JPH03117577A - 移動式遠隔操作型ロボット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、天井の清掃並びに塗装作業、橋梁検査等の
高所作業に適した移動式遠隔操作型ロボットに関するも
のである。

（従来の技術） 天井の清掃及び塗装作業、樹木への薬剤の散布作業、更
には、橋梁の検査作業等は、比較的限られた空間内で行
わなければならないことから、それら作業に供する装置
の寸法に制限が加えられることが多い。このため、簡単
な足場を組んで作業を行ったり、三脚又は梯子等を用い
て行われるのが通例であった。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、木材又は管材を組み合わせた足場は、そ
の設置及び撤去作業は比較的容易であるが、足場として
の安定感に欠け、また、互いに交差する木材等により作
業性が損なわれ、作業者の作業姿態が制限を受けると言
う欠点がある。

更に、そのような足場を用いて、農薬散布作業、アスベ
スト材の除去作業等を人手で行うことは、有害な物質を
浴びることになるので、できるだけ避けることが望まし
く、このための何らかの装置が強く要求されていた。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり
、橋梁、植木、天井等の比較的高所に位置する対象物に
あっても接近し、検査、塗装、散布等の何らかの作業を
行うことができる移動式遠隔操作型ロボットを提供する
ことをその目的とする。

（課題を達成するための手段） この目的を達成するため、本発明移動式遠隔操作型ロボ
ットにあっては、車輪又はクローラを有する走行自在な
台車と、台車に起立して設けられた伸縮及び回動自在な
支柱と、支柱に取付けられた多自由度を有するアームと
、アームに併設され対象物を検知して画像表示する表示
手段と、支柱並びにアームの作動を制御する制御手段と
を少なくも具えてなる。

（作　用） 台車を所望位置まで走行させて停止し、台車に取付けら
れた支柱手段を起立状態に維持した状態下で、対象物を
検知して画像表示する表示手段にて、対象物の位置を確
認しながら制御手段を操作し、支持手段を所定高さとす
る。

次いで、表示手段にて対象物、更にはアームの様子を観
察しながら制御手段を操作し、多自由度を存するアーム
に所望の運動を行わせて、種々の作業を行う。それゆえ
、作業区域から離れていても、作業を行うことができる
。

（実施例） 以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施例につい
て説明する。

第１図は、本発明に係る移動式遠隔操作型ロボット１０
を示す模式図であり、符号１２で示す台車は、走行のた
め、クローラベルト１４を駆動させる駆動輪、その駆動
輪にエンジンからの動力を伝達する伝達機構等からなる
、いわゆるパワートレイン並びにその制御装置を少なく
とも具えるものであり、クローラベルト１４により、舗
装された平坦な場所は勿論のこと、畑、泥喀地等の未舗
装部分にあっても充分に走行に耐えるものである。勿論
、必要であれば、クローラベルト１４の代わりに、空気
入りタイヤ又はソリッドタイヤをも用いることもできる
。

台車１２の荷台部分には、複数本の素柱管が入れ子式に
配設された長手方向に伸縮自在な支柱本体１６を配設す
る。支柱本体１６は、その自由端部に連結板１８が取付
けられており、一方、連結板１８には旋回機構２０が取
付けられている。

旋回手段２０は、第２図に示すように、ハウジング２２
内に収納されたモータ２４と、その出力軸に連結された
歯車箱２６と、歯車箱の出力軸に歯車を介して連結され
た回動軸２８と、回動軸の一端部に取付けられた支持板
３０とを少なくとも具え、モータ２４の駆動に対応して
支持板３０をその軸線回りに回動させることができ、支
柱本体１６に協働して、伸縮及び回動自在な支柱３２を
構成する。

更に、第１図に示す本実施例ロボットｌＯでは、台車１
２を水平状態、ひいては、その荷台に取付けられた支柱
３２を鉛直方向に支持する保持手段３４を、台車１２の
それぞれの隅部に配設する。保持手段３４は、作業箇所
の地表又は床面が傾斜している場合に特に有利であり、
台車の荷台を水平状態に保持することにて、支柱３２の
起立方向を鉛直方向に一致させ、支柱３２を伸張させた
状態にあっても、安定させるものである。

本実施例に示す保持手段３４は、台車の荷台に一体的に
固着され、内面に雌ねじ部が長手方向に形成さた本体部
分３６と、その雌ねじ部に螺合して鉛直方向に指向する
雄ねじ部材３８と、雄ねじ部材の下端面に回動自在に取
付けられた支持板４０と、雄ねじ部材３８をその軸線回
りに回動させるハンドル４２とを具え、ハンドル４２を
回動させて支持板４０を地表又は地面に押圧することに
より、地表又は地面に対する台車１２の傾きを調整し、
支柱３２の収縮方向を常に鉛直方向に指向させる。本実
施例では、保持手段３４を、台車１２のそれぞれの隅部
に配設したが、これに限定されるものでなく、台車の傾
斜を調整し得るよう、少なくとも三箇所に配設すれば良
い。

