特許 6263147 浮上ロボットを用いた構造物検査装置

(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】6263147

(24)【登録日】2017年12月22日

(45)【発行日】2018年1月17日

(54)【発明の名称】浮上ロボットを用いた構造物検査装置

(51)【国際特許分類】

   G01M 99/00 20110101AFI20180104BHJP

   B64C 27/08 20060101ALI20180104BHJP

   B64C 39/02 20060101ALI20180104BHJP

   B64D 47/08 20060101ALI20180104BHJP

   G01N 29/04 20060101ALI20180104BHJP

   G01N 27/90 20060101ALI20180104BHJP

   G01N 29/265 20060101ALI20180104BHJP

   G01N 21/84 20060101ALI20180104BHJP

【ＦＩ】

   G01M99/00 Z

   B64C27/08

   B64C39/02

   B64D47/08

   G01N29/04

   G01N27/90

   G01N29/265

   G01N21/84 Z

【請求項の数】12

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2015-93034(P2015-93034)

(22)【出願日】2015年4月30日

(65)【公開番号】特開2016-211878(P2016-211878A)

(43)【公開日】2016年12月15日

【審査請求日】2016年12月20日

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 ２０１４年１０月３０日 一般社団法人日本建築機械施工協会施工技術総合研究所 模擬トンネル（静岡県富士市大渕３１５４）にて実証実験を行った。

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 ２０１４年１１月５日 ＳＩＰ（戦略的イノベーション創造プログラム）「インフラ維持管理・更新・マネジメント技術」第１回シンポジウムにて、「近接目視・打音検査等を用いた飛行ロボットによる点検システムの研究開発」のタイトルで公開した。

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 ２０１５年２月１６日 国土技術政策総合研究所内橋梁にて、実証実験を行った。

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 ２０１５年２月２４日 国土技術政策総合研究所内橋梁にて、実証実験を行った。

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 ２０１５年３月５日 国土技術政策総合研究所内橋梁にて、実証実験を行った。

(73)【特許権者】

【識別番号】591053856

【氏名又は名称】新日本非破壊検査株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100090697

【弁理士】

【氏名又は名称】中前 富士男

(74)【代理人】

【識別番号】100176142

【弁理士】

【氏名又は名称】清井 洋平

(74)【代理人】

【識別番号】100127155

【弁理士】

【氏名又は名称】来田 義弘

(72)【発明者】

【氏名】和田 秀樹

【審査官】 山口 剛

(56)【参考文献】

【文献】 実開平０４−１３４０６４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２０１２−００６５８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−２５８７４２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｍ １３／００ − １３／０４

Ｇ０１Ｍ ９９／００

Ｂ６４Ｃ ２７／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

（１）中央の軽量フレームと、該軽量フレームの周囲に高さを揃えて３つ以上設けられ、回転駆動源によって駆動されて、垂直方向に揚力を発生させる垂直プロペラと、前記軽量フレームの中央の上位置に設けられた上フレームと、該上フレームに設けられた車輪機構とを有する浮上ロボットと、（２）該浮上ロボットに搭載された近接撮影手段、打音検査手段、超音波検査手段、及び塗膜検査手段のいずれか１又は２以上の検査手段とを有する浮上ロボットを用いた構造物検査装置であって、
前記車輪機構は、高さを揃えて配置され左右がそれぞれ前後に対となる４つのガイド車輪と、該４つのガイド車輪のうち前後のガイド車輪を左右独立に駆動できる第１、第２のガイド車輪駆動手段を有することを特徴とする浮上ロボットを用いた構造物検査装置。

【請求項2】

（１）中央の軽量フレームと、該軽量フレームの周囲に高さを揃えて３つ以上設けられ、回転駆動源によって駆動されて、垂直方向に揚力を発生させる垂直プロペラと、前記軽量フレームの中央の上位置に設けられた上フレームと、該上フレームに設けられた車輪機構とを有する浮上ロボットと、（２）該浮上ロボットに搭載された近接撮影手段、打音検査手段、超音波検査手段、及び塗膜検査手段のいずれか１又は２以上の検査手段とを有する浮上ロボットを用いた構造物検査装置であって、
前記上フレームは、前記軽量フレームに傾動可能に設けられていると共に、前記上フレームの傾動に伴い発生する全体の重心移動を補正するカウンタウェイトが設けられていることを特徴とする浮上ロボットを用いた構造物検査装置。

