【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、斜張橋における斜材ケーブルを、いわゆる尺取虫的動作によって移動しつつ点検等を行うメンテナンスロボットに関する。

【０００２】

【従来の技術】既設の斜張橋における斜材ケーブルの点検等は、大型ブーム車上での高所作業により行われている。

【０００３】また、斜材ケーブルの制振装置の性能試験を行う際には、主桁付近に起振機を設置し斜材ケーブルに強制振動を与えることにより、斜材ケーブルを振動させている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した斜材ケーブルの点検等は、大型ブーム車上での高所作業により行われているため、足場の設置が困難であること等から危険を伴うものであった。

【０００５】また、斜材ケーブルの制振装置の性能試験を行う場合、上述したように、主桁付近に起振機を設置し斜材ケーブルに強制振動を与える必要があることから、起振機に大出力が要求されるため、大型の起振機を用意する必要があるばかりか、振動を与える箇所が斜材ケーブルの基端側であるため、斜材ケーブルに対し所定の振動を与えることが困難となる場合もあった。

【０００６】本発明は、このような事情に対処してなされたもので、斜材ケーブルの点検作業を安全に行うことができ、しかも小出力の起振機により斜材ケーブルに対して所定の振動を容易且つ確実に与えることができるメンテナンスロボットを提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
橋桁に張架されている斜材ケーブルに沿って自走し、斜材ケーブルの点検を行うメンテナンスロボットであって、メインフレームに設けられた伸縮駆動部によって互いに接離動作を行う第１及び第２の可動部と、これら第１及び第２の可動部にそれぞれ設けられ、前記斜材ケーブルを挟持したり離したりする第１及び第２のハンド部とを具備し、前記第１又は第２のハンド部による前記斜材ケーブルの挟持動作及び離し動作と、前記伸縮駆動部による前記第１及び第２の可動部の伸縮動作とが交互に行われることを特徴とする。

【０００８】この発明では、第１又は第２のハンド部による斜材ケーブルの挟持動作及び離し動作と、伸縮駆動部による第１及び第２の可動部の伸縮動作とが交互に行われるため、斜材ケーブル上を伸縮駆動部によるストローク分ずつ移動することができる。

【０００９】請求項２記載の発明は、前記第１及び第２
のハンド部が前記第１及び第２の可動部に対して垂直軸回りに旋回可能とされていることを特徴とする。

【００１０】この発明では、第１及び第２のハンド部が第１及び第２の可動部に対して垂直軸回りに旋回可能とされているため、斜材ケーブルの張り方向が曲がっている場合であっても、方向転換によってその方向に追従した移動が可能となる。

【００１１】請求項３記載の発明は、前記第１及び第２
のハンド部は、前記第１及び第２の可動部に対して垂直軸回りに旋回可能とされているアーム部を介して前記第１及び第２の可動部に取り付けられているとともに、前記アーム部に対して水平軸回りに旋回可能とされていることを特徴とする。

【００１２】この発明では、第１及び第２のハンド部が第１及び第２の可動部に対して垂直軸回り及び水平軸回りに旋回可能とされているため、伸縮、屈曲及び変形自在な動きが可能となることから、斜材ケーブル上をいわゆる尺取虫的な動作によって移動することができる。

【００１３】請求項４記載の発明は、前記第１及び第２
のハンド部には、前記斜材ケーブルとの距離を検出する距離センサが設けられており、この距離センサからの検出結果に応じて、前記第１及び第２のハンド部による前記斜材ケーブルに対しての挟持状態が変えられることを特徴とする。

【００１４】この発明では、距離センサによって第１及び第２のハンド部における斜材ケーブルとの距離が検出されるため、斜材ケーブル上の束ねクランプ等のような障害物がある場合であっても、第１及び第２のハンド部による斜材ケーブルに対しての挟持状態が変えられることから、障害物に邪魔されることなくスムーズな移動が可能となる。

【００１５】請求項５記載の発明は、前記メインフレーム又は前記第１及び第２の可動部又は前記第１及び第２
のハンド部には、前記斜材ケーブルを撮像するための撮像手段が設けられていることを特徴とする。

【００１６】この発明では、斜材ケーブル上の移動に伴い、撮像手段によって斜材ケーブルが順次撮像されるため、撮像手段によって撮像された斜材ケーブルの画像により、斜材ケーブルの状態を確認することができる。

【００１７】また、この発明では、撮像手段による画像信号を離れた場所で受信するようにしてもよく、この場合には、メンテナンスロボットの斜材ケーブル上の移動とともに、リアルタイムで斜材ケーブルの状態を確認することが可能となる。

