特許 5669710 走行ロボット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5669710

(24)【登録日】2014年12月26日

(45)【発行日】2015年2月12日

(54)【発明の名称】走行ロボット

(51)【国際特許分類】

   G05D 1/08 20060101AFI20150122BHJP

   B60F 3/00 20060101ALI20150122BHJP

   B25J 5/00 20060101ALI20150122BHJP

   B62D 55/075 20060101ALI20150122BHJP

【ＦＩ】

   G05D1/08 Z

   B60F3/00 B

   B25J5/00 B

   B62D55/075 Z

【請求項の数】8

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2011-246229(P2011-246229)

(22)【出願日】2011年11月10日

(65)【公開番号】特開2013-105186(P2013-105186A)

(43)【公開日】2013年5月30日

【審査請求日】2014年1月22日

(73)【特許権者】

【識別番号】394025094

【氏名又は名称】三菱電機特機システム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100073759

【弁理士】

【氏名又は名称】大岩 増雄

(74)【代理人】

【識別番号】100088199

【弁理士】

【氏名又は名称】竹中 岑生

(74)【代理人】

【識別番号】100094916

【弁理士】

【氏名又は名称】村上 啓吾

(74)【代理人】

【識別番号】100127672

【弁理士】

【氏名又は名称】吉澤 憲治

(72)【発明者】

【氏名】森園 竜太郎

(72)【発明者】

【氏名】岩本 佳三

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 大介

【審査官】 川東 孝至

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭６２−７９９８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 再公表特許第２００８／０９０９４６（ＪＰ，Ａ１）

【文献】 特開平１０−１０９６５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 再公表特許第２００９／１１０５９２（ＪＰ，Ａ１）

【文献】 特開平１０−２８０３７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第４９７７９７１（ＵＳ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００２／０１８９８７１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／０１８０３３４（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０５Ｄ １／０８

Ｂ２５Ｊ ５／００

Ｂ６０Ｆ ３／００

Ｂ６２Ｄ ５５／０７５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車体と、
前記車体に設けられ、前記車体を移動させる移動手段と、
前記車体に設けられ、ワイヤ若しくはケーブルを巻取り及び送り出し得る巻取装置と、
前記車体に設けられ、前記車体の進行方向の傾斜角度を検出する角度検出器と、
前記移動手段と前記巻取装置の駆動を制御する制御装置と、
を備え、
前記ワイヤ若しくはケーブルの一端は、前記車体が少なくとも階段を上昇又は下降するときは、前記階段の上方部に固定され、
前記制御装置は、少なくとも前記車体が前記階段を上昇若しくは降下するとき、前記角度検出器が検出した前記傾斜角度に基づいて、前記巻取装置による前記ワイヤ若しくはケーブルの巻取りの停止と巻取りの開始と送り出しと、のうちの少なくとも一つを制御して前記車体の転倒を防止する、
ことを特徴とする走行ロボット。

【請求項2】

前記車体の進行方向の一端部に固定され、前記階段の上昇時若しくは下降時に前記階段の段部に当接し得る突出部を備えた、
ことを特徴とする請求項１に記載の走行ロボット。

【請求項3】

前記制御装置は、前記車体の進行方向を逆方向に設定した第１のモードと第２のモードを備え、前記第１のモードと前記第２のモードを切り替えることにより、前記車体を旋回させることなく前記進行方向を逆転させる、
ことを特徴とした請求項１又は２に記載の走行ロボット。

【請求項4】

前記制御装置は前記車体から分離されている、
ことを特徴とする請求項１乃至３のうちの何れか一項に記載の走行ロボット。

【請求項5】

前記移動手段は、少なくとも一対のスプロケットと、前記一対のスプロケットに装着されたクローラとにより構成されている、
ことを特徴とする請求項１乃至４のうちの何れか一項に記載の走行ロボット。

【請求項6】

前記移動手段は、水上若しくは水中で推進力を得る推進手段を備えている、
ことを特徴とする請求項１乃至５のうちの何れか一項に記載の走行ロボット。

【請求項7】

前記車体は、水上で浮遊可能なフロートを備えている、
ことを特徴とする請求項１乃至６のうちの何れか一項に記載の走行ロボット。

【請求項8】

前記ケーブルは、前記車体の搭載された前記制御装置及び電気機器への電力供給用若しくは通信用のケーブルである、
ことを特徴とする請求項１乃至７のうちの何れか一項に記載の走行ロボット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、走行ロボットに関し、更に詳しくは、巻取装置を用いて階段を安定して昇降すると共に、階段の踊場での旋回を可能とする走行ロボットに関するものである。

