研究の概要

原子力発電所や都市のライフラインなどの小口径管路網を非分解で点検する要求が高く、自走して点検作業が可能な管内移動点検ロボットが強く望まれています。このようなロボットには垂直管、曲管（ベンド管、L字管）、分岐管（T字管）、異径管などから構成されている配管設備に対して安定的に走行できる管内推進機構の実現が課題となっています。そのため管内検査ロボットは小口径の曲管、分岐管や異径T字管を走行可能でかつ防爆性、耐放射線性の要求事項をすべて満たす推進機構が求められています。この中で異径T字管の走行は難易度が高く、異径T字管を走行できるロボットの開発例が少ないのが現状です。

このような背景の中、小口径配管の垂直管、曲管やT字管の走行が可能でかつ異径T字管の走行が可能な小口径管内移動点検ロボットの開発を目指し、多様な走行方式の管内移動ロボット（車輪型、クローラ型、インチワーム型、ヘビ型など）を設計試作し、基本走行特性を調べています。今回はぜん動運動型の管内移動検査ロボットについて紹介します。

移動原理

ぜん動運動は体節ごとに収縮と伸張を繰り返すことにより推進する方式で、体節の収縮と伸張を繰り返す方向と逆方向に移動します。このぜん動運動を利用した移動原理は、他の走行方式と比較した場合の利点は、①複数の部材を管軸方向に長く配置するために管壁とのグリップ力が強く、すべり等が少なく安定した移動が可能、②部材の弾性変形を利用するために複雑なリンク機構のようなものが不要であり、移動機構に必要な空間が小さい、③部材の伸長と収縮の繰り返しであるために移動のための制御がシンプル、などが挙げられます。体節の幅と同等の空間があれば推進が可能となり、管内移動には適した移動方式であると考えられます。

管内移動ロボットの設計と試作

軸方向に収縮した時に径方向に拡大する機構を持つ部材を移動ユニットとし、推進機構の構成には、３台以上の移動ユニットが必要となります。今回は移動ユニット３台を、直列に連結させた構造の管内移動ロボットを設計しました。使用するアクチュエータはマッキベン型空圧アクチュエータとしました。 試作機は全長450[mm]、最大外径102[mm]、最小外径76[mm]で、エアチューブ(1.5[m]×3)を含めた重量は380[g]です。適用配管の内径は84～100[mm]です。そして最大牽引力は7[N]であり、この値は装置の自重の約2倍です。移動速度はv=1.5[mm/s]であり、今後改善が必要と考えています。

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