JP6787825B2 - 遠隔作業システム - Google Patents

Description

本発明は、例えば高放射線量区域等の危険な場所において除染等の所要作業を遠隔操作で行なう遠隔作業システムに関し、特に、遠隔操作を無線で行なう遠隔作業システムに関する。

例えば、原子力発電所において大事故が発生した場合、放射性汚染物の除染が課題となる。しかし、特に高線量区域等には立ち入ることができなかったり、作業を行なえる時間が短時間に限られたりする。そこで、例えば特許文献１では、区域内に自走作業車を導入して、自走作業車の遠隔操作によって除染作業を行なっている。遠隔操作のためのリモートコントローラと自走作業車とはケーブルで繋がっている。

特開２０１６−００３８５６号公報

前掲特許文献１においては、ケーブルによって制御信号や電力等を自走作業車へ送ることができる。しかし、ケーブルが障害物に引っ掛かったりケーブルの長さが足らずに自走作業車の走行可能範囲が制限されたりするおそれがある。
その対策として、自走作業車を無線で遠隔操作することが考えられる。無線の場合、自走作業車には駆動用のバッテリーを搭載する。一方、バッテリーが消耗すると、自走作業車が動かなくなる。
本発明は、かかる事情に鑑み、例えば高放射線量区域等の危険な場所において除染等の所要作業を、自走作業車の無線遠隔操作で行なう際、自走作業車のバッテリーの消耗対策を施すことを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明は、危険場所において所要作業を遠隔操作で行なう遠隔作業システムであって、
前記所要作業のための作業手段と、充電可能なバッテリーと、非接触受電部を有して前記バッテリーに充電する充電回路を含み、前記危険場所内を無線遠隔操作によって自走可能な自走作業車と、
前記非接触受電部に非接触で給電可能な非接触給電部を有して、前記危険場所内を遠隔操作によって移動可能な給電手段と、
を備えたことを特徴とする。

当該遠隔作業システムによれば、自走作業車を無線で遠隔操作することによって、危険場所において所要作業を行なうことができる。無線であるため、ケーブルが障害物に引っ掛かったり、ケーブルの長さが足らないために自走作業車の走行可能範囲が制限されたりすることがない。自走作業車のバッテリーが消耗したときは、給電手段を遠隔操作して、非接触給電部を非接触受電部と近接させる。これによって、自走作業車に非接触で充電でき、自走作業車を再駆動できる。作業者が危険場所に入る等して、自走作業車を回収する必要が無い。

危険場所としては、高放射線区域、酸素欠乏区域、有毒物質存在区域、高所、管渠、谷底、その他、人が立ち入ることが困難であったり、立ち入ると生命に危険が及んだりする場所が挙げられる。

所要作業としては、例えば高放射線区域の除染作業などの危険場所の環境改善作業や、危険場所内の状況観察作業等が挙げられる。

前記非接触給電部が、前記危険場所の天井に設置された天井クレーンのトロリから高さ調節可能に吊り下げられていることが好ましい。
天井クレーンを利用して、給電システムを構築できる。天井クレーンの可動範囲内であれば、自走作業車がどの場所でバッテリー切れしたとしても充電することができる。

前記給電手段が、バッテリー及び前記非接触給電部を有して前記危険場所内を無線遠隔操作によって自走可能な自走給電車に搭載されており、前記非接触給電部が、前記バッテリーからの電力を非接触給電することが好ましい。
自走作業車がバッテリー切れで動かなくなった時は、自走給電車をその自走作業車へ向かわせて充電することができる。危険場所に天井クレーンが無くても対処可能である。

前記自走作業車には、全方位三次元カメラと、前記全方位三次元カメラが撮影した映像信号をリアルタイムで無線送信する映像信号送信部とが搭載され、
前記自走作業車の無線遠隔操作を行なう操作設備が、前記映像信号を無線受信する映像信号受信部と、受信した映像信号を三次元仮想現実映像として映像表示する映像出力システムを含むことが好ましい。
これによって、映像出力システムの三次元仮想現実映像を観ながら、自走作業車をあたかも操縦しているような感覚で遠隔操作できる。

前記自走給電車には、全方位三次元カメラと、前記全方位三次元カメラが撮影した映像信号をリアルタイムで無線送信する映像信号送信部とが搭載され、
前記自走給電車の無線遠隔操作を行なう操作設備が、前記映像信号を無線受信する映像信号受信部と、受信した映像信号を三次元仮想現実映像として映像表示する映像出力システムを含むことが好ましい。
これによって、映像出力システムの三次元仮想現実映像を観ながら、自走給電車をあたかも操縦しているような感覚で遠隔操作できる。

本発明によれば、危険な場所において無線遠隔操作で所要作業を行なう自走作業車のバッテリーが消耗したときは、給電手段を遠隔操作して、自走作業車に非接触で充電でき、自走作業車を再駆動できる。