【背景技術】

【0002】

周知のように、クローラ(crawler)により走行するように構成された走行ロボットに於いて、走行ロボットの車体が階段を安定して上昇又は降下するためには、階段の一段目の段差乗越え時には車体の重心が階段の段差との接触点を越える必要があり、階段の２段目からは常に少なくとも２段分の階段の角部にクローラが接触する必要がある。そのため、この種の走行ロボットに於いては、クローラの進行方向の長さが少なくとも３段分の階段の角部を結ぶ長さに設定されていることが必要となる。

【0003】

従来、比較的小型の車体での階段昇降時の車体の安定化を図ると共に上昇を援助する手段として、巻取装置を用いた走行ロボットが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示された従来の走行ロボットは、ワイヤの引き出し側端部を階段の上部に固定し、クローラによる車体の前進駆動と同時に、クローラを駆動する駆動力を利用して巻取装置を回転駆動してワイヤを巻き取り、階段の上り始め、及び階段の上り走行の確実化を図るようにしている。

【0004】

また、従来、電源供給ケーブル、油回収ホース等を巻回する収納リールを備え、水深の浅い水辺や岩礁の多い水域で広範囲に漏出油等の回収を行なう走行ロボットが提案されている（例えば、特許文献２参照）。特許文献２に開示された走行ロボットは、キャタピラ移動部等からなる移動手段により水域を移動し、収納リールにより油回収ホース、油圧ホース、電源供給ケーブルを巻回して牽引しつつ漏出油を回収するようにしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平１０−１０９６５３号公報

【特許文献2】特開平１０−２８０３７２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１に示された従来の走行ロボットは、車体を安定させるために、常に巻取装置を巻取り方向に付勢してワイヤを引き続ける必要がある。この場合、前述したようにクローラの進行方向の長さが、少なくとも2段分の階段の角部に接触可能な長さに設定されていれば、階段上を平らな面の坂道と同じように、安定した状態でワイヤを介して車体を階段の上部へ引き上げることができる。

【0007】

しかし、クローラの進行方向の長さが、2段分の階段の角部に接触可能な長さより短い場合は、階段を一段毎に段差乗越えを行なわなければならず、常に車体を階段の上方へ引き上げ続けるためには巻取装置の駆動力を強力なものとする必要があり、巻取装置の大型化をきたすことになる。巻取装置が大型化するとその重量が大きくなり、走行ロボットの車体に巻取装置を搭載する場合、巻取装置の重量により走行ロボットの運動性能が低下し、その結果、消費電力が増大するといった課題がある。

【0008】

また、２階以上の階段で、手すりを有する階段を昇降する場合に於いては、手すり部に係合したワイヤの摩擦力に対しワイヤの牽引力の垂直成分が大きい場合、ワイヤが手すりから外れてしまうという課題があった。

【0009】

更に、走行ロボットが階段の狭い踊場を旋回して方向転換するためには、走行ロボットの車体の大きさが限定され、車体が階段を安定して昇降するために必要な前述のクローラの進行方向の長さを確保できないという課題がある。

【0010】

また、特許文献２に示された従来の走行ロボットは、巻取機としての収納リールは油圧により駆動されるように構成されており、大型であり重量が大きく、走行ロボットの運動性能が低下するといった課題がある。また、収納リールが大型であるため、小型の走行ロボットの車体に搭載できないという課題がある。

【0011】

この発明は、従来の走行ロボットに於ける前述のような課題を解消するためになされたもので、巻取装置を使用して急傾斜の階段でも安定した昇降が可能であり、且つ階段の踊り場のような狭い場所でも旋回が可能な走行ロボットを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

