JPH086700Y2

JPH086700Y2 - Traveling robot

Info

Publication number: JPH086700Y2
Application number: JP1987049822U
Authority: JP
Inventors: 義博森山; 正夫大貫
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1987-04-03
Filing date: 1987-04-03
Publication date: 1996-02-28
Anticipated expiration: 2002-04-03
Also published as: JPS63156884U

Description

【考案の詳細な説明】（産業上の利用分野）この考案は、走行ロボットに関し、特に配管内の点
検、清掃、塗装などの作業に適する走行ロボットに関す
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial field of application) The present invention relates to a traveling robot, and more particularly to a traveling robot suitable for work such as inspection, cleaning and painting inside piping.

（従来の技術）物質を搬送するパイプラインや排水管などの配管は、
長期間使用すると、その内部に様々な付着物が付着、生
成し、管路抵抗を増大して搬送効率を低下させる。それ
故、かかる配管については、定期的にその内部の点検、
清掃、再塗装などの作業をおこなう必要があり、最近、
それらを目的とした各種ロボットが開発されている。特
に、清掃や塗装などをおこなうロボットは、その作業の
性質上、たとえば清掃作業の場合は、走行部が清掃した
あとを通過するようにしないと、付着物をふみつけ、塗
装を傷付けたり、走行車輪に付着物が付着して清掃部を
汚ごしたりする。また、塗装作業の場合は、その塗装部
をさけて通るようにしなければならない。そのため、こ
の種のロボットは、作業部を走行部の前方または後方に
オーバハングした形に構成されている。(Prior art) Pipes such as pipelines and drainage pipes that convey substances are
When it is used for a long period of time, various deposits are deposited and generated inside it, increasing the duct resistance and reducing the transport efficiency. Therefore, for such piping, check its interior regularly,
It is necessary to perform work such as cleaning and repainting.
Various robots have been developed for those purposes. In particular, due to the nature of the work, robots that perform cleaning and painting, for example, in the case of cleaning work, do not let the traveling part pass after it has been cleaned. Debris will adhere to the and clean the cleaning part. Also, in the case of painting work, it is necessary to avoid the painting part. Therefore, this type of robot is configured such that the working unit is overhung in front of or behind the traveling unit.

第３図および第４図にその一例を示す。このロボット
では、走行部（１）の前部に作業部取付け部（２）が設
けられ、この作業部取付け部（２）に作業部（３）が走
行部（１）の前方に突出させて取付けられている。特に
図示例の作業部（３）は、配管（Ｐ）内を清掃するた
め、管内壁に付着する付着物に高圧水を吹付けるジェッ
トノズル（４）を作業ヘッド（５）に取付けたものが示
されている。その清掃作業を有効におこなうため、作業
部取付け部（２）に対し作業部（３）は、矢印（Ａ）で
示すように旋回し、また、作業ヘッド（５）は、矢印
（Ｂ）で示すように支持軸まわりを回転し、かつ矢印
（Ｃ）で示すように、ジェットノズル（４）を管内壁に
対して任意角度に傾斜できる構造に形成されている。An example is shown in FIGS. 3 and 4. In this robot, a working part mounting part (2) is provided at the front part of the running part (1), and the working part (3) is made to project in front of the running part (1) on this working part mounting part (2). Installed. In particular, the working unit (3) in the illustrated example has a work head (5) equipped with a jet nozzle (4) for spraying high-pressure water to the deposits on the inner wall of the pipe in order to clean the inside of the pipe (P). It is shown. In order to carry out the cleaning work effectively, the working part (3) turns with respect to the working part mounting part (2) as shown by the arrow (A), and the working head (5) moves by the arrow (B). As shown in the drawing, the jet nozzle (4) is formed so as to rotate around the support shaft and to be able to incline the jet nozzle (4) at an arbitrary angle with respect to the inner wall of the pipe, as shown by the arrow (C).