図１は、本発明の第１実施形態に係る遠隔除染システムの概略構成図である。 図２は、前記遠隔除染システムの自走作業車を解説的に示す側面図である。 図３は、前記自走作業車の回路図である。 図４は、前記遠隔除染システムの操作室内設備の回路図である。 図５は、前記自走作業車のカートリッジ装着部及びフィルターカートリッジの側面断面図である。 図６は、前記フィルターカートリッジの斜視図である。 図７は、前記遠隔除染システムのフィルター自動交換機構の架台の斜視図である。 図８は、前記遠隔除染システムのフィルター自動交換機構の正面図である。 図９（ａ）〜（ｃ）は、前記自走作業車のカートリッジ装着部からフィルターカートリッジを取り出す手順を順追って示す側面断面図である。 図１０（ａ）〜（ｃ）は、前記フィルター自動交換機構においてフィルターカートリッジを交換する手順を順追って示す正面図である。 図１１（ａ）〜（ｃ）は、前記フィルター自動交換機構においてフィルターカートリッジを交換する手順を順追って示す正面図である。 図１２（ａ）〜（ｃ）は、前記自走作業車のカートリッジ装着部に新規のフィルターカートリッジを装着する手順を順追って示す側面断面図である。 図１３（ａ）〜（ｃ）は、除染対象区域において前記自走作業車に充電する手順を順追って示す解説正面図である。 図１４は、充電時の前記自走作業車を示す側面図である。 図１５は、前記自走作業車を自走給電車によって充電する状態における、遠隔除染システムの概略構成図である。 図１６は、図１５における自走作業車及び自走給電車を拡大して示す正面図である。 図１７（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第２実施形態に係る自走作業車を除染対象区域から撤去する様子を順追って示す正面図である。 図１８は、前記第２実施形態の自走作業車を、撤去しようとする状態で示す正面図である。

以下、本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。
＜遠隔除染システム１＞
図１は、例えば原子力発電所の高線量区域等の除染対象区域９（危険場所）における除染作業（所要作業）を遠隔的に行なう遠隔除染システム１（遠隔作業システム）を示したものである。遠隔操作は、除染対象区域９から離れた操作室８（操作場所）において行なう。
遠隔除染システム１は、除染対象区域９側の除染対象区域内設備３と、操作室８側の操作設備４を備えている。
除染対象区域内設備３は、自走作業車１０と、フィルター自動交換機構６を含む。

＜自走作業車１０＞
図２に示すように、自走作業車１０は、自走車体１１と、カメラ２１，２２と、吸引除染手段５０（作業手段）を含む。自走車体１１は、走行モータ１１ａと、ステアリングモータ１１ｂを含み、自走可能になっている。自走車体１１の前後にはライト１６が設けられている。
自走車体１１は、小型で、小回りが利くように構成されている。これによって、除染対象区域９内の狭隘な場所でも除染作業を行なうことができる。

図３に示すように、自走車体１１に、車両側送受信機１２と、電源回路１４と、カメラ２１，２２と、吸引除染手段５０が搭載されている。車両側送受信機１２は、例えば５ＧＨｚ帯による送受信機能を有している。車両側送受信機１２にデコーダ１３（復号器）を介して電源回路１４が接続されている。

図３に示すように、電源回路１４は、バッテリー１４ａと、走行用回路部１４ｂと、吸引作業用回路部１４ｃを含む。詳細な図示は省略するが、走行用回路部１４ｂは、自走車体１１のモータ１１ａ，１１ｂ等のスイッチング回路を有している。吸引作業用回路部１４ｃは、吸引除染手段５０の後記モータ５４及びシリンダ５５，５６やライト１６のスイッチング回路を有している。バッテリー１４ａは、二次電池などの充電可能な電池にて構成されている。各スイッチング回路のオンオフに応じて、バッテリー１４ａから自走作業車１０の各電気機器１１ａ，１１ｂ，１２，１６，２１，２２，５４，５５，５６…等に電力が供給される。

図３に示すように、バッテリー１４ａには、充電回路１７が接続されている。充電回路１７は、非接触受電部１７ａ，１７ｂと、充電回路部１７ｃを含む。非接触受電部１７ａ，１７ｂは、例えばコイルやコンデンサ等の非接触受電素子（図示省略）を有し、電力を非接触で受電する。充電回路部１７ｃは、受電した前記電力をバッテリー１４ａに充電する。図２に示すように、非接触受電部１７ａは、自走作業車１０の好ましくは上面に配置されている。補助非接触受電部１７ｂは、自走作業車１０の側面や前面や後面に１又は複数配置されている。

図２に示すように、自走作業車１０の上部の例えば前側部には、メインカメラ２１が設けられ、後側部にはサブカメラ２２が設けられている。メインカメラ２１は、全方位三次元カメラである。すなわち、全方位を三次元撮影可能である。なお、メインカメラ２１の配置場所は、自走作業車１０の周囲を見やすい位置であればよく、自走作業車１０の後側部等であってもよい。

サブカメラ２２は、特定の方向（例えば後方）を撮影する。なお、サブカメラ２２の配置場所は、メインカメラ２１では見にくい場所を撮影可能な場所であることが好ましく、サブカメラ２２の配置場所等に応じて適宜設定できる。
メインカメラ２１及びサブカメラ２２が、セレクター２４を介して車両側送受信機１２に接続されている。

＜吸引除染手段５０＞
図２に示すように、吸引除染手段５０は、吸引ノズル５１と、吸引管５２と、フィルターカートリッジ５３と、吸引モータ５４と、シリンダ５５，５６を含む。
吸引ノズル５１は、ノズルアーム５１ａと、ノズルヘッド５１ｂを含む。ノズルアーム５１ａが、自走車体１１から前方かつ下向きに突出されている。ノズルアーム５１ａの先端部（下端部）には、自在ジョイント５１ｃを介してノズルヘッド５１ｂが設けられている。自在ジョイント５１ｃによって、ノズルヘッド５１ｂが任意の角度に回転傾斜できる。

