JP2024008002A - 管内移動ロボット - Google Patents
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Abstract
【課題】異なる管径に対しても好適な移動を可能にする管内移動ロボットを提供する。【解決手段】弾性体により構成された外筒と、外筒の内側に設けられた内筒と、外筒及び内筒の軸方向各端部に設けられ、外筒の内周及び内筒の外周とともに閉空間を形成する端部部材とを備え、閉空間に流体を供給することにより軸方向に収縮するとともに径方向に膨張し、閉空間から流体を排出することにより軸方向に伸長するとともに径方向に収縮する膨縮ユニットを連結手段を介して複数連結して構成され、管内に設けられる移動体と、連結された複数の膨縮ユニットが管内において蠕動運動を模すように動作させ、移動体に推進力を生じさせる流体制御装置とを備えた管内移動ロボットであって、前記流体制御装置は、管の内径を取得する管内径取得手段と、前記管の内径に基づいて蠕動運動のタイミングを変更可能に構成された推進制御手段を備えた構成とした。【選択図】図9
Description
本発明は、管内移動ロボットに関し、特に、流体の給排により膨縮可能とされたアクチュエータを連結し、これらアクチュエータに蠕動運動を模した動作をさせることにより管内を移動可能とされた管内移動ロボットに関する。
社会のインフラとして上下水道、ガス管等の配管が張り巡らされている。このようなインフラの環境の保全、衛生状態を維持するために、配管の内部を検査することで老朽化の状態や破損等を防ぐことが必要とされている。このような配管内を検査するための技術の一つとして、例えば、特許文献1に開示された先頭部に検査ユニットが取り付けられた管状移動体が知られている(特許文献1)。管状移動体は、弾性体を素材として構成された内筒及び外筒の間に、流体を供給することにより、外筒を径方向に膨張させるとともに軸方向に収縮させ、排出することにより外筒を径方向に収縮させるとともに軸方向に伸長させるように構成されたアクチュエータを複数連結し、これらアクチュエータに蠕動運動を模した動作をさせることにより管内を移動可能とされる。
しかしながら、上記管状移動体は、1つの特定の管径に対して大きさや蠕動運動の制御が最適化して構成されるため、このまま管径が小さい配管に適用した場合には膨縮ユニットの膨張がすぐに把持状態になり、待ち時間が発生してしまう。また、管径が大きい配管に適用した場合には膨縮ユニットが膨張して把持状態に達するまでに時間を要し、管内の移動に十分な性能を発揮することができない。
そこで、本発明では、異なる管径に対しても好適な移動を可能にする管内移動ロボットを提供することを目的とする。
そこで、本発明では、異なる管径に対しても好適な移動を可能にする管内移動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の管内移動ロボットの構成として、弾性体により構成された外筒と、外筒の内側に設けられた内筒と、外筒及び内筒の軸方向各端部に設けられ、外筒の内周及び内筒の外周とともに閉空間を形成する端部部材とを備え、閉空間に流体を供給することにより軸方向に収縮するとともに径方向に膨張し、閉空間から流体を排出することにより軸方向に伸長するとともに径方向に収縮する膨縮ユニットを連結手段を介して複数連結して構成され、管内に設けられる移動体と、連結された複数の膨縮ユニットが管内において蠕動運動を模すように動作させ、移動体に推進力を生じさせる流体制御装置とを備えた管内移動ロボットであって、前記流体制御装置は、管の内径を取得する管内径取得手段と、前記管の内径に基づいて蠕動運動のタイミングを変更可能に構成された推進制御手段を備えた構成とした。
本構成によれば、異なる管径に対しても好適な移動が可能となり、管内の移動に十分な性能を発揮することができる。
また、管内移動ロボットの他の構成として、前記推進制御手段は、前記閉空間に供給する流体の流量を変化させることにより蠕動運動のタイミングを変更させるように構成しても良い。
また、管内移動ロボットの他の構成として、前記管内径取得手段は、ユーザーの入力に基づいて管の内径を取得する構成としても良い。
また、管内移動ロボットの他の構成として、前記移動体は先頭にカメラを備え、前記管内径取得手段は、前記カメラにより取得された管内の画像に基づいて管の内径を取得する構成としても良い。
また、管内移動ロボットの他の構成として、前記推進制御手段は、移動体の設計時に利用した標準管を該移動体が移動するときの蠕動運動に設定されたサイクルタイムを基準とし、前記標準管よりも小径の管の場合には前記サイクルタイムよりも短いサイクルタイム、前記標準管よりも大径の管の場合には前記サイクルタイムよりも長いサイクルタイムに蠕動運動のタイミングを変更するように構成しても良い。
本構成によれば、異なる管径に対しても好適な移動が可能となり、管内の移動に十分な性能を発揮することができる。
また、管内移動ロボットの他の構成として、前記推進制御手段は、前記閉空間に供給する流体の流量を変化させることにより蠕動運動のタイミングを変更させるように構成しても良い。
また、管内移動ロボットの他の構成として、前記管内径取得手段は、ユーザーの入力に基づいて管の内径を取得する構成としても良い。
また、管内移動ロボットの他の構成として、前記移動体は先頭にカメラを備え、前記管内径取得手段は、前記カメラにより取得された管内の画像に基づいて管の内径を取得する構成としても良い。
また、管内移動ロボットの他の構成として、前記推進制御手段は、移動体の設計時に利用した標準管を該移動体が移動するときの蠕動運動に設定されたサイクルタイムを基準とし、前記標準管よりも小径の管の場合には前記サイクルタイムよりも短いサイクルタイム、前記標準管よりも大径の管の場合には前記サイクルタイムよりも長いサイクルタイムに蠕動運動のタイミングを変更するように構成しても良い。
以下、発明の実施形態を通じて本発明を詳説するが、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明される特徴の組み合わせのすべてが発明の解決手段に必須であるとは限らず、選択的に採用される構成を含むものである。
[管内移動ロボットの概略構成]
以下、本発明の実施形態について、各図に基づき説明する。図1は、管E内を移動する管内移動ロボット1の概略構成図である。
図1に示すように、管内移動ロボット1は、管E内を移動する移動体2と、流体制御機構110と、流体制御装置(以下単に制御装置という)150とを備えた構成とされる。
以下、本発明の実施形態について、各図に基づき説明する。図1は、管E内を移動する管内移動ロボット1の概略構成図である。
図1に示すように、管内移動ロボット1は、管E内を移動する移動体2と、流体制御機構110と、流体制御装置(以下単に制御装置という)150とを備えた構成とされる。
移動体2は、検査ユニット10と、複数の膨縮ユニット20(伸縮構成部)と、複数の連結ユニット(連結手段)40とを備える。移動体2は、先端に設けられた検査ユニット10と前側から数えて1番目の膨縮ユニット20とが前端側連結ユニット40を介して連結され、前側から数えて1番目の膨縮ユニット20と前側から数えて2番目の膨縮ユニット20とが連結ユニット40を介して連結され、以後同様に、前側の膨縮ユニット20と後側の膨縮ユニット20とが連結ユニット40を介して順次連結されて構成される。
また、移動体2は、例えば、検査ユニット10及び膨縮ユニット20の管Eの内壁への接触を回避する支持手段15を備える。
また、移動体2は、例えば、検査ユニット10及び膨縮ユニット20の管Eの内壁への接触を回避する支持手段15を備える。
なお、本実施形態では、図1に示すように、検査ユニット10及び4個の膨縮ユニット20が、複数の連結ユニット40を介してそれぞれ連結されて移動体2を構成するものとして説明する。また、膨縮ユニット20の位置を特定する場合には、前側から後側に向かって順に、膨縮ユニット20A、膨縮ユニット20B、膨縮ユニット20C、膨縮ユニット20Dと示して説明する場合がある。また、以下の説明では、矢印に沿う方向を移動体2の進行方向とし、この進行方向を前側、逆を後側としてその前後方向を特定する。
[検査ユニットについて]
図2は、検査ユニットの外観斜視図、図3は、検査ユニットの前後面の平面図である。
検査ユニット10は、検査手段としての例えば撮像手段17及び照明手段18と、検査手段を所定の取付状態で収容するためのヘッド部材としての管状収容部12とを備えた構成である。
図2は、検査ユニットの外観斜視図、図3は、検査ユニットの前後面の平面図である。
検査ユニット10は、検査手段としての例えば撮像手段17及び照明手段18と、検査手段を所定の取付状態で収容するためのヘッド部材としての管状収容部12とを備えた構成である。
管状収容部12の前端開口12Aは、光透過性を有した前側塞板13Aで塞がれている(図2;図3参照)。照明手段18が当該前側塞板13Aを通して前方を照射可能なように管状収容部12の管内に所定の状態で取り付けられ、撮像手段17が当該前側塞板13Aを通して前方を撮像可能なように管状収容部12内に所定の状態で取り付けられる。
これにより、移動体2は、検査対象の管E内を進行方向に移動する際に、照明手段18で照射される光によって検査ユニット10の前方の管E内を照らし、例えば、カメラ等の撮像手段17によって検査ユニット10の前方の管E内を撮像することができるように構成される。
撮像手段17及び照明手段18には、可撓性を有するケーブル19が接続される(図1参照)。ケーブル19は、一端側が撮像手段17及び照明手段18と接続され、他端側が管E外に設けられた制御装置150に接続される。ケーブル19は、例えば、撮像手段17及び照明手段18に電力を供給する電力線、撮像手段17で受光して得られた画像データを出力する信号線等の可撓性を有するケーブルを束ねた構成とされる。
管状収容部12の後端部は、例えば、ケーブル19の外部への露出を可能としつつ後側蓋体13B等により閉鎖される。管状収容部12の内部は、前述の前側塞板13Aと、後側蓋体13Bにより気密状態が維持され、内部への液体や気体等の侵入が防止される。管状収容部12は、連結ユニット40の前端部に連結可能に構成される。また、管状収容部12の後端部の外周に段部12Bが設けられ支持手段15が取り付け可能とされる。
図1に示すように、複数の繊維により構成される支持手段15は、例えば、検査ユニット10の後端部や、各膨縮ユニット20を挟むように膨縮ユニット20の前側及び後側に設けられ、検査ユニット10や各膨縮ユニット20により構成される移動体2全体を管Eの中心線側に配置させるためのセンタリング手段として機能する。
支持手段15は、例えば、検査ユニット10の後端部や、膨縮ユニット20の両端に設けられる端部部材23;23の外周、又は、膨縮ユニット20の両端に連結される連結ユニット40の外周に嵌着可能なリング状のベース部材15Aに、該ベース部材15Aの円周方向に複数の繊維15Bが放射状に延長するように構成される。
図3に示すように、放射状に設けられる複数の繊維15Bは、例えば、繊維15Bの先端が管Eの内壁に達する長さ、かつ、検査ユニット10や膨縮ユニット20が管Eの中心線近傍への配置状態が維持されるような剛性を有するものが好ましい。また、ベース部材15Aの外周に設けられる複数の繊維15Bは、例えば、移動体2が前進したときに、前方の空気が後方に逃げられる程度の繊維15Bの隙間を有するようにとすると良い。
より好ましくは、検査対象の管E内に移動体2を配置し、管E内を流れる流体を流したときに、移動体2の進行を妨げない程度で繊維15Bの間を流体が通過可能となるように、繊維15Bの密度や繊維15Bの剛性などの特性に応じた素材を設定すると良い。
なお、支持手段15は、繊維15Bを用いたものに限定されないが、好ましくは、管E内の流れを許容するとともに、検査ユニット10や膨縮ユニット20の管Eの中心線近傍への配置状態が維持することができ、加えて移動時の摩擦が小さいものとすると良い。
移動体2がこのような支持手段15を備えた場合であっても、管Eを流れる流体は、支持手段15を構成する繊維15Bの隙間を移動体2の外周側を流れ、移動体2が蠕動運動をした場合であっても流体を移動体2の進行方向下流側に流出させることができる。