【００１８】請求項６記載の発明は、前記メインフレームには、起振機が搭載されていることを特徴とする。

【００１９】この発明では、メインフレームに搭載されている起振機の駆動によって斜材ケーブルに所定の振動を与えることができるため、起振機の駆動を斜材ケーブルの中心部分で行わせることにより、斜材ケーブルの振幅の大きな部分で斜材ケーブルに振動を与えることができることから、起振機の出力が小さい場合であっても共振させることにより、斜材ケーブルに対し十分な振動を与えることができる。

【００２０】請求項７記載の発明は、前記起振機には、
任意の周波数で回転する２つの回転振動発生体が設けられており、これら２つの回転振動発生体が同位相の逆回転駆動を行ったとき、前記斜材ケーブルに対して垂直方向の振動が与えられるようになっていることを特徴とする。

【００２１】この発明では、２つの回転振動発生体が同位相の逆回転駆動を行うことにより、両回転振動発生体によって発生する水平方向への振動が打ち消されるため、斜材ケーブルに対し垂直方向のみの振動を与えることができ、斜材ケーブルのケーブル制振装置の性能試験を的確に行うことができる。 また、起震機の周波数は任意に変えられるため、たとえば速度センサ、加速度センサを搭載し、そのデータを起震機にフィードバックすることで、固有周期が未知なケーブルに対しても共振させ、振動を与えることができる。

【００２２】請求項８記載の発明は、前記起振機の２つの回転振動発生体の位相や回転方向は、任意に変化されることを特徴とする。

【００２３】この発明では、２つの回転振動発生体の位相や回転方向を任意に変化させることで、斜材ケーブルに対し水平方向や斜め方向といった振動を与えることができ、様々な振動下でのケーブル制振装置の性能試験をも的確に行うことができる。 ここで、メインフレームへの２つの回転振動発生体の搭載形態としては、メインフレームの上面側や側面側等がある。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の詳細を図面に基づいて説明する。 図１乃至図４は、本発明のメンテナンスロボット（以下、単にロボットという）の一実施の形態を示すものである。

【００２５】本実施の形態のロボットは、既設の斜張橋における斜材ケーブルの点検等を行うことを目的として開発されたものであり、いわゆる尺取虫的な動作によって斜材ケーブル上を移動できるようになっている。 また、斜材ケーブルに対するロボットの走行形態は、斜材ケーブルの上に跨ったり、斜材ケーブルの下にぶら下がったりする形態がある。

【００２６】すなわち、ロボット１０のメインフレーム１１には、起振機２０が装着されるようになっている。
これらの起振機２０は、たとえば軸２１を介して回転自在に取り付けられたロッド２２の先端に重り２３が取り付けられた構成とされており、両起振機２０のロッド２
２が図の矢印で示すように、それぞれ時計方向又は反時計方向に回転することで、振動を発することができるようになっている。

【００２７】ここで、両起振機２０は回転式であるため、任意の周波数で回転させることが可能であることから、斜材ケーブル７０に対し、任意の周波数の振動を与えることができるようになっている。 また、両起振機２
０のロッド２２の回転方向は、同位相の逆回転であるため、両起振機２０によって発生する水平方向への振動が打ち消され、垂直方向のみの振動を発生することが可能となる。

【００２８】但し、位相や回転方向を任意に変化させることも可能であり、この場合には、斜材ケーブル７０に対し、不規則な振動を与えることが可能となる。

【００２９】更に、メインフレーム１１には、伸縮駆動部３０によって接離自在とされた可動部４０，４１が設けられている。 ここで、伸縮駆動部３０は、たとえばシリンダ構造やラックーピニオン構造がとられており、これらの駆動力によって、可動部４０，４１が矢印で示される方向に接離自在とされている。

【００３０】一方の可動部４０側には、斜材ケーブル７
０の状態を撮像するＣＣＤカメラ９０が設けられている。 但し、このＣＣＤカメラ９０の位置は、可動部４０
に限らず、メインフレーム１１であったり、可動部４１
であったりしてもよい。

【００３１】各可動部４０，４１には、軸４２の回りである矢印，方向に回動自在とされたアーム部５０が配設されている。 各アーム部５０の下端部には、軸５１
の回りである矢印，方向に回転自在とされたハンド部６０Ａ，６０Ｂが配設されている。

【００３２】各ハンド部６０Ａ，６０Ｂには、それぞれ一対の挟持部６１，６２が設けられている。 そして、これらの挟持部６１，６２は、矢印，方向に移動自在とされ、挟持部６１，６２の間隔が狭められたり、広げられたりするようになっている。

