JP3012118B2 - 管内ロボット位置計測方法 - Google Patents
管内ロボット位置計測方法Info
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- JP3012118B2 JP3012118B2 JP5172232A JP17223293A JP3012118B2 JP 3012118 B2 JP3012118 B2 JP 3012118B2 JP 5172232 A JP5172232 A JP 5172232A JP 17223293 A JP17223293 A JP 17223293A JP 3012118 B2 JP3012118 B2 JP 3012118B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ガス管等の管内を移動
している作業ロボットの位置を地上から正確に計測でき
る管内ロボット位置計測方法に関する。
している作業ロボットの位置を地上から正確に計測でき
る管内ロボット位置計測方法に関する。
【０００２】
【従来技術】地中に埋設されているガス管等の配管にお
いては、水分によって腐食が生じていたり、又土砂等の
異物が侵入することがある。このような状態を発見し早
期に修復させるため、従来はカメラを装備した自走式の
ロボットを管内に送り込み、移動させながら管の内部の
状態を撮影させ、その撮影した画面を観察して異常の有
無を判断する方法が知られていた（特開昭５９−１４７
２６０号公報）。そして、このロボットからの映像によ
って管内の異常を発見すると、掘削しその部分の管を取
り出し、交換等修理するようにしていた。したがって、
修復作業を行なうためには、ロボットが腐食等の異常を
写し出した箇所を正確に検出しなければならない。そこ
で従来は、ロボットの車輪にロータリエンコーダを設け
て、管内におけるロボットの移動量を車輪を介してロー
タリエンコーダで計測しその数値を読み取って、移動量
を検知したり、またロボットに接続されたケーブルがど
れだけロボットによって引き込まれたかを挿入口で計測
し、ロボットが現在どこまで管内に侵入しているかを把
握するようにしていた（特開昭６１−２７８４７５号公
報）。
いては、水分によって腐食が生じていたり、又土砂等の
異物が侵入することがある。このような状態を発見し早
期に修復させるため、従来はカメラを装備した自走式の
ロボットを管内に送り込み、移動させながら管の内部の
状態を撮影させ、その撮影した画面を観察して異常の有
無を判断する方法が知られていた（特開昭５９−１４７
２６０号公報）。そして、このロボットからの映像によ
って管内の異常を発見すると、掘削しその部分の管を取
り出し、交換等修理するようにしていた。したがって、
修復作業を行なうためには、ロボットが腐食等の異常を
写し出した箇所を正確に検出しなければならない。そこ
で従来は、ロボットの車輪にロータリエンコーダを設け
て、管内におけるロボットの移動量を車輪を介してロー
タリエンコーダで計測しその数値を読み取って、移動量
を検知したり、またロボットに接続されたケーブルがど
れだけロボットによって引き込まれたかを挿入口で計測
し、ロボットが現在どこまで管内に侵入しているかを把
握するようにしていた（特開昭６１−２７８４７５号公
報）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ロータ
リエンコーダを車輪に組み込んだものでは、スリップ
が、殊に車輪が溝を越えるときに生じ、計測値に誤差が
蓄積される。これに関しては、計測車輪を複数にしてそ
の対策を講じているものもあるが、各車輪からの複数の
データを整合させることやロボット自体にセンサが必要
であることなどの問題がある。又、ロボットに接続させ
たケーブルからロボットの位置を計測するようにしたも
のは管内でケーブルのたわみが発生するために正確な距
離を測定できないという問題があった。
リエンコーダを車輪に組み込んだものでは、スリップ
が、殊に車輪が溝を越えるときに生じ、計測値に誤差が
蓄積される。これに関しては、計測車輪を複数にしてそ
の対策を講じているものもあるが、各車輪からの複数の
データを整合させることやロボット自体にセンサが必要
であることなどの問題がある。又、ロボットに接続させ
たケーブルからロボットの位置を計測するようにしたも
のは管内でケーブルのたわみが発生するために正確な距
離を測定できないという問題があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明では上記課題を解
決し、金属中空管内を移動するロボットの位置を地上か
ら容易に、かつ確実に検出するため、次のような方法と
した。すなわち、管内作業用のロボットを挿入した管内
に、ロボットが停止した際、周波数＝光速／（１．７０
