JP2006184028A - 聴診点検に用いる自走ロボット - Google Patents

Abstract

【課題】 機器類の稼動時における状況、流体が流れている配管等の状況を聴診により点検すると共に、その点検箇所を正確に検出することで、機器類は元より長尺な配管のように広範囲な監視範囲であっても所要の点検個所と設備の状況や異常状況について確実かつ容易に点検する。
【解決手段】 配管、機器類２の損耗や亀裂などの状況について、誘導ワイヤーあるいは表示ラインなどにより予め設定したルートを読み取りながら複数の点検箇所３を巡回移動させて聴診点検する自走ロボット１であって、各点検箇所３に取り付けたＲＦＩＤのような点検指標４から発信する情報を読み取り、その点検箇所３を位置検出する読取装置５と、読取装置５の位置検出に基づき、その点検箇所３の位置に自走ロボット１を移動させるタイヤ９から成る駆動装置６と、その点検箇所３について聴診点検する聴診棒７を有する聴診装置８とを備えた。
【選択図】 図２

Description

本発明は、発電所・変電所又は工場などの配管、機器類の稼動時における状況、流体が流れている配管等の状況を聴診により異常を継続的な管理を行うことで点検する聴診点検技術に係り、特に長尺の配管のような監視範囲が広範囲に及ぶものについて、その異常を自走ロボットで点検する聴診点検に用いる自走ロボットに関するものである。

従来より、発電所・変電所又は工場などの機器類の稼動時における状況の監視、配管の状況の確認等の監視などは、人がパトロールしてその現場における人の状況判断、或いはそこで取得した情報を以前のデータと比較して行っていた。例えば、点検に熟練した作業者が、発電所・変電所又は工場へ赴き、配管や機器類の状況を点検していた。

また、コスト低減を図りながら巨大化する設備における配管を点検する技術が提案されている。例えば、特許文献１の特開平５−８７６６９号「配管漏洩検査方法」に、化学プラント等において水、油等を輸送する配管からの漏洩の有無を判定する技術が種々提案されている。

この特許文献１に記載されている配管漏洩検査方法は、配管の２点における音圧を検出し、所定値以下の音圧の周波数成分を除去して得た音圧について、この音圧の波形と強度を基準値と比較して漏洩の有無を判定するとともに、前記２点における漏洩音の伝播時間差から漏洩地点を算出することを特徴とする方法である。この点検方法は、５ｋＨｚ以下の低周波数帯域の音圧成分を除去することにより流動音、機械音等の外乱を大幅に除去できるから、配管内に水、油等を流動させた状態であっても漏洩点検をなし得るものである。
特開平５−８７６６９号

しかし、上述したような熟練した作業者を監視作業に従事させることは、コスト低減を図りながら巨大化する設備における配管や機器類の状況について漏れの無い点検パトロールを行おうとする傾向に反するものであった。特に、発電所・変電所又は工場内における長尺な配管のような監視範囲が広範囲なものについては、熟練した作業者といえども完璧にその状況を監視することが困難であるという問題を有していた。

配管類の管壁の減肉という事象は１０年〜２０年という長い年月をかけて進行するものである。このような配管類の長い年月にわたって変化する異常について、人が判断することは大変困難であった。また、作業者のローテーションや高齢化などは継続的・持続的なきめ細かい維持管理を困難なものとしているだけでなく、人による判定は時々の体調や個人差なども介在するため、トラブルや事故防止の観点からも、長い年月をかけて徐々に進行する機器や配管類の経年劣化の良否判定を自動的かつ正確に行う自動装置が渇望されている。

そこで、本発明の発明者は、古くから使用されている「聴診点検」に着目した。機器類の発する振動は機器類の運転状態における状況を端的に表している。その振動（音）は種々の集音装置や振動検知装置などで捉えることができる。機器のみならず、配管類の中を流れる流体の状況や経年による配管内面の損耗や亀裂などの状況を端的に捉えることができ、古くから「聴診棒」が使用されている。

