JP7100321B2 - 建築物の外壁検査ロボット - Google Patents

Description

本発明は、建築物の外壁検査ロボットに関し、詳しくは、建造物の外壁のタイルの貼付状態を打診・摺動検査して異常を検出する外壁検査ロボットに関する。

従来、建築物の外壁を保護するために外壁にタイルを貼付し、美観や耐久性（防汚・防カビ）、耐火性の向上を図ることが行われており、特に、建造物のなかでも集合住宅（アパート、マンション等）の外壁に広く用いられている。しかしながら、日光（紫外線）や寒暖差による経年劣化により、タイルそのものの劣化は少ないが、タイル間の目地やタイルの下地が劣化することにより、タイルとタイルの下地（タイルが貼付されるコンクリートの外壁表面の接着面）との間に外観からでは判断できない剥がれが発生し、これがタイルの剥落の要因となる恐れがあった。このため、外壁からのタイルの剥落による落下事故を防止するため、平成２０年には国土交通省により、１０年を目安に全外壁に貼付されたタイルの貼付状態を検査し、行政庁への定期検査報告の義務が適用されることとなっている。

また、近年日本では、自然災害である地震が発生する頻度が高く、この地震の影響で、外壁に貼付されたタイルに亀裂やタイルの剥がれ等が生じる場合がある。この亀裂やタイルの剥がれは、大きなものは外観から人が損傷個所を判断でき、この損傷個所を修復すればよい。しかしながら、タイルとタイルの下地との間に発生した外観からでは人が判断できない剥がれ等が発生する場合がある。従って、外壁からのタイルの剥落による落下事故を防止するためには、全外壁に貼付されたタイルの貼付状態の検査が必要となる。

このような外壁に貼付されたタイルの貼付状態の検査は、外壁に足場を設置したり外壁上部からゴンドラ等を吊下げたりして、人手で打診検査（タイルの表面を打診棒でたたきその反響音でタイルの貼付状態の異常を検出する検査）するため検査費用が嵩む。また、タイルの貼付状態の検査は、マンション等では、マンション住民の月々の管理費等の積立金を検査費用として充当し、住民による自治会やマンションの管理会社が実施する。このため、検査費用のコストが嵩むと住民の過大な負担となる。

このような外観上では損傷が判らない外壁（壁面）の安価な検査方法として、検査棒４を左右に移動させ、外壁の壁面を擦る又は叩くという動作を任意に切換えて壁面音を発生させ、巻取ウインチ２の上昇を連続作動でジグザグ状に、又は検査棒４の左右移動と交互作動により矩形波状に外壁を検査する建造物の外壁の検査方法が開示されている（特許文献１参照）。

特開平６－３３１５１１号公報

特許文献１の建造物の外壁の検査方法では、壁面検査機本体の一本の検査棒で、振り子状に外壁を擦る又は叩くという動作を任意に切換えて外壁を検査する方法のため、外壁の検査時に検査棒を一定の範囲で左右に移動させる必要があり検査効率が悪いという問題がある。また、検査棒の先端を外壁に押圧する機構等は何ら開示されておらず、検査棒を一定の圧力で外壁に接触させることが困難であり、安定した壁面音を得られない恐れがある。

また、一本のステンレスワイヤーにより、吊下金具を介して壁面検査機本体を吊下げ、このステンレスワイヤーを巻取ウインチで巻き取ることで、壁面検査機本体を外壁に対して昇降させるため、検査機を使用する外壁周囲の気象状況（主に、風による影響）による壁面検査機本体の揺動で、検査棒の先端が正確に外壁に沿って移動できない恐れがある。

この発明では、かかる課題を解消すべく、外壁の周囲の気象状況に関わらず安定した外壁に対する昇降動作を行い、さらに、打診部による外壁への擦る又は叩くという動作を一定の圧力で行うことで、正確な外壁の状態を検査するとともに、安価な構成で外壁検査の低コスト化を実現できる外壁検査ロボットを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、側面視で略三角形状の左右枠と、この左右枠を水平に連結する複数の横枠と、により枠本体を形成し、前記左右枠は、駆動用モータにより回動自在とした二個のプーリーと、前記プーリーにワイヤロープを案内する複数のガイドローラと、建造物の外壁と当接して前記枠本体を昇降可能とした回転体と、を備え、前記枠本体は、外壁を打診又は摺動する打診部と、前記打診部による外壁の打診音又は摺動音を収音する収音マイクと、前記収音マイクで収音した打診音又は摺動音を無線で送信するとともに、前記駆動用モータ、前記打診部の外部操作信号を無線で受信する無線送受信機と、前記駆動用モータ、前記打診部、前記無線送受信機に電力を供給する電源部と、を備え、建造物の外壁に屋上から前記左右枠の間隔に応じて垂下された二本のワイヤロープを前記左右枠の前記プーリーに巻き付け、前記無線送受信機で受信した外部操作信号に応じて前記駆動用モータを回転させることにより前記枠本体が建造物の外壁を昇降可能としたことを特徴とする外壁検査ロボットとした。

また、前記打診部は、外壁を打診する少なくとも一個以上の打診棒を備え、前記打診棒を水平方向に変位させることで発生する前記打診棒の先端と外壁との打診音、又は、前記打診棒の外壁側の先端を外壁に押圧した状態で、前記枠本体を上下方向に移動させることで発生する前記打診棒の先端と外壁との摺動音により、建造物の外壁の状態を診断することを特徴とする。

また、前記枠本体は、少なくとも一個以上の赤外線ライトを、地上に設置した赤外線カメラで撮像可能な位置及び向きに備え、前記赤外線ライトを前記赤外線カメラで撮像することで、外壁に対する外壁検査ロボットの位置を測位することを特徴とする。