図２に示すように、自走作業車１０の前部にはノズル昇降シリンダ５６が設けられている。ノズルアーム５１ａの上端部にノズル昇降シリンダ５６（ノズル昇降機構）が接続されている。ノズルアーム５１ａひいては吸引ノズル５１が、ノズル昇降シリンダ５６によって昇降可能になっている。

図２に示すように、自走作業車１０の内部に吸引モータ５４（吸引駆動部）が設けられている。吸引ノズル５１と吸引モータ５４とが吸引管５２によって接続されている。吸引管５２は、吸引ノズル５１側の管部５２ａと、吸引モータ５４側の管部５２ｂに分かれている。ノズル側管部５２ａの少なくとも一部は、フレキシブルホースにて構成されている。これら管部５２ａ，５２ｂの互いの対向端には、押えフランジ５２ｆ，５２ｇがそれぞれ設けられている。

図２に示すように、押えフランジ５２ｆ，５２ｇ間、ひいては吸引管５２の管部５２ａ，５２ｂの間に、フィルターカートリッジ５３が介在されている。
図５及び図６に示すように、フィルターカートリッジ５３は、カートリッジ本体５３ａと、フィルター５３ｆを含む。カートリッジ本体５３ａは、例えば四角い箱型の容器状になっている。カートリッジ本体５３ａは、紙、樹脂等の焼却可能な材質で構成されている。好ましくは、カートリッジ本体５３ａは、可燃性の段ボール紙によって構成されている。したがって、材料調達・製作が容易である。
カートリッジ本体５３ａの一側壁（図５において左側壁）にノズル側接続口５３ｃが形成されている。カートリッジ本体５３ａの反対側壁（図５において右側壁）にモータ側接続口５３ｄが形成されている。

図６に示すように、カートリッジ本体５３ａにフィルター５３ｆが収容されている。フィルター５３ｆは、例えば袋状になっている。フィルター５３ｆは、不織布、紙、樹脂等の焼却可能な材質で構成されている。ひいては、フィルターカートリッジ５３が焼却可能になっている。
好ましくは、フィルター５３ｆとしては、電気掃除機用の市販の一般的な使い捨てフィルターが用いられている。これによって、材料コスト及びランニングコストを低減できる。
フィルター５３ｆの開口部が、カートリッジ本体５３ａの一側壁の内面に固定されている。フィルター５３ｆの内部にノズル側接続口５３ｃが連なっている。

図２に示すように、フィルターカートリッジ５３は、自走作業車１０の例えば上面部に配置されている。
自走作業車１０の上面部には、カートリッジ装着部１０ｆが設けられている。フィルターカートリッジ５３は、カートリッジ装着部１０ｆから上方へ取出し可能、かつ上方からカートリッジ装着部１０ｆ内に収容可能である。これによって、フィルターカートリッジ５３が自走車体１１に対して着脱可能になっている。

図５に示すように、カートリッジ装着部１０ｆにおいて、ノズル側吸引管部５２ａの押えフランジ５２ｆが、フィルターカートリッジ５３の一側壁（図５において左側壁）に当たっている。ノズル側吸引管部５２ａが、フィルターカートリッジ５３のノズル側接続口５３ｃを介して、フィルター５３ｆの内部に連なっている。
モータ側吸引管部５２ｂの押えフランジ５２ｇが、フィルターカートリッジ５３の反対側壁（図５において右側壁）に当たっている。モータ側吸引管部５２ｂが、モータ側接続口５３ｄに連通されている。
一対の押えフランジ５２ｆ，５２ｇによってフィルターカートリッジ５３が両側から押さえられて固定されている。

押えフランジ５２ｆ，５２ｇは、管部５２ａ，５２ｂにおけるフィルターカートリッジ５３との接続端を構成している。
各押えフランジ５２ｆ，５２ｇのフィルターカートリッジ５３との対向面には、パッキン５２ｓが設けられている。
なお、パッキン５２ｓは、フィルターカートリッジ５３に設けられていてもよい。

フィルターカートリッジ５３は、吸引管５２に対して接離可能になっている。
詳しくは、図２に示すように、自走作業車１０には接離シリンダ５５（接離手段）が設けられている。図５に示すように、接離シリンダ５５の伸縮ロッドが押えフランジ５２ｆに接続されている。図９及び図１２に示すように、接離シリンダ５５によって、押えフランジ５２ｆが、他方の押えフランジ５２ｇに対して接近離間するように進退可能になっている。
押えフランジ５２ｇは、自走車体１１に対して固定されている。

図２に示すように、自走作業車１０の運転時には、押えフランジ５２ｆが前進してフィルターカートリッジ５３に押し当てられている。ひいては、フィルターカートリッジ５３が押えフランジ５２ｆ，５２ｇどうしの間に挟み付けられ、吸引管５２がフィルターカートリッジ５３と接続されている。

図９（ｂ）に示すように、接離シリンダ５５によって押えフランジ５２ｆが後退されると、吸引管５２がフィルターカートリッジ５３から切り離される。
なお、接離シリンダ５５が、押えフランジ５２ｇに接続され、モータ側吸引管部５２ｂを進退させることで、フィルターカートリッジ５３と吸引管５２を接続・切離するようになっていてもよい。押えフランジ５２ｆ，５２ｇの両方が進退されるようになっていてもよい。

