図である。

図６に示すように、検査対象としての構造物において、一方の壁面Ｗ１１と他の壁面Ｗ１１とが成す角度が１８０°より小さい凹角部分Ｗ１を移動装置１が移動する場合、移動装置１は、一方の壁面Ｗ１１から他の壁面Ｗ１２へ移動する車両１０について、進行方向先頭側から壁面Ｗ１１と他の壁面Ｗ１１とが成す角に応じて、その本体部１１の姿勢をピッチ方向に順次回転させて、凹角部分Ｗ１を通過することができる。

また、図７に示すように、凹角部分Ｗ１を移動装置１が移動する場合、移動装置１は、一方の壁面Ｗ１１から他の壁面Ｗ１２へ移動する車両１０について、進行方向先頭側から順に、進行方向前方に連結された車両１０をその後方の車両１０の第１リンク部１３ａまたは第２リンク部１３ｂにより一方の壁面Ｗ１１から離間させた後、離間させた車両１０を他の壁面Ｗ１２に吸着させることによって、凹角部分Ｗ１を通過することができる。

また、図８に示すように、検査対象としての構造物において、一方の壁面Ｗ２１と、他の壁面Ｗ２２とが成す角が１８０°より大きい凸角部分Ｗ２を移動装置１が移動する場合、移動装置１は、一方の壁面Ｗ１１から他の壁面Ｗ１２へ移動する車両１０について、進行方向先頭側から順に、角部分を通過する車両１０を進行方向後方の車両１０の第１リンク部１３ａまたは第２リンク部１３ｂにより支持し、支持された車両１０の本体部１１を回転させて他の壁面Ｗ１２に吸着させることによって、凸角部分Ｗ２を通過することができる。なお、ある車両１０が角部に到達したか否かの判断は、複数の近接センサ９１の測定値の差異に基づいて制御部９９によりなされると良い。

また、図９に示すように、検査対象としての構造物において、壁面から突出し、一方の平面Ｐ１と他の平面Ｐ２が形成され、平面Ｐ１と平面Ｐ２との距離が所定の厚みに形成された板状の突出部分Ｐを移動する場合、移動装置１は、平面Ｐ１から平面Ｐ２へ移動させる車両１０を、その進行方向後方にある車両１０が第１リンク部１３ａまたは第２リンク部１３ｂにより支持し、支持された車両１０の本体部１１を回転させることによって、突出部分Ｐを通過することができる。なお、移動装置１が突出部分Ｐを通過するには、移動装置１における隣接する２つの車両１０の車輪１２間の距離を突出部分Ｐの厚さより小さくすることが望ましく、これによって、隣接する２つの車両１０の車輪１２に突出部分Ｐが挟まることを防止できる。

また、図１０に示すように、検査対象としての構造物において、溝Ｇが形成された壁面を移動する場合、移動装置１は、溝Ｇを通過する車両１０をその後方の車両１０の第１リンク部１３ａまたは第２リンク部１３ｂにより支持して溝Ｇを乗り越えさせることによって、溝Ｇが形成された壁面を通過することができる。なお、溝Ｇの検出についても、複数の近接センサ９１の測定値の差異に基づいて制御部９９によりなされると良い。

（変形例）
移動装置の変形例について説明する。図１１は、連結部の接続位置を異ならせた移動装置を示す図である。

移動装置１において車両１０ａ以外の車両１０の連結について、本体部１１と第１リンク部１３ａとを接続するようにしても良い。図１１に示すように、上述の車両１０ｂに相当する車両１０ｄには、第２リンク部１３ｂが備えられておらず、連結部１４における第２連結部１４２は車両１０ｄの本体部１１に直接接続されている。このように構成することによって、移動装置１における各車両１０から第２リンク部１３ｂを省略することができ、より低コストで移動装置１を製造することが可能となる。

上述したように、本実施形態に係る移動装置によれば、接地面に吸着可能な車両を複数連結することにより、いずれかの車両を接地面に吸着させて壁面を走行することができる。これによって、移動装置１全体としての吸着確率を高めてより安定して壁面を移動することができるとともに、互いに角を成す２つの壁面間、離間した壁面間を通過することが可能となる。