この発明による走行ロボットは、
車体と、
前記車体に設けられ、前記車体を移動させる移動手段と、
前記車体に設けられ、ワイヤ若しくはケーブルを巻取り及び送り出し得る巻取装置と、
前記車体に設けられ、前記車体の進行方向の傾斜角度を検出する角度検出器と、
前記移動手段と前記巻取装置の駆動を制御する制御装置と、
を備え、
前記ワイヤ若しくはケーブルの一端は、前記車体が少なくとも階段を上昇又は下降するときは、前記階段の上方部に固定され、
前記制御装置は、少なくとも前記車体が前記階段を上昇若しくは降下するとき、前記角度検出器が検出した前記傾斜角度に基づいて、前記巻取装置による前記ワイヤ若しくはケーブルの巻取りの停止と巻取りの開始と送り出しと、のうちの少なくとも一つを制御して前記車体の転倒を防止する、
ことを特徴とするものである。

【発明の効果】

【0013】

この発明による走行ロボットによれば、ワイヤ若しくはケーブルの一端は、車体が少なくとも階段を上昇又は下降するときは、階段の上方部に固定され、制御装置は、少なくとも車体が階段を上昇若しくは降下するとき、角度検出器が検出した角度に基づいて、巻取装置によるワイヤ若しくはケーブルの巻取りの停止と巻取りの開始と送り出しと、のうちの少なくとも一つを制御して車体の転倒を防止するようにしているので、車体の長さを短くしても転倒させることなく安定して階段の上昇若しくは降下を行うことができる。

【0014】

又、車体の長さを短く設定できるので、階段の狭い踊り場等に於いても旋回することが可能となる。

【0015】

更に、ワイヤ若しくはケーブルを常に張力がかかる状態ではなく、車体が転倒角に達する前に必要最小限の力を加えることができるので、巻取機の駆動力は小さなり、装置の小型、軽量化、省電力化を実現することができ、運動性能も損なわれることはない。又、ワイヤにかかる張力が抑えられるため、手すり部に引っかかったワイヤが引抜ける危険性を最小限に抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】この発明の実施の形態１による走行ロボットの平面図である。

【図2】この発明の実施の形態１による走行ロボットの側面図である。

【図3】この発明の実施の形態１による走行ロボットの構成を示すブロック図である。

【図4】この発明の実施の形態１による走行ロボットの階段上昇動作を示すフローチャートである。

【図5】この発明の実施の形態１による走行ロボットの階段上昇動作を説明する説明図である。

【0017】

【図6】この発明の実施の形態１による走行ロボットの階段上昇動作時に於ける、階段の手摺りに係合したワイヤに作用する力を説明する説明図である。

【図7】この発明の実施の形態２による走行ロボットの斜視図である。

【図8】この発明の実施の形態２による走行ロボットの階段降下動作を説明する説明図である。

【図9】この発明の実施の形態２による走行ロボットの階段上昇動作を説明する説明図である。

【図10】この発明の実施の形態２による走行ロボットの階段上昇動作を示すフローチャートである。

【0018】

【図11】この発明の実施の形態３による走行ロボットの制御動作を示すフローチャートである。

【図12】この発明の実施の形態４による走行ロボットの斜視図である。

【図13】この発明の実施の形態４による走行ロボットの階段上昇動作を説明する説明図である。

【図14】この発明の実施の形態４による走行ロボットの階段上昇動作を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0019】

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１による走行ロボットについて詳細に説明する。図１はこの発明の実施の形態１による走行ロボットの平面図、図２はこの発明の実施の形態１による走行ロボットの側面図である。図１及び図２に於いて、走行ロボット１００の基本骨格を成す部分である車体１は、第１の走行用モータ３１と第２の走行用モータ３２を搭載している。第１の駆動側スプロケット２１と第１の従動側スプロケット２３は、車体１の一方の側部に回動自在に設置されている。第２の駆動側スプロケット２３と第２の従動側スプロケット２４は、車体１の他方の側部に回動自在に設置されている。これらのスプロケット２１、２２、２３、２４は、歯車形状部を外周部に備えた車輪である。

【0020】

この発明の実施の形態１に於いては、第１の走行用モータ３１は、第１の駆動側スプロケット２１に回転駆動力を供給し、第２の走行用モータ３２は第２の駆動側スプロケット２３に回転動力を供給する。前記各スプロケット２１、２２、２３、２４、各クローラ４１、４２、各モータ３１、３２は、車体の移動手段を構成する。

