JPH09276815A - 管内作業ロボット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ホース等が管内で詰まったり、作業装置が滑
ってもこれら状態を検出しすることで、管内および作業
ロボット自体にも損傷を与えることを防止する。 【解決手段】 管内の回収物を搬送するホース等43を索
引しながら走行する作業装置50と、ホース等43の送り出
し及び巻き戻しを行うホース等索引装置とから構成され
ている作業ロボットに、作業装置50と前記ホース等43の
間に作用する作用力を検出する力検出器41を設け、この
力検出器41される作用力に基づき作業装置50とホース等
索引装置の操作を行うようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ホース等を牽引し
ながら作業する管内作業ロボットに関する。

【０００２】

【従来の技術】発電所における海水管、公共設備として
の下水道管、化学プラントにおける輸送管等において
は、メンテナンスを実施するため作業ロボットが管内を
搬送する必要がある。また、管内に限らず人が容易に近
付くことのできない場所においては、作業ロボットを遠
隔操縦により誘導する必要がある。

【０００３】従来のこの種の作業ロボットとしては、特
開平6-257210号公報に示すように配管内に集められた付
着物を吸引回収する堆積物回収装置や、特願平6-335342
号公報に示すように配管内に集められた付着物を吸引回
収する配管内堆積物回収装置及びその走行支援装置等が
提案されている。これらの提案におけるホースおよびケ
ーブル等（以下ホース等）の牽引手段は、ホース等を送
り出したり巻き戻したりするホース等牽引装置を、作業
装置からの進行方向および速度情報を基に、前進時には
送り出し、後進時には巻き戻しをしている。または、作
業装置の動きに合わせて作業者がホース等の操作をして
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来方式に
おいては例えばホース等の材質の剛性が高い場合、曲管
を通過する際作業装置に同期してホース等を送り出した
り巻き戻したりしてもホース等が管壁に引っかかった場
合その検知手段を持たないため、ホース等が管壁に引っ
かかっているのか作業装置がホース等を引きすぎている
のか区別ができない。この状態においては、作業装置に
同期したホース等の牽引は実現できない。作業装置に同
期したホース等の牽引が実現できない場合、ホース等が
管に詰まって作業装置がスリップしても検知できず、配
管に損傷を与える恐れがある。

【０００５】また、ホース等が重い場合や長い場合もホ
ース等の材質の剛性が高い場合と同様に、管壁等に引っ
かかったりして、作業装置に同期した牽引が実現でき
ず、配管に損傷を与える恐れがある。

【０００６】また、作業者が作業位置に合わせてホース
等を操作する場合、剛性が高い，重い，長いホース等を
操作するのは多人数を要し、重労働である。以上のよう
に、剛性が高い，重い，長いホース等を作業装置にて牽
引するには、多くの技術課題がある。

【０００７】本発明の目的は、上記問題を考慮してなさ
れたもので、ホース等が管に詰まることなく作業装置が
スリップしても検知可能で配管に損傷を与える恐れがな
いホース等を牽引しながら作業する管内作業ロボットを
提供する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
管内の回収物を搬送するホース等を索引しながら走行す
る作業装置と、前記ホース等の送り出し及び巻き戻しを
行うホース等索引装置と、前記作業装置と前記ホース等
の間に作用する作用力を検出する第１検出手段と、前記
第１検出手段により検出される前記作用力に基づき前記
作業装置と前記ホース等索引装置の操作を行う手段とを
備えたことを特徴とする。

【０００９】請求項１に係る本発明のホース等を牽引す
る管内作業ロボットは、作業装置とホース等の間の作用
力を検出する第１検出手段として、作業装置とホース等
の間に水平方向にホース等を挟むように２ケ具備された
第１検出手段からフィードバックされた情報を基に、作
業装置とホース等牽引装置を動作させることで、剛性が
高い，重い，長いホース等を走行装置にて牽引すること
が可能である。

【００１０】請求項２に係る発明は、管内の回収物を搬
送するホース等を索引しながら走行する作業装置と、前
記ホース等の送り出し及び巻き戻しを行うホース等索引
装置と、ホース等索引装置に設けられたホース等の滑り
を抑える加圧手段と、前記加圧手段の作用力を検出する
第２検出手段と、前記第２検出手段により検出される作
用力に基づき前記作業装置と前記ホース等索引装置の操
作を行う手段とを備えたことを特徴とする 請求項２に係る本発明のホース等を牽引する管内作業ロ
ボットは、ホース等牽引装置に具備されたホース等の滑
りを防止するための加圧ローラの作用力を検出する第２
検出手段として、ホース等が緩んだり引っ張られたりす
るときの加圧ローラに対する作用力を第２検出手段から
フィードバックさせ、その情報を基に作業装置とホース
等牽引装置を動作ささせることで、剛性が高い，重い，
長いホース等を作業装置にて牽引することが可能であ
る。

