JP7159112B2 - 高所点検装置 - Google Patents

Description

本発明は、建屋や構造物等を点検する点検装置に係り、特に高所にある複雑な構造物の内部を容易に点検することができる高所点検装置に関する。

高所を点検する点検装置として、特許文献１の飛行装置や、特許文献２の飛翔機が知られている。

特許文献１の要約書には、課題として「壁面や天井面などの複雑な対象面についても姿勢を維持したまま移動する飛行装置を提供する。」と記載されており、解決手段として「姿勢計測部２１は、飛行ユニット１１の姿勢の変化を検出する。姿勢制御部４１は、この姿勢計測部２１で検出した飛行ユニット１１の姿勢の変化から、この姿勢の変化が予め設定した変化許容値Ｌを超えたか否かを判断する。姿勢制御部４１は、姿勢の変化が変化許容値Ｌよりも小さくなるまで飛行ユニット１１の姿勢を変更する。これにより、飛行ユニット１１の姿勢は、飛行する対象面１７に沿って飛行姿勢の変化が変化許容値Ｌよりも小さくなるように維持される。そのため、飛行ユニット１１は、必要以上に大きな姿勢の変化が生じない。」と記載されている。そして、このような飛行装置により、同文献の図５等に示されるように、壁面や天井面に沿って移動しながら、壁面や天井面の検査を行うことができる。

また、特許文献２の要約書には、課題として「飛翔機が対象物の垂直な壁面に沿って安定して移動できるようにする。」と記載されており、解決手段として「飛翔機１０は、飛翔機本体１２と、飛翔用回転翼２６と、バキューム用回転翼３２とを備える。飛翔用回転翼２６は、飛翔機本体１２に含まれ、飛翔機本体１２の上下方向を軸方向とする。バキューム用回転翼３２は、飛翔機本体１２の側方に配置され、飛翔機本体１２の前後方向を軸方向とする。」と記載されている。そして、このような飛翔機により、同文献の図６、図２６等に示されるように、壁面に沿って移動しながら、壁面の検査や点検などを行うことができる。

特開２０１７－６１２９８号公報 特開２０１８－１６５１３１号公報

しかしながら、特許文献１の飛行装置や特許文献２の飛翔機は、それら自体が検査対象面の近傍に移動して点検等を行うものであるため、飛行装置や飛翔機が接近できない部位に対しては点検等を実施できないという問題があった。特に、内部構造が複雑なプラント内には、飛行装置等が入り込めない狭隘な空間も多々あるため、特許文献１や特許文献２の技術では、検査できない領域も多かった。

そこで、本発明は、点検装置本体が近づけない高所構造物の近傍にカメラ等の観測装置を移動させることで、高所構造物の点検を実施することができる高所点検装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の高所点検装置は、床面または壁面から高所の点検対象を点検するものであって、前記床面または前記壁面に吸着するための吸着手段と、前記床面または前記壁面を走行するための走行手段と、前記壁面を走行する際に自重を支持するための自重保持手段と、伸縮自在なテレスコポールと、該テレスコポールの先端に設けた撮影手段と、前記テレスコポールを延伸する場合に前記床面または前記壁面に押し当てて前記走行手段を浮かすアウトリガと、を有するものとした。

本発明の高所点検装置によれば、点検装置本体が近づけない高所構造物の近傍にカメラ等の観測装置を移動させることで、高所構造物の点検を実施することができる。

一実施例の高所点検装置の概略側面図。 一実施例の高所点検装置を用いた点検作業の説明図。 一実施例の高所点検装置とコントローラの接続を説明する図。 一実施例の高所点検装置のコントローラの詳細構造を説明する図。 一実施例の高所点検装置を用いた点検作業のフローチャート。

以下、図１から図５用いて、本発明の一実施例に係る高所点検装置１の構成、及び、動作について説明する。

まず、図１の概略側面図を用いて、本実施例の高所点検装置１の概略構造を説明する。ここに示すように、本実施例の高所点検装置１は、台車２、車輪３（走行手段）、アウトリガ４、押付プロペラ５（吸着手段）、自重保持プロペラ６（自重保持手段）、テレスコポール７、バッテリ８、を有している。