【0021】

第１のクローラ４１は、第１の駆動側スプロケット２１の歯車形状部と第１の従動側スプロケット２２の歯車形状部に夫々係合するように装着されており、第１の駆動側スプロケット２１の回転駆動力により駆動されて第１の駆動側スプロケット２２と第１の従動側スプロケット２２の外周部を巡って回動する。このとき第１の従動側スプロケット２２は、第１のクローラ４１に駆動されて同時に回転する。同様に、第２１のクローラ４２は、第２の駆動側スプロケット２３の歯車形状部と第２の従動側スプロケット２４の歯車形状部に夫々係合するように装着されており、第２の駆動側スプロケット２３の回転駆動力により駆動されて第２の駆動側スプロケット２３と第２の従動側スプロケット２４の外周部を巡って回動する。このとき第２の従動側スプロケット２４は、第２のクローラ４２に駆動されて同時に回転する。

【0022】

前述の第１のクローラ４１と第２のクローラ４２は、地面や床面、若しくは階段の角部に接触し、第１のクローラ４１と第２のクローラ４２が同一方向に同一の速度で回動すれば、走行ロボット１００はその方向に走行し、第１のクローラ４１と第２のクローラ４２とが異なる速度で回動し、又は第１のクローラ４１と第２のクローラ４２のうちの一方が回動を停止し、又は第１のクローラ４１と第２のクローラ４２が逆方向に回動すれば、走行ロボット１００は方向転換若しくは旋回する。

【0023】

巻取装置５は、車体１の上部に搭載されており、巻取用モータ（図示せず）により駆動されてワイヤ７を巻取るように構成されている。走行ロボット１００を牽引するのに十分な強度を有するワイヤ７は、車体１の前方に突出するように設置されたガイドバー8を介して車体１以外の場所に固定される。尚、ワイヤ７に代えて、走行ロボット１００を牽引するのに十分な強度を有するロープ等を用いても良い。車体１に搭載されたバッテリ６は、第１の走行用モータ３１と第２の走行用モータ３２と巻取用モータに電力を供給する。

【0024】

走行用前方カメラ１１は、巻取装置５の前方側に固定され、走行用後方カメラ１２は、巻取装置５の後方に固定されている。車体１に搭載された角度検出装置９は、車体１の前後方向の傾き角度を検出する。又、車体１には、後述する演算装置（以下、ＣＰＵと称する）が搭載されており、車体１とは分離して設けられている制御装置から無線若しくは有線により送信された制御信号を受信して後述する演算動作を行なう。

【0025】

図３は、この発明の実施の形態１による走行ロボットの構成を示すブロック図である。図３に於いて、車体１とは分離して設けられている前述の制御装置１４は、無線若しくは有線により制御信号１０１を、車体１に搭載された伝送装置１６を介して、走行ロボット１００の車体１に搭載されているＣＰＵ１５へ送信する。制御信号を受信したＣＰＵ１５は、巻取用モータ１３、第１の走行用モータ３１、及び第２の走行用モータ３２3へ指令信号を与える。

【0026】

角度検出装置９は、車体１の前後方向の傾き角度を検出しその検出した角度を示す角度信号をＣＰＵ１５に送信する。ＣＰＵ１５は、角度検出装置９から受信した角度信号を、伝送装置１６を介して無線若しくは有線により制御装置１４へ送信する。走行ロボット１００の車体１に搭載された走行用前方カメラ１１及び走行用後方カメラ１２は、撮影した走行ロボット１００の走行方向前方及び後方の映像を、無線若しくは有線により伝送装置１６を介して制御装置１４へ送信する。

【0027】

次に、以上のように構成されたこの発明の実施の形態１による走行ロボット１００の動作について説明する。図４は、この発明の実施の形態１による走行ロボットの階段上昇動作を示すフローチャート、図５は、この発明の実施の形態１による走行ロボットの階段上昇動作を説明する説明図である。

【0028】

又、図５のθ１は、車体１の重心位置と床面との接点を結ぶ直線が、水平面に対し９０°よりも大きくなった転倒角を示し、θ２は、車体１の重心位置が階段角部から垂直に引いた線上にあるとき復帰角を示す。走行ロボット１００は、車体１が復帰角θ２より小さくなると階段角部を支点とし、階段側へ回転する。