６×管の内径）で求められる周波数以上の周波数の電波
を地上より発信し、該電波が前記管内のロボットに当接
しこれにより反射された反射電波を前記電波の発信地点
と同一の地点で受信し、該電波が発信されてから受信さ
れるまでの経過時間を検出し、該経過時間を所定の算出
式に代入して該電波の発信地点から前記管内におけるロ
ボットまでの距離を算出するように構成した。
決し、金属中空管内を移動するロボットの位置を地上か
ら容易に、かつ確実に検出するため、次のような方法と
した。すなわち、管内作業用のロボットを挿入した管内
に、ロボットが停止した際、周波数＝光速／（１．７０
６×管の内径）で求められる周波数以上の周波数の電波
を地上より発信し、該電波が前記管内のロボットに当接
しこれにより反射された反射電波を前記電波の発信地点
と同一の地点で受信し、該電波が発信されてから受信さ
れるまでの経過時間を検出し、該経過時間を所定の算出
式に代入して該電波の発信地点から前記管内におけるロ
ボットまでの距離を算出するように構成した。
【０００５】
【作用】管内に挿入されたロボットは、無線操縦により
駆動し、監視装置により、管内の状態を地上に送り出
す。そして、異常が見られた箇所で停止し、周波数＝光
速／（１．７０６×管の内径）で求められる周波数以上
の周波数の電波を管内に発信する。すると電波は、管の
内部での減衰が小さく遠方まで強度が落ちることなく送
信される。したがって、この電波を管の内部に発信する
と遠方まで送られ、そして途中で停止しているロボット
に当たることにより反射され、反射された電波は管内を
戻り、地上の受信機に受信されるので、発信から受信ま
での時間間隔を計測し、それを距離に換算することによ
り地上装置からロボットまでの距離が計測できる。
駆動し、監視装置により、管内の状態を地上に送り出
す。そして、異常が見られた箇所で停止し、周波数＝光
速／（１．７０６×管の内径）で求められる周波数以上
の周波数の電波を管内に発信する。すると電波は、管の
内部での減衰が小さく遠方まで強度が落ちることなく送
信される。したがって、この電波を管の内部に発信する
と遠方まで送られ、そして途中で停止しているロボット
に当たることにより反射され、反射された電波は管内を
戻り、地上の受信機に受信されるので、発信から受信ま
での時間間隔を計測し、それを距離に換算することによ
り地上装置からロボットまでの距離が計測できる。
【０００６】
【実施例】以下本発明の管内ロボット位置計測方法の一
実施例について説明する。
実施例について説明する。
【０００７】かかる管内ロボット位置計測方法に用いる
計測装置を図１に示す。この計測装置２は、送信機４、
受信機６及びこれらに接続されたアンテナ８、演算装置
１０、表示装置１２、演算装置１０に接続された記憶装
置１４等から構成されている。又ロボット２０はガス管
である管１の内部に検査のため挿入されている。
計測装置を図１に示す。この計測装置２は、送信機４、
受信機６及びこれらに接続されたアンテナ８、演算装置
１０、表示装置１２、演算装置１０に接続された記憶装
置１４等から構成されている。又ロボット２０はガス管
である管１の内部に検査のため挿入されている。
【０００８】送信機４は、周波数＝光速／｛１．７０６
×管の内径｝、で求められる値以上の周波数の電波を発
信でき、アンテナ８から送信する。このように上記式か
ら求められる周波数以上の周波数の電波は、計算式に代
入した内径の管であればその内部を少ない減衰で伝播で
きる性質を有しており、例えば管１が内径約１０５ｍｍ
の１００Ａ管であれば１．６７ＧＨｚ以上の周波数の電
波とする。
×管の内径｝、で求められる値以上の周波数の電波を発
信でき、アンテナ８から送信する。このように上記式か
ら求められる周波数以上の周波数の電波は、計算式に代
入した内径の管であればその内部を少ない減衰で伝播で
きる性質を有しており、例えば管１が内径約１０５ｍｍ
の１００Ａ管であれば１．６７ＧＨｚ以上の周波数の電
波とする。
【０００９】受信機６は、アンテナ８が受けた電波を受
信し、送信機４から発信した電波とともに演算装置１０
に送る。演算装置１０は、発信電波と受信電波の時間間
隔を検出し、所定の式にその時間間隔を代入し、ロボッ
ト２０までの距離を算出する。記憶装置１４は、予め管
１内にロボット２０を挿入していない状態で行なった受
信結果を記憶しておくもので、実際にロボット２０から
の反射を受けたときそれとの比較対象として用いられ
る。表示装置１２は、演算装置１０で求められたロボッ
ト２０までの距離等を表示する装置である。更に表示装
置１２は、ロボット２０のモニタ３６（後述する。）に
接続させることができ、ロボット２０が撮影した管内の
映像とともに距離の値を写し出すことができるようにな
っている。
信し、送信機４から発信した電波とともに演算装置１０
