特許 6351465 壁面等の移動装置、及びその転舵方法

(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】6351465

(24)【登録日】2018年6月15日

(45)【発行日】2018年7月4日

(54)【発明の名称】壁面等の移動装置、及びその転舵方法

(51)【国際特許分類】

   B62D 57/028 20060101AFI20180625BHJP

【ＦＩ】

   B62D57/028 L

【請求項の数】6

【全頁数】24

(21)【出願番号】特願2014-198881(P2014-198881)

(22)【出願日】2014年9月29日

(65)【公開番号】特開2016-68702(P2016-68702A)

(43)【公開日】2016年5月9日

【審査請求日】2017年7月27日

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 （１）応募日：平成２６年５月１０日 公募：独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構「インフラ維持管理・更新等の社会課題対応システム開発プロジェクト」 （２）掲載日：平成２６年８月２５日 社内報：熊谷組技術開発便り・８月号，熊谷組技術開発便り＿Ｖｏｌ−１７−改

(73)【特許権者】

【識別番号】512326931

【氏名又は名称】株式会社移動ロボット研究所

(74)【代理人】

【識別番号】100085660

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 均

(74)【代理人】

【識別番号】100149892

【弁理士】

【氏名又は名称】小川 弥生

(72)【発明者】

【氏名】小▲柳▼ 栄次

【審査官】 梶本 直樹

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−１６８９７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−０７１９７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−０８７３４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５７−１１０５６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１４３２２９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６２Ｄ ５７／０２

Ｂ２５Ｊ ５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ベース部材と、該ベース部材を間に挟んで並行に対向配置されて前後方向へ延びる２つのメインフレームと、前記各メインフレームの前部と後部に夫々回動自在に軸支された懸架部材と、各懸架部材により夫々支持され、一つの太陽歯車、３つの従動歯車、及び３つの遊星歯車を有した遊星歯車機構と、前記各遊星歯車と一体回転し、磁性体から成る走行面に吸着する永久磁石を有した車輪と、前記懸架部材をその軸心を中心として回動させる転舵機構と、前記遊星歯車機構を介して前記車輪を回転駆動する車輪駆動機構と、前記遊星歯車機構を公転させて走行面に接地させる前記車輪を選択する車輪選択機構と、を備え、
前記各メインフレームの少なくとも一部には、該各メインフレームの変形を容易にする変形部が設けられていることを特徴とする壁面等の移動装置。

【請求項2】

前記メインフレームは、少なくとも、前記ベース部材の横方向両端部に夫々固定される非変形部と、前記各非変形部から前方、及び後方へ夫々延びる２つの変形部と、前記各変形部により支持された他の非変形部と、を備えていることを特徴とする請求項１に記載の壁面等の移動装置。

【請求項3】

前記変形部は、全方位への変形が可能であることを特徴とする請求項１又は２に記載の壁面等の移動装置。

【請求項4】

前記変形部は、弾性部材、又はユニバーサルジョイントから構成されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の壁面等の移動装置。

【請求項5】

前記変形部の変形量、変形方向を規制する変形規制部材を備えていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の壁面等の移動装置。

【請求項6】

請求項１乃至５の何れか一項に記載された壁面等の移動装置の転舵方法であって、
前記各車輪選択機構を作動させて、前記４つの前記遊星歯車機構により夫々支持された３つの前記車輪のうちの２つの前記車輪を前記走行面に接地させる通常走行モードステップと、
一つの前記遊星歯車機構と対応する前記車輪選択機構を作動させて、該一つの遊星歯車機構により支持された３つの前記車輪のうちの一つの前記車輪だけを前記走行面に接地させる一輪接地ステップと、
前記一つの遊星歯車機構に対応する一つの前記転舵機構を作動させて接地状態にある前記一つの車輪を所定角度転舵させる一輪転舵ステップと、
前記一つの車輪選択機構を作動させて前記２つの車輪を前記走行面に接地させる二輪接地への復帰ステップと、
残りの３つの前記遊星歯車機構と夫々対応する前記各車輪選択機構について、順次前記一輪接地ステップ、前記一輪転舵ステップ、及び前記二輪接地への復帰ステップを実施することを特徴とする壁面等の移動装置の転舵方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、磁性体から成る壁面、天井面等に吸着しながら移動可能な壁面等の移動装置、及び壁面等の移動装置の転舵方法に関する。

【背景技術】

【0002】

我が国の高度成長期に整備された多くの社会インフラが老朽化し、それら社会インフラの長寿命化を図ることを目的として、インフラの維持管理が欠かせない。
例えば、鋼鉄製の橋梁等、磁性体材料によって壁面、天井面等を構成した構造物では、磁力により該構造物への吸着が可能なため、従来、磁力を利用した吸着ロボットが提案されている。

【0003】

特許文献１記載の移動装置は、車体の前後左右に設けた走行車輪を走行用駆動モータで駆動し、かつ走行車輪をディスク状の永久磁石と該ディスク状永久磁石より直径の大きいディスク状磁性体ヨークとから構成している。各走行車輪は独立した走行駆動用モータ及び独立したステアリング用モータにより駆動される。
特許文献１記載の移動装置は、車輪を構成する永久磁石により磁性体から成る壁面や管上を移動することができ、また電源喪失時においても壁面等から落下することがないという利点を有している。
しかしながら、特許文献１記載の移動装置は走行する壁面に大きな段差、突起がある場合はその段差を乗り越えることができないという課題がある。
また、車体が、前後方向へ長尺な車体フレームと、車体フレームの前後位置に上下方向へ折り曲げ自在に連結された短尺な走行車輪支持ベースとから変形自在に構成されているが、車体フレームに対する走行車輪支持ベースの折り曲げ方向が一方向に限定されている。このため、車体全体の柔軟性が十分でなく、走行面の凹凸の状況に応じて車体を上下方向以外の方向へ柔軟に変形させることができない。このため、大きな凸部を乗り越える際に車体フレームが凸部に引っ掛かりを起こして移動不能となったり、落下するなどの不具合が想定される。
特に、移動装置の高さを超える大きさの凸部を乗り越えることは極めて難しい。例えば、垂直或いは傾斜した壁面に形成されたオーバーハング部を乗り越えることは不可能である。

【0004】

次に、特許文献２に開示された煙突筒身検査装置は、自走して筒身の状態を検査する手段であり、台車と、台車に取り付けられて磁力により煙突筒身に接着し、夫々自転、及び一体として公転可能な複数の遊星車輪とを備えている。
しかし、変形不能な構造を有した台車によって遊星車輪が支持されているため、大きな凸部を乗り越える際に柔軟性を欠いた台座が凸部に引っ掛かりを起こして移動不能となったり、落下するなどの不具合が想定される。また、垂直な壁面に設けた大きな凸部に前輪が乗り上げた際に後輪のみでは吸着力を維持し切れずに、車体全体が垂直な走行面から落下する虞がある。この不具合を解消するために離脱防止機構を備えているが、装置の全長を増大する結果を将来するため小回りが効かなくなるばかりで無く、構成が複雑化したり、重量増をもたらすことが明らかである。
また、この装置構成では、垂直、或いは傾斜した走行面に形成されたオーバーハング部を乗り越えることは難しい。

【0005】

次に、特許文献３には車体の前後左右に遊星歯車機構を介して回転駆動される３つの小車輪を備えた保全ロボットが開示されている。この保全ロボットは原子力発電プラント等において、保全作業を無人で実施するための手段であり、階段の昇降、階段と同程度の凹凸の乗り越え等を可能とするものである。
しかし、この保全ロボットは、鉄鋼等の磁性体から成る垂直な壁面や天井面を車輪に設けた磁石の吸着力を利用して移動するものではない。仮に、遊星歯車機構によって回転駆動される３つの小車輪に永久磁石を組み込んだとしても、車体が変形しない構造であるため、垂直面等に設けた大きな凸部を乗り越える際に柔軟性を欠いた車体が凸部に引っ掛かりを起こして移動不能に陥ったり、落下するなどの不具合が想定される。また、垂直面に設けた凸部に前輪が乗り上げた際に後輪のみでは吸着力を維持し切れずに、車体全体が垂直な走行面から落下する虞もがある。
また、この装置構成では、垂直、或いは傾斜した走行面に形成されたオーバーハング部を乗り越えることは難しい。
また、壁面移動装置は、垂直面や天井面に車輪の磁着力によって吸着しながら走行するが、その際に車体の自重によって落下することがない程度に車輪の磁着力が強く設定されている。このため、移動方向を転換するために車輪を転舵するためには当該磁着力を上回る強力な動力が必要とされる。特許文献３のように３つの小車輪のうちの２つの小車輪を走行面に接地させて走行する場合には、２つの小車輪の強力な磁着力に抗しながら車輪の方向を変化させることは更に困難になる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特公平４−５７５５１号公報

