JPH0343031B2 - - Google Patents

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JPH0343031B2
JPH0343031B2 JP60038757A JP3875785A JPH0343031B2 JP H0343031 B2 JPH0343031 B2 JP H0343031B2 JP 60038757 A JP60038757 A JP 60038757A JP 3875785 A JP3875785 A JP 3875785A JP H0343031 B2 JPH0343031 B2 JP H0343031B2
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JP
Japan
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walking
frame
outer frame
curved
inner frame
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JP60038757A
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JPS61200069A (ja
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Akitaka Fujita
Munenori Tsuge
Shinji Sonoda
Masayuki Watabiki
Yasuji Sakuma
Yoshishige Iobe
Chikara Sato
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Hitachi Ltd
Tokyo Gas Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Tokyo Gas Co Ltd
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D57/00Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track
    • B62D57/02Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track with ground-engaging propulsion means, e.g. walking members
    • B62D57/024Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track with ground-engaging propulsion means, e.g. walking members specially adapted for moving on inclined or vertical surfaces

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、歩行形壁面移動装置に係り、特に、
壁面が球面、又は円柱面等の曲面を成す場合、こ
の曲面に沿つて歩行を行うのに好適な歩行形壁面
移動装置に関する。
〔発明の背景〕
各種タンク、構造物等の点検、検査等のメンテ
ナンス作業は定期的に実施されているが、現状は
人手による作業のみで行なわれており、これらの
作業へのロボツトの適用が必須のニーズとなつて
いる。
これに対し、従来より各種の壁面移動装置が提
案されているが、いずれも壁面が平面状を成して
いるものの歩行手段であり、これを曲面状のもの
に適用するには種々困難な点が多い。
第5図、及び第6図に平面状の壁面上を移動す
る壁面移動装置の一例を示す。
該図において1は歩行用ガイドで、この両端部
には歩行用外フレーム2が固着され、該各歩行用
外フレーム2には、電磁石等の吸着体が内蔵さ
れ、かつ、壁面3に対し垂直方向に摺動自在とな
つている壁面吸着脚4が装着されている。一方、
歩行用ガイド1の中央部には、壁面3に対して水
平方向に移動可能で、かつ、電磁石等の吸着体が
内蔵され垂直方向に摺動自在となつている中央壁
面吸着脚5を備えている歩行用内フレーム6が装
着されている。7は歩行用外フレーム2、及び歩
行用内フレーム6を壁面3に対して水平方向に移
動させるための動力を、各歩行用内外フレーム
2、及び6に伝達する動力伝達機構、8は動力伝
達機構7を駆動する駆動アクチユエータである。
次に、上記構成の移動装置における移動動作に
ついて説明する。
まず、第7図aに示す如く、歩行用外フレーム
2に固着されている壁面吸着脚4を下降させて壁
面3を吸着させ、この状態で壁面3に吸着してな
い中央壁面吸着脚5が装着されている歩行用内フ