【請求項3】

請求項２記載の浮上ロボットを用いた構造物検査装置において、前記上フレームの傾動は、駆動源を備えた傾動手段によって行われることを特徴とする浮上ロボットを用いた構造物検査装置。

【請求項4】

請求項１〜３のいずれか１記載の浮上ロボットを用いた構造物検査装置において、前記垂直プロペラは、前記軽量フレームに均等配置された４本のアームを介して４個設けられていることを特徴とする浮上ロボットを用いた構造物検査装置。

【請求項5】

請求項１〜３のいずれか１記載の浮上ロボットを用いた構造物検査装置において、前記垂直プロペラは、前記軽量フレームに均等配置された６本のアームを介して６個設けられていることを特徴とする浮上ロボットを用いた構造物検査装置。

【請求項6】

請求項４又は５記載の浮上ロボットを用いた構造物検査装置において、前記各垂直プロペラは、平面視して直交する上下２段のプロペラ材を有していることを特徴とする浮上ロボットを用いた構造物検査装置。

【請求項7】

請求項１〜６のいずれか１記載の浮上ロボットを用いた構造物検査装置において、前記軽量フレームの下部には、水平方向に推力を発生させ、駆動軸が水平となったカバー付きの水平プロペラが左右対称に設けられていることを特徴とする浮上ロボットを用いた構造物検査装置。

【請求項8】

請求項１〜７のいずれか１記載の浮上ロボットを用いた構造物検査装置において、前記垂直プロペラの周囲には、前記軽量フレームと一体となるガードフレームが設けられていることを特徴とする浮上ロボットを用いた構造物検査装置。

【請求項9】

請求項１〜８のいずれか１記載の浮上ロボットを用いた構造物検査装置において、前記浮上ロボットの動力源は電力であって、地上からロープに沿って又はロープ無しで設けられたケーブルによって供給されていることを特徴とする浮上ロボットを用いた構造物検査装置。

【請求項10】

請求項１〜９のいずれか１記載の浮上ロボットを用いた構造物検査装置において、前記軽量フレームの下部には３本以上の脚が設けられていることを特徴とする浮上ロボットを用いた構造物検査装置。

【請求項11】

請求項１〜１０のいずれか１記載の浮上ロボットを用いた構造物検査装置において、前記浮上ロボットに設けられている前記各検査手段の測定データの伝送は、電波を用いて又は有線で地上のコントローラに送っていることを特徴とする浮上ロボットを用いた構造物検査装置。

【請求項12】

請求項１〜１１のいずれか１記載の浮上ロボットを用いた構造物検査装置において、前記軽量フレームと前記上フレームとはサスペンション機構を介して連結されていることを特徴とする浮上ロボットを用いた構造物検査装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、浮上ロボット（通称「ドローン（ｄｒｏｎｅ）」）を用いて橋梁、トンネル、その他の高層建築物等の構造物を検査する構造物検査装置に関する。

【背景技術】

【0002】

浮上ロボットについては、例えば特許文献１やインターネットのフリー百科事典「ウィキペディア」等で知られているように、垂直方向に揚力を発生する複数の垂直プロペラを有し、ヘリコプターのように、その場停止ができる。従って、航空写真等の地形写真を写すのに広く使用されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１２−６５８７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１記載の技術は、自動操縦下でホバリング飛行を行うことができる無人機の水平速度を評価する方法であって、直接構造物の検査を行う方法ではない。更に、浮上ロボットを構造物に隣接させて、構造物の検査を行うことは一般的には行われていない。

【0005】

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、検査対象物（即ち、構造物、例えば、トンネルや橋梁、高層建築物）に密接し、しかも浮上ロボットの姿勢を保ちながら搭載した検査手段によって構造物の検査を行う浮上ロボットを用いた構造物検査装置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】

【0006】

前記目的に沿う第１の発明に係る浮上ロボットを用いた構造物検査装置は、（１）中央の軽量フレームと、該軽量フレームの周囲に高さを揃えて３つ以上設けられ、回転駆動源によって駆動されて、垂直方向に揚力を発生させる垂直プロペラと、前記軽量フレームの中央の上位置に設けられた上フレームと、該上フレームに設けられた車輪機構とを有する浮上ロボットと、（２）該浮上ロボットに搭載された近接撮影手段、打音検査手段、超音波検査手段、及び塗膜検査手段のいずれか１又は２以上の検査手段とを有する浮上ロボットを用いた構造物検査装置であって、
前記車輪機構は、高さを揃えて配置され左右がそれぞれ前後に対となる４つのガイド車輪と、該４つのガイド車輪のうち前後のガイド車輪を左右独立に駆動できる第１、第２のガイド車輪駆動手段を有する。