【特許文献2】特開平１０−７１９７６号公報

【特許文献3】特開昭６１−１００８０６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明は上記に鑑みてなされたものであり、磁性体から成る壁面や天井面等に吸着するための永久磁石を備えた３つの車輪を遊星歯車機構によって回転自在に支持した車輪ユニットを備えた壁面等の移動装置において、車体を柔軟に多方向に変形させることにより壁面等にある大きな凸部、凹部等の障害物を安定して乗り越えることを可能とし、且つ障害物乗り越え時や方向転換時に壁面等からの落下を防止することができる技術を提供する。
また、遊星歯車機構により駆動される３つの車輪のうちの２つの車輪を接地させて走行する壁面等の移動装置において、車輪の強力な磁力を一時的に低下させて車輪の転舵を可能とすることを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するため、壁面等の移動装置は、ベース部材と、該ベース部材を間に挟んで並行に対向配置されて前後方向へ延びる２つのメインフレームと、前記各メインフレームの前部と後部に夫々回動自在に軸支された懸架部材（懸架装置、懸架部材）と、各懸架部材により夫々支持され、一つの太陽歯車、３つの従動歯車、及び３つの遊星歯車を有した遊星歯車機構と、前記各遊星歯車と一体回転し、磁性体から成る走行面に吸着する永久磁石を有した車輪と、前記懸架部材をその軸心を中心として回動させる転舵機構と、前記遊星歯車機構を介して前記車輪を回転駆動する（自転させる）車輪駆動機構と、前記遊星歯車機構を公転させて走行面に接地させる前記車輪を選択する車輪選択機構と、を備え、前記各メインフレームの少なくとも一部には、該各メインフレームの変形を容易にする変形部が設けられていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、磁性体から成る壁面や天井面等に吸着するための永久磁石を備えた３つの車輪を遊星歯車機構によって回転自在に支持した車輪ユニットを備えた壁面等の移動装置において、車体を柔軟に多方向に変形させることにより壁面等にある大きな凸部、凹部等の障害物を安定して乗り越えることを可能とし、且つ障害物乗り越え時や方向転換時に壁面等からの落下を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の一実施形態に係る壁面等の移動装置の全体構成を示す外観斜視図である。

【図2】（ａ）（ｂ）及び（ｃ）は同移動装置の正面図、平面図、及び右側面図である。

【図3】（ａ）及び（ｂ）はメインフレームの構成を示す側面図、及びＡ−Ａ断面図である。

【図4】（ａ）（ｂ）及び（ｃ）はメインフレームにサスペンションアーム等を組み付けた状態の側面図、Ｂ−Ｂ断面図、及びＣ部の拡大図である。

【図5】図２（ａ）のＤ−Ｄ一部断面図である。

【図6】（ａ）は遊星歯車機構、車輪駆動機構、及び車輪選択機構を示す正面図、（ｂ）はＥ-Ｅ断面図、（ｃ）はＦ−Ｆ断面図である。

【図7】懸架部材の下部の構成を示す一部分解斜視図である。

【図8】懸架部材の下部の構成を示す一部分解斜視図である。

【図9】遊星歯車機構、車輪駆動機構、及び車輪選択機構を一方向から見た分解斜視図である。

【図10】遊星歯車機構、車輪駆動機構、及び車輪選択機構を他方向から見た分解斜視図である。

【図11】（ａ）及び（ｂ）は変形規制部材を備えたメインフレーム単体の正面図、及び断面図である。

【図12】（ａ）（ｂ）及び（ｃ）は他の構成例に係る変形規制部材を適用したメインフレームの一部の正面図、断面図、及び平面図である。

【図13】（ａ）乃至（ｄ）は移動装置を変形させた一例を示す正面図、平面図、側面図、及び斜視図である。

【図14】（ａ）及び（ｂ）は本発明の移動装置の転舵（操舵）方法についての説明図である。

【図15】（ｃ）及び（ｄ）は本発明の移動装置の転舵（操舵）方法についての説明図であり、（ｅ）は車体の回転を可能にする状態を示す平面略図である。

【図16】遠隔制御のための回路構成の一例を示す図である。

【図17】（ａ）乃至（ｃ）は本発明の移動装置が水平面上から垂直面上に移動する場合の手順を説明する図である。

【図18】（ｄ）乃至（ｆ）は図１７の手順の続きを説明する図である。

【図19】（ｇ）は図１８の手順の続きを説明する図である。

【図20】（ａ）乃至（ｆ）は、移動装置がオーバーハング部を乗り越える手順を示す図である。

【図21】（ｇ）乃至（ｊ）は、図２０の手順の続きを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明を図面に示した実施の形態により詳細に説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る壁面等の移動装置の全体構成を示す外観斜視図であり、図２（ａ）（ｂ）及び（ｃ）は同壁面等の移動装置の正面図、平面図、及び右側面図であり、図３（ａ）及び（ｂ）はメインフレームの構成を示す側面図、及びＡ−Ａ断面図であり、図４（ａ）（ｂ）及び（ｃ）はメインフレームにサスペンションアーム等を組み付けた状態の側面図、正面側縦断面図（（ａ）のＢ−Ｂ断面図）、及びＣ部の拡大図であり、図５は図２（ａ）のＤ−Ｄ一部断面図であり、図６（ａ）は遊星歯車機構、車輪駆動機構、及び車輪選択機構を示す正面図、（ｂ）はＥ-Ｅ断面図、（ｃ）はＦ−Ｆ断面図である。また、図７は懸架部材の下部の構成を示す一部分解斜視図であり、図８は懸架部材の下部の構成を示す一部分解斜視図であり、図９は遊星歯車機構、車輪駆動機構、及び車輪選択機構を一方向から見た分解斜視図であり、図１０は遊星歯車機構、車輪駆動機構、及び車輪選択機構を他方向から見た分解斜視図である。

【0012】

＜基本構成＞
壁面等の移動装置１は、鋼鉄製の橋梁等、磁性体材料によって壁面、天井面等を構成した構造物の点検、保守等のために利用される。
移動装置１は、点検、保守等のための各種機材を搭載するのに充分な強度を有したベース部材（連結部材）２と、ベース部材を間に挟んで並行に対向配置されて前後方向へ延びる２つのメインフレーム１０と、各メインフレームの前部と後部により夫々矢印Ｍ１で示す操舵（転舵）方向へ回動自在に軸支された懸架部材（サスペンションアーム、懸架装置、操舵軸）５０と、各懸架部材により夫々支持され、一つの太陽歯車６3、及び３つの遊星歯車６７を有した遊星歯車機構６０と、各遊星歯車６７と軸心を共通にして一体回転し、磁性体から成る走行面（壁面等）に吸着する永久磁石を有した車輪８０と、懸架部材５０をその軸心を中心として回動させる転舵機構１００と、遊星歯車機構６０を介して車輪８０を回転駆動する（自転させる）車輪駆動機構１１０と、遊星歯車機構６０を公転させて走行面に接地させる車輪を選択する車輪選択機構１２０と、を概略備えている。

