JPH0370669B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は平坦地ばかりでなく階段、壁面、管の
内外等を安定的に移動する移動体に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

一般に、原子力発電所においては、安全運転を
行なうために諸機器の巡視点検（パトロール）お
よび定期検査が実施されている。

このような巡視点検や定期検査における点検作
業は、高い放射性レベルの下で行なわなければな
らない。

そこで、作業員の被曝低減を図るために無人の
自動点検装置等が提案されている。

この種の自動点検装置は、原子炉建屋内を移動
する移動体に、点検作業を行なう各種機器を搭載
して形成されている。

そして、この移動体は、軌道に沿つて移動する
もの、クローラによつて移動するもの、車輪によ
つて移動するもの、アーム車輪によつて移動する
ものがある。

ところが、前記軌道方式の移動体は、軌道に沿
つてしか移動できないために、点検対象箇所が限
定されてしまう。また、クローラ方式の移動体に
おいては、走行部の重量が大きくなり、移動速度
も遅く、更に、障害物の乗越えには重心移動等の
工夫をする必要があつた。また、車輪方式の移動
車においては、移動速度が速い反面、障害物の乗
越え性が悪く、階段の多い原子力発電所において
は使用可能範囲が狭く限定されていた。また、ア
ーム車輪方式の移動体においては、障害物の乗越
え性は良いけれども、重量が大きく、しかも割に
広い空間を占有するのでスペース効率が悪く、更
に、障害物乗越え時にアームを回転させるので上
下運動が大きいものとなる。

このように従来の移動体はそれぞれ問題点を有
しているが、更に各移動体には、壁面や天井に沿
つて移動することができないので、壁面や天井部
の空間を有効利用して移動し、壁面や天井部にあ
る点検対象箇所に近接することができないという
不都合があつた。

更に、管の内外を自由に移動できる移動体はな
かつた。

〔発明の目的〕

本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであ
り、走行と歩行とができ、平坦地ばかりでなく階
段、壁面、天井、配管の内外等を自由に移動する
ことができ、各種機器を搭載自在とした移動体を
提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明の移動体は、各種機器を搭載可能とした
移動体本体を設け、この移動体本体に、その底面
下方に伸びる少なくとも１本の伸縮屈折自在な下
部アームを設けるとともに、その側方に伸びる少
なくとも３本の伸縮屈折自在な側方アームを設
け、前記各アームの先端にそれぞれ負圧による吸
着脱自在な車輪を設けて形成されている。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を第１図から第１４図に
ついて説明する。

第１図は本実施例の全体斜視図であり、第２図
は壁面を吸着歩行している状態の側面図である。

図中、符号１は移動体本体であり、この移動体
本体１にはその前部、左右部にそれぞれ側方へ伸
びる伸縮屈折自在な側方アーム２，２がアーム駆
動部１ａ，１ａを介して設けられており、その下
面からは下方に伸びる伸縮屈折自在な下部アーム
３がアーム駆動部（移動体本体１内にあるため図
示せず）を介して設けられている。これらの各ア
ーム２，３の先端には、負圧による吸着脱自在な
車輪１４がそれぞれ設けられている。

そして、移動体本体１内には中央制御機構等
（図示せず）が内蔵されており、ケーブル処理装
置４を介して情報伝達用のケーブル５が接続され
ている。また、移動体本体１上の雲台９にはマニ
ピユレータ６およびTVカメラ１０が設けられて
いる。マニピユレータ６は回転、伸縮、屈折自在
に形成されており、その先端には点検作業用のイ
メージフアイバ７および握手８が設けられてい
る。また、TVカメラ１０には照明用のライト１
１，１１が付設されている。また、カバー１３に
よつて移動体本体１に取付けられた各種機器が保
護されている。

次に、第３図から第８図によりアーム２，３お
よび車輪１４を説明する。

第３図に示すように、側方アーム２を動作させ
るアーム駆動部１ａは、そのケーシングを枢軸１
５を介して移動体本体１に回転自在に取付けられ
ている。このアーム駆動部１ａのケーシングと移
動体本体１との間には、それぞれ枢軸１７ａ，１
７ｂをもつて駆動アクチユエータ１６のシリンダ
１６ａとプランジヤ１６ｂがヒンジ結合されてい
る。従つて、駆動アクチユエータ１６のプランジ
ヤ１６ｂが同図ａ，ｂ方向に突出入すると、アー
ム駆動部１ａが枢軸１５回りにｃ，ｄ方向へ回動
する。

なお、駆動アクチユエータ１６に代えてモータ
等によりアーム駆動部１ａのケーシングを回動さ
せるように形成してもよい。

また、側方アーム２は第５図に示すように基部
から先端に向けて、第１アーム素子２ａ、第２ア
ーム素子２ｂ、第３アーム素子２ｃ、第４アーム
素子２ｄ、第５アーム素子２ｅに分割されてい
る。

