JP2533027B2 - 自律移動型配管メンテナンスロボット - Google Patents
自律移動型配管メンテナンスロボットInfo
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- JP2533027B2 JP2533027B2 JP3332877A JP33287791A JP2533027B2 JP 2533027 B2 JP2533027 B2 JP 2533027B2 JP 3332877 A JP3332877 A JP 3332877A JP 33287791 A JP33287791 A JP 33287791A JP 2533027 B2 JP2533027 B2 JP 2533027B2
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
- G01N2291/025—Change of phase or condition
- G01N2291/0258—Structural degradation, e.g. fatigue of composites, ageing of oils
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
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- G01N2291/04—Wave modes and trajectories
- G01N2291/044—Internal reflections (echoes), e.g. on walls or defects
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
- Platform Screen Doors And Railroad Systems (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、配管系を管の外側から
非破壊的に診断するロボット装置に関し、特に配管の外
径の変化に柔軟に対応して、ロボット本体が形態変化を
しながら径違い部を通過し配管上を移動していくメンテ
ナンスロボットに係るものである。
非破壊的に診断するロボット装置に関し、特に配管の外
径の変化に柔軟に対応して、ロボット本体が形態変化を
しながら径違い部を通過し配管上を移動していくメンテ
ナンスロボットに係るものである。
【０００２】
【従来の技術】現在、空調配管の劣化診断及び取り替え
時期の予想をするには次のような手法がとられている。 （１）Ｘ線透過写真撮影 （２）超音波による探傷及び厚さ測定 （３）ボアスコープ等による管内目視 （４）サンプルピース摘出による判断 これらのうち、ボアスコープによる管内目視やサンプル
ピースの摘出には配管内の水抜きが必要となり、既設の
建物にとって不都合が多い。Ｘ線透過法は撮影に対して
資格者が必要なことと、安全面の問題があり、容易に行
なえるものではない。そこで、ほとんどの場合は超音波
探傷が行なわれている。超音波探傷による厚さ測定方法
として、人手により探触子を管外壁に接触させて測定す
る基本的な方法の他、測定用の治具を製作して機械的に
接触させる方法や、ロボットを用いて自動的に測定する
方法などがある。
時期の予想をするには次のような手法がとられている。 （１）Ｘ線透過写真撮影 （２）超音波による探傷及び厚さ測定 （３）ボアスコープ等による管内目視 （４）サンプルピース摘出による判断 これらのうち、ボアスコープによる管内目視やサンプル
ピースの摘出には配管内の水抜きが必要となり、既設の
建物にとって不都合が多い。Ｘ線透過法は撮影に対して
資格者が必要なことと、安全面の問題があり、容易に行
なえるものではない。そこで、ほとんどの場合は超音波
探傷が行なわれている。超音波探傷による厚さ測定方法
として、人手により探触子を管外壁に接触させて測定す
る基本的な方法の他、測定用の治具を製作して機械的に
接触させる方法や、ロボットを用いて自動的に測定する
方法などがある。
【０００３】特開昭６３−３０９８４０号「スイング移
動式配管群自動検査装置」には、配管を把持したり開放
したりする１組のクランプ装置が配管群内部を渡り歩き
ながら配管の検査を実行する自走式の装置が開示されて
いる。特開平２−２３１５６２号「配管非破壊診断装
置」には、配管の周囲を円周方向に回転可能なセンサ部
を含む診断装置が配管に沿って移動しながら配管の検査
を行なう装置が開示されている。これらの装置はいずれ
も、配管の外径が一定寸法である配管群に対しては有効
であるが、配管の外径が変化するレデューサ部に出会っ
たりするとクランプが困難になって、検査が続行できな
くなるおそれがある。
動式配管群自動検査装置」には、配管を把持したり開放
したりする１組のクランプ装置が配管群内部を渡り歩き
ながら配管の検査を実行する自走式の装置が開示されて
いる。特開平２−２３１５６２号「配管非破壊診断装
置」には、配管の周囲を円周方向に回転可能なセンサ部
を含む診断装置が配管に沿って移動しながら配管の検査
を行なう装置が開示されている。これらの装置はいずれ
も、配管の外径が一定寸法である配管群に対しては有効
であるが、配管の外径が変化するレデューサ部に出会っ
たりするとクランプが困難になって、検査が続行できな
くなるおそれがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、配管
径の変化に柔軟に対応して検査を続行することが可能な
配管メンテナンスロボットを提供することにある。
径の変化に柔軟に対応して検査を続行することが可能な
配管メンテナンスロボットを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の前述した目的
は、配管系を移動しながら管の外側から非破壊的に診断