しかしながら、このようなロボットは、上記作業部
（３）の旋回中心が必ずしも配管（Ｐ）の中心と一致す
るとは限らない。そのため、作業ヘッド（５）を常に管
内壁と一定の間隔を保って作業できるように、作業ヘッ
ド（５）を支持する支持部（６）は、アクチュエータの
駆動により配管（Ｐ）の直径方向に進退できる構造をな
し、かつ、作業ヘッド（５）およびジェットノズル
（４）をそれぞれ回転および傾斜させる駆動部がすべて
作業ヘッド（５）に設けられている。また、このように
支持部（６）が進退するものについては、防水のため、
その可動部分は伸縮可能な蛇腹部分（７）で覆う必要が
ある。However, in such a robot, the turning center of the working unit (3) does not always coincide with the center of the pipe (P). Therefore, the support portion (6) for supporting the working head (5) is moved in the diameter direction of the pipe (P) by driving the actuator so that the working head (5) can always work at a constant distance from the inner wall of the pipe. The work head (5) is provided with a drive unit having a structure capable of moving forward and backward and for rotating and tilting the work head (5) and the jet nozzle (4), respectively. In addition, as for the support portion (6) that moves forward and backward, for waterproofing,
The movable part needs to be covered with an expandable and contractible bellows part (7).

ところで、この例のロボットのように、作業部（３）
がオーバハングしているものでは、走行および作業の安
定性をそこなわないように、特に作業部（３）を軽量化
することが望まれる。図示例のロボットには、その走行
および作業の安定を確保するために、先端部にローラ
（９）を取付け、このローラ（９）を管内壁に圧接させ
る姿勢維持機構（10）が設けられているが、なおかつ、
オーバハングしている作業部（３）を軽量化すること
は、この種のロボットの走行および作業の安定上必要で
ある。また、作業部（３）を軽量化することは、ロボッ
トを垂直管や傾斜管内を昇降させる場合にも必要であ
る。By the way, like the robot of this example, the working unit (3)
Is overhung, it is particularly desirable to reduce the weight of the working part (3) so as not to impair the stability of running and working. The robot of the illustrated example is provided with a posture maintaining mechanism (10) in which a roller (9) is attached to the tip and the roller (9) is brought into pressure contact with the inner wall of the pipe in order to ensure stability of traveling and work. But still,
It is necessary to reduce the weight of the overhanging work unit (3) in order to stabilize the running and work of this type of robot. Further, it is necessary to reduce the weight of the working unit (3) even when the robot is moved up and down in the vertical pipe or the inclined pipe.

しかしながら、従来のロボットは、上記のように支持
部（６）を進退させる構造に形成され、かつその先端部
の作業ヘッド（５）やジェットノズル（４）を動かす機
構をすべて作業ヘッド（５）に設けなければならないた
めに、支持部（６）を進退させる駆動機構が重く、ま
た、それらを旋回させる駆動機構（11）も重くなり、そ
の構造上軽量化が困難であった。さらに、その可動部分
を防水するための蛇腹部材（７）がその重量をさらに増
加させるなどの問題点がある。However, the conventional robot has a structure in which the support portion (6) is advanced and retracted as described above, and all the mechanisms for moving the work head (5) and the jet nozzle (4) at the tip end thereof are provided with the work head (5). Since the drive mechanism for moving the support portion (6) forward and backward is heavy and the drive mechanism (11) for turning them is heavy, it is difficult to reduce the weight due to its structure. Further, there is a problem that the bellows member (7) for waterproofing the movable part further increases its weight.

（考案が解決しようとする問題点）上記のように、走行部に対して作業部がオーバハング
するロボットでは、走行および作業の安全性のために、
作業部を軽量化することが重要であるが、従来のロボッ
トは、配管内を点検、清掃、塗装などをおこなうロボッ
トについて述べたように、作業部が重く、かつ軽量化で
きない構造に形成されている。(Problems to be solved by the invention) As described above, in the robot in which the working unit overhangs with respect to the running unit, for safety of running and working,
Although it is important to reduce the weight of the working part, conventional robots have a heavy working part and a structure that cannot be lightened, as described for robots that inspect, clean, and paint the inside of pipes. There is.

