特許 7548522 管路内作業装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-02

(45)【発行日】2024-09-10

(54)【発明の名称】管路内作業装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/84 20060101AFI20240903BHJP

   G01N 21/954 20060101ALI20240903BHJP

   B25J 9/08 20060101ALI20240903BHJP

   B25J 5/00 20060101ALI20240903BHJP

【ＦＩ】

G01N21/84 B

G01N21/954 A

B25J9/08

B25J5/00 C

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2024513166

(86)(22)【出願日】2023-09-21

(86)【国際出願番号】 JP2023034361

【審査請求日】2024-04-03

(31)【優先権主張番号】P 2022177183

(32)【優先日】2022-11-04

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】500539561

【氏名又は名称】株式会社テムザック

(73)【特許権者】

【識別番号】521555878

【氏名又は名称】京阪神道路サービス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100120086

【弁理士】

【氏名又は名称】▲高▼津 一也

(74)【代理人】

【識別番号】100176142

【弁理士】

【氏名又は名称】清井 洋平

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼本 陽一

(72)【発明者】

【氏名】川久保 勇次

(72)【発明者】

【氏名】清水 昌樹

(72)【発明者】

【氏名】蟹谷 雅彦

(72)【発明者】

【氏名】小阪 勇輝

【審査官】小野寺 麻美子

(56)【参考文献】

【文献】中国特許出願公開第１０３１６２０６０（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１２３９０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１１１６０５６４１（ＣＮ，Ａ）

【文献】中国実用新案第２１５５９６７２９（ＣＮ，Ｕ）

【文献】古茂田 和馬，テオ・ヤンセン機構におけるヤコビ行列を用いた変位解析に関する研究，電子情報通信学会技術研究報告，日本，一般社団法人電子情報通信学会，2012年，Vol.112, No.227，pp.115-120

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ ２１／８４ － Ｇ０１Ｎ ２１／９５８

Ｂ２５Ｊ ５／００

Ｂ６１Ｂ １３／１０

Ｅ０３Ｂ ７／００

Ｇ０２Ｂ ２３／２４

Ｇ０３Ｂ １５／００

Ｇ０５Ｄ １／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

作業の対象となる管路の内部を撮影する撮影手段を備えた多脚歩行式の作業ロボットと、該作業ロボットに有線接続されるコントローラとを有し、前記作業ロボットは、ロボット本体と、該ロボット本体に取付けられた歩行手段とを備え、該歩行手段は、正面視して前記ロボット本体の底部の両側部から鉛直下向きで左右対称に配置された左右の内側脚部と、正面視して該各内側脚部の外側で前記ロボット本体の両側部から鉛直下向きで左右対称に配置された左右の外側脚部と、前記ロボット本体に搭載されて前記各内側脚部及び前記各外側脚部を駆動する駆動部とを有し、前記各外側脚部は、前記管路の内径に応じて前記各外側脚部の先側に着脱可能に取付けられる当接体により長さ調整され、前記撮影手段は、高さ調整部を介して前記ロボット本体の正面部に取付けられ、前記管路の内径に応じて該管路の中心位置に移動され、前記コントローラにより前記管路の外部から操作される前記作業ロボットは、前記管路の内径が異なっても前記各外側脚部のみを長さ調整することにより前記各内側脚部及び前記各外側脚部の先側を前記管路の内面に当接させて前記管路の内部を移動することを特徴とする管路内作業装置。

【請求項2】

作業の対象となる管路の内部を撮影する撮影手段を備えた多脚歩行式の作業ロボットと、該作業ロボットに有線接続されるコントローラとを有し、前記作業ロボットは、ロボット本体と、該ロボット本体に取付けられた歩行手段とを備え、該歩行手段は、前記ロボット本体の両側部に配置された左右の内側脚部と、該各内側脚部の外側に配置された左右の外側脚部と、前記ロボット本体に搭載されて前記各内側脚部及び前記各外側脚部を駆動する駆動部とを有し、前記各外側脚部は、前記管路の円周方向に回動可能で、前記コントローラにより前記管路の外部から操作されて前記作業ロボットが前記管路の内部を移動することを特徴とする管路内作業装置。

【請求項3】

請求項１又は２記載の管路内作業装置において、前記各内側脚部及び前記各外側脚部はテオ・ヤンセン機構を有し、前記駆動部は、前記各内側脚部及び前記各外側脚部を連動させて前後動させる１つのモーターを備え、前記内側脚部の動作と前記外側脚部の動作に時間差があることを特徴とする管路内作業装置。

【請求項4】

請求項３記載の管路内作業装置において、左右の前記内側脚部は左右対称に配置され、それぞれが内前脚及び内後脚を有し、左右の前記外側脚部は左右対称に配置され、それぞれが外前脚及び外後脚を有し、前記作業ロボットの移動時に、前記モーターの回転に連動して前記各内前脚、前記各内後脚、前記各外前脚及び前記各外後脚が前後動を行うことを特徴とする管路内作業装置。