するロボットであって、中央フレームから左右に略円弧
状に延伸するアーム列と、中央フレームに保持された第
１のローラーサポートに取付けられた第１の回転ローラ
ーと、右側アーム列に保持された第２のローラーサポー
トに取付けられた第２の回転ローラーと、左側アーム列
に保持された第３のローラーサポートに取付けられた第
３の回転ローラーと、前記各回転ローラーを駆動する走
行用モータとを備え、左右の各アーム列は、中央フレー
ムに枢支された第１アームと、第１アームに第１の伸縮
リンク機構を介して接続された第２アームと、第２アー
ムに第２の伸縮リンク機構を介して接続された第３アー
ムとを包含し、右側アーム列上には右側アーム列の各伸
縮リンク機構を駆動する右側伸縮用モータが取付けら
れ、左側アーム列上には左側アーム列の各伸縮リンク機
構を駆動する左側伸縮用モータが取付けられ、前記伸縮
リンク機構の伸縮運動により３個の回転ローラーに内接
する円の直径が可変となっており、これにより前記伸縮
リンク機構によるアームの収縮力が配管に対する締め付
け力になるように構成されていることを特徴とする自律
移動型配管メンテナンスロボットによって達成される。
は、配管系を移動しながら管の外側から非破壊的に診断
するロボットであって、中央フレームから左右に略円弧
状に延伸するアーム列と、中央フレームに保持された第
１のローラーサポートに取付けられた第１の回転ローラ
ーと、右側アーム列に保持された第２のローラーサポー
トに取付けられた第２の回転ローラーと、左側アーム列
に保持された第３のローラーサポートに取付けられた第
３の回転ローラーと、前記各回転ローラーを駆動する走
行用モータとを備え、左右の各アーム列は、中央フレー
ムに枢支された第１アームと、第１アームに第１の伸縮
リンク機構を介して接続された第２アームと、第２アー
ムに第２の伸縮リンク機構を介して接続された第３アー
ムとを包含し、右側アーム列上には右側アーム列の各伸
縮リンク機構を駆動する右側伸縮用モータが取付けら
れ、左側アーム列上には左側アーム列の各伸縮リンク機
構を駆動する左側伸縮用モータが取付けられ、前記伸縮
リンク機構の伸縮運動により３個の回転ローラーに内接
する円の直径が可変となっており、これにより前記伸縮
リンク機構によるアームの収縮力が配管に対する締め付
け力になるように構成されていることを特徴とする自律
移動型配管メンテナンスロボットによって達成される。
【０００６】かかる構成に基づき、本発明によれば、ア
ーム列の間に設けられた伸縮リンク機構の伸縮運動によ
り、３個の回転ローラーが内包する円の直径が可変とな
っているので、径の異なる複数の配管を検査する場合に
も１台のメンテナンスロボットで広範囲に対応すること
ができる。また、検査対象の配管の外径が途中で変化し
た場合でも、伸縮リンク機構の運動によりこれに追従し
て検査を続行できることになる。好適な実施態様とし
て、回転ローラーに隣接してストレインゲージを配置
し、回転ローラー部の締め付け力に対する反力を検出可
能とすれば、配管の径違い部分にさしかかったことが自
己判断できるので、制御装置により伸縮リンク機構を操
作し配管の変化に対応して形態変化を行わせることが可
能になる。
ーム列の間に設けられた伸縮リンク機構の伸縮運動によ
り、３個の回転ローラーが内包する円の直径が可変とな
っているので、径の異なる複数の配管を検査する場合に
も１台のメンテナンスロボットで広範囲に対応すること
ができる。また、検査対象の配管の外径が途中で変化し
た場合でも、伸縮リンク機構の運動によりこれに追従し
て検査を続行できることになる。好適な実施態様とし
て、回転ローラーに隣接してストレインゲージを配置
し、回転ローラー部の締め付け力に対する反力を検出可
能とすれば、配管の径違い部分にさしかかったことが自
己判断できるので、制御装置により伸縮リンク機構を操
作し配管の変化に対応して形態変化を行わせることが可
能になる。
【０００７】走行用モータには各種の小形モータが使用
可能であるが、回転停止時に保持トルクを有するものが
好ましい。また、ストッパ機構を設けることもできる
が、例えば超音波モータはストッパ機構等を別途設ける
ことなくトルクを保持するので、この目的には好適に使
用できる。「超音波モータ」とは、リング状の圧電素子
をいくつかに分割し別々に電圧がかけられるようにして
金属製の振動体に貼り付け、それに回転子を接触させた
ものである。「超音波モータ」については、例えば、１
９９０年オーム社発行の「最先端技術用語ベストセレク
ション」に詳細な説明がなされている。
可能であるが、回転停止時に保持トルクを有するものが
好ましい。また、ストッパ機構を設けることもできる
が、例えば超音波モータはストッパ機構等を別途設ける
ことなくトルクを保持するので、この目的には好適に使
用できる。「超音波モータ」とは、リング状の圧電素子
をいくつかに分割し別々に電圧がかけられるようにして
金属製の振動体に貼り付け、それに回転子を接触させた
ものである。「超音波モータ」については、例えば、１
９９０年オーム社発行の「最先端技術用語ベストセレク
ション」に詳細な説明がなされている。
【０００８】さらに本発明のメンテナンスロボットは、
ロボットモジュールを３連に連結し、モジュール相互間
に関節式屈曲機構を設けて、３連のアーム列が屈曲しな
がら配管上を走行するように構成することもできる。か
かる３連アーム関節屈曲型のメンテナンスロボットにす
れば、配管の径違い部や交差部などをより確実に検知し
て形態変化しながら渡り歩くことが可能になる。以下、
添付図面の実施例を参照しながら本発明についてさらに
詳述する。
ロボットモジュールを３連に連結し、モジュール相互間
に関節式屈曲機構を設けて、３連のアーム列が屈曲しな
がら配管上を走行するように構成することもできる。か
かる３連アーム関節屈曲型のメンテナンスロボットにす