台車２の下部には、回転駆動する複数の車輪３と、上下方向に可動する複数のアウトリガ４を備えている。そして、車輪３の夫々の回転方向を制御することで、高所点検装置１を、前進、後退、左旋回、右旋回の各方向に移動させることができ、また、アウトリガ４の夫々を床面９ａに押し当てて車輪３を浮かすことで、高所点検装置１の姿勢を安定させることができる。

また、台車２の上部には、押付プロペラ５と、自重保持プロペラ６と、テレスコポール７を備えている。押付プロペラ５は、破線で示したプロペラを回転駆動させることで、高所点検装置１を床面９ａや壁面９ｂに押し付ける推進力Ｆ１を発生させる。自重保持プロペラ６は、高所点検装置１が壁面９ｂ上を移動する際に、破線で示したプロペラを回転駆動させることで、高所点検装置１の垂直位置を維持する推進力Ｆ２を発生させる。なお、ここでは、主に高所点検装置１が床面９ａ上や壁面９ｂ上を移動する場面での機能に着目して、押付プロペラ５や自重保持プロペラ６の名称を与えているが、高所点検装置１を所謂ドローン・マルチコプターとして運用するために両プロペラを用いても良い。

さらに、台車２の内部には、車輪３等に電力を供給するバッテリ８、後述するコントローラ１０からの指令を受信する受信機、高所点検装置１の各部を制御する制御装置等を備えている。

なお、図１では、扁平な四角柱状の台車２の両側面に車輪３、アウトリガ４、押付プロペラ５を夫々２つずつ備えた構成（すなわち、車輪３、アウトリガ４、押付プロペラ５を４つずつ備えた構成）を例示しているが、これらの数や設置位置は適宜変更しても良い。また、図１では、高所点検装置１を移動させるために車輪３を用いているが、車輪３に代えて、クローラ（キャタピラ、無限軌道）を用いても良い。このクローラは、金属壁面上を自由に移動できる磁気クローラであっても良い。

台車２の上部に設けたテレスコポール７は、伸縮自在なポール部７ａと、ポール部７ａの先端に取り付けた雲台７ｂと、パン（水平方向）とチルト（上下方向）の首振りの動作を行うパン・チルト駆動部７ｃと、ズーム機能を有するカメラユニット７ｄから構成されている。

ポール部７ａは、例えば、複数の異径管を入れ子状に組み合わせたものであり、後述するエアボンベ２０から圧縮空気を供給することで、所望の長さに伸長させることができる。これにより、テレスコポール７の先端に設けたカメラユニット７ｄを所望の高さに移動させることができる。また、雲台７ｂとカメラユニット７ｄは、パン・チルト駆動部７ｃを介して連結されているので、カメラユニット７ｄの視野Ｖを所望の方向に向けることができる。なお、ポール部７ａは、金属製であっても良いが、軽量化と剛性強化を両立させるため、樹脂製、または、カーボンファイバー製とすることが望ましい。

ここで、ポール部７ａを伸長すると、テレスコポール７のモーメントが大きくなるため、台車２の姿勢が不安定化しやすくなるとともに、テレスコポール７の先端のカメラユニット７ｄの視野Ｖもブレやすくなる惧れがある。そこで、本実施例の高所点検装置１では、ポール部７ａの長さも考慮して、アウトリガ４、押付プロペラ５、自重保持プロペラ６の三者を制御し、高所点検装置１が床面９ａ上にあるときも、壁面９ｂ上にあるときも、台車２の姿勢を安定させ、その結果としてカメラユニット７ｄの視野Ｖを安定させている。しかしながら、テレスコポール７を例えば１２ｍ程度まで伸長すると、上記の制御を行っても、ポール部７ａの先端の揺れを十分に抑制できない場合もある。そのため、カメラユニット７ｄが撮影した画像に、周知のブレ補正処理を施すことでブレを除去した画像を作業者に提示することが望ましい。