【0013】

ベース部材２の左右両端部に接続された各メインフレーム１０は、前後方向中央部に設けられてベース部材２に固定される第１非変形部１１と、前後方向両端部に夫々設けられて懸架部材５０を矢印Ｍ１方向へ回転自在に支持する第２非変形部（懸架部材支持部）１５と、第１非変形部１１と２つの第２非変形部１５との間に少なくとも一箇所ずつ配置されて各非変形部よりも変形が容易な構成を有した変形部（多方向変形部）２０と、を備えている。
これを言い換えれば、移動装置１は、前部と後部に懸架部材５０を回動自在に軸支する第２非変形部（懸架部材支持部）１５を夫々備えた２つのメインフレーム１０と、並行に配置された２つのメインフレーム１０間を連結するベース部材（連結部材）２と、各懸架部材５０により夫々支持され、一つの太陽歯車６３、及び３つの遊星歯車６７を有した遊星歯車機構６０と、各遊星歯車により夫々回転駆動され、且つ磁性体から成る走行面に吸着する永久磁石を有した車輪８０と、懸架部材５０を回動させる転舵機構１００と、遊星歯車機構６０を介して車輪８０を回転駆動する（自転させる）車輪駆動機構１１０と、遊星歯車機構を公転させて走行面に接地させる車輪８０を選択する車輪選択機構１２０と、を概略備えている。

【0014】

そして、各第２非変形部（懸架部材支持部）１５は、ベース部材２の両端部、又は各メインフレーム１０の一部に対して、多方向（上下、左右、斜め方向）へ変形可能な変形部（変形部材）２０を介して変位可能な状態で連結（配置）されている。
各非変形部１１、１５は、少なくとも一部がステンレス等の金属材料から構成されており、第１非変形部１１の前後両端部には、夫々変形部２０（２０ａ、２０ｂ）を介して第２非変形部１５が同一軸心状に連結されている。従って、多方向への変形が可能な変形部２０の作用によって各第２非変形部１５は、第１非変形部１１に対する前記同一軸心状の位置から、多方向（全方位）へ変位することができる。

【0015】

変形部２０は、例えばゴム等の弾性部材、又はユニバーサルジョイント等から構成する。変形部２０は、図１、図２等に示した特別な外力が加わらない初期状態では、第１非変形部１１と第２非変形部１５とを同一軸心状の位置関係としているが、変形部を曲げ変形させるに足りる所定以上の外力が加わった場合には第１非変形部と第２非変形部との位置関係を変化させる（図１３、図１８、図２０参照）。なお、各非変形部１１、１５と変形部２０との関係（外力が加わらない場合の位置関係）は、同一軸心状（一直線状）である必要はなく、種々の変形パターンが想定できる。例えば、各非変形部１１と非変形部１５とが変形部２０を介して所定の傾斜角度をもって配置された構成としてもよい。
変形部２０を弾性体によって構成する場合、その形状は円筒状であってもよいし、多角柱、その他の異形としてもよい。多角柱状にすることにより、円筒体の場合よりは撓みにくくすることができる。

【0016】

変形部２０は、図３、図１１等に示した変形規制部材１５０により変形部の変形量、変形方向を規制される。変形規制部材１５０が軸方向へ進退し、変形規制位置、変形規制解除位置に夫々停止することにより、各変形部の変形を規制したり、変形を解除することができる。これにより、変形部２０を介して連結された非変形部１１、１５の相対的な位置関係を種々変更することができる。なお、図示説明の都合上、図１、図２、図４などには変形規制部材１５０は図示していないが、図３、図１１等に示した変形規制部材１５０が各メインフレーム１０に装備される。
なお、本例では第１非変形部１１を中心として線対称となる位置に変形部２０ａ、２０ｂを一箇所ずつ配置したが、これは一例に過ぎない。例えば、第１非変形部１１とは非対称に変形部２０ａ、２０ｂ、及び第２非変形部１５を配置してもよい。また、第２非変形部１５と各変形部２０ａ、２０ｂとの間に図示しない第３の非変形部を配置し、第３の非変形部と第２非変形部１５との間を図示しない第２変形部によって連結するようにした多関節構造としてもよい。
つまり、一つのメインフレーム１０を構成する非変形部の個数、非変形部間を連結する変形部の個数、長さ、形状についても種々変形が可能である。

【0017】

メインフレーム１０の断面を示す図３に示すように、第１非変形部１１は、ベース部材２の両端部を嵌合する嵌合穴１２を内側面に有し、嵌合穴１２内にベース部材の端部を嵌合させた状態で外側面に設けた小穴から差し込んだボルト１３（図1、図2）によってベース部材２を固定する。
第１非変形部１１の両外側端面には、夫々変形部２０、本例ではゴムから成る変形部２０ａ、２０ｂの一端部が固定される。変形部２０ａ、２０ｂの他端部は夫々第２非変形部１５の端部に固定される。
なお、図示した実施形態では、第１非変形部１１をベース部材２に対して固定する構造としたが、ベース部材２の横方向両端部の前面と後面に対して夫々変形部２０を取り付ける構造としてもよい。つまり、第１非変形部１１をベース部材の一部として構成してもよい。

【0018】

図１１（ａ）及び（ｂ）は変形規制部材を備えたメインフレーム単体の正面図、及び断面図である。
変形規制部材１５０は、変形部２０ａ、２０ｂの変形を許容する変形非規制時には、図３と、図１１の左側に示すように前後の非変形部１５の外周面に位置する一方で、変形部２０ａ、２０ｂの変形を阻止する変形規制時には、図１１の右側に示すように各非変形部１５と非変形部１１の外周にまたがった状態となっている。
つまり、変形規制部材１５０は、変形規制位置と変形非規制位置との間を進退する構成を備えており、変形規制部材は手作業で移動させてもよいし、図示しない小型モータを用いて移動させるようにしてもよい。この場合の小型モータの駆動は、遠隔操作であってもよいし、メインフレーム等に設けたスイッチを操作してもよい。

【0019】

また、変形規制位置と変形非規制位置で夫々変形規制部材を位置固定する固定手段を設けるのが好ましい。この固定手段としては、任意のロック手段を用いることができる。
なお、常に全ての変形規制部材を同時に変形規制位置、或いは変形非規制位置の何れかに固定する必要はなく、走行条件等に応じて個々の変形規制部材毎に適宜選択的にその固定位置を決めてもよい。
或いは、変形規制位置と変形非規制位置の中間位置に変形規制部材を固定できるように構成することにより、変形部２０ａ、２０ｂの変形量を調整するようにしてもよい。つまり、変形規制部材によって変形部を覆う長さを調整することによって、変形に寄与する変形部の長さを調整して、可撓性の程度、変形量を調整することができる。

【0020】

次に、図１２（ａ）（ｂ）及び（ｃ）は他の構成例に係る変形規制部材を適用したメインフレームの一部の正面図、断面図、及び平面図である。
この変形規制部材１５０は変形部２０を覆ったときに変形部の変形方向を部分的に規制するための構成を備えている。即ち、この変形規制部材１５０には２つのＵ字状の切欠き１５２を対向して設けることにより、図示した変形規制位置にある場合にも変形部２０は２つの切欠き１５２側には変形することが可能となる。換言すれば、切欠き部１５２が存在しない方向には変形できなくなる。
つまり、変形規制部材１５０は完全な円筒状である必要はなく、その形状を変更することにより、変形部の変形方向（変形規制方向）を種々選択することが可能となる。
なお、特に図示しないが変形部を筒状の弾性体から構成する一方で、その端面中心部に軸方向に延びる穴を設け、この穴内に剛性の高い金属棒を出入れ自在に構成することにより、変形を規制したり、規制を解除するように構成しても良い。つまり、変形規制部材は、変形部の外周に配置してもよいし、内部に配置しても良い。
全ての変形規制部材１５０によって全ての変形部２０ａ、２０ｂの変形を可能にした場合には、各メインフレーム１０は図２（ａ）において非変形部１１を中心として左右の非変形部１５を下方へ撓ませた逆Ｖ字状、或いは非変形部１１を中心として左右の非変形部１５を上方へ撓ませたＶ字状に変形することができる。
メインフレームを逆Ｖ字状に撓ませた場合には管体の外周面、つまり突状に湾曲した面に対して各車輪を安定して接地させつつ移動することができる。また、メインフレームをＶ字状に撓ませた場合には凹状に湾曲した面に対して各車輪を安定して接地させつつ移動することができる。