に送る。演算装置１０は、発信電波と受信電波の時間間
隔を検出し、所定の式にその時間間隔を代入し、ロボッ
ト２０までの距離を算出する。記憶装置１４は、予め管
１内にロボット２０を挿入していない状態で行なった受
信結果を記憶しておくもので、実際にロボット２０から
の反射を受けたときそれとの比較対象として用いられ
る。表示装置１２は、演算装置１０で求められたロボッ
ト２０までの距離等を表示する装置である。更に表示装
置１２は、ロボット２０のモニタ３６（後述する。）に
接続させることができ、ロボット２０が撮影した管内の
映像とともに距離の値を写し出すことができるようにな
っている。
【００１０】次にロボット２０について説明する。ロボ
ット２０は、駆動が無線操縦方式によるもので、内部に
走行駆動装置、カメラ、照明装置、受信機、送信機及び
アンテナ等（いずれも図示せず。）を備えている。更
に、ロボット２０に、電波を反射し易い金属板を後方等
に取り付けたり、又トランスポンダを搭載してもよい。
図２にロボット２０の操作装置２４を示す。図２に示す
ように操作装置２４は、ロボット２０の前後進等動作を
指令する指令ボックス２６、指令ボックス２６の指令を
発信する送信機２８、送信機２８に接続されたアンテナ
３０、アンテナ３０に接続する受信機３２、受信機３２
と接続するＶＴＲ３４及びモニタ３６等から構成されて
いる。
ット２０は、駆動が無線操縦方式によるもので、内部に
走行駆動装置、カメラ、照明装置、受信機、送信機及び
アンテナ等（いずれも図示せず。）を備えている。更
に、ロボット２０に、電波を反射し易い金属板を後方等
に取り付けたり、又トランスポンダを搭載してもよい。
図２にロボット２０の操作装置２４を示す。図２に示す
ように操作装置２４は、ロボット２０の前後進等動作を
指令する指令ボックス２６、指令ボックス２６の指令を
発信する送信機２８、送信機２８に接続されたアンテナ
３０、アンテナ３０に接続する受信機３２、受信機３２
と接続するＶＴＲ３４及びモニタ３６等から構成されて
いる。
【００１１】そして、ロボット２０を管１にその開口部
から挿入し、指令ボックス２６からの無線による指示で
走行駆動装置を作動させて管１の内部を進行させる。進
行させながら、装備されたカメラによって内部を撮影
し、その映像信号は送信機から発信される。この映像電
波は、管１内を通りアンテナ３０で受信され受信機３２
を通してＶＴＲ３４に録画されるとともに映像がモニタ
３６で写し出される。
から挿入し、指令ボックス２６からの無線による指示で
走行駆動装置を作動させて管１の内部を進行させる。進
行させながら、装備されたカメラによって内部を撮影
し、その映像信号は送信機から発信される。この映像電
波は、管１内を通りアンテナ３０で受信され受信機３２
を通してＶＴＲ３４に録画されるとともに映像がモニタ
３６で写し出される。
【００１２】このようにして管１の内部を撮影している
ロボット２０が腐食等の箇所に到達し、故障箇所が映像
に写し出されたときには、検査装置２の送信機４から上
記所定の周波数の電波をパルスとしてアンテナ８から発
信させる。電波は管１を伝わりロボット２０に当たり、
反射してアンテナ８に戻る。アンテナ８で受信した反射
電波は増幅された後、演算装置１０に送られ、ここであ
るレベル以上の信号を１とし、そのレベル以下の信号を
０とするような信号を２値化する処理が行なわれるとと
もに、送信機４から発信された電波との比較が行なわ
れ、又必要がある場合には記憶装置１４に記憶させた情
報と比較を行ない、電波を発信してから戻るまでに費や
された時間を検出する。そしてこの経過時間から、計算
式１／２（光速×計測時間）によってアンテナ８からロ
ボット２０までの距離を算出し、表示装置１２に表示す
る。
ロボット２０が腐食等の箇所に到達し、故障箇所が映像
に写し出されたときには、検査装置２の送信機４から上
記所定の周波数の電波をパルスとしてアンテナ８から発
信させる。電波は管１を伝わりロボット２０に当たり、
反射してアンテナ８に戻る。アンテナ８で受信した反射
電波は増幅された後、演算装置１０に送られ、ここであ
るレベル以上の信号を１とし、そのレベル以下の信号を
０とするような信号を２値化する処理が行なわれるとと
もに、送信機４から発信された電波との比較が行なわ
れ、又必要がある場合には記憶装置１４に記憶させた情
報と比較を行ない、電波を発信してから戻るまでに費や
された時間を検出する。そしてこの経過時間から、計算
式１／２（光速×計測時間）によってアンテナ８からロ
ボット２０までの距離を算出し、表示装置１２に表示す
る。
【００１３】このように本実施例の管内ロボット位置計
測方法によれば、管１内で作業中のロボット２０の位置
を、地上から電波を送りそれがロボットで反射し戻るま
での時間を計測して算出するようにしたので、非常に正
確な位置が計測できる。したがって、異常が発生し補修