支持手段15は、例えば、検査ユニット10の後端部や、膨縮ユニット20の両端に設けられる端部部材23;23の外周、又は、膨縮ユニット20の両端に連結される連結ユニット40の外周に嵌着可能なリング状のベース部材15Aに、該ベース部材15Aの円周方向に複数の繊維15Bが放射状に延長するように構成される。
図3に示すように、放射状に設けられる複数の繊維15Bは、例えば、繊維15Bの先端が管Eの内壁に達する長さ、かつ、検査ユニット10や膨縮ユニット20が管Eの中心線近傍への配置状態が維持されるような剛性を有するものが好ましい。また、ベース部材15Aの外周に設けられる複数の繊維15Bは、例えば、移動体2が前進したときに、前方の空気が後方に逃げられる程度の繊維15Bの隙間を有するようにとすると良い。
より好ましくは、検査対象の管E内に移動体2を配置し、管E内を流れる流体を流したときに、移動体2の進行を妨げない程度で繊維15Bの間を流体が通過可能となるように、繊維15Bの密度や繊維15Bの剛性などの特性に応じた素材を設定すると良い。
なお、支持手段15は、繊維15Bを用いたものに限定されないが、好ましくは、管E内の流れを許容するとともに、検査ユニット10や膨縮ユニット20の管Eの中心線近傍への配置状態が維持することができ、加えて移動時の摩擦が小さいものとすると良い。
移動体2がこのような支持手段15を備えた場合であっても、管Eを流れる流体は、支持手段15を構成する繊維15Bの隙間を移動体2の外周側を流れ、移動体2が蠕動運動をした場合であっても流体を移動体2の進行方向下流側に流出させることができる。
[膨縮ユニットの構成]
図4は、膨縮ユニット20の一構成例を示す軸方向断面図である。膨縮ユニット20は、主として弾性体を素材として構成された所謂ソフトアクチュエータとして機能する。膨縮ユニット20は、固体の識別を可能とする例えば個体識別番号などの個体識別手段を備える。
図4は、膨縮ユニット20の一構成例を示す軸方向断面図である。膨縮ユニット20は、主として弾性体を素材として構成された所謂ソフトアクチュエータとして機能する。膨縮ユニット20は、固体の識別を可能とする例えば個体識別番号などの個体識別手段を備える。
膨縮ユニット20は、内筒21と、内筒21とともに二重管を形成するように内筒21の外周を囲むように配設される外筒22と、内筒21及び外筒22の端部に設けられる一対の端部部材23;23とを備える。
内筒21は、軸方向に沿って伸縮可能な蛇腹構造を有する断面円形の筒体である。本実施形態の蛇腹構造は、螺旋状の蛇腹構造を有するものとして説明するが、これに限定されない。内筒21を構成する素材には、例えば、軸線の曲がりを許容し、内周側や外周側からの圧力により変形しにくい可撓性を有する素材で構成されることが好ましい。内筒21は、各端部が端部部材23に設けられた内筒固定部28に取り付けられる。
図5は、図4中のA1-A1矢視における外筒22の断面を誇張して示した図である。同図に示すように、外筒22は、弾性体より形成される円筒状の筒本体22Aと、当該筒本体22Aの内部において密に内挿された複数の繊維22Bとから構成される。筒本体22Aの材質としては、シリコーンゴム等の合成ゴム、或いは天然ラテックスゴム等の天然ゴム等の気密性及び伸縮性を有する弾性素材が好適である。
繊維22Bは、一端側から他端側まで連続するように、軸線に沿って延長するように外筒22の壁厚内に配置され、本実施例では層状に複数積層して密に内挿される。なお、繊維22Bは、積層せずに単層であっても良い。繊維22Bは、筒本体22Aの軸方向に沿って延在するものとして示すが、軸方向に対して交差するように設けても良い。
この外筒22は、各端部が端部部材23に設けられる外筒固定部29に取り付けられる。また、前述の一端側から他端側まで連続するようにとは、一本の繊維22Bが外筒22の一端側から他端側に到達する状態や、外筒22の軸方向長さよりも短い複数の繊維が、軸方向に連続的に分布することで一端側から他端側まで到達する状態を意図する。
繊維22Bの素材には、軸方向への伸縮変化の小さい素材が好適である。例えば、繊維22Bの素材には、例えば、アラミド繊維、炭素(カーボン)繊維、ガラス繊維、ナイロン、ポリアミド系繊維やポリオレフィン系繊維、金属繊維等の被伸長性を有するものを適宜選択して用いることができる。
また、繊維22Bには、筒本体22Aとの密着性を考慮して、適当なプライマー処理、又は、表面酸化処理等を行うと良い。
また、繊維22Bには、筒本体22Aとの密着性を考慮して、適当なプライマー処理、又は、表面酸化処理等を行うと良い。
また、繊維22Bの形態は、フィラメント、ヤーン(スパン・ヤーン及びフィラメント・ヤーン)、ストランド等のいずれの形態でも用いることができ、さらに、撚りをかけずに収束させた無撚繊維、これらの繊維を複数本撚って作成した繊維を用いることも可能である。繊維の種類にもよるが、二種類以上の素材の異なる繊維や形態の異なる繊維を組み合わせても良い。
筒本体22Aを形成する素材は、後述する流体室Vへの圧縮空気の給排によってその形状が変化し得る材質であれば如何なる材質であっても良い。また、筒本体22Aの厚さや繊維22Bの配置については、外筒22の空気排出時の伸長する力等を考慮して決められる。
端部部材23は、例えば樹脂や硬質のゴム、金属等により円筒状に形成された円筒体であって、内筒21を固定する内筒固定部28と、外筒22を固定する外筒固定部29とを備える。内筒固定部28は、内筒21の外周を嵌着可能に端部部材23の内周面の一端側に設けられる。
本実施形態では、内筒21が螺旋状の蛇腹構造を有するものとしたので、例えば、内筒固定部28は、内筒21の螺旋形状を利用し、内筒21の外周をねじ込み可能な螺旋溝として形成することができる。以下、端部部材23において軸方向に内筒固定部28が設けられた側を内側といい、その逆側を外側という。
例えば、内筒固定部28を形成する螺旋溝は、内筒21との気密性を考慮し、少なくとも内筒21の外周側において螺旋を描く山部の1ピッチ以上となるように形成すると良い。また、内筒固定部28は、例えば、内筒21の外周面としまりばめとなるように形成することにより、内筒21との気密性をより確実なものとすることができる。このように、内筒21は、端部部材23;23と一体化されることにより、端部部材23;23の内周側の空間とともに軸方向に貫通する空間S2を膨縮ユニット20に形成する。
外筒固定部29は、端部部材23の外周面に形成される。外筒固定部29は、内筒固定部28に固定された内筒21の端面よりも所定距離軸方向外側に位置し、端部部材23の外周を軸方向外側に行くにしたがって外径が漸次小径となるように、例えば球面状やテーパー状等に形成すると良い。
外筒22は、端部が外筒固定部29を軸方向外側に過ぎるように外筒22を配置した状態において、端部部材23の軸方向外側からリング状のカシメ部材30を外筒22の外周面側に被せ、さらにカシメ部材30の外側から半円状に形成された一対の固定部材32で端部部材23の外周面に挟み込むように固定することで端部部材23に固定される。
このように内筒21及び外筒22の端部を端部部材23;23に固定することにより、膨縮ユニット20には、内筒21の外周面と端部部材23の外周面及び外筒22の内周面によって囲まれた閉空間としての流体室Vが形成される。
さらに、端部部材23には、連結ユニット40を固定するためのジョイント固定部34と、流体室Vへの空気を給排を可能にする給排孔36が設けられる。
ジョイント固定部34は、例えば、端部部材23に外筒22を固定した状態において前述の固定部材32よりも軸方向外側に露出して設けられる。ジョイント固定部34は、例えば、端部部材23の肉厚方向(半径方向)に貫通するねじ孔として形成される。
給排孔36は、内周側から内筒固定部28と外筒固定部29との間に形成された流体室Vに空気を給排可能に形成される。例えば、給排孔36は、端部部材23の内周面から端部部材23の内側の端面に貫通する貫通孔として形成される。この給排孔36には、後述の制御装置150から延長するチューブ60が接続される。
端部部材23は、内筒21及び外筒22が組付けられた状態において露出する外周面に図外の個体識別番号が設けられている。個体識別番号は、例えば、刻印、ラベルなどにより表示すると良い。
図6は、膨縮ユニット20の動作を示す図である。膨縮ユニット20は、流体室Vに空気を供給することにより、径方向については外径がd1からd2へと拡径するとともに軸方向については長さがx1からx2へと収縮する。また、膨縮ユニット20は、流体室Vから空気を排出することにより、径方向については外径がd2からd1へと縮径するとともに軸方向については長さがx2からx1へと伸長する。
以下の説明では、膨縮ユニット20の流体室Vに圧縮空気が供給され、外筒22が膨張(拡径)し、外筒22と管Eとの間に所定の摩擦力が得られている状態を把持状態、又は単に把持などという場合がある。
また、膨縮ユニット20の流体室Vが大気圧の状態にあるとき、或いは、外筒22の外径が最も収縮していると設定された状態にあるときを完全収縮(の)状態、又は単に完全収縮などという。
また、膨縮ユニット20が把持状態と完全収縮の間の状態にあるときを収縮状態という。
また、流体室Vに圧縮空気が供給されている過程にあるときを膨張(過程)、流体室Vから圧縮空気が排出されている過程にあるときを収縮(過程)などという。
また、膨縮ユニット20の流体室Vが大気圧の状態にあるとき、或いは、外筒22の外径が最も収縮していると設定された状態にあるときを完全収縮(の)状態、又は単に完全収縮などという。
また、膨縮ユニット20が把持状態と完全収縮の間の状態にあるときを収縮状態という。
また、流体室Vに圧縮空気が供給されている過程にあるときを膨張(過程)、流体室Vから圧縮空気が排出されている過程にあるときを収縮(過程)などという。
[連結体の構成について]
図7は、連結ユニット40の一例を示す外観図である。
連結ユニット40は、膨縮ユニット20に取り付けられる一対の取付体41と、取付体41同士を結合する結合体42と、コイルばね44とを備え、所謂ユニバーサルジョイント(自在継手)として機能するように構成される。
図7は、連結ユニット40の一例を示す外観図である。
連結ユニット40は、膨縮ユニット20に取り付けられる一対の取付体41と、取付体41同士を結合する結合体42と、コイルばね44とを備え、所謂ユニバーサルジョイント(自在継手)として機能するように構成される。
取付体41は、例えば、端部部材23の外周に嵌着可能な大きさに形成された円筒状の基部41Aと、基部41Aの一側側において直径方向に互いに対向し、基部41Aの軸方向に沿って延長するように同一の長さで突設された一対の突片41B;41Bを備える。
結合体42は、取付体41の突片41B;41Bの内周面側を摺動可能な外径を有する環状部材として形成される。連結ユニット40は、一方の取付体41の突片41B;41Bと、他方の取付体41の突片41B;41Bとを対向させ、互いに90°捻じれた位置となるように結合体42を挟み込むように取り付けられる。これにより、連結ユニット40は、全体として軸方向に貫通する中空空間S3を有する筒状に構成される。
各取付体41は、例えば、各突片41Bの肉厚方向及び結合体42の肉厚方向に軸部材43を介して連結することで、各取付体41が結合体42に対してそれぞれ軸部材43を軸として回転可能に取り付けられる。
図7(a),(b)に示すように、コイルばね44は、結合体42を介して連結された一方の取付体41及び他方の取付体41の内周側に設けられる。コイルばね44は、例えば、一方の取付体41の内周側から結合体42の内周を経て他方の取付体41の内周側に至る長さを有し、外径が結合体42の内径よりもやや小さい寸法とされる。
コイルばね44は、例えば、端部が一方の取付体41や他方の取付体41の基部41Aの内周面から突出するように端部を支持する着座部を設けることで、取付体41;41と一体化され、取付体41;41の内周から脱落不能とされる。このように、連結ユニット40がコイルばね44を内包していることにより、一方の取付体41に対する他方の取付体41の屈曲を許容しつつコイルばね44の弾性(復元力)により一方の取付体41と他方の取付体41とを直線的に配置させることができる。