【請求項5】

請求項１又は２記載の管路内作業装置において、前記作業ロボットに加え、１又は複数の多脚歩行式の補助作業ロボットを有し、前記作業ロボット、１又は複数の前記補助作業ロボット及び前記コントローラが、順次、接続ケーブルで有線接続され、前記コントローラからの指令が前記作業ロボット及び１又は複数の前記補助作業ロボットにそれぞれ送信されることにより前記作業ロボット及び１又は複数の前記補助作業ロボットが連動して前記管路の内部を移動することを特徴とする管路内作業装置。

【請求項6】

請求項５記載の管路内作業装置において、直列に配置される前記作業ロボット及び１又は複数の前記補助作業ロボットの隣接する筐体同士が、選択的に連結体により連結されていることを特徴とする管路内作業装置。

【請求項7】

請求項５記載の管路内作業装置において、前記補助作業ロボットは、前記作業ロボットと同一の歩行手段を備えていることを特徴とする管路内作業装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、下水管等の管路の内部を移動しながら検査（撮影）及び測定等の各種作業を行うことができる管路内作業装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、下水管等の管路の内部では定期的に検査（撮影）や測定等の各種作業が行われている。そして、人が入ることができない管径の小さな管路については、作業用の装置のみを管路に沿って移動させ、管路の内部をカメラ等で撮影することにより検査が行われたり、装置に搭載された測定機器で測定が行われたりしている。
例えば、特許文献１には、カメラ搭載部を有し遠隔操作により検査対象配管内を配管方向に沿って自走する走行ユニットを構成する複数種の管路径に対応した管径変換ユニットと、カメラ搭載部に搭載された撮像カメラとを具備した自走式管内検査カメラ装置が開示されている。
また、特許文献２には、台車の下部に２つのソリ状の滑走部材を備えることにより、管路内を管路長さ方向に走行可能な管路内径検査装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第５７５０３３０号公報

【文献】特許第６３０４８１１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、管路の内部には汚水だけでなく、ゴミ若しくは土砂等の堆積物及び割れ目若しくは突起等の障害物が存在している。従って、特許文献１のように、複数の動輪（タイヤ）を有する走行ユニットでは、一部の動輪が、堆積物の上に乗り上げてスリップしたり、堆積物又は障害物に引っ掛かったりして、走行不能となるおそれがあり、走行の安定性に欠けるという課題がある。また、特許文献２のように、ソリ状の滑走部材を備えた台車の場合も、滑走部材の先端が、堆積物又は障害物に引っ掛かって走行不能に陥り易く、走行の安定性に欠けるという課題がある。更に、特許文献２では、台車の台座部の管路長さ方向の両端部にワイヤーなどの牽引線が取り付けられており、この牽引線を引っ張ることにより、台車を前後に移動させている。そのため、予め牽引線を管路の端から端まで通す必要があるが、管径の小さな管路では牽引線を通すことが困難であり、実用性に欠けるという課題がある。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、管路の内部に存在する各種の堆積物及び障害物の影響を受け難く、管路の内部を確実に移動することができる機動性に優れた管路内作業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】

【0005】

前記目的に沿う本発明に係る管路内作業装置は、作業の対象となる管路の内部を撮影する撮影手段を備えた多脚歩行式の作業ロボットと、該作業ロボットに有線接続されるコントローラとを有し、該コントローラにより前記管路の外部から操作されて前記作業ロボットが前記管路の内部を移動する。
ここで、多脚歩行式の作業ロボットの歩行手段（脚部）の構造は従来公知のものが適宜、選択され、少なくとも４本の脚を備えていればよいが、脚の数は６本又は８本でもよいし、１０本以上でもよい。いずれの場合も脚は左右対称に配置され、作業ロボットの前後方向（長手方向）に対する脚の配置間隔は適宜、選択される。また、各脚が独立して歩行運動（前後動）を行う構造でもよいし、複数の脚がリンク機構により連動して連続的に（時間をずらして）歩行運動（前後動）を行う構造でもよい。脚を駆動するアクチュエータとしてピストンシリンダを備えていてもよいし、モーターを備えていてもよい。作業ロボットとコントローラは通信線及び／又は電源線を含む接続ケーブルにより有線接続される。

【0006】

本発明に係る管路内作業装置において、前記作業ロボットは、ロボット本体と、該ロボット本体に取付けられた歩行手段とを備え、該歩行手段は、前記ロボット本体の両側部に配置された左右の内側脚部と、該各内側脚部の外側に配置された左右の外側脚部と、前記ロボット本体に搭載されて前記各内側脚部及び前記各外側脚部を駆動する駆動部とを有することが好ましい。

