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JP2016033010A - Mobile robot - Google Patents

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Publication number
JP2016033010A
JP2016033010A JP2015148901A JP2015148901A JP2016033010A JP 2016033010 A JP2016033010 A JP 2016033010A JP 2015148901 A JP2015148901 A JP 2015148901A JP 2015148901 A JP2015148901 A JP 2015148901A JP 2016033010 A JP2016033010 A JP 2016033010A
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JP
Japan
Prior art keywords
mobile robot
cylindrical body
wheel
members
magnet
Prior art date
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Pending
Application number
JP2015148901A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
洋吾 高田
Yogo Takada
洋吾 高田
忠雄 川合
Tadao Kawai
忠雄 川合
政秀 松村
Masahide Matsumura
政秀 松村
直人 今城
Naoto Imajo
直人 今城
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Osaka Metropolitan University
University of Osaka NUC
Original Assignee
Osaka University NUC
Osaka City University PUC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Osaka University NUC, Osaka City University PUC filed Critical Osaka University NUC
Priority to JP2015148901A priority Critical patent/JP2016033010A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a mobile robot capable of surely moving without falling off from a cylindrical body.SOLUTION: A mobile robot according to the present invention that moves on a cylindrical body whose surface is made of metal and along its axial direction comprises a body part, at least a pair of wheel parts arranged on both sides of the body part and rotationally driven, and a holding part mounted to the body part and having a pair of holding members mounted to the body part and sandwiching the cylindrical body from radially outward. Each of the wheel parts comprises a base, a plurality of bar-like members radially projecting from the base, and a magnet mounted on a tip of each bar-like member. A contact angle of the magnet with respect to the surface of the cylindrical body can be adjusted.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、移動ロボットに関する。   The present invention relates to a mobile robot.

従来より行われている一般的な橋梁の点検作業は、橋梁の下方に作業用足場を設置した上で行われていた。すなわち、橋梁の下方に作業用足場を敷き詰め、作業員が行き来できる環境を構築した上で、その足場から作業者が橋梁の下部を点検する。また、橋梁の下方が道路の場合には、その道路に高所作業車を設置して橋梁の下部の点検を行う。その他、クレーン式点検車を用いて点検作業が行われる場合もある。   Conventional inspection work for a conventional bridge has been performed after a work scaffold is installed below the bridge. That is, a working scaffold is laid down below the bridge, and an environment in which workers can come and go is constructed, and the worker inspects the lower part of the bridge from the scaffold. In addition, when the road below the bridge is a road, an aerial work vehicle is installed on the road to inspect the lower part of the bridge. In addition, inspection work may be performed using a crane type inspection vehicle.

しかしながら、このような作業では、作業用足場の設置、特殊車両の設置などの準備に時間を要するほか、作業者の負担が大きいという問題がある。これを解決するため、例えば、非特許文献1には、無限軌道と永久磁石とを搭載したロボットが開示されており、永久磁石によって橋梁鋼板版にロボットを吸着させつつ、無限軌道によって橋梁鋼板版に沿って移動するように構成されている。そして、このロボットに搭載されたカメラで橋梁の点検を行っている。   However, in such work, there is a problem that it takes time to prepare for installation of a working scaffold, installation of a special vehicle, etc., and the burden on the operator is heavy. In order to solve this problem, for example, Non-Patent Document 1 discloses a robot equipped with an endless track and a permanent magnet, and the bridge steel plate with the endless track while adsorbing the robot to the bridge plate with the permanent magnet. It is comprised so that it may move along. The bridge is inspected with the camera mounted on the robot.

ところで、検査対象となる橋梁には、平坦な検査対象だけではなく、円筒体からなる検査対象も存在する。このような円筒状の検査対象は、ロボットとの接触状態が維持しがたく、これに起因して円筒体上での移動が難しかった。これに対して、例えば、特許文献1には、磁石を備えた一対の車輪を有する走行車が開示されており、この走行車においては、両車輪が円筒体の表面に垂直に当接するように車輪の角度が変更可能となっている。これにより、車輪を円筒体の表面にしっかりと固定することができる。   Incidentally, the bridge to be inspected includes not only a flat inspection object but also an inspection object made of a cylindrical body. Such a cylindrical inspection object is difficult to maintain a contact state with the robot, and thus it is difficult to move on the cylindrical body. On the other hand, for example, Patent Document 1 discloses a traveling vehicle having a pair of wheels provided with magnets. In this traveling vehicle, both wheels are in contact with the surface of the cylindrical body vertically. The wheel angle can be changed. Thereby, a wheel can be firmly fixed to the surface of a cylindrical body.

実開昭62−35211号公報Japanese Utility Model Publication No. 62-35211

iXs Research Corp.、"橋梁鋼床版超音波探傷ロボット"、[online]、[平成24年11月22日検索日] インターネット<http://www.ixs.co.jp/products/robot/saut-robot-j.html>iXs Research Corp., “Ultrasonic flaw detection robot for bridge steel floor slab”, [online], [Search date on November 22, 2012] Internet <http://www.ixs.co.jp/products/robot/saut -robot-j.html>

しかしながら、上記特許文献1の移動ロボットは、単に、車輪によって円筒体を挟み込んでいるだけであるため、依然として軸方向への移動は不安定であり、橋梁の点検に用いることが難しかった。   However, since the mobile robot of the above-mentioned Patent Document 1 simply holds the cylindrical body between the wheels, the movement in the axial direction is still unstable and it is difficult to use it for inspection of the bridge.

このように、現在提案されている点検ロボットには、実用化に問題があり、円筒状の検査対象には使用することができないため、改良が要望されていた。また、このような問題は橋梁の検査のほか、金属で構成された円筒状の対象面を移動するようなロボット全般に起こり得る問題であり、さらには円筒に限らず、筒状に形成された対象面を検査する場合にも起こり得る問題である。   Thus, since the inspection robot currently proposed has a problem in practical use and cannot be used for a cylindrical inspection object, improvement has been demanded. In addition to inspecting bridges, such problems are problems that can occur in general robots that move on a cylindrical target surface made of metal, and are not limited to cylinders, but are formed into cylinders. This is also a problem that can occur when inspecting the target surface.

そこで、本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、筒体から脱落することなく、確実に移動することが可能な移動ロボットを提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention has been made to solve such a problem, and an object thereof is to provide a mobile robot that can move reliably without dropping from the cylinder.

本発明は、表面が金属で構成された筒体上を軸方向に沿って移動する移動ロボットであって、本体部と、前記本体部の両側に配置され、回転駆動される少なくとも一対の車輪部と、前記本体部に取り付けられ、前記筒体を径方向外方から挟む一対の挟持部材を有する挟持部と、を備え、前記各車輪部は、基部と、前記基部から放射状に突出する複数の棒状部材と、前記各棒状部材の先端に取り付けられた磁石と、を備え、前記筒体の表面に対する前記磁石の接触角度を調整可能に構成されている。   The present invention is a mobile robot that moves along the axial direction on a cylinder whose surface is made of metal, and is provided with a main body portion and at least a pair of wheel portions that are arranged on both sides of the main body portion and are driven to rotate. And a clamping part having a pair of clamping members that are attached to the main body part and sandwich the cylindrical body from the outside in the radial direction, and each wheel part includes a base part and a plurality of radially projecting parts from the base part A rod-shaped member and a magnet attached to the tip of each of the rod-shaped members are provided so that the contact angle of the magnet with respect to the surface of the cylindrical body can be adjusted.

この構成によれば、各車輪部が、放射状に取り付けられた複数の棒状部材とその先端部に取り付けられた磁石とで構成されている。これにより、金属で構成された対象面に磁石によって移動ロボットを吸着させることができる。そして、車輪部の回転に伴って、いずれかの磁石が常に対象面に吸着しているため、移動ロボットが移動しても対象面から離脱するのを防止することができる。また、棒状部材は放射状に配置されているため、例えば、筒体の表面に段差が設けられている場合でも、この段差が隣接する棒状部材の間に入り込むため、段差を乗り越えることが可能となる。   According to this structure, each wheel part is comprised by the several rod-shaped member attached radially and the magnet attached to the front-end | tip part. Thereby, the mobile robot can be attracted to the target surface made of metal by the magnet. Since any of the magnets is always attracted to the target surface as the wheel portion rotates, it can be prevented that the mobile robot moves away from the target surface even if the mobile robot moves. In addition, since the rod-shaped members are arranged radially, for example, even when a step is provided on the surface of the cylinder, the step enters between adjacent rod-shaped members, so that the step can be overcome. .