＜第２の実施形態＞
第２の実施形態に係る移動装置について説明する。本実施形態に係る移動装置は、連結部の構成のみが第１の実施形態とは異なるため、連結部の構成のみについて説明する。図１２は、第２の実施形態に係る短縮状態における移動装置を示す側面図である。図１３は、第２の実施形態に係る延長状態における移動装置を示す側面図である。図１４は、短縮状態における連結部の構成を示す側面図である。図１５は、短縮状態における連結部の構成を示す平面図である。図１６は、延長状態における連結部の構成を示す側面図である。図１７は、延長状態における連結部の構成を示す平面図である。

図１２及び図１３に示すように、本実施形態に係る移動装置２は、連結部１４に代えて連結部１６を備える点が第１の実施形態に係る移動装置１とは異なる。この連結部１６は、隣接する２つの車両１０間の距離を伸縮させるための伸縮機構を有する点で連結部１４とは異なり、これによって、移動装置２は、図１２に示す短縮状態と図１３に示す延長状態とを切り換え、２つの車両１０間の距離を変更することが可能となる。

図１４～図１６に示すように、連結部１６は、第１連結部１４１’と、第２連結部１４２’と、回転軸１４４を有するヨー駆動部１４３と、第１基部１６０ａと、第２基部１６０ｂと、第１連結部１４１’と第１基部１６０ａとを伸縮自在に連結する４つの伸縮リンク１７１ａ，１７１ｃ，１７２ａ，１７２ｃと、第２連結部１４２’と第２基部１６０ｂとを伸縮自在に連結する４つの伸縮リンク１７１ｂ，１７１ｄ，１７２ｂ，１７２ｄとを備える。これらのうち、第１連結部１４１’及び第２連結部１４２’は、第１の実施形態における第１連結部１４１及び第２連結部１４２に対応する部材であり、ヨー駆動部１４３については、第１の実施形態と同様の部材である。

第１連結部１４１’には、回転軸１７４を有する伸縮駆動部１７３ａと、プッシュバー１８１を有するリニアソレノイドとして構成されたロック装置１８ａとが内蔵され、また、第１連結部１４１の底部には、プッシュバー１９１を有するリニアソレノイドとして構成されたロック装置１９が設けられる。また、第２連結部１４２’には、回転軸１７４を有する伸縮駆動部１７３ｂと、プッシュバー１８１を有するリニアソレノイドとして構成されたロック装置１８ｂとが内蔵される。なお、伸縮駆動部１７３ａ，１７３ｂ、ロック装置１８ａ，１８ｂ、１９は、第１連結部１４１’が接続される第１リンク部１３ａを備える車両１０ｂの制御部９９により制御されるものとする。

第１基部１６０ａは、直進方向に隣接する２つの車両１０ｂのうち、一方の車両１０ｂの第１リンク部１３ａにおける接続部に接続され、第２基部１６０ｂは、他方の車両１０ｂの第２リンク部１３ｂにおける接続部に接続される。また、第１基部１６０ａには、他方の車両１０ｂ側に突出し、垂直方向に貫通する孔が形成された被ロック部１６１ａが形成され、第２基部１６０ｂには、一方の車両１０ｂ側に突出し、垂直方向に貫通する孔が形成された被ロック部１６１ｂが形成される。