【0007】

本発明に係る管路内作業装置において、前記各外側脚部は、長さ調整可能とすることができる。

【0008】

本発明に係る管路内作業装置において、前記各外側脚部は、該各外側脚部の先側に着脱可能に取付けられる当接体により長さ調整されることが好ましい。

【0009】

本発明に係る管路内作業装置において、前記各外側脚部は、前記管路の円周方向に回動可能であってもよい。

【0010】

本発明に係る管路内作業装置において、前記各内側脚部及び前記各外側脚部はテオ・ヤンセン機構を有し、前記駆動部は、前記各内側脚部及び前記各外側脚部を連動させて前後動させる１つのモーターを備えていることが好ましい。

【0011】

本発明に係る管路内作業装置において、前記内側脚部の動作と前記外側脚部の動作に時間差があることが好ましい。

【0012】

本発明に係る管路内作業装置において、左右の前記内側脚部は左右対称に配置され、それぞれが内前脚及び内後脚を有し、左右の前記外側脚部は左右対称に配置され、それぞれが外前脚及び外後脚を有し、前記作業ロボットの移動時に、前記モーターの回転に連動して前記各内前脚、前記各内後脚、前記各外前脚及び前記各外後脚が前後動を行うことが好ましい。

【0013】

本発明に係る管路内作業装置において、前記コントローラに接続又は搭載されたディスプレイを有し、前記撮影手段で撮影された前記管路の内部の画像がリアルタイムで前記ディスプレイに表示されることが好ましい。

【0014】

本発明に係る管路内作業装置において、前記作業ロボットと有線接続され前記作業ロボットと共に前記管路の内部を移動する１又は複数の補助作業ロボットを有することが好ましい。
ここで、作業ロボットと補助作業ロボットとの有線接続には、コントローラと作業ロボットとの有線接続と同様に、通信線及び／又は電源線を含む接続ケーブルが用いられる。

【0015】

本発明に係る管路内作業装置において、直列に配置される前記作業ロボット及び前記１又は複数の補助作業ロボットの隣接する筐体同士が、選択的に連結体により連結されていることが好ましい。

【0016】

本発明に係る管路内作業装置において、前記１又は複数の補助作業ロボットは、前記作業ロボットと同一の歩行手段を備えていることが好ましい。

【発明の効果】

【0017】

本発明に係る管路内作業装置は、作業の対象となる管路の内部を撮影する撮影手段を備えた多脚歩行式の作業ロボットと、作業ロボットに有線接続されるコントローラとを有し、コントローラにより管路の外部から操作されて作業ロボットが管路の内部を移動するので、人が入れないような管径（例えば内径が２００～３００ｍｍ程度）の管路の内部であっても、コントローラからの指示により確実に作業ロボットを移動させて各種作業を行うことができる。

【0018】

本発明に係る管路内作業装置において、作業ロボットが、ロボット本体と、ロボット本体に取付けられた歩行手段とを備え、歩行手段が、ロボット本体の両側部に配置された左右の内側脚部と、各内側脚部の外側に配置された左右の外側脚部と、ロボット本体に搭載されて各内側脚部及び各外側脚部を駆動する駆動部とを有する場合、作業ロボットは駆動部で駆動される少なくとも４本の脚で歩行を行うことができる。

【0019】

本発明に係る管路内作業装置において、各外側脚部が、長さ調整可能である場合、管路の内径に応じて各外側脚部の長さが調整されることにより、作業ロボットは各内側脚部及び各外側脚部を管路の内周面に確実に接地させて移動することができ、汎用性に優れる。

【0020】

本発明に係る管路内作業装置において、各外側脚部が、各外側脚部の先側に着脱可能に取付けられる当接体により長さ調整される場合、作業ロボットは当接体の交換のみで内径の異なる管路に対応することができ、機構が簡素化される。

【0021】

本発明に係る管路内作業装置において、各外側脚部が、管路の円周方向に回動可能である場合、作業ロボットは管路の内径に応じて各外側脚部を管路の円周方向に回動（移動）させて、各内側脚部及び各外側脚部を管路の内周面に確実に接地させて移動することができ、汎用性に優れる。

【0022】

本発明に係る管路内作業装置において、各内側脚部及び各外側脚部がテオ・ヤンセン機構を有し、駆動部が、各内側脚部及び各外側脚部を連動させて前後動させる１つのモーターを備えている場合、簡素な構造で１つのモーターの回転をそれぞれの脚部の前後運動に変換して各内側脚部及び各外側脚部をスムーズに連動させることができ、作業ロボットの歩行動作の安定性に優れる。

【0023】

本発明に係る管路内作業装置において、内側脚部の動作と外側脚部の動作に時間差がある場合、内側脚部と外側脚部がタイミングをずらして前後に移動しながら接地することにより、作業ロボットの移動時にロボット本体が確実に支えられ、安定した歩行が実現される。

【0024】

本発明に係る管路内作業装置において、左右の内側脚部が左右対称に配置され、それぞれが内前脚及び内後脚を有し、左右の外側脚部が左右対称に配置され、それぞれが外前脚及び外後脚を有し、作業ロボットの移動時に、モーターの回転に連動して各内前脚、各内後脚、各外前脚及び各外後脚が前後動を行う場合、作業ロボットは８本の脚を使用して安定した歩行を行うことができる。

