JPH03208765A - 移動ロボットを用いた配管内部点検方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、配管を内面から点検する移動ロボットを用
いた配管内部点検方式に関し、詳しくは、原子力発電所
や火力発電所等における垂直または急勾配の配管中を移
動して超音波測定により内部欠陥等を移動距離対応に検
出する配管点検システムにおいて、算出されるロボット
の移動距離の誤差を低減することができるようなロボッ
トの移動距離算出方式に関する。

［従来の技術］ 従来の配管内点検用の移動ロボット（以下ロボット）の
一例を第４図及び第５図により説明する。

１は、配管４の内部において配管４のほぼ軸線に沿うよ
うに設けられた本体１ａと、本体１ａの前部に設けた、
超音波探触子，カメラ等を有するセンサ一部１ｂと、本
体１ａの後部に設けた配管４の軸線方向に伸縮するシリ
ンダ１ｃと、本体１ａより配管４の軸線と直角方向に伸
縮する複数のアーム１ｄとよりなる前車である。

本例においてはアーム１ｄは、本体１ａの前部及び後部
に各４本が円周に等ピッチで設けられている。２は、前
車１に自在継手３を介して連結された後車で、前車１と
同様に、配管４のほぼ軸線に沿って設けた本体２ａと、
本体２ａより配管４の軸線と直角方向に伸縮する複数の
アーム２ｄより構成されている。Ｒは、前車１、自在継
手３及び後車２よりなる配管内点検用のロボットである
。

５はロボッ｝Ｈに対する動力供給用及び信号用のケーブ
ルで、ロボットＲの下端部より吊るされている。第５図
は、ロボットＲの配管４内における歩行移動の動作手順
を示すもので、図示矢印方向に移動する場合、まず、（
ａ）の状態、つまりアーム１ｄ．２ｄとも配管４の内周
面４ａを押圧するまで伸長し、ロボットＲの移動するこ
とができない状態から、前車ｌのアーム１ｄを短縮した
（ｂ）の状態にし、ついでシリンダ１ｃを伸長して（Ｃ
）の状態にする。つぎに前車１のアーム１ｄを伸長し配
管４の内周面４ａを押圧して前車１が移動出来ない状態
（ｄ）とし、後車２のアーム２ｄを短縮した（ｅ）の状
態にする。（ｅ）の状態でシリンダ１ｃを短縮して（ｆ
）の状態とし、アーム２ｄを伸長すると前記（ａ）と同
じ（ｇ）の状態となり前記（ａ）の状態に復す。以上の
動作を繰り返すことにより水平状態の管はもちろん垂直
状態の管においても移動が可能である。なお、反対方向
への移動は前車１と後車２との動作を逆にすればよい。

この場合の歩行は、シリンダの伸び縮みの１サイクルに
対応して行われ、１歩分の歩行を１ステップとすれば、
その移動距離は、ステップ回数×シリンダの伸び量で与
えられる。そこで、１ステップの信号或はシリンダの伸
縮信号をケーブル５を介してロボットに与えるとともに
、その回数を計数することでロボットの移動量（移動距
離）を算出できる。

［解決しようとする課題］ このような配管内点検用ロボッ｝Ｒが配管内部を移動す
る場合には、スケールなどの影響による移動誤差、すべ
りやシリンダの伸縮誤差等によりシリンダの伸縮量と歩
行距離とが対応せずにずれてきて、そのずれが累積され
て行く。特に、垂直管或は急傾斜管を登ったり、下がっ
たりすると、累積される誤差が大きくなり、それがロボ
ットの移動距離が長くなればなるほどさらに重なってい
く。そこで、実際の欠陥がある場所と測定された位置と
の対応が十分に採れなくなり、正確な測定データが得ら
れない欠点がある。

この発明は、このような従来技術の問題点を解−５− 決するものであって、ロボットの移動距離の累積誤差を
低減して実際に近い移動距離データを得ることができる
移動ロボットを用いた配管内部点検方式を提供すること
を目的とする。