伸縮リンク１７１ａ，１７２ｃ，１７２ａ，１７２ｃのそれぞれは、一端が第１連結部１４１’に連結されるとともに、他端が第１基部１６０ａに連結される。また、伸縮リンク１７１ｂ，１７１ｄ，１７２ｂ，１７２ｄのそれぞれは、一端が第２連結部１４２’に連結されるとともに、他端が第２基部１６０ｂに連結される。伸縮リンク１７１ａ，１７２ａ，１７１ｃ，１７２ｃ，１７１ｂ，１７２ｂ，１７１ｄ，１７２ｄのうち、伸縮リンク１７１ａ，１７２ａ，１７１ｂ，１７２ｂは、側方向における一方側に配され、伸縮リンク１７１ｃ，１７２ｃ，１７１ｄ，１７２ｄは、側方向における他方側に配される。伸縮リンク１７１ａ，１７２ａ，１７１ｂ，１７２ｂと伸縮リンク１７１ｃ，１７２ｃ，１７１ｄ，１７２ｄとは、ヨー駆動部１４３の回転軸１４４の回転軸心Ｂを通り、直進方向及び垂直方向に平行する面を対称面として互いに面対称に構成される。よって、以降の説明においては、図１４及び図１６に示される伸縮リンク１７１ａ，１７２ａ，１７１ｂ，１７２ｂについて説明し、伸縮リンク１７１ｃ，１７２ｃ，１７１ｄ，１７２ｄについては説明を省略する。

伸縮リンク１７１ａは、一方向に延在する部材であり、その一端が、回転軸心Ｃ０ａ周りに回転するとともに軸方向が側方向を向く伸縮駆動部１７３ａの回転軸に相対回転不能にされるとともに、その他端が、回転軸心Ｃ０ａと平行する回転軸心Ｃ２ａ周りに回転可能に第１基部１６０ａに連結される。また、伸縮リンク１７１ａは、その一端側において、延在方向と直交する方向に延在し、側方向に貫通する孔が形成された被ロック部１７１１が形成される。伸縮リンク１７２ａは、一方向に延在する部材であり、その一端が、回転軸心Ｃ０ａと平行し、垂直方向における接地面側且つ直進方向における他方の車両１０ｂ側にオフセットされた回転軸心Ｃ１ａ周りに回転可能に第１連結部１４１’に連結されるとともに、その他端が、回転軸心Ｃ２ａと平行し垂直方向における接地面側且つ直進方向における他方の車両１０ｂ側にオフセットされた回転軸心Ｃ３ａ周りに回転可能に第１基部１６０ａに連結される。

伸縮リンク１７１ｂは、一方向に延在する部材であり、その一端が、回転軸心Ｃ０ｂ周りに回転するとともに軸方向が側方向を向く伸縮駆動部１７３ｂの回転軸に相対回転不能にされるとともに、その他端が、回転軸心Ｃ０ｂと平行する回転軸心Ｃ２ｂ周りに回転可能に第２基部１６０ｂに連結される。また、伸縮リンク１７１ｂは、その一端側において、延在方向と直交する方向に延在し、側方向に貫通する孔が形成された被ロック部１７１１が形成される。伸縮リンク１７２ｂは、一方向に延在する部材であり、その一端が、回転軸心Ｃ０ｂと平行し、垂直方向における接地面側且つ直進方向における一方の車両１０ｂ側にオフセットされた回転軸心Ｃ１ｂ周りに回転可能に第２連結部１４２’に連結されるとともに、その他端が、回転軸心Ｃ２ｂと平行し垂直方向における接地面側且つ直進方向における一方の車両１０ｂ側にオフセットされた回転軸心Ｃ３ｂ周りに回転可能に第２基部１６０ｂに連結される。

伸縮リンク１７１ａ及び伸縮リンク１７１ｂは、それぞれが接続された伸縮駆動部１７３ａ，１７３ｂにより回転され、これによって、連結部１６を短縮状態と延長状態とに切り換えることができる。この際、その回転軸心がオフセットされた伸縮リンク１７２ａ及び伸縮リンク１７２ｂによって、第１連結部１４１’、第２連結部１４２’、第１基部１６０ａ、及び第２基部１６０ｂの姿勢が維持される。

ロック装置１９は、プッシュバー１９１を垂直方向に可動に構成されており、プッシュバー１９１の軸心は、ヨー駆動部１４３の回転軸１４４の回転軸心Ｂと同位置となっている。図１４及び図１５に示す短縮状態においては、被ロック部１６１ａと被ロック部１６１ｂとが、それぞれに形成された孔がロック装置１９のプッシュバー１９１を挿通可能に重なるようになっており、この際、ロック装置１９のプッシュバー１９１が接地面側に移動されることによって、連結装置１６が短縮状態に維持される。また、プッシュバー１９１の軸心と回転軸心Ｂとが同位置であることによって、連結装置１６が短縮状態に維持された状態においても、２つの車両１０ｂの一方をヨーイングさせることが可能となる。