【0021】

図４に示すように、各第２非変形部１５によって矢印Ｍ１で示した水平方向へ回動自在に軸支された懸架部材５０は、第２非変形部１５の上面から下方へ向けて延びる軸受穴１６に上部開口から挿通されて抜け落ち不能、且つ回動自在に軸支される棒状部材５２と、棒状部材５２の外周に配置されて棒状部材と一体回転する筒状部材５４と、筒状部材５４の下部に一体化されて遊星歯車機構６０、車輪駆動機構１１０、及び車輪選択機構１２０を支持する機構支持部材５８と、これらの各部材の最外部に位置する固定側板５９と、を有する。
棒状部材５２は長さの異なるものを種々揃えておき、用途に応じて使い分けることにより、第２非変形部１５下面からの筒状部材５４、及び機構支持部材５８の高さ位置（突出長）を変更することができる。即ち、筒状部材５４を取り付ける対象物としての棒状部材５２は長さの異なるものを変更して組み付けできるように構成されており、棒状部材を変更使用することにより、移動装置１を使用する環境の違いに対応させてメインフレーム１０からの車輪８０の突出長を調整することが可能となる。なお、棒状部材の長さを同じにしておく一方で、筒状部材５４を長さの異なるものと交換して使用してもよい。

【0022】

懸架部材５０をその軸心を中心として回動させる転舵機構１００は、第２非変形部１５を構成する中空の外筒部１５ａ内に収容された転舵用モータ１０１と、転舵用モータの出力軸１０１ａに固定されて回転する出力側ベベルギヤ（笠歯車）１０３と、棒状部材５２の外周に軸心を固定されて棒状部材と一体回転する従動側ベベルギヤ１０５と、を有する。各第２非変形部１５に装備された各転舵用モータ１０１は、図示しないコントローラからの制御信号によって出力側ベベルギヤ１０３を任意の角度、任意の方向に回動させることにより機構支持部材５８を個別に水平方向（懸架部材の軸方向と直交する面方向）へ回動させる。

【0023】

図６乃至図１０に示すように各機構を保護するために最外部に配置された２つの固定側板５９の間には、遊星歯車機構６０、３つの車輪８０、車輪駆動機構１１０、車輪選択機構１２０、第１可動側板１４０、第２可動側板１４２が配置されている。
車輪８０は、図６（ｂ）に示すように厚さ方向中心部に位置する永久磁石（ネオジウム磁石）８１と、永久磁石の両外側に位置する補強用の金属部材８２とから一体的に構成されている。金属部材８２はその外周に設けた凹所８２ａ内に環状の永久磁石８１を収容、支持する。本例では、永久磁石８１は２つの部材から構成しているが、一体構造の永久磁石であってもよい。
車輪８０の中心孔には車輪回転軸８５が貫通して固定されており、車輪回転軸８５はその両端部を各可動側板１４０、１４２の車輪支持孔１４０ａ、１４２ａに設けた軸受１４０ｂ、１４２ｂによって回転自在に軸支されている（図６（ｂ）、（ｃ））。

【0024】

可動側板１４０、１４２は、車輪駆動機構１１０を構成する車輪駆動用モータ１１１からの駆動力を受けて回転する中央車軸６１を挿通する中央孔１４０ｃ、１４２ｃを有し、可動側板間を連結部材（スペーサ）１４４により固定されている。３つの連結部材１４４の両端部はビス１４４ａによって各可動側板に固定されている。このため、可動側板１４０、１４２は、一定の間隔を保持した状態で保持され、中央車軸６１を中心として一体的に正逆回動する。可動側板１４０、１４２の間には、３つの車輪８０が１２０度の周方向間隔で回転自在に配置されている。第１可動側板１４０の外側に搭載された遊星歯車機構６０、及び３つの車輪８０は、車輪選択機構１２０からの駆動を受けてこれら可動側板と一体となって中央車軸を中心として回転（公転）する。

【0025】

遊星歯車機構６０は、車輪駆動機構１１０を構成する車輪駆動用モータ１１１からの駆動力を受けて回転する中央車軸６１と、中央車軸６１により軸心を固定的に支持されて一体回転する太陽歯車６３と、太陽歯車６３の外周に１２０度の周方向間隔で配置されて太陽歯車６３により駆動される３つの従動歯車６５と、太陽歯車６３の外径方向に各従動歯車６５を介して１２０度間隔で配置されて駆動される３つの遊星歯車６７と、を有する（図６乃至図９）。各従動歯車６５は第１可動側板１４０に固定されたアイドルシャフト６５ａに対してベアリング６５ｂを介して軸心を回転自在に軸支されている（図9）。各遊星歯車６７は各車輪８０の車輪回転軸８５により軸心を固定されることにより、各車輪と一体回転する。つまり、太陽歯車６３からの駆動力は、従動歯車６５を介して遊星歯車６７に伝達され、車輪８０を回転させる。
中央車軸６１に固定された太陽歯車６３の軸方向外側には、車輪駆動機構１１０を構成する第１プーリ１１３が太陽歯車６３と同軸状、且つ一体的に固定されている。従って、車輪駆動機構１１０を構成する車輪駆動用モータ１１１が第１プーリ１１３を正逆回転させることにより、遊星歯車機構６０が作動して車輪８０を正逆回転させる。

【0026】

図７乃至図１０等に示すように、機構支持部材５８に搭載された車輪駆動機構１１０は、車輪駆動用モータ１１１と、車輪駆動用モータ１１１の出力軸に固定された駆動側プーリ（スプロケット）１１２と、太陽歯車６３の軸部に相当する中央車軸６１の一端部に軸心を固定された従動側プーリ１１３と、駆動側プーリ１１２と従動側プーリ１１３に巻掛けられたタイミングベルト１１４と、を備え、車輪駆動用モータ１１１からの駆動力を太陽歯車６３に伝達する。
従動側プーリ１１３は、図６（ｂ）に示すように軸受１１３ａにより第１可動側板１４０に対して相対回転可能に支持されている一方で、従動側プーリ１１３と太陽歯車６３とは一体化されている。従って、従動側プーリ１１３の駆動力は太陽歯車６３に直接伝達され、太陽歯車と一体の車輪回転軸８５を回転させる。

【0027】

第１及び第２可動側板１４０、１４２は一体化されており、太陽歯車６３の軸（中央車軸６１）を回転中心として正逆回動（公転）するように構成されており、二枚の可動側板１４０、１４２が回動することにより、移動面に接地する車輪が切替られる。第１及び第２可動側板１４０、１４２は、中央車軸６１に対しては相対回転するように構成されている。
車輪選択機構１２０は、各可動側板１４０、１４２を正逆回動させることにより、各可動側板に支持された遊星歯車６７、及び車輪８０を回動（公転）させる手段である。
車輪選択機構１２０は、図８に示したように、遊星歯車選択用のモータ１２２と、モータ１２２の出力軸に軸心が固定された駆動側のプーリ（スプロケット）１２３と、第２可動側板１４２に対して同軸状に固定された従動側プーリ１２４と、両プーリ１２３、１２４間にエンドレスに張設されたタイミングベルト１２５と、を備え、遊星歯車選択用のモータ１２２からの駆動力を第２可動側板１４２（第１可動側板１４０）に伝達して両可動側板を任意の角度、任意の方向に回動させる。

【0028】

従動側プーリ１２４は、図６（ａ）、図１０に示すように第２可動側板１４２の外側面に固定具１２４ａによって固定されている。第２可動側板１４２、及び従動側プーリ１２４は中央車軸６１の他端部外周に対して相対回転自在に支持されているため、従動側プーリ１２４を回動させることにより、第２可動側板１４２、及び第１可動側板１４０、更には遊星歯車機構６０が中央車軸６１を中心として公転する。この時、中央車軸は連れ回転しない。
なお、モータとしては、転舵（操舵）用モータ１０１、走行用の車輪駆動用モータ１１１、遊星歯車選択用のモータ（車輪選択用のモータ）１２２が４つずつ設けられている。各モータは車体に搭載された図示しないバッテリーを電源として駆動する。モータは図示しないコントローラによって遠隔制御、或いは有線による制御を受けるように構成する。