【0029】

図４及び図５に於いて、ステップＳ１では、第１の走行用モータ３１及び第２の走行用モータ３２は、制御装置１４からの制御信号１０１を受信したＣＰＵ１５からの指令信号に基づいて、車体１を前進させる方向に駆動される。これにより第１のクローラ４１と第２のクローラ４２は前進方向に回動し、走行ロボット１００は前進する。このとき、ワイヤ７の先端部は上昇すべき階段２００の上方部に固定されており、巻取装置５は、ＣＰＵ１５からの指令信号に基づいて駆動される巻取用モータ１３の駆動力により、ワイヤ７が弛まないように走行ロボット１００の前進に伴って順次巻取る。図５の（ａ）は、ステップＳ１に於ける走行ロボット１００の走行状態を示している。

【0030】

次に、ステップＳ２に於いて、走行ロボット１００は、図５の（ｂ）に示すように階段２００の第１段目の段差壁面２０１と接触し、図５の（ｃ）に示すようにその段差壁面２０１を駆け上がる。次にステップＳ３に進み、角度検出装置９により検出された車体１の前後方向の傾斜角度と所定の登板角（走行ロボット１００が段差開始と検知する角度、約３０°程度だが、条件により適宜変更する）とを比較し、車体の傾斜角度が所定の登坂角より大きくなった場合（Ｙ）に、走行ロボット１００の車体1が上昇を開始したと判断しステップＳ４に進んで上昇を開始し、車体１の傾斜角度が所定の登坂角より大きくない場合（Ｎ）には、ステップＳ３に戻る。

【0031】

尚、走行ロボット１００が、図５の（ｂ）、（ｃ）に示すように階段２００の第１段目若しくはそれ以降の段の位置にとどまっている時は、ワイヤ７の弛みが生じないので巻取用モータ１３は停止状態にあり、巻取装置５によるワイヤ７の巻取りは停止している。

【0032】

次に、ステップＳ５に進み、再び車体１の前後方向の傾斜角度と所定の登坂角とを比較し、車体１の傾斜角度が所定の登坂角より小さいとき（Ｙ）は、走行ロボット１００が階段２００の第１段目の段差乗越えが完了したと判断してステップＳ１０に進み、更にステップＳ１に戻り、階段２００の２段目以降に対して前述の動作を繰り返す。

【0033】

一方、ステップＳ５での判定の結果、車体１の傾斜角度が所定の登坂角より小さくないとき（Ｎ）は、ステップＳ６に進み、車体１の傾斜角度と所定の転倒角θ１とを比較する。ステップＳ６に於いて、車体１の傾斜角度が所定の転倒角θ１より大きいと判定したとき（Ｙ）は、ステップＳ７に進んで巻取用モータ１３を駆動して巻取装置５によるワイヤ７の巻取りを開始する。つまり、走行ロボット１００が第１段目の段差壁面２０１若しくはそれ以降の段差壁面を駆け上った後も、車体１の傾斜角度が所定の復帰角θ２よりも小さくならず、そのまま所定の転倒角θ１より大きい場合は、走行ロボット１００に転倒の可能性があると判断し、巻取用モータ１３を駆動して巻取装置５によるワイヤ７の巻取りを開始するものである。

【0034】

ここで、前述の所定の復帰角θ２と所定の転倒角θ１との関係は、
θ２＜θ１
に設定されている。

【0035】

巻取装置５によるワイヤ７の巻取りが開始されることにより、車体1はワイヤ7により引上げられると同時に、第１のクローラ４１、第２のクローラ４２の駆動力により階段２００の各段の角部を駆上がり続け、その角部を支点に、ワイヤ７の張力によるモーメント及び各クローラ４１、４２の駆動力により、車体１は図５の（ｄ）に示す矢印Ｘのように回転し、車体１の傾斜角度が所定の復帰角度θ３（図示せず）に達したとき、ステップＳ９に進み、巻取りを中止する。そして、ステップＳ１０に進み、走行ロボット１００が階段２００の段差乗り越えを完了したと判断して、再びステップＳ１に戻り、走行ロボット１００は再び前進し、以降、ステップＳ１からの動作を繰り返す。

【0036】

ステップＳ８に於いて、車体の傾斜角度が所定の復帰角度θ３より小さくなっていないと判定したとき（Ｎ）は、ステップＳ７に戻り巻取装置５によるワイヤ７の巻取りを継続する。