れば、配管の径違い部や交差部などをより確実に検知し
て形態変化しながら渡り歩くことが可能になる。以下、
添付図面の実施例を参照しながら本発明についてさらに
詳述する。
【０００９】
【実施例】図１，図２は本発明によるメンテナンスロボ
ットが小径の配管Ｐ０の外周を把持している状態を表わ
しており、このロボット１０は、中央フレーム１２から
右側に略円弧状に延伸するアーム列１４と、中央フレー
ム１２から左側に略円弧状に延伸するアーム列１６とを
備えている。右側のアーム列１４は、中央フレーム１２
に枢支された第１アーム２１と、第１アーム２１に第１
の伸縮リンク機構２４を介して接続された第２アーム２
２と、第２アーム２２に第２の伸縮リンク機構２５を介
して接続された第３アーム２３とを包含している。伸縮
リンク機構２４，２５はいわゆるレージトング（ＬＡＺ
Ｙ ＴＯＮＧＳ）で構成されている。
ットが小径の配管Ｐ０の外周を把持している状態を表わ
しており、このロボット１０は、中央フレーム１２から
右側に略円弧状に延伸するアーム列１４と、中央フレー
ム１２から左側に略円弧状に延伸するアーム列１６とを
備えている。右側のアーム列１４は、中央フレーム１２
に枢支された第１アーム２１と、第１アーム２１に第１
の伸縮リンク機構２４を介して接続された第２アーム２
２と、第２アーム２２に第２の伸縮リンク機構２５を介
して接続された第３アーム２３とを包含している。伸縮
リンク機構２４，２５はいわゆるレージトング（ＬＡＺ
Ｙ ＴＯＮＧＳ）で構成されている。
【００１０】左側のアーム列１６は、中央フレーム１２
に枢支された第１アーム３１と、第１アーム３１に第１
の伸縮リンク機構３４を介して接続された第２アーム３
２と、第２アーム３２に第２の伸縮リンク機構３５を介
して接続された第３アーム３３とを包含している。中央
フレーム１２の真下には第１のローラーサポート４１が
固定され、このローラーサポート４１内に第１の回転ロ
ーラー４４が取付られ、超音波モータ４７で駆動される
ようになっている。
に枢支された第１アーム３１と、第１アーム３１に第１
の伸縮リンク機構３４を介して接続された第２アーム３
２と、第２アーム３２に第２の伸縮リンク機構３５を介
して接続された第３アーム３３とを包含している。中央
フレーム１２の真下には第１のローラーサポート４１が
固定され、このローラーサポート４１内に第１の回転ロ
ーラー４４が取付られ、超音波モータ４７で駆動される
ようになっている。
【００１１】右側アーム列先端の第３アーム２３には第
２のローラーサポート４２が固定され、このローラーサ
ポート４２内に第２の回転ローラー４５が取付けられ、
超音波モータ４８で駆動されるようになっている。左側
アーム列先端の第３アーム３３には第３のローラーサポ
ート４３が固定され、このローラーサポート４３内に第
３の回転ローラー４６が取付けられ、超音波モータ４９
で駆動されるようになっている。
２のローラーサポート４２が固定され、このローラーサ
ポート４２内に第２の回転ローラー４５が取付けられ、
超音波モータ４８で駆動されるようになっている。左側
アーム列先端の第３アーム３３には第３のローラーサポ
ート４３が固定され、このローラーサポート４３内に第
３の回転ローラー４６が取付けられ、超音波モータ４９
で駆動されるようになっている。
【００１２】各回転ローラー４４，４５，４６は、図示
のように配管Ｐ０の外壁に接触しているので、駆動モー
タ４７，４８，４９に駆動されて回転すると、ロボット
１０が配管Ｐ０の外壁に沿って前後に移動できるように
なっている。また、ローラサポート４１，４２，４３を
９０゜回転し、ロボット全体が円周方向に回転すること
ができる。
のように配管Ｐ０の外壁に接触しているので、駆動モー
タ４７，４８，４９に駆動されて回転すると、ロボット
１０が配管Ｐ０の外壁に沿って前後に移動できるように
なっている。また、ローラサポート４１，４２，４３を
９０゜回転し、ロボット全体が円周方向に回転すること
ができる。
【００１３】右側アーム列１４上には右側アーム列の第
１及び第２の伸縮リンク機構２４，２５を駆動する右側
伸縮用モータ２８が取付けられ、左側アーム列１６上に
も左側アーム列の第１及び第２の伸縮リンク機構３４，
３５を駆動する左側伸縮用モータ３８が取付けられてい
る。これらのモータ２８，３８も超音波モータで構成さ
れている。
１及び第２の伸縮リンク機構２４，２５を駆動する右側
伸縮用モータ２８が取付けられ、左側アーム列１６上に
も左側アーム列の第１及び第２の伸縮リンク機構３４，
３５を駆動する左側伸縮用モータ３８が取付けられてい
る。これらのモータ２８，３８も超音波モータで構成さ
れている。
【００１４】すなわち、本発明においてこれら超音波モ
ータは、ローラーの回転によるロボット本体の推進力と
操舵力、伸縮リンク機構部の伸縮、すなわちロボットの
拡大・縮小の力と、配管締め付け力を発生させる。ま
た、中央フレーム１２の枢支点１８，１９を中心として
ガルウイング状に右側アーム列１４及び左側アーム列１
６をはねあげる方向に動かし、配管への取付を容易にし
ている。
ータは、ローラーの回転によるロボット本体の推進力と
操舵力、伸縮リンク機構部の伸縮、すなわちロボットの
拡大・縮小の力と、配管締め付け力を発生させる。ま
た、中央フレーム１２の枢支点１８，１９を中心として
ガルウイング状に右側アーム列１４及び左側アーム列１
６をはねあげる方向に動かし、配管への取付を容易にし
ている。
【００１５】各モータを制御するコントローラと中央処
理装置ＣＰＵ及び周辺機器、電源は外部から配線を介し
て供給することもできるし、前記のうちいずれか、ある
いはすべてを中央フレーム１２の内部に内蔵することも
可能である。
理装置ＣＰＵ及び周辺機器、電源は外部から配線を介し
て供給することもできるし、前記のうちいずれか、ある
いはすべてを中央フレーム１２の内部に内蔵することも
可能である。