また、筒体の表面に対して、車輪部の磁石の接触角度を調整可能に構成されている。したがって、筒体の径に合わせて、磁石の接触角度を最適に調整することができるため、対象面からの脱落を防止することができる。   Moreover, it is comprised so that adjustment of the contact angle of the magnet of a wheel part is possible with respect to the surface of a cylinder. Therefore, since the contact angle of the magnet can be optimally adjusted in accordance with the diameter of the cylinder, it is possible to prevent dropping from the target surface.

さらに、筒体を径方向外方から挟む一対の挟持部材を有する挟持部を備えているため、本体部が、筒体からずれるのを防止することができ、本体部が筒体の軸方向に沿って確実に移動できるようにすることができる。例えば、挟持部が設けられていない場合、一方の車輪部に空回りなどの不備が生じると、本体部は他方の車輪部の駆動により旋回し、軸方向に進行できなかったり、あるいは筒体から離脱するおそれがある。これに対して、本発明のように、車輪部とは別に、筒体を挟む挟持部材を設けることで、左右の車輪部の回転数が相違したり、一方の車輪部に不具合が生じたり、あるいは筒体の表面の凹凸により左右の両車輪部の回転に相違が生じても、移動ロボットを軸方向に沿って確実に移動させることができる。そのため、この移動ロボットにカメラ、センサーなどを搭載すれば、作業員が直接検査できないような対象面であっても、移動ロボットによる検査が可能となる。   Furthermore, since it has a clamping part having a pair of clamping members that clamp the cylindrical body from the outside in the radial direction, the main body part can be prevented from being displaced from the cylindrical body, and the main body part is in the axial direction of the cylindrical body. It can be ensured that it can move along. For example, when there is no clamping part, if one wheel part is deficient, such as idle rotation, the main body part turns by driving the other wheel part and cannot move in the axial direction, or it is detached from the cylinder There is a risk. On the other hand, like the present invention, separately from the wheel portion, by providing a clamping member that sandwiches the cylinder, the rotational speed of the left and right wheel portions is different, or one wheel portion has a problem, Alternatively, even if there is a difference in the rotation of the left and right wheel portions due to the irregularities on the surface of the cylinder, the mobile robot can be reliably moved along the axial direction. For this reason, if a camera, a sensor, or the like is mounted on this mobile robot, even a target surface that cannot be directly inspected by an operator can be inspected by the mobile robot.

上記のように、本体部を、筒体の表面に対する前記磁石の接触角度を調整可能に構成するには、種々の方法があるが、例えば、次のようにすることができる。すなわち、本体部が、前記車輪部がそれぞれ取り付けられる一対の支持部材を備え、前記両支持部材を、角度を調整可能に構成する。これにより、両支持部材の角度を調整することで、2つの車輪部の角度を変更することができる。例えば、両支持部材のなす角度が0度である場合には、2つの車輪部は平行になるが、両支持部材の角度を変化させることで、車輪部の端部(磁石)が互いに向き合うようにすることができる。これにより、筒体を車輪部で挟むこともできる。   As described above, there are various methods for configuring the main body portion so that the contact angle of the magnet with the surface of the cylindrical body can be adjusted. For example, the main body portion can be configured as follows. That is, the main body portion includes a pair of support members to which the wheel portions are respectively attached, and the both support members are configured to be adjustable in angle. Thereby, the angle of two wheel parts can be changed by adjusting the angle of both support members. For example, when the angle formed by the two support members is 0 degree, the two wheel portions are parallel to each other, but the end portions (magnets) of the wheel portions face each other by changing the angles of the two support members. Can be. Thereby, a cylinder can also be pinched | interposed with a wheel part.

挟持部は、種々の構成にすることができるが、例えば、前記本体部から前記筒体の軸方向に延びるとともに、前記挟持部材が取り付けられる延長部を備えるように構成することができる。   The sandwiching portion can have various configurations. For example, the sandwiching portion can be configured to extend from the main body portion in the axial direction of the cylindrical body and include an extension portion to which the sandwiching member is attached.

また、本体部を一対の支持部材で構成する場合には、次のように挟持部を構成することができる。すなわち、前記挟持部が、前記本体部から前記筒体の軸方向に延びる一対の延長部材を備え、前記各延長部材に、前記挟持部材がそれぞれ取り付けられ、前記各延長部材を、前記各支持部材にそれぞれ取り付ける。こうすることで、両支持部材の角度が変わると、両挟持部材の角度も変更することができる。これにより、筒体の径に合わせて、両挟持部材の角度を変更し、筒体を挟むことができる。   Further, when the main body portion is constituted by a pair of support members, the clamping portion can be constituted as follows. That is, the sandwiching portion includes a pair of extension members extending from the main body portion in the axial direction of the cylindrical body, the sandwiching members are attached to the extension members, and the extension members are connected to the support members. Attach to each. By doing so, when the angles of the two supporting members are changed, the angles of the both holding members can also be changed. Thereby, according to the diameter of a cylinder, the angle of both clamping members can be changed and a cylinder can be clamped.

上記各移動ロボットにおいて、前記挟持部に、前記筒体の表面に当接可能な少なくとも1つの補助車輪を備えることができる。これにより、挟持部を筒体に沿ってスムーズに移動させることができる。   In each of the above mobile robots, at least one auxiliary wheel capable of contacting the surface of the cylindrical body can be provided in the holding portion. Thereby, a clamping part can be moved smoothly along a cylinder.

上記各移動ロボットにおいては、前記車輪部を駆動するための信号を外部からの無線で受信する通信部をさらに備えることができる。このようにすると、移動ロボットを離れた位置から遠隔操作することができ、例えば、橋梁などの検査を容易に行うことができる。このほか、遠隔操作を行うのではなく、所定のルートを経るように自動的に移動するように構成することもできる。   Each of the mobile robots may further include a communication unit that wirelessly receives a signal for driving the wheel unit from the outside. In this way, the mobile robot can be remotely operated from a remote position, and for example, inspection of a bridge or the like can be easily performed. In addition to this, it is also possible to configure not to perform remote operation but to automatically move along a predetermined route.

上記各移動ロボットにおいては、前記車輪部の軸心と前記移動ロボットの重心との間の距離であって、前記筒体の軸方向に沿う距離を、10mm以内とすることができる。これにより、移動ロボットの走行中のピッチングを低減することができる。   In each of the mobile robots described above, the distance between the axis of the wheel portion and the center of gravity of the mobile robot, and the distance along the axial direction of the cylindrical body can be within 10 mm. Thereby, the pitching during traveling of the mobile robot can be reduced.

上記各移動ロボットにおいては、前記車輪部の軸心と前記移動ロボットの重心との間の距離であって、前記筒体の軸方向に沿う距離が、前記車輪部の軸心から前記延長部材の先端までの長さの10%以内とすることができる。   In each of the mobile robots, the distance between the axis of the wheel unit and the center of gravity of the mobile robot, and the distance along the axial direction of the cylindrical body is the distance between the axis of the wheel unit and the extension member. It can be within 10% of the length to the tip.

本発明に係る移動ロボットによれば、筒体上を確実に移動させることができる。   With the mobile robot according to the present invention, it is possible to reliably move the cylinder.

本発明の一実施形態に係る移動ロボットの平面図である。It is a top view of the mobile robot which concerns on one Embodiment of this invention. 図1の正面図である。It is a front view of FIG. 図1の側面図である。It is a side view of FIG. 図1の移動ロボットの角度変更を説明するための正面図である。It is a front view for demonstrating the angle change of the mobile robot of FIG. 図1の移動ロボットに用いられるモータドライバの構成の一例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows an example of a structure of the motor driver used for the mobile robot of FIG. 図1の移動ロボットに用いられる不思議歯車機構の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the mysterious gear mechanism used for the mobile robot of FIG. 磁石の磁力を検討するモデル図である。It is a model figure which examines the magnetic force of a magnet. 図7のモデルにおける磁石の磁力と鋼材との距離との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the magnetic force of the magnet in the model of FIG. 7, and the distance with steel materials. 傾斜した磁石の磁力を検討するモデル図である。It is a model figure which examines the magnetic force of the inclined magnet. 図9のモデルにおける磁石の磁力と鋼材との距離との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the magnetic force of the magnet in the model of FIG. 9, and the distance with steel materials. 円筒体を移動する移動ロボットのモデル図である。It is a model figure of the mobile robot which moves a cylindrical body. 平坦な鋼板上を移動する移動ロボットのモデル図である。It is a model figure of the mobile robot which moves on a flat steel plate. ピッチングを検討した移動ロボットのモデルの側面図である。It is a side view of the model of the mobile robot which examined pitching. 図13の平面図部ある。It is a top view part of FIG. ピッチ角度θの時間変化を示すグラフである。It is a graph which shows the time change of pitch angle (theta).