【0007】

第２の発明に係る浮上ロボットを用いた構造物検査装置は、（１）中央の軽量フレームと、該軽量フレームの周囲に高さを揃えて３つ以上設けられ、回転駆動源によって駆動されて、垂直方向に揚力を発生させる垂直プロペラと、前記軽量フレームの中央の上位置に設けられた上フレームと、該上フレームに設けられた車輪機構とを有する浮上ロボットと、（２）該浮上ロボットに搭載された近接撮影手段、打音検査手段、超音波検査手段、及び塗膜検査手段のいずれか１又は２以上の検査手段とを有する浮上ロボットを用いた構造物検査装置であって、
前記上フレームは、前記軽量フレームに傾動可能に設けられていると共に、前記上フレームの傾動に伴い発生する全体の重心移動を補正するカウンタウェイトが設けられている。

【0008】

第３の発明に係る浮上ロボットを用いた構造物検査装置は、第２の発明に係る浮上ロボットを用いた構造物検査装置において、前記上フレームの傾動は、駆動源を備えた傾動手段によって行われる。

【0009】

第４の発明に係る浮上ロボットを用いた構造物検査装置は、第１〜第３の発明に係る浮上ロボットを用いた構造物検査装置において、前記垂直プロペラは、前記軽量フレームに均等配置された４本のアームを介して４個設けられている。

【0010】

第５の発明に係る浮上ロボットを用いた構造物検査装置は、第１〜第３の発明に係る浮上ロボットを用いた構造物検査装置において、前記垂直プロペラは、前記軽量フレームに均等配置された６本のアームを介して６個設けられている。

【0011】

第６の発明に係る浮上ロボットを用いた構造物検査装置は、第４、第５の発明に係る浮上ロボットを用いた構造物検査装置において、前記各垂直プロペラは、平面視して直交する上下２段のプロペラ材を有している。

【0012】

第７の発明に係る浮上ロボットを用いた構造物検査装置は、第１〜第６の発明に係る浮上ロボットを用いた構造物検査装置において、前記軽量フレームの下部には、水平方向に推力を発生させ、駆動軸が水平となったカバー付きの水平プロペラが左右対称に設けられている。

【0013】

第８の発明に係る浮上ロボットを用いた構造物検査装置は、第１〜第７の発明に係る浮上ロボットを用いた構造物検査装置において、前記垂直プロペラの周囲には、前記軽量フレームと一体となるガードフレームが設けられている。

【0014】

第９の発明に係る浮上ロボットを用いた構造物検査装置は、第１〜第８の発明に係る浮上ロボットを用いた構造物検査装置において、前記浮上ロボットの動力源は電力であって、地上からロープに沿って又はロープ無しで設けられたケーブルによって供給されている。なお、ケーブル等を使用せず、浮上ロボットに搭載する充電式の電池を電源としてもよい。

【0015】

第１０の発明に係る浮上ロボットを用いた構造物検査装置は、第１〜第９の発明に係る浮上ロボットを用いた構造物検査装置において、前記軽量フレームの下部には３本以上の脚が設けられている。

【0016】

第１１の発明に係る浮上ロボットを用いた構造物検査装置は、第１〜第１０の発明に係る浮上ロボットを用いた構造物検査装置において、前記浮上ロボットに設けられている前記各検査手段の測定データの伝送は、電波を用いて又は有線（例えば、ケーブル）で地上のコントローラに送っている。

【0017】

第１２の発明に係る浮上ロボットを用いた構造物検査装置は、第１〜第１１の発明に係る浮上ロボットを用いた構造物検査装置において、前記軽量フレームと前記上フレームとはサスペンション機構を介して連結されている。