ロック装置１８ａ，１８ｂは、それぞれのプッシュバー１８１を側方向に可動に構成されている。図１６及び図１７に示す延長状態においては、伸縮リンク１７１ａ、１７１ｂそれぞれの被ロック部１７１１に形成された孔に、ロック装置１８ａ，１８ｂそれぞれのプッシュバー１８１が挿通されるようになっている。被ロック部１７１１の孔にプッシュバー１８１が挿通されることによって、連結装置１６が延長状態に維持される。

このように、連結部１６を短縮状態と延長状態とに切り換え可能とすることによって、短縮状態においては隣接する２つの車両２０の車輪１２間の距離を図９に示した突出部分Ｐを通過することが容易となり、延長状態においては隣接する２つの車両２０の車輪１２を離間させてヨーイングの自由度を向上させることができる。

＜第３の実施形態＞
第３の実施形態に係る移動装置について説明する。本実施形態に係る移動装置は、車輪の回転軸方向と直交する回転軸周りに回転する側方向車輪を備える点が第１の実施形態に係る移動装置と異なる。図１８は、第３の実施形態に係る移動装置の構成を示す正面図である。図１９は、第３の実施形態に係る移動装置の構成を示す平面図である。図２０は、第３の実施形態に係る移動装置の構成を示す側面図である。

図１８～図２０に示すように、本実施形態に係る移動装置３における複数の車両３０は、それぞれ、側方向車輪３１ａ及び側方向車輪３１ｂを備える。これら側方向車輪３１ａ及び側方向車輪３１ｂは、いずれも仕切部１５により画成された吸着空間内に設けられ、側方向車輪３１ａと側方向車輪３１ｂとは、直進方向及び側方向に互いにオフセットされて配置される。側方向車輪３１ａ及び側方向車輪３１ｂのそれぞれは、フレーム部３１０とこのフレーム部３１０の端部に回転可能に設けられた車輪３１１とを備える。フレーム部３１０は、垂直方向に延在する部材であって、その設置面側の一端に車輪３１１が設けられ、他端が本体部１１の底面に固定されている。側方向車輪３１ａ及び側方向車輪３１ｂそれぞれの車輪３１１は、車輪１２の回転軸心Ａの軸心方向及び垂直方向に直交する回転軸心Ｄ１、Ｄ２周りに回転可能となっている。また、車輪３１１は、図示しない駆動部により回転駆動可能となっている。また、側方向車輪３１ａ及び側方向車輪３１ｂは垂直方向に移動可能に構成され、車輪３１１が接地面に接地する接地状態と、接地面と離間する離間状態とに切り換えることが可能である。接地状態においては、車輪１２が接地面と離間するようになっている。このため、仕切部１５は、接地状態においては、接地面方向に伸びるように構成すると良い。

このように、側方向車輪３１ａと側方向車輪３１ｂとを設けることによって、側方向への移動が容易となり、移動装置３の機動性を向上させることができる。

＜第４の実施形態＞
第４の実施形態に係る移動装置について説明する。本実施形態に係る移動装置は、接触センサを備える点が第１の実施形態に係る移動装置とは異なる。図２１は、第４の実施形態に係る移動装置の構成を示す平面図である。図２２は、第４の実施形態に係る移動装置の構成を示す側面図である。

図２１及び図２２に示すように、本実施形態に係る移動装置４における複数の車両４０のそれぞれは、４個の接触センサ４１ａ～４１ｄを備える。これら４個の接触センサ４１ａ～４１ｄは、いずれも、車輪１２の回転軸１２１に対して、回転軸１２１と一体回転しないように取り付けられ、制御部９９と接続される。接触センサ４１ａ及び４１ｂは、回転軸１２１ａに取り付けられ、接触センサ４１ｃ及び４１ｄは、回転軸１２１ｂに取り付けられる。