が必要な箇所の特定が正しく行なえる。又、計測のため
にロボット２０の走行距離を加算するような機構を必要
としないので、ロボット２０のシステム自体を簡素にす
ることができる。連続して数か所を測定した場合でも、
それぞれの箇所で個別に測定するので誤差が蓄積される
ことが全くない。更に、非常に短時間で測定を行なうこ
とができる。
測方法によれば、管１内で作業中のロボット２０の位置
を、地上から電波を送りそれがロボットで反射し戻るま
での時間を計測して算出するようにしたので、非常に正
確な位置が計測できる。したがって、異常が発生し補修
が必要な箇所の特定が正しく行なえる。又、計測のため
にロボット２０の走行距離を加算するような機構を必要
としないので、ロボット２０のシステム自体を簡素にす
ることができる。連続して数か所を測定した場合でも、
それぞれの箇所で個別に測定するので誤差が蓄積される
ことが全くない。更に、非常に短時間で測定を行なうこ
とができる。
【００１４】尚、上記実施例ではガス管の場合で説明し
たが、本発明の管内ロボット位置計測方法はガス管に限
るものではない。又、ロボット２０は無線操縦によるも
のとしたが、本発明はこれに限らずケーブルを接続させ
たものでもよい。この場合でも、ロボットの位置を正確
に、かつ簡易に計測することができる。更に、ロボット
が無線操縦のもののときは、位置計測装置をロボット操
作用の装置に組み入れてもよい。このようにすると、ア
ンテナ等を共用でき、システムをより簡素にすることが
できる。
たが、本発明の管内ロボット位置計測方法はガス管に限
るものではない。又、ロボット２０は無線操縦によるも
のとしたが、本発明はこれに限らずケーブルを接続させ
たものでもよい。この場合でも、ロボットの位置を正確
に、かつ簡易に計測することができる。更に、ロボット
が無線操縦のもののときは、位置計測装置をロボット操
作用の装置に組み入れてもよい。このようにすると、ア
ンテナ等を共用でき、システムをより簡素にすることが
できる。
【００１５】
【発明の効果】本発明の管内ロボット位置計測方法によ
れば、無線操縦による駆動装置と管内検査用の監視装置
を備えたロボットを管内に挿入し、ロボットが管内で停
止した際、管内に周波数＝光速／（１．７０６×管の内
径）で求められる周波数以上の周波数の電波を発信し、
この管内の検査のために挿入されたロボットに反射して
戻った反射波を受信し、戻るまでの時間を計測して、ロ
ボットまでの距離を算出するようにしたので、遠方まで
電波が到達し、かつ非常に正確な位置が計測できる。し
たがって、異常が発生し修復が必要な箇所の特定が正し
く行なえる。又ロボットに走行距離を加算するような機
構を必要としないので、ロボットのシステム自体を簡素
にすることができる。連続して数か所を測定した場合で
も、それぞれの箇所で個別に計測を行なうので誤差の蓄
積が全くなされない。更に、管内のロボットの位置を非
常に短時間で計測することができる。
れば、無線操縦による駆動装置と管内検査用の監視装置
を備えたロボットを管内に挿入し、ロボットが管内で停
止した際、管内に周波数＝光速／（１．７０６×管の内
径）で求められる周波数以上の周波数の電波を発信し、
この管内の検査のために挿入されたロボットに反射して
戻った反射波を受信し、戻るまでの時間を計測して、ロ
ボットまでの距離を算出するようにしたので、遠方まで
電波が到達し、かつ非常に正確な位置が計測できる。し
たがって、異常が発生し修復が必要な箇所の特定が正し
く行なえる。又ロボットに走行距離を加算するような機
構を必要としないので、ロボットのシステム自体を簡素
にすることができる。連続して数か所を測定した場合で
も、それぞれの箇所で個別に計測を行なうので誤差の蓄
積が全くなされない。更に、管内のロボットの位置を非
常に短時間で計測することができる。
【図１】本発明の計測方法を実施する計測装置を示す図
である。
である。
【図２】ロボットを表す図である。
１ 管 ２ 計測装置 ４ 送信機 ６ 受信機 １０ 演算装置 １２ 表示装置 １４ 記憶装置 ２０ ロボット ２４ 操作装置 ２６ 指令ボックス ２８ 送信機 ３０ アンテナ ３２ 受信機 ３４ ＶＴＲ ３６ モニタ