更に、本発明の発明者は、点検位置の検出にＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏｄ、Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）を用いることに着目した。このＲＦＩＤは、情報の保存は勿論のこと、搭載したアンテナを通じてリーダ（読取装置）やライタ（書込み装置）で情報を読み書きすることができるという特性がある。外部から電源を供給することなく、読取装置又は書込み装置が発する電波を受信し、自らの設置位置や必要な情報の送受信ができ、現在日進月歩で性能が向上しつつあることにも着目した。

本発明は、上述した問題点を解決するために創案されたものである。すなわち本発明の目的は、機器類の稼動時における状況、流体が流れている配管等の状況を聴診により点検すると共に、その点検箇所を正確に検出することで、機器類は元より長尺な配管のように広範囲な監視範囲であってもその異常個所と異常状況について確実かつ容易に点検することができる聴診点検に用いる自走ロボットを提供することにある。

本発明によれば、配管、機器類（２）の損耗や亀裂などの状況について、複数の点検箇所（３）を所定のルートを読み取りながら巡回移動させて聴診点検する自走ロボット（１）であって、各点検箇所（３）に取り付けた点検指標（４）の近傍に接近すると、該点検指標（４）から発信する情報を読み取り、その点検箇所（３）を位置検出する読取装置（５）と、前記読取装置（５）の位置検出に基づき、その点検箇所（３）の位置に前記自走ロボット（１）を移動させる駆動装置（６）と、その点検箇所（３）について聴診点検する聴診棒（７）を有する聴診装置（８）と、を備えた、ことを特徴とする聴診点検に用いる自走ロボットが提供される。
例えば、前記自走ロボット（１）は、複数の点検箇所（３）を誘導ワイヤー又は誘導表示ラインにより予め設定したルートを読み取りながら巡回移動させるように構成することができる。

前記自走ロボット（１）に、前記点検箇所（３）に取り付けた点検指標（４）の近傍に接近すると、該点検指標（４）から発信する情報と、前記自走ロボット（１）に装着した位置測定装置とにより、該点検箇所（３）の位置まで該自走ロボット（１）を移動させるように制御する制御装置（１０）を更に備えることが好ましい。
前記駆動装置（６）は、速度の設定と制御可能なタイヤ（９）又はキャタピラから成るものである。

前記聴診装置（８）は、先端に聴診球（１１）を具備する聴診棒（７）と信号変換器（１２）を備えたものである。
前記聴診装置（５）の聴診棒（９）を伸縮自在に構成することができる。

前記自走ロボット（１）に、過去の正常時の聴診音を記憶するデータベースと、前記聴診装置（８）で聴診した聴診音とを比較する比較装置とを内蔵することが好ましい。
前記自走ロボット（１）に、前記聴診装置（８）と別の場所にある判定装置（１５）間の情報を授受する伝送装置（１３）を更に備えることができる。
前記伝送装置（８）は、無線方式の通信手段を備え、監視所などに設置された端末装置（１５）と信号の授受を行うことができる。

前記自走ロボット（１）に、通常の走行時には一定の安全速度で障害物から一定の距離を保つための赤外線センサー、現場や機器など装置類の状況を捕らえることのできるカメラ又はマイクロホンを更に備えることができる。

本発明の自走ロボットは、配管、機器類（２）の点検箇所（３）それぞれに取り付けた各点検指標（４）から発信する情報を読み取り、点検箇所（３）を容易に位置検出し、その点検箇所（３）について、「聴診点検」という従来から行っている最も基本的で最も信頼のおける点検を自動化して行うことができる。この自走ロボット（１）は、複数の点検箇所（３）を誘導ワイヤーあるいは表示ラインなどにより予め設定したルートを読み取りながら巡回移動させて聴診点検する自走ロボット（１）であって、各点検箇所（３）の近傍に接近するとＲＦＩＤのような点検指標（４）から発する設備番号（点検箇所固有番号）、点検時期情報など点検に関する情報を読み取り点検すべき目標を自動で巡回点検することができるので、長尺な配管のように広範囲な監視範囲であっても所要の点検箇所と設備の状況や異常状況を確実かつ容易に点検することができる。