［課題を解決するための手段コ このような目的を達成するための本発明の移動ロボット
を川いた配管内部点検方式の構成は、移動ロボット側に
その移動方向の軸と鉛直とのなす角度を検出する角度セ
ンサが設けられ、配管内の曲折点においてその曲折点で
検出される角度センサの検出角度の判定値を検査データ
処理装置が記憶していて、移動ロボットから送出された
角度センサの検出角度が判定値の範囲にあるときに曲折
点と判定してこの曲折点を次の移動についての基準点と
して移動ロボットの移動量を算出するものである。

［作用］ このように、移動ロボット側にその移動方向の軸と鉛直
とのなす角度を検出する角度センサを設けているので、
この角度センサの検出角で曲折点−６− の位置が検出でき、配管の曲折点の位置を検出してそこ
を基準点として以後の移動距離を算出し、これを曲折点
ごとに行えば、誤差がある曲折点から次の曲折点までの
累積で止まり、それ以上累積されることがなくなる。

また、実際の配管の距離により移動距離を曲折点までの
実際の距離を用いて算山すれば、移動開始点からの距離
がより正確に得られるので、欠陥等の位置データがより
正確なものとなり、精度の高い点検データを得ることが
できる。

［実施例］ 以Ｆ１図面を用いてこの発明の−・実施例について説明
する。

第１図は、この発明の移動ロボットを用いた配管内部点
検方式を適用した歩行ロボットによる配管点検システム
のブロック図であり、第２図は、その曲折点／距離●角
度データテーブルの説明図、第３図は、その配管の一例
を示す配管ルート図である。なお、第４図と同等の構成
要素は同−の符号で示し、その説明を割愛する。

第１図において、ロボットＲには、その前車１の内部に
点線で示すように重り角度センサ６が内蔵されている。

この重り角度センサ６は、センサ部が重力カ向に位置す
る重り部分と、これをロボッ｝Ｒの中心軸に垂直な面内
において回転可能に支持し、かつ、軸と重りとの角度を
検出するポテンショメータを有する角度検出機構部分と
から構成されている。

７は、検査データ処理装置であって、マイクロプロセッ
サ７１と、インタフェース７２と、メモリ７３、超音波
探傷装置７４、その他、ディスプレイ、磁気ディスク記
憶装置（図示せず）等がバス７５を介して相互に接続さ
れていて、メモリ７３には、超音波検査プログラム７３
ａ１ロボット歩行制御プログラム７３ｂ１移動量算出プ
ログラム７３ｃ１角度判定プログラム７３ｄ１曲折点／
距離●角度データテーブル７３ｅ等が格納されている。

ここで、ロボット歩行制御プログラム７３ｂは、欠陥測
定の画像採取が終了した時点で起動され、ロボットＲを
次に１ステップ歩行させるためにシリンダ１ｃを伸ばし
て縮ませる信号を発生してロボッ｝Ｒを１歩分（１ステ
ップ）歩かせる制御をする。この制御とともに、このプ
ログラムは、メモリ７３のパラメータ領域に記憶してあ
る変数としての歩行ステップ数Ｎを前記の１ステップ歩
行に伴って１だけ更新する。そして、角度判定プログラ
ム７３ｄを起動する。

角度判定プログラム７３ｄは、ロボット歩行制御プログ
ラム７３ｂに起動され、ロボットＲから送出される重り
角度センサ６から得られる角度ｅを曲折点／拒離●角度
データテーブル７３ｄの各曲折点Ｐｉ　−ｐｓ　ｔ　　
●●●対応に設けられた判定角度θＬ　１　−ｅ　Ｌ　
５　＋　　●●●（角度の下限値）〜ｅ■１〜ｅＨｓｗ
　　●●●（角度の上限値）とに基づき最初の萌折点と
してＰ１＋次のＰ２というように順次対応する判定角度
値を参照して、それらと角度センサ６から得られる角度
とを比較してそのそれぞれの角度範囲θｔ−ｏｎの範囲
に角度センサ６から得られた現在の角度が入っているか
否−９− かを判定し、その範囲に入っているときに現在のロボッ
｝Ｒの位置がその曲折点の通過点と判定する。この通過
点と判定したときにはメモリ７３に記憶された歩行ステ
ップ数Ｎをゼロにクリアする。