また、前記打診部は、前記左右枠にそれぞれ設けられた回転体の中心を水平方向に一直線上に結んだ位置に配設されることを特徴とする。

また、前記左右枠の複数のガイドローラは、ワイヤロープの外れ防止カバーをそれぞれ備えていることを特徴とする。

また、外壁に屋上から垂下された二本のワイヤロープの下端には、重さの異なる錘をそれぞれ吊下可能としたことを特徴とする。

本発明は、側面視で略三角形状の左右枠と、この左右枠を水平に連結する複数の横枠と、により枠本体を形成し、左右枠は、駆動用モータにより回動自在とした二個のプーリーと、プーリーにワイヤロープを案内する複数のガイドローラと、建造物の外壁と当接して枠本体を昇降可能とした回転体と、を備え、枠本体は、外壁を打診又は摺動する打診部と、打診部による外壁の打診音又は摺動音を収音する収音マイクと、収音マイクで収音した打診音又は摺動音を無線で送信するとともに、駆動用モータ、打診部の外部操作信号を無線で受信する無線送受信機と、駆動用モータ、打診部、無線送受信機に電力を供給する電源部と、を備え、建造物の外壁に屋上から前記左右枠の間隔に応じて垂下された二本のワイヤロープを左右枠の前記プーリーに巻き付け、無線送受信機で受信した外部操作信号に応じて駆動用モータを回転させることにより枠本体が建造物の外壁を昇降可能としている。

つまり、建造物の外壁に屋上から左右枠の間隔に応じて垂下された二本のワイヤロープを左右枠の二個のプーリーにそれぞれ巻き付け、無線送受信機で受信した外部操作信号に応じて二個のプーリーの内の一個のプーリーを駆動用モータにより回転させることで、枠本体は安定した状態で外壁を昇降することができる。これにより、外壁に屋上から垂下された二本のワイヤロープの長さ（垂直方向の長さ）の範囲内において、外壁検査ロボットは、検査対象となる外壁周囲の気象状況（主に風力）に関わらず安定した外壁に対する昇降動作を行うとともに、外壁への叩く又は擦るという動作を行う打診部（打診部を構成する打診棒の先端）と外壁とを一定の圧力で当接させることができ、正確な外壁の状態を検査することができる。

また、左右枠と外壁との当接部には、それぞれ外壁と当接する回転体が設けられている。この回転体を、例えば、ゴム製のタイヤ等で構成することで、外壁検査ロボットが外壁に沿って昇降するときに建造物の外壁を傷つけることがない。

上記構成の外壁検査ロボットによる外壁の検査診断は、外壁検査ロボットの外壁の昇降動作時の外壁と打診部による打診音又は摺動音（以下、外壁検査データともいう。）を、例えば、左右枠の連結する横枠の略中央部に設けられた集音マイクにより収音し、収音した外壁検査データを無線送受信機により無線で所定の場所に設置された専用の解析ソフトがインストールされたパソコン（パーソナルコンピュータ）に送信することで行われる。具体的には、当該パソコンにインストールされた専用の外壁検査データ解析ソフトで診断する方法でもよいし、作業者が、無線送受信機により送信された外壁検査データを直接聴音することで、外壁の異常を診断する方法でもよい。

さらに、電力の供給が必要な外壁検査ロボットに搭載されている各種機器（駆動用モータ、打診部、無線送受信機）に電力を供給する電源部を備えている。この電源部は外部から外壁検査ロボットに供給された電力（例えば、１００Ｖ）を各種機器（駆動用モータ、打診部、無線送受信機等）に必要な電力に変換して供給するためのものである。さらに、外部電源としては、バッテリ（蓄電池）を搭載することが望ましく、これにより、電力供給ケーブル等の接続が不要となる。つまり、外壁検査ロボットは、外壁に屋上から垂下された二本のワイヤロープの長さの範囲内において、検査対象の外壁を単体で自立昇降することができる。なお、本発明においては、必ずしもバッテリの搭載が必須ではなく、電力供給ケーブル等により電源部に電力を供給する構成でもよい。

また、所定の場所に設置された専用の動作制御用のパソコンや作業者の手動による指示を、各種機器の外部操作信号として無線送受信機により受信するため、外壁検査ロボットの昇降動作や打診部による外壁の検査を外部から遠隔操作することができる。

また、打診部は、外壁を打診する少なくとも一個以上の打診棒を備え、各打診棒を水平方向に時間差で変位させることで発生する打診棒の先端と外壁との打診音、又は、打診棒の外壁側の先端を外壁に押圧した状態で、枠本体を上下方向に移動させることで発生する打診棒の先端と外壁との摺動音により、建造物の外壁の状態を診断する。これにより、安定した各打診棒と外壁との打診音や摺動音を検出することができ、外壁の異常個所を正確に検出することができる。

また、枠本体は、少なくとも一個以上の赤外線ライトを、地上に設置した赤外線カメラで撮像可能な位置及び向きに備え、赤外線ライトを赤外線カメラで撮像することで、外壁に対する外壁検査ロボットの位置を測位する。これにより、所定の場所に設置された専用のマッピング用のパソコンにおいて、無線送受信機より送信された外壁検査データと測位した外壁に対する外壁検査ロボットの位置とを関連付けてマッピングすることにより、外壁検査データの異常を検出した外壁の位置や検査済みの外壁及び未検査の外壁の位置を特定することができる。

また、打診部は、左右枠にそれぞれ設けられた回転体の中心を水平方向に一直線上に結んだ位置に配設されている。すなわち、外壁検査ロボットの本体枠を外壁の表面に沿って昇降動作させる際には、上下方向の揺動、つまり、進行方向に対するピッチングが生じる。このため、打診部が左右枠にそれぞれ設けられ回転体より上下方向に離れた位置に配設されていると、この外壁検査ロボットのピッチングにより打診部に設けられた打診棒の先端と外壁との接触が安定しないため、正確な外壁検査データ（打診音や摺動音）を得られない可能性がある。このため、打診部を左右枠にそれぞれ設けられた回転体の中心を水平方向に一直線上に結んだ位置に配設することで、外壁検査ロボットのピッチングによる影響を可及的に抑えることができる構成としている。これにより、打診部の打診棒の先端と外壁とが当接する圧力を一定に保つことができ、外壁の正確な打診検査を行うことができる。