【0025】

本発明に係る管路内作業装置において、コントローラに接続又は搭載されたディスプレイを有し、撮影手段で撮影された管路の内部の画像がリアルタイムでディスプレイに表示される場合、使用者は、ディスプレイに表示される管路の内部の画像を目視で確認しながらコントローラを操作して作業ロボットをスムーズに移動させることができ、操作性に優れる。

【0026】

本発明に係る管路内作業装置において、作業ロボットと有線接続され作業ロボットと共に管路の内部を移動する１又は複数の補助作業ロボットを有する場合、移動距離が長くなっても、作業ロボットのみで長い接続ケーブルを引きずる必要がなく、作業ロボット、１又は複数の補助作業ロボット及びコントローラを順次接続するそれぞれの接続ケーブルの長さが短縮され、作業ロボット及び補助作業ロボットが接続ケーブルから受ける負荷が大幅に軽減されて、スムーズな移動が実現される。

【0027】

本発明に係る管路内作業装置において、直列に配置される作業ロボット及び１又は複数の補助作業ロボットの隣接する筐体同士が、選択的に連結体により連結されている場合、連結体の材質と物性（剛性、柔軟性若しくは可撓性）又は機構（可動性）に応じて、搬送性及び直進性の向上又はカーブ等での走破性の向上（転倒防止）等が図られ、機能及び用途の拡大が可能となる。

【0028】

本発明に係る管路内作業装置において、１又は複数の補助作業ロボットが、作業ロボットと同一の歩行手段を備えている場合、作業者は１つのコントローラだけで作業ロボットと１又は複数の補助作業ロボットの歩行動作を連動させて簡単に操作を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】本発明の第１の実施例に係る管路内作業装置を示す斜視図である。

【図2】同管路内作業装置の作業ロボットを示す正面図である。

【図3】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同管路内作業装置の作業ロボットの駆動機構を示す要部正面図である。

【図4】同管路内作業装置の作業ロボットの歩行動作を示す第１の側面図である。

【図5】同管路内作業装置の作業ロボットの歩行動作を示す第２の側面図である。

【図6】同管路内作業装置の作業ロボットの歩行動作を示す第３の側面図である。

【図7】同管路内作業装置の作業ロボットの歩行動作を示す第４の側面図である。

【図8】同管路内作業装置の作業ロボットの外側脚部を外方に広げた使用状態を示す正面図である。

【図9】同管路内作業装置の使用状態を示す側面図である。

【図10】本発明の第２の実施例に係る管路内作業装置の作業ロボットの第１の使用状態を示す平面図である。

【図11】同管路内作業装置の作業ロボットの第１の使用状態を示す側面図である。

【図12】同管路内作業装置の作業ロボットの第１の使用状態を示す正面図である。

【図13】同管路内作業装置の作業ロボットの第２の使用状態を示す正面図である。

【図14】同管路内作業装置の作業ロボットの第３の使用状態を示す正面図である。

【図15】同管路内作業装置の作業ロボットの第４の使用状態を示す正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0030】

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施例につき説明し、本発明の理解に供する。
図１に示す本発明の第１の実施例に係る管路内作業装置１０は、下水管等の管路１１（図２）の内部における検査（撮影）や測定等の様々な作業に用いられるものである。
管路内作業装置１０は、図１、図２に示すように、管路１１の内部を撮影する撮影手段１２を備えた多脚歩行式の作業ロボット１３と、作業ロボット１３に通信線及び電源線を含む接続ケーブル１４を介して接続されたコントローラ１５とを有し、コントローラ１５により管路１１の外部から操作されて作業ロボット１３が管路１１の内部を移動する。

【0031】

図１、図２に示すように、作業ロボット１３は、ロボット本体１６と、ロボット本体１６に取付けられた歩行手段１７とを備えている。歩行手段１７は、ロボット本体１６の両側部に配置された左右の内側脚部１８と、各内側脚部１８の外側に配置された左右の外側脚部１９と、ロボット本体１６に搭載されて各内側脚部１８及び各外側脚部１９を駆動する駆動部（図示せず）とを有する。左右の内側脚部１８は左右対称に配置され、それぞれが内前脚２１及び内後脚２２を有し、左右の外側脚部１９は左右対称に配置され、それぞれが外前脚２３及び外後脚２４を有している。
本実施例では、内側脚部１８及び外側脚部１９（各内前脚２１、各内後脚２２、各外前脚２３及び各外後脚２４）がテオ・ヤンセン機構（リンク機構の一例）を有しており、駆動部は、各内側脚部１８及び各外側脚部１９を連動させて前後動させる１つのモーター（図示せず）を備えている。従って、作業ロボット１３の移動時に、モーターの回転に連動して各内前脚２１、各内後脚２２、各外前脚２３及び各外後脚２４が前後動を行う。