この考案は、かかる問題点を解決するためになされた
ものであり、作業部を軽量化して、走行および作業を安
定におこなう走行ロボットを構成することを目的とす
る。The present invention has been made in order to solve such a problem, and an object thereof is to construct a traveling robot that reduces the weight of a working unit and stably travels and works.

[Constitution of device]

（問題点を解決するための手段）作業部を有する走行ロボットにおいて、一定長さのア
ームの先端部に作業ヘッドを取付け、走行部に設けられ
た作業部取付け部にアーム支持部を介してこのアームの
基端部を支持させ、かつ上記作業部取付け部およびアー
ムの基端部がわにアームおよび作業ヘッドまたはこの作
業ヘッドに取付けられた作業具を駆動する駆動部アクチ
ュエータを配設する構造とした。(Means for Solving Problems) In a traveling robot having a working unit, a working head is attached to a tip of an arm having a constant length, and a working unit mounting unit provided in the traveling unit is provided with an arm supporting unit. A structure for supporting the base end of the arm, and arranging the working part mounting part and the base end of the arm for arranging the alligator arm and the working head or the driving part actuator for driving the working tool mounted on the working head; did.

（作用）上記のように、作業ヘッドを支持する支持部を一定長
さのアームで構成して、その先端部に作業ヘッドを取付
け、このアームを走行部に設けられた作業部取付け部に
支持させるとともに、アームおよび作業ヘッドまたはこ
の作業ヘッドに取付けられた作業具を駆動する駆動部を
作業部取付け部およびアームの基端部がわに配設する
と、作業部を軽量にかつその慣性を小さくでき、それに
より、駆動部を軽量化し、それらの軽量化によって走行
および作業を安定におこなうロボットとすることができ
る。(Operation) As described above, the supporting portion for supporting the working head is configured by the arm of a constant length, the working head is attached to the tip portion thereof, and the arm is supported by the working portion mounting portion provided in the traveling portion. In addition, by disposing the arm and the work head or the drive unit for driving the work tool attached to the work head at the work end portion and the base end portion of the arm, the work unit can be made light in weight and its inertia can be reduced. Thus, the weight of the drive unit can be reduced, and the weight and weight of the drive unit can be a stable robot for traveling and working.

（実施例）以下、図面を参照してこの考案を実施例に基づいて説
明する。Embodiment Hereinafter, the present invention will be described based on an embodiment with reference to the drawings.

第１図および第２図に、この考案の一実施例である配
管内の点検、清掃、塗装などの作業をする走行ロボット
の構成を示す。このロボットの走行部（20）は、４個の
走行車輪（21）を有し、車体（22）に設置された図示し
ない傾斜計や撮像カメラから得られる情報信号を、この
車体（22）に搭載された制御部（23）の演算処理部で演
算処理し、その結果に基づいて、この制御部（23）から
走行車輪（21）を回転駆動する走行駆動部（24）および
操舵する操舵部（25）に制御信号を送出して、走行部
（20）の走行および操舵を制御するようになっている。
また、この走行部（20）の前部には、作業部取付け部
（27）が設けられ、さらに、車体（22）上には、このロ
ボットの姿勢を安定に維持する姿勢維持機構（10）が設
けられている。この姿勢維持機構（10）は、上記作業部
取付け部（27）に設けられた支点（29）を回転中心とす
るアーム（30）の先端部にローラ（９）を取付け、車体
（22）に取付けられたエアシリンダの如きアクチュエー
タ（31）により、上記アーム（30）を回転させて、ロー
ラ（９）を配管（Ｐ）の内壁に圧接させ、かつこのアク
チュエータ（31）よりその圧接力を調整する構造に形成
されている。FIG. 1 and FIG. 2 show the construction of a traveling robot which is an embodiment of the present invention and which carries out operations such as inspection, cleaning, and painting inside a pipe. The traveling section (20) of the robot has four traveling wheels (21), and information signals obtained from an inclinometer (not shown) or an imaging camera (not shown) installed on the vehicle body (22) are transmitted to the vehicle body (22). An arithmetic processing unit of the mounted control unit (23) performs arithmetic processing, and based on the result, a traveling drive unit (24) that rotationally drives the traveling wheels (21) from this control unit (23) and a steering unit that steers. A control signal is sent to (25) to control traveling and steering of the traveling section (20).
In addition, a working section mounting section (27) is provided at the front of the traveling section (20), and a posture maintaining mechanism (10) for stably maintaining the posture of the robot is provided on the vehicle body (22). Is provided. The posture maintaining mechanism (10) has a roller (9) attached to a tip end portion of an arm (30) about a fulcrum (29) provided in the working portion attachment portion (27) as a rotation center, and is attached to a vehicle body (22). The actuator (31) such as an attached air cylinder rotates the arm (30) to bring the roller (9) into pressure contact with the inner wall of the pipe (P), and adjust the pressure contact force from the actuator (31). It is formed in the structure.