【0037】

尚、図４の動作フローでは、ステップＳ３及びステップＳ４の動作は、操作者が走行ロボット１００の登坂状況を確認するためのものであり、ステップＳ４の通過回数を数えることで、乗越え段差数を確認できる。しかし、車体１の登坂状況の確認が不要の場合は、車体１の角度確認を転倒角θ１、復帰角θ２のみとし、
（１）車体１の角度が転倒角θ１を超えた場合は、ワイヤ巻取りを行う。
（２）車体１の角度が復帰角θ２未満に戻った場合は、ワイヤ巻取りを中止する。
動作を行えば良い。

【0038】

図６は、この発明の実施の形態１による走行ロボットの階段上昇動作時に於ける、階段の手摺りに係合したワイヤに作用する力を説明する説明図である。図６に於いて、走行ロボット１００は、踊り場２０１を介して屈曲した階段２００をワイヤ７を巻取りながら上昇している。この場合、ワイヤ７に牽引されながら走行ロボット１００が階段２００を上昇を継続すると、階段２００の手摺り２１１にワイヤ７が係合し、ワイヤ７と手摺り２１０との間の摩擦力に対してワイヤ７の牽引力の垂直成分の方が大きくなり、ワイヤ７が手摺り２１０から引抜けてしまうことがある。

【0039】

しかし、この発明の実施の形態１による走行ロボットによれば、走行ロボット１００は常にワイヤ７を巻取り続けているわけではなく、前述したように走行ロボット１００が所定の転倒角θ１を超えて倒れそうになった場合にのみ、ワイヤ７を巻取ってワイヤ７により走行ロボット１００を牽引するようにしているので、ワイヤ７が手摺り２１１から引抜けてしまう危険性を最小限に抑えることができる。

【0040】

実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２による走行ロボットについて説明する。図７は、この発明の実施の形態２による走行ロボットの斜視図である。図７に於いて、走行ロボット１００は、車体１の前面に設置された突出部としてのスキッドプレート１７と、車体１及び巻取装置（図示せず）等の上部を覆うカバー９０と、原子力発電所等に於ける人の立入りが困難な場所等での探査を行うための２つの計測器１８１、１８２と、カメラ１９を搭載している。

【0041】

制御信号の通信、電源の供給を行うためのケーブル７０は、走行ロボット１００を牽引するのに十分な強度を備えており、走行ロボット１００を牽引するワイヤとして使用される。走行ロボット１００に搭載された巻取装置（図示せず）は、ケーブル７０を巻取り可能に構成されている。走行ロボット１００の後方に装着されたガイド部８０は、ケーブル７０を摺動自在にガイドする。

【0042】

スキッドプレート１７は、板金等で軽量に製作されており、走行ロボット１００の本来の重心位置を変化させることなく、走行ロボット100の車体長を可能な限り延長することができる。

【0043】

図８は、この発明の実施の形態２による走行ロボットの階段降下動作を説明する説明図である。図８に於いて、走行ロボット１００は、巻取機５からケーブル７０を引き出している側を進行方向Ｙに対する後方側とし、巻取機５からケーブル７０を送り出しながら階段２００を降下する。走行ロボット１００の前方側に設置したスキッドプレート１７は、階段２００の次段の平坦部２０２に当接し、走行ロボット１００が階段の段差を下る際に進行方向に転倒することを防止する。

【0044】

図９は、この発明の実施の形態２による走行ロボットの階段上昇動作を説明する説明図である。図９に於いて、走行ロボット１００は、巻取機５からケーブル７０を引き出している側を進行方向Ｚに対する前方側とし、巻取機５によりケーブル７０を巻取りながら階段２００を上昇する。

【0045】

スキッドプレート１７は、走行ロボット１００の転倒を防止するためのものである。従って、車体１が階段の角部２０３を支点として回転したときに、スキッドプレート１７の先端１７１と階段の次段の平坦部２０２とが接した時の車体角度θ４が、前述の所定の転倒角θ１よりも小さくなるように、スキッドプレート１７は車体１に固定されている。

【0046】

次に、この発明の実施の形態２による走行ロボットの動作について説明する。図１０は、この発明の実施の形態２による走行ロボットの階段上昇動作を示すフローチャートである。図９及び図１０に於いて、階段２００の上昇動作は実施の形態１の場合と基本的には同様であるが、スキッドプレート１７を備えているので走行ロボット１００は前述の所定の転倒角θ１に達しないため、ステップＳ６での判定基準を、車体の角度がθ４より大きくなった時点とし、その時点からケーブル７０の巻取りを開始する。その他のステップは、前述の実施の形態１に於ける図４のフローチャートと同様であるので説明を省略する。