これらの各アーム素子２ａ…２ｅはそれぞれ中
空状に形成されており、それぞれ接合端面の中心
への垂線回りに相対回転自在に形成されている。

そして、第１アーム素子２ａは第４図に示すよ
うに、アーム駆動部１ａのケーシングの側面に水
平軸Ｈ回りに円錐運動自在に取付けられている。
そして、第１アーム素子２ａの基端に固着した傘
歯歯車２０を、アーム駆動部１ａ内に固着した駆
動モータ１８により中間傘歯車１９を介して回動
させて、前記円錐運動が行なわれる。

また、第１アーム素子２ａの軸中心には多軸状
の中空軸群２１が回転自在に挿通されている。こ
の中空軸群２１は外側から内側に向けて、順に、
第１中空軸２１ａ、第２中空軸２１ｂ、第３中空
軸２１ｃ、第４中空軸２１ｄ、第５中空軸２１ｅ
を回転自在に軸装して形成されている。そして、
アーム駆動部１ａ内には、前記水平軸Ｈと同芯に
して５個の傘歯歯車をそれぞれ独立回転可能にか
つ円錐状に配列した駆動歯車群２２ａを有する中
空軸群駆動機構２２が設けられている。そして、
前記各中空軸２１ａ…２１ｅにはそれぞれ駆動歯
車群２２ａの各１個の傘歯歯車と噛車する歯車２
２ｂが設けられている。従つて、中空軸群２１は
第１アーム素子２ａと一緒にその中心軸と前記水
平軸Ｈとの交点Ｘを中心として円錐運動をし、こ
の時前記各歯車２２ｂはそれぞれ駆動歯車群２２
ａと噛合しつつ公転する。また、最内側の中空軸
２１ｅ内には空気ダクトや配線ケーブル３７等が
挿通されており、これらの空気ダクトおよび配線
ケーブル３７は一部弧状に形成されたダクト配線
ガイド２３を通して歯車群２２ａと干渉すること
なくエアー駆動部１２と接続されている。

また、第５図から第７図に示すように、前記中
空軸群２１のうち、第１中空軸２１ａは第１アー
ム素子２ａの先端部まで伸びており、その回転力
はクラツチ２４ａおよびこれに噛合し第２アーム
素子２ｂに固着された駆動歯車２７ｂを介して第
２アーム素子２ｂへ回転駆動力として付与され
る。また、第２中空軸２１ｂは第２アーム素子２
ｂの先端まで伸びており、その回転力は同様にし
てクラツチ２４ｂおよび駆動歯車２７ｃを介して
第３アーム素子２ｃへ回転駆動力として付与され
る。この第２アーム素子２ｂと第３アーム素子２
ｃとの接合面はそれぞれの中心軸に対して傾斜し
ているので、両者の接合部には第３、第４および
第５中空軸２１ｃ，２１ｄ，２１ｅの回転を伝え
る伝達歯車群２５が設けられている。また、第３
アーム素子２ｃ内には後端が歯車をもつて前記伝
達歯車群２５と連結されている第３中空軸２１ｃ
が設けられており、その回転力は先端部から傘歯
歯車２６，２６および駆動歯車２７ｄを介して第
４アーム素子２ｄへ回転駆動力として付与され
る。また、第４中空軸２１ｄはその後端が伝達歯
車群２５と歯車連結されるとともにその先端が第
４アーム素子２ｄ内に伸びており、その回転力は
クラツチ２４ｄおよび駆動歯車２７ｅを介して第
５アーム素子２ｅへ回転駆動力として付与され
る。この第４アーム素子２ｄと第５アーム素子２
ｅとの接合面はそれぞれの中心軸に対して傾斜し
ているので、両者の接合部には第５中空軸２１ｅ
の回転を伝える伝達歯車群（図示せず）が設けら
れている。そして、後端がこの伝達歯車群に歯車
結合されている第５アーム素子２ｅ内の第５中空
軸２１ｅの先端には車輪１４が固着されている。

