JP2015033303A - 遠隔配線装置および遠隔配線方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ケーブルドラムを大型化することなく、遠隔操作によりケーブルを処理し、ケーブル接続された機器の設置が可能な遠隔配線装置および遠隔配線方法を提供する。
【解決手段】本発明の実施の形態に係る遠隔配線装置は、自走手段を有する移動台車と、直列に接続された複数のケーブル巻取手段と、設置回収手段と、遠隔指令を受けて前記移動台車の前記自走手段および前記設置回収手段の動作を制御する制御手段とを備える。ケーブル巻取手段は、それぞれケーブルの繰出しおよび巻取りが可能かつ移動台車に積載可能に構成される。設置回収手段は移動台車に設けられ、前記移動台車に対して前記ケーブル巻取手段の積降を行なう。
【選択図】 図１

Description

本発明の実施形態は、遠隔操作を行なう機器への配線を行なう遠隔配線装置および遠隔配線方法に関する。

立ち入り困難な場所の点検や作業のために使用される遠隔操作の移動ロボットには、一般に、ケーブルにより給電、通信を行う有線方式と、バッテリにより給電し無線装置により通信を行う無線方式がある。

無線方式の移動ロボットは、ケーブルによる制約が無い反面、バッテリ容量や無線通信距離の制約があり、長距離の移動を伴う場合、移動途中で充電を行なうための手段や無線通信のための中継装置をその移動環境内に設置する等の対策があらかじめ必要となる。

一方、有線方式の移動ロボットは、給電、通信を常に安定して行なうことができるため、動作時間の制限がなく移動ロボットの制御を確実に行なうことができる反面、ケーブルが移動の制約になることから、長距離の移動のためには、例えばケーブルドラムのようなケーブル処理装置が必要となる。

有線方式の移動ロボットのケーブル処理を行う装置としては、電源と作業機械間に自走式ケーブル中継台車を設けた構成のものがあり、搭載したケーブルの長さの範囲で、遠隔操作によりケーブルを処理して作業機械を移動させることができる。（特許文献１参照）

特開２０１２−２３７１１６

しかしながら、従来の自走式ケーブル中継台車を用いて移動ロボットを長距離移動させる場合、ケーブル中継台車のケーブルドラムが大型化する。このため、移動式ロボットがドアや狭い通路といった通過困難な狭隘箇所を通過する際に、大型化したケーブルドラムが狭隘箇所を通過できなくなるという問題があった。

本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、ケーブルドラムを大型化することなく、遠隔操作によりケーブルを処理し、ケーブル接続された機器の設置が可能な遠隔配線装置および遠隔配線方法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、本発明の実施形態に係るの遠隔配線装置は、自走手段を有する移動台車と、それぞれケーブルの繰出しおよび巻取りが可能であり前記移動台車に積載可能に構成されるとともに直列に接続された複数のケーブル巻取手段と、前記移動台車に設けられ、前記移動台車に対して前記ケーブル巻取手段の積降を行なう設置回収手段と、遠隔指令を受けて前記移動台車の前記自走手段および前記設置回収手段の動作を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。

また、本発明の実施形態に係る遠隔配線方法は、第１のケーブル巻取手段に巻き取られた第１のケーブルと第２のケーブル巻取手段に巻き取られた第２のケーブルを直列に配置させるケーブル準備工程と、前記第１および第２のケーブル巻取手段を自走可能な移動台車に積載するケーブル積載工程と、前記ケーブル接続工程および前記ケーブル積載工程の後に遠隔操作により前記第１のケーブル巻取手段の前記第１のケーブルを繰出しながら前記移動台車を移動させる第１の移動工程と、前記第１のケーブル巻取手段の前記第１のケーブルがあらかじめ定められた量繰出された時点で遠隔操作により当該第１のケーブル巻取手段を前記移動台車から車外に降ろすケーブル巻取手段荷降工程と、前記ケーブル巻取手段荷降工程の後遠隔操作により前記前記第２のケーブル巻取手段の前記第２のケーブルを繰出しながら前記移動台車をさらに移動させる第２の移動工程とを含むことを特徴とする。