また、各取付体41;41の基部41Aは、貫通孔46を備える。貫通孔46は、取付体41に膨縮ユニット20の端部部材23を挿入したときに、膨縮ユニット20に設けられたジョイント固定部34に重なるように設けられる。そして、貫通孔46に図外のボルトを挿入し、ジョイント固定部34にねじ込み、締め付けることで、膨縮ユニット20の端部部材に取付体41が固定される。これにより、連結ユニット40を介して膨縮ユニット20;20同士が連結される。
そして、連結ユニット40により連結された膨縮ユニット20:20は、図7(a)に示す直線状態や、図7(b)に示すように、膨縮ユニット20同士の軸線が交差するように屈曲することが可能とされる。
したがって、連結ユニット40により、前後に配置された一方の膨縮ユニット20の端部と対向する他方の膨縮ユニット20の端部とを順次連結することにより移動体2における推進力発生部8が構成される。
推進力発生部8は、膨縮ユニット20及び連結ユニット40のそれぞれが軸方向に貫通する中空とされていることから、全体として管状の先端から後端まで連続する中空の連続空間が形成される。この連続空間は、膨縮ユニット20に個別に接続されるチューブ60の配管路、及び検査ユニット10に接続されるケーブル19の配線路として利用される。
そして、推進力発生部8の先頭側に位置する膨縮ユニット20の前端部と検査ユニット10の後端部とを連結ユニット40により連結することで移動体2が構成される。
なお、連結ユニット40は、上述したような剛体を素材としたユニバーサルジョイントに限定されず、管状の弾性体(管状弾性体)で構成しても良い。管状弾性体の例としては、膨縮ユニット20の内筒21に用いた蛇腹のような可撓性を有し、素材の弾性により復元力を有するものを用いることができる。
[流体制御機構について]
流体制御機構110は、移動体2における推進力発生部8を動作させるための作動媒体である流体の供給、停止、排出を制御するための装置である。本実施形態では、作動媒体に空気(圧縮空気)を利用するものとして説明する。なお、流体は、空気に限定されず、他の気体や水などの液体を利用しても良い。また、流体制御機構110は、利用する流体に応じて、以下で説明する機能が得られるように構成すれば良い。
流体制御機構110は、移動体2における推進力発生部8を動作させるための作動媒体である流体の供給、停止、排出を制御するための装置である。本実施形態では、作動媒体に空気(圧縮空気)を利用するものとして説明する。なお、流体は、空気に限定されず、他の気体や水などの液体を利用しても良い。また、流体制御機構110は、利用する流体に応じて、以下で説明する機能が得られるように構成すれば良い。
流体制御機構110は、例えば、コンプレッサー112、レギュレータ114、供給弁116、排出弁118、流量センサ120、圧力センサ122等を備える。
コンプレッサー112は、流体室Vに供給する空気を圧縮空気として生成する。圧縮空気は、少なくとも膨縮ユニット20の外筒22を膨張させたときに、外筒22の外周面が管Eの内壁に密接可能な圧力よりも高く設定される。
コンプレッサー112は、流体室Vに供給する空気を圧縮空気として生成する。圧縮空気は、少なくとも膨縮ユニット20の外筒22を膨張させたときに、外筒22の外周面が管Eの内壁に密接可能な圧力よりも高く設定される。
レギュレータ114は、コンプレッサー112と接続され、コンプレッサー112により生成された圧縮空気を所定の圧力に減圧して一定圧の圧縮空気として出力する。
供給弁116は、レギュレータ114と接続され、レギュレータ114から流入する圧縮空気を流体室Vに供給、及び、供給の停止を制御する。供給弁116は、電気的な信号に基づいて開閉する弁を有し、弁を開くことで圧縮空気を流体室Vに供給し、弁を閉じることで圧縮空気の供給を停止する。供給弁116は、制御装置150と電気的に接続され、制御装置150から入力される信号に基づいて弁を開閉する。
排出弁118は、膨縮ユニット20と接続され、膨縮ユニット20内の圧縮空気の排出を制御する。排出弁118は、電気的な信号に基づいて開閉する弁を有し、弁を開くことで膨縮ユニット20内の圧縮空気を排出し、弁を閉じることで圧縮空気の排出を停止する。排出弁118は、制御装置150と電気的に接続され、制御装置150から入力される信号に基づいて弁を開閉する。
なお、供給弁116及び排出弁118は、信号が入力されない状態において弁を閉じた状態とし、信号が入力されることで弁を開き、信号が停止されることで弁を閉じるものとして説明する。
供給弁116及び排出弁118には、例えば、ソレノイドバルブを適用することができる。供給弁116及び排出弁118は、ソレノイドバルブを用いることにより、膨縮ユニット20を膨張或いは収縮させるときの応答速度を向上させることができる。
流量センサ120は、供給弁116を介して膨縮ユニット20に供給される圧縮空気の流量を計測可能に設けられる。流量センサ120は、例えば、供給弁116と膨縮ユニット20との間に設けられる。流量センサ120は、制御装置150と電気的に接続され、計測した圧縮空気の流量を制御装置150に出力する。
流量センサ120により計測される流量は、例えば、流量履歴として記憶手段151に記憶される。流量センサ120は、例えば、排出弁118に信号が出力されたときに、計測した流量をリセット(ゼロに戻す)し、再び膨縮ユニット20に圧縮空気の供給が開始されると新たに流量を計測する。
圧力センサ122は、膨縮ユニット20の流体室V内の空気の圧力を検出可能に設けられる。圧力センサ122は、例えば、流量センサ120と膨縮ユニット20との間に設けられる。圧力センサ122は、制御装置150と電気的に接続され、計測した流体室V内の空気の圧力を制御装置150に出力する。
流量センサ120及び圧力センサ122により計測された流量値及び圧力値は、例えば、後述の記憶手段151に流量履歴、圧力履歴などとして記憶すると良い。
[制御装置]
制御装置150は、流体制御機構110を制御し、移動体2の動作を制御するとともに、検査ユニット10による管内の検査を制御するための装置である。
制御装置150は、流体制御機構110を制御し、移動体2の動作を制御するとともに、検査ユニット10による管内の検査を制御するための装置である。
図8は、制御装置150を構成するハードウェアのブロック図である。
制御装置150は、例えば、ハードウェア資源として設けられ、プログラムなどを記憶するROM,RAM等の記憶手段151、CPU等の演算処理手段152、供給弁116及び排出弁118への信号の出力や、流量センサ120や圧力センサ122から出力される信号の入力を可能とする外部入出力インターフェース(外部IF)153、キーボードやマウス、タッチパネル等の入力手段154、モニター等の表示手段155、インターネットとの接続を可能にするネットワークインターフェイス等の通信手段156など備える構成とされる。なお、上記タッチパネルは、入力手段154及び表示手段155の機能を兼ね備えた入力・表示手段として機能を有するものであっても良い。
制御装置150は、例えば、ハードウェア資源として設けられ、プログラムなどを記憶するROM,RAM等の記憶手段151、CPU等の演算処理手段152、供給弁116及び排出弁118への信号の出力や、流量センサ120や圧力センサ122から出力される信号の入力を可能とする外部入出力インターフェース(外部IF)153、キーボードやマウス、タッチパネル等の入力手段154、モニター等の表示手段155、インターネットとの接続を可能にするネットワークインターフェイス等の通信手段156など備える構成とされる。なお、上記タッチパネルは、入力手段154及び表示手段155の機能を兼ね備えた入力・表示手段として機能を有するものであっても良い。
記憶手段151には、例えば、推進力発生部8を動作させるためのプログラムや、推進力発生部8を構成する膨縮ユニット20を管理するためのプログラム、供給弁116及び排出弁118の開閉動作を制御するための後述の閾値など含んで記憶される。
また、記憶手段151は、検査ユニット10の撮像手段17により撮像された画像を記録すると良い。
また、記憶手段151は、検査ユニット10の撮像手段17により撮像された画像を記録すると良い。
供給弁116及び排出弁118の開閉動作を制御するための閾値は、例えば、膨縮ユニット20が把持状態に達したときに供給弁116への信号の出力を停止させるための把持判定値や膨縮ユニット20が完全収縮に達したかどうかを判定するための収縮判定値が挙げられる。
把持判定値は、例えば、膨縮ユニット20を管内で完全収縮の状態から膨張させ、管内壁と膨縮ユニット20の外周面22aとの間に所定の摩擦が得られたときに流体室V内に供給された流量に基づいて設定される。
把持判定値は、例えば、膨縮ユニット20を管内で完全収縮の状態から膨張させ、管内壁と膨縮ユニット20の外周面22aとの間に所定の摩擦が得られたときに流体室V内に供給された流量に基づいて設定される。
把持判定値は、膨縮ユニット20の設計時に利用した管を標準管といい、この標準管に対応した標準判定値、標準管よりも小径の小径用判定値、標準管よりも大径の大径用判定値で構成すると良い。標準判定値、小径用判定値、大径用判定値は、小径用判定値<標準判定値<大径用判定値とされる。標準管や小径管、大径管は、例えば、標準管を100mmとすると、標準管に対して小径管が90mm、大径管が110mmなどの関係が想定できる。なお、標準管を基準する小径管や大径管の大きさはこれに限定されない。
推進力発生部8を動作させるためのプログラムは、例えば、移動体2を前進や後進させるためのプログラム、移動体2を管E内で停止させるためのプログラム等の複数のプログラムを含んで構成することができる。前進とは、図1中の矢印で示す方向に移動することを言い、後進とは、前進とは逆方向に移動することを言う。
演算処理手段152が記憶手段151に記憶されたプログラムを順次実行することにより、制御装置150を後述の各手段として機能させる。
図9は、制御装置150の構成の一例を示すブロック図である。
図9に示すように、制御装置150は、ユニット登録手段170と、検査情報設定手段172と、検査制御手段174と、動作選択手段180と、推進制御手段182と、停止制御手段184と、動作履歴取得手段202と、交換時期判定手段204、移動可能距離推定手段208、事前確認手段210、報知手段212とを備える構成とされる。
図9に示すように、制御装置150は、ユニット登録手段170と、検査情報設定手段172と、検査制御手段174と、動作選択手段180と、推進制御手段182と、停止制御手段184と、動作履歴取得手段202と、交換時期判定手段204、移動可能距離推定手段208、事前確認手段210、報知手段212とを備える構成とされる。
図10は、ユニット登録手段170の動作の一例を示した図である。
ユニット登録手段170は、例えば、ユーザーに対して、推進力発生部8を構成する膨縮ユニット20の登録を促すための処理を実行する。図10(a)に示すように、ユニット登録手段170は、例えば、「連結数は?」などとして表示手段155に表示し、ユーザーが入力手段154を操作し、数値を入力するように構成することができる。
ユニット登録手段170は、例えば、ユーザーに対して、推進力発生部8を構成する膨縮ユニット20の登録を促すための処理を実行する。図10(a)に示すように、ユニット登録手段170は、例えば、「連結数は?」などとして表示手段155に表示し、ユーザーが入力手段154を操作し、数値を入力するように構成することができる。
図10(b)に示すように、例えば、「4」などとして入力されると、ユニット登録手段170は、ユーザーに膨縮ユニット20の個体識別番号を入力するための処理を実行する。ユニット登録手段170は、例えば、入力された数量に基づいて先頭側の膨縮ユニット20からNo1,No2,・・・等として番号などの符号を割り当て、符号とともに個体識別番号を入力する入力欄を表示手段155に表示し、連結された位置に対応する個体識別番号の入力をユーザーに促す。なお、膨縮ユニット20を識別するための符号については適宜設定すれば良い。
これにより、図1や図13等に示すように、膨縮ユニット20AがNo1,膨縮ユニット20BがNo2,膨縮ユニット20CがNo3,膨縮ユニット20DがNo4などとし、個体識別番号とともに登録される。