【0032】

以下、図３（Ａ）を用いて作業ロボット１３の駆動機構２６について説明する。
図３（Ａ）に示すように、駆動機構２６は、左右の内側脚部１８を駆動するための内側脚駆動軸２７と、左右の外側脚部１９を駆動するための外側脚駆動軸２８を備えている。内側脚駆動軸２７は外側脚駆動軸２８の下方に外側脚駆動軸２８と平行に配置されており、内側脚駆動軸２７及び外側脚駆動軸２８の長手方向中央部にはそれぞれ互いに噛合する歯車２７ａ、２８ａが取付けられている。これにより、作業ロボット１３に内蔵されたモーター（図示せず）から歯車２８ａに入力される回転が、外側脚駆動軸２８及び内側脚駆動軸２７に伝達される。内側脚駆動軸２７の両端部にはそれぞれ内側脚駆動円板２９が取付けられており、各内側脚駆動円板２９上の中心（内側脚駆動軸２７）から外周側に所定距離だけ離れた位置で各内側脚部１８と連結される内側脚連結軸２９ａが設けられている。内側脚駆動軸２７と共に左右の内側脚駆動円板２９が回転し、それぞれの内側脚連結軸２９ａが、内側脚駆動軸２７を中心に円運動する（左右の内側脚駆動円板２９の円周に沿って移動する）ことにより、左右の内側脚部１８の各内前脚２１及び各内後脚２２がリンク（連動）して前後動を行う。従って、左右の内側脚部１８（各内前脚２１同士及び各内後脚２２同士）の動作は同期している。

【0033】

また、外側脚駆動軸２８の両端部にはそれぞれ中継用歯車３０ａが取付けられており、各中継用歯車３０ａと噛合する出力用歯車３０ｂをそれぞれ有する左右の出力軸３１には外側脚駆動円板３２が取付けられている。そして、各外側脚駆動円板３２上の中心（出力軸３１）から外周側に所定距離だけ離れた位置で各外側脚部１９と連結される外側脚連結軸３２ａが設けられている。外側脚駆動軸２８の回転は、左右の中継用歯車３０ａ及び出力用歯車３０ｂを介して左右の出力軸３１に伝達され、各出力軸３１と共に左右の外側脚駆動円板３２が回転し、それぞれの外側脚連結軸３２ａが、各出力軸３１を中心に円運動する（左右の外側脚駆動円板３２の円周に沿って移動する）ことにより、左右の外側脚部１９の各外前脚２３及び各外後脚２４がリンク（連動）して前後動を行う。従って、左右の外側脚部１９（各外前脚２３同士及び各外後脚２４同士）の動作は同期している。

【0034】

なお、内側脚部１８（内前脚２１及び内後脚２２）と外側脚部１９（外前脚２３及び外後脚２４）は、ロボット本体１６に対する取付け位置（高さ）が異なるだけで同一の構造を有している。また、内側脚駆動軸２７の回転方向と外側脚駆動軸２８の回転方向は反対向きであるが、内側脚駆動軸２７の回転方向と左右の出力軸３１の回転方向は同じ向きである。そして、各内側脚駆動円板２９に対する内側脚連結軸２９ａの取付け位置と、各外側脚駆動円板３２に対する外側脚連結軸３２ａの取付け位置は１８０度ずれている。従って、左右の内側脚部１８（各内前脚２１及び各内後脚２２）の一連の前後動の動作に対し、半周期遅れて左右の外側脚部１９（各外前脚２３及び各外後脚２４）の一連の前後動の動作が行われることになり、作業ロボット１３が歩行動作を行う。
図４～図７は、モーターが初期位置から９０度ずつ回転した時の内前脚２１、内後脚２２、外前脚２３及び外後脚２４の動作（位置）を示しており、これらからも、内側脚部１８の動作と外側脚部１９の動作には時間差（ここでは１８０度の位相差）があることが分かる。

【0035】

また、本実施例では、作業ロボット１３が歩行する際の管路１１表面との接触抵抗を削減してスムーズな歩行動作が行われるように、各内前脚２１、各内後脚２２、各外前脚２３及び各外後脚２４の先側に、円板型の当接体３３が回動可能に保持されているが、各脚の構造はこれに限定されるものではない。例えば、各脚の先側を先細り状に形成して管路１１表面との接触面積を減らすようにしてもよい。
各外側脚部１９は、管路１１の円周方向に回動可能となっている。従って、図８に示すように、各外側脚部１９を外方に広げることにより管路１１よりも管径（内径）の大きな管路３５にも対応できる。例えば、各内側脚部１８と各外側脚部１９の間に、各外側脚部１９を外方に付勢する押圧バネ（図示せず）を取付ければ、押圧バネで押されて外方に広がる各外側脚部１９の先端が管路の内壁に当接して止まるので、１台の作業ロボット１３で内径の異なる複数の管路に対応することができる。このとき、図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、外側脚駆動軸２８の途中（左右２箇所）にユニバーサルジョイント（自在継手）３６が取付けられていることにより、各外側脚部１９を管路１１の円周方向に回動させても外側脚駆動軸２８の回転が左右の出力軸３１まで伝達され、左右の外側脚部１９の各外前脚２３及び各外後脚２４を前後動させることができる。