【００１６】各ローラーサポート４１，４２，４３に
は、ストレインゲージ５１，５２，５３が取付けられて
いる。これらのストレインゲージは、ロボットと配管の
間の反力を測定して配管締め付け力、すなわち把持力を
検出する。この検出値をもとにＣＰＵによって適切な締
めつけ力にフイードバック制御される。例えば、ロボッ
トの進行方向に配管径が変化する部分があった場合、前
進方向への駆動力に対する反力をストレインゲージで検
出し、配管径が変化する部分を検知することもできる。
あるいは、超音波距離センサで、進行方向の障害物（フ
ランジ、エルボ、レデューサ）を発見する。
は、ストレインゲージ５１，５２，５３が取付けられて
いる。これらのストレインゲージは、ロボットと配管の
間の反力を測定して配管締め付け力、すなわち把持力を
検出する。この検出値をもとにＣＰＵによって適切な締
めつけ力にフイードバック制御される。例えば、ロボッ
トの進行方向に配管径が変化する部分があった場合、前
進方向への駆動力に対する反力をストレインゲージで検
出し、配管径が変化する部分を検知することもできる。
あるいは、超音波距離センサで、進行方向の障害物（フ
ランジ、エルボ、レデューサ）を発見する。
【００１７】図３は、図１に示したメンテナンスロボッ
トがその伸縮リンク機構２４，２５，３４，３５を伸長
させて大径の配管Ｐ１を把持するように形態変化を遂げ
た状態を表わしている。
トがその伸縮リンク機構２４，２５，３４，３５を伸長
させて大径の配管Ｐ１を把持するように形態変化を遂げ
た状態を表わしている。
【００１８】本発明によるメンテナンスロボットは以上
のように構成されているので、伸縮リンク機構の伸縮運
動によって３個の回転ローラーに内接する円の直径が可
変となって、配管径の変化に追従できることになり、従
来のロボットが走行できなかった多種多様な配管群の中
をも検査できるという特有の利点が得られる。
のように構成されているので、伸縮リンク機構の伸縮運
動によって３個の回転ローラーに内接する円の直径が可
変となって、配管径の変化に追従できることになり、従
来のロボットが走行できなかった多種多様な配管群の中
をも検査できるという特有の利点が得られる。
【００１９】図４及び図５は、右側アーム列の第２アー
ム２２と第３アーム２３との間に介在する伸縮リンク機
構２５を例にして伸縮リンク機構の作動を説明するため
の図である。超音波モータ２８の回転は、平歯車機構５
５、ウオーム歯車機構５６、ラックピニオン機構５７を
介して入力軸５８の前後運動に変換される。入力軸５８
の先端は伸縮リンク機構の２番目のピン６１に連結され
ており、基準線Ｇ上に位置する１番目のピン６０は第２
アーム２２に連結されている。第４番目のピン６３は第
３アーム２３に連結されている。
ム２２と第３アーム２３との間に介在する伸縮リンク機
構２５を例にして伸縮リンク機構の作動を説明するため
の図である。超音波モータ２８の回転は、平歯車機構５
５、ウオーム歯車機構５６、ラックピニオン機構５７を
介して入力軸５８の前後運動に変換される。入力軸５８
の先端は伸縮リンク機構の２番目のピン６１に連結され
ており、基準線Ｇ上に位置する１番目のピン６０は第２
アーム２２に連結されている。第４番目のピン６３は第
３アーム２３に連結されている。
【００２０】図５において、入力軸５８を図の下方向に
寸法Ｌ１だけ押し下げると、リンク機構の働きによって
その下降量が拡大され、ピン６３は寸法Ｌ２だけ押し下
げられ、第３アーム２３が第２アーム２２に対して寸法
Ｌ２だけ押し下げられることになる。かくして、入力軸
５８のストローク（変位量）が微少であっても伸縮リン
ク機構は拡大された量で伸縮できるので、大きな管外径
をも把持することが可能になる。逆に、伸縮リンク機構
を収縮させた場合には、この収縮方向への力が配管の外
径を締め付ける力となり、本ロボットが配管上を安定し
た姿勢で移動できることになる。
寸法Ｌ１だけ押し下げると、リンク機構の働きによって
その下降量が拡大され、ピン６３は寸法Ｌ２だけ押し下
げられ、第３アーム２３が第２アーム２２に対して寸法
Ｌ２だけ押し下げられることになる。かくして、入力軸
５８のストローク（変位量）が微少であっても伸縮リン
ク機構は拡大された量で伸縮できるので、大きな管外径
をも把持することが可能になる。逆に、伸縮リンク機構
を収縮させた場合には、この収縮方向への力が配管の外
径を締め付ける力となり、本ロボットが配管上を安定し
た姿勢で移動できることになる。
【００２１】この伸縮リンク機構は、各リンクを構成す
るプレートの枚数及びプレート長を変化させることによ
り拡大率を変化させることができる。図４のように３段
のリンク機構にした場合、約３倍の拡大率が得られる。
ラックピニオン機構におけるラックの直線方向変位を１
５ｍｍに設定すると、アームの相対移動距離は４５ｍｍ
になる。把持できる配管の最小半径はローラー等から限
定されるので、約３４ｍｍが最小半径とすると、４個所
の伸縮リンク機構のアームがそれぞれ最大ストロークの
４５ｍｍだけ伸長した場合には最大で約１２４ｍｍの配
管を把持できることが判明した。これは、配管の呼び径
で２５Ａ〜１００Ａまでの配管に該当するものである。
すなわち、小さなストロークで大きな管径に対応できる
という利点が得られることになる。
るプレートの枚数及びプレート長を変化させることによ
り拡大率を変化させることができる。図４のように３段
のリンク機構にした場合、約３倍の拡大率が得られる。
ラックピニオン機構におけるラックの直線方向変位を１
５ｍｍに設定すると、アームの相対移動距離は４５ｍｍ
になる。把持できる配管の最小半径はローラー等から限
定されるので、約３４ｍｍが最小半径とすると、４個所
の伸縮リンク機構のアームがそれぞれ最大ストロークの
４５ｍｍだけ伸長した場合には最大で約１２４ｍｍの配
管を把持できることが判明した。これは、配管の呼び径