＜フィルター自動交換機構６＞
図１に示すように、除染対象区域９内の一箇所にフィルター自動交換機構６が設けられている。フィルター自動交換機構６の設置場所は、好ましくは、除染対象区域９内でも比較的低線量の場所である。
図７及び図８に示すように、フィルター自動交換機構６は、架台６０と、ピックアップ手段６２と、移動手段６３（図８にのみ簡略図示）を含む。架台６０は、柱６０ｃと、天井枠６０ｄを有し、門型になっている。架台６０には、駐車部６０ｓと、新規フィルター置き場６０ａと、フィルター廃棄部６０ｂが設定されている。架台６０の例えば幅方向（図８の左右方向）の中央部に駐車部６０ｓが設けられている。架台６０における駐車部６０ｓを挟んで一側（図８において右側）に新規フィルター置き場６０ａが設けられ、他側（図８において左側）にフィルター廃棄部６０ｂが設けられている。

駐車部６０ｓには、自走作業車１０を配車可能である。架台６０における駐車部６０ｓの両側部には、自走作業車１０のためのガイドローラ６５が設けられている。
新規フィルター置き場６０ａには、新規のフィルターカートリッジ５３Ａが１又は複数設けられている。図示は省略するが、新規フィルター置き場６０ａには、シューター等の、新規フィルターカートリッジ５３Ａの供給手段が接続されていてもよい。
フィルター廃棄部６０ｂには、ドラム缶６４が設けられている。

図７に示すように、架台６０の上部に案内レール６０ｇが設けられている。案内レール６０ｇは、新規フィルター置き場６０ａと駐車部６０ｓとフィルター廃棄部６０ｂ間に架け渡されている。案内レール６０ｇに移動体６１が設けられている。
図８に示すように、移動体６１に移動手段６３が接続されている。移動手段６３によって、移動体６１が、案内レール６０ｇに沿って移動可能になっている。移動手段６３は、例えばスピードコントロールモーターやタイミングベルト等で構成されている。

図８に示すように、移動体６１にピックアップ手段６２が設けられている。ピックアップ手段６２は、昇降アクチュエータ６２ａと、吸着ヘッド６２ｂを含む。昇降アクチュエータ６２ａは、例えばモータ及びリニアシャフトを含むリニアヘッド（直動機構）によって構成され、移動体６１を貫通して鉛直に延びている。昇降アクチュエータ６２ａの下端部に吸着ヘッド６２ｂが設けられている。吸着ヘッド６２ｂには、一対の吸盤６２ｃが下向きに設けられている。なお、吸盤６２ｃの数は、２つに限られず、１つでもよく、３つ以上でもよい。図９（ｂ）及び図１２（ｂ）に示すように、吸着ヘッド６２ｂには、真空ポンプ６６ｐ及び方向制御弁６６ｖを含む真空吸引回路６６が連なっている。真空吸引回路６６の操作によって、吸盤６２ｃひいては吸着ヘッド６２ｂが、フィルターカートリッジ５３に真空吸着可能かつ吸着解除可能である。
図１０及び図１２に示すように、移動体６１の移動によって、ピックアップ手段６２ひいては吸着ヘッド６２ｂが、架台６０に沿って新規フィルター置き場６０ａと駐車部６０ｓとフィルター廃棄部６０ｂの間を移動可能である。更に、昇降アクチュエータ６２ａの伸縮によって、吸着ヘッド６２ｂが昇降可能になっている。

図８に示すように、架台６０には給電手段６７が組み込まれている。給電手段６７は、給電回路６７ｃと、非接触給電部６７ｈを含む。給電回路６７ｃは、例えばフィルター自動交換機構６と同じ電源やその他の電源からの電力を非接触給電部６７ｈへ供給する。非接触給電部６７ｈは、架台６０における駐車部６０ｓの側面部に設置されている。非接触給電部６７ｈは、例えばコイルやコンデンサ等の非接触給電素子（図示省略）を有し、給電回路６７ｃからの電力を電磁誘導や電磁共鳴等によって非接触給電する。
自走作業車１０が駐車部６０ｓの所定位置に配車されたとき、補助非接触受電部１７ｂと非接触給電部６７ｈが近接して対面される。このとき、非接触給電部６７ｈから補助非接触受電部１７ｂへ非接触で給電可能である。

図１に示すように、フィルター自動交換機構６には、リモートコントローラ６ｃが付設されている。リモートコントローラ６ｃによって、移動手段６３、昇降アクチュエータ６２ａ、真空吸引回路６６等を遠隔操作可能である。リモートコントローラ６ｃは、好ましくは除染対象区域９の外部に配置されている。リモートコントローラ６ｃは、架台６０側と有線接続されているが、無線接続されていてもよい。
好ましくは、架台６０の適宜位置にカメラ（図示省略）が設けられ、かつリモートコントローラ６ｃ側にはモニターが設けられている。これによって、架台６０の各所をモニターで観ながら、リモートコントローラ６ｃを操作できる。