【００３３】したがって、この実施の形態におけるロボット１０は、矢印，方向への移動、矢印，方向への回動、矢印，方向への回動、矢印方向への移動といったように、７つの自由度を備えた構成とされている。

【００３４】また、本実施の形態のロボット１０は、これら７つの自由度をもつことにより、ハンド部６０Ａ，
６０Ｂの挟持部６１，６２の開閉動作と伸縮駆動部３０
による可動部４０，４１の伸縮動作とが交互に行われることで、斜材ケーブル７０上をいわゆる尺取虫的に移動することができるようになっている。

【００３５】ここで、対象とする斜材ケーブルによっては、７つの自由度のうち、，方向、さらには，
方向への自由度は必要ない場合もあり、この場合にはそれぞれの方向に関わる部分を省略することで軽量化をも図ることが可能である。 たとえば、障害物のない直線状のケーブルの場合、，，，への動きは必要なく、，，の動きのみで十分である。

【００３６】更に、それぞれの移動及び回動に際しては、それぞれの部位に設けられている後述のアクチュエータ１０１の駆動力によって行われるようになっている。 なお、アクチュエータとしては、電動モータに限らず、液体圧モータ、液体圧シリンダ、熱等により伸縮する機構部材、磁力等を利用したロッドレスシリンダ等適宜のものが使用可能である。

【００３７】更にまた、それぞれの挟持部６１，６２の互いに対向する面は、湾曲形状とされている。 これにより、斜材ケーブル７０を挟持しやすい形状となっている。 また、各ハンド部６０Ａ，６０Ｂの挟持部６１，６
２の互いに対向する面には、ゴムパット（空気バネ等との交換可）６３が貼着されている。 更に、各ハンド部６
０には、斜材ケーブル７０との距離を検出する距離センサ８０〜８３が設けられており、これら距離センサ８０
〜８３からの検出結果に応じて、挟持部６１，６２の間隔等が自動調整されるようになっている。 すなわち、斜材ケーブル７０上には、束ねクランプ７１等のような障害物があるため、距離センサ８０〜８３による距離検出によって各ハンド部６０Ａ，６０Ｂの挟持部６１，６２
の開閉動作が適宜制御されるようになっている。

【００３８】図４は、ロボット１０の制御系を示すものである。 同図に示すように、本実施の形態のロボット１
０は、たとえば無線によって動作が制御されるようになっている。

【００３９】すなわち、無線による制御信号がアンテナ１０３を介して取り込まれると、その制御信号は変調・
復調回路１０２によって復調された後、制御部１００に与えられる。 制御部１００は、その制御信号に基づき、
アクチュエータ１０１の駆動を制御する。 なお、このアクチュエータ１０１は、上述したように、それぞれの移動及び回動する部位に対応させて設けられているものであって、上記のように、７つの自由度を与えるために７
個設けられている。 また、上述したように、対象ケーブルによっては、自由度やアクチュエータの数を減らすようにしてもよい。

【００４０】したがって、制御部１００は、無線によって指示された情報と、距離センサ８０〜８３によって得られた距離情報とに基づき、それぞれのアクチュエータ１０１の駆動を制御し、ロボット１０を斜材ケーブル７
０に沿って前進又は後進動作を行わせるようになっている。

【００４１】また、斜材ケーブル７０上でケーブル制振装置（図示せず）の性能試験を行う場合には、ロボット１０が斜材ケーブル７０の中心位置まで移動した状態で、起振機２０が駆動され、斜材ケーブル７０に強制振動が与えられるようになっている。

【００４２】更に、ロボット１０の移動中に、ＣＣＤカメラ９０によって撮像された斜材ケーブル７０の画像は、変調・復調回路１０２により変調されて出力される。

【００４３】従って、作業員は、その画像情報をモニタによって受信することにより、モニタ画面上で斜材ケーブル７０の状態を観察することができる。

【００４４】以上のような構成のロボット１０は、次のような動作を行う。 すなわち、図６に示すように、まずロボット１０を、橋桁１１０に張架されている斜材ケーブル７０に沿って先端側まで移動させる。

【００４５】ロボット１０の移動に際しては、上述したように、尺取虫的な動作が行われる。 すなわち、図１に示したように、前方側に位置する可動部４０側のハンド部６０Ａ側の挟持部６１，６２が矢印で示す方向に移動し、斜材ケーブル７０から離れる。