本発明の実施形態によれば、ケーブルドラムを大型化することなく遠隔操作によりケーブルを処理し、ケーブル接続された機器を設置することが可能となる。

本発明の第１の実施の形態の遠隔配線装置の概略を示す構成図。 本発明の第１の実施の形態に係る遠隔配線装置のケーブル巻取手段の概略を示す構成図。 本発明の第１の実施の形態に係る遠隔配線装置のケーブル処理手段の概略を示す構成図。 本発明の第１の実施の形態に係る遠隔配線方法の概略を示す説明図。 本発明の第２の実施の形態の遠隔配線装置の概略を示す構成図。

以下本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１は本発明の第１の実施の形態の遠隔配線装置の概略を示す構成図である。

移動経路である通路１上には、移動台車２が、自走手段であるクローラ機構３により移動可能に設置されている。移動台車２上には、図示しない基地局側制御装置と通信を行ない、移動台車２の自走手段や後述する設置回収手段の動作を制御する制御手段として車載制御装置４が取り付けられている。

また、移動台車２上には、設置回収手段として、多自由度の吊上用アーム５が取り付けられている。吊上用アーム５には、掴み機構６が取り付けられている。掴み機構６は、図示しないが、例えば電動により水平方向に爪の出し入れを行なう構成とすることができる。さらに、移動台車２上には、ケーブル繰り出し、巻き取りを補助するケーブル処理装置７が取り付けられている。

移動台車２上には、ケーブル巻取手段としてのケーブル巻取装置８ａ、８ｂ、８ｃが搭載されている。前記車載制御装置４および各ケーブル巻取装置８ａ、８ｂ、８ｃはケーブル９により直列に接続されており、ケーブル９の一端は基地局側に設置される図示しない電源装置および基地局側制御装置に接続され、他端は車載制御装置４に接続される。なお、ケーブル９の他端は、図示しない遠隔操作される作業機器に直接的または間接的にさらに接続される構成としてもよい。なお、本実施の形態においては、ケーブル巻取装置８ｃには、ケーブル９の着脱が可能なケーブル着脱部１０が設けられている。移動台車２の内部には、図示しないが、バッテリおよび移動台車用無線通信装置が搭載されており、ケーブル９からの給電および有線通信が無くても動作可能となっている。

図２は本実施の形態の遠隔配線装置のケーブル巻取手段であるケーブル巻取装置８の概略を示す構成図である。

ケーブル巻取装置本体１１は、ケーブル９ａを巻き取り、また、繰り出すように、図示しない駆動機構により回転可能となっている。ケーブル巻取装置本体１１の下部には、有線通信装置１２および給電装置１３が取り付けられている。これらは、ケーブル９ａ１により、ケーブル巻取装置本体１１内部の図示しないスリップリングを介して電力供給を受け、また、通信が可能となっている。さらに、隣接するケーブル巻取装置９ｂのケーブル９ｂに接続され、他の機器への給電および通信が可能となっている。図１で示したケーブル巻取装置８ｃのように、ケーブル９にケーブル着脱装置１０を備え、ケーブル９がケーブル巻取装置８ｃに対して着脱可能に構成することも可能である。

ケーブル巻取装置本体１１の上部には、無線通信装置１４が取り付けられており、図示しないが、ケーブルにより有線通信装置１２および給電装置１３と接続されている。同様に、ケーブル巻取装置本体１１の上部には、雲台１５、テレビカメラ１６、ＬＥＤライト１７が取り付けられており、図示しないが、ケーブルにより有線通信装置１２および給電装置１３と接続されている。また、ケーブル巻取装置本体１１の上部には、掴み部１８が取り付けられている。

図３は図１に示した本実施の形態のケーブル処理手段としてのケーブル処理装置７の概略を示す構成図である。

ケーブル処理装置７は、図１における移動台車２に取り付けられるケーブル処理装置本体１９、駆動ローラ２０、押し付けローラ２１、保持具２２、スライドガイド２３、および直動機構２４により主に構成される。駆動ローラ２０は、図示しない駆動機構により回転可能にケーブル処理装置本体１９に取り付けられており、ケーブル９ａの巻き取りおよび繰り出しを補助する。

また、ケーブル処理装置本体１９には、スライドガイド２３と直動機構２４が設けられる。直動機構２４は、保持具２２に取り付けられた押し付けローラ２１をケーブル９ａと略直角の方向に直線的に前後に動かす駆動手段であり、スライドガイド２３がこの前後運動をガイドする。保持具２２に取り付けられた押し付けローラ２１が直動機構２４とスライドガイド２３によって前後に動かされることで、駆動ローラ２０と押し付けローラ２１との間にケーブル９ａが挟み込まれる。