また、左右枠の複数のガイドローラは、ワイヤロープの外れ防止カバーをそれぞれ備えている。この外れ防止カバーの内周は、例えば、ガイドローラの外周よりワイヤロープの太さの分よりも少し大きい径として、ガイドローラに外れ防止カバーを装着した状態で、ワイヤロープを着脱可能な構成としている。これにより、外壁検査ロボットの本体枠を外壁の表面に沿って昇降動作させる際の左右揺動により、左右枠の複数のガイドローラからワイヤロープが外れることを防止することができ、ワイヤロープを二個のプーリーに安定して案内することができる。

また、外壁に屋上から垂下された二本のワイヤロープの下端には、重さの異なる錘をそれぞれ吊下可能としている。これにより、気象状況（主に風力）に合わせて、ワイヤロープの下端に吊下げる錘を選択することで、ワイヤロープのテンションを調整して外壁を昇降する外壁検査ロボットの左右の揺動を抑えることができ、外壁の異常個所を正確に検出することができる。つまり、安定した外壁と打診部による打診音又は摺動音による外壁検査を行うことができる。

本実施形態に係る外壁検査ロボットの構成を示す正面斜視図である。 本実施形態に係る外壁検査ロボットの構成を示す背面斜視図である。 本実施形態に係る外壁検査ロボットの構成を示す側面図である。 本実施形態に係る外壁検査ロボットの二本のワイヤロープの下端部の固定を説明する図である。 本実施形態に係る外壁検査ロボットの打診部の動作を示す側面図である。 本実施形態に係る外壁検査ロボットの使用例を示す側面図である。 本実施形態に係る外壁検査ロボットの三角形の左右枠の一頂点の角度変更を説明する図である。 本実施形態に係る外壁検査ロボットの外壁に水平な幅間隔の変更を説明する図である。 本実施形態に係る外壁検査ロボットの打診部の他の実施形態を示す斜視図である。 本実施形態に係る外壁検査ロボットの外壁のマッピングを説明する図である。

本発明の要旨は、側面視で略三角形状の左右枠と、この左右枠を水平に連結する複数の横枠と、により枠本体を形成し、前記左右枠は、駆動用モータにより回動自在とした二個のプーリーと、前記プーリーにワイヤロープを案内する複数のガイドローラと、建造物の外壁と当接して前記枠本体を昇降可能とした回転体と、を備え、前記枠本体は、外壁を打診又は摺動する打診部と、前記打診部による外壁の打診音又は摺動音を収音する収音マイクと、前記収音マイクで収音した打診音又は摺動音を無線で送信するとともに、前記駆動用モータ、前記打診部の外部操作信号を無線で受信する無線送受信機と、前記駆動用モータ、前記打診部、前記無線送受信機に電力を供給する電源部と、を備え、建造物の外壁に屋上から前記左右枠の間隔に応じて垂下された二本のワイヤロープを前記左右枠の前記プーリーに巻き付け、前記無線送受信機で受信した外部操作信号に応じて前記駆動用モータを回転させることにより前記枠本体が建造物の外壁を昇降可能としたことを特徴とする外壁検査ロボットである。

以下、本実施形態に係る外壁検査ロボットについて、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明では、建築物の外壁を保護するために外壁にタイルを貼付したマンション等の高層建築物の外壁の検査を一例として説明する。

図１は、本実施形態に係る外壁検査ロボットの構成を示す正面斜視図である。図２は、本実施形態に係る外壁検査ロボットの構成を示す背面斜視図である。図３は、本実施形態に係る外壁検査ロボットの構成を示す側面図である。図４は、本実施形態に係る外壁検査ロボットの二本のワイヤロープの下端部の固定を説明する図である。図５は、本実施形態に係る外壁検査ロボットの打診部の動作を示す側面図である。図６は、本実施形態に係る外壁検査ロボットの使用例を示す側面図である。図７は、本実施形態に係る外壁検査ロボットの三角形の左右枠の一頂点の角度変更を説明する図である。図８は、本実施形態に係る外壁検査ロボットの外壁に水平な幅間隔の変更を説明する図である。図９は、本実施形態に係る外壁検査ロボットの打診部の他の実施形態を示す斜視図である。図１０は、本実施形態に係る外壁検査ロボットの外壁のマッピングを説明する図である。

図１～図４に示すように、本実施形態の外壁検査ロボット１は、側面視で略三角形状の左枠１１Ｌ、右枠１１Ｒ（以下、左右枠１１Ｌ、１１Ｒともいう。）と、左右枠１１Ｌ、１１Ｒを水平に連結する複数（図中は６個）の横枠１２と、により枠本体１０を形成している。この枠本体１０は、三角形の左右枠１１Ｌ、１１Ｒの対向する一頂点が検査対象の建造物の外壁に突出するように配設される。

左右枠１１Ｌ、１１Ｒは矩形平板状の３本のアルミフレーム１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃのそれぞれの端部を連結して三角形を形成している。三角形状の左右枠１１Ｌ、１１Ｒの一辺であるアルミフレーム１１Ａの略中央部には、二個のプーリー３Ａ、３Ｂが配設されている。この二個のプーリー３Ａ、３Ｂは、アルミフレーム１１Ａの略中央部に垂直上下に配設された軸３ａの一端に回動自在に配設されており、プーリー３Ａには駆動用モータＭ１が連結されている。この駆動用モータＭ１を回動により、プーリー３Ａが回動することで、プーリー３Ｂが連動して回動する構成としている。

左右枠１１Ｌ、１１Ｒのそれぞれのアルミフレーム１１Ａの二個のプーリー３Ａ、３Ｂの上下には、複数（上下２個の合計４個）のガイドローラ６が回胴軸６ａに回動自在に配設されている。このガイドローラ６は、建造物の外壁に屋上から左右枠１１Ｌ、１１Ｒの間隔に応じて垂下された二本のワイヤロープＲを、二個のプーリー３Ａ、３Ｂに案内するためのものである。ガイドローラ６には、中央に逆山形状の溝が形成され、この溝によりワイヤロープＲを垂直上下に安定して案内する構成としている。