発明の実施の形態BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

以下、本発明に係る移動ロボットの一実施形態について図面を参照しつつ説明する。図1はこの移動ロボットの平面図、図2は図1の正面図、図3は図1の側面図である。本実施形態に係る移動ロボットは、橋梁などの鋼材(金属)で構成された建造物の検査を行うためのものであり、特に、表面が金属で構成された円筒体上を移動しつつ、検査を行うものである。   Hereinafter, an embodiment of a mobile robot according to the present invention will be described with reference to the drawings. 1 is a plan view of the mobile robot, FIG. 2 is a front view of FIG. 1, and FIG. 3 is a side view of FIG. The mobile robot according to the present embodiment is for inspecting a building made of steel (metal) such as a bridge, and in particular, inspecting while moving on a cylindrical body whose surface is made of metal. Is to do.

図1に示すように、この移動ロボットは、本体部1と、この本体部1の両側に取り付けられた一対の車輪部21,22と、これら車輪部21,22をそれぞれ駆動する一対の車輪駆動部31,32と、を備えている。また、本体部1には、円筒体を挟むための挟持部8が取り付けられている。以下、各部材について詳細に説明する。なお、図2及び図3では、説明の便宜上、一部の部材を省略して記載している。   As shown in FIG. 1, the mobile robot includes a main body 1, a pair of wheel parts 21 and 22 attached to both sides of the main body 1, and a pair of wheel drives that respectively drive the wheel parts 21 and 22. Parts 31 and 32. The main body 1 is attached with a clamping portion 8 for sandwiching the cylindrical body. Hereinafter, each member will be described in detail. In FIG. 2 and FIG. 3, for convenience of explanation, some members are omitted.

<1.本体部>
図1〜図3に示すように、本体部1は、一対の板状の支持部材11、12を備えており、これら支持部材11、12は、ヒンジ13を介して互いに角度を調整可能に連結されている。そして、各支持部材11、12には、上述した車輪部21,22がそれぞれ取り付けられている。ここで、各支持部材11、12、各車輪部21,22、及び各車輪駆動部31,32は、概ね同一構成であるため、以下では、説明の便宜上、同一構成の部材について、図2の右側に配置された部材を第1,左側に配置された部材を第2と称することとする。例えば、図2の右側に配置された支持部材は第1支持部材11と称し、左側に配置された支持部材は第2支持部材12と称する。また、以下では、この移動ロボットが円筒体上を移動する方向を、前後方向または軸方向、それと垂直な方向、つまり支持部材11,12が並ぶ方向を幅方向または左右方向と称することがある。
<1. Main unit>
As shown in FIGS. 1 to 3, the main body 1 includes a pair of plate-like support members 11 and 12, and these support members 11 and 12 are connected to each other via a hinge 13 so that the angle can be adjusted. Has been. The wheel members 21 and 22 are attached to the support members 11 and 12, respectively. Here, since each support member 11 and 12, each wheel part 21 and 22, and each wheel drive part 31 and 32 are the substantially same structures, below, about the member of the same structure for convenience of explanation, FIG. The member disposed on the right side is referred to as the first member and the member disposed on the left side is referred to as the second member. For example, the support member disposed on the right side in FIG. 2 is referred to as a first support member 11, and the support member disposed on the left side is referred to as a second support member 12. Hereinafter, the direction in which the mobile robot moves on the cylindrical body may be referred to as the front-rear direction or the axial direction, and the direction perpendicular thereto, that is, the direction in which the support members 11 and 12 are arranged is referred to as the width direction or the left-right direction.

まず、第1支持部材11と第2支持部材12との連結について説明する。各支持部材11,12は、矩形の板状に形成されており、一辺同士が対向するように配置され、ヒンジ13によって連結されている。そして、両支持部材11、12の角度は、後述する角度調整機構4により調整可能となっている。   First, the connection between the first support member 11 and the second support member 12 will be described. Each support member 11, 12 is formed in a rectangular plate shape, is arranged so that one side faces each other, and is connected by a hinge 13. And the angle of both the supporting members 11 and 12 can be adjusted with the angle adjustment mechanism 4 mentioned later.

また、第1支持部材11の下面には、車輪部21、22や角度調整機構4を駆動するためのメインコントローラ5が取り付けられており、このメインコントローラ5から後述する駆動用のDCモータへ駆動信号が送信される。また、このメインコントローラ5へは、同じく第1支持部材11に取り付けられた受信機6から操作信号が送信される。そして、この受信機6に対しては、ロボット外部の送信機(図示省略)から操作のための無線信号が送信される。一方、第2支持部材12には、電池ボックス7が設けられており、これが各DCモータと他の電子機器の電源となる。   Further, a main controller 5 for driving the wheel portions 21 and 22 and the angle adjusting mechanism 4 is attached to the lower surface of the first support member 11, and the main controller 5 is driven to a driving DC motor described later. A signal is transmitted. In addition, an operation signal is transmitted to the main controller 5 from a receiver 6 similarly attached to the first support member 11. A radio signal for operation is transmitted to the receiver 6 from a transmitter (not shown) outside the robot. On the other hand, the battery box 7 is provided in the 2nd supporting member 12, and this becomes a power supply of each DC motor and another electronic device.

次に、角度調整機構4について、図4を参照しつつ説明する。図4は移動ロボットの角度変更を説明するための正面図である。同図に示すように、第2支持部材12の上面には角度調整用の第3モータ41が設けられており、この第3モータ41の回転軸に第1リンク部材42が固定されている。この第1リンク部材42は、一方の端部が第3モータ41の回転軸に固定され、他方の端部が第1支持部材11側を向くように延びている。そして、この他方の端部には、第2リンク部材43が揺動可能に連結されている。第2リンク部材43は、一方の端部が第1リンク部材42に連結され、他方の端部は、第1支持部材11の上面に揺動可能に連結されている。   Next, the angle adjustment mechanism 4 will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a front view for explaining the angle change of the mobile robot. As shown in the figure, a third motor 41 for angle adjustment is provided on the upper surface of the second support member 12, and the first link member 42 is fixed to the rotation shaft of the third motor 41. The first link member 42 has one end fixed to the rotation shaft of the third motor 41 and the other end extending so as to face the first support member 11 side. The second link member 43 is swingably connected to the other end. The second link member 43 has one end connected to the first link member 42 and the other end connected to the upper surface of the first support member 11 so as to be swingable.

この構成により、第3モータ41を駆動し、例えば、図4(b)に示すように、第1リンク部材42が第2支持部材12から離れる方向に揺動すると、これに伴って第1リンク部材42と第2リンク部材43とのなす角が小さくなる。これにより、第2リンク部材43が第2支持部材12を第1支持部材11に対して揺動させ、両支持部材11,12のなす角度が小さくなる。このように、第3モータを駆動し、第1リンク部材を揺動させることで、両支持部材の角度を調整することができ、これにより、車輪部21,22の角度も変更される。例えば、図4(a)に示すように、両支持部材11,12が平行に配置されている場合には、各車輪部21,22の先端部は平行であるが、図4(b)に示すように、両支持部材11,12の角度が変わると、車輪部21,22の先端部の角度も変更され、曲面に沿うようになる。   With this configuration, when the third motor 41 is driven and the first link member 42 swings away from the second support member 12, for example, as shown in FIG. The angle formed by the member 42 and the second link member 43 is reduced. Thereby, the 2nd link member 43 rocks the 2nd support member 12 with respect to the 1st support member 11, and the angle which both the support members 11 and 12 make becomes small. Thus, by driving the third motor and swinging the first link member, the angles of the support members can be adjusted, whereby the angles of the wheel portions 21 and 22 are also changed. For example, as shown in FIG. 4A, when both support members 11 and 12 are arranged in parallel, the tip portions of the wheel portions 21 and 22 are parallel, but in FIG. As shown, when the angles of the support members 11 and 12 are changed, the angles of the front end portions of the wheel portions 21 and 22 are also changed to follow the curved surface.

<2.車輪部及び車輪駆動部>
次に、車輪部21,22及びこれを駆動する車輪駆動部31、32の構成について説明する。両車輪部21,22及び車輪駆動部31、32の構成は概ね同じであるため、以下では、第1支持部材11に取り付けられた第1車輪部21及び第1車輪駆動部31について説明する。
<2. Wheel part and wheel drive part>
Next, the structure of the wheel parts 21 and 22 and the wheel drive parts 31 and 32 that drive them will be described. Since the configurations of the wheel units 21 and 22 and the wheel drive units 31 and 32 are substantially the same, the first wheel unit 21 and the first wheel drive unit 31 attached to the first support member 11 will be described below.