【0036】

検査対象（作業の対象）となる管路１１の長さが長くなると、作業ロボット１３とコントローラ１５を接続する接続ケーブル１４の長さも長くなって重量が増し、作業ロボット１３に加わる負荷が増大して作業ロボット１３が移動不能となるおそれがある。また、作業ロボット１３の移動中に、作業ロボット１３から垂れ下がった接続ケーブル１４が管路１１の内部の堆積物又は障害物に引っ掛かり易く、作業ロボット１３が移動不能となるおそれもある。
そこで、管路内作業装置１０は、図９に示すように、接続ケーブル１４を介して作業ロボット１３と直列に接続され作業ロボット１３と共に管路１１の内部を移動する１又は複数（ここでは４台）の補助作業ロボット３８を有することができる。
補助作業ロボット３８は、作業ロボット１３と同様の多脚歩行式のロボットであり、作業ロボット１３と同一の歩行手段１７を備えている。作業ロボット１３と補助作業ロボット３８との違いは撮影手段１２の有無のみでその他の構造は同一であるので、説明は省略する。作業ロボット１３と各補助作業ロボット３８が順次、接続ケーブル１４で接続されることにより、コントローラ１５からの指令（制御信号）が作業ロボット１３及び各補助作業ロボット３８に送信される。作業ロボット１３及び各補助作業ロボット３８の動作は連動しており、同時に前進又は後退を行うので一定の間隔を維持することができ、接続ケーブル１４の弛みを防止して作業ロボット１３及び各補助作業ロボット３８の安定した歩行動作を実現することができる。なお、作業ロボット１３及び各補助作業ロボット３８の歩行手段１７の動作は同期（タイミングが一致）していてもよいし、所定の時間差（位相差）でタイミングがずれていてもよい。

【0037】

本実施例では１００ｍの長さの管路１１に対して、４台の補助作業ロボット３８を使用することにより、作業ロボット１３及び各補助作業ロボット３８を２０ｍ間隔で配置したが、補助作業ロボットの数及び配置間隔は、管路の長さ及び内部状態（堆積物及び障害物の有無、種類及び量等）に応じて、適宜、選択される。例えば、補助作業ロボットが１台の場合も省略される場合もある。なお、必要に応じて、補助作業ロボットに撮影手段を搭載することも可能である。
本実施例では、接続ケーブル１４に電源線が含まれるので、管路１１の外部（地上）に設置される電源（図示せず）から、接続ケーブル１４を介して作業ロボット１３及び各補助作業ロボット３８のモーター等を駆動するための電力を供給することができる。

【0038】

管路内作業装置１０は、コントローラ１５に接続されたディスプレイ（図示せず）を有し、撮影手段１２で撮影された管路１１の内部の画像がリアルタイムでディスプレイに表示される。従って、使用者は、ディスプレイに表示される管路１１の内部の画像を目視で確認しながらコントローラ１５を操作して作業ロボット１３を遠隔からスムーズに移動させることができる。なお、コントローラにディスプレイが備えられていてもよく、その場合、コントローラに接続されるディスプレイはあってもなくてもよい。
さらに、接続ケーブル１４又はコントローラ１５にデータ収集用のパソコン（図示せず）が接続されてもよい。撮影手段１２で撮影された画像データ（動画）をパソコンに内蔵又は外付けされた記憶手段（ハードディスク又はＵＳＢメモリ等）に保存し、検査の記録として残すことができる。これにより、後から画像を見て管路１１の損傷発生箇所を確認することや必要に応じて画像処理を施して目視で確認できなかった管路１１の損傷を検出することができる。画像には、点検日時、点検場所、点検時の移動距離等を示す文字が表示されることが好ましい。画像に表示される文字の入力はコントローラ１５又はパソコンから行われる。また、点検時の移動距離はモーターの回転量から自動的に計算される。
なお、作業ロボット及び／又は補助作業ロボットには、照明（図示せず）が搭載される。
作業終了後は、作業者がコントローラ１５を操作し、作業ロボット１３及び各補助作業ロボット３８を管路１１に繋がるマンホール３９の入口４０（図９参照）付近まで後退させてから回収してもよいし、作業者が接続ケーブル１４を手で引っ張って各補助作業ロボット３８及び作業ロボット１３を順次、入口４０から引き上げて回収してもよい。