また、複数のガイドローラ６には、ワイヤロープＲの外れ防止カバー６ｂがそれぞれ設けられている。この外れ防止カバー６ｂは、底辺を開口した円筒状に形成され、ガイドローラ６を覆うように回胴軸６ａの先端に設けられている。外れ防止カバー６ｂの側面上下には切り欠き部が設けられている。外れ防止カバー６ｂの内周は、ガイドローラ６の外周よりワイヤロープＲの太さの分よりも少し大きい径として、ガイドローラ６に外れ防止カバー６ｂを装着した状態で、外れ防止カバー６ｂの側面上下の切り欠き部を通して、ワイヤロープＲをガイドローラ６に着脱可能な構成としている。これにより、外壁検査ロボット１の枠本体１０を建造物の外壁の表面に沿って昇降動作させる際の左右揺動により、左右枠の複数のガイドローラ６からワイヤロープが外れることを防止することができ、ワイヤロープを二個のプーリー３Ａ、３Ｂに安定して案内することができる。

上記構成のアルミフレーム１１Ａにおいて、建造物の外壁に屋上から左右枠１１Ｌ、１１Ｒの間隔に応じて垂下された二本のワイヤロープＲは、ガイドローラ６を介して二個のプーリー３Ａ、３Ｂに巻き付けられる。プーリー３Ａ、３Ｂの回転表面には、逆山形状の３個のワイヤー溝３ｃ（図３参照）が形成されており、この３個のワイヤー溝３ｃに、ワイヤロープＲが複数回（図中は３回）巻き付けられる。これにより、プーリー３Ａに連結されている駆動用モータＭ１の回転方向（図中３の側面視における右回転又は左回転）に応じて、外壁に屋上から垂下された二本のワイヤロープＲの長さ（垂直方向の長さ）の範囲内において、外壁検査ロボット１は検査対象となる外壁に沿って昇降動作を行うことができるようにしている。

三角形状の左右枠１１Ｌ、１１Ｒを形成するアルミフレーム１１Ａには、アルミフレーム１１Ｂ、１１Ｃの一端が連結され、アルミフレーム１１Ｂ、１１Ｃの多端同士は連結されて、三角形の左右枠１１Ｌ、１１Ｒの水平に対向する一頂点１１Ｅが外壁側に突出して形成されている。この一頂点には、外壁と当接して外壁検査ロボット１を昇降可能とした回転体７が配設されている。この回転体７は、例えば、ゴム製のタイヤ等が好適に用いられ、外壁検査ロボット１が外壁に沿って昇降するときに建造物の外壁を傷つけないようにしている。

左右枠１１Ｌ、１１Ｒの上記アルミフレーム１１Ｂ、１１Ｃの多端で形成される一頂点１１Ｅにそれぞれ設けられた回転体７の中心を水平方向に一直線上に結んだ位置には、打診部２０が配設されている。この打診部２０は本実施形態における外壁を打診又は摺動して打診音又は摺動音を発生させる機能を有する。この打診部２０の詳細は後述する。打診部２０は、アルミフレーム１１Ｂ、１１Ｃの多端で形成される一頂点１１Ｅの近傍下方に正面視で両端をＵ字状に形成した取付板３０連結して設け、この取付板３０の外壁側に横枠１２と平行に配設されている。

このように、本実施形態の打診部２０を、左右枠１１Ｌ、１１Ｒにそれぞれ設けられた回転体７の中心を水平方向に一直線上に結んだ位置に配設することで、外壁検査ロボット１の昇降動作時に生じるピッチングによる影響を可及的に抑えることができる。これにより、打診部２０の打診棒２１の打診球２１ａと外壁とが当接する圧力を一定に保つことができ、外壁の正確な打診検査を行うことができる。

枠本体１０を構成する左右枠１１Ｌ、１１Ｒを水平に連結する複数（図中は６個）の横枠１２としては、これも角柱（又は角筒）状のアルミフレームが好適に用いられる。複数の横枠１２のうち任意の横枠１２の略中央部には、打診部２０で生起させる外壁の打診音又は摺動音を収音する集音マイク１６が配設されている。この集音マイク１６は、枠本体１０を形成する複数の横枠１２や枠本体１０に搭載されている各種機材により、打診部２０により生起させる外壁の打診音又は摺動音の集音が妨げられない位置に配設されている。

また、左右枠１１Ｌ、１１Ｒのそれぞれのアルミフレーム１１Ａを水平に連結する上下の横枠１２には、取付板部４０が垂直に連結されており、この取付板部４０の上下に無線機Ｔと電源部Ｂが配設されている。無線機Ｔは、集音マイク１６で収音した打診音又は摺動音を無線で送信する無線送受信機としての機能を有するものである。本実施形態における外壁の検査診断は、外壁と打診部による打診音又は摺動音（以下、外壁検査データともいう。）を、例えば、集音マイク１６により外壁検査データを収音し、収音した外壁検査データを無線機Ｔにより無線で所定の場所（但し、無線を正常に受信できる範囲）に設置された専用の解析ソフトがインストールされたパソコン（パーソナルコンピュータ）に送信し、この解析ソフトにより診断される。また、熟練の作業者が、無線機Ｔにより無線された外壁検査データを直接聴音することで、外壁の異常を診断してもよい。

また、無線機Ｔは、駆動用モータＭ１や打診部２０の作動を無線で受信する無線送受信機として機能するものである。すなわち、所定の場所に設置された専用の動作制御用ソフトがインストールされたパソコン（パーソナルコンピュータ）や作業者の手動による操作指示を、各種機器（駆動用モータＭ１や打診部２０）の作動信号として受信し、外壁検査ロボット１の昇降動作や打診部２０による外壁の検査を遠隔操作するためのものである。