そして、第３図（ａ）に示したように、回動及び伸縮自
在な支柱３２の連結板３０に連結アーム４４を固定し、
連結アーム４４の他端にアーム本体４６を取付ける。

アーム本体４６は、加圧流体の供給により膨径変形して
軸線方向に収縮する、エアーバッグタイプの弾性収縮体
を対にして複数組用いた４自由度を有するものであり、
第３図（ロ）及び（Ｃ）に明示するように、第１アーム
部分４８と、第２アーム部分５０とを具える。

第１アーム部分４８は、連結アーム４４が一体的に固着
される連結ブロック５０を具える。この連結ブロック５
０に、軸５２を突出させて固着し、軸５２の突出部分の
その中間にはスプロケット５４を一体的に固着し、その
端部には軸受を介して支持ブロック５６を回動自在に支
持する。

支持ブロック５６には、軸５２にほぼ直交させてロッド
５８の一端を固着し、ロッド５８の他端には他の連結ブ
ロック６０を一体的に固着する。そして、他の連結ブロ
ックには、軸受を介して他の軸６２を回動自在に支持す
る。

また、連結ブロック６０に、互いに対をなす弾性収縮体
６４ａ及び６４ｂのそれぞれの一端部を、そこに固着し
た連結ピン６８に連結し、これら弾性収縮体のそれぞれ
の他端を、連結ブロック５０に固着された軸５２に一体
的に固着されたスプロケット５４に巻回したチェーンの
端部にそれぞれ連結して、第１アーム部分４８を構成す
る。

第１アーム部分４８を構成する弾性収縮体６４ａ及び６
４ｂの一方に加圧流体を供給し、他方から加圧流体を排
出して、一方の弾性収縮体を軸線方向に収縮させ、その
他方の伸張を許容すると、連結ブロック５０が連結アー
ムに固定されていいることから、軸５２に対して回動自
在に支持された支持ブロック５６、ひいてはロッド５８
が、軸５２の周りに回動することなる。

また、必要であれば、−ｂラド５８のその回動量は、軸
５２に共軸に配置されて連結ブロック５６に固着された
歯車６６ａに噛合するピニオン６６ｂを有するエンコー
゛ダ６８により検知することができる。

第２アーム部分５０は、第１アーム部分を構成する連結
ブロック６０に対して回動自在に支持された軸６２の突
出端部に固着した連結ヨーク７０及びスプロケット７２
を具え、軸６２の延在方向に直交させて一端が連結ヨー
ク７０に固着されたロッド７４の他端に、Ｕ字形状をし
た支持ブラケット７６を固着する。

そして、一端が連結ブロック５６に固着されて相互に対
をなす弾性収縮体７８ａ及び７８ｂの他端に、スプロケ
ット７２に巻回したチェーン８０の両端を連結する。

相互に離間して対向するＵ字形状をした支持プロケラト
のその突出部の間には、差動力す歯車機構８２を配設し
、差動力す歯車機構の軸８２ａの両側に、スプロケット
８４をそれぞれ固着し、一端がそれぞれ連結ヨーク７０
に連結されて相互に対をなす二組の弾性収縮体８４ａ、
８４ｂ及び８６ａ　、　８６ｂのそれぞれの他端を、そ
れらスプロケット８４にそれぞれ巻回したチェーン８６
ａ並びに８６ｂのそれぞれの両端を連結し、第２アーム
５０とする。

それゆえ、第２アーム部分５０は、対をなす弾性収縮体
７８ａ及び７８ｂのいずれか一方に加圧流体を適用して
その軸線方向に収縮させ、他方からは加圧流体を排出し
てその伸張を許容することにより、ロッド７４を軸６２
の周りに回動させることができる。

これに対し、それぞれ対をなす二組の弾性収縮体８４ａ
、８４ｂ及び８６ａ　、　８６ｂに、例えば弾性収縮体
８４ａ及び８６ａにそれぞれ加圧流体を適用して軸線方
向に収縮させる一方、他の弾性収縮体から加圧流体を排
出してその伸張を許容すると、各スプロケット８４は、
同一方向に回転することになるので、機器保持部８８を
、軸８２ａの周りに回動運動させることができる。

また、例えば、弾性収縮体８４ａ及び８６ｂにそれぞれ
加圧流体を適用して軸線方向に収縮させる一方、他の弾
性収縮体から加圧流体を排出してその伸張を許容すると
、各スプロケット８４は、互いに逆方向に回転すること
になるので、機器保持部材８８を、それ自身の軸線の周
りに回動運動させることができる。