なお、個体識別手段は、個体識別番号に限定されず、バーコード等の識別子やRFIDなどを用いても良い。例えば、個体識別手段として1次元バーコードや2次元コードの識別子を用いる場合には、バーコードリーダーやカメラなどを入力手段として用いることで、制御装置150に膨縮ユニット20を登録するようにしても良い。
このような識別子を個体識別手段として用いることにより、個体を識別するための情報とともに記憶手段151に記憶された膨縮ユニット20の動作履歴などの情報を読みだすことができる。
また、例えば、個体識別手段としてRFIDを用いる場合には、近距離の無線通信装置を入力手段として用いることで、制御装置150に膨縮ユニット20を登録するようにしても良い。
RFIDを個体識別手段として用いることにより、個体を識別するための情報とともに膨縮ユニット20の動作履歴などの情報を記憶させるための記憶手段151の一部として利用することができる。
また、例えば、個体識別手段としてRFIDを用いる場合には、近距離の無線通信装置を入力手段として用いることで、制御装置150に膨縮ユニット20を登録するようにしても良い。
RFIDを個体識別手段として用いることにより、個体を識別するための情報とともに膨縮ユニット20の動作履歴などの情報を記憶させるための記憶手段151の一部として利用することができる。
図11は、検査情報設定手段172の動作の一例を示した図である。
検査情報設定手段172は、検査対象とされる配管のサイズ(管径)や検査距離などの情報をユーザーに入力を促すための処理を実行する。
検査情報設定手段172は、ユーザーに対して移動体2による検査対象となる管Eの管径及び検査予定の距離の入力を促し、入力された管径及び検査距離を記憶手段151に記憶させる。検査情報設定手段172は、例えば、表示手段155に「管径?」、「検査予定距離?」等と表示し、入力手段154を介して管径及び検査予定距離の入力をユーザーに促す。即ち、検査情報設定手段172は、管Eの管径を取得する管内径取得手段として機能する。
検査情報設定手段172は、検査対象とされる配管のサイズ(管径)や検査距離などの情報をユーザーに入力を促すための処理を実行する。
検査情報設定手段172は、ユーザーに対して移動体2による検査対象となる管Eの管径及び検査予定の距離の入力を促し、入力された管径及び検査距離を記憶手段151に記憶させる。検査情報設定手段172は、例えば、表示手段155に「管径?」、「検査予定距離?」等と表示し、入力手段154を介して管径及び検査予定距離の入力をユーザーに促す。即ち、検査情報設定手段172は、管Eの管径を取得する管内径取得手段として機能する。
そして、ユーザーが管径及び検査予定距離を入力することで記憶手段151に検査対象となる管Eの管径及び検査予定距離を記憶させるように構成することができる。
ここでいう管径とは、管Eの内径である。なお、管径に代えて管Eの呼び径としても良い。また、例えば、表示手段155に管径の入力を促す表示は、例えば、あらかじめ複数の管径を表示し、そこからユーザーに選択させるようにしても良い。
ここでいう管径とは、管Eの内径である。なお、管径に代えて管Eの呼び径としても良い。また、例えば、表示手段155に管径の入力を促す表示は、例えば、あらかじめ複数の管径を表示し、そこからユーザーに選択させるようにしても良い。
図12は、ユニット情報及び検査情報を設定後に表示手段155に表示される表示内容の一例である。
検査制御手段174は、ユーザーに検査の開始や停止の入力を促すための処理を実行する。
図12に示すように、検査制御手段174は、例えば、表示手段155に「検査開始」、「検査停止」などのボタンを表示し、入力手段154を介してユーザーに検査の開始や停止の入力を促す。そして、「検査開始」が入力されると撮像手段17及び照明手段18に電力の供給を開始するとともに撮像手段17により取得された画像を記憶手段151に記憶する。また、「検査停止」が入力されると撮像手段17及び照明手段18への電力の供給を停止する。
検査制御手段174は、ユーザーに検査の開始や停止の入力を促すための処理を実行する。
図12に示すように、検査制御手段174は、例えば、表示手段155に「検査開始」、「検査停止」などのボタンを表示し、入力手段154を介してユーザーに検査の開始や停止の入力を促す。そして、「検査開始」が入力されると撮像手段17及び照明手段18に電力の供給を開始するとともに撮像手段17により取得された画像を記憶手段151に記憶する。また、「検査停止」が入力されると撮像手段17及び照明手段18への電力の供給を停止する。
動作選択手段180は、ユーザーに移動体2の動作を選択させるための処理を実行する。移動体2の動作は、例えば、前進や後進の推進動作、或いは、停止動作などが挙げられる。
動作選択手段180は、例えば、表示手段155に「前進」、「後進」、又は、「停止」等の文字をボタン(動作選択ボタン)として表示し、入力手段154を介してユーザーにボタンの選択入力を促すように構成することができる。
動作選択手段180は、例えば、表示手段155に「前進」、「後進」、又は、「停止」等の文字をボタン(動作選択ボタン)として表示し、入力手段154を介してユーザーにボタンの選択入力を促すように構成することができる。
動作選択手段180は、例えば、「前進」が選択された場合には「前進」を示すボタンを、「後進」が選択された場合には「後進」を示すボタンを強調するように着色するなどして表示手段155に表示し、ユーザーに対して移動体2の現在の動作状態を認識可能に構成すると良い。
動作選択手段180は、例えば、「停止」が選択された場合には「停止」を示すボタンを強調するように着色するなどして表示手段155に表示し、ユーザーに対して移動体2の現在の動作状態を認識可能とすると良い。
推進制御手段182は、動作選択手段180の処理により「前進」や「後進」の推進動作が選択された場合に機能する。推進制御手段182は、記憶手段151に記憶された推進を制御するプログラム(以下、推進用プログラムという)を読み出し、該プログラムに基づいて、外部IF153を介して膨縮ユニット20毎に設けられた供給弁116及び排出弁118を開閉するための信号の出力や信号の停止を制御する。
推進制御手段182は、膨縮ユニット20を膨張させる場合、外部IF153を介して供給弁116に信号を出力する。このとき排出弁118への信号の出力は停止状態とされる。これにより、膨縮ユニット20は、流体室V内に圧縮空気が流入し、外筒22が半径方向に膨張するとともに軸方向に収縮する。
また、推進制御手段182は、膨縮ユニット20を収縮させる場合、外部IF153を介して排出弁118に信号を出力する。このとき供給弁116への信号は停止状態とされる。これにより、膨縮ユニット20は、流体室V内の圧縮空気が排気弁118を介して大気に放出され、外筒22が半径方向に収縮するとともに軸方向に伸長する。
推進制御手段182は、流体室Vへの圧縮空気の供給過程において、外部IF153を介して流量センサ120や圧力センサ122から入力される流量や圧力値に基づいて供給弁116や排出弁118に対して信号を出力したり、信号の出力を停止する。
推進用プログラムは、例えば、後述のタイムチャートに基づいて作成することができる。タイムチャートは、推進力発生部8に蠕動運動を模した動作をさせるように構成される。
図13は、推進制御手段182の制御により移動体2を前進させるときの蠕動運動の一例を示し、同図における各行程は、移動体2を推進させるための蠕動運動において必要とされる要件を示したものである。
移動体2は、図13(a)に示すように、推進力発生部8を構成する全ての膨縮ユニット20A~20Dが収縮された状態で管E内に配置される。
本実施形態に係る蠕動運動では、図13(b)の行程1に示すように膨縮ユニット20Aが把持状態、膨縮ユニット20B;20C;20Dが収縮状態とされ、次に、図13(c)の行程2に示すように全ての膨縮ユニット20A~20Dが把持状態とされ、次に、図13(d)の行程3に示すように膨縮ユニット20A;20B;20Cが収縮状態、膨縮ユニット20Dが把持状態とされ、次に、図13(e)の行程4に示すように膨縮ユニット20A;20Dが把持状態、膨縮ユニット20B;20Cが収縮状態とされる各行程を経ることが要件とされる。
このように図13(b)~図13(e)に示す行程を、図13(b)→図13(c)→図13(d)→図13(e)→図13(b)の順に1サイクルを繰り返すことで管E内を前進させることができる。また、移動体2は、前進と逆の順序で繰り返すことで後進することが可能とされる。
移動体2は、図13(a)に示すように、推進力発生部8を構成する全ての膨縮ユニット20A~20Dが収縮された状態で管E内に配置される。
本実施形態に係る蠕動運動では、図13(b)の行程1に示すように膨縮ユニット20Aが把持状態、膨縮ユニット20B;20C;20Dが収縮状態とされ、次に、図13(c)の行程2に示すように全ての膨縮ユニット20A~20Dが把持状態とされ、次に、図13(d)の行程3に示すように膨縮ユニット20A;20B;20Cが収縮状態、膨縮ユニット20Dが把持状態とされ、次に、図13(e)の行程4に示すように膨縮ユニット20A;20Dが把持状態、膨縮ユニット20B;20Cが収縮状態とされる各行程を経ることが要件とされる。
このように図13(b)~図13(e)に示す行程を、図13(b)→図13(c)→図13(d)→図13(e)→図13(b)の順に1サイクルを繰り返すことで管E内を前進させることができる。また、移動体2は、前進と逆の順序で繰り返すことで後進することが可能とされる。
図14は、図13に示す蠕動運動のサイクルの実行を可能とするタイミングチャートの一例である。図14に示すタイムチャートは、図13に示すように各行程において膨縮ユニット20A~20Dの膨張や収縮の動作が完了したと同時に次の行程に移行するように設定したものを示している。即ち、膨縮ユニット20の動作は、タイミングチャートにより規定される。
図15は、タイミングチャートの他の例である。各行程から次行程への移行は、必ずしも図14に示すタイミングチャートのように各行程における膨縮ユニット20A~20Dの膨張や収縮の動作が完了した後でなくても良い。図15に示すタイミングチャートは、図14のタイミングチャートを修正し、移動体2の移動速度の高速化を可能とした一例を示している。
行程1から行程2への移行時間の短縮化について考える。行程1から行程2への移行では、膨縮ユニット20Aの把持状態を維持しつつ、収縮状態にある膨縮ユニット20B;20C;20Dを把持状態とすれば良い。
ここで、行程1の前行程の行程4において膨縮ユニット20A;20Dが把持状態、膨縮ユニット20B;20Cが完全収縮にあるということを踏まえると、行程1において膨縮ユニット20B;20Cは、必ずしも図13(b)に示すような完全収縮の状態にある必要はない。
即ち、行程1が行程4から行程2への移行途中であることを考えれば、例えば、行程1における膨縮ユニット20B;20Cの収縮状態は、膨張過程の状態とすることができる。本実施形態では、図12に示すように、行程4において膨縮ユニット20Dが収縮を開始すると同時に膨縮ユニット20B;20Cの膨張を開始させ、行程1において膨張過程の収縮状態となるようにタイミング変更した。
即ち、行程1が行程4から行程2への移行途中であることを考えれば、例えば、行程1における膨縮ユニット20B;20Cの収縮状態は、膨張過程の状態とすることができる。本実施形態では、図12に示すように、行程4において膨縮ユニット20Dが収縮を開始すると同時に膨縮ユニット20B;20Cの膨張を開始させ、行程1において膨張過程の収縮状態となるようにタイミング変更した。
また、膨縮ユニット20Dの行程1における収縮状態についても膨縮ユニット20B;20Cの場合と同様に考えると、膨縮ユニット20Dは行程4において把持状態にあるということを踏まえれば、行程1における膨縮ユニット20Dの収縮状態も必ずしも図13(b)に示すような完全収縮の状態にある必要はない。
膨縮ユニット20Dは、行程4において把持状態、行程2では再び把持状態とされることから、行程1での収縮状態は、行程4からの収縮過程、行程2に向かう膨張過程のいずれかとすることができる。本実施形態では、前述の膨縮ユニット20B;20Cの動作に対応させて、行程1における膨縮ユニット20Dの収縮状態が収縮過程から膨張過程への転換点となるようにした。これにより行程1から行程2への移行時間を短縮化できる。