各接触センサ４１は、それぞれ、直進方向に延在し、一端が回転軸１２１に取り付けられるセンサ基部４１０と、センサ基部４１０の他端に設けられたスイッチセンサ４１１とを有する。ここで、接触センサ４１ａ及び４１ｃのそれぞれは、そのスイッチセンサ４１１が直進方向における一方側を向くように回転軸１２１に取り付けられ、また、接触センサ４１ｂ及び４１ｄのそれぞれは、そのスイッチセンサ４１１が直進方向における他方側を向くように回転軸１２１に取り付けられる。

スイッチセンサ４１１は、機械式のスイッチセンサであり、壁面に接触して所定のストロークが生じることにより２つの接点が導通するスイッチ機能を有し、センサ基部４１０の長さは、スイッチセンサ４１１が車輪１２から車輪１２の外径方向に所定距離だけ突出する長さとなっている。これによって、車輪１２が接地面となっている壁面とは異なる壁面に接触する際にスイッチセンサ４１１が導通状態となり、制御部９９が接地面ではない壁面を検出することができる。

このように、接地面ではない壁面を検出可能とすることにより、制御部９９は、壁面を検出した車両１０について、その本体部１１を回転させた後に検出した壁面に車両１０を吸着させる、図６に示したような動作を行うことが可能となる。また、制御部９９は、壁面を検出した後に移動装置４を後退させ、先頭の車両１０から接地面となっている壁面から順次離間させて検出した壁面に吸着させる、図７に示したような動作を行うことが可能となる。

＜第５の実施形態＞
第５の実施形態に係る移動装置について説明する。本実施形態に係る移動装置は、連結部がヨー方向周りではなくロール方向周りに回転可能となっている点が第１の実施形態に係る移動装置とは異なる。図２３は、第５の実施形態に係る移動装置の構成を示す平面図である。図２４は、第５の実施形態に係る移動装置の構成を示す側面図である。

図２３及び図２４に示すように、本実施形態に係る移動装置５において直進方向に互いに隣接する２つの車両５０は、連結部１４に代えて連結部５１により互いに連結されている。この連結部５１は、一方の車両５０（図２３及び図２４における車両５０ｂ）における第２リンク部１３ｂの接続部に相対回転不能に固定されるロール駆動部５１０と、他方の車両５０（図２３及び図２４における車両５０ａ）における第１リンク部１３ａの接続部に相対回転不能に固定される回転部５１２とを備える。ロール駆動部５１０は、その回転軸心Ｅ周りに回転するとともにその軸方向が直進方向を向く回転軸５１１を有し、この回転軸５１１は回転部５１２に相対回転不能に接続される。なお、ロール駆動部５１０は、連結される２つの車両５０のいずれかの制御部９９により制御される。

このように、連結される２つの車両５０を互いにロール方向に相対変位可能とすることによって、移動装置５が漸次傾斜するような壁面を走行可能になる。

＜第６の実施形態＞
第６の実施形態に係る移動装置について説明する。本実施形態に係る移動装置は、仕切部の構成のみが第１の実施形態に係る移動装置とは異なる。図２５は、第６の実施形態における本体部の構成を示す側面図である。図２６は、第６の実施形態における本体部の構成を示す底面図である。

本実施形態に係る移動装置６における各車両６０は、仕切部１５に代えて仕切部６１を備える。仕切部６１は、本体部１１と接地面との間において、垂直方向に直交する全方位を閉塞するように囲繞して吸着空間を画成する点で仕切部１５と同様であるが、吸着空間を画成する仕切りが直進方向及び側方向に並置された複数の仕切要素６１１を有する点が仕切部１５とは異なる。これらの仕切要素６１１は、それぞれ可撓性を有すると良く、これによって、接地面におけるリベットなどの凸部を容易に乗り越えることができる。また、複数の仕切要素６１１により吸着空間を画成することによって、凸部を乗り越える際に生じる隙間を低減させ、延いては吸着空間における気圧の上昇を防ぐことができる。