このように、押し付けローラ２１、保持具２２、スライドガイド２３および直動機構２４により、ケーブル９ａの挟み込みと開放が可能となっている。

本発明の第１の実施の形態の遠隔配線装置を用いた遠隔配線方法について、図１および図４を用いて以下に説明する。

図４は、本発明の第１の実施の形態にかかる遠隔配線方法の概略を示す説明図である。図４においては、図１で示したケーブル巻取装置８ａを通路１上に降ろし、ケーブル巻取装置８ｂを移動台車２上で移動後、移動台車２を通路１上を図面の右方向に移動させた状態を示している。なお、図４において図１と同一な構成については同一の符号を付しその詳細な説明を省略する。

本実施の形態において、ケーブル９の敷設あるいはケーブル巻取装置８の設置を行う場合、移動台車２は図示しない基地局を出発し、移動経路である通路１上を自走手段であるクローラ機構３により移動する。この時移動台車２は、ケーブル９により、図示しない基地局側に設置されている電源装置から電力供給を受け、また、図示しない基地局側制御装置との通信を行なう。

車載制御装置４は、ケーブル巻取装置８ａ、８ｂ、８ｃを介して接続されたケーブル９により電力供給を受け、遠隔操作により図示しない駆動機構により自走手段であるクローラ機構３を駆動し移動台車２を走行させる。このため、あらかじめ、複数のケーブル巻取装置８ａ、８ｂ、８ｃに巻き取られたケーブル９ａ、９ｂ、９ｃが直列に接続されて配置されるように準備し、これらを移動台車２に載置する。なお、図１および図４では３つのケーブル巻取装置８ａ、８ｂ、８ｃを備える例を示したが、２つ以上のケーブル巻取装置８が直列に接続されていればよい。またケーブル９ａ、９ｂ、９ｃを１本のケーブル９として構成することも可能であるが、目的に応じて電気的あるいは物理的に直列に直接的あるいは間接的に接続された複数のケーブル９ａ、９ｂ、９ｃとしてもよい。

移動台車２の移動時には、ケーブル処理装置７、および、ケーブル処理装置７の直近の移動台車２上のケーブル巻取装置８（図１ではケーブル巻取装置８ａ，図４ではケーブル巻取装置８ｂ）のケーブル巻取装置本体１１はそれぞれケーブル９の繰り出しまたは巻き取りの補助を行なう。これにより、移動台車２の移動に合わせてケーブル９の繰り出し、巻き取りを行なうことができる。

移動台車２が通路１上の所定の場所に到着し、図１に示したケーブル巻取装置８ａに巻き取られたケーブル９があらかじめ定められた量繰出された時点で、吊上用アーム５を遠隔操作により動作させ、吊上用アーム５に設けられた掴み機構６によりケーブル巻取装置８ａの上部の掴み部１８を掴む。その後、吊上用アーム５によりケーブル巻取装置８ａを持ち上げる。このとき、ケーブル処理装置７の直動機構２４により、押し付けローラ２１を引き離し、ケーブル９を開放する。その後、吊上用アーム５により、ケーブル巻取装置８ａを移動台車２の側方に移動させ、通路１上に降ろして、ケーブル巻取装置８ａの上部の掴み部１８から掴み機構６を離す。これにより、ケーブル巻取装置８ａを通路１上に設置することができる。

ケーブル巻取装置８ａを通路１上に降ろした後、吊上用アーム５をさらに利用し、移動台車２の中ほどに載置されているケーブル巻取装置８ｂを、移動台車２の後方の、ケーブル巻取装置８ａが載置されていた場所に移動させる。ケーブル巻取装置８ｂを移動台車２の後方に移動させると、ケーブル処理装置７の直動機構２４により、押し付けローラ２１を押し付け、ケーブル巻取装置８ｂに巻き取られているケーブル９ｂを保持させる。このとき、ケーブル処理装置７の駆動ローラ２０と押し付けローラ２１との間にケーブル９ｂが挟み込まれるように必要に応じて吊上用アーム５を用いてケーブル９ｂをガイドする。ケーブル巻取装置８ｂを移動台車２の後方に移動させ、ケーブル巻取装置８ｂのケーブル９ｂをケーブル処理装置７にセットすると、ケーブル処理装置７およびケーブル巻取装置８ｂによりケーブル９ｂを繰り出しながら移動台車２を走行させて、次の所定の所定の場所へと移動する。図４はこの移動状態を示している。