行程2は、推進力発生部8の蠕動運動において後端部を前方に移動させるための行程であることから、各膨縮ユニット20B;20C;20Dが十分、かつ円滑に膨張することが好ましい。なお、行程2に示すように、複数の膨縮ユニット20B;20C;20Dを1つの行程で把持状態とする場合、図12に示すような同時とせず、時間差を設けて膨張を開始させると良い。好ましくは、先頭側(膨張状態にある膨縮ユニット20A側)から順に膨張を開始すると良い。
例えば、膨縮ユニット20B;20C;20Dを同時に把持状態とする場合、個体差によって進行方向前方に位置する膨縮ユニットよりも後方に位置する膨縮ユニットが先に把持状態に達してしまうと他の膨縮ユニットの十分な膨張を妨げることになり、移動体2の後端部の前方への引き寄せ距離が短くなる虞がある。そこで、所定の時間差を設けて膨縮ユニット20B→20C→20Dの順に膨張させることにより、移動体2の後端部の前方への引き寄せ距離を最大化することができる。
行程2から行程3への移行は、行程2において全ての膨縮ユニット20A~20Dが把持状態とされるため、全ての膨縮ユニット20A~20Dが把持状態となった後に、膨縮ユニット20Dの把持状態を維持しつつ、把持状態にある膨縮ユニット20A;20B;20Cの収縮を開始すれば良い。
なお、図15に示すタイミングチャートでは、膨縮ユニット20A;20B;20Cが同時に収縮するように記載してあるが、これに限定されない。行程2から行程3への移行過程のように、複数の膨縮ユニット20A;20B;20Cを1つの行程間で収縮させる場合、例えば、時間差を設けて膨張を開始させると良い。より好ましくは、先頭側(膨張状態にある膨縮ユニット20Dの逆側)から順に収縮を開始すると良い。
行程3は、推進力発生部8の蠕動運動において前端部を前方に移動させるための行程である。一方で行程4では、膨縮ユニット20Aが把持状態とされることを考慮すると、行程3において膨縮ユニット20A;20B;20Cは、行程3において必ずしも図13(d)に示すような完全収縮の状態にある必要はない。
例えば、行程3における膨縮ユニット20A;20B;20Cの収縮状態は、図15に示すように膨縮ユニット20Aについては収縮過程から膨張過程への転換点、膨縮ユニット20B;20Cについては収縮過程とすると良い。
そして、行程4において膨縮ユニット20Aが膨張状態、膨縮ユニット20B;20Cが完全収縮となるようにすれば良い。好ましくは、膨縮ユニット20B;20Cが完全収縮に達した後に、膨縮ユニット20Aが時間差を持って膨張状態となるように膨縮ユニット20B;20Cの収縮と膨縮ユニット20Aが膨張を開始するタイミングを設定すると良い。
行程4から行程1への移行は、膨縮ユニット20Aが把持状態に達したと同時に膨縮ユニット20Dが収縮を開始するように構成すると良い。このようにタイミングチャートを構成することにより、移動体2の移動速度を向上させることができる。
このようなタイミングチャートに基づいて、移動体2を推進させるための推進プログラムを作成すれば良い。
このようなタイミングチャートに基づいて、移動体2を推進させるための推進プログラムを作成すれば良い。
[推進制御手段の動作について]
推進制御手段182の動作について図15に示すタイミングチャートを用いて説明する。
推進制御手段182は、例えば、「前進」が入力されると、記憶手段151から推進プログラムとともに、入力手段154から入力された管径(ここでは標準管径が入力されたものとする)に対応する標準判定値及び収縮判定値を読み込む。
推進制御手段182の動作について図15に示すタイミングチャートを用いて説明する。
推進制御手段182は、例えば、「前進」が入力されると、記憶手段151から推進プログラムとともに、入力手段154から入力された管径(ここでは標準管径が入力されたものとする)に対応する標準判定値及び収縮判定値を読み込む。
[行程1]
推進制御手段182は、まず膨縮ユニット20Aに対応する供給弁116に信号を出力する。これにより、膨縮ユニット20Aの膨張が開始される。
そして、膨縮ユニット20Aに対応する流量センサ120により計測された流量が標準判定値の半分の値に達したときに、各膨縮ユニット20B;20C;20Dに対応する供給弁116に信号を出力する。これにより、膨縮ユニット20B;20C;20Dの膨張が開始される。
膨縮ユニット20Aに対応する流量センサ120により計測された流量が標準判定値に達したときに、膨縮ユニット20Aに対応する供給弁116への信号の出力を停止する。これにより、膨縮ユニット20Aは把持状態が維持される。
推進制御手段182は、まず膨縮ユニット20Aに対応する供給弁116に信号を出力する。これにより、膨縮ユニット20Aの膨張が開始される。
そして、膨縮ユニット20Aに対応する流量センサ120により計測された流量が標準判定値の半分の値に達したときに、各膨縮ユニット20B;20C;20Dに対応する供給弁116に信号を出力する。これにより、膨縮ユニット20B;20C;20Dの膨張が開始される。
膨縮ユニット20Aに対応する流量センサ120により計測された流量が標準判定値に達したときに、膨縮ユニット20Aに対応する供給弁116への信号の出力を停止する。これにより、膨縮ユニット20Aは把持状態が維持される。
[行程2]
次に、推進制御手段182は、各膨縮ユニット20B;20C;20Dに対応する流量センサ120により計測された流量が標準判定値に達したときに、各膨縮ユニット20B;20C;20Dに対応する供給弁116への信号の出力を停止する。これにより、全ての膨縮ユニット20A~20Dが把持状態とされる。
次に、推進制御手段182は、各膨縮ユニット20B;20C;20Dに対応する流量センサ120により計測された流量が標準判定値に達したときに、各膨縮ユニット20B;20C;20Dに対応する供給弁116への信号の出力を停止する。これにより、全ての膨縮ユニット20A~20Dが把持状態とされる。
[行程3]
次に、推進制御手段182は、全ての膨縮ユニット20A~20Dが把持状態となったとき(膨縮ユニット20B;20C;20Dのそれぞれに対応する流量センサ120により計測された流量が標準判定値に達したとき)に、各膨縮ユニット20A;20B;20Cに対応する排出弁118に信号を出力する。これにより、膨縮ユニット20Dの把持状態を維持しつつ各膨縮ユニット20A;20B;20Cの収縮が開始される。
そして、膨縮ユニット20Aに対応する圧力センサ122により計測された圧力値が、標準判定値の半分の圧縮空気が膨縮ユニットに供給されたときの圧力値に達したときに、膨縮ユニット20Aに対応する排出弁118への信号の出力を停止するとともに供給弁116への信号の出力を開始する。また、これと同時に膨縮ユニット20Dに対応する排出弁118への信号の出力を開始する。
次に、推進制御手段182は、全ての膨縮ユニット20A~20Dが把持状態となったとき(膨縮ユニット20B;20C;20Dのそれぞれに対応する流量センサ120により計測された流量が標準判定値に達したとき)に、各膨縮ユニット20A;20B;20Cに対応する排出弁118に信号を出力する。これにより、膨縮ユニット20Dの把持状態を維持しつつ各膨縮ユニット20A;20B;20Cの収縮が開始される。
そして、膨縮ユニット20Aに対応する圧力センサ122により計測された圧力値が、標準判定値の半分の圧縮空気が膨縮ユニットに供給されたときの圧力値に達したときに、膨縮ユニット20Aに対応する排出弁118への信号の出力を停止するとともに供給弁116への信号の出力を開始する。また、これと同時に膨縮ユニット20Dに対応する排出弁118への信号の出力を開始する。
[行程4]
次に、推進制御手段182は、膨縮ユニット20Dに対応する圧力センサ122により計測検出された圧力値が、標準判定値の3/4の圧縮空気が膨縮ユニットに供給されたときの圧力値に達したときに、膨縮ユニット20Dに対応する排出弁118への信号の出力を停止するとともに供給弁116への信号の出力を開始する。
そして、各膨縮ユニット20A;20Dに対応する流量センサ120により計測された流量が標準判定値に達したときに、各膨縮ユニット20A;20Dに対応する供給弁116への信号の出力を停止するとともに、膨縮ユニット20Dに対応する排出弁118への信号の出力を開始する。
また、各膨縮ユニット20B;20Cに対応する圧力センサ122により計測された圧力値が収縮判定値に達したときに、各膨縮ユニット20B;20Cに対応する排出弁118への信号の出力を停止するとともに、各膨縮ユニット20B;20Cに対応する供給弁116への信号の出力を開始する。
次に、推進制御手段182は、膨縮ユニット20Dに対応する圧力センサ122により計測検出された圧力値が、標準判定値の3/4の圧縮空気が膨縮ユニットに供給されたときの圧力値に達したときに、膨縮ユニット20Dに対応する排出弁118への信号の出力を停止するとともに供給弁116への信号の出力を開始する。
そして、各膨縮ユニット20A;20Dに対応する流量センサ120により計測された流量が標準判定値に達したときに、各膨縮ユニット20A;20Dに対応する供給弁116への信号の出力を停止するとともに、膨縮ユニット20Dに対応する排出弁118への信号の出力を開始する。
また、各膨縮ユニット20B;20Cに対応する圧力センサ122により計測された圧力値が収縮判定値に達したときに、各膨縮ユニット20B;20Cに対応する排出弁118への信号の出力を停止するとともに、各膨縮ユニット20B;20Cに対応する供給弁116への信号の出力を開始する。
推進制御手段182は、「前進」が選択されている間、行程1から行程4を繰り返すことで、管E内を前進する。
なお、推進制御手段182の動作について、移動体2が標準管を移動するものとして説明したが、標準判定値に代えて小径用判定値や大径用判定値を読み込んで推進プログラムを実行することで小径管や大径管であっても移動体2を効率良く推進させることができる。
図16は、標準管内、小径管内、大径管内で膨縮ユニット20に標準判定値に相当する空気量(標準膨張空気量)を供給したときの膨張図であり、図16(a)が小径管、図16(b)が標準管、図16(c)が大径管に対応する。
図16に示すように、膨縮ユニット20に標準膨張空気量を供給して管内で膨張させると、膨縮ユニット20の外筒22の外周面22aが管内壁に接触する帯状の接触領域(図中斜線で示す領域)が形成される。
図16に示すように、膨縮ユニット20に標準膨張空気量を供給して管内で膨張させると、膨縮ユニット20の外筒22の外周面22aが管内壁に接触する帯状の接触領域(図中斜線で示す領域)が形成される。
接触領域の広さは、管と膨縮ユニット20との間の摩擦(把持力)の大きさを意味する。例えば、図16(b)の標準管における接触領域の広さが把持状態、即ち、必要な摩擦が得られているとする。そうすると、図16(a)に示す小径管における接触領域の広さは、必要以上の摩擦が得られている状態にある。また、図16(c)に示す大径管における接触領域では、必要とされる摩擦よりも小さい摩擦しか得られていない状態となる。
また、図16(a)に示す小径管の場合には、膨縮ユニット20に標準膨張空気量を供給すると、必要とされる摩擦以上の摩擦が得られる一方で、膨張時の外径が小径管の拘束により、標準管内で膨縮ユニットが膨張したときよりも小さくなる。このため、軸方向への収縮量が小さくなり、1サイクル当りの移動距離が短くなってしまう。加えて、必要とされる摩擦が得られているにも関わらず、さらに圧縮空気を供給しているため、各行程から次行程への移行に無駄な待機時間を生じさせていると言える。
また、図16(c)に示す大径管の場合には、膨縮ユニット20に標準膨張空気量を供給しても必要とされる摩擦が得られない虞がある。
また、図16(c)に示す大径管の場合には、膨縮ユニット20に標準膨張空気量を供給しても必要とされる摩擦が得られない虞がある。
そこで、標準管用に設計された移動体2を小径管に利用する場合には、必要とされる摩擦が得られたときに供給された圧縮空気の量を、把持状態に達したと判定する小径用判定値に設定し、この小径用判定値を用いて移動体2を標準管内で移動させるときに利用するタイムチャートに従って推進力発生部8を動作させると良い。