【0029】

次に、図１３（ａ）乃至（ｄ）は移動装置を変形させた一例を示す正面図、平面図、側面図、及び斜視図を示している。なお、変形規制部材１５０は図示を省略している。
この図に示すように各変形部２０ａ、２０ｂを変形可能な状態（変形非規制状態）にすることにより、２つの第１非変形部１１に対する各２つの第２非変形部１５の位置関係を多様に変化させて、走行面の状況に応じて柔軟に対応しつつ移動することが可能になる。

【0030】

＜転舵方法＞
次に、図１４に基づいて本発明の移動装置における転舵（操舵）方法について説明する。
移動装置１は強力な磁石を有した３つの車輪８０から成る４つの車輪ユニットU１〜Ｕ４を備えており、走行時には各車輪ユニットは二個の車輪を接地（吸着）させた二輪接地状態にある。

【0031】

ところで、実験によれば、二個の車輪を走行面に吸着させたままの状態で、各車輪ユニットを転舵（操舵）して移動方向を転換するには、転舵用モータ１０１として大出力の大型モータを採用する必要があることが判明した。二個の車輪の吸着力に抗して車輪ユニットを転舵するには多大な出力を要するためである。
このことは、水平面上に移動装置の各車輪ユニットUが二輪接地状態で吸着している場合は勿論、垂直壁や天井面に各車輪ユニットが二輪接地状態で吸着している場合においても同様であり、方向転換のために各車輪ユニットを転舵するには多大な駆動力を必要とする。
しかし、移動装置の小型、軽量化を目指す上では、転舵用モータの大型化、重量化は絶対に避けたい事項である。

【0032】

そこで本実施形態では、進行方向を転換させるための手法として以下の方法を採用するものである。
即ち、本発明の磁性体壁面等の移動装置の転舵（操舵）方法では、各車輪ユニットを構成する各車輪選択機構１２０を作動させて、４つの遊星歯車機構６０により夫々支持された３つの車輪８０のうちの２つの車輪を走行面に接地させておく通常走行モードステップと、一つの車輪ユニットを構成する遊星歯車機構６０と対応する車輪選択機構１２０を作動させて、該遊星歯車機構６０により支持された３つの車輪のうちの一つの車輪（既接地の２つの車輪のうちの一つ）だけを走行面に接地させる一輪接地ステップと、その後に遊星歯車機構６０と対応する転舵機構を作動させて一つの接地車輪を所定角度転舵させる一輪転舵ステップと、当該車輪選択機構１２０を作動させて２つの車輪を走行面に接地させる二輪接地への復帰ステップと、残りの３つの車輪ユニットに夫々対応した各車輪選択機構１２０について、順次前記一輪接地ステップ、一輪転舵ステップ、及び前記二輪接地状態への復帰ステップを実施する。
なお、上記一連のステップを実施する車輪ユニットの順番は走行面の状況などに応じて適宜選定される。

【0033】

以下、図１４に基づいて転舵方法について説明する。なお、この図では移動装置１が水平面上にある状態を示しているが、垂直面、傾斜面、天井面にある場合の転舵手順も同様である。
図１４（ａ）は通常走行モードステップを示しており、この状態では４つの車輪ユニットＵ１〜Ｕ４を構成する２つの車輪８０−１、８０−２が全て接地しており、同じ進行方向（前方）を向いている。
なお、転舵の操作においては、変形規制部材１５０は非作動状態としており、各変形部２０は多方向への変形が可能な状態にある。また、図１４では変形規制部材は図示を省略している。

【0034】

通常走行モードにおいて矢印で示す進行方向へ向いた各車輪の向きを９０度横方向に方向転換するには、まず車輪ユニットＵ１を図１４（ｂ）に示した一輪接地ステップに移行させることにより走行面と車輪との吸着力を低減しておく。即ち、一輪接地ステップでは、まず何れか一つの車輪ユニット、本例では進行方向前方左側の車輪ユニットＵ１を構成する車輪選択機構１２０を作動させて、この車輪ユニットＵ１を構成する遊星歯車機構６０により支持された３つの車輪のうちの一つの車輪（既に接地している２つの車輪８０−１、８０−２のうちの一つ、本例では第１の車輪８０−１）だけを走行面に接地させるように可動側板１４０、１４２（遊星歯車機構）を６０度だけ公転させる。この操作により、元々接地していた２つの車輪のうちの一方（第２の車輪８０−２）が走行面から離間する。

【0035】

一輪接地状態では、二輪接地状態に比して走行面に対する車輪の吸着力が半減するため、転舵のために要するモータの出力を低減させることができる。
なお、一輪接地状態で当該一輪を転舵させるためには、転舵軸である棒状部材５２、筒状部材５４（懸架部材５０）の直下（軸方向延長線上）に第１の車輪８０−１の回転軸を位置させる必要があり、上記の如く可動側板１４０、１４２（遊星歯車機構）を６０度公転させることにより、この位置関係を実現できる。
このように一輪接地状態に移行した後で、車輪ユニットＵ１と対応する転舵機構１００（転舵用モータ）を作動させて当該一つの接地車輪を所定角度、本例では９０度、左方向（又は右方向）へ転舵させる（一輪転舵ステップ、図１５（ｃ））。

【0036】

一輪転舵過程では、車輪駆動用モータ１１１は停止（ロック）状態にある。
こうして一つ目の車輪ユニットＵ１について一輪状態での転舵を実施してから、上記車輪選択機構１２０を作動させて前記と逆方向に６０度だけ可動側板１４０、１４２を公転させることにより、一旦走行面から離間させていた第２の車輪８０−２を接地させる。これにより、元々接地していた２つの車輪８０−１、８０−２を走行面に同時に接地させた状態に戻す二輪接地への復帰ステップが完了する。この過程でも、車輪駆動用モータ１１１は停止（ロック）状態にある。
最初の車輪ユニットＵ１に対する一輪接地ステップと、一輪転舵ステップと、二輪接地への復帰ステップを完了した後で、同様のステップを他の車輪ユニットＵ２、Ｕ３、Ｕ４に対して順次実施する。即ち、残りの車輪ユニットＵ２、Ｕ３、Ｕ４全てについて、夫々一輪接地状態にしてから９０度転舵し、その後二輪接地に戻す（図１５（ｄ））。

【0037】

前述のように車輪ユニットに対して一連のステップを実施する順番は、任意に選定できる。
このようにして全ての車輪ユニットＵ１〜Ｕ４を構成する車輪８０について進行方向を９０度転舵する操作を行ってから、各車輪駆動用モータ１１１を駆動することにより進行方向を９０度転換させた横方向へ移動することが可能になる。
つまり、移動装置１にあっては、進行を停止させた状態において、全ての車輪ユニットについて個別に転舵を行った上で進行方向を転換する。
なお、転舵する角度は元の進行方向に対して１８０度（左右９０ずつ）の範囲内で任意の値に設定することができる。例えば、各車輪ユニットを構成する車輪８０の方向を元の進行方向に対して４５度傾斜させたい場合には、全ての車輪ユニットについて上記の転舵のための操作を実施し、全ての車輪ユニットの車輪が４５度、同方向に方向転換した状態で二輪接地となった段階で車輪駆動用モータ１１１を駆動することにより、進行方向を４５度転換させた斜め方向へ移動することが可能となる。後方へ移動する場合には、転舵後に車輪駆動用モータを逆転させればよい。

【0038】

また図１５（ｅ）の平面略図に示すように車輪ユニットＵ１とＵ２、車輪ユニットＵ３とＵ４の各車輪を平面視で夫々八の字状に転舵することにより、車体全体をその場で回転させることも可能となる。

【0039】

本発明の転舵方法では、一輪接地状態となるのは常に一つの車輪ユニットのみであり、他の車輪ユニットは二輪接地状態を維持して、走行面に対する強い吸着力を維持している。
この転舵のための操作を水平面上以外の場所、例えば垂直面や傾斜面や天井面で実施するとしても、転舵作業中、３つの車輪ユニットは常に二輪接地状態を維持しているので、合計７個の車輪８０からの吸着力によって走行面に吸着し続けることができる。このため、垂直面、天井面を移動している場合であっても、７個の車輪の吸着力の合計によって移動装置の車体重量を充分に支持することができ、落下することがない。