電源部Ｂは、外部から外壁検査ロボットに供給された電力（例えば、ＡＣ１００Ｖ）を上述したプーリー３Ａの駆動用モータＭ１、打診部２０、無線機Ｔに必要な電力に変換して供給するためのものである。外部電力としては、電源部Ｂに充電式のバッテリ（蓄電池）を搭載することができる。これにより、外部電力を供給する電力供給ケーブル等を電源部Ｂに接続することが不要となる。つまり、外壁検査ロボット１は、外壁に屋上から垂下された二本のワイヤロープＲの長さの範囲内において、検査対象の外壁を単体で自立昇降することができる。なお、本発明においては、必ずしも電源部Ｂにバッテリが搭載されていることが必須ではなく、電力供給ケーブル等により電源部Ｂに電力を供給する構成でもよい。

また、外壁に屋上から垂下された二本のワイヤロープＲの下端には、重さの異なる（例えば、２ｋｇ、４ｋｇ、６ｋｇ）錘Ｗをそれぞれ吊下可能としている。これにより、気象状況（主に風力）に合わせて、ワイヤロープＲの下端に吊下げる錘Ｗの重量を調整することで、ワイヤロープＲのテンションを変更することができ、外壁を昇降する外壁検査ロボット１の左右の揺動を抑えることができる。これにより、外壁検査ロボット１がより安定した状態で打診部２０の各打診棒２１と外壁との摺動音を検出することができ、外壁の異常個所を正確に検出することができる。つまり、安定した外壁と打診部による打診音又は摺動音による外壁検査を行うことができる。

なお、二本のワイヤロープＲの下端には錘Ｗを係止するリングを設け、錘Ｗの上端にはリングに錘Ｗを係止するためのフックを設けることもできる。そして、このフックをワイヤロープＲの下端のリングに引っかけることで、簡易に錘Ｗを着脱することができるので、重さの異なる錘Ｗの交換が容易となる。なお、フックとしては、例えば、リングに着脱容易ではあるが、係止状態をロック可能な外れ止め金具を備えたフック等が好適に用いられる。

ここで、図４に示すように、屋上から垂下された二本のワイヤロープＲの下端を地面Ｇに打ち込んだアンカーＡＫに固定することもできる。この場合は、例えば、検査する外壁が不規則な風が舞う高層ビル街等の外壁であった場合、低気圧等で強風が予想される気象状況下において外壁検査を行う場合に用いられる方法であり、屋上から垂下された二本のワイヤロープＲの下端を地上のアンカーＡＫに最大の張力でかしめて固定する。このようにすることで、不規則な風が舞う高層ビル街や低気圧等で強風が予想される気象状況下であっても、外壁を昇降する外壁検査ロボット１の左右の揺動を最小限に抑えて、正確な外壁検査を行うことができる。

また、本実施形態の枠本体１０には、二個の赤外線ライト８を、地上に設置した赤外線カメラで撮像可能な位置及び向きに備えている。二個の赤外線ライト８は、左右枠１１Ｌ、１１Ｒを構成するアルミフレーム１１Ａを水平に連結する二本の横枠１２の対角線上に配設されている。この赤外線ライト８を、例えば、地上に設置され、バンドパスフィルタを装着した赤外線カメラで撮像することで、外壁に対する外壁検査ロボット１の位置を測位する。そして、所定の場所（地上の赤外線カメラに近傍）に設置された専用のマッピング用のパソコンにおいて、無線機Ｔより送信された外壁検査データと測位した外壁に対する外壁検査ロボット１の位置を関連付けてマッピングすることにより、外壁検査データの異常を検出した外壁の位置や検査済みの外壁及び未検査の外壁の位置を特定することができる。

以下、図１０を参照して外壁検査ロボット１の位置に基づいたマッピングの一例を説明する。図１０に示すように、マッピングとしては、予め外壁Ｈの検査領域ＭＰを３列５段のＭＰ１～ＭＰ１５の１５領域に区分けしている。なお、図１０においては、吊下装置Ｓを正面視左側に配置し、二本のワイヤロープＲの垂直上部に向かって、検査領域ＭＰの左下のＭＰ１からＭＰ５へと外壁Ｈに打診検査を行う。次に、吊下装置Ｓを正面視中央に配置し、二本のワイヤロープＲの垂直下部に向かって、検査領域ＭＰの左下のＭＰ６からＭＰ１０へと外壁Ｈに打診検査を行う。最後に、吊下装置Ｓを正面視右側に配置し、二本のワイヤロープＲの垂直上部に向かって、検査領域ＭＰの左下のＭＰ１１からＭＰ１５へと外壁Ｈに打診検査を行う。

図中楕円網掛け部ＥＲは、打診検査の結果異常が検出された外壁の場所を示し、図中一点鎖線は打診検査済みの領域、図中二点鎖線は未打診検査の領域を示している。図１０に示すように、無線機Ｔより送信された外壁検査データと赤外線カメラで測位した外壁に対する外壁検査ロボット１の位置を関連付けてマッピングすることにより、外壁検査データの異常を検出した外壁の位置をマッピングすることができ、補修対象データとして打診検査を行う外壁毎に専用のマッピング用のパソコンに記録することができる。

また、検査済みの外壁の領域及び未検査の外壁の領域も検査員が目視で確認することができ、当該外壁Ｈの外壁検査ロボット１による打診検査の進行状況等も的確に把握することが可能となる。

また、図示はしないが、本実施形態の外壁検査ロボット１においては、打診検査の結果異常と診断した個所にカラーマーカーを貼付することができるカラースプレー等を搭載することができる。具体的には、収音した外壁検査データ（打診音又は摺動音）を無線機Ｔにより無線で所定の場所に設置された専用の解析ソフトがインストールされたパソコン（パーソナルコンピュータ）に送信した結果、外壁の異常を検出した場合は、カラースプレーの作動信号を外壁検査ロボット１に送信し、無線機Ｔを介してカラースプレーの作動信号を受信した外壁検査ロボット１は、カラースプレー等を噴射させて異常を検出した個所にカラーマーカーを貼付する。これにより、外壁を補修する作業員の作業性の向上を図ることが可能となる。