で２５Ａ〜１００Ａまでの配管に該当するものである。
すなわち、小さなストロークで大きな管径に対応できる
という利点が得られることになる。
【００２２】図６及び図７は、本発明の第２の実施例を
表わしており、第１実施例のロボットを１モジュールと
して３つ連結し、３連モジュールにして関節式に屈曲可
能な構造とし、走行に高度の柔軟性を持たせたものであ
る。図において、このメンテナンスロボット７０は、第
１実施例のメンテナンスロボットのモジュール７１，７
２，７３が前後に３連に結合されている。第１モジュー
ル７１のアーム列を保持する第１フレーム７４と第２モ
ジュール７２のアーム列を保持する第２フレーム７５と
の間に第１の関節式屈曲機構７７が設けられ、第２フレ
ーム７５と第３モジュール７３のアーム列を保持する第
３フレーム７６との間に第２の関節式屈曲機構７８が設
けられ、３連のアーム列が屈曲しながら配管上を走行で
きるように構成されている。図７は屈曲機構７４が折れ
曲がった状態を表わしており、内蔵されたプレート７９
によって連結状態が保たれている。屈曲機構７７，７８
は超音波モータ８０，８１，８２，８３によって駆動さ
れている。
表わしており、第１実施例のロボットを１モジュールと
して３つ連結し、３連モジュールにして関節式に屈曲可
能な構造とし、走行に高度の柔軟性を持たせたものであ
る。図において、このメンテナンスロボット７０は、第
１実施例のメンテナンスロボットのモジュール７１，７
２，７３が前後に３連に結合されている。第１モジュー
ル７１のアーム列を保持する第１フレーム７４と第２モ
ジュール７２のアーム列を保持する第２フレーム７５と
の間に第１の関節式屈曲機構７７が設けられ、第２フレ
ーム７５と第３モジュール７３のアーム列を保持する第
３フレーム７６との間に第２の関節式屈曲機構７８が設
けられ、３連のアーム列が屈曲しながら配管上を走行で
きるように構成されている。図７は屈曲機構７４が折れ
曲がった状態を表わしており、内蔵されたプレート７９
によって連結状態が保たれている。屈曲機構７７，７８
は超音波モータ８０，８１，８２，８３によって駆動さ
れている。
【００２３】図８は、３連モジュールのメンテナンスロ
ボット７０が形態変化によって配管の径違い部Ｒを通過
していく動作を表わしている。 （１）ロボット７０が矢印の方向に進んで来てレデュー
サ部Ｒに到達する。 （２）先頭のモジュールがレデューサ部に乗り上げる
と、配管径が大きくなるため、配管締め付け力の反力が
大きくなる。これをストレインゲージ５１，５２，５３
（図１）が検出し、ＣＰＵに伝える。ＣＰＵはストレイ
ンゲージの緊張力を設定値に保つべく、超音波モータ２
８，３８（図１）を駆動して伸縮リンク機構２４，２
５，３４，３５を伸長させる。これにより走行用ローラ
ーの内接円が拡大し、適応配管径が大きくなる。 （３）〜（５）ロボット７０は拡大しながら前進を続け
る。 （６）ロボット７０がレデューサ部を通過し終ってスト
レインゲージの緊張力が設定値になると超音波モータを
ＯＦＦにする。超音波モータは保持トルクが大きいので
ロボットは安定した姿勢保持力を持ち、スムーズに前進
できる。
ボット７０が形態変化によって配管の径違い部Ｒを通過
していく動作を表わしている。 （１）ロボット７０が矢印の方向に進んで来てレデュー
サ部Ｒに到達する。 （２）先頭のモジュールがレデューサ部に乗り上げる
と、配管径が大きくなるため、配管締め付け力の反力が
大きくなる。これをストレインゲージ５１，５２，５３
（図１）が検出し、ＣＰＵに伝える。ＣＰＵはストレイ
ンゲージの緊張力を設定値に保つべく、超音波モータ２
８，３８（図１）を駆動して伸縮リンク機構２４，２
５，３４，３５を伸長させる。これにより走行用ローラ
ーの内接円が拡大し、適応配管径が大きくなる。 （３）〜（５）ロボット７０は拡大しながら前進を続け
る。 （６）ロボット７０がレデューサ部を通過し終ってスト
レインゲージの緊張力が設定値になると超音波モータを
ＯＦＦにする。超音波モータは保持トルクが大きいので
ロボットは安定した姿勢保持力を持ち、スムーズに前進
できる。
【００２４】配管径が徐々に小さくなる場合において
は、配管締め付け力の反力が小さくなるので、これをス
トレインゲージが検出し、ストレインゲージの緊張力を
設定値に保つべく、超音波モータを駆動して伸縮リンク
機構を収縮させる。これにより走行用ローラーの内接円
が縮小し、適応配管径が小さくなる。また、超音波モー
タの代わりにブレーキ機構を持ったモータ、あるいは通
常のモータにストッパ機構を併用することによって同様
の目的を達成することが可能である。なお、径違い部分
の検出には超音波センサを用いることもできる。
は、配管締め付け力の反力が小さくなるので、これをス
トレインゲージが検出し、ストレインゲージの緊張力を
設定値に保つべく、超音波モータを駆動して伸縮リンク
機構を収縮させる。これにより走行用ローラーの内接円
が縮小し、適応配管径が小さくなる。また、超音波モー
タの代わりにブレーキ機構を持ったモータ、あるいは通
常のモータにストッパ機構を併用することによって同様
の目的を達成することが可能である。なお、径違い部分
の検出には超音波センサを用いることもできる。
【００２５】図９は、３連モジュールのメンテナンスロ
ボット７０が形態変化によって配管接続部にあるフラン
ジ部Ｆを乗り越えていく動作を表わしている。ロボット
７０にはその先端付近に超音波センサ８６が取付けられ
ている。 （１）ロボット７０が矢印方向に進んで来て、超音波セ
ンサ８６によりフランジ部Ｆを発見する。 （２）先頭のモジュール７１のアームが拡大させられ、
同時に屈曲機構７７が折れ曲がって先頭のモジュール７
１がフランジ部Ｆを乗り越え始める。残りの２つのモジ
ュールの走行ローラーで前進する。 （３）屈曲機構７７が折れ曲がって水平に戻り、同時に
先頭のモジュール７１のアームが縮小してフランジ部Ｆ