【0040】

特に本発明の移動装置１では、ベース部材２（非変形部１１）に対して変形部２０を介して各車輪ユニットＵ１〜Ｕ４（非変形部１５、懸架部材５０、車輪８０、転舵機構１００）が支持されているため、一つの車輪ユニットだけを一輪接地状態とし、残りの３つの車輪ユニットＵが二輪接地状態にある時に、一輪接地状態にある車輪ユニットについてのみ走行面から非変形部１５までの距離が他の車輪ユニットと異なってくる。しかし、変形部２０の可撓性作用により車輪ユニット間の段差によるストレスを吸収緩和することができるため、各車輪と走行面との間の吸着力が低下して脱落する虞がない。

【0041】

移動装置をロボットとして構成する場合には、転舵のための各種動作は、移動装置に搭載された制御手段が各種センサからの検知信号に基づいて各モータを制御することにより実現される。一方、人間が操作する送信機を用いた無線による遠隔制御により転舵のための各種動作を実施する場合には、図１６に示した遠隔制御のための回路構成が必要となる。
即ち、移動装置１側に設けられた受信機１７０は同調回路１７１、検波回路１７２、信号増幅回路１７３等を備えており、送信機１６０から受信した制御信号に基づいて制御対象物としてのモータ１７５（転舵用モータ１０１、車輪駆動用モータ１１１、遊星歯車選択用のモータ１２２）の駆動を制御する。
なお、有線による制御とすることもできる。

【0042】

＜水平面から垂直面への移行動作＞
次に、移動装置が水平面上から垂直面に移行する場合の手順について説明する。
図１７（ａ）乃至（ｃ）、図１８（ｄ）乃至（ｆ）、図１９（ｇ）は本発明の移動装置が水平面上から垂直面上に移動する場合の手順を説明する図面である。
図１７（ａ）では移動装置１は全ての車輪ユニットＵ１〜Ｕ４を二輪接地させた状態で水平面Ｇ上に沿って矢印で示す進行方向へ移動しており、移動先には垂直面Ｖが位置している。この時の太陽歯車６３と従動歯車６５と遊星歯車６７の回転方向は（ａ）中に示した通りであり、太陽歯車６３を反時計回り方向へ回転することにより、各従動歯車６５を介して駆動力を伝達される各遊星歯車６７は反時計回り方向へ回転し、各車輪８０を前進方向へ回転させる。
水平面Ｇを移動する際には、図示しない変形規制部材１５０により変形部２０を変形しない状態としておくが、水平面から垂直面に移行するためには、変形部２０を変形可能な状態としておく。この際の切替えは、手作業でもよいし、無線による操作でも良い。或いは、移動装置に搭載したセンサが垂直面の存在を検知することにより、この検知信号に基づいて制御手段が変形規制部材を作動させて変形部を変形可能な状態に移行させるようにしてもよい。

【0043】

移動装置１が水平面Ｇから垂直面Ｖに移行してこれに沿って上昇移動するためには、まず（ｂ）のように２つの前部の車輪ユニットＵ１、Ｕ２の前輪（第１の車輪８０−１）が垂直面Ｖと接するまで移動する。第１の車輪８０−１が垂直面Ｖに接して前進を阻止されたことにより、従動歯車６５を介して太陽歯車６３からの駆動力を受ける遊星歯車６７の作用により、可動側板１４０、１４２、及び遊星歯車機構６０が（ｃ）中に矢印で示す反時計回り方向へ公転を開始し、第２の車輪８０−２を水平面Ｇから離間させる。第２の車輪８０−２は、第３の車輪８０−３が垂直面Ｖと接触（吸着）するまで反時計回り方向へ公転し続ける。
なお、この動作はあくまで遊星歯車機構本来の機能により実現されるものである。つまり、車輪選択機構１２０が作動して可動側板１４０、１４２を回転させることによりこの動作を実現するのではなく、車輪（遊星歯車）選択用のモータ１２２はフリーの状態となっている。

【0044】

続いて太陽歯車６３を前進方向へ駆動し続けると、垂直面Ｖと吸着している第３の車輪８０−３と第１の車輪８０−１とが前進方向へ回転することにより、前部の２つの車輪ユニットＵ１、Ｕ２が垂直壁を登り始める。この時、各機構支持部材５８、及び各固定側板５９は、中央車軸６１を中心として各車輪ユニットＵ１、Ｕ２に対して時計回り方向（垂直面から離間する方向）へ相対回転するため、垂直面と干渉することなく、各車輪ユニットをスムーズに上昇させることができる（（ｄ））。この時、後部の車輪ユニットＵ２、Ｕ４も前進を続けている。

【0045】

（ｅ）は前部の車輪ユニットＵ１、Ｕ２が更に上昇を続けた状態を示しており、この間、後部の車輪ユニットＵ３、Ｕ４も垂直面Ｖに向けて移動を継続しているため、最終的には（ｆ）のように後部の車輪ユニットＵ３、Ｕ４の夫々の前輪（第１の車輪８０−１）が垂直面Ｖに接触する。後部の車輪ユニットＵ３、Ｕ４の夫々の前輪である第１の車輪８０−１が垂直面に接触した後は、前部の車輪ユニットＵ１、Ｕ２について説明したように遊星歯車機構６０の作用によって第２の車輪８０−２が水平面Ｇから離脱すると共に、第３の車輪８０−３が垂直面Ｖに吸着する。その結果、後部の車輪ユニットＵ３、Ｕ４も第１及び第３の車輪８０−１、８０−３が垂直面Ｖに吸着した状態で上昇を開始する（（ｇ））。

【0046】

以上の全行程において、前部の車輪ユニットＵ１、Ｕ２と後部の車輪ユニットＵ３、Ｕ４間を連結するメインフレーム１０は、変形部２０において上下方向へ変形することができるため、水平面上から垂直面上への移行をスムーズに行うことができる。
なお、水平面から上向きに傾斜した面に移行する場合にも、垂直面Ｖから天井面に移行する場合にも、水平面から垂直面に移行する場合と同様の動作手順を実施することにより、スムーズな移行が可能となる。

【0047】

＜オーバーハング部の乗り越え動作＞
次に、オーバーハング部の乗り越え動作について説明する。
図２０（ａ）乃至（ｆ）及び図２１（ｇ）乃至（ｊ）は、移動装置がオーバーハング部を乗り越える手順を示す図である。

【0048】

本発明の移動装置１によれば、オーバーハング部２００の水平な下面２０１を逆立ちの状態で走行している状態から、垂直な側面２０２を乗り越えて上面２０３へ移行させることができる。
オーバーハング部２００を乗り越える際には、図示しない変形規制部材１５０による規制を解除して変形部２０ａ、２０ｂの変形を許容すると共に、遊星歯車選択用のモータ１２２をフリーの状態にしておく。これにより遊星歯車機構を支持した可動側板１４０、１４２は自由に正逆回転する状態となっている。この状態で各車輪ユニットＵ２〜Ｕ４の車輪駆動用モータ１１１を進行方向へ駆動する。

【0049】

図２０（ａ）ではオーバーハング部２００の下面２０１に対して各車輪ユニットＵ１〜Ｕ４の２つの車輪８０−１、８０−２が同時に接地した状態で吸着しながら矢印で示す進行方向へ移動する。
図２０（ｂ）、（ｃ）は前部の車輪ユニットＵ１、Ｕ２の第１の車輪８０−１が下面２０とエッジＥ１に吸着し続けながらこれを乗り越えて側面２０２に移動する過程を示している。このエッジ乗り越え過程では、第２の車輪８０−２も下面２０１とエッジＥ１に吸着し続けながら側面２０２へ移動して行く（（ｄ））。この間、接地状態にある第１及び第２の車輪８０−１、８０−２は走行面である下面２０１、エッジＥ１、側面２０２に強い吸着力で吸着し続けるため、走行面から一瞬たりとも離脱することがなく、走行面から落下する虞がなくなる。