以下、図１～５を参照して、本実施形態における打診部２０の構成及び動作を説明する。打診部２０は、上述したように、三角形の左右枠１１Ｌ、１１Ｒの水平に対向する一頂点１１Ｅにそれぞれ配設されている回転体７の中心を水平に一直線に結ぶ位置の取付板３０の外壁側下方に配設されている。打診部２０は、複数（本実施形態では５個）の打診棒２１が、取り付けフレーム２５に等間隔に設置されている。打診棒２１は、外壁Ｈ側先端の球状の打診球２１ａと、後端の円盤状の平板２１ｂと、取り付けフレーム２５に打診棒２１を固定する固定部２１ｄと、打診球２１ａと固定部２１ｄとの間に配設されたコイルスプリング２１ｃとにより構成される。打診棒２１の素材としてはＳＵＳ（ステンレス鋼）が好適に用いられ、打診球２１ａの直径は２０ｍｍ程度が望ましい。

打診部２０の駆動部は、モータＭ２と、このモータＭ２により回動自在に連結されたアルミロッド２２とにより構成される。アルミロッド２２には、所定の等間隔で円盤型のセットカラー２３が固設されており、このセットカラー２３の外周には、セットカラー２３の中心から放射状に回動ロッド２４が延設されており、この回動ロッド２４の先端は樹脂製の保護カバー２４ａで覆われている（図５参照）。

上記構成により、モータＭ２の回転に応じてアルミロッド２２が回転し、アルミロッド２２に所定の等間隔で固設されたセットカラー２３が回転する。これにより、図５に示すように、セットカラー２３の外周に設けられた垂直に回動する回動ロッド２４の先端（保護カバー２４ａ）が、打診棒２１の後端に垂直に連結された円盤状の平板２１ｂと接触し、水平に外壁Ｈから離れる方向に打診棒２１を移動させる（図５（ａ））。これにより、打診棒２１の打診球２１ａと固定部２１ｄとの間に配設されたコイルスプリング２１ｃが圧縮（図５（ｂ））される。

さらに、回転するセットカラー２３の外周に設けられた回動ロッド２４の保護カバー２４ａと、打診棒２１の後端に設けられた平板２１ｂとの接触が進行すると、保護カバー２４ａと平板２１ｂとが略３０度の角度で接触し、水平に外壁Ｈから最も離れる位置に打診棒２１を移動させる。これにより、打診棒２１の打診球２１ａと固定部２１ｄとの間に配設されたコイルスプリング２１ｃが最大に圧縮（図５（ｃ））される。

さらに、セットカラー２３が回転すると、保護カバー２４ａと平板２１ｂとの接触が外れることで、打診棒２１の外壁Ｈ側先端の打診球２１ａは、コイルスプリング２１ｃの圧縮が解放されて外壁Ｈ側に突出し、打診球２１ａと外壁Ｈとが衝突することで打診音が発生する。

なお、アルミロッド２２に固設された円盤型のセットカラー２３の外周に設けられた回動ロッド２４は、各セットカラー２３の外周に回転方向に異なる位相（例えば、略４５度）となるように、セットカラー２３の外周にそれぞれ延設されている。つまり、上述した、セットカラー２３の回転による回動ロッド２４の先端の保護カバー２４ａと打診棒２１の後端の平板２１ｂとの接触及び接触の解除は、それぞれ５個の打診棒２１毎にタイミングをずらす構成としている。これにより、５個の打診棒２１の打診球２１ａと外壁Ｈとが異なるタイミングで衝突することになり、発生する打診音が重複することなく集音マイク１６で集音することを可能としている。

また、打診棒２１の打診球２１ａと外壁Ｈとの摺動音を集音する場合は、全てのセットカラー２３の回転による回動ロッド２４の先端の保護カバー２４ａと、打診棒２１を構成する平板２１ｂとが接触しない位置で、モータＭ２の回転を停止した状態で行う。これにより、５個の打診棒２１の打診球２１ａと外壁Ｈとが確実に接触した状態で、打診棒２１の打診球２１ａと外壁Ｈとの摺動音を集音することができる。

また、本実施形態においては、三角形の左右枠１１Ｌ、１１Ｒの水平に対向する一頂点１１Ｅにそれぞれ設けられた回転体７は、枠本体１０が外壁Ｈを上下動する際に気象（主に、風）によって煽られたとしても枠本体１０と外壁Ｈが直に接触することを規制して外壁Ｈおよび枠本体１０が破損することを防止している。なお、打診部２０を構成する打診棒２１の先端の打診球２１ａの方が回転体７の外周部よりも僅かに外壁Ｈ側に突出するようにしている。従って、打診球２１ａと外壁Ｈとの接触が回転体７により妨げられることがない。

以下、図９を参照して、打診部の他の実施形態の構成及び動作を説明する。打診棒の他の実施形態を説明する。打診部２０Ａは、上述したように、三角形の左右枠１１Ｌ、１１Ｒの水平に対向する一頂点１１Ｅにそれぞれ配設されている回転体７の中心を水平に一直線に結ぶ位置の取付板３０の外壁側に配設されている。

打診部２０Ａは、一本の打診棒２１を有する電磁ソレノイド３３と、取付板３０の左右両端近傍の上面に水平報告に回動自在にそれぞれ配設された水平回転体３２と、左右の水平回転体３２の回転を伝達するベルト３４と、左右の水平回転体３２の一方（図中では右側）の水平回転体３２を水平に回動させるモータＭ３とにより構成されている。打診棒２１は、外壁Ｈ側先端に球状の打診球２１ａを有している。打診棒２１の素材としては、上述した打診部２０と同様にＳＵＳ（ステンレス鋼）が好適に用いられ、打診球２１ａの直径は２０ｍｍ程度が望ましい。

打診部２０Ａの駆動部は、モータＭ３と、このモータＭ３により水平報告に回動自在に連結された左右の水平回転体３２のうちの一方（図中では右側）の水平回転体３２と、この一方（図中では右側）の水平回転体３２の水平回転体３２の回転を他方（図中では左側）の水平回転体３２に伝達するベルト３４により構成される。