【0047】

この発明の実施の形態２による走行ロボットによれば、スキッドプレートを備えているので、階段等の上昇時に走行ロボットの転倒をより確実に防止することができる。

【0048】

実施の形態３．
次に、この発明の実施の形態３による走行ロボットについて説明する。この発明の実施の形態３による走行ロボットによれば、モード１とモード２の制御モードが設定されており、操作者によりそのモードの選択が可能なように構成されている。又、前述の制御装置１１に対応する制御装置に接続された表示画面を備え、その画面に選択されたモードに応じて走行ロボットの前方方向の画面を映すように構成されている。

【0049】

モード１では、走行ロボット１００の前進が操作ボタン１に設定され、後進がボタン２に設定されている。通常時はモード１が選択され、表示画面には、走行ロボット１００の進行方向前方に位置する前方走行カメラ１１が撮影した映像が映し出される。階段等の降下が終了し、若しくは緊急事態により操作者が走行ロボット１００を引き返させる判断を下した場合、制御装置１１の設定をモード２に切替える。モード２では、ボタン１とボタン２の設定が入れ替わり、表示画面には進行方向前方に位置こととなる後方走行カメラ１２が撮影した映像が映し出される。その他の構成は、実施の形態１又は２と同様であるので説明を省略する。

【0050】

図１１は、この発明の実施の形態３による走行ロボットの制御動作を示すフローチャートである。図１１に於いて、制御装置１１は、最初の時点でモード１に設定されている。即ち、ステップＳ３１は制御装置１１の最初の時点を示し、制御装置１１の設定がモード１であり、走行ロボット１００の前進がタン１に設定され、後進がボタンン２に設定されている。このとき、表示画面は、進行方向前方に位置する前方走行カメラ１１の撮影した映像が映し出される。走行ロボット１００は、この選択されているモード１により前進走行を行う。

【0051】

次に、走行ロボット１００が階段２００を降下する場合は、前述の実施の形態２に於ける図８により説明したように、走行ロボット１００はケーブル７０を引き出している側を進行方向に対する後方側として階段２００を降下する。つまり、この場合はモード１に於けるボタン２により走行ロボット１００の後進を指示することになる。

【0052】

次に、ステップＳ３２に進んで、走行ロボット１００は、モード１に於けるボタン２による後進により、階段２００の降下を行う。この階段の降下動作は、前述の図１０に示したフローチャートの通りである。

【0053】

次に、ステップＳ３３に於いて、走行ロボット１００が階段の最下段に到達したか否か、若しくは緊急事態の発生により引き返し操作者が走行ロボット１００を引き返えさせる判断をしたか否かを判定する。その判定の結果、走行ロボット１００が階段２００の最下段に到達したと判定した場合（Ｙ）、若しくは緊急事態の発生等により走行ロボット１００の引き返えしを判断した場合（Ｙ）は、ステップＳ３４に進む。

【0054】

一方、ステップＳ３３での判定の結果、走行ロボット１００が階段２００の最下段に到達していないと判定した場合（Ｎ）、若しくは走行ロボット１００の引き返えしを判断していない場合（Ｎ）は、ステップＳ３１に戻り、階段２００の降下を継続する。

【0055】

ステップＳ３３からステップＳ３４に進んだ場合は、操作者は制御装置１１のモード設定をモード２に切替える。モード２では、モード１に場合に比してボタン１とボタン２の設定が入替わり、走行ロボット１００の後進がボタン１に設定され、走行ロボット１００の前進がボタン２に設定される。そして、表示画面には後方走行カメラ１２が撮影した映像が表示される。

【0056】

次にステップＳ３５に於いて、走行ロボット１００は、モード２によるボタン２の設定に基づいて前進動作に入り、先ほどの階段２００の降下動作から階段２００の上昇動作に切替る。階段の上昇動作については、前述の実施の形態１又は実施の形態２に於いて説明した通りであるので、説明を省略する。

【0057】

実施の形態４．
次に、この発明の実施の形態４による走行ロボットについて説明する。図１２は、この発明の実施の形態４による走行ロボットの斜視図である。図１２に於いて、走行ロボット１００は、車体１の前面に設置されたスキッドプレート１７と、車体１及び巻取装置（図示せず）等の上部を覆うカバー９０と、原子力発電所等に於ける人の立入りが困難な場所等での探査を行うための２つの計測器１８１、１８２と、カメラ１９を搭載している。