レーム6を矢印方向に移動させる。次に、第7図
bに示す如く、中央壁面吸着脚5を壁面3に吸着
させ、他の壁面吸着脚4を上昇させて壁面3から
離し、この壁面吸着脚4を固着している歩行用外
フレーム2を歩行用ガイド1と共に矢印方向に移
動させる。このような動作を繰り返して行うこと
により、平面状の壁面3を移動するものである。
尚、平面状の壁面上を移動するものとしては、特
開昭54−59789号公報等に開示がある。
ところが、上記のような移動装置では球面状の
壁面上を移動する場合には問題となる。即ち、第
8図に示すように、例えば、歩行用内フレーム6
が図の矢印の方向に移動する場合、壁面が球面状
を成していると、該図のように、中央壁面吸着脚
5と壁面との間に、平面に比べてギヤツプGが生
じ、しかも、進行方向の前と後ではギヤツプのア
ンバランスが生じ、同時に歩行用内フレーム6の
中心が曲面の中心とずれるような挙動となる。従
つて、この状態で壁面吸着脚が曲面に吸着しよう
とすると、前進側では吸着ストロークが不足する
ことにより吸着不可能な場合が生じ、また、後進
側では壁面吸着脚が曲面に接し抵抗力が生じる。
更に、歩行用外フレームに対し内フレームが傾斜
し、内フレームと外フレームの接点を中心にモー
メントが作用する等、従来の移動装置では種々欠
点がある。
〔発明の目的〕
本発明は上述の欠点に鑑み成されたもので、そ
の第1の目的とするところは、曲面状を成してい
る壁面であつてもこれに追従して吸着可能であ
り、また、第2の目的とするところは、上記第1
の目的に加え、曲面上に凹凸部がありこれに乗り
上げることにより生じるフレームのアンバランス
モーメントを解消できる歩行形壁面移動装置を提
供するにある。
〔発明の概要〕
本発明は曲面形状を成している吸着壁面に対向
する如き吸着手段が両先端部に固定され、かつ、
昇降可能な歩行用外フレームの中央部内側、ある
いは該歩行用外フレームとほぼ同様な構成を成
し、吸着壁面に沿つて該歩行用外フレームと交互
に移動すると共に昇降可能な歩行用内フレームの
中央部外側のいずれか一方に、前記吸着壁面の形
状とほぼ同様な形状の曲面ガイドを形成し、該曲
面ガイドが設けられていない歩行用フレームに
は、該曲面ガイドに追従して移動する移動機構を
設けることにより第1の目的を、また、上記構成
に加え、前記移動機構は歩行用フレームを揺動自
在に支持する弾性体を備えることにより第2の目
的を達成するように成したものである。
〔発明の実施例〕
以下、図面の実施例に基づいて本発明を説明す
る。
第1図に本発明の歩行形壁面移動装置の一実施
例を示す。
該図の如く、本実施例の歩行形壁面移動装置
は、曲面形状を成している吸着壁面10に対向す
る如き壁面吸着脚11をその両先端部に固定し、
略U字状に形成されている歩行用外フレーム12
と、この歩行用外フレーム12の内側に配置さ
れ、略U字状を成しその両先端部に壁面吸着脚1
3を固定している歩行用内フレーム14と、歩行
用外フレーム12と歩行用内フレーム14が交互
に移動する際に、これらを案内する歩行用ガイド
15と、移動のために動力を伝達する動力伝達機
構16と、この動力伝達機構16を駆動する駆動
アクチユエータ17とより概略構成され、そし
て、上記構成において、歩行用外フレーム12の
中央部内側を、吸着壁面10とほぼ同様に曲面状
に形成して曲面ガイド12aとし、一方、歩行用
内フレーム14の中央部外側には、前記曲面ガイ
ド12aに追従しながら回転移動するローラ18
aと、このローラ18aを支持している支持部材
18bとより成る移動機構部18が設けられてい
る。更に、移動機構部18の支持部材18bと、
前記動力伝達機構16に歩行用内フレーム14を
移動可能なように取付けられているほぼT字状の
部材19とは弾性体20を介して締結されてい
る。また、支持部材18bにはストツパー21が
設けられ、このストツパー21がT字状部材19
の穴に係合することにより、弾性体20の進行方
向へのずれを阻止している。そして、歩行用外フ
レーム12、及び歩行用内フレーム14の先端部
に取付けられている壁面吸着脚11、及び13
は、予め曲面の中心方向に向けて配置されてい
る。
次に、本実施例の作用について説明する。ま
ず、歩行用外フレーム12の先端部に固定されて
いる壁面吸着脚11が壁面10に吸着し、一方、
歩行用内フレーム14は上昇動作(矢印22で示
す)を終えて、まさに移動動作(矢印23で示
す)に移ろうとするとき、歩行用内フレーム14
のT字状部材19に弾性体20を介して支持され
た移動機構部18、及び歩行用内フレーム12の
先端部に固定されて移動機構部18と共に移動す
る壁面吸着脚13は、歩行用外フレーム12の内
側に形成された曲面ガイド12aに弾性体20に
よつて引張られ摺動自在な状態にある。ここで、
駆動アクチユエータ17、及び動力伝達機構16
が駆動することにより、歩行用内フレーム14は
歩行用外フレーム12に対し矢印23の方向へ動