を乗り越えた位置で配管を把持する。 （４）屈曲機構７７，７８が折れ曲がり、同時に２番目
のモジュールのアームが拡大させられて、配管から上方
へと離れる。先頭と３番目のモジュールの走行ローラー
で前進する。 （５）２番目のモジュールがフランジ部を乗り越えて、
配管を把持する。 （６）３番目のモジュール７３のアームが拡大させら
れ、同時に屈曲機構７８が折れ曲がって３番目のモジュ
ール７３がフランジ部Ｆを乗り越え始める。残りの２つ
のモジュールの走行ローラーで前進する。 （７）屈曲機構７８が折れ曲がって水平に戻り、同時に
３番目のモジュール７３のアームが縮小してフランジ部
Ｆを乗り越えた位置で配管を把持する。ストレインゲー
ジが所定の緊張力になるように配管締め付け力を調整す
る。
ボット７０が形態変化によって配管接続部にあるフラン
ジ部Ｆを乗り越えていく動作を表わしている。ロボット
７０にはその先端付近に超音波センサ８６が取付けられ
ている。 （１）ロボット７０が矢印方向に進んで来て、超音波セ
ンサ８６によりフランジ部Ｆを発見する。 （２）先頭のモジュール７１のアームが拡大させられ、
同時に屈曲機構７７が折れ曲がって先頭のモジュール７
１がフランジ部Ｆを乗り越え始める。残りの２つのモジ
ュールの走行ローラーで前進する。 （３）屈曲機構７７が折れ曲がって水平に戻り、同時に
先頭のモジュール７１のアームが縮小してフランジ部Ｆ
を乗り越えた位置で配管を把持する。 （４）屈曲機構７７，７８が折れ曲がり、同時に２番目
のモジュールのアームが拡大させられて、配管から上方
へと離れる。先頭と３番目のモジュールの走行ローラー
で前進する。 （５）２番目のモジュールがフランジ部を乗り越えて、
配管を把持する。 （６）３番目のモジュール７３のアームが拡大させら
れ、同時に屈曲機構７８が折れ曲がって３番目のモジュ
ール７３がフランジ部Ｆを乗り越え始める。残りの２つ
のモジュールの走行ローラーで前進する。 （７）屈曲機構７８が折れ曲がって水平に戻り、同時に
３番目のモジュール７３のアームが縮小してフランジ部
Ｆを乗り越えた位置で配管を把持する。ストレインゲー
ジが所定の緊張力になるように配管締め付け力を調整す
る。
【００２６】配管がＴ字状に交差している部分を、直角
方向に前進する場合や直進する場合についても、超音波
センサによってＴ字形の分岐管の存在を発見することに
より、上述した方法と同様にして通過していくことがで
きる。
方向に前進する場合や直進する場合についても、超音波
センサによってＴ字形の分岐管の存在を発見することに
より、上述した方法と同様にして通過していくことがで
きる。
【００２７】図１０は、本発明によるメンテナンスロボ
ットの制御システムの概略を表わしたものであり、必要
に応じて各種のセンサーや周辺機器を増設することが望
ましい。
ットの制御システムの概略を表わしたものであり、必要
に応じて各種のセンサーや周辺機器を増設することが望
ましい。
【００２８】
【発明の効果】以上詳細に説明した如く、本発明のメン
テナンスロボットによれば、異なった径の配管に対して
も１台のロボットで対応でき、しかも配管の径が変化し
てもそれに追従して形態変化し走行を続けることができ
るので、検査を中断することがなく、効率の良い自動診
断システムが提供されることになる。
テナンスロボットによれば、異なった径の配管に対して
も１台のロボットで対応でき、しかも配管の径が変化し
てもそれに追従して形態変化し走行を続けることができ
るので、検査を中断することがなく、効率の良い自動診
断システムが提供されることになる。
【図１】本発明によるメンテナンスロボットの縮小状態
を表わす正面図である。
を表わす正面図である。
【図２】図１のメンテナンスロボットの一部を破断した
右側面図である。
右側面図である。
【図３】本発明によるメンテナンスロボットの拡大状態
を表わす正面図である。
を表わす正面図である。
【図４】伸縮リンク機構の一部を拡大した機構図であ
る。
る。
【図５】伸縮リンク機構の寸法変化を表わす概略図であ
る。
る。
【図６】ロボットのモジュールを３連にした実施例の正
面図である。
面図である。
【図７】３連ロボットのモジュール間の屈曲状態を表わ
す一部破断正面図である。
す一部破断正面図である。
【図８】３連ロボットが配管の径違い部を通過する状態
を表わす概略図である。
を表わす概略図である。
【図９】３連ロボットがフランジ部を乗り越える状態の
概略図である。
概略図である。
【図１０】制御システムの概略回路図である。
１０ ロボット １２ 中央フレー
ム １４ 右側アーム列 １６ 左側アーム
列 １８，１９ 枢支点 ２１，２２，２３
アーム ３１，３２，３３ アーム ２４，２５，３４，３５ 伸縮リンク機構 ２８，３８ 伸縮用モータ ４１，４２，４３ ローラーサポート ４４，４５，４６ 回転ローラー ４７，４８，４９ 走行用モータ
ム １４ 右側アーム列 １６ 左側アーム
列 １８，１９ 枢支点 ２１，２２，２３
アーム ３１，３２，３３ アーム ２４，２５，３４，３５ 伸縮リンク機構 ２８，３８ 伸縮用モータ ４１，４２，４３ ローラーサポート ４４，４５，４６ 回転ローラー ４７，４８，４９ 走行用モータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０１Ｎ 29/26 ５０１ Ｆ１６Ｌ 55/00 Ｚ
Claims (5)
- 【請求項１】 配管系を移動しながら管の外側から非破
壊的に診断するロボットであって、 中央フレームから左右に略円弧状に延伸するアーム列
と、 中央フレームに保持された第１のローラーサポートに取
付けられた第１の回転ローラーと、 右側アーム列に保持された第２のローラーサポートに取
付けられた第２の回転ローラーと、 左側アーム列に保持された第３のローラーサポートに取
付けられた第３の回転ローラーと、 前記各回転ローラーを駆動する走行用モータとを備え、 左右の各アーム列は、中央フレームに枢支された第１ア
