JPS6092173A - 移動体 - 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】 〔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ｎ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
装置等が提案さ扛ている。

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、軌道に沿って移動するもの、ク
ローラによって移動するもの、車輪によって移動するも
の、アーム車輪によっ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、軌道に沿ってしか
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
量が大ぎくなり、移動速度も遅（、更に、障害物の乗越
えＫは重心移動等の工夫をする必要があった。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（、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ｎ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、重量が太き（、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、更圧、障害物乗越え時にアー
ムを回転させるので上下運動が太きいものとなる。

このように従来の移動体はそｎ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った。

更に、管の内外を自由に移動できる移動体はなかった。

〔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（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（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、その側方圧伸びる少な（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ルぞｎ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ｎそれ側方へ伸び各伸縮屈折自
在な側方アーム２，２がアーム駆動部１ａ、ｌａを介し
て設けら几でおり、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′１′）を介して設けら几でいる。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がそれぞ几設けら几ている。

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が接続さルている。また、移動体本
体１上の雲台９にはマニピュレータ６およびＴＶカメラ
１０が設げら九ている。

マニピュレータ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ァイバ７お
よび握手８が設けらルている。また、ＴＶカメラ１０に
は照明用のライト１１　、１１が付設さ几ている。また
、カバー１３によって移動体本体１に取付けら几た各種
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１５を介して移動
体本体１に回転自在に取付けられている。このアーム几
動部１ａのケーシングと移動体本体ｌとの間には、それ
ぞれ枢軸１７ａ、１７ｂをもって駆動アクチュエータ１
６のシリンダ１６ａとグランジャ１６ｂがヒンジ結合さ
几ている。従って、駆動アクチュエータ１６のグランジ
ャ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、駆動アクチュエータ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ｎている。

こルらの各アーム素子２ａ・・・２ｅはそれぞれ中空状
に形成されており、それぞｎ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ｎ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
加を、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
が行なわ几る。

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ｎ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２１ａ１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ｎてい
る。そして、アーム駆動部ｌ日内には、前記水平軸Ｈと
同容にして５個の全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ｎが設けられている。そして、前記各中空軸２
１ａ・・・２１ｅにはそ几ぞれ駆動歯車群２２ａの各１
個の全歯歯車と噛車する歯車２２ｂが設けられている。

従って、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はそれぞ几駆動歯車群
２２ａと噛合しつつ公転する。また、最内側の中空軸２
１ｅ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ｎ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ｎたダクト配線ガイド乙を通して歯車
群２２ａと干渉することな（エアー駆動部１２と接続さ
几ている。

また、第５図から第７図に示すように、前記中空軸群２
１のうち、第１中空軸２１ａは第１アーム累子２ａの先
端部まで伸びており、その回転力はクラッチ２４ａおよ
びこ几に噛合し第２アーム素子２ｂに固着さｎた駆動歯
車２′７ｂを介して第２７−ム素子２ｂへ回転駆動力と
して付与さ几る。また、第２中空軸２１ｂは第２アーム
素子２ｂの先端まで伸びており、その回転力は同様にし
てクラッチ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ルる。この第２
アーム素子２ｂと第３アーム素子２ｃとの接合面はそ几
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がか設けられ
ている。また、第３アーム素子２ｃ内には後端が歯車を
もって前記伝達歯車群５と連結さ几ている第３中空軸２
１ｃが設けらルており、その回転力は先端部から全歯歯
車あ、２６および駆動歯車２′７ｄ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５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
、その回転力はクラッチ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几
る。

の接合面はそれぞｎ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ｎでいる。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の取付は状態を第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ルている。

この車輪１４は第５中空軸２１ｅの先端に螺着固定さ几
た円盤状のホイルあの外周に固着さ几ている。そして、
軸受２９　、３０によりホイルあおよび第５中空軸２１
ｅを軸受して、車輪１４の円滑回転が確保されている。

また、ホイル襲の外側にはラッパ状の成板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
挟持固着さ九ている。この成板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＆まぞの形成を鮒樒すスｔ−めｆ内喜１（Ｉ
Ｆ　＋！鼠枇１１ングあが埋設されている。そして、第
５中空軸２１ｅを通して挿通さｎて来た空気ダクトおよ
び配線ケーブル３７は成板３３を貫通し、むし状のバル
ブ％を通して車輪１４内に達している１、そのうち空気
ダクト３９は途中に仕切弁あ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几た局方向に複数個に
分割されている形状記憶合金リング３９へそｎ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
って温度が変化し、そｎに従って形状が第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犬ぎ（な
る。

仕切弁あは第９図（ａ）（ｂ）のように形成さ肚ている
。

すなわち、組立てら几た弁ケース３４ａ、３４ｂ内に弁
開閉を行なうニードル軸４０を設は−このニードル軸４
０を形状記憶合金スプリング４２によって上下動させ、
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４１を通して通電制御さｎ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工
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ば、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、移動体は太き（分けて移動体本体１、マニピ
ュレータ６、エアー駆動部１２およびアーム部により構
成さｎ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２．２０
車輪１４　、１４を立てて行なう。丁なわち、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ａ２１ｅ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
で管材の底面を走行し、左右の側方アーム２．２の車輪
１４　、１４をそ几ぞ几管４４の斜め上面に突張って移
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短管外の走行は第１２
図に示すように、管必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
ｎによって各中空軸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几る。

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
中円形で示さ九ている。）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ｎる。

また、第１４図（ａｌ（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っても、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３７を通して車輪１４
内へ空気が給排さ几ることにより、車輪１４の側面が接
地面４３と密着する。よって、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２１ｅ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成板お
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。よって、第２図に示すように垂直な壁面からな
る接地面４３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は仕切弁あの開閉や、形状記憶合
金リング３９、弾性リングあ、ホイル部、裏当環状体３
１等が変形することにより接地面４３と密着する。こ几
により、車輪１４は成板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、吸着力を犬ぎ（
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を通して成板あから接地面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、グロベラ、ジェッ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ｎる。

なお、車輪１４、ホイル邦、裏当環状部材３１、成板お
および両リングア、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ｎは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几た新素材でもよい。

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
となっても、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
設のプラント圧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ッチを設けたから、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（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ＩＶ−ＩＶ線に沿った拡大断面図、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ＶＩ
−ＶＩ線に沿った断面図、第７図は第５図の■−■線に
沿った断面図、第８図は車輪部分の一部切断側面図、第
９図（ａｔ　（ｂｌはそ几ぞｎ仕切弁の縦断側面図、第
１０図は制御系の一例を示すブロック図、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１
４図（ａ）（ｂ）（Ｃ）はそ几ぞれ車輪等の変形状態を
示す縦断側面図である。 ・・・アーム素子、３・・・下側アーム、１４・−・車
輪、２１・・・中空軸群、２１ａ・・・２１ｅ・・・中
空軸。 出願人代理人　猪　股　清 奉ｌ　図 尊２２図 第２３７ 秦４図 簗、５０ 地８図 本ｑ図 （，１２） ｎ （ｂ） 為１１図 ム４　１４ ４７２図 纂１３図 １　ｏ：ｅｂ漿劃側 ｆ二 ４７４図 手続補正書（方式） ％式％ １、事件の表示 昭和お年　特許願　第２００１４３号 ２、発明の名称 移動体 ３、補正をする者 事件との関係請ず〒シ性人 （３０７）東京芝浦電気株式会社 （ほか１名） ６、補正の対象 明細書 ７、補正の内容 明細書を別紙の通り浄書する（内容に変更なし）。

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（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（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って変形
   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、そ几ぞ几複数の中
   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ｎ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。