＜天井クレーン５＞
図１に示すように、除染対象区域９の天井には天井クレーン５が設けられている。天井クレーン５は、走行レール５ａと、ガーダ５ｂと、トロリ５ｃを有している。ガーダ５ｂが、走行レール５ａに沿って図１の紙面直交方向へ走行可能であり、かつトロリ５ｃが、ガーダ５ｂに沿って図１の左右方向へ横行可能である。したがって、トロリ５ｃは、除染対象区域９の天井面の任意の位置に二次元移動可能になっている。ガーダ５ｂの例えば両端部にカメラ５ｄが設けられている。カメラ５ｄによって除染対象区域９内を天井から俯瞰観察可能である。

天井クレーン５には、リモートコントローラ５ｒが有線接続されている。リモートコントローラ５ｒによって、ガーダ５ｂ、トロリ５ｃ、及び後記給電手段７等を遠隔操作可能である。リモートコントローラ５ｒは、好ましくは除染対象区域９の外部に配置されている。リモートコントローラ５ｒが、天井クレーン５と無線接続されていてもよい。

図１に示すように、天井クレーン５には、給電手段７が組み込まれている。給電手段７は、給電回路７ｃと、非接触給電部７ｈを含む。給電回路７ｃは、例えば天井クレーン５と同じ電源やその他の電源からの電力を非接触給電部７ｈへ供給する。非接触給電部７ｈは、例えばコイルやコンデンサ等の非接触給電素子（図示省略）を有し、給電回路７ｃからの電力を電磁誘導や電磁共鳴等によって非接触給電する。
トロリ５ｃから非接触給電部７ｈが高さ調節可能に吊り下げられている。図１３（ｃ）及び図１４に示すように、非接触給電部７ｈが非接触受電部１７ａと近接して対面されたとき、非接触給電部７ｈから非接触受電部１７ａへ非接触で給電可能である。

＜操作設備４＞
図１に示すように、操作設備４は、操作側送受信機２ａと、映像出力システム３０と、ジョイスティック４０（遠隔操作手段）を含む。

＜無線伝送システム２＞
操作側送受信機２ａは、車両側送受信機１２との間で例えば５ＧＨｚ帯電波によって無線送受信可能である。操作側送受信機２ａと車両側送受信機１２とによって無線伝送システム２が構成されている。
詳しくは、車両側送受信機１２から操作側送受信機２ａへカメラ２１，２２の映像信号がリアルタイムで無線伝送される。５ＧＨｚ帯電波を用いることで、ＨＤ（Ｈｉｇｈ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ）映像の高速伝送が可能である。
また、操作側送受信機２ａから車両側送受信機１２へ自走作業車１０の制御信号が無線伝送される。
操作側送受信機２ａと車両側送受信機１２との間に、１又は複数の基地局又は中継局が介在されていてもよい。これによって、操作室８が除染対象区域９から遠方に設けられていても、自走作業車１０を操作室８において遠隔操作可能である。

＜映像出力システム３０＞
図４に示すように、映像出力システム３０は、パーソナルコンピュータ３２（映像処理部）と、ヘッドマウントディスプレイ３５を含む。操作側送受信機２ａにスプリッター３３及びキャプチャー３４を介して、パーソナルコンピュータ３２が接続されている。パーソナルコンピュータ３２には、映像信号の高速処理プログラムが組み込まれている。パーソナルコンピュータ３２にヘッドマウントディスプレイ３５が接続されている。ヘッドマウントディスプレイ３５は、三次元の仮想現実映像を表示可能である。

図１に示すように、ヘッドマウントディスプレイ３５は、操作者Ａの頭部に装着されて使用される。図４に示すように、ヘッドマウントディスプレイ３５には、ヘッドトラッキングセンサー３４ｃが設けられている。
更に、映像出力システム３０は、テレビモニター３６を含む。テレビモニター３６は、パーソナルコンピュータ３２と接続されるとともに、スプリッター３３と直接的に接続されている。

＜ジョイスティック４０＞
図１に示すように、前記操作者Ａによってジョイスティック４０が操作される。
図４に示すように、ジョイスティック４０には、レバーやボタンなどの操作手段４１〜４６が設けられている。操作手段として、前進後退操作レバー４１と、ステアリング操作レバー４２と、ライト入切ボタン４３と、吸引操作ボタン４４と、フィルター接離操作ボタン４５と、ノズル昇降操作ボタン４６を含む。ジョイスティック４０に操作側送受信機２ａが接続されている。操作手段４１〜４６を操作することで、その制御信号が、ジョイスティック４０から操作側送受信機２ａへ送られる。
操作側送受信機２ａは、その制御信号を車両側送受信機１２へ無線伝送する。伝送には、例えば５ＧＨｚ帯電波が使用される。

遠隔除染システム１は、次のようにして作動される。
メインカメラ２１の撮影映像信号は、リアルタイムで車両側送受信機１２から送信される。これを操作側送受信機２ａが受信し、キャプチャー３４を介してパーソナルコンピュータ３２に入力する。パーソナルコンピュータ３２は、この映像信号を高速処理してヘッドマウントディスプレイ３５に送る。これによって、ヘッドマウントディスプレイ３５に、メインカメラ２１の撮影映像が、略リアルタイムで三次元の仮想現実映像として表示される。
通信電波に５ＧＨｚ帯を用い、かつパーソナルコンピュータ３２によって映像信号を高速処理することによって、ヘッドマウントディスプレイ３５の表示映像の時間遅れを１秒未満（例えば０．３秒程度）にすることができる。
したがって、操作者Ａは、ヘッドマウントディスプレイ３５の三次元仮想現実映像を観ながら、ジョイスティック４０を仮想現実的に操作することができる。つまり、自走作業車１０をあたかも操縦しているような感覚で遠隔操作できる。
操作者Ａの頭部の動きをヘッドトラッキングセンサー３４ｃで検知することによって、操作者Ａの動きと、ヘッドマウントディスプレイ３５の表示映像とが連係される。例えば、操作者Ａが前方を向くと、自走作業車１０の前方の映像がヘッドマウントディスプレイ３５に表示される。操作者Ａが後方を向くと、自走作業車１０の後方の映像がヘッドマウントディスプレイ３５に表示される。