小径用判定値は、標準判定値よりも膨縮ユニットに供給される圧縮空気の量が少ないため、同じタイムチャートに従って推進力発生部8を動作させても、標準管内で推進力発生部8を動作させたときのサイクルタイムよりもサイクルタイムを短くすることができる。サイクルタイムとは、1サイクル当りに要する時間を言う。
したがって、標準管用に設計された移動体2を小径管に利用しても1サイクル当りの移動距離が短くなることを打ち消すようにサイクルタイムが速くなることで、小径管内における移動体2の移動速度の低下を抑制することができる。
したがって、標準管用に設計された移動体2を小径管に利用しても1サイクル当りの移動距離が短くなることを打ち消すようにサイクルタイムが速くなることで、小径管内における移動体2の移動速度の低下を抑制することができる。
また、標準管用に設計された移動体2を大径管に利用する場合には、必要とされる摩擦が得られたときに供給された圧縮空気の量を、把持状態に達したと判定する大径用判定値に設定し、この大径用判定値を用いて移動体2を標準管内で移動させるときに利用するタイムチャートに従って推進力発生部8を動作させると良い。
大径用判定値は、標準判定値よりも膨縮ユニットに供給される圧縮空気の量が多くなり、同じタイムチャートに従って推進力発生部8を動作させたときに、標準管内で推進力発生部8を動作させたときのサイクルタイムよりもサイクルタイムが長くなる。一方で、大径用判定値は、膨縮ユニットに供給される圧縮空気の量が多くなることで、標準管内で膨縮ユニット20が把持状態となったときの軸方向の収縮量よりも、大径管内で膨縮ユニットが把持状態となったときの軸方向の収縮量を大きくすることができる。
したがって、標準管用に設計された移動体2を大径管に利用し、サイクルタイムが遅くなることを打ち消すように1サイクル当りの移動距離が長くなることで、大径管内における移動体2の移動速度の低下を抑制することができる。
したがって、標準管用に設計された移動体2を大径管に利用し、サイクルタイムが遅くなることを打ち消すように1サイクル当りの移動距離が長くなることで、大径管内における移動体2の移動速度の低下を抑制することができる。
即ち、サイクルタイムが変化することで、蠕動運動のタイミングが変更されることになり、管の内径に基づいて蠕動運動のタイミングが変更可能とされる。
したがって、本実施形態に示すようにあらかじめ特定の管径に対応するように設計された膨縮ユニット20を複数連結して構成された推進力発生部8を、特定の管よりも小径の管や大径の管に利用する場合、各管径に応じて設定した判定値を把持状態の判定に利用することにより、小径管や大径管にも共用することができる。
したがって、本実施形態に示すようにあらかじめ特定の管径に対応するように設計された膨縮ユニット20を複数連結して構成された推進力発生部8を、特定の管よりも小径の管や大径の管に利用する場合、各管径に応じて設定した判定値を把持状態の判定に利用することにより、小径管や大径管にも共用することができる。
なお、前述の実施形態では、標準管を最適として設計された推進力発生部8を小径管や大径管に利用する際に、標準管内で推進力発生部8を動作させるときに利用するタイムチャートを共用し、把持状態を判定する判定値に管径に応じた判定値(標準判定値、小径用判定値、大径用判定値など)を用いることで、標準管以外の小径管や大径管に利用するものとして説明したがこれに限定されない。
例えば、小径管や大径管に特化したタイムチャート(推進プログラム)を作成し、記憶手段151に記憶させておけば良い。なお、特化したタイムチャートとは、標準管内で推進力発生部8を動作させるときに利用するタイムチャートを共用し、把持状態を判定する判定値に管径に応じた判定値(標準判定値、小径用判定値、大径用判定値など)を用いたときに得られる利点を損なわない、或いはそれ以上の利点が得られるように構成したものを意味する。
また、前述の実施形態では、把持状態の判定に流量センサ120により計測された流量を、完全収縮の判定に圧力センサ122により計測された圧力値を、収縮過程から膨張過程への移行のタイミングの判定に、流量センサ120により計測された流量及び圧力センサ122により計測された圧力値を用いるものとして説明したがこれに限定されず適宜変更しても良い。
例えば、把持状態の判定には、流量センサ120により計測される流量に代えて、圧力センサ122により計測される流体室Vの内圧値を用いるようにしても良い。また、膨張により管内壁に接触した外筒22が管内壁を押圧する力を検出するセンサを膨縮ユニット20の外筒22に取り付けて把持状態を検出するようにしても良い。また、膨縮ユニットに変位センサを設けて、把持状態や完全収縮を変位センサにより検出するようにしても良い。
また、これらを組み合わせて把持状態の判定や完全収縮の判定するように構成しても良い。
また、これらを組み合わせて把持状態の判定や完全収縮の判定するように構成しても良い。
なお、検査情報設定手段172は、ユーザーに対して移動体2による検査対象となる管Eの管径の入力を促し、入力された管径を記憶手段151に記憶させるものとして説明したが、これに限定されない。検査情報設定手段172は、例えば、検査ユニット10を利用して管径を自動的に取得するように構成しても良い。
管径を自動的に取得する場合、例えば、移動体2を標準管、小径管、大径管に配置して検査ユニット10のカメラ(撮像手段17)により管内を撮影したときの画像を標準管マスター画像、小径管マスター画像、大径管マスター画像などとしてあらかじめ取得しておき、これらの画像をマスター画像群として記憶手段151に記憶させておけば良い。
そして、実際に検査対象となる管E内に移動体2を配置したときに検査ユニット10から取得された画像を、マスター画像群と比較(マッチング)し、所定のマッチング率が得られたマスター画像に対応する管径を検査対象の管径であるとして記憶手段151に記憶させるようにすれば良い。
そして、実際に検査対象となる管E内に移動体2を配置したときに検査ユニット10から取得された画像を、マスター画像群と比較(マッチング)し、所定のマッチング率が得られたマスター画像に対応する管径を検査対象の管径であるとして記憶手段151に記憶させるようにすれば良い。
また、前段で説明したように検査情報設定手段172において管径を自動的に取得する場合、例えば、配管の途中で管径が変化する場合において好適とされる。検査対象の配管には、例えば、標準管から小径管に、或いは標準管から大径管などのように管径が途中で変わる場合がある。このような場合、移動体2を標準管に適した推進動作で移動させた状態で小径管内へ進行すると移動速度が低下する虞がある。また、移動体2を標準管に適した推進動作で移動させた状態で大径管内へ進行すると移動できなく虞がある。
このような場合、制御装置150が移動体2の移動中の管径を監視する管径監視手段を備える構成とすると良い。そして、移動体2の移動中に撮影した管内の画像に基づいて移動中の管内の管径を監視することで、例えば、標準管から小径管に管径が変化した場合には、小径管の進行に適した推進動作、標準管から大径管に管径が変化した場合には大径管の進行に適した推進動作をさせるようにすることが可能となる。
停止制御手段184は、ユーザーが入力手段154を操作し、表示手段155に表示された「停止」を選択した場合に、管E内において移動体2を停止させるための制御を実行する。停止とは、管E内における移動体2の移動を停止し、管E内において静止させることをいう。即ち、停止制御手段184は、「停止」が選択されたときに、推進力発生部8による推進動作を停止させながら、移動体2が管E内において移動しないようにする。
停止制御手段184は、「停止」の指令が入力されると、推進力発生部8の推進動作を停止させ、例えば、図13(c)の行程2に示すように、全ての膨縮ユニット20A~20Dが把持状態となるように制御すると良い。
即ち、停止制御手段184による停止制御は、推進制御手段182による推進制御への割り込み処理として実施される。停止制御手段184は、推進動作において膨縮ユニットが把持状態にある場合にはその状態を維持させ、収縮過程にある場合には収縮動作から膨張動作へと切り替え、把持状態に達するまで膨張させてその状態を維持させ、膨張過程にある場合には把持状態に達するまで膨張させてその状態を維持させ、完全収縮の状態にある場合には把持状態に達するまで膨張させてその状態を維持させる。
なお、停止制御手段184は、「停止」の指令が入力されたときの推進動作が、ちょうど図13(c)に示すように既に全ての膨縮ユニット20A~20Dが把持状態にある場合にはその状態を維持するように制御すれば良い。
このように、全ての膨縮ユニット20A~20Dを把持状態とし、この状態を維持することにより、移動体2を管Eに確実に静止させることができる。
なお、移動体2を「停止」させた状態から推進させる場合には、推進制御手段182が、行程2から推進動作を開始させるように構成すれば良い。
なお、移動体2を「停止」させた状態から推進させる場合には、推進制御手段182が、行程2から推進動作を開始させるように構成すれば良い。
なお、停止制御手段184は、全ての膨縮ユニット20A~20Dを把持状態を維持することで移動体2を「停止」させることに限定されない。停止動作では、少なくとも1つの膨縮ユニット20が把持状態にあれば良い。
また、複数の停止動作のパターンを記憶手段151に記憶させておき、ユーザーが停止動作を選択できるように構成しても良い。
また、複数の停止動作のパターンを記憶手段151に記憶させておき、ユーザーが停止動作を選択できるように構成しても良い。
また、例えば、推進力発生部8の推進制御の途中における、「停止」の指令が入力されたタイミングを利用して移動体2を管E内に静止させるための処理を実行させても良い。
図11のタイミングチャートに示すように、推進動作中、いずれかの膨縮ユニット20A~20Dは、少なくとも一つは把持状態とされることから、「停止」が入力されたタイミングの行程を維持するように停止制御手段184が膨縮ユニット20A~20Dを制御するようにしても良い。
図11のタイミングチャートに示すように、推進動作中、いずれかの膨縮ユニット20A~20Dは、少なくとも一つは把持状態とされることから、「停止」が入力されたタイミングの行程を維持するように停止制御手段184が膨縮ユニット20A~20Dを制御するようにしても良い。
即ち、停止制御手段184は、把持状態にある膨縮ユニットにはその状態を維持させ、収縮過程にある場合には収縮動作を停止させ(排出弁118への信号の出力を停止)、膨張過程にある場合には膨張動作を停止させ(供給弁116への信号の出力を停止)、完全収縮の状態にある場合にはその状態を維持させれば良い。
このように、「停止」の指令が入力されたときの推進動作の行程を利用することにより移動体2をその場に停止させることができるとともに、停止後に、例えば「前進」の指令を入力することにより、停止状態が入力された行程から推進動作への復帰が容易とされる。
なお、推進動作を利用して移動体2を静止させる場合、例えば、「停止」が入力されたタイミングにおいて、把持状態にある膨縮ユニット20はそのまま把持状態を維持させ、残りの膨縮ユニット20は完全収縮とするようにしても良い。
即ち、停止動作では、推進力発生部8を構成する膨縮ユニット20の少なくとも一つが膨張して管内壁を把持し、その状態を維持することで移動体2が管Eに固定されるようにすると良い。
より好ましくは、鉛直方向に延びる管Eを移動体2が移動するときに、自重等により落下しないように、管内壁を把持する膨縮ユニット20の数量を設定すると良い。
より好ましくは、鉛直方向に延びる管Eを移動体2が移動するときに、自重等により落下しないように、管内壁を把持する膨縮ユニット20の数量を設定すると良い。
前述の停止動作では、1つの特定の動作で静止させるものとして説明したがこれに限定されない。
停止制御手段184は、例えば、配管の勾配に応じて停止動作を変えるように構成しても良い。
配管の勾配は、例えば、移動体2の姿勢を介して検出することができる。即ち、ジャイロセンサなどの姿勢検出手段を移動体2に設ければ良い。
停止制御手段184は、例えば、配管の勾配に応じて停止動作を変えるように構成しても良い。