【0058】

又、走行ロボット１００は防水構造に構成され、車体１の両側部に夫々フロート８１、８２を備えており、水上を浮遊可能に構成されている。夫々のスプロケット２１、２２、２３、２４には、夫々、水かき部２２０が装着されている。尚、水かき部２２０以外の水上を移動可能な推進装置を設けても良い。

【0059】

図１３は、この発明の実施の形態４による走行ロボットの階段上昇動作を説明する説明図であり、階段２００の最下段がプールのような水溜り、若しくは階段２００がその途中から水没しているような状況で、走行ロボット１００が動作する状況を示す。図５の（ａ）は、水溜り９００に浮遊している走行ロボット１００が、階段２００を上昇する直前の状態を示し、図５の（ｂ）は、走行ロボット１００が階段２００の上昇を開始した状態を示している。図１４は、この発明の実施の形態４による走行ロボットの階段上昇動作を示すフローチャートである。

【0060】

図１３及び図１４に於いて、例えば操作者が走行ロボット１００の引き返しを判断した場合、制御装置１４から走行ロボット１００に階段２００を上昇し戻るよう信号を送信する。ステップＳ４１では、水溜り９００に浮遊している走行ロボット１００は、階段２００を上昇するに当たり、先ず、巻取装置５によるケーブル７０の巻取りを開始してステップＳ４２に進む。即ち、図１３の（ａ）に示す状態から階段２００を上昇するためには、床面からの支持力が必要となるが、水上でその力を得ることは困難であり、一段目の段差を登りきるまでケーブル７０若しくはワイヤにより走行ロボット１００を牽引する必要があるため、巻取装置５によるケーブル７０の巻取りを開始する。これにより、走行ロボット１００は水上移動を行ない、階段２００の下方に移動し、図１３の（ａ）に示す状態となる。

【0061】

次に、ステップＳ４３に於いて、走行ロボット１００は、階段２００の段差壁面２０１に接触した後、第１のクローラ４１及び第２のクローラ４２の駆動力とケーブル７０の牽引力により段差壁面２０１を駆上がりを開始する。ステップＳ４４ではケーブル７０の巻取りを継続し、走行ロボット１００は階段２００の最初の段の角部に至る。このとき、走行ロボット１００は、階段の角部を支点に、ケーブル７０の張力によるモーメント及び各クローラ４１、４２の駆動力により、前述の図５の（ｄ）で示したように矢印Ｘの方向に回転する。

【0062】

次に、ステップＳ４５では、走行ロボット１００の車体１の角度が前述の所定の復帰角度θ３よりも小さいか否かを判定し、車体１の角度が前述の所定の復帰角度θ３よりも小さいと判定したとき（Ｙ）は、ステップＳ４６に進んで、ケーブル７０の巻取りを完了する。この時点で、走行ロボット１００は水上から階段２００への最初の段への登段を完了したことになる。一方、ステップＳ４５に於いて車体１の角度が前述の所定の復帰角度θ３よりも小さくないと判定したとき（Ｎ）は、ステップＳ４４に戻ってケーブル７０の巻取りを継続する。

【0063】

ステップＳ４５以降は、前述の実施の形態１乃至３により説明したと同様の動作で階段２００を上昇し、若しくは下降する。

【0064】

この発明の実施の形態４による走行ロボットによれば、水上を走行することが可能であり、水上から階段を上昇し、更には階段を下降して水上を走行することができる。

【0065】

尚、この発明は、その発明の範囲内に於いて、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

【符号の説明】

【0066】

１ 車体 ２１、２２、２３、２４ スプロケット
３１、３２ 走行用モータ ４１、４２ クローラ
５ 巻取機 ６ バッテリ
７ ワイヤ ８ ガイドバー
９ 角度検出センサ １１ 前方走行カメラ
１２ 後方走行カメラ １４ 制御装置
１３ 巻取機用モータ ２００ 階段
２０１ 階段の段 ２１１ 手すり
１７ スキッドプレート
１８１、１８２ 計測器
１９ カメラ ７０ ケーブル
２２０ 水かき ８１、８２ フロート
１０１ 通信信号

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図13】

【図14】

【図7】

【図12】