【0018】

【発明の効果】

【0019】

第１の発明及びこれに従属する発明に係る浮上ロボットを用いた構造物検査装置は、車輪機構が、高さを揃えて配置され左右がそれぞれ前後に対となる４つのガイド車輪と、４つのガイド車輪のうち前後のガイド車輪を左右独立に駆動できる第１、第２のガイド車輪駆動手段を有するので、浮上ロボットを構造物の天井に当接させた状態を保つことができ、更に、その場位置から移動又は旋回することを容易になし得る。

【0020】

第２の発明及びこれに従属する発明に係る浮上ロボットを用いた構造物検査装置は、上フレームが、軽量フレームに傾動可能に設けられていると共に、上フレームの傾動に伴い発生する全体の重心移動を補正するカウンタウェイトが設けられているので、構造物の水平な天井面だけでなく、傾いた壁面に浮上ロボットをバランスを保った状態で当接させることができる。

【0021】

特に、第３の発明に係る浮上ロボットを用いた構造物検査装置は、上フレームの傾動が、駆動源を備えた傾動手段によって行われるので、地上から例えば、リモートコントローラで、若しくは姿勢センサ等によって上フレームを傾動させることができ、浮上ロボットを水平に保つことができる。

【0022】

第８の発明に係る浮上ロボットを用いた構造物検査装置は、垂直プロペラの周囲に、軽量フレームと一体となるガードフレームが設けられているので、接触事故が減少し、浮上ロボット自体の損傷を減らすことができる。

【0023】

第９の発明に係る浮上ロボットを用いた構造物検査装置は、浮上ロボットの駆動源が電力であって、地上からロープに沿って又はロープ無しで設けられたケーブルによって供給されているので、浮上ロボットの長時間浮上が可能となる。
また、ロープを用いず単にケーブルによってのみ地上から浮上ロボットに電力を送ることもできるが、ケーブルの引っ張り強度以下の荷重しか保持できない。これらの電源として電池も使用できる。

【0024】

第１２の発明に係る浮上ロボットを用いた構造物検査装置は、軽量フレームと上フレームとがサスペンション機構を介して連結されているので、上フレームの振動や揺れが小さくなって、上フレームに取付けた検査手段の精度が高まる。

【0025】

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】本発明の第１の実施の形態に係る浮上ロボットを用いた構造物検査装置の主要構成を示す斜視図である。

【図2】同構造物検査装置の平面図である。

【図3】同構造物検査装置の側面図である。

【図4】同構造物検査装置の斜視図である。

【図5】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ同構造物検査装置に使用する検査手段の概略説明図である。

【図6】本発明の第２の実施の形態に係る浮上ロボットを用いた構造物検査装置の主要構成を示す側面図である。

【図7】本発明の第３の実施の形態に係る浮上ロボットを用いた構造物検査装置の主要構成を示す斜視図である。

【図8】同構造物検査装置の動作説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

続いて、添付した図面を参照しながら、本発明を具体化した実施の形態について説明する。
図１〜図５に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る浮上ロボットを用いた構造物検査装置１０は、中央に設けられて本体となる軽量フレーム１１と、軽量フレーム１１の中央の上位置に４つの支柱１２〜１５に支えられて設けられた上フレール１６と、上フレーム１６に設けられている４つのガイド車輪１７〜２０とを有する浮上ロボット２１を有している。以下これらについて詳しく説明する。

【0028】

軽量フレーム１１はアルミ、アルミ合金又はマグネシウム合金、カーボン繊維、硬質プラスチック等の軽量部材からなって、６方にアーム２２〜２７を有する上部材２８、この直下に隙間を有して配置される下部材２９、及びこれらを連結する支持部材３０を有し、更に上部材２８の上部に平面視して矩形配置される４本の脚部３２とこれらによって支持される台部３３とを有する。そして、下部材２９の下部周囲には、この浮上ロボット２１を安定に平面上に着座させる６本（３本以上の一例）の脚３４が設けられている。

【0029】

上部材２８の周囲に形成された６本のアーム２２〜２７の先部には、垂直プロペラ３６〜４１が高さを揃えて設けられている。この垂直プロペラ３６〜４１は、それぞれ図示しないモータ（回転駆動源の一例）によって回転駆動され、軸受によって回転自在に支持される垂直軸を有し、垂直軸の上端部にプロペラ材４２が設けられている。６個（３個以上の一例）の垂直プロペラ３６〜４１はそれぞれ前記モータによって所定方向に回転駆動され、浮上ロボット２１に均等な揚力を垂直方向に発生させている。