ームと、第１アームに第１の伸縮リンク機構を介して接
続された第２アームと、第２アームに第２の伸縮リンク
機構を介して接続された第３アームとを包含し、 右側アーム列上には右側アーム列の各伸縮リンク機構を
駆動する右側伸縮用モータが取付けられ、 左側アーム列上には左側アーム列の各伸縮リンク機構を
駆動する左側伸縮用モータが取付けられ、 前記伸縮リンク機構の伸縮運動により３個の回転ローラ
ーに内接する円の直径が可変となっており、 これにより前記伸縮リンク機構によるアームの収縮力が
配管に対する締め付け力になるように構成されているこ
とを特徴とする自律移動型配管メンテナンスロボット。 - 【請求項２】 前記回転ローラーに隣接してストレイン
ゲージが配置され、回転ローラー部の締め付け力に対す
る反力を検出可能となっている請求項１記載のメンテナ
ンスロボット。 - 【請求項３】 前記走行用モータ及び前記伸縮用モータ
は超音波モータである請求項１記載のメンテナンスロボ
ット。 - 【請求項４】 配管系を移動しながら管の外側から非破
壊的に診断する３個のロボットモジュールとそれらを相
互に連結する関節式屈曲機構とからなる３連モジュール
ロボットであって、各ロボットモジュールが、 中央フレームから左右に略円弧状に延伸するアーム列
と、 中央フレームに保持された第１のローラーサポートに取
付けられた第１の回転ローラーと、 右側アーム列に保持された第２のローラーサポートに取
付けられた第２の回転ローラーと、 左側アーム列に保持された第３のローラーサポートに取
付けられた第３の回転ローラーと、 前記各回転ローラーを駆動する走行用モータとを備え、 左右の各アーム列は、中央フレームに枢支された第１ア
ームと、第１アームに第１の伸縮リンク機構を介して接
続された第２アームと、第２アームに第２の伸縮リンク
機構を介して接続された第３アームとを包含し、 右側アーム列上には右側アーム列の各伸縮リンク機構を
駆動する右側伸縮用モータが取付けられ、 左側アーム列上には左側アーム列の各伸縮リンク機構を
駆動する左側伸縮用モータが取付けられ、 前記伸縮リンク機構の伸縮運動により３個の回転ローラ
ーに内接する円の直径が可変となっており、 これにより前記伸縮リンク機構によるアームの収縮力が
配管に対する締め付け力になるように構成されているこ
とを特徴とする自律移動型配管メンテナンスロボット。 - 【請求項５】 前記伸縮リンク機構はレージトングであ
る請求項１又は４記載のメンテナンスロボット。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3332877A JP2533027B2 (ja) | 1991-11-22 | 1991-11-22 | 自律移動型配管メンテナンスロボット |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3332877A JP2533027B2 (ja) | 1991-11-22 | 1991-11-22 | 自律移動型配管メンテナンスロボット |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05139292A JPH05139292A (ja) | 1993-06-08 |
| JP2533027B2 true JP2533027B2 (ja) | 1996-09-11 |
Family
ID=18259804
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3332877A Expired - Fee Related JP2533027B2 (ja) | 1991-11-22 | 1991-11-22 | 自律移動型配管メンテナンスロボット |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2533027B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100963568B1 (ko) * | 2008-08-12 | 2010-06-15 | (주)디토 | 전자 밸브용 액추에이터 |
| KR101259494B1 (ko) | 2012-11-09 | 2013-05-06 | 주식회사 엔티리서치 | 파이프의 외면을 따라 이동하는 주행로봇과 그 제어방법 |
| KR101281255B1 (ko) | 2011-09-28 | 2013-07-03 | 성균관대학교산학협력단 | 배관 외부 검사용 이동 로봇 |
| WO2020149945A1 (en) * | 2019-01-16 | 2020-07-23 | Honeybee Robotics. Ltd. | Robotic sensor system for measuring parameters of a structure |
| US11833674B2 (en) | 2019-08-14 | 2023-12-05 | Honeybee Robotics, Llc | Bi-directional robotic crawler for transporting a sensor system about a structure |
Families Citing this family (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11211707A (ja) * | 1998-01-29 | 1999-08-06 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 管検査装置 |