＜第７の実施形態＞
第７の実施形態に係る移動装置について説明する。本実施形態に係る移動装置は、第６の実施形態と同様に、仕切部の構成のみが第１の実施形態に係る移動装置とは異なる。図２７は、第７の実施形態における本体部の構成を示す側面図である。図２８は、第７の実施形態における本体部の構成を示す底面図である。

本実施形態に係る移動装置７における各車両７０は、仕切部１５に代えて仕切部７１を備える。仕切部７１は、本体部１１と接地面との間において、垂直方向に直交する全方位を閉塞するように囲繞して吸着空間を画成する点で仕切部１５と同様であるが、吸着空間を画成する仕切りが、囲繞部７１０と繊維部７１１とにより構成される点で仕切部１５とは異なる。囲繞部７１０は、垂直方向において車輪１２が接地する状態において接地面まで到達しない長さまで垂直方向に直交する全方位を閉塞するように囲繞する。繊維部７１１は、囲繞部７１０の接地面側端部から接地面側に延在する複数の繊維状の部材により構成され、これら複数の繊維状の部材は可撓性を有し、囲繞部７１０と接地面までの間隙を埋めるように設けられる。また、繊維部７１１を構成する複数の繊維状の部材は、図２８に示すように直進方向及び側方向に複数層を成すように配置される。このような仕切部７１によれば、凸部を乗り越える際に生じる隙間を低減させ、延いては吸着空間における気圧の上昇を防ぐことができる。

＜第８の実施形態＞
第８の実施形態に係る移動装置について説明する。本実施形態に係る移動装置は、車輪の構成のみが第１の実施形態に係る移動装置とは異なる。図２９は、第８の実施形態における車輪の構成を示す側面図である。

本実施形態に係る移動装置８における各車両８０における車輪８１は、図２８に示すように、複数の磁性体８１１を車輪８１に内蔵して備えるとともに、その外周部を周方向全域に亘って覆うように形成された弾性体８１２を備える点が、第１の実施形態における車輪１２とは異なる。複数の磁性体８１１は、周方向に互いに所定の間隔を空けて配置される。また、一方の車輪８１ａと他方の車輪８１ｂのそれぞれにおいて、複数の磁性体８１１の配置位置が周方向にオフセットされている。このような車輪８１によれば、各車両８０の鉄鋼材などへの吸着が容易となり、また、一方の車輪８１ａと他方の車輪８１ｂとで複数の磁性体８１１の配置位置がオフセットされることにより、車輪８１の接地位置によらず常に安定した吸着力を得ることができる。

＜第９の実施形態＞
第９の実施形態に係る移動装置について説明する。本実施形態に係る移動装置は、車両における走行駆動部の配置位置が第１の実施形態に係る移動装置とは異なる。図３０は、第９の実施形態における車両の構成を示す。なお、図３０において、車両の本体部は、図３と同様に、その内部を示すために直進方向及び側方向に平行する平面により切断された断面として示されており、また、制御部は透過されて示されている。

図３０に示すように、第１の実施形態における車両１０ａに対応する車両７８ａにおいては、走行駆動部１２２は、第１リンク部１３ａに固定的に設けられている。ここで、走行駆動部１２２ａは第１リンク部１３ａにおける一方の延在部に設けられ、走行駆動部１２２ｂは第１リンク部１３ａにおける他方の延在部に設けられる。走行駆動部１２２は、その軸心方向が側方向を向く回転軸１２３を有する。

また、車両７８ａは、走行駆動部１２２ａ，１２２ｂのそれぞれに対応した伝達部１２４ａ，１２４ｂを更に備える。伝達部１２４は互いに噛合う２つのギヤを有し、一方のギヤが走行駆動部１２２の回転軸１２３に相対回転不能に接続され、他方のギヤが回転軸１２１に相対回転不能に接続される。これによって、第１リンク部１３ａに設けられた走行駆動部１２２の駆動力が車輪１２の回転軸１２１に伝達される。