図1〜図3に示すように、第1支持部材11の下面には、第1車輪駆動部31を構成する第1モータドライバ311、第1DCモータ312、及び第1ギヤボックス313が取り付けられている。第1モータドライバ311は、メインコントローラ5、電池ボックス7、及び第1DCモータ312と電気的に接続されており、メインコントローラ5から送信された駆動信号を受信するとともに、電池ボックス7から供給される電流により、第1DCモータ312を駆動する。   As shown in FIGS. 1 to 3, a first motor driver 311, a first DC motor 312, and a first gear box 313 constituting the first wheel drive unit 31 are attached to the lower surface of the first support member 11. Yes. The first motor driver 311 is electrically connected to the main controller 5, the battery box 7, and the first DC motor 312, receives the drive signal transmitted from the main controller 5, and is supplied from the battery box 7. The first DC motor 312 is driven by the current.

第1モータドライバ311の構成は、特には限定されず、種々のものを挙げることができるが、例えば、図5に示すように、4個のFETと2個のNPNトランジスタを用いた速度可変型Hブリッジ回路を採用することができる。   The configuration of the first motor driver 311 is not particularly limited, and various types can be cited. For example, as shown in FIG. 5, a variable speed type using four FETs and two NPN transistors. An H-bridge circuit can be employed.

そして、第1DCモータ312のドライブシャフト(図示省略)は、第1ギヤボックス313に連結されている。また、第1ギヤボックス313は、出力シャフト314を備えており、この出力シャフト314は第1支持部材11の側方へ突出し、第1車輪部21が連結されている。この構成により、第1DCモータ312のドライブシャフトの回転が減速されて、出力シャフト314から出力される。第1ギヤボックス313は種々の構成が可能であり、通常の歯車のほか、遊星歯車機構や不思議歯車機構を用いたり、これらを適宜組み合わせることもできる。   A drive shaft (not shown) of the first DC motor 312 is connected to the first gear box 313. The first gear box 313 includes an output shaft 314. The output shaft 314 protrudes to the side of the first support member 11, and the first wheel portion 21 is connected to the first gear box 313. With this configuration, the rotation of the drive shaft of the first DC motor 312 is decelerated and output from the output shaft 314. The first gear box 313 can have various configurations. In addition to a normal gear, a planetary gear mechanism or a mysterious gear mechanism can be used, or these can be appropriately combined.

ここで、一例を挙げると、図6に示すような不思議歯車と通常の歯車を組み合わせたギヤボックスを用いることができる。同図に示すように、不思議歯車機構は、サンギヤG1、プラネタリギヤG2、プラネタリキャリアG3、固定ギヤG4、及びアウターギヤG5を備えた遊星歯車機構を変形したものであり、遊星歯車機構のプラネタリギヤG2において、固定ギヤG4と噛み合う歯数が、アウターギヤG5と噛み合う歯数と等しいものである。この不思議歯車の減速比は、以下の式によって求められる。なお、ZSはサンギヤG1の歯数、ZFは固定ギヤG4の歯数、ZOはアウターギヤG5の歯数である。 Here, as an example, a gear box in which a mysterious gear as shown in FIG. 6 is combined with a normal gear can be used. As shown in the figure, the mysterious gear mechanism is a modification of the planetary gear mechanism including the sun gear G1, the planetary gear G2, the planetary carrier G3, the fixed gear G4, and the outer gear G5. In the planetary gear G2 of the planetary gear mechanism, The number of teeth meshing with the fixed gear G4 is equal to the number of teeth meshing with the outer gear G5. The reduction gear ratio of this mysterious gear is obtained by the following equation. Z S is the number of teeth of the sun gear G1, Z F is the number of teeth of the fixed gear G4, and Z O is the number of teeth of the outer gear G5.

例えば、サンギヤG1の歯数ZSを8,固定ギヤG4の歯数ZFを50,アウターギヤG5の歯数ZOを48とすると減速比Rgearは−174と算出され、逆回転方向に大幅に減速して回転する。モータトルクは,この減速機構によって(174×伝達効率η)倍に増大する。伝達効率ηは,クドリャフツェフの式において,個々の歯車間の伝達効率を一律ηgとすると,以下の式のように得られる。 For example, if the number of teeth Z S of the sun gear G1 is 8, the number of teeth Z F of the fixed gear G4 is 50, and the number of teeth Z O of the outer gear G5 is 48, the reduction ratio R gear is calculated to be −174, and in the reverse rotation direction. It decelerates significantly and rotates. The motor torque is increased by (174 × transmission efficiency η) times by this reduction mechanism. The transmission efficiency η can be obtained by the following equation, assuming that the transmission efficiency between individual gears is uniformly ηg in the Kudryavtsev equation.

例えば、ηg=90%のときは,η=42.3%と算出され,ηg=85%のときは、η=21.6%と算出される。   For example, when ηg = 90%, η = 42.3% is calculated, and when ηg = 85%, η = 21.6%.

また、減速比をさらに向上するため、第1ギヤボックス313には、不思議歯車の出力軸に小歯車を取り付け、この小歯車に大歯車を噛み合わせるとともに、この大歯車に出力シャフト314を取り付けることができる。一例として、小歯車の歯数を16,大歯車の歯数を72とすると、減速比は4.5となる。これにより、第1ギヤボックス313の減速比は774(=172*4.5)となる。   In order to further improve the reduction ratio, the first gear box 313 has a small gear attached to the output shaft of the mysterious gear, the large gear meshed with the small gear, and the output shaft 314 attached to the large gear. Can do. As an example, if the number of teeth of the small gear is 16 and the number of teeth of the large gear is 72, the reduction ratio is 4.5. As a result, the reduction ratio of the first gear box 313 is 774 (= 172 * 4.5).

次に、第1車輪部21について、図3を参照しつつ説明する。図3に示すように、第1車輪部21は、出力シャフト314に連結された円筒状の基部211と、この基部211から放射状に突出する8本の棒状部材212と、を備えている。すなわち、棒状部材212は、基部211の外周面から45度おきに設けられており、各棒状部材212の先端には、磁石213が取り付けられている。但し、棒状部材212の数は適宜変更可能であり、例えば、8〜10本(隣接する棒状部材212間の角度が45〜36°)とすることができる。これは、8本より少ないと、後述するように、車輪部21,22の回転位置によっては、2つの車輪部21,22のいずれにおいても磁石213,223が円筒体に吸着していない場合が起こり得るからであり、10本より多いと、例えば、円筒体の表面に段差がある場合、棒状部材212間の隙間が狭くなりすぎて、この隙間に段差が入り込まない可能性があることによる。   Next, the first wheel portion 21 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 3, the first wheel portion 21 includes a cylindrical base portion 211 connected to the output shaft 314, and eight rod-like members 212 protruding radially from the base portion 211. That is, the bar-shaped member 212 is provided every 45 degrees from the outer peripheral surface of the base 211, and a magnet 213 is attached to the tip of each bar-shaped member 212. However, the number of the rod-shaped members 212 can be changed as appropriate, and can be, for example, 8 to 10 (the angle between adjacent rod-shaped members 212 is 45 to 36 °). If this is less than eight, as will be described later, depending on the rotational position of the wheel portions 21, 22, the magnets 213, 223 may not be attracted to the cylindrical body in either of the two wheel portions 21, 22. This is because, if there are more than ten, for example, when there is a step on the surface of the cylindrical body, the gap between the rod-shaped members 212 becomes too narrow, and the step may not enter the gap.

磁石213は、内部空間を有する円筒状に形成されており、この内部空間に挿入されたネジ(図示省略)が、棒状部材212の先端にネジ止めされている。これにより、磁石213は、棒状部材212の軸周りに回転可能となっている。ここで用いられる磁石213は、永久磁石により構成される。その種類は特には限定されないが、例えば、ネオジム磁石を用いることができる。また、磁石213の表面には、必要に応じてゴム接着剤を塗布することができる。これは、磁石213と円筒体との間の滑りを抑制するためのものである。磁石213の円筒体(金属面)への吸着強度としては、例えば、1つの磁石213で支持できる物体の重量が大きいほど好ましい。例えば、ここで用いられる磁石213に要求される性能として、1つの磁石213が支持可能な重量が、移動ロボットの重量の1倍以上であることが好ましく、2倍以上であることがさらに好ましく、3倍以上であることが特に好ましい。但し、これは、移動ロボットが円筒体にぶら下がった状態で移動するような過酷な条件での使用を想定したものであり、水平方向に延びる円筒体の上面を移動する場合には、移動ロボットの重量よりも小さくても構わない。   The magnet 213 is formed in a cylindrical shape having an internal space, and a screw (not shown) inserted into the internal space is screwed to the tip of the rod-shaped member 212. Thereby, the magnet 213 can rotate around the axis of the rod-shaped member 212. The magnet 213 used here is a permanent magnet. Although the kind is not specifically limited, For example, a neodymium magnet can be used. A rubber adhesive can be applied to the surface of the magnet 213 as necessary. This is for suppressing slippage between the magnet 213 and the cylindrical body. As the adsorption strength of the magnet 213 to the cylindrical body (metal surface), for example, it is preferable that the weight of an object that can be supported by one magnet 213 is larger. For example, as the performance required for the magnet 213 used here, the weight that can be supported by one magnet 213 is preferably 1 or more times the weight of the mobile robot, more preferably 2 or more times, It is particularly preferably 3 times or more. However, this is intended for use under severe conditions where the mobile robot moves in a state of hanging from the cylindrical body. When moving the upper surface of the cylindrical body extending in the horizontal direction, It may be smaller than the weight.