弾性収縮体を用いたこのようなアーム４６の利点は、特
には、アクチュエータとしての弾性収縮体の重量が、他
のアクチュエータ、例えば、流体圧シリンダー、電動モ
ータ等に比して極めて軽量であることであり、この利点
は、アームが支柱の先端部に取付けられる高所用作業装
置にあっては、−層顕著なこととなる。加えて、軸５２
．６２．８２ａそして保持部材８８の軸線周りの４自由
度を有するので、各種の作業に対応することができる。

なお、アスベストの除去作業、ペイント等の塗装作業に
際して、支柱の伸縮部分に、それらの粉末又は飛沫が付
着するのを防止し得るよう、第３図（ａ）に示すように
、少なくとも支柱３２を伸縮可能なカバー９０を用いて
被覆することが好ましい。

更に、アーム４６の支持ブロック５６に、高所作業の対
象物、更にはアームの挙動を確認するための検知手段と
してテレビカメラ９２を装着する。

テレビカメラ９２からの検知信号は、伸縮可能なコード
９４を介して、例えばＣＲＴを含む表示器９４に送られ
て画像表示される。なお、表示手段を構成するカメラと
しては、その指向方向を調整し得るものが好ましいが、
その場合には、通例、方向調整機構が必要とされが、そ
れを支持する支柱は、構造上、重量物の積載が制限され
るので、カメラを含む積載重量を軽減することが好まし
く、実用的には広角レンズを具えるカメラを用いれば、
方向調整機構を省略することもできる。

そして、それら支柱及びアームの動作の制御は、支柱の
昇降及び旋回運動を司る３個のスイッチ９６と、アーム
４６の運動を司る操縦レバー９８とを具える制御手段１
００により行うことができ、３個のスイッチの中の、例
えば、支柱の伸張に関係するスイッチを押圧している間
、支柱の駆動装置が作動して支柱を伸張させるものであ
り、また、操縦レバー９８は、起立したレバーを半球面
面内で自由に動かすことにより、起立した中立位置から
の角度変位及び移動方向に対応する電気抵抗の変化に基
づいて、アーム４６を構成するそれぞれ対をなす弾性収
縮体への操作圧力源、例えばエアーコンプレッサーから
の加圧流体の給排を、電磁式流量制御弁の弁位置を変化
させることにて制御するものである。なお、図示例では
簡略のため、それら操作圧力源、流量制御弁、そしてア
ームへの配管は省略して示す。

本実施例に示す移動式遠隔操作型ロボットは、農薬を散
布する場合に適用したものであり、台車１２の荷台に配
置したタンク１０２から、アーム４６の機器保持部材８
８に取付けたノズル１０４に農薬を適用する構成とした
ものであり、対象物の様子を表示器９４にて確認しなが
ら、農薬を圧送するモータを作動させることにより散布
することができる。

勿論、当該モータを作動させるスイッチを、制御装置に
一体的に配設することもできる。

なお、本発明はこれら実施例に限定されるものではなく
、台車に作業者が搭乗して作業位置まで走行させ、そこ
に設けた制御手段を作動させること、各作業に必要な機
器を積載するための荷台を台車に設けることもてき、特
許請求の範囲内で種々の変更が可能である。

（発明の効果） かくして、本発明移動式遠隔操作型ロボットによれば、
作業を行うアームを、軽量で出力の大きなエアーバッグ
タイプの弾性収縮体にて構成したので、積載荷重が制限
される伸縮可能な支柱に適用することができ、また、装
置重量を軽減することができる。しかも、作業区域まで
の移動に際しては、支柱を畳んで移動させることができ
るので、移動性に優れ、また、表示手段を介して対象物
を観察しながら地表、又は床上から操作することができ
、環境の悪い作業区域から離れた位置から作業を行うこ
とができる。しかも、アームが複数の自由度を有するの
で、各種作業を行うことができ、落下の危険を伴う高所
に作業者が登る必要がない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る移動式遠隔操作型ロボットを示
す斜視図、 第２図は、第１図に示す移動式遠隔操作型ロボットの支
柱の旋回手段を示す図、 第３図（ａ）〜（Ｃ）は、第１図に示す移動式遠隔操作
型ロボットのアームをそれぞれ示す図である。 １０−・−移動式遠隔操作型ロボット １２・・−台車　　　　　　　３２−支柱３４−・保持
手段　　　　　４６・−アーム９４・・・表示器　　　
　　１００・・・制御手段第１図 第２図 し９．」

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、車輪又はクローラを有する走行自在な台車と、台車
   に起立して設けられた伸縮及び回動自在な支柱と、支柱
   に取付けられた多自由度を有するアームと、アームに併
   設され対象物を検知して画像表示する表示手段と、支柱
   並びにアームの作動を制御する制御手段とを少なくも具
   えてなることを特徴とする移動式遠隔操作型ロボット。