テレビモニター３６には、メインカメラ２１の映像と、サブカメラ２２の映像とが切り替え表示可能である。前者を選択すると、パーソナルコンピュータ３２で処理されたメインカメラ２１の撮影映像がテレビモニター３６に二次元表示される。後者を選択すると、サブカメラ２２の撮影映像が、スプリッター３３を介してテレビモニター３６に表示される。テレビモニター３６の表示画面によって、操作者Ａ以外の人が除染対象区域９の状況を把握できる。

操作者Ａの操作によるジョイスティック４０の操作信号は、操作側送受信機２ａから無線送信される。この操作信号が、車両側送受信機１２によって受信され、デコーダ１３を経て電源回路１４に入力される。これによって、電源回路１４の対応するスイッチング回路がオンオフされることで、自走作業車１０が駆動される。

ジョイスティック４０の前進後退操作レバー４１及びステアリング操作レバー４２を操作することによって、自走作業車１０を除染対象区域９内の任意の位置へ移動させることができる。
また、ライト入切ボタン４３によって、ライト１６を点灯及び消灯できる。

自走作業車１０の走行時は、ノズル昇降操作ボタン４６によりノズル昇降シリンダ５６を上昇操作することで、ノズルヘッド５１ｂを床面から持ち上げておくことが好ましい。
除染対象区域９内の所望の位置に自走作業車１０を移動させた後、ノズル昇降操作ボタン４６によりノズル昇降シリンダ５６を下降操作することで、ノズルヘッド５１ｂを床面に接地させる。

更に、吸引操作ボタン４４を押下することで、吸引モータ５４を駆動させる。これによって、除染対象区域９内の例えば放射性汚染物等を含む塵埃を吸引ノズル５１内に吸引できる。吸引によって、除染対象区域９内の線量を少しずつではあって低くしていくことができる。線量を低下させることによって、除染対象区域９内で人が立ち入り作業できる時間を徐々に延ばすことができる。ひいては、除染作業期間を短くすることができる。

前記吸引された塵埃（以下「吸塵物」）は、ノズル側吸引管部５２ａを経て、フィルター５３ｆに捕捉される。
除染作業を継続して行っていくと、やがて、フィルター５３ｆの袋内が吸塵物で一杯になったり、フィルター５３ｆが詰まったりする。そのときは、フィルター自動交換機構６を用いて、以下のフィルター交換作業を行なう。

先ず、ジョイスティック４０によって自走作業車１０を遠隔操縦し、図８に示すように、架台６０の駐車部６０ｓ内の所定位置に自走作業車１０を配車する。
また、図１０（ａ）に示すように、リモートコントローラ６ｃによって、移動体６１を駐車部６０ｓ上に移動させ、図９（ａ）に示すように、ピックアップ手段６２ひいては吸着ヘッド６２ｂを使用済フィルターカートリッジ５３Ｂの真上に配置する。
次に、図９（ｂ）に示すように、昇降アクチュエータ６２ａによって吸着ヘッド６２ｂを下降させることで、吸盤６２ｃを使用済フィルターカートリッジ５３Ｂの上面に押し当てる。更に、真空ポンプ６６を駆動し、かつ三方弁６６ｖを吸引位置に切り替えることよって、吸着ヘッド６２ｂを使用済フィルターカートリッジ５３Ｂに真空吸着させる。
また、フィルター接離操作ボタン４５を操作することで、接離シリンダ５５を後退させる。これによって、使用済フィルターカートリッジ５３Ｂを吸引管５２から切り離す。
続いて、図９（ｃ）に示すように、昇降アクチュエータ６２ａによって吸着ヘッド６２ｂを上昇させる。これによって、図１０（ｂ）に示すように、使用済フィルターカートリッジ５３Ｂを自走作業車１０から離して吊り上げることができる。
次に、図１０（ｃ）に示すように、ピックアップ手段６２をフィルター廃棄部６０ｂ上へ移動させ、使用済フィルターカートリッジ５３Ｂをドラム缶６４の真上に配置する。
次に、三方弁６６ｖ（図９（ｂ））を大気解放位置に切り替えることよって、吸着ヘッド６２ｂの真空吸着を解除する。これによって、使用済フィルターカートリッジ５３Ｂをドラム缶６４内に投入して廃棄できる。フィルターカートリッジ５３Ｂは焼却できる。したがって、吸塵物が放射性物質を含んでいたときは、焼却によって放射性廃棄物を減容できる。