上記構成において、電磁ソレノイド３３に電力が供給されると、打診棒２１が水平方向前後に突出動作を行う。このとき、同時にモータＭ３に電力を供給すると、一方の水平回転体３２が水平に回転し、この回転が他方の水平回転体３２にベルト３４を介して伝達される。また、電磁ソレノイド３３はベルト３４の外壁側（図中前側）の連結部３４ａに連結されているので、モータＭ３の回転に伴い水平方向左右に移動する。つまり、モータＭ３は左右両端の水平回転体３２間をベルト３４は水平に往復運動するように正逆回転を繰り返す。これにより、打診部２０Ａにおける打診棒２１は、左右両端の水平回転体３２間を電磁ソレノイド３３の水平方向左右の移動により、外壁Ｈを打診しながら水平方向左右の移動を繰り返すことになる。

また、外壁Ｈの摺動音を収音する場合は、電磁ソレノイド３３への電力の供給を停止し、モータＭ３にのみ電力を供給する。これにより、電磁ソレノイド３３の一本の打診棒２１は突出した状態のまま停止する。この状態では、打診棒２１の打診球２１ａは外壁Ｈに当接した状態で水平方向左右に移動することになり、打診棒２１の打診球２１ａと外壁Ｈとの摺動音を発生させることができる。

外壁検査ロボット１は、図６に示すように、建築物Ｋの屋上に設置された吊下装置Ｓから垂下された二本のワイヤロープＲを、外壁検査ロボット１の左右枠１１Ｌ、１１Ｒを形成するアルミフレーム１１Ａにそれぞれ設けられた二個のプーリー３Ａ、３Ｂに複数回（例えば、３回）巻き付けた状態（図１参照）で、吊下装置ＳとワイヤロープＲの下端の錘Ｗとの間を昇降可能に配設されている。

吊下装置Ｓから垂下された二本のワイヤロープＲは、外壁検査ロボット１の上部（具体的には、最上部に設けられたガイドローラ６）と外壁Ｈとの間に角度θを形成した状態で、外壁検査ロボット１を外壁Ｈに対して昇降自在に吊下げている。このとき、外壁検査ロボット１の下方側のワイヤロープＲの下端にはそれぞれ錘Ｗが吊架されている。この構成により、外壁検査ロボット１は、吊下装置Ｓから垂下された二本のワイヤロープＲの張力Ｔ（図中白矢印）により外壁検査ロボット１の水平方向の揺れが規制される。また、外壁検査ロボット１の三角形の左右枠１１Ｌ、１１Ｒの一頂点１１Ｅ（回転体７や打診部２０が配設された側）に設けられた回転体７は、外壁Ｈに一定の押圧力Ｐ（図中黒矢印）で押圧される。この押圧力Ｐにより、外壁検査ロボット１がビル風などにより外壁Ｈから離れようとする動きを抑制する。さらに、回転体７は上述したようにゴム製のタイヤ等が好適に用いられるため、この回転体７と外壁Ｈとの間には、摩擦係数と押圧力Ｐに比例した摩擦力が発生するため、さらに、外壁検査ロボット１の水平方向の揺れが抑制される。

このとき、二本のワイヤロープＲの張力Ｔは、『Ｔ＝（「外壁検査ロボット１の重量」＋「錘Ｗの重量」×２）／２ｃｏｓθ』の計算式で算出することができ、外壁検査ロボット１にかかる外壁Ｈへの押圧力Ｐは、『Ｐ＝ｔａｎθ×（「外壁検査ロボット１の重量」＋「錘Ｗの重量」×２）／２』の計算式で算出することができる。また、上述したように、錘Ｗは重量（例えば、２、４、６ｋｇ）の異なる錘Ｗを気象条件に応じて選択的に二本のワイヤロープＲの下端に着脱自在としている。このため、この錘Ｗの重量を大きくすることにより、上記張力Ｔ及び押圧力Ｐも大きくすることができる。この構成により、気象条件（主に風力）に応じて、常に外壁検査ロボット１の三角形の左右枠１１Ｌ、１１Ｒの一頂点１１Ｅ（特に、回転体７及び打診部２０）と外壁Ｈとを一定の押圧力Ｐで接触させた状態で、外壁Ｈの表面における外壁検査ロボット１の安定した昇降動作を実現することができる。これにより、外壁Ｈと打診部２０による正確な打診音又は摺動音を検出することができ、外壁Ｈの異常個所を正確に検出することが可能となる。

また、上述したように、本実施形態の枠本体１０を構成する左右枠１１Ｌ、１１Ｒは矩形平板状の３本のアルミフレーム１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃのそれぞれの端部を連結して三角形を形成している。そして、三角形の左右枠１１Ｌ、１１Ｒの対向する一頂点１１Ｅが検査対象の建造物の外壁と当接するように配設される。そして、３本のアルミフレーム１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃのそれぞれの連結端部の位置を可変とすることで、検査対象の建造物の外壁Ｈと当接する三角形の左右枠１１Ｌ、１１Ｒの対向する一頂点１１Ｅの角度を変更することができる。

具体的には、図７に示すように、アルミフレーム１１Ａの上端と、アルミフレーム１１Ｂの一端との連結箇所に垂直に長い長穴１１ｄを設け、この長穴１１ｄの任意の位置でアルミフレーム１１Ｂの一端を連結可能とする。図７（ａ）には、アルミフレーム１１Ａの長穴１１ｄの最上端において、アルミフレーム１１Ｂの一端を連結した場合を示す。図７（ｂ）には、アルミフレーム１１Ａの長穴１１ｄの最下端において、アルミフレーム１１Ｂの一端を連結した場合を示す。