また、第1車輪部21は回転をするため、磁石213は車輪部21の回転に伴って、円筒体への吸着と離脱を繰り返す。したがって、磁石213の吸着が強すぎると、離脱できないという問題が生じるため、この点について検討する。   Moreover, since the 1st wheel part 21 rotates, the magnet 213 repeats adsorption | suction and detachment | leave to a cylindrical body with rotation of the wheel part 21. FIG. Therefore, if the magnet 213 is attracted too strongly, there is a problem that it cannot be detached.

例えば、図7に示すように、直径8mm,厚さ5mmで表面磁束密度が0.45Tのネオジム磁石からなる磁石について検討すると、これが鋼材に吸着した場合、15N以上の力を加えなければ引き離すことができない。そこで、磁石と鋼材との間に距離Lを設けると、図8に示すように、その距離Lに応じて磁力は低下する。なお、図8はネオマグ(株)の磁石空隔磁束密度・吸着力計算ツールを用いて得た結果をプロットしたものである。磁石との間の距離が0.4mmのとき,磁力は14.7Nとして得られる。なお、ここでは、磁石・鋼材間距離が著しく近い場合,理論的に解析困難になるため、0.0mm<L<0.4mmの領域は、0.4mmと同じ14.7Nと仮定しモデル化する。そして、磁石と鋼材が面と面で接触している状態から、車輪部が少し回転(角度α)すると、図9のように磁石と鉄材間の距離が場所によって異なる。例えば、L=cの場合、磁力Fmは以下の式のように積分して得ることができる。c=0.4mmの場合の数値計算した結果を図10に示す。   For example, as shown in FIG. 7, when a magnet composed of a neodymium magnet having a diameter of 8 mm, a thickness of 5 mm, and a surface magnetic flux density of 0.45 T is considered, if this magnet is adsorbed to a steel material, it will be pulled away unless a force of 15 N or more is applied. I can't. Therefore, when a distance L is provided between the magnet and the steel material, the magnetic force decreases according to the distance L as shown in FIG. FIG. 8 is a plot of the results obtained using the magnet air gap magnetic flux density / adsorption force calculation tool of Neomag Co., Ltd. When the distance to the magnet is 0.4 mm, the magnetic force is obtained as 14.7N. Here, since the analysis becomes theoretically difficult when the distance between the magnet and the steel material is extremely short, the area of 0.0 mm <L <0.4 mm is assumed to be 14.7 N, which is the same as 0.4 mm. To do. And if the wheel part rotates a little (angle (alpha)) from the state which the magnet and steel materials are contacting in the surface, the distance between a magnet and iron materials changes with places like FIG. For example, when L = c, the magnetic force Fm can be obtained by integration as in the following equation. The numerical calculation result in the case of c = 0.4 mm is shown in FIG.

ここで、rは磁石の半径である。α=22.5°のとき、Fm約1.2Nである。したがって、α=0のときと比較して8%にまで低下しており、円筒体から磁石213を引き離す力は小さい。そのため、車輪部21の基部211に作用させるトルクを調整し、磁石213の下面全体が円筒体100に接触しているときに、これを円筒体100から離間させる力を付与できれば、その後は、車輪部21の回転により磁石213が円筒体から傾斜するため、磁力が低下していく。   Here, r is the radius of the magnet. When α = 22.5 °, Fm is about 1.2N. Therefore, it is reduced to 8% compared to when α = 0, and the force for pulling the magnet 213 away from the cylindrical body is small. Therefore, if the torque which acts on the base part 211 of the wheel part 21 is adjusted, and the entire lower surface of the magnet 213 is in contact with the cylindrical body 100, a force for separating the magnet from the cylindrical body 100 can be applied. Since the magnet 213 is inclined from the cylindrical body by the rotation of the portion 21, the magnetic force is reduced.

<3.挟持部>
次に、挟持部8について説明する。図1〜図3に示すように、挟持部8は、各支持部材11,12にそれぞれ取り付けられた延長部材81,82と、各延長部材81,82にそれぞれ取り付けられた挟持部材831,832と、を備えている。すなわち、第1支持部材11には、第1延長部材81及び第1挟持部材831が取り付けられ、第2支持部材12には第2延長部材82及び第2挟持部材832が取り付けられている。
<3. Nipping part>
Next, the clamping part 8 is demonstrated. As shown in FIGS. 1 to 3, the clamping unit 8 includes extension members 81 and 82 attached to the support members 11 and 12, and clamping members 831 and 832 attached to the extension members 81 and 82, respectively. It is equipped with. That is, the first extension member 81 and the first clamping member 831 are attached to the first support member 11, and the second extension member 82 and the second clamping member 832 are attached to the second support member 12.

第1延長部材81は、第1支持部材11から後方へ延びる棒状の第1水平部811と、この第1水平部811の後端部から垂直(図2及び図3の上方)に延びる棒状の第1垂直部812と、を有するL字型に形成されている。また、第1垂直部812の先端部には第1補助車輪841が回転自在に取り付けられている。このとき、第1補助車輪841の第1支持部材11の上面からの垂直方向の距離が、上述した第1車輪部21の磁石213とほぼ同じ位置になるように、第1垂直部812の長さが設定されている。さらに、第1垂直部812の先端には、上述した第1挟持部材831が取り付けられている。第1挟持部材831は円弧状に形成された棒状の部材で構成され、第1垂直部812の先端から上方に向かって延びている。   The first extending member 81 includes a rod-shaped first horizontal portion 811 extending rearward from the first support member 11 and a rod-shaped portion extending vertically (upward in FIGS. 2 and 3) from the rear end portion of the first horizontal portion 811. And an L-shape having a first vertical portion 812. A first auxiliary wheel 841 is rotatably attached to the tip of the first vertical portion 812. At this time, the length of the first vertical portion 812 is such that the vertical distance from the upper surface of the first support member 11 of the first auxiliary wheel 841 is substantially the same position as the magnet 213 of the first wheel portion 21 described above. Is set. Further, the above-described first clamping member 831 is attached to the tip of the first vertical portion 812. The first clamping member 831 is a rod-shaped member formed in an arc shape, and extends upward from the tip of the first vertical portion 812.

第2延長部材82及び第2挟持部材832も同様に構成されているが、第2挟持部材832は、第1挟持部材831と対象な形状に形成されている。すなわち、第1及び第2挟持部材831,832は、ともに幅方向の外側に向かって凸となるような円弧状に形成されており、これら挟持部材831,832によって、円筒体を下側から挟むようになっている。このとき、各挟持部材831,832は、円筒体の外周面に沿うように、変形可能(弾性変形あるいは塑性変形可能)な材料で形成されていることが好ましい。   The second extending member 82 and the second holding member 832 are configured in the same manner, but the second holding member 832 is formed in a target shape with the first holding member 831. That is, the first and second clamping members 831 and 832 are both formed in an arc shape that is convex outward in the width direction, and the cylindrical body is sandwiched from below by these clamping members 831 and 832. It is like that. At this time, it is preferable that the holding members 831 and 832 are formed of a deformable (elastically or plastically deformable) material along the outer peripheral surface of the cylindrical body.

<4.移動ロボットの動作>
以上のように構成された移動ロボットは、図11に示すように、橋梁などの鋼材で構成された円筒体100の表面を移動する。したがって、図示は省略するが、本体部1にカメラや各種センサ(例えば、温度センサー、渦電流式探傷プローブ、超音波センサー、レーダー探査システムなど)を取り付ければ、建造物の表面を検査することができる。
<4. Movement of mobile robot>
As shown in FIG. 11, the mobile robot configured as described above moves on the surface of a cylindrical body 100 made of a steel material such as a bridge. Therefore, although illustration is omitted, if a camera or various sensors (for example, a temperature sensor, an eddy current type flaw detection probe, an ultrasonic sensor, a radar exploration system, etc.) are attached to the main body 1, the surface of the building can be inspected. it can.