＜第１０の実施形態＞
第１０の実施形態に係る移動装置について説明する。本実施形態に係る移動装置は、車両におけるピッチ駆動部の配置位置が第１の実施形態に係る移動装置とは異なる。図３１は、第１０の実施形態における車両の構成を示す。なお、図３１において、車両の本体部は、図３と同様に、その内部を示すために直進方向及び側方向に平行する平面により切断された断面として示されており、また、制御部は透過されて示されている。

図３１に示すように、第１の実施形態における車両１０ａに対応する車両７９ａにおいては、ピッチ駆動部１３１ａは、第１リンク部１３ａに固定的に設けられている。ここで、ピッチ駆動部１３１ａは第１リンク部１３ａにおける一方の延在部に設けられる。

車両７９ａは、伝達部１３３ａに代えて、互いに噛合う２つのギヤを有する伝達部１３４ａを備え、一方のギヤはピッチ駆動部１３１ａの回転軸１３２ａと相対回転不能に接続され、他方のギヤは回転軸１２１ａに相対回転可能に設けられるとともに本体１１と相対回転不能に接続される。これによって、第１リンク部１３ａに設けられたピッチ駆動部１３１ａの駆動力により第１リンク部１３ａが回転軸心Ａ周りに回転軸１２１と相対回転する。

本発明の実施形態は、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。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、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とその均等の範囲に含まれる。

１移動装置
１２車輪
１２１回転軸
１２２走行駆動部
１５仕切部（吸着機構）
１１０ファン（吸着機構）

Claims

壁面を走行する移動装置であって、
本体部と、回転軸周りに回転して前記壁面を走行可能に前記本体部に設けられた２つの車輪と、該２つの車輪を駆動させる走行駆動部と、前記本体部に設けられ前記壁面に吸着する吸着機構とをそれぞれ備える少なくとも２つ以上の車両と、
前記少なくとも２つ以上の車両において該車両の直進方向に互いに隣接する車両同士を連結する連結部とを備え、
前記少なくとも２つ以上の車両のそれぞれは、前記回転軸の軸方向に直交する方向に前記車輪の外周から突出するように延在し、前記回転軸周りに回転可能且つ前記２つの車輪と相対回転可能に一端部が前記回転軸と接続されるリンク部を備え、
前記連結部は、前記少なくとも２つ以上の車両それぞれのリンク部の他端部において前記直進方向に互いに隣接する車両同士を連結することを特徴とする移動装置。
前記少なくとも２つ以上の車両のそれぞれは、更に、前記本体部を前記リンク部に対して前記回転軸周りに相対回転させるピッチ駆動部を備えることを特徴とする請求項１に記載の移動装置。
前記少なくとも２つ以上の車両のそれぞれにおける本体部は、前記回転軸方向から見て前記車輪の径より小さく形成されることを特徴とする請求項２に記載の移動装置。
前記連結部は、前記直進方向及び前記回転軸の軸方向に直交するヨー軸周りに前記２つの車両を相対回転させるヨー駆動部を備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の移動装置。
前記連結部は、前記直進方向に平行するロール軸周りに前記２つの車両を相対回転させるロール駆動部を備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の移動装置。
前記連結部は、互いに連結される２つの車両間の距離を前記直進方向に伸縮する伸縮機構を備えることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の移動装置。
前記吸着機構は、前記本体部と前記壁面との間の空間を負圧として前記壁面に吸着することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の移動装置。
前記少なくとも２つ以上の車両のそれぞれは、前記本体部と前記壁面との間の空間の圧力を測定する圧力センサを備えることを特徴とする請求項７に記載の移動装置。
前記少なくとも２つ以上の車両のそれぞれは、該車両の設置面までの距離を測定する距離センサを備えることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の移動装置。
前記少なくとも２つ以上の車両のそれぞれは、前記２つの車輪に対して該車輪の径方向から所定距離だけ突出し、該車輪の設置面とは異なる壁面への接触を検知する接触センサを備えることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の移動装置。
前記少なくとも２つ以上の車両のそれぞれは、更に、回転軸が前記直進方向を向く第２の車輪を備えることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の移動装置。
前記２つの車輪のそれぞれは、該車輪の周方向に互いに所定の間隔を空けて配置される複数の磁性体を有することを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の移動装置。