き出す(このときの状態を第2図に示す)。この
際、移動機構部18と一体となつた歩行用内フレ
ーム14の壁面吸着脚13は、ローラ18aが曲
面ガイド12aに沿つて移動することにより、常
に曲面の中心を向きながら、かつ、壁面10と壁
面脚部13のギヤツプを一定に保ちながら移動す
る。歩行用内フレーム14が壁面10に沿つて所
定の距離移動したら壁面吸着脚13を下降させ、
壁面10を吸着する。次に、歩行用外フレーム1
2の壁面吸着脚11を上昇させ、その後、歩行用
外フレーム12と共に壁面10に沿つて、上記歩
行用内フレーム14と同様に所定距離移動させ、
下降させて壁面10を吸着する。この動作を順次
繰り返すことにより、曲面状の壁面10を移動す
るものである。尚、本実施例では歩行用外フレー
ム12、及び歩行用内フレーム14の先端部に取
付けられている壁面吸着脚11、及び13は、予
め曲面中心方向に向つて設定されているため、曲
面中心に対する角度は常に直角を向いている。
以上説明した本実施例の構成とすることによ
り、歩行用外フレーム12、及び歩行用内フレー
ム14が、曲面状の壁面10に追従しながら移動
できるため、第3図に示すように、壁面吸着脚1
1,13は常に壁面10と一定のギヤツプを保つ
ことができ、吸着ギヤツプは小さくて済む。従つ
て、吸着不可能な場合はほとんど生じ得ない。ま
た、前進側と後進側でのギヤツプのアンバランス
は無くなり、移動時の曲面との接触及び吸着時の
歩行用内外フレーム12,14のアンバランスモ
ーメントも発生しにくい。よつて、曲面への吸着
移動を可能ならしめると共に、バランスのとれた
スムースな走行が可能となる。また、ストツパー
21を設けて進行方向への弾性体20のずれを阻
止することにより、全姿勢での走行にも使用でき
る。
次に、第4図は前記弾性体20を単なる歩行用
内フレーム14の移動機構18とT字状部材19
の接続に用いるのみでなく、同図bに示すよう
に、壁面10上の凸部(又は凹部)への乗り上げ
の際に生じる歩行用内フレーム14のアンバラン
スモーメントを吸収、緩和することに用いた例で
ある。更に、同図a、及びcは、進行方向のアン
バランスのみならず、弾性体20に進行方向と直
角方向にも自在にクツシヨン作用をもたせた例で
あり、曲面上での凹凸に対するアンバランス吸収
を2次元的に行うことにより、装置への異常荷重
の発生を防止できる効果がある。また、歩行用内
外フレーム12,14のスパンを動力伝達機構部
に比べて大きくとることにより、その内部に作業
機器を搭載することも可能で、かつ、バランスの
とれた走行が可能となる効果もある。尚、今まで
説明した実施例は歩行用外フレーム12の内側に
曲面ガイド12aを設け、歩行用内フレーム14
の外側に移動機構部18を設けたものについて説
明したが、曲面ガイドを歩行用内フレーム14の
外側に設け、歩行用外フレームの内側に移動機構
部を設けても、その効果は上述したものと同様で
ある。
〔発明の効果〕
以上説明した本発明の歩行形壁面移動装置によ
れば、曲面形状を成している吸着壁面に対向する
如き吸着手段が両先端部に固定され、かつ、昇降
可能な歩行用外フレームの中央部内側、あるいは
該走行用外フレームとほぼ同様な構成を成し、吸
着壁面に沿つて該歩行用外フレームと交互に移動
すると共に昇降可能な歩行用内フレームの中央部
外側のいずれか一方に、前記吸着壁面の形状とほ
ぼ同様な形状の曲面ガイドを形成し該曲面ガイド
が設けられていない歩行用フレームには、該曲面
ガイドに追従して移動する移動機構を設けたもの
であるから、曲面状を成している壁面であつても
これに追従して吸着可能であり、更に上記構成に
加え、前記移動機構は歩行用フレームを揺動自在
に支持する弾性体を備えたものであるから、上記
の効果に加え、曲面上に凹凸部があり、これに乗
り上がることにより生じるフレームのアンバラン
スモーメントを解消でき、此種歩行形壁面移動装
置には非常に有効である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の歩行形壁面移動装置の一実施
例を示す正面図、第2図は第1図の装置の移動状
態を示す正面図、第3図は上記装置における壁面
と吸着脚とに生じるギヤツプ状態を示す概略図、
第4図は上記装置が壁面に凹凸部が形成されてい
る場合を示し、第4図a,cはその際の弾性体の
作用状態、第4図bは上記装置の吸着脚が凸部に
乗り上げた状態をそれぞれ示す図、第5図は従来
の歩行形壁面移動装置を示す正面図、第6図は第
5図のP方向矢視図、第7図a,bは従来の装置
における動作状態を示す概略図、第8図は従来の
装置を曲面状の壁面に採用した場合の壁面と吸着
脚とに生じるギヤツプ状態を示す概略図である。 10……曲面状壁面、11,13……壁面吸着
脚、12……歩行用外フレーム、12a……曲面
ガイド、14……歩行用内フレーム、15……歩
行用ガイド、16……動力伝達機構、17……駆