なお、図１では、雲台７ｂ上にカメラユニット７ｄのみを設置した構成を例示しているが、カメラユニット７ｄと同期した方向を向く、照明７ｅやレーザ距離計７ｆを雲台７ｂ上に設置しても良い。カメラユニット７ｄの近傍に照明７ｅを設置すれば、暗所であっても撮影が可能となり、また、カメラユニット７ｄの近傍にレーザ距離計７ｆを設置すれば、カメラユニット７ｄと撮影対象の距離を演算できるので、カメラユニット７ｄが撮影した映像中の傷の大きさ等を演算して作業者に通知することができる。

次に、図２を用いて、作業者が高所点検装置１を遠隔操作して、建屋の廃棄物保管室内の点検対象である、床面９ａ、壁面９ｂ、高所の構造物９ｃ（棚やキャビネットの内部のような隘路状部）の夫々の、ひび割れや破損等を点検している様子を説明する。なお、図２では、アウトリガ４、押付プロペラ５、自重保持プロペラ６等の図示を省略しているが、各々は状況に応じて適宜稼働しているものとする。

高所点検装置１ａは、廃棄物保管室の床面９ａを点検する様子を示している。ここに示すように、床面９ａ上の高所点検装置１ａがテレスコポール７を収納した形態でカメラユニット７ｄを床面９ａに向けることで、作業者は床面９ａを点検することができる。

高所点検装置１ｂは、廃棄物保管室の壁面９ｂを点検する様子を示している。ここに示すように、壁面９ｂ上の高所点検装置１ｂがテレスコポール７を収納した形態でカメラユニット７ｄを床面９ａに向けることで、作業者は壁面９ｂを点検することができる。なお、図示していないが、高所点検装置１ｂでは、自重保持プロペラ６を稼働させることで、鉛直上向きに推進力Ｆ２を発生させて自重を支持している。

高所点検装置１ａや高所点検装置１ｂのように、テレスコポール７を収納した形態であるときは、テレスコポール７のモーメントが小さく、台車２の姿勢は比較的安定しているので、アウトリガ４や押付プロペラ５の稼働を省略しても良い。

高所点検装置１ｃは、廃棄物保管室の構造物９ｃの内部を床面９ａ側から点検する様子を示している。ここに示すように、床面９ａ上の高所点検装置１ｃがテレスコポール７を延伸した形態でカメラユニット７ｄを構造物９ｃに向けることで、作業者は構造物９ｃの内部を点検することができる。

高所点検装置１ｄは、廃棄物保管室の構造物９ｃの内部を壁面９ｂ側から点検する様子を示している。ここに示すように、壁面９ｂ上の高所点検装置１ｄがテレスコポール７を延伸した形態でカメラユニット７ｄを構造物９ｃに向けることで、作業者は構造物９ｃの内部を点検することができる。

高所点検装置１ｃや高所点検装置１ｄのように、テレスコポール７を延伸した形態であるときは、テレスコポール７のモーメントが大きく、台車２の姿勢は不安定化するので、押付プロペラ５の稼働は必須である。特に、高所点検装置１ｄでは、水平状態のテレスコポール７には鉛直下向き方向の大きなモーメントが発生するため、これに対抗すべく、高所点検装置１ｂに比べ、押付プロペラ５と自重保持プロペラ６の回転数を高め、より大きな推進力Ｆ１、Ｆ２が得られるようにする。

なお、床面９ａ、壁面９ｂ、構造物９ｃを点検する順番は特に限定しないが、まず、床面９ａ上での点検を実行し、次に、壁面９ｂ上での点検を実行することが望ましい。この場合には、例えば、高所点検装置１ａ、高所点検装置１ｃ、高所点検装置１ｂ、高所点検装置１ｄの順で、廃棄物保管室内を点検すれば良い。

次に、図３を用いて、高所点検装置１を遠隔操作する際に作業者が用いるコントローラ１０の詳細を説明する。図３は、高所点検装置１が備える各機器と、コントローラ１０の各部の接続を示している。高所点検装置１とコントローラ１０は、信号授受に関しては無線通信（破線矢印）により接続されている。また、高所点検装置１のアウトリガ４とポール部７ａはエアボンベ２０から供給される空圧により制御されるため、高所点検装置１とコントローラ１０は、エアホース２１でも接続されている。