しかして、上記作業部取付け部（27）に作業部（33）
が取付けられている。この作業部（33）は、作業ヘッド
（34）すなわちこの例では高圧水を噴射するシェットノ
ズル（４）の取付けられた作業ヘッド（34）と、先端部
にこの作業ヘッド（34）を支持する中空のアーム（35）
と、このアーム（35）を支持して上記作業部取付け部
（27）に支持されたアーム支持部（36）とを有する。そ
して、作業部取付け部（27）には、このアーム支持部
（36）を矢印（Ａ）で示すように回転して、アーム（3
5）およびその先端に取付けられた作業ヘッド（34）を
旋回させるアクチュエータ（37）が、また、このアーム
支持部（36）には、アーム（35）を矢印（Ｄ）で示すよ
うに回転して、走行部（20）の走行方向に傾斜させるア
クチュエータ（38）が設けられている。基端部がアーム
支持部（36）に支持されるアーム（35）は、正常な作業
状態において、先端部が走行部（20）の走行方向に前傾
する長さに形成され、その前傾した状態で、上記アクチ
ュエータ（37）により旋回される。さらに、アーム（3
5）の基端部には、矢印（Ｃ）で示すようにアーム軸に
対して作業ヘッド（34）またはこの作業ヘッド（34）に
取付けられたジェットノズル（４）を傾斜、すなわち管
内壁に対してジェットノズル（４）を任意角度に傾斜さ
せるアクチュエータ（39）が設けられている。このアク
チュエータ（39）は、アーム（35）内に配設されたベル
ト機構（40）を介して、この例では、ジェットノズル
（４）を駆動する。Then, the working section (33) is attached to the working section mounting section (27).
Is installed. The working part (33) supports the working head (34), that is, the working head (34) to which the shet nozzle (4) for injecting high-pressure water is attached in this example, and supports the working head (34) at the tip. Hollow arms (35)
And an arm support portion (36) that supports the arm (35) and is supported by the working portion attachment portion (27). Then, the arm supporting portion (36) is rotated on the working portion mounting portion (27) as shown by an arrow (A) to move the arm (3).
5) and an actuator (37) for swinging the working head (34) attached to the tip of the arm, and the arm (35) also rotates on the arm support (36) as shown by the arrow (D). An actuator (38) for inclining the traveling portion (20) in the traveling direction is provided. The arm (35), the base end of which is supported by the arm support (36), is formed to have a length such that the front end thereof leans forward in the traveling direction of the traveling portion (20) in a normal working state. In this state, it is swung by the actuator (37). In addition, the arm (3
At the base end of 5), as shown by the arrow (C), the working head (34) or the jet nozzle (4) attached to this working head (34) is inclined with respect to the arm axis, that is, the inner wall of the pipe. On the other hand, an actuator (39) for tilting the jet nozzle (4) at an arbitrary angle is provided. The actuator (39) drives the jet nozzle (4) in this example via the belt mechanism (40) arranged in the arm (35).