動アクチユエータ、18……移動機構部、18a
……ローラ、18b……支持部材、19……T字
状部材、20……弾性体、21……ストツパー。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 曲面形状を成している吸着壁面に対向する如
    き吸着手段が両先端部に固定され、かつ、昇降可
    能な歩行用外フレームと、該歩行用外フレームと
    ほぼ同様な構成を成し、吸着壁面に沿つて該歩行
    用外フレームと交互に移動すると共に昇降可能な
    歩行用内フレームと、該歩行用内フレームと外フ
    レームが交互に移動する際に、それぞれに動力を
    伝達する動力伝達機構と、該動力伝達機構を駆動
    する駆動アクチユエータとを備えた歩行形壁面移
    動装置において、前記歩行用外フレームの中央部
    内側、あるいは歩行用内フレームの中央部外側の
    いずれか一方に、前記吸着壁面の形状とほぼ同様
    な形状の曲面ガイドを形成し、該曲面ガイドが設
    けられていない歩行用フレームには、該曲面ガイ
    ドに追従して移動する移動機構を前記曲面ガイド
    と対向させて設けたことを説徴とする歩行形壁面
    移動装置。 2 前記歩行用外フレームを略U字状に形成する
    と共に、その中央部内側を吸着壁面とほぼ同様に
    曲面状に形成して曲面ガイドとし、かつ、前記歩
    行用内フレームも略U字状に形成して前記歩行用
    外フレームの内側に配置し、該歩行用内フレーム
    の中央部外側に、前記曲面ガイドに追従しながら
    回転移動するローラより成る移動機構を設けたこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の歩行
    形壁面移動装置。 3 前記歩行用内フレームの中央部外側は、前記
    ローラより成る移動機構部と、前記動力伝達機構
    と連結している部分とより成り、これらは弾性体
    を介して締結されていることを特徴とする特許請
    求の範囲第2項記載の歩行形壁面移動装置。 4 前記歩行用外フレーム、及び歩行用内フレー
    ムの前記吸着手段が固定されている脚部は、前記
    曲面のほぼ中心方向に向けて配置されていること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項、又は第2項
    記載の歩行形壁面移動装置。 5 曲面形状を成している吸着壁面に対向する如
    き吸着手段が両先端部に固定され、かつ、昇降可
    能な歩行用外フレームと、該歩行用外フレームと
    ほぼ同様な構成を成し、吸着壁面に沿つて該歩行
    用外フレームと交互に移動すると共に昇降可能な
    歩行用内フレームと、該歩行用内フレームと外フ
    レームが交互に移動する際に、それぞれに動力を
    伝達する動力伝達機構と、該動力伝達機構を駆動
    する駆動アクチユエータとを備えた歩行形壁面移
    動装置において、前記歩行用外フレームの中央部
    内側、あるいは歩行用内フレームの中央部外側の
    いずれか一方に、前記吸着壁面の形状とほぼ同様
    な形状の曲面ガイドを形成し、該曲面ガイドが設
    けられていない歩行用フレームには、該曲面ガイ
    ドに追従して移動する移動機構を前記曲面ガイド
    と対向させて設け、かつ、該移動機構はその歩行
    用フレームを揺動自在に支持する弾性体を備えて
    いることを特徴とする歩行形壁面移動装置。 6 前記歩行用外フレームを略U字状に形成する
    と共に、その中央部内側を吸着壁面とほぼ同様に
    曲面状に形成して曲面ガイドとし、かつ、前記歩
    行用内フレームも略U字状に形成して前記歩行用
    外フレームの内側に配置し、該歩行用内フレーム
    の中央部外側に、前記曲面ガイドに追従しながら
    回転移動するローラより成る移動機構を設けたこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第5項記載の歩行
    形壁面移動装置。 7 前記歩行用内フレームの中央部外側は、前記
    ローラより成る移動機構部と、前記動力伝達機構
    と連結している部分とより成り、これらの間に前
    記弾性体を介して締結していることを特徴とする
    特許請求の範囲第6項記載の歩行形壁面移動装
    置。 8 前記歩行用外フレーム、及び歩行用内フレー
    ムの前記吸着手段が固定されている脚部は、前記
    曲面のほぼ中心方向に向けて配置されていること
    を特徴とする特許請求の範囲第5項、又は第6項
    記載の歩行用壁面移動装置。
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