【0050】

この例では、側面２０２の上下方向長がメインフレーム１０の長さよりも大幅に短いため、（ｅ）（ｆ）に示すように前部の車輪ユニットＵ１、Ｕ２の第１、及び第２の車輪８０−１、８０−２が上部エッジＥ２を乗り越える過程で、後部の車輪ユニットＵ３、Ｕ４は下部のエッジＥ１に達し、エッジＥ１を乗り越え始める。
その後は、図２１（ｇ）（ｈ）に示すように前部の車輪ユニットＵ１、Ｕ２の第１、及び第２の車輪８０−１、８０−２が上部エッジＥ２を乗り越えた後で、後部の車輪ユニットＵ３、Ｕ４の第１、及び第２の車輪８０−１、８０−２が下部エッジＥ１から側面２０２に移行する。
前部の車輪ユニットＵ１、Ｕ２が上部エッジＥ２を乗り越える場合には、下部エッジＥ１を乗り越える場合と同様の動作が行われる。即ち、前部の車輪ユニットＵ１、Ｕ２の第１の車輪８０−１が上部エッジＥ２に吸着しながらこれを乗り越える。

【0051】

また、後続する第２の車輪８０−２も第１の車輪８０−１と同様に下部エッジＥ１に吸着しながら下面２０１から側面２０２へ移行する。
この際、後部の車輪ユニットＵ３、Ｕ４は変形部２０が変形することにより前部の車輪ユニットＵ１、Ｕ２の動作に影響を与えないようになっている。
更に、（ｉ）（ｊ）では後部の車輪ユニットＵ３、Ｕ４の第１、及び第２の車輪８０−１、８０−２が上部のエッジＥ２を乗り越えて上面２０３に移行する。
後部の車輪ユニットの第１及び第２の車輪が上部エッジＥ２を乗り越える手順は、前部の車輪ユニットの場合と同じである（（ｉ））。
このようにして最後は（ｊ）に示すように前後の車輪ユニットは完全に上面２０３上に移行して二輪接触状態で進行することができる。
前後の車輪ユニットは変形部により連結されているため、後部の車輪ユニットＵ３、Ｕ４が下部エッジＥ１を乗り越える時と、上部エッジＥ２を乗り越える時に、互いに影響を与えることなくスムーズな乗り越えが可能となる。
なお、上面２０３上から側面２０２を乗り越えて下面２０１へ移行する場合は上記と逆の手順を経る。
移動装置の背丈を大幅に超えるオーバーハング部を越えることができる以上、背丈と同等、或いは背丈以下の小サイズの突起、凹所を通過できることは当然である。

【0052】

＜移動装置の応用例＞
本発明の壁面等の移動装置１は、種々の計測機器等を搭載した状態で、橋梁、その他の建造物（検査対象物）の壁面、点正面に沿って移動することにより、各種計測を実施することができる。
移動装置１が搭載する計測機器の一例としては、打音検査を行う打音検査ユニットを例示することができる。
打音検査ユニットは、橋梁等の検査対象物の被測定部位に打撃を加えて音を発生させる打撃部と、打撃部によって発生した音を収集する音カメラと、から構成する。打撃部と音カメラは夫々別個の移動装置１のベース部材２上に搭載する。
打撃部は、例えばベース部材２上に搭載した折り畳み式アームの先端部分に配置した打撃手段、例えばシュミットハンマーを用いる。

【0053】

音カメラとは、特許第４７２２３４７号公報に記載されているように、直交する２本の直線上に所定の間隔を隔てて配置された２組のマイクロフォン対と撮像装置とを有し、一つのマイクロフォン対に入力する音の到達時間差と、他のマイクロフォン対に入力する音の到達時間差とから音の発生源方向と特定し、撮像された画像に音の発生源方向を表示する手段である。
打音測定時は、打撃部を搭載した一方の移動装置を検査対象物の被測定部位から所定距離離れた位置に配置し、シュミットハンマーを被測定部位に打ち付けることにより打音を発生させる。一方、音カメラを搭載した他の移動装置１は被測定部位からの打音を集音するのに適した位置に配置し、打音を音カメラで収集する。
被測定物である構造物に亀裂、空洞等の欠陥が存在すると、音の伝搬状態が変わるので、その伝搬状態変化を捉えることにより欠陥の存在を知ることができる。複数のセンサで音を検知し、各音の位相差により音源を特定する。これを映像上にオーバーラップさせる。
シュミットハンマーで被測定物を打撃する箇所は特定できているため、特定した箇所と音カメラとで検出した音源との関係から様々な欠陥を把握することができる。

【0054】

移動装置は、磁性体からなる検査対象物であれば、垂直面、天井面は勿論、凹凸、オーバーハング部等々を遠隔操作により移動することができるので、人が立ち入るのには危険な箇所を無人化して点検することができる。
このため、各種インフラの状況を適宜監視して異常の発生を報知する上で効果的である。

【0055】

＜発明の構成、作用、効果のまとめ＞
第１の本発明に係る壁面等の移動装置は、ベース部材２と、該ベース部材を間に挟んで並行に対向配置されて前後方向へ延びる２つのメインフレーム１０と、各メインフレームの前部と後部に夫々回動自在に軸支された懸架部材（懸架装置）５０と、各懸架部材により夫々支持され、一つの太陽歯車６３、３つの従動歯車６５、及び３つの遊星歯車６７を有した遊星歯車機構６０と、各遊星歯車６７と一体回転し、磁性体から成る走行面に吸着する永久磁石８１を有した車輪８０と、懸架部材５０をその軸心を中心として回動させる転舵機構１００と、遊星歯車機構６０を介して車輪８０を回転駆動する（自転させる）車輪駆動機構１１０と、遊星歯車機構６０を公転させて走行面に接地させる車輪を選択する車輪選択機構１２０と、を備え、各メインフレーム１０の少なくとも一部には、該各メインフレームの変形を容易にする変形部２０が設けられていることを特徴とする。
車輪８０が有する永久磁石により磁性体から成る走行面に吸着することにより車体（メインフレーム）全体を例えば橋梁等の構造物の各所（垂直面、傾斜面、天井面等）に対して密着させながら移動することができる。

【0056】

また、車輪を遊星歯車機構を介して駆動する構成なので、走行面に段差等があってもそれを乗り越えることができる。特に、メインフレームの一部に変形部があるため、一部の車輪が凸部に乗り上げたり、凹所内に入り込むことにより他の車輪との高低差が発生したとしても、変形部がメインフレームを自在に変形させて高低差によるストレスを吸収緩和することができる。その結果、メインフレームが凸部などを乗り越える際に凸部に引っ掛かりを起こして車輪を走行面から浮かせたり、脱落させるという不具合を解消できる。
また、水平面に形成された凸部がメインフレームの高さを超える大きさを有している場合であっても、まず前輪が大きな凸部の壁面に移動して吸着しながらこれを登ることができる。後続する後輪も同様の壁面に移動してこれを登ることができる。凸部を乗り越えてから凸部の反対側の壁面を下降して行く場合にも遊星歯車機構の作用によってスムーズに乗り越え、且つ下降することができる。

【0057】

メインフレームの高さを超える大きな凸部が垂直壁や傾斜壁に形成されたオーバーハングである場合にも同様の手順によって乗り越えることができる。
このように単なる小凸部ではなく、メインフレームの背丈を大きく超える凸部を乗り越えることができる理由は、メインフレームの要所に変形部２０を配置したことにある。変形部の前後のメインフレーム部分が多方向に変位することができるため、メインフレームが全体として柔軟性を持つこととなり、大きな凸部の乗り越えが可能になる。
なお、本発明は、四輪のみならず、三輪、五輪等々の構成にも適用することができる。

【0058】

第２の本発明に係る壁面等の移動装置は、メインフレーム１０は、少なくとも、ベース部材２の横方向両端部に夫々固定される非変形部１１と、非変形部から前方、及び後方へ夫々延びる２つの変形部２０と、各変形部２０により支持された非変形部１５と、を備えていることを特徴とする。
メインフレームのどの部位を変形部とするかは任意であるが、メインフレームの略中央部に非変形部１１を設けた場合には、非変形部の前部と後部に夫々変形部２０を設け、前部と後部の各変形部２０に夫々非変形部としての懸架部材支持部１５を設ける。
なお、各非変形部１１はベース部材の一部であってもよいし、メインフレームの一部としてもよい。
変形部とは、メインフレームを全体としてリジッドに構成した場合のデメリットを解消するために、メインフレームの長手方向適所に部分的に配置する可撓性をもたせた部位のことである。非変形部はその材質が可撓性を有するか否かとは無関係に、変形部よりも剛性を有しているために変形しにくいことを意味する。