【００１１】請求項３に係る発明は、管内の回収物を搬
送するホース等を索引しながら走行する作業装置と、前
記ホース等の送り出し及び巻き戻しを行うホース等索引
装置と、前記ホース等の一定距離毎の作用力を検出する
第３検出手段と、前記第３検出手段により検出される作
用力に基づき前記作業装置と前記ホース等索引装置の操
作を行う手段とを備えたことを特徴とする 請求項３に係る本発明のホース等を牽引する管内作業ロ
ボットは、ホース等の中の一定距離毎の作用力を検出す
る第３検出手段として、一定距離毎にホース等の中に水
平方向にホース等を挟むように２ケ具備された力検出器
からフィードバックされた情報を基に、作業装置とホー
ス等牽引装置を動作させることで、剛性が高い，重い，
長いホース等を走行装置にて牽引することが可能であ
る。

【００１２】請求項４に係る発明は、管内の回収物を搬
送するホース等を索引しながら走行する作業装置と前記
ホース等の送り出し及び巻き戻しを行うホース等索引装
置とからなる作業ロボットにおいて、前記作業装置と前
記ホース等の間に作用する作用力を検出する第１検出手
段と、前記ホース等索引装置に設けられたホース等の滑
りを抑える加圧手段の作用力を検出する第２検出手段
と、前記ホース等の一定距離毎の作用力を検出する第３
検出手段と、前記第１乃至第３検出手段で検出される少
なくとも１つの作用力に基づき前記作業装置と前記ホー
ス等索引装置の操作を行う手段とを備えたことを特徴と
する 請求項４に係る本発明のホース等を牽引する管内作業ロ
ボットは、第１〜第３検出手段の検出値の信号に基づい
て、走行装置およびホース等牽引装置の速度および方向
を制御する。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
面を参照して説明する。本発明の実施の形態である管内
作業ロボットは、図１そして図２の作業装置50と図３の
ホース等牽引装置110 から構成されている。

【００１４】図１は作業ロボットの作業装置の平面図、
図２はその側面図を示す。作業装置50のロボット側連結
部40a には、作業装置50に搭載するコントローラを収納
しているコントローラボックス51が固定されており、そ
の下には走行用の補助車輪52が装着される。ロボット側
連結部40a は、ホース側連結部40b と力検出器41および
シャフト44により接続されている。力検出器41はホース
等による作用力を検出し、その情報を作業ロボットのコ
ントローラに送信する。その後、作業ロボットのコント
ローラから主コントローラ（図示せず）に有線または無
線方式で送信する。また、力検出器41は地面に平行にホ
ース等43を挟むように２ケ具備されている。これらフィ
ードバック情報はリアルタイムでコントローラに送信さ
れる。ロボット側連結部40a とホース側連結部40b はジ
ャバラ状のホースであり、伸縮および屈曲状態に耐えら
れる構造である。

【００１５】図３にホース等牽引装置110 を示す。車輪
93付の架台94上にホース等43を巻き戻したり送り出した
りするドラム95が設置されている。ドラム95は２枚の大
径円盤102 を複数のシャフト103 で結合した構造で軸13
6 回りに回転する。その大径円盤102 外周には各々チェ
ーン（図示せず）が巻き付けられており、それらは歯車
121 を介してサーボモータ105 に繋がっている。

【００１６】ホース等43をドラム95のシャフト103 に押
し付けるための加圧ローラ113 を軸114aおよび114b回り
の自在に回転する梁100aおよび100bに装着し、その押し
付け量をターンバックル115 により調整する。加圧ロー
ラ113 とターンバックル115の間に力検出器41を設置
し、ホース等43の状態により変化する加圧ローラ113 に
かかる作用力を検出する。