次に、車輪１４の取付け状態を第８図により説
明する。

車輪１４は中空状であり、同図実線および破線
のようにその断面形状が変形できる素材により製
せられている。この車輪１４は第５中空軸２１ｅ
の先端に螺着固定された円盤状のホイル２８の外
周に固着されている。そして、軸受２９，３０に
よりホイル２８および第５中空軸２１ｅを軸受し
て、車輪１４の円滑回転が確保されている。ま
た、ホイル２８の外側にはラツパ状の吸板３３が
裏当環状部材３１および緊締用のボルト・ナツト
３２とにより狭持固着されている。この吸板３３
の基端部の開口は第５中空軸２１ｅの先端開口と
合致しており、その先端の大径口部にはその形状
を維持するために内部に弾性リング３８が埋設さ
れている。そして、第５中空軸２１ｅを通して挿
通されて来た空気ダクトおよび配線ケーブル３７
は吸板３３を貫通し、むし状のバルブ３６を通し
て車輪１４内に達している。そのうち空気ダクト
３９は途中に仕切弁３４を介して接続されてお
り、車輪１４内へ空気を給排する。また、配線ケ
ーブル３７は車輪１４の内側下半部に添設された
周方向に複数個に分割されている形状記憶合金リ
ング３９へそれぞれ通電制御する。この形状記憶
合金リング３９は通電状態によつて温度が変化
し、それに従つて形状が第８図実線状態から破線
状態に変化し、車輪１４を変形させる。この車輪
１４は第８図破線状態にある時が吸着面積が大き
くなる。

仕切弁３４は第９図ａ，ｂのように形成されて
いる。すなわち、組立てられた弁ケース３４ａ，
３４ｂ内に弁開閉を行なうニードル軸４０を設
け、このニードル軸４０を形状記憶合金スプリン
グ４２によつて上下動させ、開閉制御する。この
形状記憶合金スプリング４２へは配線ケーブル４
１を通して通電制御される。そして、空気ダクト
３７は移動体本体１に設けられたエアー駆動部１
２に接続されている。

また、移動体本体１の下面に取付けられている
下側アーム３は、第２図に示すように、側方アー
ム２の第４、第５アーム素子２ｄ，２ｅに相当す
る部分で形成されている。

第１０図は移動体の構成各部を関連動作させる
制御系である。

すなわち、移動体は大きく分けて移動体本体
１、マニピユレータ６、エアー駆動部１２および
アーム部により構成されている。そして、この移
動体本体１とは中央制御室等に設けられている操
作部４５とケーブル５または無線により接続され
ている。

次に、本実施例の作用を説明する。

走 行 通常は第１図に示すように、３本の側方アーム
２，２の車輪１４，１４を立てて行なう。すなわ
ち、側方アーム２の第５アーム素子２ｅを第５図
の状態から第４アーム素子２ｄに対して180度回
動させて車輪１４を立てる。この回動は第４中空
軸２１ｄを回転させることにより行なわれる。そ
して、第５中空軸２１ｅを回転させて車輪１４を
回転させ、走行する。走行方向の変更は、移動体
本体１の前部の取付けた側方アーム２の第３中空
軸２１ｃを回転させて、第４アーム素子２ｄを回
動させることにより行なわれる。

なお、第１図においては下側アーム３の先端に
取付けた車輪１４は水平位置になり走行面から浮
上している。この車輪１４をも立てて走行するよ
うにしてもよい。

管内の走行は例えば第１１図に示すようにして
行なう。

本図は管４４が割と小径の場合を示しており、
前部に設けた側方アーム２と下側アーム３との車
輪１４，１４で管４４の底面を走行し、左右の側
方アーム２，２の車輪１４，１４をそれぞれ管４
４の斜め上面に突張つて移動体自身を安定支持し
ている。

管４４が大径である場合には、左右の側方アー
ム２，２を斜め下方に降ろして、あたかも自転車
の補助輪のようにして移動体自身を安定保持して
走行する。

管外の走行は第１２図に示すように、管４４に
上から跨がるとともに、左右の側方アーム２，２
の車輪１４，１４により管４４を抱き抱かえるよ
うにして走行する。

歩 行 通常の歩行は、第２図を反時計方向に90度回転
させて壁面４３を水平面とした状態で行なわれ
る。すなわち、４個の各車輪１４，１４を水平に
して、車輪１４の側面で接地し、荷重を支える。

具体的には、各側方アーム２，２を、中空軸群
駆動機構２２によつて各中空軸２１ａ…２１ｄを
回転駆動させて、順に前後もしくは左右動させて
行なわれる。

例えば、第１３図に示すように、基準位置Ａか
ら右斜め下もしくは真下へ移動する場合には、３
個の車輪（同図中円形で示されている。）で移動
体本体１等の荷重を支承しつつ、他の１個の車輪
を移動方向へ１歩ずつ動かすようにして行なわれ
る。

また、第１４図ａ，ｂ，ｃに示すように、車輪
１４の接地面４３が各種に変形して凹凸があつて
も、車輪１４が可撓性を有するとともに、形状記
憶合金リング３９による変形および空気ダクト３
７を通して車輪１４内へ空気が給排されることに
より、車輪１４の側面が接地面４３と密着する。
よつて、歩行は極めて安定的に行なわれる。