【0030】

軽量フレーム１１の中央、即ち台部３３の上部には、内部にそれぞれ図示しないサスペンション機構を有する支柱１２〜１５が立設され、支柱１２〜１５によって上フレーム１６の四隅が支持されている。この上フレーム１６は平面視して略矩形となって、高さを揃えて配置され、左右がそれぞれ前後に対となる４つのガイド車輪１７〜２０を有する車輪機構４４を備えている。なお、サスペンション機構を有することによって、軽量フレーム１１において発生する振動や揺れが上フレーム１６に伝わり難くなり、以下に説明する検査手段の設定位置がより正確になり、更に測定精度が高まる。

【0031】

車輪機構４４は、それぞれ同一の回転駆動源（モータ）によって同時回転する前後のガイド車輪１９、２０と、前後のガイド車輪１８、１７を有している。ガイド車輪１８〜２０の内側には軸受で支持された車軸がそれぞれ設けられ、それぞれの車軸にはプーリが設けられ、回転駆動源の出力軸に設けられたプーリとベルトによって連結されている。この実施の形態は２つの回転駆動源（即ち、第１、第２のガイド車輪駆動手段の一部を構成する）があって、前後にあるガイド車輪１８、１７は同時回転し、更に前後にあるガイド車輪１９、２０は同時に回転する。また、左右にあるガイド車輪１８、１７とガイド車輪１９、２０とは独立に回転させる。これにより、この浮上ロボット２１を前進、後退又は旋回できるようにしている。なお、ガイド車輪１７〜２０は浮上ロボット２１に十分な揚力を持たせて、構造物の天井面にガイド車輪１７〜２０が当接する状態で、有効に作動する。

【0032】

この実施の形態では、上フレーム１６の下部位置にアーム材４５の基部が固定され、アーム材４５の先部には、近接撮影手段の一例であるビデオカメラ４６が傾動手段４７を介して設けられている。この場合、ビデオカメラ４６は、検査対象となる構造物の天井面にガイド車輪１７〜２０が当接した上フレーム１６に設けられているので、より静置状態を保つことになる。なお、軽量フレーム１１によって発生する振動等もサスペンション機構によって軽減される。

【0033】

図１において、４８はＧＰＳアンテナを示し、この浮上ロボット２１の位置を三次元的に測定する。４９は制御ボックスを示し、軽量フレーム１１の中央に配置され、内部には各回転動力源となるモータを駆動する電池、地上と連絡をとってこの浮上ロボット２１を用いた構造物検査装置１０を制御する制御部とを有する。
この実施の形態に係る浮上ロボットを用いた構造物検査装置１０においては、各モータ等の電源として電池を用いたが、図１に示すように、地上まで延設されたロープ６７付きのケーブル（電力線と信号線）５０を用いることも可能であり、これによってより浮上ロボット２１の軽量化を図ることができ、長時間作業が可能となる。なお、ケーブルの強度が十分にある場合は、ロープは省略できる。

【0034】

また、図４に２点鎖線で示すように、浮上ロボット２１の周囲には軽量部材（例えば、アルミニウム、その合金、マグネシウム、カーボン繊維、硬質プラスチック）からなり、軽量フレーム１１と一体となるガードフレーム５２を設けるのが好ましい。このガードフレーム５２は、浮上ロボットを用いた構造物検査装置１０の上部を除く部分を覆っているが、垂直プロペラ３６〜４１の周囲のみを覆っていてもよい。

【0035】

前記実施の形態においては、検査手段として、ビデオカメラ４６を使用しているので、画質、立体感が、遠方から見るより鮮明となり、床板裏側コンクリート面、橋梁等においては下からは見えない、部分、部材、コンクリートのひび割れ、段差、割れ目、又は桁の接続部等を画像検知できる。

【0036】

前記実施の形態においては、検査手段としてビデオカメラ４６を用いたが、スチルカメラでもよい。また、図５（Ａ）に示すように超音波によって鉄板（構造物の一例）５３を検査することもできる。この場合、圧電素子を用いた超音波センサ（超音波検査手段の一例）を用いると、水等の接触媒質を必要とするが、電磁力を使用する電磁超音波センサ（ＥＭＡＴ：Electromagnetic Acoustic transducer)５４、５５を用いると、水等の検査媒質を必要としないで、鉄板５３の減肉状態５６、鉄板（部材）５３の割れ５７等、金属の劣化状態を検知できる。また、一つの電磁超音波センサを用いてすべての検査を行うこともできる。