このように、アルミフレーム１１Ａの上端とアルミフレーム１１Ｂの一端との連結箇所を変更可能することで、図７（ａ）においては、アルミフレーム１１Ｂの他端とアルミフレーム１１Ｃの他端との連結部で構成される三角形の左右枠１１Ｌ、１１Ｒの水平に対向する一頂点１１Ｅは相対的に鈍角なθ１となる。図７（ｂ）においては、アルミフレーム１１Ｂの他端とアルミフレーム１１Ｃの他端との連結部で構成される三角形の左右枠１１Ｌ、１１Ｒの水平に対向する一頂点１１Ｅは相対的に鋭角なθ２となる。

このように、一頂点１１Ｅの角度を変更可能とすることで、上述した外壁検査ロボット１の上部（具体的には、最上部に設けられたガイドローラ６）と外壁Ｈとの間に形成される角度θを変更することができる。これにより、上述した図６に示す二本のワイヤロープＲに発生する張力Ｔや外壁検査ロボット１の三角形の左右枠１１Ｌ、１１Ｒの一頂点１１Ｅに設けられた回転体７を外壁Ｈに押し付ける押圧力Ｐの数値も変更することができる。図７（ａ）では角度θを相対的に小さく、図７（ｂ）では角度θを相対的に大きくすることができる。このように、検査する外壁状況（主に風力）に応じて、外壁検査ロボット１の上部と外壁Ｈとの間に形成される角度θを調整可能とすることで、より風力の影響を受けにくくすることができ、安定した外壁と打診部による打診音又は摺動音による外壁検査を行うことができる。

また、本実施形態においては、枠本体１０の外壁Ｈに対する横幅（具体的には、横枠１２の長さ）を変更可能とすることができる。つまり、図８に示すように、横枠１２を大きさの異なる二種類の角筒で形成し、相対的に大きい角筒１２Ａの内部に、角筒１２Ａよりも一回り小さい角筒１２Ｂを内嵌可能とし、固定ネジ１２ｃにより角筒１２Ａに内嵌される角筒１２Ｂを締結固定することで任意の長さの横枠１２に変更可能とする。

図８（ａ）に示すように、角筒１２Ａの内部に内嵌される角筒１２Ｂの長さが短い場合は、外壁Ｈの水平方向に相対的に長い外壁検査ロボット１を構成することができる。また、図８（ｂ）に示すように、角筒１２Ａの内部に内嵌される角筒１２Ｂの長さが長い場合は、外壁Ｈの水平方向に短い外壁検査ロボット１を構成することができる。

このように、枠本体１０を構成する左右枠１１Ｌ、１１Ｒを水平に連結する複数（図中は６個）の横枠１２の水平方向の長さを可変とすることで、検査対象となる建造物の外壁Ｈの幅に応じた外壁検査ロボット１を構成することができる。また、この場合、打診部２０を構成する打診棒２１の配置や数も外壁検査ロボット１の水平方向の長さに応じて可変とすることが望ましい。

最後に、上述した実施形態の説明は本発明の一例であり、本発明は上述の実施形態に限定されることはない。このため、上述した実施形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。

１ 外壁検査ロボット
３Ａ プーリー
３Ｂ プーリー
６ ガイドローラ
７ 回転体
１０ 枠本体
１１Ｌ 左枠
１１Ｒ 右枠
１１Ａ アルミフレーム
１１Ｂ アルミフレーム
１１Ｂ アルミフレーム
１２ 横枠
１６ 集音マイク
２０ 打診部
２１ 打診棒
３０ 取付板
４０ 取付板部
Ｂ バッテリ
Ｈ 外壁
Ｍ１ 駆動用モータ
Ｍ２ モータ
Ｒ ワイヤロープ
Ｓ 吊下装置
Ｔ 無線機
Ｗ 錘

Claims (6)

1. 側面視で略三角形状の左右枠と、この左右枠を水平に連結する複数の横枠と、により枠本体を形成し、
   前記左右枠は、
   駆動用モータにより回動自在とした二個のプーリーと、
   前記プーリーにワイヤロープを案内する複数のガイドローラと、
   建造物の外壁と当接して前記枠本体を昇降可能とした回転体と、を備え、
   前記枠本体は、
   外壁を打診又は摺動する打診部と、
   前記打診部による外壁の打診音又は摺動音を収音する収音マイクと、
   前記収音マイクで収音した打診音又は摺動音を無線で送信するとともに、前記駆動用モータ、前記打診部の外部操作信号を無線で受信する無線送受信機と、
   前記駆動用モータ、前記打診部、前記無線送受信機に電力を供給する電源部と、を備え、
   建造物の外壁に屋上から前記左右枠の間隔に応じて垂下された二本のワイヤロープを前記左右枠の前記プーリーに巻き付け、前記無線送受信機で受信した外部操作信号に応じて前記駆動用モータを回転させることにより前記枠本体が建造物の外壁を昇降可能としたことを特徴とする外壁検査ロボット。
2. 前記打診部は、
   外壁を打診する少なくとも一個以上の打診棒を備え、
   前記打診棒を水平方向に変位させることで発生する前記打診棒の先端と外壁との打診音、又は、前記打診棒の外壁側の先端を外壁に押圧した状態で、前記枠本体を上下方向に移動させることで発生する前記打診棒の先端と外壁との摺動音により、建造物の外壁の状態を診断することを特徴とする請求項１に記載の建築物の外壁検査ロボット。
3. 前記枠本体は、
   少なくとも一個以上の赤外線ライトを、地上に設置した赤外線カメラで撮像可能な位置及び向きに備え、
   前記赤外線ライトを前記赤外線カメラで撮像することで、外壁に対する外壁検査ロボットの位置を測位することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の建築物の外壁検査ロボット。
4. 前記打診部は、前記左右枠にそれぞれ設けられた回転体の中心を水平方向に一直線上に結んだ位置に配設されることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の建築物の外壁検査ロボット。
5. 前記左右枠の複数のガイドローラは、ワイヤロープの外れ防止カバーをそれぞれ備えていることを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の建築物の外壁検査ロボット。
6. 外壁に屋上から垂下された二本のワイヤロープの下端には、重さの異なる錘をそれぞれ吊下可能としたことを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の建築物の外壁検査ロボット。

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