その際、作業者は、まず、移動ロボットを円筒体100の表面に設置する。このとき、角度調整機構4を駆動することで、両支持部材11,12の角度を調整し、各車輪部21の磁石213の先端面が円筒体100に対して概ね平行に接するようにする。これにより、2つの車輪部21、22それぞれにおいていずれかの磁石213、223が円筒体100に強固に吸着し、移動ロボットが円筒体100に固定された状態となる。同時に、両挟持部材831,832により、円筒体100を挟むようにする。両挟持部材831,832間の距離は、支持部材11,12の角度がつけられることで狭まるため、円筒体100をしっかりと挟むことができる。また、各挟持部材831,832が変形可能であれば、円筒体100の表面に沿うように適宜変形させてもよい。   At that time, the worker first installs the mobile robot on the surface of the cylindrical body 100. At this time, the angle adjustment mechanism 4 is driven to adjust the angles of the support members 11 and 12 so that the tip surfaces of the magnets 213 of the respective wheel portions 21 are in contact with the cylindrical body 100 substantially in parallel. Thereby, one of the magnets 213 and 223 is firmly attracted to the cylindrical body 100 in each of the two wheel portions 21 and 22, and the mobile robot is fixed to the cylindrical body 100. At the same time, the cylindrical body 100 is sandwiched between the both clamping members 831 and 832. Since the distance between both the clamping members 831 and 832 is narrowed by the angle of the support members 11 and 12, the cylindrical body 100 can be firmly clamped. Further, as long as each of the clamping members 831 and 832 can be deformed, it may be appropriately deformed along the surface of the cylindrical body 100.

こうして、移動ロボットが円筒体100に装着されると、外部から無線の送信機により、操作信号を移動ロボットの受信機6に送信する。このとき、円筒体100への設置を作業者が行うのではなく、移動ロボットを操作して、円筒体100に装着することもできる。   Thus, when the mobile robot is mounted on the cylindrical body 100, an operation signal is transmitted from the outside to the mobile robot receiver 6 by a wireless transmitter. At this time, the operator does not perform installation on the cylindrical body 100 but can also attach the cylindrical body 100 by operating the mobile robot.

そして、受信機6が信号を受信すると、この信号はメインコントローラ5に送信される。メインコントローラ5は、この信号を処理し、第1及び第2モータドライバ311,321にそれぞれ送信する。これらモータドライバ311,321には、正転又は反転の指令信号(以下、FWD信号またはBWD信号という)とモータに掛かる電圧を制御するPWM信号とが送信される。例えば、受信機6が前進信号を受けると、メインコントローラ5から、FWD信号と高Duty比のPWM信号が各モータドライバ311,321に送信される。これにより、第1及び第2DCモータ312,322は、同じ回転数で正方向に回転する。   Then, when the receiver 6 receives a signal, this signal is transmitted to the main controller 5. The main controller 5 processes this signal and sends it to the first and second motor drivers 311 and 321, respectively. These motor drivers 311 and 321 receive a forward or reverse command signal (hereinafter referred to as an FWD signal or a BWD signal) and a PWM signal for controlling a voltage applied to the motor. For example, when the receiver 6 receives the forward signal, the main controller 5 transmits an FWD signal and a PWM signal having a high duty ratio to the motor drivers 311 and 321. As a result, the first and second DC motors 312 and 322 rotate in the positive direction at the same rotational speed.

このとき、各車輪部21,22は回転し、それぞれの車輪部21,22で少なくとも1つの磁石213,223が円筒体100に吸着するため、移動ロボットは、円筒体100に吸着したまま移動できる。したがって、移動ロボットが円筒体100に吊り下げられた状態での移動が可能となる。   At this time, each wheel part 21, 22 rotates, and at least one magnet 213, 223 is attracted to the cylindrical body 100 by each wheel part 21, 22, so that the mobile robot can move while being attracted to the cylindrical body 100. . Therefore, the mobile robot can be moved while being suspended from the cylindrical body 100.

また、円筒体100上を移動するのみならず、平坦な鋼板(金属面)上を移動することもできる。この場合には、図12に示すように、支持部材11の下面を下側に向け、挟持部材831を鋼板Hから反対方向に延びるように配置した状態で、車輪部21の磁石を鋼板Hに吸着させる。これにより、移動ロボットは、挟持部8を引きずりながら、鋼板上を移動することができる。このとき、右側の第1DCモータと左側の第2DCモータとで異なるDuty比のPWM信号を送信し、左右の車輪部の回転数に差が生じるようにすれば、移動ロボットは右側または左側に旋回する。   In addition to moving on the cylindrical body 100, it is also possible to move on a flat steel plate (metal surface). In this case, as shown in FIG. 12, the magnet of the wheel unit 21 is placed on the steel plate H with the lower surface of the support member 11 facing downward and the sandwiching member 831 extending from the steel plate H in the opposite direction. Adsorb. Thereby, the mobile robot can move on the steel plate while dragging the holding part 8. At this time, if the PWM signal having a different duty ratio is transmitted between the first DC motor on the right side and the second DC motor on the left side so that a difference occurs between the rotation speeds of the left and right wheels, the mobile robot turns to the right or left side. To do.

<5.特徴>
以上のように、本実施形態によれば、各車輪部21,22が、放射状に取り付けられた複数の棒状部材212,222とその先端部に取り付けられた磁石213,223とで構成されている。これにより、金属で構成された円筒体100に磁石213,223によって移動ロボットを吸着させることができる。そして、車輪部21,22の回転に伴って、いずれかの磁石213,223が常に円筒体100に吸着しているため、移動ロボットが移動しても円筒体100から脱落するのを防止することができる。また、棒状部材212,222は放射状に配置されているため、例えば、円筒体100の表面に段差が設けられている場合でも、この段差が隣接する棒状部材212,222の間に入り込むため、段差を乗り越えることが可能となる。
<5. Features>
As described above, according to the present embodiment, each wheel portion 21, 22 is composed of a plurality of rod-like members 212, 222 attached radially and magnets 213, 223 attached to the tip portions thereof. . Thereby, the mobile robot can be attracted to the cylindrical body 100 made of metal by the magnets 213 and 223. Since any of the magnets 213 and 223 is always attracted to the cylindrical body 100 as the wheel portions 21 and 22 rotate, it is prevented from falling off the cylindrical body 100 even if the mobile robot moves. Can do. Further, since the rod-shaped members 212 and 222 are arranged radially, for example, even when a step is provided on the surface of the cylindrical body 100, the step enters between the adjacent rod-shaped members 212 and 222. Can be overcome.

また、両支持部材11,12の角度を変更することで、円筒体100の表面に対して、車輪部21,22の磁石213,223の接触角度を調整可能に構成されている。したがって、円筒体100の径に合わせて、磁石213,223の接触角度を最適に調整することができるため、移動ロボットが円筒体100からの脱落を防止することができる。特に、円筒体100の径が小さい場合に有利であり、円筒体100の外径が移動ロボットの幅よりも小さくても磁石213,223をしっかりと吸着させることができる。その際、円筒体100の表面に対する磁石213,223の接触角度が垂直になるようにすると、磁石213,223が円筒体100に強固に吸着するため、円筒体100からの脱落を確実に防止することができる。例えば、円筒体100の外径が移動ロボットの幅の2分の1以上であれば、移動ロボットを円筒体に対して、確実に吸着させることができる。   Further, by changing the angles of the support members 11 and 12, the contact angles of the magnets 213 and 223 of the wheel portions 21 and 22 can be adjusted with respect to the surface of the cylindrical body 100. Therefore, the contact angle of the magnets 213 and 223 can be optimally adjusted in accordance with the diameter of the cylindrical body 100, so that the mobile robot can be prevented from falling off the cylindrical body 100. Particularly, it is advantageous when the diameter of the cylindrical body 100 is small, and the magnets 213 and 223 can be firmly adsorbed even if the outer diameter of the cylindrical body 100 is smaller than the width of the mobile robot. At this time, if the contact angle of the magnets 213 and 223 with respect to the surface of the cylindrical body 100 is vertical, the magnets 213 and 223 are firmly adsorbed to the cylindrical body 100, so that the falling off from the cylindrical body 100 is surely prevented. be able to. For example, when the outer diameter of the cylindrical body 100 is equal to or greater than half the width of the mobile robot, the mobile robot can be reliably adsorbed to the cylindrical body.