| JP2006313081A (ja) * | 2005-05-06 | 2006-11-16 | Chugoku Regional Development Bureau Ministry Of Land Infrastructure & Transport | 探傷装置 |
| KR100817770B1 (ko) * | 2006-09-14 | 2008-04-07 | 나우기연주식회사 | 비파괴검사용 자동 초음파 스캐너장치 |
| US8049494B2 (en) * | 2007-05-21 | 2011-11-01 | Olympus Ndt | Flexible array probe for the inspection of a contoured surface with varying cross-sectional geometry |
| CN102691856B (zh) * | 2012-06-02 | 2014-01-08 | 东华大学 | 单一电机、轮式和变速螺旋式混合驱动的管道机器人 |
| KR101430251B1 (ko) * | 2012-11-30 | 2014-08-14 | 성균관대학교산학협력단 | 배관 상태 검사용 로봇 |
| WO2014098068A1 (ja) * | 2012-12-18 | 2014-06-26 | 株式会社移動ロボット研究所 | 配管検査ロボット、及び配管の検査方法 |
| CN105711669B (zh) * | 2014-11-30 | 2018-10-23 | 中国科学院沈阳自动化研究所 | 连杆欠驱动爬行机器人 |
| JP2017129489A (ja) * | 2016-01-21 | 2017-07-27 | 株式会社ドーコン | 撮影装置 |
| JP6699333B2 (ja) * | 2016-05-09 | 2020-05-27 | 日本製鉄株式会社 | 配管検査装置 |
| JP6454676B2 (ja) * | 2016-12-28 | 2019-01-16 | 株式会社移動ロボット研究所 | 配管検査用ロボット |
| CA3081665C (en) | 2017-09-19 | 2021-01-05 | Arix Technologies, Inc. | Pipe traversing apparatus and methods |
| CN108407909A (zh) * | 2018-02-11 | 2018-08-17 | 常州轻工职业技术学院 | 管道外探伤行走机器人 |
| JP7217603B2 (ja) * | 2018-09-07 | 2023-02-03 | 永大産業株式会社 | 除菌装置及び手摺り |
| KR102119501B1 (ko) * | 2018-12-17 | 2020-06-08 | 주식회사 포스코 | 배관두께 측정장치 |
| WO2021062175A1 (en) | 2019-09-27 | 2021-04-01 | Arix Technologies, Inc. | Pipe traversing apparatus, sensing, and controls |
| CN111486346B (zh) * | 2020-04-30 | 2024-05-28 | 大连民族大学 | 物联网管道巡行机器人及智能漏液监测系统 |
| CA3228246A1 (en) | 2021-08-13 | 2023-02-16 | Bryan R. Duerfeldt | Radiography inspection and fail-safe mechanism for pipe traversing robots |
| CN114891552B (zh) * | 2022-05-06 | 2022-12-20 | 孚迪斯石油化工（葫芦岛）有限公司 | 一种风电偏航变桨系统防锈齿轮油、生产装置及制备方法 |
-
1991
- 1991-11-22 JP JP3332877A patent/JP2533027B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100963568B1 (ko) * | 2008-08-12 | 2010-06-15 | (주)디토 | 전자 밸브용 액추에이터 |
| KR101281255B1 (ko) | 2011-09-28 | 2013-07-03 | 성균관대학교산학협력단 | 배관 외부 검사용 이동 로봇 |
| KR101259494B1 (ko) | 2012-11-09 | 2013-05-06 | 주식회사 엔티리서치 | 파이프의 외면을 따라 이동하는 주행로봇과 그 제어방법 |
| WO2020149945A1 (en) * | 2019-01-16 | 2020-07-23 | Honeybee Robotics. Ltd. | Robotic sensor system for measuring parameters of a structure |
| US10859510B2 (en) | 2019-01-16 | 2020-12-08 | Honeybee Robotics, Ltd. | Robotic sensor system for measuring parameters of a structure |
| US11833674B2 (en) | 2019-08-14 | 2023-12-05 | Honeybee Robotics, Llc | Bi-directional robotic crawler for transporting a sensor system about a structure |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05139292A (ja) | 1993-06-08 |
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