細管内検査用「ねじ原理」マイクロロボットの実用化

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10555048
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 林 巌 東京工業大学, 工学部, 教授 (80016790)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 森川 広一 東京工業大学, 工学部, 助手 (00282830) ; 岩附 信行 東京工業大学, 工学部, 助教授 (70193753)
• Keywords: ロボット / 管内マイクロロボット / 管内検査 / CCDカメラ / 段差通過 / 分岐管 / 水道管 / ねじ原理

Research Abstract

本研究は,管軸に対して斜めに取り付けたタイヤを管内壁に押し付けつつ本体を回転させるのみで細管内を走行できる「ねじ原理」マイクロロボットを,段差や分岐などの実際の管路の障害を克服して管内視覚検査可能にすることを目的とする.
本年度は,Y字分岐管用の首振りヘッド駆動機構の開発と,段差乗り越え機構を有するロボットヘの視覚機能搭載を目的に以下の結果を得た.
1.首振りヘッド駆動機構の考案と実験
(1)機構の設計と試作 ヘッド駆動機構の基本設計条件として,2自由度の首振り運動,非回転なヘッド部およびヘッド駆動機構,30度の首振り角度を設定し,2つのDCモータとユニバーサルジョイント,そして3重の円筒構造を有する機構を設計し,試作した.
(2)分岐管通過実験 管径75mm,30度の分岐管に対して通過実験を行い首振り角度と駆動トルクおよび移動速度特性について検討した.その結果,首振り角度15度以上で30度の分岐管を通過走行できることを確認するとともに,首振り角度の増加に伴い,駆動トルクは増加し進行速度は低下するが,その量は小さく,分岐管通過時においても直管通過時と同様に安定して走行可能であることを明らかにした.
2.段差乗り越え機構を有するロボットヘの視覚機能搭載
(1)CCDカメラ搭載機構の考案と試作 段差乗り越え機構をもつ駆動ユニットの中心軸を2重構造とすることによりCCDカメラ部が管に対して非回転となるCCDカメラ搭載機構を考案し,試作した.
(2)段差管通過実験 管径75mmと100mmの管を偏心させて接続した段差管に対して通過実験を行い,管内映像を撮影した.その結果,CCDカメラケーブルの断線防止のために用いたスリップリングにより多少のノイズが発生するものの,段差管内を通過しても非回転の鮮明な管内映像を撮影することができ,本ロボットが管内検査に有用であることを明らかにした.

Research Products

• [Publications] 山口敏明,林 巌 他4名: "段差通過が可能な「ねじ原理」移動作業マイクロロボットの研究"1999年度精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集. 194-194 (1999)
• [Publications] 宮崎 純,林 巌 他3名: "管内移動作業マイクロロボットのヘッド駆動機構の研究"1999年度精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集. 193-193 (1999)