前記フィルター自動交換機構６においては、ドラム缶６４への投入後、図１１（ａ）に示すように、ピックアップ手段６２を新規フィルター置き場６０ａへ移動させる。
新規フィルター置き場６０ａにおいて、昇降アクチュエータ６２ａによって吸着ヘッド６２ｂを下降させて、新規のフィルターカートリッジ５３Ａの上面に吸着ヘッド６２ｂを真空吸着させる。
続いて、吸着ヘッド６２ｂを上昇させることで、新規フィルターカートリッジ５３Ａを吊り上げる。
次に、図１１（ｂ）に示すように、ピックアップ手段６２を駐車部６０ｓ上へ移動させ、新規フィルターカートリッジ５３Ａをカートリッジ装着部１０ｆの真上に配置する。
次に、図１１（ｃ）及び図１２（ａ）に示すように、昇降アクチュエータ６２ａによって吸着ヘッド６２ｂを下降させ、新規フィルターカートリッジ５３Ａをカートリッジ装着部１０ｆに収める。
次に、図１２（ｂ）に示すように、三方弁６６ｖを大気解放位置に切り替えることよって、吸着ヘッド６２ｂの真空吸着を解除する。更に、ピックアップ手段６２を上昇させて退避させる。
次に、図１２（ｃ）に示すように、ジョイスティック４０のフィルター接離操作ボタン４５を操作することで、接離シリンダ５５を前進させて、フィルターカートリッジ５３Ａを吸引管５２に接続する。
このようにして、新規のフィルターカートリッジ５３Ａを自走作業車１０に装着できる。

また、図８に示すように、自走作業車１０を駐車部６０ｓ内の所定位置に配車すると、補助非接触受電部１７ｂが非接触給電部６７ｈと近接して対向される。これによって、フィルター自動交換機構６によるフィルターカートリッジ５３の交換作業の際、非接触給電部６７ｈから補助非接触受電部１７ｂへ給電して、自走作業車１０のバッテリー１４ａに充電することができる。

＜バッテリー消耗対策（その１）＞
さらに、図１３（ａ）に示すように、除染対象区域９の除染作業の最中等に、バッテリー１４ａが消耗して、自走作業車１０が動かなくなったときは、天井クレーン５の給電手段７を用いて充電できる。
詳しくは、図１３（ｂ）に示すように、リモートコントローラ５ｒによって、天井クレーン５のガーダ５ｂ及びトロリ５ｃを動かして、トロリ５ｃを自走作業車１０の真上に配置する。
次に、図１３（ｃ）に示すように、非接触給電部７ｈをトロリ５ｃから吊り降ろす。更に、図１４に示すように、非接触給電部７ｈを自走作業車１０の非接触受電部１７ａと近接させる。これによって、非接触給電部７ｈから非接触受電部１７ａへ非接触で給電して、自走作業車１０のバッテリー１４ａに充電することができる。
天井クレーン５の可動範囲内であれば、自走作業車１０がどの場所でバッテリー切れしたとしても充電することができる。天井クレーン５は、除染対象区域９のほぼ全域をカバーしており、給電手段７を除染対象区域９内の任意の場所に移動させることができる。したがって、自走作業車１０が除染対象区域９のどの場所で動かなくなっても、給電手段７で充電して再駆動できる。よって、作業者が除染対象区域９に入って自走作業車１０を回収する必要がない。

＜バッテリー消耗対策（その２）＞
図１５及び図１６に示すように、自走作業車１０のバッテリー消耗対策として、自走給電車７０（給電手段）を用意してもよい。
図１６に示すように、自走給電車７０は、自走作業車１０と同様に、無線遠隔操作による自走機能を有している。詳しくは、自走給電車７０は、自走車体７１を備えている。自走車体７１には、走行モータ７１ａ、ステアリングモータ７１ｂ、及び電源回路７４が設けられている。電源回路７４には、好ましくは自走作業車１０のバッテリー１４ａよりも大容量のバッテリー７４ａが設けられている。更に、自走給電車７０は、全方位三次元撮影可能なメインカメラ２１Ｂ、サブカメラ２２Ｂ、及びカメラ映像を５ＧＨｚ帯電波によってリアルタイムで送信可能な送受信機７２等を備えている。
なお、自走給電車７０には、吸引除染ユニット５０は搭載されていない。
図１５に示すように、操作者Ａは、自走作業車１０用と同じ操作室８において、ヘッドマウントディスプレイ３５による三次元仮想現実映像をリアルタイムで観ながら、自走作業車１０用と同様のジョイスティック４０Ｂを用い、自走給電車７０をあたかも操縦しているような感覚で遠隔操作できる。

図１６に示すように、更に、自走給電車７０には給電手段７７が搭載されている。給電手段７７は、給電回路７７ｃと、非接触給電部７７ｈを含む。バッテリー７４ａに給電回路７７ｃが接続され、給電回路７７ｃに非接触給電部７７ｈが接続されている。給電回路７７ｃは、バッテリー７４ａからの電力を非接触給電部７ｈへ供給する。
非接触給電部７７ｈは、自走給電車７０の例えば前面から突出するように設けられている。非接触給電部７７ｈは、例えばコイルやコンデンサ等の非接触給電素子（図示省略）を有し、給電回路７７ｃからの電力を電磁誘導や電磁共鳴等によって非接触給電する。

