小径管内移動作業マイクロロボットの研究

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我々の住む社会において原子力発電や石油化学プラントなどの存在がますます大きくなってきているが,それらの社会的需要に応えるために安全性を高く保たなければならず,そのパイプラインの検査修理は致命的な事故を未然に防ぐために必要不可欠な手段である.しかしこれらの検査修理作業は,人間が行うにはあまりにも危険な環境内におかれていることが多い.また,より身近なところでは,街路,ビルディング,あるいは個人の家庭内にガス管や上下水道などが大きいものから小さいものまで縦横に張り巡らされている.これらは,我々の住む社会を人間に例えれば血管に相当してライフラインと呼ばれ,その点検保守作業は,社会生活を維持させてゆく上で必要不可欠である.このようなニーズに応えるために円管内を移動する移動ロボットの研究開発が数多く行われ,また実用化されてきているが,大径管に対するものがほとんどで,人間に毛細血管に相当する直径20mmあるいはそれ以下の小径管内を移動しながら作業できるロボットはいまだ見当たらない.そこで本研究では,直径20mm程度の小径管内を移動しながら作業でき,また直管だけでなく曲管内も自由に移動できるように,比較的高速で移動できかつ大きな牽引力の得られる「ねじの原理」を応用したマイクロロボットについて実験および理論の面から詳しく検討を進めた.その結果次のような成果を得ることができた.1)円板本体と車輪6個からなる駆動ユニットとそれらを異形断面コイルスプリングで接続する構造とするこにより,管内径25mm,曲率半径200mmまでの曲管を移動できるマイクロロボットを実現できた.2)上記マイクロロボットは,最大牽引力12N,最大移動速度500mm/sを発揮でき,強力で高速な移動作業ロボといえる.3)CCDカラーカメラを搭載した走行実験により,十分な感度で管内の検査が可能であることが実証できた.