【００１７】図４にホース等43の中の一定距離毎の作用
力を検出する力検出手段を示す。構成は、図１と同様で
あり、力検出器41がホース等43の中に一定距離毎に複数
設置される。これら力検出器41からの情報は、有線また
は無線方式で作業ロボットのコントローラに送信され、
その後、作業ロボットのコントローラから主コントロー
ラ（図示せず）に有線または無線方式で送信する。ま
た、力検出器41は地面に平行に２ケ具備されている。こ
れらフィードバック情報はリアルタイムでコントローラ
に送信される。ロボット側連結部40a とホース側連結部
40b はジャバラ状のホースであり、伸縮および屈曲状態
に耐えられる構造である。

【００１８】次に、本実施の形態の動作を説明する。図
１に示す本実施の形態の作業装置50を例えば配管内に搬
入するには、作業装置50にて牽引するホースおよびケー
ブル等を繋ぎ込み、図３に示す様にホース等牽引装置11
0 のドラム95のシャフト103 と加圧ローラ113 の間に挟
み込む。滑らないようターンバックル115 で調整する。
作業装置50が前進するにつれホース等43が引っ張られる
ため力検出器41に引っ張られた時に生じる力が作用す
る。この作用力をコントローラにフィードバックし、そ
の量に応じてホース等牽引装置110 にてホース等43を送
り出す。送り出し過ぎの場合検出器41にかかる力が小さ
くなるため作業装置50の走行速度を速めるかまたはホー
ス等牽引装置110 のホース等の送り出しを遅くする。ま
た、地面に平行にホース等43を挟むように２ケ具備され
た力検出器41は曲管等の曲がった部分を走行中は左右の
力検出器41でそれぞれ異なる作用力をフィードバックす
る。

【００１９】図３のホース等牽引装置110 に具備された
力検出器41によれば、作業装置50が前進しホース等43が
引っ張られた場合、ホース等43は矢印111 の如く加圧ロ
ーラ113 を押し上げ上昇する。ホース等43が上昇するこ
とにより加圧ローラ113 とターンバックル115 間にある
力検出器41は引っ張られ、作用力が生じる。この作用力
をコントローラにフィードバックし、その量に応じてホ
ース等牽引装置110 のホース等43を送り出す。逆に、送
り出し過ぎの場合検出器41にかかる力が小さくなるため
作業装置50の走行速度を速めるかまたはホース等牽引装
置110 のホース等43の送り出しを遅くする。

【００２０】図４のホース等43の中の一定距離毎の作用
力を検出する力検出器41によれば、ホース等43の中の一
定距離毎に作用力が生じる。この作用力をコントローラ
にフィードバックし、その量に応じてホース等牽引装置
110 のホース等43を送り出す。逆に、送り出し過ぎの場
合力検出器41にかかる力が小さくなるため作業装置50の
走行速度を速めるかまたはホース等牽引装置110 のホー
ス等43の送り出しを遅くする。また、地面に平行にホー
ス等を挟むように２ケ具備された力検出器41は曲管等の
曲がった部分を走行中は左右の力検出器41でそれぞれ異
なる作用力を一定間隔毎にフィードバックする。

【００２１】図１の力検出器41によれば、作業装置50の
後部にホース等43の作用力が検出できるため、その値に
より、作業装置50の走行速度と進行方向が明確になる。
また、ホース等牽引装置110 のホース送り出しの速度と
方向が明確になる。力検出器41を地面に平行にホース等
43を挟むように２ケ具備することで作業装置50に対しホ
ース等43が屈曲している場合においてもそれぞれの角度
情報のフィードバックが可能であり、屈曲角度が容易に
判断でき作業装置50の走行ステアリング角の算出に有効
である。

【００２２】図３の力検出器41によれば、ホース等43が
送り出される時のホース等牽引装置110 にかかる作用力
が検出できるため、その値により、作業装置50の走行速
度と進行方向が明確になる。また、ホース等牽引装置11
0 のホースを送り出すか巻き戻すのか、およびその時の
ホースの速度が明確になる。また、図１の力検出器41の
値と図３の力検出器41の値を組み合わせることで、ホー
ス等43が途中で障害物に引っかかっている場合の検知が
可能になる。

【００２３】図４の力検出器41によれば、ホース等43の
中の一定距離毎の作用力が明確になる。力検出器41を地
面に平行にホース等43を挟むように２ケ具備することで
作業装置50に対しホース等43が屈曲している場合におい
てもそれぞれの角度情報のフィードバックが可能であ
り、屈曲角度が容易に判断でき作業装置50の走行ステア
リング角の算出に有効である。