なお、作業ヘッド（34）には、管内壁までの距離を検
出して、この作業ヘッド（34）と管内壁との間隔を一定
に保つための検出器、たとえば光学式センサーなどから
なる非接触式の検出器が設けられている。なおまた、車
体（22）の後部には、このロボットが垂直管や傾斜管内
を昇降する場合、その落下や暴走を防止するため、たと
えばウインチ付きクレーン車と係合させる係合部が設け
られている。この係合部は、フックなどウインチと機械
的に係合するものでもよく、また、バキューム吸着、マ
グネット吸着など、他の手段を用いるものでもよい。It should be noted that the working head (34) is a non-contact detector that detects the distance to the inner wall of the pipe and maintains a constant distance between the working head (34) and the inner wall of the pipe, such as an optical sensor. A detector of the formula is provided. In addition, at the rear part of the vehicle body (22), when the robot goes up and down in a vertical pipe or an inclined pipe, an engaging portion for engaging with a winch-mounted crane truck is provided in order to prevent the robot from dropping or running away. There is. The engaging portion may be one that mechanically engages with the winch such as a hook, or may be one that uses other means such as vacuum suction or magnet suction.

さて、上記のように構成された走行ロボットは、作業
ヘッド（34）に取付けられた検出器を利用して、この作
業ヘッド（34）と管内壁とが所定の間隔になるように、
アクチュエータ（38）によりアームの傾斜を調整する。
しかるのち、車体（22）に搭載された制御部の制御のも
とに、アクチュエータ（37）によりアーム（35）を旋回
させる。この場合、このアーム（35）の旋回中心が配管
（Ｐ）の中心と一致していないときは、上記アーム（3
5）の旋回にしたがって、作業ヘッド（34）と管内壁と
の間隔が変化するので、その間隔を一定に保つように、
アーム（35）の傾斜角変更が上記制御部によりおこなわ
れる。また、作業ヘッド（34）が少くとも配管（Ｐ）内
の所要部分をくまなく走査するように、アーム（35）の
旋回速度と走行部（20）の走行速度との整合も、制御部
によっておこなわれる。Now, the traveling robot configured as described above uses the detector attached to the work head (34) so that the work head (34) and the inner wall of the pipe have a predetermined distance,
The tilt of the arm is adjusted by the actuator (38).
Then, the arm (35) is turned by the actuator (37) under the control of the control unit mounted on the vehicle body (22). In this case, if the turning center of the arm (35) does not coincide with the center of the pipe (P), the arm (3
The space between the work head (34) and the inner wall of the pipe changes according to the turning of 5), so keep the space constant.
The tilt angle of the arm (35) is changed by the control unit. The control unit also controls the matching between the turning speed of the arm (35) and the running speed of the running unit (20) so that the work head (34) scans at least the required portion of the pipe (P). It is carried out.

ところで、上記のように走行ロボットを構成すると、
作業ヘッド（34）の支持部分を軽量のアーム（35）で構
成し、かつ作業ヘッド（34）やアーム（35）など作業部
（33）の各部分を駆動するアクチュエータ（37）〜（3
9）を作業部取付け部（27）およびアーム（35）の基端
部がわに設けたことにより、作業部（33）を軽量にかつ
その慣性を小さくすることができる。しかも、それによ
り、この作業部（33）を支える作業部取付け部（27）や
走行部（29）も軽量化でき、その軽量化によって、走行
および作業を安定におこなう走行ロボットとすることが
できる。また、ロボット全体が軽量になると、このロボ
ットの補助装置としてのウインチ付きクレーン車などの
周辺設備も小形できるという利点を生ずる。さらに、ア
ーム（35）を中空に構成して、その内部にベルト機構を
配設して作業ヘッド（34）または作業具（４）を駆動す
るようにしたので、従来のロボットのように防水のため
の部材を必要とせず、この点からも作業部を軽量化でき
る。By the way, if the traveling robot is configured as described above,
Actuators (37) to (3) that configure the supporting portion of the work head (34) with a lightweight arm (35) and drive each part of the work unit (33) such as the work head (34) and the arm (35).
By providing the working part attachment part (27) and the base end part of the arm (35) with the chin, the working part (33) can be made lightweight and its inertia can be reduced. Moreover, by doing so, the working part mounting part (27) and the running part (29) supporting the working part (33) can also be made lighter, and by making the weight lighter, it is possible to make a running robot that can run and work stably. . In addition, if the entire robot is made lighter, there is an advantage that peripheral equipment such as a winch-equipped mobile crane as an auxiliary device for the robot can be made small. Further, since the arm (35) is made hollow, and the belt mechanism is arranged inside the arm (35) to drive the work head (34) or the work tool (4), the arm (35) is waterproof like a conventional robot. A member for this is not required, and the working unit can be lightened also from this point.