さらに、円筒体100を径方向外方から挟む一対の挟持部材831,832を有する挟持部8を備えているため、本体部1が、円筒体100からずれるのを防止することができ、本体部1が円筒体100の軸方向に沿って確実に移動できるようにすることができる。例えば、左右の車輪部21,22の回転数が相違したり、一方の車輪部21,22に不具合が生じたり、あるいは円筒体100の表面の凹凸により左右の両車輪部21,22の回転に相違が生じても、一対の挟持部材831,832により、移動ロボットの進行方向が曲がるのを防止できるため、移動ロボットを軸方向に沿って確実に移動させることができる。   Furthermore, since the clamping unit 8 having a pair of clamping members 831 and 832 that sandwich the cylindrical body 100 from the outside in the radial direction is provided, the main body unit 1 can be prevented from being displaced from the cylindrical body 100. 1 can be reliably moved along the axial direction of the cylindrical body 100. For example, the rotational speeds of the left and right wheel parts 21 and 22 are different, a problem occurs in one of the wheel parts 21 and 22, or the left and right wheel parts 21 and 22 rotate due to unevenness on the surface of the cylindrical body 100. Even if a difference occurs, the pair of clamping members 831 and 832 can prevent the traveling direction of the mobile robot from being bent, so that the mobile robot can be reliably moved along the axial direction.

なお、上記実施形態では、水平方向に延びる円筒体100の下面に移動ロボットを取り付けたが、円筒体100の上面や側面に移動ロボットを取り付けることもできる。また、円筒体100が垂直や斜めに延びる場合であっても当然に移動ロボットは脱落することなく移動することができる。   In the above-described embodiment, the mobile robot is attached to the lower surface of the cylindrical body 100 extending in the horizontal direction. However, the mobile robot can be attached to the upper surface and side surfaces of the cylindrical body 100. Further, even when the cylindrical body 100 extends vertically or obliquely, the mobile robot can naturally move without dropping off.

ところで、本発明者は、上記移動ロボットが走行中に、本体部1の車輪部21,22の軸心を中心として、延長部材81,82が振動する、いわゆるピッチングと称される現象が生じる場合があることを見出した。移動ロボットの走行中に、このようなピッチングが頻繁に生じると、移動ロボットが走行面、特に、円筒体100から脱落するおそれがある。そこで、ピッチングを低減する方法について、以下の通り、検討した。   By the way, the present inventor has a phenomenon called so-called pitching in which the extension members 81 and 82 vibrate around the axis of the wheel portions 21 and 22 of the main body 1 while the mobile robot is traveling. Found that there is. If such pitching frequently occurs during traveling of the mobile robot, the mobile robot may fall off the traveling surface, particularly the cylindrical body 100. Therefore, a method for reducing pitching was examined as follows.

図13に示すように、ピッチングが生じると、延長部材81,82は、車輪部21,22の軸心を中心としてピッチ角度θで振動する。ここで、本発明者は、図14に示すように、平面視において、車輪部21,22の軸心Sと、移動ロボットの重心位置Gとの前後方向の距離Lg(幅方向の中心を通る直線N上の距離)によって、ピッチングが変化することを見出した。そこで、上記距離Lgを−5mm,0mm,5mm,10mm,12.5mm,15.0mm(マイナスは軸心Sよりも図14の左側)と変化させた6種類の移動ロボットに平坦な天井面100を走行させ、ピッチ角度θ(°)の5秒間の変化を求めた。但し、各移動ロボットの重量を380g、移動ロボットの全長Lxを180mm、車輪部21,22の直径を110mm、車輪部21,22の軸心Sから延長部材81,82の水平部811,821の先端部までの長さLkを125mmとした。結果は、図15に示すとおりである。   As shown in FIG. 13, when pitching occurs, the extension members 81 and 82 vibrate at a pitch angle θ about the shaft centers of the wheel portions 21 and 22. Here, as shown in FIG. 14, the inventor passes a distance Lg in the front-rear direction between the axis S of the wheel portions 21 and 22 and the gravity center position G of the mobile robot in the plan view (through the center in the width direction). It was found that the pitching varies depending on the distance on the straight line N). Therefore, a flat ceiling surface 100 is provided for six types of mobile robots in which the distance Lg is changed to −5 mm, 0 mm, 5 mm, 10 mm, 12.5 mm, and 15.0 mm (minus is the left side of FIG. 14 from the axis S). And the change of the pitch angle θ (°) for 5 seconds was determined. However, the weight of each mobile robot is 380 g, the total length Lx of the mobile robot is 180 mm, the diameters of the wheel portions 21 and 22 are 110 mm, and the horizontal portions 811 and 821 of the extension members 81 and 82 from the axis S of the wheel portions 21 and 22. The length Lk to the tip was set to 125 mm. The results are as shown in FIG.

図15に示すように、距離Lgの絶対値が大きくなるほど、ピッチングが発生し、且つピッチ角度θが大きくなることが分かる。これは、移動ロボットの重心Gが車輪部21,22の軸心Sよりも後方にあると、延長部材81,82が天井面100から離れやすくなるためである。したがって、移動ロボットの重心Gは、車輪部21,22の軸心Sにできるだけ近く、距離Lgの絶対値が10mm以下であることが好ましい。あるいは、距離Lgを、車輪部21,22の軸心Sから延長部材81,82の水平部811,821の先端部までの長さLkの10%以内としてもよい。   As shown in FIG. 15, it can be seen that as the absolute value of the distance Lg increases, pitching occurs and the pitch angle θ increases. This is because the extension members 81 and 82 are easily separated from the ceiling surface 100 when the center of gravity G of the mobile robot is behind the axis S of the wheel portions 21 and 22. Therefore, it is preferable that the center of gravity G of the mobile robot is as close as possible to the axis S of the wheel portions 21 and 22, and the absolute value of the distance Lg is 10 mm or less. Alternatively, the distance Lg may be within 10% of the length Lk from the axial center S of the wheel portions 21 and 22 to the distal ends of the horizontal portions 811 and 821 of the extension members 81 and 82.

特に、重心Gが軸心Sよりも前方にあると(延長部材81,82とは反対側)、延長部材81,82が天井面100に接しやすくなるため、ピッチングを低減することができる。但し、重心Gを軸心Sよりも過度に前方に配置することは、移動ロボットの構造上難しい。この観点から、距離Lgは、−5mm以上10mmの範囲であることが好ましく、−5mm以上0mm以下であることがさらに好ましい。   In particular, when the center of gravity G is in front of the axis S (on the side opposite to the extension members 81 and 82), the extension members 81 and 82 can easily come into contact with the ceiling surface 100, so that pitching can be reduced. However, it is difficult to dispose the center of gravity G in front of the axis S because of the structure of the mobile robot. In this respect, the distance Lg is preferably in the range of −5 mm to 10 mm, and more preferably −5 mm to 0 mm.

なお、上記のように、走行中のピッチングを低減するには、距離Lgを小さく、特に、重心Gを軸心Sよりも前方に配置することが好ましいが、そのためには、例えば、図14の例では、メインコントローラ5、受信機6、電池ボックス7、モータドライバ311,321などを、車輪部21,22の軸心Sに近い位置、特に軸心Sよりも前方(延長部材81,82とは反対側)に配置することが好ましい。   As described above, in order to reduce pitching during traveling, it is preferable to reduce the distance Lg, and in particular, to arrange the center of gravity G in front of the axis S. For this purpose, for example, FIG. In the example, the main controller 5, the receiver 6, the battery box 7, the motor drivers 311, 321, etc. Is preferably arranged on the opposite side.

<6.変形例>
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、種々の変更が可能である。
<6. Modification>
As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment, A various change is possible unless it deviates from the meaning.

<6.1>
上記実施形態では、本体部1に一対の車輪部21,22を設けているが、二対以上の車輪部を設けることもできる。
<6.1>
In the above-described embodiment, the pair of wheel portions 21 and 22 are provided in the main body portion 1, but two or more pairs of wheel portions can be provided.

<6.2>
上記実施形態では、2つの支持部材11,12を設けているが、例えば、3以上の支持部材を連結して角度が変更できるようにしてもよい。
<6.2>
In the above embodiment, the two support members 11 and 12 are provided. However, for example, three or more support members may be connected to change the angle.

<6.3>
上記実施形態では、車輪部21,22の角度を変更するために、支持部材11,12の角度を変更しているが、その方法は特には限定されず、上記実施形態以外の方法でもよい。また、両支持部材11,12の角度を変更する代わりに、例えば、支持部材11,12に対する車輪部21,22の角度を変更できるようにしてもよい。あるいは、棒状部材212,222や磁石213,223の取り付け角度が変わってもよい。
<6.3>
In the said embodiment, in order to change the angle of the wheel parts 21 and 22, the angle of the support members 11 and 12 is changed, However, The method is not specifically limited, The method other than the said embodiment may be used. Moreover, you may enable it to change the angle of the wheel parts 21 and 22 with respect to the supporting members 11 and 12 instead of changing the angle of both the supporting members 11 and 12, for example. Or the attachment angle of the rod-shaped members 212 and 222 and the magnets 213 and 223 may be changed.