高い位置や奥まった場所にある点検箇所（３）についても、自走ロボット（１）を点検箇所（３）まで移動させて聴診点検することができる。あるいは、聴診棒（７）を伸ばし、更には切り離して点検箇所（３）を聴診点検することも点検箇所（３）に骨伝導マイクロホンを設置しておき、ここからの信号を無線形式で受信することも可能である。このように人の点検では困難な箇所も容易にかつ自動で聴診点検することができる。

本発明の聴診点検に用いる自走ロボットは、配管、機器類の点検箇所に取り付けたＩＣタグのような点検指標から発信する情報を読み取り、その点検箇所を位置検出する読取装置と、読取装置の位置検出に基づき、その点検箇所の位置に自走ロボットを移動させる駆動装置と、その点検箇所について聴診点検する聴診棒を有する聴診装置とを備えたものである。この自走ロボットを複数の点検箇所について巡回移動させ、広範囲な監視範囲における異常個所と異常状況を聴診点検する。

以下、本発明の好ましい実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は実施例１の自走ロボットを用いて配管の点検箇所を聴診する状態を示す説明図である。図２は自走ロボットと端末装置との構成図である。
本発明の実施例１の聴診点検に用いる自走ロボット１は、複数の点検箇所３を誘導ワイヤーあるいは表示ライン（図示していない）などにより予め設定したルートを読み取りながら巡回移動させて、各点検箇所３の近傍に接近すると配管、機器類２のバルブ近傍の点検箇所３に取り付けたＲＦＩＤのような点検指標４から発信する情報を読み取り、その点検箇所３を位置検出する読取装置５と、この読取装置５の位置検出に基づき、その点検箇所３の位置に自走ロボット１を移動させる駆動装置６と、その点検箇所３について聴診点検する聴診棒７を有する聴診装置８とを備えたものである。この自走ロボット１を予め設定したルートに沿って複数の点検箇所３を巡回移動させ、その場所で聴診点検しながら配管、機器類２の損耗や亀裂などの状況について点検するようになっている。

自走ロボット１は、図２に示すように、モータのような駆動装置６でタイヤ９を駆動して走行するようになっている。このときに制御装置１０によりタイヤ９の速度の設定を制御するようになっている。なお、床に凹凸があるときには駆動装置６としてはキャタピラ方式を用いることが望ましい。また、動力源としてはモータのバッテリーに限らず、ガソリンエンジンを用いることもできる。

自走ロボット１の形状は、上述した読取装置５、聴診装置８と共にバッテリー等の駆動源を備えたものである。この自走ロボット１は、安定に走行させるためにバッテリー等の重い部品、装置を下部に配置して重心が低くなるように構成することが好ましい。

自走ロボット１に搭載した聴診装置８は、自走ロボット１の上部に揺動自在になる聴診棒７の先端に聴診球１１を取り付けたものである。この聴診球１１を点検しようとする配管、機器類２の点検箇所３に当てて聴診することができる。この聴診装置８は、聴診球１１付きの聴診棒７の形状に限定されず、例えば聴診棒７を直接点検箇所３に当てて聴診する方式、又は聴診針を点検箇所３に当てて聴診する方式等の種々の形状にすることができる。

この点検指標４（ＲＦＩＤ）を取り付けた箇所は、そのまま聴診による点検箇所３になり、聴診装置８の聴診棒７の聴診球１１を当てたときに、その配管、機器類２から発する振動が、配管、機器類２の運転状態における状況を表している。そこで、この振動を自走ロボット１に備えた信号変換器１２で捉える。この測定した信号を解析することで、その点検した配管、機器類２の中を流れる流体の状況や経年による配管内面の損耗や亀裂などの状況を把握することができる。