図４に示した状態で、ケーブル巻取装置８ａは固定設置されている。このとき、ケーブル巻取装置８ａの上部に搭載されたテレビカメラ１６およびＬＥＤライト１７により、走行台車２の走行状態を撮影し、図示しない基地局側制御装置へと映像を送ることができる。

上記と同様な手順で移動台車２を走行させてケーブル巻取装置８ｂを降ろし、さらに移動台車２を走行させてケーブル巻取装置８ｃも降ろす場合、ケーブル着脱装置１０によりケーブル９を移動台車側制御装置から切り離し、図示しない移動台車２内のバッテリおよび移動台車用無線通信装置による給電と通信に切り替える。通信のためには、ケーブル巻取装置８ｃ上に取り付けられた無線通信装置１４を利用できる。これにより、ケーブル巻取装置８ｃを通路１上に降ろすことができる。その後、移動台車２をケーブル９の接続なしで基地局まで走行させることにより、移動台車２を回収できる。

移動台車２を回収した後、再度、移動台車２上に別のケーブル巻取装置８を搭載し、ケーブル巻取装置８ｃのケーブル着脱装置１０に接続することにより、さらにケーブル９を延長することができる。この２回目移行の移動台車の往復には、設置済みのケーブル巻取装置８ａ、８ｂ、８ｃの下部に取り付けられた有線通信装置１２および給電装置１３に対して、図示しない移動台車２に設けられる給電ケーブル着脱装置、有線通信ケーブル着脱装置により接続し、移動台車２内の図示しないバッテリの給電を行うことも可能である。同様に、図示しない他の無線方式の移動ロボットに対しても同様に、バッテリの給電が可能となっている。なお、ケーブルの着脱に際しては、移動台車２の吊上用アーム５を適宜用いることができる。

本実施の形態においては、移動台車２に図示しないバッテリを搭載する場合について述べたが、バッテリは搭載せず、ケーブル巻取装置８ｃを移動台車２上に搭載したままとしてもよい。また、ケーブル処理装置７は、ケーブル巻取装置８の動作と連動して、ケーブル９と直交する方向に移動する構成としてもよい。さらに、本実施の形態においては、ケーブル９としては給電と通信を行なうものを想定しているが、ケーブル９としては気体や液体用のホースとすることもでき、また給電や通信と気体や液体の送通を同時に行なう複合ケーブルとしてもよい。

また、本実施の形態において、ケーブル巻取装置８に搭載する機器としては、説明したテレビカメラ１６のほか、放射線線量計、温度計等の他のセンサとしてもよい。さらに、移動台車２あるいは車載制御装置４にも給電装置、有線通信装置、無線通信装置、センサ類を搭載することも可能であり、移動台車２は、ケーブル巻取装置８の設置および回収時の移動台車２の安定のために、出し入れ可能なアウトリガーを取り付けてもよい。また、移動台車２にさらに作業用機器を搭載する構成とすることもできる。

なお、本実施の形態において、移動台車２の自走手段としてはクローラ機構３を例に説明したが、自走手段はこれに限らず、通常の車輪や歩行を行なう脚など、移動台車２を自走させることができるものであればよい。

本実施の形態によれば、ケーブル巻取装置を大型化することなく、遠隔操作によりケーブル接続された機器の設置が可能となる。また、ドアや狭い通路を通過して、移動台車を比較的長距離移動させることが可能となる。さらに、一つのケーブル巻取装置のケーブル量を低減できるため、大電流を流した場合の発熱を抑えることができる。

次に、本発明に係る遠隔配線装置の第２の実施の形態を図５を用いて説明する。なお図５において、図１乃至図４と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

図５に示すように、本実施の形態においては、移動台車用の車載制御装置４には、台車間ケーブル２５を介して、作業用台車用制御装置２６、作業用台車２７が接続されている。作業用台車２７はクローラ機構３により移動可能となっている。また、作業用台車２７上には作業用アーム２８が取り付けられている。 また、吊上用アーム５には、ワイヤ吊上機構２９および掴み機構６が取り付けられている。

本実施の形態においては、移動台車２上には、ケーブル巻取装置８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄが２段積みかつそれぞれケーブル接続された状態で搭載されている。なお、吊上用アーム５を作業用台車２７上に搭載してもよく、この場合、吊上用アーム５に替えて、図示しないリフタを搭載してもよい。