<6.4>
また、補助車輪841,842は必ずしも必要ではなく、これを設けない構成にすることもできる。但し、補助車輪841,842を設けると、円筒体100上をスムーズに移動することができる。
<6.4>
In addition, the auxiliary wheels 841 and 842 are not necessarily required, and may be configured not to be provided. However, if the auxiliary wheels 841 and 842 are provided, the cylinder body 100 can be moved smoothly.

<6.5>
上記実施形態では、挟持部材831,832は、支持部材11,12と連動して変位するように構成されているが、支持部材11,12とは独立して挟持部材831,832間の距離を変更できるようにしてもよい。また、挟持部8及び挟持部材831,832の構成も特には限定されず、円筒体を挟めるように構成されていればよい。したがって、例えば、延長部材81,82と同様の構成の1つの延長部を設け、ここに挟持部材831,832を設けることもできる。あるいは、延長部材81,82を設けず、本体部1に直接、挟持部材831,832を設けることもできる。
<6.5>
In the above embodiment, the clamping members 831 and 832 are configured to be displaced in conjunction with the support members 11 and 12, but the distance between the clamping members 831 and 832 is independent of the support members 11 and 12. You may make it changeable. Moreover, the structure of the clamping part 8 and the clamping members 831 and 832 is not specifically limited, What is necessary is just to be comprised so that a cylindrical body may be clamped. Therefore, for example, one extension portion having the same configuration as the extension members 81 and 82 can be provided, and the clamping members 831 and 832 can be provided here. Alternatively, the clamping members 831 and 832 can be provided directly on the main body 1 without providing the extension members 81 and 82.

<6.6>
また、上記実施形態では、各車輪部21,22に対して、それぞれ駆動部としてのモータ312,322を設け、各車輪部21,22が独立して駆動するように構成しているが、これに限定されない。例えば、1つのモータですべての車輪部を駆動することもできる。この場合、1つのモータで複数の車輪部が駆動できるような連結機構、操舵機構を設ける必要がある。そして、モータの数に合わせてモータドライバの数も適宜変更することができる。
<6.6>
In the above-described embodiment, the motors 312 and 322 are provided as the drive units for the wheel units 21 and 22, respectively, and the wheel units 21 and 22 are configured to be driven independently. It is not limited to. For example, all the wheel portions can be driven by one motor. In this case, it is necessary to provide a coupling mechanism and a steering mechanism that can drive a plurality of wheel portions with one motor. The number of motor drivers can be changed as appropriate according to the number of motors.

<6.7>
上記実施形態では、移動ロボットを無線で操作しているが、無線を使わず、自動運転するように、メインコントローラを設定し、移動ロボットが指定されたルートを通るようにしてもよい。
<6.7>
In the above embodiment, the mobile robot is operated wirelessly, but the main controller may be set so that the mobile robot follows the designated route so as to automatically operate without using the wireless.

<6.8>
上記実施形態で示した電池ボックス7、メインコントローラ5、受信機6、モータドライバ311、321、モータ312,322、ギヤボックス313,323などの位置は、適宜変更することができ、本体部のいずれかの位置に配置されていればよい。また、本体部1の形態も上述したものに限定されず、電池ボックス7、モータ312,322などの上述した部材を支持できる形態であればよく、上述した以外の態様であってもよい。また、複数に分割されていてもよい。
<6.8>
The positions of the battery box 7, the main controller 5, the receiver 6, the motor drivers 311 and 321, the motors 312 and 322, the gear boxes 313 and 323, and the like shown in the above embodiment can be changed as appropriate. It suffices if they are arranged at such positions. Further, the form of the main body 1 is not limited to that described above, and may be any form as long as it can support the above-described members such as the battery box 7 and the motors 312 and 322, and may be other than those described above. Moreover, you may divide | segment into plurality.

<6.9>
上記実施形態の移動ロボットは、橋梁などの点検用のロボットとして説明したが、これに限定されるものではなく、鋼材などの金属製の対象面上を移動するロボット全般に適用することができる。したがって、検査用に限らず、搬送用のロボット、狭領域未知空間マッピングロボットなどにも適用することができる。
<6.9>
The mobile robot of the above embodiment has been described as an inspection robot such as a bridge, but is not limited to this, and can be applied to all robots that move on a metal target surface such as steel. Therefore, the present invention can be applied not only to inspection but also to a transfer robot, a narrow area unknown space mapping robot, and the like.

<6.10>
上記実施形態では、検査対象面が円筒体100であったが、断面が多角形状の筒体であれば、本発明に係る移動ロボットを適用することができる。
<6.10>
In the said embodiment, although the test object surface was the cylindrical body 100, if the cross section is a cylindrical body, the mobile robot which concerns on this invention is applicable.

1 :本体部
11 :第1支持部材
12 :第2支持部材
21 :第1車輪部
22 :第2車輪部
8 :挟持部
81 :第1延長部材
82 :第2延長部材
831 :第1挟持部材
832 :第2挟持部材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1: Main-body part 11: 1st support member 12: 2nd support member 21: 1st wheel part 22: 2nd wheel part 8: Clamping part 81: 1st extension member 82: 2nd extension member 831: 1st clamping member 832: Second clamping member

Claims (8)

表面が金属で構成された筒体上を軸方向に沿って移動する移動ロボットであって、
本体部と、
前記本体部の両側に配置され、回転駆動される少なくとも一対の車輪部と、
前記本体部に取り付けられ、前記筒体を径方向外方から挟む一対の挟持部材を有する挟持部と、
を備え、
前記各車輪部は、
基部と、
前記基部から放射状に突出する複数の棒状部材と
前記各棒状部材の先端に取り付けられた磁石と、
を備え、
前記筒体の表面に対する前記磁石の接触角度を調整可能に構成されている、移動ロボット。
A mobile robot that moves along the axial direction on a cylindrical body whose surface is made of metal,
The main body,
At least a pair of wheel portions disposed on both sides of the body portion and driven to rotate;
A sandwiching part attached to the main body part and having a pair of sandwiching members sandwiching the cylindrical body from the outside in the radial direction;
With
Each wheel part is
The base,
A plurality of rod-shaped members projecting radially from the base, and a magnet attached to the tip of each rod-shaped member;
With
A mobile robot configured to be capable of adjusting a contact angle of the magnet with respect to a surface of the cylindrical body.
前記本体部は、前記車輪部がそれぞれ取り付けられる一対の支持部材を備え、
前記両支持部材は、角度を調整可能に構成されている、請求項1に記載の移動ロボット。
The body portion includes a pair of support members to which the wheel portions are respectively attached.
The mobile robot according to claim 1, wherein the both support members are configured to be adjustable in angle.
前記挟持部は、前記本体部から前記筒体の軸方向に延びるとともに、前記挟持部材が取り付けられる延長部を備えている、請求項1または2に記載の移動ロボット。   3. The mobile robot according to claim 1, wherein the holding portion includes an extension portion to which the holding member is attached while extending in the axial direction of the cylindrical body from the main body portion. 前記挟持部は、前記本体部から前記筒体の軸方向に延びる一対の延長部材を備えており、
前記各延長部材には、前記挟持部材がそれぞれ取り付けられており、
前記各延長部材は、前記各支持部材にそれぞれ取り付けられている、請求項2に記載の移動ロボット。
The clamping part includes a pair of extending members extending from the main body part in the axial direction of the cylindrical body,
Each of the extending members is attached with the holding member,
The mobile robot according to claim 2, wherein each extension member is attached to each support member.
前記挟持部は、前記筒体の表面に当接可能な少なくとも1つの補助車輪を備えている、請求項1から4のいずれかに記載の移動ロボット。   The mobile robot according to any one of claims 1 to 4, wherein the clamping unit includes at least one auxiliary wheel capable of contacting the surface of the cylindrical body. 前記車輪部を駆動するための信号を外部からの無線で受信する通信部をさらに備えている、請求項1から5のいずれかに記載の移動ロボット。   The mobile robot according to claim 1, further comprising a communication unit that wirelessly receives a signal for driving the wheel unit from the outside. 前記車輪部の軸心と前記移動ロボットの重心との間の距離であって、前記筒体の軸方向に沿う距離が、10mm以内である、請求項1から6のいずれかに記載の移動ロボット。   The mobile robot according to any one of claims 1 to 6, wherein a distance between an axis of the wheel unit and a center of gravity of the mobile robot and a distance along an axial direction of the cylindrical body is within 10 mm. . 前記車輪部の軸心と前記移動ロボットの重心との間の距離であって、前記筒体の軸方向に沿う距離が、前記車輪部の軸心から前記延長部材の先端までの長さの10%以内である、請求項4に記載の移動ロボット。   The distance between the axis of the wheel part and the center of gravity of the mobile robot, and the distance along the axial direction of the cylinder is 10 of the length from the axis of the wheel part to the tip of the extension member. The mobile robot according to claim 4, which is within%.
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