【００２４】以上のように、上記作業装置50の後部に取
り付けた力検出器41およびホース等牽引装置110 に取り
付けた力検出器41およびホース等43の中に一定距離毎に
取り付けられた力検出器41の作用により、ホース等43を
牽引しながら作業装置は自由に自動にて走行することが
可能である。

【００２５】上記実施の形態では、作業装置50の後部に
取り付けられた力検出器41は保護対策が無く、例えば、
誤動作により作業装置50が急発進した場合、ホース等牽
引装置110 が追従できず力検出装置41に大きな力が作用
してしまう。これにより力検出器41が損傷する恐れがあ
るため、図５のように、作業装置50とホース等43間にス
トッパーを設ける。これにより、急激な力が作用しても
ストッパーで保護される。

【００２６】また、上記実施の形態では、平面上および
配管上の走行牽引について述べているが、図６に示すよ
うに吊り装置にて作業装置を吊ることで垂直移動が可能
となる。この場合の力検出器は上記実施の形態の作用で
はなく、地面等に着地したかの判断に用いる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明は、ホース等
の材質の剛性が高い場合、曲管を通過する際作業装置に
同期してホース等を送り出したり巻き戻したりしても管
壁に引っかかった場合その検知手段を設けたことによ
り、作業装置がホース等を引きすぎているのか区別が可
能になる。従って、作業装置に同期したホース等の牽引
が実現可能になる。

【００２８】また、ホース等が重い場合や長い場合もホ
ース等の材質の剛性が高い場合と同様に、管壁等に引っ
かかった状態が検知可能になるため作業装置に同期した
牽引が実現可能になる。また、作業者が作業装置に合わ
せてホース等を操作する必要が無くなり、剛性が高い，
重い，長いホース等を自由に自動にて制御することが可
能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の管内作業ロボットの作業
装置平面図

【図２】本発明の実施の形態の作業ロボットの作業装置
側面図

【図３】本発明の実施の形態の管内作業ロボットのホー
ス等牽引装置の側面図

【図４】本発明の実施の形態の管内作業ロボットのホー
ス等間の力検出装置の側面図

【図５】本発明の他の実施の形態の力検出装置の保護装
置の側面図

【図６】本発明の他の実施の形態のホース等吊り装置の
側面図

【符号の説明】

50…作業装置 41…力検出器 43…ホース等 110…ホ
ース等牽引装置

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 管内の回収物を搬送するホース等を索引
   しながら走行する作業装置と、前記ホース等の送り出し
   及び巻き戻しを行うホース等索引装置と、前記走行装置
   と前記ホース等の間に作用する作用力を検出する第１検
   出手段と、前記第１検出手段により検出される前記作用
   力に基づき前記作業装置と前記ホース等索引装置の操作
   を行う手段とを備えたことを特徴とする管内作業ロボッ
   ト。
2. 【請求項２】 管内の回収物を搬送するホース等を索引
   しながら走行する作業装置と、前記ホース等の送り出し
   及び巻き戻しを行うホース等索引装置と、ホース等索引
   装置に設けられたホース等の滑りを抑える加圧手段と、
   前記加圧手段の作用力を検出する第２検出手段と、前記
   第２検出手段により検出される作用力に基づき前記作業
   装置と前記ホース等索引装置の操作を行う手段とを備え
   たことを特徴とする管内作業ロボット。
3. 【請求項３】 管内の回収物を搬送するホース等を索引
   しながら走行する作業装置と、前記ホース等の送り出し
   及び巻き戻しを行うホース等索引装置と、前記ホース等
   の一定距離毎の作用力を検出する第３検出手段と、前記
   第３検出手段により検出される作用力に基づき前記作業
   装置と前記ホース等索引装置の操作を行う手段とを備え
   たことを特徴とする管内作業ロボット。
4. 【請求項４】 管内の回収物を搬送するホース等を索引
   しながら走行する作業装置と前記ホース等の送り出し及
   び巻き戻しを行うホース等索引装置とからなる作業ロボ
   ットにおいて、前記作業装置と前記ホース等の間に作用
   する作用力を検出する第１検出手段と、前記ホース等索
   引装置に設けられたホース等の滑りを抑える加圧手段の
   作用力を検出する第２検出手段と、前記ホース等の一定
   距離毎の作用力を検出する第３検出手段と、前記第１乃
   至第３検出手段で検出される少なくとも１つの作用力に
   基づき前記作業装置と前記ホース等索引装置の操作を行
   う手段とを備えたことを特徴とする管内作業ロボット。