【0039】

管路内作業装置は、管路の内部の外観検査（損傷の確認）以外に、様々な作業に用いられる。例えば、作業ロボット及び／又は補助作業ロボットのロボット本体に各種測定器を搭載し、管路の内径又は表面の凹凸の測定、管路の内部の酸素濃度の測定、有毒ガスの発生の有無確認等を行うこともできるし、ロボット本体にハンドツール等を搭載し、管路の内部の堆積物及び障害物の排除（回収）等を行うこともできる。
また、管路内作業装置は、特に人が入れないような管径（例えば内径が２００～３００ｍｍ程度）の小さな管路の内部での作業に好適に用いられるが、作業対象となる管路の管径は限定されるものではなく、適宜、選択される。ロボット本体、内側脚部及び外側脚部の寸法及び形状が、適宜、選択されることにより、３００ｍｍ以上の管径にも対応できる。

【0040】

次に、図１０～図１５を参照して、本発明の第２の実施例に係る管路内作業装置について説明する。なお、第１の実施例と同様のものについては同一の符号を付して説明を省略する。
第２の実施例に係る管路内作業装置の作業ロボット１３Ａが管路内作業装置１０の作業ロボット１３と異なる点は、歩行手段１７Ａの各外側脚部１９Ａが、管路１１の円周方向に回動可能に構成される代わりに、長さ調整可能に構成されている点である。具体的には、図１２～図１５に示すように、作業ロボット１３Ａは、各外側脚部１９Ａの先側に着脱可能に取付けられる当接体３３ａ～３３ｄにより各外側脚部１９Ａが長さ調整可能となっている。このように、予め用意された形状（高さ方向寸法）の異なる複数組（ここでは４組）の当接体３３ａ～３３ｄが組単位で（全ての外側脚部１９Ａに対して同時に）交換されることにより、作業ロボット１３Ａの各外側脚部１９Ａの長さ（全長）が調整される。このとき、各内側脚部１８Ａの先側の当接体３３ａは、固定されている（交換されない）。

【0041】

以上の構成により、作業ロボット１３Ａは、内径の異なる管路１１ａ～１１ｃだけでなく、平地１１ｄに対しても、各内側脚部１８Ａの先側（当接体３３ａ）及び各外側脚部１９Ａの先側（当接体３３ａ～３３ｄ）を確実に当接させて走行（移動）することができる。ここで、当接体３３ａ～３３ｄの材質としては、滑り難く、グリップ性を有する合成ゴム又は合成樹脂が好適に用いられるが、これらに限定されるものではなく、管路の材質又は管路内作業装置の用途等に応じて、適宜、選択される。なお、同時に使用される当接体の材質は、全て同一である必要はなく、例えば内側脚部と外側脚部で異なっていてもよいし、前脚と後脚で異なっていてもよい。
また、作業ロボット１３Ａでは、撮影手段１２が、高さ調整部４１を介してロボット本体１６に取付けられており、図１２～図１４に示すように、撮影手段１２を各管路１１ａ～１１ｃの中心位置に移動させることができ、各管路１１ａ～１１ｃの内部を隅々まで確実に撮影することができる。

【0042】

なお、作業ロボット１３Ａの歩行手段１７Ａを構成する内側脚部１８Ａ及び外側脚部１９Ａ（各内前脚２１Ａ、各内後脚２２Ａ、各外前脚２３Ａ及び各外後脚２４Ａ）の機構と、作業ロボット１３の歩行手段１７を構成する内側脚部１８及び外側脚部１９（各内前脚２１、各内後脚２２、各外前脚２３及び各外後脚２４）の機構は、各部材の形状及び配置並びに関節の数及び配置等は異なっているが、いずれもテオ・ヤンセン機構である。従って、作業ロボット１３Ａの駆動部も、各内側脚部１８Ａ及び各外側脚部１９Ａを連動させて前後動させる１つのモーター（図示せず）を備えており、作業ロボット１３Ａの移動時には、モーターの回転に連動して各内前脚２１Ａ、各内後脚２２Ａ、各外前脚２３Ａ及び各外後脚２４Ａが前後動を行う。

【0043】

また、管路内作業装置１０では、作業ロボット１３と複数の補助作業ロボット３８が接続ケーブル１４を介して直列に接続されていたが、本実施例では、図１０及び図１１に示すように、隣接する作業ロボット１３Ａと補助作業ロボット３８Ａの筐体４２同士がさらに連結体４３により連結されている。この連結体４３が、合成ゴム等の柔軟性若しくは可撓性を有する材質で形成されている場合、管路がカーブ（湾曲）していても、補助作業ロボット３８Ａは、先頭の作業ロボット１３Ａの進行方向の変化に追従して転倒することなくスムーズに移動することができ、走破性が向上する。本実施例では、作業ロボット１３Ａと補助作業ロボット３８Ａを連結する接続ケーブル１４は、連結体４３を貫通することにより、連結体４３で保護されているが、接続ケーブル１４は、連結体４３の外を通って（連結体４３と並列に配置されて）もよい。なお、連結体の長さ、長手方向と直交する断面（横断面）の形状と大きさ（面積）、数及び配置は、本実施例に限定されることなく、適宜、選択される。