【００４６】この状態で、伸縮駆動部３０の矢印で示す方向への移動により、可動部４０が可動部４１側から前方に送られる。 このとき、ハンド部６０Ｂ側の挟持部６１，６２の矢印で示す方向への移動が行われず、これら挟持部６１，６２が斜材ケーブル７０を確実にグリップしている。

【００４７】可動部４０が可動部４１側から前方に送られ、ハンド部６０Ａ側の挟持部６１，６２が矢印で示す方向に移動し、斜材ケーブル７０をグリップすると、
ハンド部６０Ｂ側の挟持部６１，６２の矢印で示す方向へ移動し、斜材ケーブル７０から離れる。 次いで、伸縮駆動部３０の矢印で示す方向への移動により、可動部４１が可動部４０側に近づけられる。 これにより、ロボット１０は、伸縮駆動部３０のストローク分前進することになる。

【００４８】以降、このようなハンド部６０Ａ，６０Ｂ
の挟持部６１，６２の開閉動作と伸縮駆動部３０による可動部４０，４１の伸縮動作とが交互に行われることで、斜材ケーブル７０上をいわゆる尺取虫的に移動することができるようになっている。

【００４９】ちなみに、ロボット１０が斜材ケーブル７
０上を後退する場合には、上記の前進動作と逆の動作が行われる。

【００５０】また、ロボット１０が上述した動作で前進しているとき、ＣＣＤカメラ９０によって撮像された斜材ケーブル７０の画像が、上記の変調・復調回路１０２
により変調されて出力されるため、作業員は、その画像情報をモニタによって受信することにより、モニタ画面上で斜材ケーブル７０の状態を観察することができる。

【００５１】更に、ロボット１０の斜材ケーブル７０上の移動中においては、上述したように、束ねクランプ７
１等のような障害物があるため、距離センサ８０〜８３
による距離検出によって各ハンド部６０Ａ，６０Ｂの挟持部６１，６２の開閉動作が適宜制御される。

【００５２】一方、斜材ケーブル７０のケーブル制振装置の性能試験を行う場合、ロボット１０が上述した動作によって斜材ケーブル７０の中心部分まで移動する。

【００５３】この状態で、ロボット１０のメインフレーム１１に装着されている両起振機２０のロッド２２のロッドが所定の周波数で時計又は反時計方向に回転される。 このとき、両起振機２０のロッド２２の回転方向は、同位相の逆回転であり、両起振機２０によって発生する水平方向への振動が打ち消されるため、斜材ケーブル７０に対し垂直方向のみの振動を与えられる。

【００５４】ちなみに、両起振機２０は回転式であり、
上述したように、任意の周波数で回転させることが可能であるため、斜材ケーブル７０に対し任意の周波数の振動を与えることで、ケーブル制振装置の性能試験を幅をもった振動数で行うことができる。 また、上述したように、位相や回転方向を任意に変化させることで、不規則な振動が発生した場合の測定も行うことができる。

【００５５】このように、本実施の形態では、第１又は第２のハンド部としてのハンド部６０Ａ，６０Ｂによる斜材ケーブル７０の挟持動作及び離し動作と、伸縮駆動部３０による第１及び第２の可動部としての可動部４
０，４１の伸縮動作とが交互に行われるため、斜材ケーブル７０上を伸縮駆動部３０によるストローク分ずつ移動することができる。

【００５６】また、本実施の形態では、各ハンド部６０
Ａ，６０Ｂが可動部４０，４１に対して垂直軸回りに旋回可能とされているため、斜材ケーブル７０の張り方向が曲がっている場合であっても、方向転換によってその方向に追従した移動が可能となる。

【００５７】更に、本実施の形態では、ハンド部６０
Ａ，６０Ｂが可動部４０，４１に対して垂直軸回り及び水平軸回りに旋回可能とされているため、伸縮、屈曲及び変形自在な動きが可能となることから、斜材ケーブル７０上をいわゆる尺取虫的な動作によって移動することができる。

【００５８】更にまた、本実施の形態では、ハンド部６
０Ａ，６０Ｂに設けられている斜材ケーブル７０との距離を検出する距離センサ８０〜８３からの検出結果に応じて、ハンド部６０Ａ，６０Ｂによる斜材ケーブル７０
に対しての挟持状態が変えられるため、束ねクランプ７
１等のような障害物に邪魔されることなくスムーズな移動が可能となる。

【００５９】また、本実施の形態では、可動部４０に設けられている撮像手段としてのＣＣＤカメラ９０によって撮像された斜材ケーブル７０の画像により、斜材ケーブル７０の状態を確認することができるとともに、変調・復調回路１０２により変調されて出力される画像信号をモニタによって受信するようにしたので、モニタ画面上で斜材ケーブル７０の状態をリアルタイムで観察することができる。