このことにより、先の歩行ステップ数Ｎは、第３図に示
される配管の曲折点Ｐ１〜Ｐｓｖ　　●●●でリセット
され、これらにより分割される区間に対応してその区間
内での歩行ステップを示すことになる。なお、このプロ
グラムは、判定処理が終了した時点移動量算出プログラ
ム７３ｃを起動する。

移動量算出プログラム７３ｃは、角度判定プログラム７
３ｄにより起動されて前記の歩行ステップ数Ｎをメモリ
から読出して、萌折点／距離●角度データテーブル７３
ｄの各曲折点Ｐｌ−Ｐ５，●●●の実際の配管のスター
ト点Ｏ（原点）から曲折点までの実測データＮｌｌ−Ｍ
ｓ　＋　　●●●（第３図参照）により曲折点Ｐ２以降
の移動位置においてその時のスタート点０からの移動距
離データｍｉをｍｉ　＝ＭＩ−ｔ　＋ＮＸ　（１ステッ
プ移動量）により算出する。ただし、ｉは、各曲折点の
番号−１０一 に対応し，ｍｌは、その曲折点を越えた区間におけるス
タート点からの距離を意味し、Ｎはロボット歩行制御プ
ログラム７３ｂにより更新されたその区間におけるステ
ップ数である。なお、曲折点Ｐ２以前のスタート点Ｏか
ら曲折点ＰＩ　までの区間の距離は、Ｍ＝０が前式に代
入されて、ｍｌ　”Ｎ×（１ステップ移動量）として算
出される。

そして、このプログラムは、移動距離を算出するとそれ
をメモリ７３の所定領域に記憶するとともに超音波検査
プログラム７３ａを起動する。

超音波検査プログラム７３ａは、第３図に示される配管
の曲折点Ｐ１〜Ｐ　５　＋　　●●●で分割される区間
に対応する歩行ステップ数Ｎに対応して配管４の周囲の
状態を超音波探偏により、例えば、その周囲のＣスコー
プ像を採取して画像データに展開し、その区間の歩行ス
テップ数Ｎの番号と区間（例えば、曲折点ＰＩで管理さ
れ、曲折点Ｐｉから次の曲折点ＰＩ＋ｔ　までの区間に
対応）とを表す識別コードに従って採取した画像データ
がメモＵ　７　３に記憶され、それがディスプレイに表
示される。そして、メモリ７３の画像データは、そのス
テップ番号と区間とで識別されてその識別コードに対応
して算出した距離の情報とともに磁気ディスク記憶装置
に転送されて記憶される。その結果、後からこの識別コ
ードでその距離と画面データとを読出して再生すること
ができる。

ところで、このような点検検査の処理手順については、
ここでは、前記説明の通りにプログラムが起動されて実
行されることになるのでその説明を割愛する。

このように各区間ごと分割して距離をその前の曲折点を
基準として算出するようにしているので、実際のロボッ
トの移動量は、各曲折点対応に実測した移動量を基準と
した距離に変換されて算出される。その結果、累積誤差
が各区間内にとどまり、他の区間のものが累積されて入
り込むことはない。

ところで、この実施例では、判定角度は、第３対応して
採取されるものであるが、これが水平方向の傾斜角とし
て測定されたものであれば、重り角度センサ６から得ら
れる角度は水平方向の角度を変換するか、判定値側を鉛
直から測定した角度に変換してから両者を比較すること
が必要である。

また、これらの比較される角度は、本来、曲折点か否か
を判定するだけであるので、立体角を採用しなくても、
ある方向においてある程度の角度があれば判定可能であ
る。そこで、例えば、配管をＸ　−　Ｙ　Ｓｌ’　ｉｆ
ｉｉに段影してその傾斜角として採取し、角度センサ６
の検出角度を前記のＸ−Ｙ平面の投影角度成分として検
出するようにしてこれらを範囲比較することでも十分で
ある。