【0059】

第３の本発明に係る壁面等の移動装置は、変形部２０が、全方位への変形が可能であることを特徴とする。
変形部の前後に位置するメインフレーム部位の変形方向を、走行面に対して上下、左右、斜め等々、全方位とすることにより、走行面の多様な状況に応じて安定して車輪を吸着させながら移動することが可能になる。なお、変形方向を全方位とせず、上下方向、左右方向、或いは斜め方向の一方向に限るようにしてもよい。

【0060】

第４の本発明に係る壁面等の移動装置は、変形部２０が、弾性部材、又はユニバーサルジョイントから構成されていることを特徴とする。
全方位方向への変形を可能にするためには、ゴム、樹脂等の弾性部材を用いたり、ユニバーサルジョイントを用いることが可能である。

【0061】

第５の本発明に係る壁面等の移動装置は、変形部２０の変形量、変形方向を規制する変形規制部材１５０を備えていることを特徴とする。
変形部の変形を規制したり変形を許容するための変形規制部材１５０を設けている。
変形規制部材１５０は、例えばメインフレーム１０に予めスライド自在に取り付けた筒状体、その他の部材であり、手動、或いは遠隔操作により作動するモータにより作動するように構成する。
走行面の状況に応じて変形部をフリーに変形させることが好ましくない場合には変形規制部を作動させて変形自体を禁止したり、変形方向を制限することが有効である。即ち、移動装置が平坦な水平面を移動する場合等、状況に応じて変形部の変形を規制してメインフレーム全体がリジッドな構成となるようにしてもよい。
変形自由度が高すぎると、走行中に予測しない変形をもたらし、特に平坦面の走行時に支障が生じるので、変形を完全に拘束してもよい。一方、凸部、凹部を乗り越える場合には変形部が変形することがスムーズな走行をもたらす。また、移動装置の運搬時に、車輪ユニットが接近して車輪同志が吸着することを避けるためには、変形を規制する手段を設けることが好ましい。即ち、移動装置を車両等に乗せて移動する場合に、永久磁石を有した車輪同志が接近して吸着することを避けるためにメインフレームをリジッドにしておくことが好ましい。
一方、水平面から垂直面へ移動する場合やその逆の場合、その他凸部を乗り越える場合にはメインフレームが変形することによりスムーズな移動が可能となる。

【0062】

本発明に係る壁面等の移動装置の操舵（転舵）方法は、各車輪選択機構１２０を作動させて、４つの遊星歯車機構６０により夫々支持された３つの車輪８０−１、８０−２、８０−３のうちの２つの車輪８０−１、８０−２を走行面に接地させる通常走行モードステップと、一つの遊星歯車機構と対応する車輪選択機構を作動させて、該一つの遊星歯車機構により支持された３つの車輪のうちの一つの車輪（車輪８０−１、８０−２のうちの一つ）だけを走行面に接地させる一輪接地ステップと、一つの遊星歯車機構に対応する一つの転舵機構１００を作動させて接地状態にある一つの車輪を所定角度転舵させる一輪転舵ステップと、一つの車輪選択機構を作動させて２つの車輪を走行面に接地させる二輪接地への復帰ステップと、残りの３つの遊星歯車機構と夫々対応する各車輪選択機構について、順次一輪接地ステップ、一輪転舵ステップ、及び二輪接地への復帰ステップを実施することを特徴とする。

【0063】

転舵時に特定の車輪ユニットの車輪を二輪接地から一輪接地にするため、走行面に対する車輪の磁着力を一時的に減少させ、容易に転舵することができる。一方、転舵完了後は車輪を二輪接地モード（通常走行モード）に変更することで、強い磁着力を復活させ、移動装置が構造物から脱落しないよう構成している。
車輪の永久磁石は、全ての車輪ユニットが二輪接地状態にある場合には、移動装置が天井面に吸着している場合においても車体や搭載物が落下しないくらい強力な磁力を発揮する。このため、二輪接地状態では、方向転換時において扱いにくい。そこで、強制的に一輪状態にする。

【0064】

一方、移動装置が天地を反転させた状態で各車輪が磁性体から成る走行面に磁着している場合に、転舵時に全ての車輪ユニットを一輪接地状態にすると、磁着力の低下により移動装置が構造物から落下する恐れがあるので、転舵を実施する過程では、常に一つの車輪ユニットだけを一輪接地状態とし、残りの車輪ユニットについては二輪接地状態として充分な吸着力を確保する。
即ち、本発明の転舵方法では、４つの車輪ユニットを一個ずつ転舵させる。転舵のための操作を受けていない他の３つの車輪ユニットは二輪接地状態にある。このため、一つの車輪ユニットが一輪接地状態になっていても、二輪接地状態にある残りの３つの車輪ユニットの吸着力によって車輪による吸着安定性を確保することができる。
この際、一つの車輪ユニットと他の３つの車輪ユニットとの間の高低差を変形部が吸収緩和する。即ち、一輪接地状態にある一つの車輪ユニット（懸架部材）と二輪接地状態にある他の三つの車輪ユニットの走行面からの高さ位置が異なってくるため、車体（メインフレーム）に歪みが生じる。つまり、車輪ユニット間に高低差が生じた時に車体（メインフレーム）がリジッドであると、一輪接地状態になった車輪ユニットに連れられて隣接する他の車輪ユニットの二輪が走行面から浮き上がったり、或いは二輪で接地した状態にある他の３つの車輪ユニットからの抵抗増大により一輪への転舵が困難化する等の不具合が発生する。

【0065】

本発明では各メインフレームの少なくとも一部が一方向、二方向、或いは多方向に変形するため、各車輪ユニット間の高低差を変形部が吸収緩和し、安定した転舵を行うことができる。
進行方向を変更する場合には、自動車のように前輪のみを転舵させてカーブするのではなく、４つの車輪ユニットの車輪を全て転舵（方向転換）させた後で車体全体を当該方向へ移動させる。移動方向としては、前進、後退、横方向移動、斜め方向（以上、直進運動）、その場での回転等々、種々のパターンがある。
なお、車体の重量などとの関係で、２つの車輪ユニットを一輪接地状態にしても吸着力が低下する虞が明らかにない場合は、２つの車輪ユニットを同時に一輪接地状態にして転舵させてもよい。

【符号の説明】

【0066】

１…移動装置、２…ベース部材、１０…メインフレーム、１２…嵌合穴、１１、１５…非変形部、１３…ボルト、１５…非変形部、１５ａ…外筒部、１６…軸受穴、２０…変形部、２０ａ…変形部、５０…懸架部材、５２…棒状部材、５４…筒状部材、５８…機構支持部材、５９…固定側板、６０…遊星歯車機構、６3…太陽歯車、６１…中央車軸、６３…太陽歯車、６５…従動歯車、６５ａ…アイドルシャフト、６５ｂ…ベアリング、６７…遊星歯車、８０…車輪、８１…永久磁石、８２…金属部材、８２ａ…凹所、８５…車輪回転軸、１００…転舵機構、１０１…転舵用モータ、１０１ａ…出力軸、１０３…出力側ベベルギヤ、１０５…従動側ベベルギヤ、１１０…車輪駆動機構、１１１…車輪駆動用モータ、１１２…駆動側プーリ、１１３…従動側プーリ、１１３ａ…軸受、１１４…タイミングベルト、１２０…車輪選択機構、１２２…遊星歯車選択用のモータ、１２３…駆動側プーリ、１２４…従動側プーリ、１２４ａ…固定具、１２５…タイミングベルト、１４０、１４２…可動側板、140ａ…車輪支持孔、１４０ｂ…軸受、１４０ｃ…中央孔、１４４…連結部材、１４４ａ…ビス、１５０…変形規制部材。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】