また、吸着歩行は前記通常の歩行と同様にして
車輪１４を移動させるとともに、第５中空軸２１
ｅ自身を空気ダクトとしてエアー駆動部１２によ
り真空吸引して吸板３３を接地面４３にそれぞれ
負圧吸着させることにより行なわれる。よつて、
第２図に示すように垂直な壁面からなる接地面４
３や、天井面でも吸着歩行することができる。こ
の場合、車輪１４は仕切弁３４の開閉や、形状記
憶合金リング３９、弾性リング３８、ホイル２
８、裏当環状体３１等が変形することにより接地
面４３と密着する。これにより、車輪１４は吸板
３３のスカートの役目をし、吸着用の負圧が逃げ
ないようにするので、吸着力を大きくしかも一定
とでき、安定した吸着歩行が行なわれる。

浮上走行 通常の歩行状態において、エアー駆動部１２か
ら第５中空軸２１ｅを通して吸板３３から接地面
４３に向けて空気を吹き付けて車輪１４，１４も
３とも移動体自身を接地面４３から浮上させて、
接地面４３との摩擦力を零とする。そして、プロ
ペラ、ジエツト等の適当な水平推進装置（図示せ
ず）を稼動させて、移動体自身を走行させる。こ
の水平推進装置は移動体本体１に着脱自在に形成
するとよい。

障害物乗越え 前記した通常の歩行と吸着歩行とを、単独また
は併用することにより良好に行なわれる。

なお、車輪１４、ホイル２８、裏当環状部材３
１、吸板３３および両リング３８，３９等は、接
地面に密着したり走行したりできるように、柔軟
性を有しかつ必要時には固形化するものであれば
どのような素材でもよく、例えばバイオテクノロ
ジ等において開発された新素材でもよい。

このように本実施例の移動体は構成され作用す
るものであるから、次のような効果を奏する。

すなわち、走行、歩行、吸着歩行等の各種移動
方法が可能であるので、アクセスルートの確保が
簡単であり、ルート条件に最も適した移動方法を
選択することができ、３次元的範囲で移動して点
検、監視を行なうことができる。また、事故等に
より１つの移動ルートが通過不可能となつても、
他の空間並びに構造物を利用して目的地へ到達す
ることができる。軌道等の敷設が不要であり、既
設のプラントに簡単に導入することができる。ま
た、各アームの運動機構部にクラツチを設けたか
ら、アームが損傷したり動作不可能となることが
ない。

〔発明の効果〕

このような本発明の移動体は、走行と歩行とが
でき、平坦地ばかりでなく階段、壁面、天井、配
管の内外を自由に移動することができ、しかも各
種機器の搭載を行なうことができる等の効果を奏
する。また、搭載機器として点検、監視機器を用
いると、無人でかつ自動的に点検、監視作業を行
なうことができ、原子力発電プラントでは作業員
の被曝低減を図り、作業環境および安全性の向上
を図ることができ、作業の信頼性および稼動率を
も向上させることができ、異常等を早期に発明す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の移動体の一実施例を示し、第１
図は走行状態の全体斜視図、第２図は壁面の吸着
歩行状態の側面図、第３図は側方アームのアーム
駆動部の斜視図、第４図は第３図の−線に沿
つた拡大断面図、第５図は側方アームの一部切断
側面図、第６図は第５図の−線に沿つた断面
図、第７図は第５図の−線に沿つた断面図、
第８図は車輪部分の一部切断側面図、第９図ａ，
ｂはそれぞれ仕切弁の縦断側面図、第１０図は制
御系の一例を示すブロツク図、第１１図は管内走
行を示す正面図、第１２図は管外走行を示す正面
図、第１３図は歩行の一態様を示す移動軌跡説明
図、第１４図ａ，ｂ，ｃはそれぞれ車輪等の変形
状態を示す縦断側面図である。 １……移動体本体、２……側方アーム、２ａ…
２ｅ……アーム素子、３……下側アーム、１４…
…車輪、２１……中空軸群、２１ａ…２１ｅ……
中空軸。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 各種機器を搭載可能とした移動体本体を設
   け、この移動体本体に、その底面下方に伸びる少
   なくとも１本の伸縮屈折自在な下部アームを設け
   るとともに、その側方に伸びる少なくとも独立し
   た３本の伸縮屈折自在な側方アームを設け、前記
   各アームの先端にそれぞれ負圧による吸着自在で
   かつ回転走行可能な車輪を設けたことを特徴とす
   る移動体。 ２ 車輪は接地面への吸着時にその接地面に沿つ
   て変形して密着できる柔軟性と、走行時の固形性
   を有することを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の移動体。 ３ 下側アームおよび側方アームは、それぞれ複
   数の中空なアーム素子を相互に接合部において相
   対回転自在にして直列的に連結し、各アーム素子
   をその軸中心部に設けられた中空軸により前記の
   相対回転を為させて、伸縮屈折させるように形成
   されていることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の移動体。