図３は自走ロボットを用いて曲折した配管の点検箇所を聴診する状態を示す説明図である。
本発明の実施例１の自走ロボット１を用いて配管、機器類２を聴診点検するときは、図３に示すように、先ず配管、機器類２の点検箇所３それぞれにＲＦＩＤのような点検指標４を取り付ける。この点検指標４として機能するＲＦＩＤは、点検箇所３の位置検出や点検対象の認識に寄与するものであり、例えば自走ロボット１に搭載したアンテナを通じて読取装置５や書込み装置で情報を読み書きするものである。このＲＦＩＤは、電源を搭載せず、読取装置５又は書込み装置が発する電波を受信し、電磁誘導などの仕組みで電流を発生させることができる。勿論、ＲＦＩＤにバッテリーを内蔵することは可能である。

配管、機器類２の点検箇所３のＲＦＩＤに記憶させる情報は、例えば自走ロボット１側の情報や行動パターンなどがある。点検箇所３のＲＦＩＤ側から発する情報と自走ロボット１側から発する情報の組み合わせにより、最も効果的かつ効率的で目的に合致した点検パトロールを可能にする。

点検箇所３のＲＦＩＤには設備番号、設備の初期情報、点検時期情報など、配管、機器類２等の設備の個体情報を予め記憶させておく。自走ロボット１はこれとの照合により、点検の要・不要を判断しながら走行するようになっている。このＲＦＩＤは情報を電子回路に記憶し、非接触の交信を行う自動認識技術に係り、例えばＩＣタグなどが挙げられる。

本発明では、この点検指標４に点検機器名、点検箇所番号、運転初期値等の固有情報が収録されたＲＦＩＤを用いている。この点検指標４として機能するＲＦＩＤは、点検箇所３を検出するものである。ＲＦＩＤは、例えば、搭載したアンテナを通じて読取装置５や書込み装置で情報を読み書きするものである。このＲＦＩＤは、外部から電源を供給することなく読取装置５又は書込み装置が発する電波を受信し、電磁誘導などの仕組みで電流を発生させることができる。勿論、ＲＦＩＤにバッテリーを内蔵することは可能である。なお、伝送装置１３は監視所のコンピュータやパソコンなどの端末装置１５と交信し、採取したデータをストックし、比較・分析を行うために自走ロボット１に組み込んでいる。

本発明の自走ロボット１は、聴診装置８の聴診棒７を伸ばして先端の聴診球１１で点検箇所３を聴診点検する。点検箇所３はいろいろな場所のさまざまな位置に存在することから、自走ロボット１を点検箇所３に最も近い走行可能な場所まで移動させる。その点検箇所３において、聴診装置８の聴診棒７を、図３に示した右に位置する自走ロボット１の聴診棒７の状態から、図３に示した左に位置する自走ロボット１の聴診棒７の状態のように、聴診棒７を伸ばして聴診球１１の位置を高くして点検箇所３を聴診点検するようになっている。

次に、配管、機器類２における点検箇所３の位置を検出した自走ロボット１は、その点検箇所３について聴診装置８で聴診し、その測定結果について伝送装置１３を利用して遠隔の端末装置１４に伝送する。この伝送された測定結果を端末装置１４の判定装置１５により既知のデータと比較・分析して配管、機器類２の点検箇所３の異常等の状況を把握する。例えば、聴診による異常の有無はその点検対象の初期情報、前回情報と現在測定中の情報の絶対値、波形などを比較することにより判断する。

また、自走ロボット１には、赤外線センサーを備えることができる。自走ロボット１の通常の走行時に一定の安全速度で障害物から一定の距離を保つことができる機能を備えさせることができる。更に、点検現場や配管、機器類２の状況を捕らえることのできるカメラ、マイクロホン等を装着することができる。このようにカメラ、マイクロホン等を装着することで、聴診による点検以外にその点検箇所３周囲の状況も遠隔地から把握することも可能である。

自走ロボット１は、聴診点検するために配管、機器類２の点検箇所３に設置した点検指標４のＲＦＩＤからの発信情報と、例えば自走ロボット１が有しているＧＰＳ(Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ)のような位置測定機能または監視者による遠隔操作により必要な位置まで接近させるようになっている。