【0044】

また、本実施例では、連結体が柔軟性若しくは可撓性を有する材質で形成されている場合について説明したが、連結体の材質、物性及び機構（構造）等は、管路内作業装置の使用場所又は用途等に応じて、適宜、選択される。例えば、合成ゴム等の柔軟性若しくは可撓性を有する連結体の代わりに、外力を受けて回動する関節等の機構を備えることにより可動性を有する連結体が用いられても、上述と同様の作用、効果が得られる。また、連結体が、硬質性の合成樹脂又は金属等の剛性を有する材質で形成されている場合は、搬送性及び直進性が向上する。なお、剛性を有する連結体で作業ロボットと補助作業ロボットを連結することは、作業ロボットの全長を長尺化し、歩行手段の脚の数を増やすことに相当する。また、本実施例では、作業ロボットと補助作業ロボットが連結体で連結されたものについて説明したが、複数の補助作業ロボットが作業ロボットと直列に配置される場合は、隣接する補助作業ロボットの筐体同士が、選択的に連結体により連結されてもよい。このとき、連結体の数及び配置は、適宜、選択される。

【0045】

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は何ら上記した実施例に記載の構成に限定されるものではなく、請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施例や変形例も含むものである。
上記実施例の作業ロボット及び補助作業ロボットの歩行手段では、１つのモーターの回転運動がテオ・ヤンセン機構により各内前脚、各内後脚、各外前脚及び各外後脚の前後動に変換されているが、歩行手段の構造は、これに限定されるものではなく、適宜、選択される。また、補助作業ロボットの歩行手段は作業ロボットの歩行手段と異なっていてもよい。
さらに、左右の内側脚部及び左右の外側脚部を駆動するための駆動機構の構造は適宜、選択される。例えば、モーターの回転は、モーターの回転軸に取付けられた歯車から、直接、外側脚駆動軸に取付けられた歯車に伝達（入力）されてもよいし、１又は複数の歯車を経由して、外側脚駆動軸に取付けられた歯車に伝達（入力）されてもよい。また、モーターの回転は外側脚駆動軸及び内側脚駆動軸のどちらから先に入力されてもよい。さらに、内側脚部及び外側脚部が複数のモーターでそれぞれ独立して駆動されてもよい。
なお、コントローラの形態は適宜、選択される。
上記実施例では、作業ロボット及び複数の補助作業ロボットが全て直列に接続されている場合について説明したが、作業の対象となる管路が分岐している場合、一部の補助作業ロボットが並列に接続されることもある。
上記実施例では、接続ケーブルに通信線及び電源線が含まれる場合について説明したが、作業ロボット及び補助作業ロボットの各ロボット本体にバッテリーが内蔵されてもよく、その場合、接続ケーブルの電源線は省略されてもよい。また、作業ロボット及び補助作業ロボットが無線で操作される場合或いは作業ロボット及び補助作業ロボットの各ロボット本体に予め動作プログラムが記憶（保存）される場合は、接続ケーブルの通信線は省略される。

【産業上の利用可能性】

【0046】

人が入ることができない管径の小さな管路の内部を移動しながら検査及び測定等の各種作業を確実かつ効率的に行うことができる管路内作業装置を提供することにより、管路内での各種作業の効率化及び省力化を促進し、管路内作業装置を用いた各種作業体制の構築及び普及に貢献することができる。

【符号の説明】

【0047】

１０：管路内作業装置、１１、１１ａ～１１ｃ：管路、１１ｄ：平地、１２：撮影手段、１３、１３Ａ：作業ロボット、１４：接続ケーブル、１５：コントローラ、１６：ロボット本体、１７、１７Ａ：歩行手段、１８、１８Ａ：内側脚部、１９、１９Ａ：外側脚部、２１、２１Ａ：内前脚、２２、２２Ａ：内後脚、２３、２３Ａ：外前脚、２４、２４Ａ：外後脚、２６：駆動機構、２７：内側脚駆動軸、２７ａ：歯車、２８：外側脚駆動軸、２８ａ：歯車、２９：内側脚駆動円板、２９ａ：内側脚連結軸、３０ａ：中継用歯車、３０ｂ：出力用歯車、３１：出力軸、３２：外側脚駆動円板、３２ａ：外側脚連結軸、３３、３３ａ～３３ｄ：当接体、３５：管路、３６：ユニバーサルジョイント（自在継手）、３８、３８Ａ：補助作業ロボット、３９：マンホール、４０：入口、４１：高さ調整部、４２：筐体、４３：連結体

【要約】

作業の対象となる管路１１の内部を撮影する撮影手段１２を備えた多脚歩行式の作業ロボット１３と、作業ロボット１３に有線接続されるコントローラ１５とを有し、コントローラ１５により管路１１の外部から操作されて作業ロボット１３が管路１１の内部を移動する。

【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】