配管の勾配は、例えば、移動体2の姿勢を介して検出することができる。即ち、ジャイロセンサなどの姿勢検出手段を移動体2に設ければ良い。
この場合、例えばジャイロセンサなどの姿勢検出手段を移動体2に搭載し、姿勢検出手段により検出された姿勢に対応する停止動作を記憶手段151に記憶させておけば良い。これにより、検出手段により検出された移動体2の今ある位置の姿勢に好適な停止動作を選択させることができる。
また、姿勢検出手段は、ジャイロセンサに代えてIMUを用いても良い。IMUを用いることにより、例えば、管Eを移動したときに変化する移動体2の姿勢や、移動した距離に基づいて停止動作を変化させることができる。
この場合、移動体2の姿勢に加え、IMUにより検出された位置の変化の履歴に基づいて移動体2の移動した距離を検出することができる。これにより、IMUにより検出された姿勢や、位置の変化の履歴に基づいて移動体2の移動した距離に応じた停止動作を選択させることができる。
この場合、移動体2の姿勢に加え、IMUにより検出された位置の変化の履歴に基づいて移動体2の移動した距離を検出することができる。これにより、IMUにより検出された姿勢や、位置の変化の履歴に基づいて移動体2の移動した距離に応じた停止動作を選択させることができる。
そして、管Eの勾配や移動距離に複数の停止動作のパターンを紐づけして記憶手段151に記憶させておけば良い。停止動作のパターンは、例えば、停止指示が発生したときに移動体2が実質的に水平部分にある場合には全ての膨縮ユニット20の流体室Vから圧縮空気を排出させて停止させるようにしてもよく、垂直部分にある場合には全ての膨縮ユニット20を膨張させて停止させるようにしたり、傾斜部分にある場合には傾斜の勾配に応じて膨張させる膨縮ユニット20の数量を変化させるようにしても良い。
以上説明したように、移動体2を管E内に停止させることにより、移動体2を管E内に静止状態を維持させることができ、例えば、検査の途中で管E内の様子を表示手段155を通して目視にて詳細を確認することができる。
以上説明したように、移動体2を管E内に停止させることにより、移動体2を管E内に静止状態を維持させることができ、例えば、検査の途中で管E内の様子を表示手段155を通して目視にて詳細を確認することができる。
なお、前述の説明では、停止制御手段184が特定の膨縮ユニット20の把持状態を継続させることで移動体2を管E内で静止させるものとして説明したがこれに限定されない。
例えば、推進力発生部8に移動体2を移動させないような静止運動動作をさせるようにしても良い。即ち、停止制御手段184が、推進力発生部8を構成する膨縮ユニット20A~20Dに協働した膨張や収縮の所定の動作をしているにも関わらず前進も後進もしない静止運動動作(足踏み動作)をさせても良い。
例えば、推進力発生部8に移動体2を移動させないような静止運動動作をさせるようにしても良い。即ち、停止制御手段184が、推進力発生部8を構成する膨縮ユニット20A~20Dに協働した膨張や収縮の所定の動作をしているにも関わらず前進も後進もしない静止運動動作(足踏み動作)をさせても良い。
静止運動動作は、例えば、図10(b)~(e)に示す行程1~行程4の推進サイクルを利用することができる。例えば、「停止」の指令が行程4から行程1に移行する過程で入力された場合には、推進動作の入力があるまで行程1と行程2を繰り返すことで足踏み動作をさせることができる。
また、「停止」の指令が行程1から行程2に移行する過程で入力された場合には、推進動作の入力があるまで行程2と行程3を繰り返すことで足踏み動作をさせることもできる。
また、「停止」の指令が行程1から行程2に移行する過程で入力された場合には、推進動作の入力があるまで行程2と行程3を繰り返すことで足踏み動作をさせることもできる。
このように停止制御手段184が推進サイクルを利用して移動体2の移動が停止されるように静止運動動作をさせることにより、推進プログラムを流用できるので新たに静止運動動作を制御するためのプログラムを用意する必要をなくすことができる。
なお、静止運動動作は、前述のものに限定されず適宜設定しても良いことは言うまでもない。
なお、静止運動動作は、前述のものに限定されず適宜設定しても良いことは言うまでもない。
また、停止制御手段184は、ユーザーの入力により動作するものとして説明したが、これに限定されない。例えば、膨縮ユニット20に異常が生じたときに自動的に停止制御手段184が動作するように構成しても良い。この場合、制御装置150が、膨縮ユニット20の故障を検出するための故障検出手段186を備える構成すると良い。
故障検出手段186は、例えば、流量センサ120により計測される流量と、圧力センサ122により計測される圧力値に基づいて膨縮ユニット20の故障を検出可能に構成することができる。
膨縮ユニット20の主たる故障は、例えば、膨縮動作の繰り返しによる外筒22や内筒21の弾性体の疲労、或いは端部部材とのカシメ部分の摩耗や亀裂などによる空気漏れが主たる要因とされる。
膨縮ユニット20の主たる故障は、例えば、膨縮動作の繰り返しによる外筒22や内筒21の弾性体の疲労、或いは端部部材とのカシメ部分の摩耗や亀裂などによる空気漏れが主たる要因とされる。
空気漏れが生じた膨縮ユニット20は、把持状態に膨張させるときに、標準判定値や小径用判定値、大径用判定値よりも多くの圧縮空気が供給されることになる。
そこで、故障検出手段は、流量センサ120により計測された流量値が、標準判定値や小径用判定値、大径用判定値などに達したときに、圧力センサ122により計測された圧力値が標準判定値や小径用判定値、大径用判定値に相当する流量値に対応する故障検出圧力値に達していないときに故障が生じているとして検出することができる。
そこで、故障検出手段は、流量センサ120により計測された流量値が、標準判定値や小径用判定値、大径用判定値などに達したときに、圧力センサ122により計測された圧力値が標準判定値や小径用判定値、大径用判定値に相当する流量値に対応する故障検出圧力値に達していないときに故障が生じているとして検出することができる。
前述の故障検出圧力値は、標準判定値や小径用判定値、大径用判定値に対応するように、標準故障検出圧力値、小径用故障検出圧力値、大径用故障検出圧力値などとしてあらかじめ記憶手段151に記憶させておけば良い。
また、停止制御手段184は、前述の手動や膨縮ユニット20の異常(故障)に基づく停止指示に加え、管内における障害物を検知した場合に動作するように構成しても良く、また、予め走行距離を設定し、該距離を移動したときに停止するように構成しても良い。この場合、停止した旨を表示手段155に表示したり、音声で知らせたり、或いは携帯電話に通知するように報知手段212を構成すると良い。
動作履歴取得手段202、交換時期判定手段204、移動可能距離推定手段208、事前確認手段210、報知手段212は、膨縮ユニット20について管理する管理装置として機能する。
動作履歴取得手段202は、膨縮ユニット20の動作履歴を取得するための手段である。本実施形態では、動作履歴取得手段202は、流量センサ120により計測された流量値に基づいて膨縮ユニット20の動作履歴を取得するものとして説明する。なお、膨縮ユニット20の動作履歴の取得は、例えば、流量センサ120や圧力センサ122により計測された流量値や圧力値の変化の履歴、或いは、膨縮ユニット20を膨張・収縮させるために供給弁116や排出弁118への信号の出力履歴、或いは、これらを組み合わせて取得するようにしても良い。
例えば、推進力発生部8の推進動作が図14に示すタイムチャートに基づく場合には、流量センサ120や圧力センサ122により計測された流量値や圧力値の変化履歴から膨縮ユニット20が膨張・収縮した回数を動作履歴として用いることができる。膨縮回数は、例えば、膨縮ユニット20が完全収縮状態から把持状態へと移行し、再び完全収縮状態に戻ったときを1回としてカウントすれば良い。
また、推進力発生部8の推進動作が図15に示すタイムチャートに基づく場合には、膨縮ユニット20が膨張・収縮した回数を単純な動作履歴として利用しにくい。
膨縮ユニット20の寿命は、前述の故障と同様に、膨縮ユニット20の膨張・収縮の動作に依存する。具体的には、弾性素材からなる膨縮ユニット20の膨張・収縮動作に伴う内筒21や外筒22に生じるひずみの変化や、端部部材23との摩擦による摩耗による場合が多いとされる。中でも膨縮ユニット20の寿命は、外筒22の故障がその主たる要因とされる。
ひずみの変化は、例えば、膨縮ユニット20の流体室Vに供給された流量に応じて変化するものとみなすことができる。即ち、図15に示すタイムチャートにおいて傾斜する線分がひずみが変化している部分を示しているということができる。
そこで、動作履歴取得手段202では、例えば、流量センサ120により計測された流量を次のように処理することで動作履歴として取得する。
そこで、動作履歴取得手段202では、例えば、流量センサ120により計測された流量を次のように処理することで動作履歴として取得する。
前述のように膨縮ユニット20の動作は、流量に基づいて制御されることから、完全膨縮状態から把持状態とされたときに流量センサ120により計測された流量は制御値である標準判定値や、小径用判定値、大径用判定値に一致する。
また、図15のタイムチャートに示すように膨縮ユニット20Aや20Dのように収縮過程の途中で膨張過程に移行する場合、流量センサ120により計測される流量は、標準判定値や、小径用判定値、大径用判定値よりも少ない。
そこで、完全膨縮状態から把持状態に達するのに必要とされる流量(標準判定値や、小径用判定値、大径用判定値に相当)を、動作単位、動作値1などとして表し、収縮過程の途中で膨張過程に移行したときに流量センサ120により計測された流量を動作単位(この場合、1より小さい数値)を用いて表すと良い。具体的には、収縮過程の途中で膨張過程に移行したときに流量センサ120により計測された流量を完全膨縮状態から把持状態に達するのに必要とされる流量で除せば良い。
そこで、完全膨縮状態から把持状態に達するのに必要とされる流量(標準判定値や、小径用判定値、大径用判定値に相当)を、動作単位、動作値1などとして表し、収縮過程の途中で膨張過程に移行したときに流量センサ120により計測された流量を動作単位(この場合、1より小さい数値)を用いて表すと良い。具体的には、収縮過程の途中で膨張過程に移行したときに流量センサ120により計測された流量を完全膨縮状態から把持状態に達するのに必要とされる流量で除せば良い。
また、図15に示すように、圧縮空気が供給される直前では、流量センサ120により計測される流量と同量の圧縮空気が流体室Vから排出されることから、例えば、流量センサ120から流量が入力される毎に設定した動作値を2倍し、順次積算することで動作履歴(膨縮稼働回数)情報として取得すれば良い。即ち、動作履歴取得手段202は、膨縮稼働回数を積算する積算手段として機能する。なお、動作履歴情報は、膨縮ユニット20毎に処理される。
交換時期判定手段204は、例えば、動作履歴に基づいて膨縮ユニット20の交換の時期に関する情報を膨縮ユニット20毎に報知する。交換時期判定手段204は、例えば、動作履歴情報が更新される毎に、更新された動作履歴情報と交換時期に関する閾値とを比較し、閾値に達したときに、該当する膨縮ユニット20が交換時期に達したとして判定する。
交換時期に関する閾値は、例えば、ユーザーに交換時期に達するまでの残りの寿命を知らせるもの(残寿命閾値)、膨縮ユニット20が交換時期に達したことを知らせるもの(要交換報知閾値)など、1つに限らず複数設定すると良い。
交換時期は、例えば、実際に膨縮ユニットの耐久試験を行うことによって得られた情報に基づいて設定すれば良い。耐久試験は、例えば、膨縮ユニット20を完全収縮状態から把持状態までの膨張・収縮を繰り返し、破壊に至ったときの回数を得る方法が挙げられる。完全収縮→把持状態→完全収縮を1回とした。このような耐久試験を複数回実施し、破壊に至ったときの回数を平均するなどの処理をして得た破壊に到達した回数を使用限界回数(膨縮限界回数)とし、前述の動作値に変換すれば良い。使用限界数をN回とした場合、前述した動作値は2となるので、破壊に至る動作値は2Nとなる。
なお、安全を考慮してこれに1以下の係数を乗じて使用限界値を設定すると良い。
なお、安全を考慮してこれに1以下の係数を乗じて使用限界値を設定すると良い。