このように、自走ロボット１は、聴診点検するために配管、機器類２の点検箇所３に設置した点検指標４のＲＦＩＤからの発信情報、自走ロボット１が有している位置測定機能または監視者による遠隔操作により必要な位置まで接近させる。なお、自走ロボット１が概ねの位置に到着すると、その底部から四角錘などの形状をした軸が床に設置された位置決め孔（図示していない）に嵌入され、正確な位置決めを行う。これにより、聴診装置８の聴診球１１を正確に点検箇所３に接触させることができる。

あるいは、自走ロボット１から伸ばした聴診装置８の先端に聴診球１１と信号変換器（図示していない）を設置し、リード線や無線方式などにより自走ロボット１の記憶媒体にデータを収納するように構成することも可能である。

図４は実施例２の自走ロボットを示すものであり、（ａ）は自走ロボットの全体構成図、（ｂ）は自走ロボットをはしご台に這いながら昇る状態を示す説明図である。
実施例２の自走ロボット２１は、高所にある配管、機器類２の点検箇所３を聴診点検する際に、駆動装置２２のタイヤ２３に吸着機能を具備させたものである。点検しようとする配管、機器類２の点検箇所３の高低差が大きいときは、上述した図３に示すように、聴診棒７を伸ばしただけでは、目的の点検箇所３を聴診点検することができない。このような場合に、はしご台２４を点検箇所３まで移動させ、このはしご台２４のはしご部分２５を実施例２のような構成の自走ロボット２１を這いながら昇らせて高所の点検箇所３を聴診点検する。

実施例２の自走ロボット２１は、昇降できるようにタイヤ２３を磁石等による吸着機能を有している。また、聴診装置８の聴診棒７も平地を走行しているときは、図４（ａ）に示すように、その自走ロボット２１の走行方向に対して略垂直に維持する。しかし、はしご台２４を用いて上下方向に走行するときは、図４（ｂ）に示すように、聴診装置８の聴診棒７も上方に向くように大きくその方向を可変できるようになっている。

実施例２の自走ロボット２１のときも、実施例１と同様に各点検箇所３の点検指標４から発信する情報を読み取り、点検箇所３を容易に位置検出し、その点検箇所３について聴診点検し、その聴診の測定結果を解析して配管、機器類２の異常等を把握する。
勿論、実施例２の自走ロボット２１であっても、点検箇所３に上下方向の高低差が無いときは、平坦な面を略水平方向に巡回移動させて聴診点検させることができる。

なお、本発明の自走ロボットは、配管、機器類２の点検箇所３の位置を正確に検出し、自走ロボット１をその場所まで巡回移動させることで、広範囲な監視を容易に実施することができれば、上述した発明の実施の形態に限定されず、例えば聴診装置８の先端に聴診球１１と信号変換器を設置しないで、聴診装置８へ点検箇所３に設置した骨伝導マイクロホンの信号を無線方式で伝える方式など、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。

本発明の聴診点検に用いる自走ロボットは、主に広範囲な点検が必要な長尺な配管に利用できるが、回転機器や可動機構を有する機器類であって劣化、異常状態が生じると発する音が変化するものであればその点検に利用することができる。

実施例１の自走ロボットを用いて配管の点検箇所を聴診する状態を示す説明図である。 自走ロボットと端末装置との構成図である。 自走ロボットを用いて曲折した配管の点検箇所を聴診する状態を示す説明図である。 実施例２の自走ロボットを示すものであり、（ａ）は自走ロボットの全体構成図、（ｂ）は自走ロボットをはしご台に這いながら昇る状態を示す説明図である。

符号の説明

１ 自走ロボット（実施例１）
２ 配管、機器類
３ 点検箇所
４ 点検指標（ＲＦＩＤ）
５ 読取装置
６ 駆動装置
７ 聴診棒
８ 聴診装置
９ タイヤ
１０ 制御装置
１１ 聴診球
１２ 信号変換器
１３ 伝送装置
１４ 端末装置
１５ 判定装置
２１ 自走ロボット（実施例２）
２２ 駆動装置
２３ タイヤ
２４ はしご台
２５ はしご部分