【0037】

超音波検査手段の一例として電磁超音波センサを用いる場合は、浮上ロボット２１に、垂直方向、水平方向、及び旋回が可能な３軸以上のロボットアームを取付け、その先部に電磁超音波センサ5 4 、５５等を取り付けるのがよい。
なお、水やグリセリン等の媒質が使用できる場所において、超音波検査手段として、通常の振動素子を用いた超音波センサを一部に用いてもよい。

【0038】

また、図５（Ｂ）に示すように、検査手段に打音検査手段（機構）５８を用いてもよい。この打音検査手段５８はハンマー５９（６０〜６２も同じ）を湾曲したカーボンシャフト（通常のシャフトでもよい）６３で支持し、カーボンシャフト６３を回転させて、ハンマー５９を対象物（構造物）に当てて、その打撃音をマイクロホン６５で記憶し、対象物の状況を音によって判断するものである。ここで、ハンマー５９〜６２の重量は異なる。なお、６６は取付け部材を示し、カーボンシャフト６３を回転する機構は図示されていない。特に、打音検査手段５８はトンネル等のコンクリート構造物の検査に優れている。

【0039】

図５（Ｃ）には検査手段の一例として、塗膜検査手段６８を示す。塗膜検査手段６８としては、渦流センサを使用するのが一般的で、極めて薄い塗膜であってもその厚さを正確に測定できる。
以上の検査手段の測定値は、対象物の場所、測定時間と共に、データとして記憶する必要がある。従って、ＧＰＳアンテナ４８から受信されるＧＰＳ信号、ガイド車輪１７〜２０のいずれか１又は２〜４に設けたロータリエンコーダの出力値、レーザセンサ等からこの浮上ロボットを用いた構造物検査装置１０の位置（Ｘ、Ｙ、Ｚ）、及びガイド車輪１７〜２０の向き等を検知する。

【0040】

なお、浮上ロボット２１が走行する場合は、障害物に衝突すると壊れるので、水平方向の障害物を検知するセンサを有しているのがより好ましい。制御ボックス４９内には、制御部が設けられているが、制御部は主としてマイコンからなって、各センサからデータを入力し、所定のプログラムによって指示信号を出力している。

【0041】

従って、この浮上ロボットを用いた構造物検査装置１０を使用する場合、まずは位置データを制御部に与え、検査する対象物の領域、いかなる検査手段を用いるかを入力する。垂直プロペラ３６〜４１を同一回転数で回転させると全体が浮上するが、荷重中心位置が、垂直プロペラ３６〜４１の中心位置からずれている場合は、浮上ロボット２１が傾くので、適当なバランサを付けるのが好ましい。なお、６本のアーム２２〜２７は円周方向に均等配置されているので、対向するアーム２２、２５、アーム２３、２６、アーム２４、２７にそれぞれ水平センサを設け、浮上ロボット２１を水平に保つように、各垂直プロペラ３６〜４１のモータの回転数を制御することもできる。

【0042】

浮上ロボット２１の上フレーム１６には左右に、それぞれ対として同時回転するガイド車輪１７、１８とガイド車輪２０、１９が設けられているので、これらを駆動するモータを制御して、浮上ロボット２１の前進、後退、旋回、右左折を行うことができる。この場合、垂直プロペラ３６〜４１の揚力によって、ガイド車輪１７〜２０を検査対象となる構造物の底面（又は天井面、測定面）に押しつけておく必要がある。なお、全部のガイド車輪１７〜２０を独立駆動することも可能であるが、ガイド車輪１７〜２０は、浮上ロボット２１を測定面に押しつけ、かつ方向を変えるためのものであるので、右の車輪１９、２０と左の車輪１７、１８が独立に駆動されればよい。

【0043】

電池は全く使用しないで、ケーブル５０によって電力を地上から供給することもできる。この場合は、検査時間は自由に変更できる。ケーブル５０が十分に張力を有する場合は、軽量な合成樹脂繊維製のロープ６７をケーブル５０に沿わせることもでき、ロープ６７を引っ張ると浮上ロボット２１は測定面から離れる。ロープ６７を操作して浮上ロボット２１の位置制御を行うことができる。浮上ロボット２１に設けられている各検査手段の測定データの伝送は、電波を用いて地上のコントローラに送ることもできるが、ケーブルを使用（有線で）することもできる。