【００６０】なお、この実施の形態では、撮像手段としてのＣＣＤカメラ９０を可動部４０に設けた場合について説明したが、この例に限らず、可動部４１又はメインフレーム１１又はハンド部６０Ａ，６０Ｂに設けるようにしてもよい。

【００６１】更に、この実施の形態では、メインフレーム１１に搭載されている起振機２０の駆動によって斜材ケーブル７０に所定の振動を与えることができ、起振機２０の駆動を斜材ケーブル７０の中心部分で行わせることにより、斜材ケーブル７０の振幅の大きな部分で斜材ケーブル７０に振動を与えることができることから、起振機２０の出力が小さい場合であっても斜材ケーブル７
０に対し十分な振動を与えることができる。

【００６２】更にまた、この実施の形態では、２つの回転振動発生体としての重り２３を有したロッド２２が同位相の逆回転駆動を行うことにより、両回転振動発生体によって発生する水平方向への振動が打ち消されるため、斜材ケーブル７０に対し垂直方向のみの振動を与えることができ、斜材ケーブル７０のケーブル制振装置の性能試験を的確に行うことができる。

【００６３】また、本実施の形態では、２つの回転振動発生体の位相や回転方向を任意に変化させることで、斜材ケーブル７０に対し不規則な振動を与えることができ、不規則な振動下でのケーブル制振装置の性能試験をも的確に行うことができる。

【００６４】なお、以上の実施の形態では、ロボット１
０の動作を無線によってコントロールする場合について説明したが、この例に限らず、有線によってその動作をコントロールするようにしても良く、更にはロボット１
０に所定の動きをインプットしたプログラム情報をもたせることで、自動運転を行わせるようにしてもよい。

【００６５】また、本実施の形態では、ハンド部６０Ａ
の形態を、図２に示すように、径の小さい対の斜材ケーブル７０に合わせた形状とした場合について説明したが、これに限らず、図７に示すように、径の大きな斜材ケーブル７０に合わせた形状としてもよい。

【００６６】さらに、本実施の形態では、図３及び図４
に示したように、起振機２０をメインフレーム１１の上面側に搭載した場合について説明したが、この例に限らず、たとえば図８に示すように、メインフレーム１１の側面に起振機２０を搭載するようにしてもよい。

【００６７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のメンテナンスロボットによれば、第１又は第２のハンド部による斜材ケーブルの挟持動作及び離し動作と、伸縮駆動部による第１及び第２の可動部の伸縮動作とが交互に行われるため、斜材ケーブル上を伸縮駆動部によるストローク分ずつ移動することができる。

【００６８】また、メインフレームに搭載されている起振機の駆動によって斜材ケーブルに所定の振動を与えることができるため、起振機の駆動を斜材ケーブルの中心部分で行わせることにより、斜材ケーブルの振幅の大きな部分で斜材ケーブルに振動を与えることができることから、起振機の出力が小さい場合であっても斜材ケーブルに対し十分な振動を与えることができる。

【００６９】したがって、斜材ケーブルの点検作業を安全に行うことができ、しかも小出力の起振機により斜材ケーブルに対して所定の振動を容易且つ確実に与えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のメンテナンスロボットの一実施の形態を示す斜視図である。

【図２】図１のメンテナンスロボットを示す正面図である。

【図３】図１のメンテナンスロボットの起振機を示す正面図である。

【図４】図３の起振機を示す側面図である。

【図５】図１のメンテナンスロボットの制御系を示すブロック図である。

【図６】図１のメンテナンスロボットの動作を説明するための図である。

【図７】図２のハンド部の形状を変えた場合の他の実施の形態を示す正面図である。

【図８】図３及び図４の起振機をメインフレームの側面に搭載した場合の他の実施の形態を示す斜視図である。

【符号の説明】

１０ ロボット １１ メインフレーム ２０ 起振機 ２２ ロッド ２３ 重り ３０ 伸縮駆動部 ４０，４１ 可動部 ５０ アーム部 ６０Ａ，６０Ｂ ハンド部 ６１，６２ 挟持部 ７０ 斜材ケーブル ７１ 束ねクランプ ８０〜８３ 距離センサ ９０ ＣＣＤカメラ １００ 制御部 １０１ アクチュエータ １０２ 変調・復調回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 内村 裕 東京都調布市飛田給二丁目19番１号 鹿島 建設株式会社技術研究所内 (72)発明者 中野 龍児 東京都調布市飛田給二丁目19番１号 鹿島 建設株式会社技術研究所内