Claims (14)

1. 配管、機器類（２）の損耗や亀裂などの状況について、複数の点検箇所（３）を所定のルートを読み取りながら巡回移動させて聴診点検する自走ロボット（１）であって、
   各点検箇所（３）に取り付けた点検指標（４）の近傍に接近すると、該点検指標（４）から発信する情報を読み取り、その点検箇所（３）を位置検出する読取装置（５）と、
   前記読取装置（５）の位置検出に基づき、その点検箇所（３）の位置に前記自走ロボット（１）を移動させる駆動装置（６）と、
   その点検箇所（３）について聴診点検する聴診棒（７）を有する聴診装置（８）と、
   を備えた、ことを特徴とする聴診点検に用いる自走ロボット。
2. 前記自走ロボット（１）は、複数の点検箇所（３）を誘導ワイヤーにより予め設定したルートを読み取りながら巡回移動させるように構成した、ことを特徴とする請求項１の聴診点検に用いる自走ロボット。
3. 前記自走ロボット（１）は、複数の点検箇所（３）を誘導表示ラインにより予め設定したルートを読み取りながら巡回移動させるように構成した、ことを特徴とする請求項１の聴診点検に用いる自走ロボット。させる、ことを特徴とする聴診点検に用いる自走ロボット。
4. 前記自走ロボット（１）に、
   前記点検箇所（３）に取り付けた点検指標（４）の近傍に接近すると、該点検指標（４）から発信する情報と、前記自走ロボット（１）に装着した位置測定装置とにより、該点検箇所（３）の位置まで該自走ロボット（１）を移動させるように制御する制御装置（１０）を更に備えた、ことを特徴とする請求項１の聴診点検に用いる自走ロボット。
5. 前記駆動装置（６）は、速度の設定と制御可能なタイヤ（９）から成る、ことを特徴とする請求項１の聴診点検に用いる自走ロボット。
6. 前記駆動装置（６）は、速度の設定と制御可能なキャタピラから成る、ことを特徴とする請求項１の聴診点検に用いる自走ロボット。
7. 前記聴診装置（８）は、先端に聴診球（１１）を具備する聴診棒（７）と信号変換器（１２）を備えたものである、ことを特徴とする請求項１の聴診点検に用いる自走ロボット。
8. 前記聴診装置（５）の聴診棒（９）を伸縮自在に構成した、ことを特徴とする請求項１の聴診点検に用いる自走ロボット。
9. 前記自走ロボット（１）に、過去の正常時の振動を記憶するデータベースと、前記聴診装置（８）で聴診した振動とを比較する比較装置とを内蔵した、ことを特徴とする請求項１の聴診点検に用いる自走ロボット。
10. 前記自走ロボット（１）に、前記聴診装置（８）と別の場所にある判定装置（１５）間の情報を授受する伝送装置（１３）を更に備えた、ことを特徴とする請求項１の聴診点検に用いる自走ロボット。
11. 前記伝送装置（８）は、無線方式の通信手段を備え、監視所などに設置された端末装置（１５）と信号の授受を行う、ことを特徴とする請求項１の聴診点検に用いる自走ロボット。
12. 前記自走ロボット（１）に、通常の走行時には一定の安全速度で障害物から一定の距離を保つための赤外線センサーを更に備えた、ことを特徴とする請求項１の聴診点検に用いる自走ロボット。
13. 前記自走ロボット（１）に、現場や機器など装置類の状況を捕らえるカメラを更に備えた、ことを特徴とする請求項１の聴診点検に用いる自走ロボット。
14. 前記自走ロボット（１）に、現場や機器など装置類の状況を捕らえるマイクロホンを更に備えた、ことを特徴とする請求項１の聴診点検に用いる自走ロボット。