【0044】

図６に本発明の第２の実施の形態に係る浮上ロボットを用いた構造物検査装置７０を示すが、第１の実施の形態に係る浮上ロボットを用いた構造物検査装置１０と同一の構成要素については同一の符号を付して詳しい説明を省略する（以下の実施の形態においても同じ）。
この実施の形態においては、軽量フレーム１１ａを構成する上部材２８ａの周囲から外方向に４本のアーム７１〜７４が設けられ、円周方向に均等配置された各アーム７１〜７４の先部には垂直プロペラ７５〜７８が設けられいる。垂直プロペラ７５〜７８の個々の構造は、垂直プロペラ３６〜４１と同一となって、内部に電動式のモータを備え、同時回転する。なお、符号２９ａは、上部材２８ａの直下に隙間を有して配置される下部材を示す。

【0045】

軽量フレーム１１ａの直上に脚部３２を介して台部３３が設けられ、台部３３の上に内部にサスペンション機構を有する支柱１２〜１５を介して上フレーム１６が設けられている。この上フレーム１６には、ガイド車輪１７〜２０が設けられている。
左右のガイド車輪１７、１８及び２０、１９は前後が同時回転し、左右は独立回転する。上フレーム１６の後部にはアーム材４５を介してビデオカメラ４６が傾動手段４７を介して傾動調整可能に設けられている。

【0046】

この浮上ロボット２１ａへの検査手段の取付け、及び測定方法については、浮上ロボットを用いた構造物検査装置１０と同一であり、浮上ロボットを用いた構造物検査装置７０の動作は、浮上ロボットを用いた構造物検査装置１０と略同一であるので、省略する。

【0047】

続いて、図７、図８を参照して本発明の第３の実施の形態に係る浮上ロボットを用いた構造物検査装置８０について説明する。
図７、図８に示すように、この浮上ロボットを用いた構造物検査装置８０の浮上ロボット８０ａは、中央の軽量フレーム８１と、軽量フレーム８１の周囲に高さを揃えて４つ（３つ以上）設けられたアーム８２〜８５と、円周方向に均等配置されたアーム８２〜８５の先部にそれぞれ設けられ、回転駆動源の一例であるモータによって駆動されて、垂直方向に揚力を発生させる垂直プロペラ８６〜８９とを有し、更に、軽量フレーム８１の上部に支持柱９０を介して設けられた上フレーム９１と、上フレーム９１に設けられた上向きの車輪機構９２とを有している。以下、これらについて詳しく説明する。

【0048】

軽量フレーム８１は、上部材９３と下部材９３ａ及びこれを連結する支持部材９４とを有し、支持部材９４にアーム８２〜８５の基部が取付けられている。
垂直プロペラ８６〜８９はそれぞれ平面視して直交する上下２段のプロペラ材９５、９６を有している。これによって、小型のプロペラ（羽根）で大きな揚力を得ることができる。

【0049】

支持柱９０は複数本のロッド９７を有し、下端の取付け金具９８を介して、モータ（駆動源）を動力とする傾動手段９９によって、軽量フレーム８１に傾動可能に設けられている。支持柱９０の上部には上フレーム９１が固定されているので、結局は傾動手段９９によって、上フレーム９１が傾動する。上フレーム９１の上には４つのオムニホイール１００〜１０３が設けられている。このオムニホイール１００〜１０３は平面視して正方形状に配置され、それぞれがモータによって独立駆動となっているので、各モータの回転制御を行うことによって、自由に横方向に移動する。なお、４つのオムニホイール１００〜１０３は同一平面上を転動するようになっている。
また、同一方向を向いているオムニホイール１００、１０２と、１０１、１０３はシャフト等で連結して同期駆動することができる。

【0050】

軽量フレーム８１の下部には、アーム８２、８３の中間角度位置、及びアーム８４、８５の中間角度位置に、水平方向に推力を発生させ、駆動軸が水平となったカバー（保護カバー）１０４、１０４ａ付きの水平プロペラ１０５、１０６が左右対称に設けられている。これによって、浮上ロボットを用いた構造物検査装置８０を横方向に積極的に移動（前進、後退）させることができる。