なお、上記実施例では、配管内を点検、清掃、塗装す
るロボットについて述べたが、この考案の走行ロボット
は、その要旨を変更することなく、その他の作業にも使
用できる。Although the robot for inspecting, cleaning and painting the inside of the pipe has been described in the above embodiment, the traveling robot of the present invention can be used for other work without changing the gist thereof.

[Effect of device]

作業部を有する走行ロボットにおいて、作業部を、一
定長さのアームの先端部に作業ヘッドを取付け、走行部
に設けられた作業部取付け部にアーム支持部を介して上
記アームの基端部を支持させ、かつ上記アーム、作業ヘ
ッドまたはこの作業ヘッドに取付けられた作業具を駆動
する複数の駆動部（アクチュエータ）を上記作業部取付
け部およびアームの基端部がわに配設すると、作業部を
軽量にかつその慣性を小さくすることができる。しか
も、それにより、この作業部を支える作業部取付け部や
走行部も軽量化でき、その軽量化によって、走行および
作業を安定におこなうロボットとすることができる。In a traveling robot having a working unit, a working head is attached to a distal end of an arm having a fixed length, and a base end of the arm is attached to a working unit mounting portion provided on the traveling unit via an arm supporting unit. When a plurality of drive parts (actuators) that support and drive the arm, the work head, or the work implement attached to the work head are arranged at the work end attachment part and the base end of the arm, the work end is formed. Can be made lightweight and its inertia can be reduced. In addition, this also makes it possible to reduce the weight of the working portion mounting portion and the traveling portion that support this working portion, and the weight reduction makes it possible to provide a robot that can perform traveling and work stably.

[Brief description of drawings]

第１図はこの考案の一実施例である走行ロボットの構成
を示す正面図、第２図は同じくその前面図、第３図は従
来の走行ロボットの構成を示す正面図、第４図は同じく
その前面図である。（４）…ジェットノズル、（20）…走行部（21）…走行車輪、（27）…作業部取付け部（33）…作業部、（34）…作業ヘッド（35）…アーム、（36）…アーム支持部（37）〜（39）…アクチュエータ、（40）…ベルト機構FIG. 1 is a front view showing the structure of a traveling robot which is an embodiment of the present invention, FIG. 2 is the same front view, FIG. 3 is a front view showing the structure of a conventional traveling robot, and FIG. 4 is the same. It is the front view. (4) ... Jet nozzle, (20) ... Traveling part (21) ... Traveling wheel, (27) ... Working part mounting part (33) ... Working part, (34) ... Working head (35) ... Arm, (36) ... Arm support (37)-(39) ... Actuator, (40) ... Belt mechanism

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者大貫正夫神奈川県横浜市栄区笠間町1000番地株式会社芝浦製作所大船工場内 (56)参考文献特開昭60−92173（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−44654（ＪＰ，Ａ) 特開昭55−72509（ＪＰ，Ａ) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Masao Onuki, Inventor Masao Onuki, No. 1000, Kasama-cho, Sakae-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Inside the Ofuna Plant, Shibaura Manufacturing Co., Ltd. (56) References JP-A-60-92173 (JP, A) JP-A-59 -44654 (JP, A) JP-A-55-72509 (JP, A)

Claims

[Scope of utility model registration request]

1. A fixed length 1 having a working head at its tip.
The base end of the hollow arm of the book is attached to the running part of the vehicle body running in the pipe through the working part mounting part and the arm supporting part. An actuator that tilts the arm in a plane orthogonal to the running direction of the running part, and an actuator that tilts the arm in the running direction of the running part so that the work head maintains a predetermined distance from the inner wall of the pipe. And a drive mechanism for driving the working head or a work tool attached to the working head, the traveling robot being provided inside the arm.

2. The traveling robot according to claim 1, wherein the drive mechanism for driving the work head is a belt mechanism arranged in the arm.