バッテリー１４ａが消耗したときは、自走給電車７０を遠隔操作することによって自走作業車１０の近くに配車する。更に、自走給電車７０の非接触給電部７７ｈを自走作業車１０の非接触受電部１７ａ又は補助非接触受電部１７ｂに近接させる。これによって、非接触給電部７７ｈから非接触受電部１７ａ，１７ｂへ非接触で給電して、自走作業車１０のバッテリー１４ａに充電することができる。
したがって、自走作業車１０がバッテリー切れで動かなくなっても、自走給電車７０で充電して再駆動できる。よって、作業者が除染対象区域９に入って自走作業車１０を回収する必要がない。

＜第２実施形態（故障時対策）＞
図１７及び図１８は、本発明の第２実施形態を示したものである。第２実施形態における自走作業車１０には、故障時の対策として、撤去用係止部１８が設けられている。図１８に示すように、撤去用係止部１８は、例えば枠状又は板状に形成され、自走作業車１０の上面部から上方へ突出されている。撤去用係止部１８の上端部には、係止穴１８ｃが形成されている。

図１７（ａ）に示すように、自走作業車１０が故障して動かなくなった時は、天井クレーン５からフック５ｆを降ろし、係止穴１８ｃに引っ掛ける。そして、図１７（ｂ）に示すように、自走作業車１０を吊り上げ、除染対象区域９から撤去することができる。

本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の改変をなすことができる。
例えば、除染対象区域９と操作室８が近い場合等には、操作設備４の操作側送受信機２ａが、除染対象区域９内に配置されていてもよい。
ジョイスティック４０には、カメラ２１，２２のオンオフ用の操作ボタンが設けられていてもよい。
フィルター自動交換機構６における充電手段は、非接触（ワイヤレス）に限られず、接触式すなわちプラグ接続式でもよい。
自走作業車１０が駐車部６０ｓに配車されたら、それをフィルター自動交換機構６が検知して、自動的に交換作業を行なうようになっていてもよい。
天井クレーン５から例えばフォーク状の掴み手段を吊り下げ、自走作業車１０が故障して動かなくなった時は、前記掴み手段で自走作業車１０を掴んで撤去することにしてもよい。
自走給電車７０が、ケーブルを介して遠隔操作手段４０Ｂと接続されていてもよい。自走給電車７０が、有線で遠隔操作されるようになっていてもよい。
除染対象物は、放射性汚染物質に限られず、非放射性の汚染物であってもよい。
危険場所は、高放射線区域９に限られず、酸素欠乏区域、有毒物質存在区域、高所、管渠、谷底等であってもよく、その他、人が立ち入ることが困難であったり、立ち入ると生命に危険が及んだりする場所であってもよい。
遠隔作業システム１によって行う所要作業としては、高放射線区域の除染作業に限られず、危険場所内の状況観察作業等であってもよい。

本発明は、例えば高放射線量区域の除染システムに適用できる。

１ 遠隔除染システム（遠隔作業システム）
２ 無線伝送システム
４ 操作設備
５ 天井クレーン
５ｃ トロリ
７ 給電手段
７ｃ 給電回路
７ｈ 非接触給電部
９ 除染対象区域（危険場所）
１０ 自走作業車
１２ 車両側送受信機（映像信号送信部）
１４ａ バッテリー
１７ 充電回路
１７ａ，１７ｂ 非接触受電部
２１ メインカメラ（全方位三次元カメラ）
３０ 映像出力システム
４０ ジョイスティック（遠隔操作手段）
４０Ｂ ジョイスティック（遠隔操作手段）
５０ 吸引除染ユニット（作業手段）
６７ 給電手段
６７ｃ 給電回路
６７ｈ 非接触給電部
７０ 自走給電車
７７ 給電手段
７７ｃ 給電回路
７７ｈ 非接触給電部

Claims (5)

1. 危険場所において所要作業を遠隔操作で行なう遠隔作業システムであって、
   前記所要作業のための作業手段と、充電可能なバッテリーと、非接触受電部を有して前記バッテリーに充電する充電回路を含み、前記危険場所内を無線遠隔操作によって自走可能な自走作業車と、
   前記非接触受電部に非接触で給電可能な非接触給電部を有して、前記危険場所内を遠隔操作によって移動可能な給電手段と、
   を備えたことを特徴とする遠隔作業システム。
2. 前記非接触給電部が、前記危険場所の天井に設置された天井クレーンのトロリから高さ調節可能に吊り下げられていることを特徴とする請求項１に記載の遠隔作業システム。
3. 前記給電手段が、バッテリー及び前記非接触給電部を有して前記危険場所内を無線遠隔操作によって自走可能な自走給電車に搭載されており、前記非接触給電部が、前記バッテリーからの電力を非接触給電することを特徴とする請求項１に記載の遠隔作業システム。
4. 前記自走作業車には、全方位三次元カメラと、前記全方位三次元カメラが撮影した映像信号をリアルタイムで無線送信する映像信号送信部とが搭載され、
   前記自走作業車の無線遠隔操作を行なう操作設備が、前記映像信号を無線受信する映像信号受信部と、受信した映像信号を三次元仮想現実映像として映像表示する映像出力システムを含むことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の遠隔作業システム。
5. 前記自走給電車には、全方位三次元カメラと、前記全方位三次元カメラが撮影した映像信号をリアルタイムで無線送信する映像信号送信部とが搭載され、
   前記自走給電車の無線遠隔操作を行なう操作設備が、前記映像信号を無線受信する映像信号受信部と、受信した映像信号を三次元仮想現実映像として映像表示する映像出力システムを含むことを特徴とする請求項３に記載の遠隔作業システム。
   

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