【0051】

水平プロペラ１０５、１０６はオムニホイール１００〜１０３が有効に使用できない場合に使用できる。なお、左右の水平プロペラ１０５、１０６は独立にモータ駆動されているので、浮上ロボット８０ａ自体の直進、後退、旋回を行うことができる。
左右の水平プロペラ１０５、１０６のカバー１０４、１０４ａの底部には長さ調整可能な着座１０７、１０８（脚の一例）が設けられ、地面等にこの浮上ロボットを用いた構造物検査装置８０を載せることができる。

【0052】

図８に示すように、上フレーム９１は、支持柱９０を介して軽量フレーム８１に傾動可能に設けられている。従って、上フレーム９１に取付けられている車輪機構９２は構造物への傾動角度を変えることができる。なお、支持柱９０の傾動は、モータを駆動源とする傾動手段９９によって行う。この場合、上フレーム９１の傾動角度が変わると、浮上ロボット８０ａ自体の重心位置が変わって、浮上ロボット８０ａが傾くので、支持柱９０の傾動側と反対方向に重心移動を補正するカウンタウェイト１１０を備えた重心調整装置１１１が設けられている。

【0053】

重心調整装置１１１は作業者が、浮上ロボット８０ａの傾きを見ながら調整する手動調整であってもよいが、カウンタウェイト１１０をガイド１１２に沿ってモータで動かすのが好ましい。この場合、水平角度センサを用いて必要な場合常時自動的に水平を保つようにしてもよい（自動移動）。
また、カウンタウェイトの移動のみをモータで行い、カウンタウェイトの停止位置は作業者が決めるようにしてもよい（半自動）。

【0054】

車輪機構９２が傾くと、トンネル等の傾斜面に沿わせて、浮上ロボット８０ａを移動させ、近接撮影手段、打音検査手段、超音波検査手段、及び塗膜検査手段等の検査手段によってトンネル内の状況を把握できる。
特にオムニホイール１００〜１０３を用いているので、そのまま傾斜角度を変えない横方向（即ち、トンネルの長さ方向）に移動ができる。

【0055】

本発明は以上の実施の形態に限定されるものではなく、各実施の形態の一部の構成要素を他の実施の形態に用いる場合も本発明は適用される。
例えば、第１、第２の実施の形態に係る浮上ロボットを用いた構造物検査装置において、ガイド車輪の代わりにオムニホイールを使用することが可能であり、第３の実施の形態において、ガイド車輪を使用することもできる。
軽量フレーム及び上フレームの構造は任意である。ロープとケーブルは省略可能で、この場合、電池とリモートコントローラを使用する。

【符号の説明】

【0056】

１０：浮上ロボットを用いた構造物検査装置、１１、１１ａ：軽量フレーム、１２〜１５：支柱、１６：上フレーム、１７〜２０：ガイド車輪、２１、２１ａ：浮上ロボット、２２〜２７：アーム、２８、２８ａ：上部材、２９、２９ａ：下部材、３０：支持部材、３２：脚部、３３：台部、３４：脚、３６〜４１：垂直プロペラ、４２：プロペラ材、４４：車輪機構、４５：アーム材、４６：ビデオカメラ、４７：傾動手段、４８：ＧＰＳアンテナ、４９：制御ボックス、５０：ケーブル、５２：ガードフレーム、５３：鉄板、５４、５５：電磁超音波センサ、５６：減肉状態、５７：割れ、５８：打音検査手段、５９〜６２：ハンマー、６３：カーボンシャフト、６５：マイクロホン、６６：取付け部材、６７：ロープ、６８：塗膜検査手段、７０：浮上ロボットを用いた構造物検査装置、７１〜７４：アーム、７５〜７８：垂直プロペラ、８０：浮上ロボットを用いた構造物検査装置、８０ａ：浮上ロボット、８１：軽量フレーム、８２〜８５：アーム、８６〜８９：垂直プロペラ、９０：支持柱、９１：上フレーム、９２：車輪機構、９３：上部材、９３ａ：下部材、９４：支持部材、９５、９６：プロペラ材、９７：ロッド、９８：取付け金具、９９：傾動手段、１００〜１０３：オムニホイール、１０４、１０４ａ：カバー、１０５、１０６：水平プロペラ、１０７、１０８：着座、１１０：カウンタウェイト、１１１：重心調整装置、１１２：ガイド

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】