以上説明してきたが、実施例では、実測データによりス
タート０からの距離として算出しているが、これは、実
測データを加えて算出することなしに、単に、区間ごと
に距離を算出してそれにより画像データ等の測定データ
を管理し、データ処理するものであってもよい。

実施例では、曲折点を順番に判定するようにし−でいる
が、各曲折点に同一の判定値がなければ、どのような順
序で判定してもよく、判定値を順次−１３− 比較してどの曲折点かを判定してもよい。この場合、２
つ以上同じ判定範囲が重複するものでは他のパラメータ
によりいずれかを決めてもよい。

［発明の効果コ 以上説明したように、この発明にあっては、移動ロボッ
ト側にその移動方向の軸と鉛直とのなす角度を検出する
角度センサを設けているので、この角度センサの検出角
で曲折点の位置が検出でき、配管の曲折点の位置を検出
してそこを基準点として以後の移動距離を算出し、これ
を萌折点ごとに行えば、誤差がある曲折点から次の曲折
点までの累積で止まり、それ以Ｅ累積されることがなく
なる。

また、実際の配管の距離により移動距離を曲折点までの
実際の距離を用いて算出すれば、移動開始点からの距離
がより正確に得られるので、欠陥等の位置データがより
正確なものとなり、精度の高い点検データを得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の移動ロボットを用いた配一１４一 管内部点検方式を適用した歩行ロボットによる配管点検
システムのブロック図、第２図は、その曲折点／距離●
角度データテーブルの説明図、第３図は、その配管の一
例を示す配管ルート図、第４図は従来の配管内点検用の
ロボットの一例を示す図、第５図は第４図に示すロボッ
トの配管内における移動の動作手順を示す図である。 １・・・前車、２・・・後車、３・・・自在継手、４・
・・配管、５・・・ケーブル、６・・・重り角度センサ
、７・・・検査データ処理装置、７ｌ・・・マイクロプ
ロセッサ、７２・・・インタフェース、 ７３・・・メモリ、７４・・・ディスプレイ、７５・・
・磁気ディスク記憶装置、 ７６・・・超音波探傷部、７７・・・バス、７３ａ・・
・超音波検査プログラム、 ７３ｂ・・・ロボット歩行制御プログラム、７３ｃ・・
・移動量算出プログラム、 ７３ｄ・・・角度判定プログラム７３、７３ｅ・・・曲
折点／距離●角度データテーブル。 −１５ー 第 ２ 図 特開平３ ２０８７６５　（６） 第 ４ 図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）超音波探触子等の配管内の状態を検査するセンサ
   を有し、配管の内部を移動して配管内の状態についての
   検査結果を送出する配管内点検用の移動ロボットと、前
   記検査結果を受ける検査データ処理装置とを備える配管
   点検システムにおいて、前記移動ロボットはその移動方
   向の軸と鉛直とのなす角度を検出する角度センサを有し
   、前記検査データ処理装置は前記配管内の曲折点におい
   てその曲折点で検出される前記角度センサの検出角度の
   判定値を記憶していて、前記移動ロボットから送出され
   た前記角度センサの検出角度が前記判定値の範囲にある
   ときに前記曲折点と判定してこの曲折点を次の移動につ
   いての基準点として前記移動ロボットの移動量を算出す
   ることを特徴とする移動ロボットを用いた配管内部点検
   方式。
2. （２）算出された移動ロボットの移動量は、曲折点まで
   の配管の実際の距離により移動開始点からの移動距離と
   して算出されることを特徴とする請求項１記載の移動ロ
   ボットを用いた配管内部点検方式。
3. （３）判定値は配管を特定平面へ投影した場合の曲折点
   の傾斜角度であって、移動ロボットから送出された前記
   角度センサの検出角度及び前記判定値のいずれか一方が
   他方の角度測定条件に変換されて前記検出角度と前記判
   定値とが比較されることを特徴とする請求項１又は２記
   載の移動ロボットを用いた配管内部点検方式。