このように構成された本実施の形態においても、第１の実施の形態での説明と同様な動作をする。すなわち、基地局側とのケーブル９による給電および通信を維持したまま、ドアや狭い通路１を通過して、２段積みのケーブル巻取装置８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄを順次降ろして行き、比較的長距離の間の各作業場所にて、作業用台車２７による作業をする。

このとき、ケーブル巻取装置８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄの吊り上げ、吊り降ろしは、吊上用アーム５に取り付けられたワイヤ吊上機構２９および掴み機構６により行うことができる。

本実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様、ドアや狭い通路を通過して、作業用台車や移動台車を比較的長距離移動させることが可能となる、という、第１の実施の形態と同様な効果を奏することができる。また、本実施の形態によれば、ケーブル巻取装置を積み重ねて搭載できるため、移動台車の搭載面積が同じ場合、より多くのケーブル巻取装置を搭載でき、ケーブル巻取装置の個数が同じ場合、移動台車の搭載面積を小さくできる。また、ワイヤ吊上機構によりケーブル巻取装置の吊り上げ、吊り降ろしを行うことにより、比較的小型の構成でも揚程を大きくできる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…通路、２…移動台車、３…クローラ機構、４…車載制御装置、５…吊上用アーム、６…掴み機構、７…ケーブル処理装置、８（８ａ，８ｂ、８ｃ、８ｄ）…ケーブル巻取装置、９（９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ）…ケーブル、１０…ケーブル着脱装置、１１（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ）…ケーブル巻取装置本体、１２…有線通信装置、１３…給電装置、１４…無線通信装置、１５…雲台、１６…テレビカメラ、１７…ＬＥＤライト、１８…掴み部、１９…ケーブル処理装置本体、２０…駆動ローラ、２１…押し付けローラ、２２…保持具、２３…スライドガイド、２４…直動機構、２５…台車間ケーブル、２６…作業用台車用制御装置、２７…作業用台車、２８…作業用アーム、２９…ワイヤ吊上機構

Claims (7)

1. 自走手段を有する移動台車と、
   それぞれケーブルの繰出しおよび巻取りが可能であり前記移動台車に積載可能に構成されるとともに、直列に接続された複数のケーブル巻取手段と、
   前記移動台車に設けられ、前記移動台車に対して前記ケーブル巻取手段の積降を行なう設置回収手段と、
   遠隔指令を受けて前記移動台車の前記自走手段および前記設置回収手段の動作を制御する制御手段と、
   を備えることを特徴とする遠隔配線装置。
2. 前記ケーブルに接続された作業装置をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の遠隔配線装置。
3. 前記ケーブル巻取手段には、通信手段が備えられることを特徴とする請求項１または２記載の遠隔配線装置。
4. 前記ケーブル巻取手段には、前記ケーブル巻取手段の周辺の情報を検出する情報検出手段が設けられることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の遠隔配線装置。
5. 前記移動台車には、前記ケーブルの繰出しおよび巻取りを補助するケーブル処理手段が設けられることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の遠隔配線装置。
6. 前記制御手段への前記遠隔指令は無線通信により与えられるように構成されるとともに、
   前記移動台車はバッテリーと、前記ケーブルの着脱を行なうケーブル着脱手段とをさらに備えることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の遠隔配線装置。
7. 第１のケーブル巻取手段に巻き取られた第１のケーブルと第２のケーブル巻取手段に巻き取られた第２のケーブルを直列に配置させるケーブル準備工程と、
   前記第１および第２のケーブル巻取手段を自走可能な移動台車に積載するケーブル積載工程と、
   前記ケーブル接続工程および前記ケーブル積載工程の後に、遠隔操作により、前記第１のケーブル巻取手段の前記第１のケーブルを繰出しながら前記移動台車を移動させる第１の移動工程と、
   前記第１のケーブル巻取手段の前記第１のケーブルがあらかじめ定められた量繰出された時点で、遠隔操作により、当該第１のケーブル巻取手段を前記移動台車から車外に降ろすケーブル巻取手段荷降工程と、
   前記ケーブル巻取手段荷降工程の後、遠隔操作により、前記前記第２のケーブル巻取手段の前記第２のケーブルを繰出しながら前記移動台車をさらに移動させる第２の移動工程と、
   を含むことを特徴とする遠隔配線方法。

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