残寿命閾値及び要交換報知閾値は、例えば、使用限界値に基づいて設定することができる。
残寿命閾値は、膨縮ユニット20が故障に至る前の十分な安全を確保すべく、例えば、使用限界値の50%(半分)とすることにより、ユーザーに膨縮ユニット20の寿命が半分となったことを知らせることができる。
残寿命閾値は、膨縮ユニット20が故障に至る前の十分な安全を確保すべく、例えば、使用限界値の50%(半分)とすることにより、ユーザーに膨縮ユニット20の寿命が半分となったことを知らせることができる。
なお、残寿命閾値は、複数設定すると良い。即ち、残寿命閾値は、残寿命をユーザーに段階的に知らせるように設けても良い。例えば、残寿命閾値の第1段階として使用限界値の50%、第2段階として使用限界値の75%、第3段階として使用限界値の90%などのように複数の残寿命閾値を設定しても良い。そして、使用限界値の100%が要交換報知閾値となるようにすれば良い。
そして、交換時期判定手段204は、各閾値(残寿命閾値、要交換報知閾値)に到達したときに、寿命に関する情報として、例えば、残寿命閾値として設けた割合(稼働率)を表示手段155に表示し、報知することにより、ユーザーに膨縮ユニット20の利用の状態や交換の必要性について認識させることができる。即ち、交換時期判定手段204は、膨縮ユニット20の残寿命を算出する残寿命算出手段として機能する。
また、要交換閾値に達したときに、交換すべき旨を表示手段155に表示するなどして、ユーザーに対して膨縮ユニット20の交換の必要性を認識させるだけでなく、例えば、停止制御手段184に信号を出力して自動的に膨縮ユニット20の動作を停止するように構成しても良い。これにより管E内における膨縮ユニット20の故障を自動的に防ぐことができ、管Eの破損などを防ぐことができる。
なお、上記実施形態では、制御装置150は、膨縮ユニット20の交換の時期及び交換の必要性について膨縮ユニット20の稼働率によりユーザーに報知するものとして説明したがこれに限定されない。即ち、推進力発生部8を構成する膨縮ユニット20の寿命を、例えば、稼働率に代え、或いは稼働率とともに距離によって報知するようにしても良い。
例えば、制御装置150が移動体2の移動可能距離を推定する移動可能距離推定手段208を備えるように構成すると良い。移動可能距離とは、例えば、移動体2の推進力発生部8を構成する膨縮ユニット20のうち最も早く寿命に到達する膨縮ユニット20に基づいて移動体2に許容される移動距離を意味する。移動可能距離は、例えば、使用限界値に基づいて推定することができる。
なお、移動体2は、図13に示すサイクルを、図15に示すタイムチャートにしたがって繰り返すことで前進するものとして説明する。つまり、移動体2は、1サイクル(ここでは行程2から次の行程2までを1サイクルとして説明する)毎に距離F(図13中矢印参照)分だけ前進するものとされる。
この場合、移動体2が距離F分前進するとき、即ち、1サイクル当たりの各膨縮ユニット20A~20Dの動作値をあらかじめ設定しておくと良い。膨縮ユニット20A;20Dは動作値が1[-/サイクル]、膨縮ユニット20B;20Cは動作値が2[-/サイクル]となり、膨縮ユニット20B;20Cの動作値が最も大きい。以下これを最大動作値[-/サイクル]といい、各膨縮ユニット20A~20Dの1サイクル当たりの動作値とともに記憶手段151に記憶しておくと良い。
移動可能距離推定手段208では、最大動作値[-/サイクル]を利用することで移動体2の移動可能距離を推定することができる。
まず、記憶手段151から使用限界値及び最大動作値を読み出し、使用限界値を最大動作値で除し、これに距離Fを乗じることで移動体2の最長移動可能距離Lmaxを算出することができる。
まず、記憶手段151から使用限界値及び最大動作値を読み出し、使用限界値を最大動作値で除し、これに距離Fを乗じることで移動体2の最長移動可能距離Lmaxを算出することができる。
次に、動作履歴取得手段202により記録された動作履歴に距離Fを乗じ、最長移動可能距離Lmaxから減じることで移動可能距離を残寿命として算出することができる。
そして、算出された移動可能距離を表示手段155に表示するように構成すれば良い(図12参照)。また、算出された移動可能距離は、記憶手段151に記憶しておくと良い。
そして、算出された移動可能距離を表示手段155に表示するように構成すれば良い(図12参照)。また、算出された移動可能距離は、記憶手段151に記憶しておくと良い。
これにより、これから検査しようとする管Eの長さと、表示手段155に表示された移動可能距離とユーザーが比較することにより、移動可能距離が検査対象の配管の長さよりも短い場合には、検査の途中で寿命に達する虞のある膨縮ユニット20を検査開始前にあらかじめ交換するか、検査距離を変更することで管E内における膨縮ユニット20の故障を防ぐことができる。
また、制御装置150は、事前確認手段210を備える構成としても良い。
事前確認手段210は、記憶手段151に検査情報として入力された配管の長さを、記憶手段151に記憶された移動可能距離と比較する。
そして、途中で交換が必要となる膨縮ユニット20がある場合にはその旨を、交換が必要となる膨縮ユニット20がない場合にはその旨を表示手段155に表示するようにすれば良い。
事前確認手段210は、記憶手段151に検査情報として入力された配管の長さを、記憶手段151に記憶された移動可能距離と比較する。
そして、途中で交換が必要となる膨縮ユニット20がある場合にはその旨を、交換が必要となる膨縮ユニット20がない場合にはその旨を表示手段155に表示するようにすれば良い。
なお、上記実施形態では、制御装置150を構成する記憶手段151、演算処理手段152、外部IF153、入力手段154、表示手段155、通信手段156などを1つで備えるノート型コンピュータとして説明したが、これに限定されない。
例えば、記憶手段151は、複数で構成されていても良い。例えば、ノート型コンピュータの備える記憶手段に加え、インターネットのネットワーク上に設けられたサーバーの記憶装置と組み合わせても良く、また、上述した個体識別手段にRFIDを用いたときのRFIDが有する記憶手段と組み合わせても良い。
例えば、記憶手段151は、複数で構成されていても良い。例えば、ノート型コンピュータの備える記憶手段に加え、インターネットのネットワーク上に設けられたサーバーの記憶装置と組み合わせても良く、また、上述した個体識別手段にRFIDを用いたときのRFIDが有する記憶手段と組み合わせても良い。
上記実施形態では、故障や、残寿命や交換に関する情報をユーザーに報知する報知手段の1つとして表示手段155に表示するものして説明したが、表示手段155は上記説明で例示した制御装置150として例示した一つのコンピュータに接続される(備える)ものに限定されず、通信手段156に例えばWi-Fiなどの無線通信装置を用いることにより、スマートフォンやタブレット型コンピュータなどの携帯型端末の表示手段に報知する報知手段212を備える構成としても良い。
なお、上記実施形態で説明した各手段は、上記説明の組み合わせに限定されず、選択的に組み合わせて構成すれば良い。
なお、制御装置150を一つのコンピュータにより構成するものとして説明したが、別々のコンピュータにより構成しても良い。
1 管内移動ロボット、2 移動体、8 推進力発生部、10 検査ユニット、
20 膨縮ユニット、40 連結ユニット、110 流体制御機構、
112 コンプレッサー、114 レギュレータ、116 供給弁、118 排出弁、
120 流量センサ、122 圧力センサ、150 制御装置、151 記憶手段、
152 演算処理手段、153 外部入出力インターフェース(外部IF)、
154 入力手段、155 表示手段、156 通信手段、170 ユニット登録手段、
172 検査情報設定手段、174 検査制御手段、180 動作選択手段、
182 推進制御手段、184 停止制御手段、186 故障検出手段、
202 動作履歴取得手段、204 交換時期判定手段、
208 移動可能距離推定手段、210 事前確認手段、212 報知手段、
E 管、V 流体室。
20 膨縮ユニット、40 連結ユニット、110 流体制御機構、
112 コンプレッサー、114 レギュレータ、116 供給弁、118 排出弁、
120 流量センサ、122 圧力センサ、150 制御装置、151 記憶手段、
152 演算処理手段、153 外部入出力インターフェース(外部IF)、
154 入力手段、155 表示手段、156 通信手段、170 ユニット登録手段、
172 検査情報設定手段、174 検査制御手段、180 動作選択手段、
182 推進制御手段、184 停止制御手段、186 故障検出手段、
202 動作履歴取得手段、204 交換時期判定手段、
208 移動可能距離推定手段、210 事前確認手段、212 報知手段、
E 管、V 流体室。
Claims (5)
- 弾性体により構成された外筒と、
外筒の内側に設けられた内筒と、
外筒及び内筒の軸方向各端部に設けられ、外筒の内周及び内筒の外周とともに閉空間を形成する端部部材とを備え、
閉空間に流体を供給することにより軸方向に収縮するとともに径方向に膨張し、閉空間から流体を排出することにより軸方向に伸長するとともに径方向に収縮する膨縮ユニットを連結手段を介して複数連結して構成され、管内に設けられる移動体と、
連結された複数の膨縮ユニットが管内において蠕動運動を模すように動作させ、移動体に推進力を生じさせる流体制御装置と、
を備えた管内移動ロボットであって、
前記流体制御装置は、
管の内径を取得する管内径取得手段と、
前記管の内径に基づいて蠕動運動のタイミングを変更可能に構成された推進制御手段と、
を備えたことを特徴とする管内移動ロボット。 - 前記推進制御手段は、前記閉空間に供給する流体の流量を変化させることにより蠕動運動のタイミングを変更させることを特徴とする請求項1に記載の管内移動ロボット。
- 前記管内径取得手段は、ユーザーの入力に基づいて管の内径を取得することを特徴とする請求項1に記載の管内移動ロボット。
- 前記移動体は先頭にカメラを備え、
前記管内径取得手段は、前記カメラにより取得された管内の画像に基づいて管の内径を取得することを特徴とする請求項1に記載の管内移動ロボット。 - 前記推進制御手段は、移動体の設計時に利用した標準管を該移動体が移動するときの蠕動運動に設定されたサイクルタイムを基準とし、
前記標準管よりも小径の管の場合には前記サイクルタイムよりも短いサイクルタイム、
前記標準管よりも大径の管の場合には前記サイクルタイムよりも長いサイクルタイムに蠕動運動のタイミングを変更することを特徴とする請求項2に記載の管内移動ロボット。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022109477A JP2024008002A (ja) | 2022-07-07 | 2022-07-07 | 管内移動ロボット |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022109477A JP2024008002A (ja) | 2022-07-07 | 2022-07-07 | 管内移動ロボット |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2024008002A true JP2024008002A (ja) | 2024-01-19 |
Family
ID=89544399
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2022109477A Pending JP2024008002A (ja) | 2022-07-07 | 2022-07-07 | 管内移動ロボット |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2024008002A (ja) |
-
2022
- 2022-07-07 JP JP2022109477A patent/JP2024008002A/ja active Pending
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