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−356（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−128442（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−176460（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−118448（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−195289（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−128443（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−66364（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−58157（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01S 7/00 - 7/64 G01S 13/00 - 15/96
Claims (1)
- 【請求項１】 無線操縦により駆動する駆動装置と、管
内の監視装置を備えた管内作業用のロボットを金属製管
内に挿入し、 前記ロボットが前記管内において停止した際、前記管内
に 周波数＝光速／（１．７０６×管の内径） で求められる周波数以上の周波数の 電波を地上より発信
し、該電波が前記管内のロボットに当接しこれにより反
射された反射電波を前記電波の発信地点と同一の地点で
受信し、該電波が発信されてから受信されるまでの経過
時間を検出し、該経過時間を所定の算出式に代入して該
電波の発信地点から前記管内におけるロボットまでの距
離を算出するようにしたことを特徴とする管内ロボット
位置計測方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5172232A JP3012118B2 (ja) | 1993-06-18 | 1993-06-18 | 管内ロボット位置計測方法 |
| CA002112271A CA2112271A1 (en) | 1992-12-28 | 1993-12-23 | Intrapipe work robot apparatus and method of measuring position of intrapipe work robot |
| EP93120903A EP0607611B1 (en) | 1992-12-28 | 1993-12-24 | Intrapipe work robot apparatus - pipe system and method of measuring the position of and communicating with an intrapipe work robot |
| DE69330089T DE69330089T2 (de) | 1992-12-28 | 1993-12-24 | Rohrmolch - Rohr - System und Verfahren zur Positionsbestimmung eines solchen Molchs und zur Kommunikation damit. |
| US08/430,951 US5736821A (en) | 1992-12-28 | 1995-04-28 | Intrapipe work robot apparatus and method of measuring position of intrapipe work robot |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5172232A JP3012118B2 (ja) | 1993-06-18 | 1993-06-18 | 管内ロボット位置計測方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH075251A JPH075251A (ja) | 1995-01-10 |
| JP3012118B2 true JP3012118B2 (ja) | 2000-02-21 |
Family
ID=15938060
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5172232A Expired - Fee Related JP3012118B2 (ja) | 1992-12-28 | 1993-06-18 | 管内ロボット位置計測方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3012118B2 (ja) |
-
1993
- 1993-06-18 JP JP5172232A patent/JP3012118B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH075251A (ja) | 1995-01-10 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19991130 |
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