このコントローラ１０には、カメラユニット７ｄに関連するものとして、モニタ１１、レコーダ１２、カメラコントローラ１３、スイッチ１４が設置されている。モニタ１１は、カメラユニット７ｄが撮影した画像を表示する液晶ディスプレイ等であり、レコーダ１２は、モニタ１１に表示された画像を記録する映像記録装置である。また、カメラコントローラ１３は、パン・チルト駆動部７ｃに指令を送り、カメラユニット７ｄの視野Ｖのパン方向、チルト方向を変更したり、カメラユニット７ｄに指令を送り、撮影画像のズームを変更したりするコントローラである。スイッチ１４は、照明７ｅのオンオフを切り替えるものである。なお、照明７ｅは、カメラユニット７ｄと同一方向を照射できる様に、カメラコントローラ１３の操作と同期して向きを変えるように構成されている。

また、コントローラ１０には、スイッチ１５～１７、エアスイッチ１８、１９も設置されている。スイッチ１５は車輪３を制御するものである。スイッチ１６は押付プロペラ５を制御するものである。スイッチ１７は自重保持プロペラ６を制御するものである。エアスイッチ１８はアウトリガ４を制御するものである。エアスイッチ１９はポール部７ａを制御するものである。

図２の高所点検装置１ｃのように、床面９ａから高所の構造物９ｃを点検する場合、高所点検装置１を所定の位置に移動させてから、テレスコポール７を所望の長さに延伸するとともに、高所点検装置１を床面９ａに押付けて姿勢を固定する必要がある。そのため、スイッチ１５を操作して車輪３で床面９ａ上を移動させ、所望の位置に到着後、エアスイッチ１９を操作してポール部７ａを所望の高さまで延伸させるとともに、スイッチ１６を操作して押付プロペラ５を駆動し床面９ａと反対方向に推力Ｆ１を発生させることで、高所点検装置１を床面９ａに密着させる。このとき、エアスイッチ１８を操作して、アウトリガ４を床面９ａに押し当て車輪３を浮かせれば、高所点検装置１の姿勢を更に安定させることができる。

また、図２の高所点検装置１ｄのように、壁面９ｂから高所の構造物９ｃを点検する場合、高所点検装置１を所定の位置に移動させてから、テレスコポール７を所望の長さに延伸するとともに、高所点検装置１を壁面９ｂに押付けて姿勢を固定する必要がある。そのため、スイッチ１６を操作して押付プロペラ５を駆動し壁面９ｂと反対方向に推力Ｆ１を発生させることで、高所点検装置１を壁面９ｂに密着させるとともに、スイッチ１７を操作して自重保持プロペラ６で上向きの推進力Ｆ２を発生させる。その上で、スイッチ１５を操作して車輪３で壁面９ｂを移動する。そして、所望の位置に到着後、エアスイッチ１９を操作してポール部７ａを所望の長さまで延伸させる。

図４は、本実施例のコントローラ１０の詳細構造の一例を説明する図である。ここに示すように、コントローラ１０はアンテナ１０ａを有しており、これを通して、高所点検装置１との間で信号を送受信する。このコントローラ１０は、バッテリ駆動となっており、電源スイッチ１０ｂで電源投入し、インジケータ１０ｃで電源投入を確認し、制御を開始する。

また、コントローラ１０の左側には、図３のスイッチ１５に相当するジョイスティックが設けられている。これを操作することで、高所点検装置１を、前進、後退、右旋回、左旋回させることができる。

コントローラ１０の中央には、図３のスイッチ１６に相当するレバーが設けられている。高所点検装置１を床面９ａや壁面９ｂに吸着させたい場合は、レバーを「吸着」方向に倒し、高所点検装置１を床面９ａや壁面９ｂから離脱させたい場合は、レバーを「離脱」方向に倒す。これにより、押付プロペラ５で吸着方向の推進力Ｆ１を発生させたり、離脱方向の推進力Ｆ１を発生させたりすることができる。

コントローラ１０の下部には、図３のエアスイッチ１９に相当するレバーが設けられている。ポール部７ａを伸ばしたい場合はレバーを「延伸」方向に倒し、ポール部７ａを縮めたい場合はレバーを「収縮」方向に倒す。これにより、テレスコポール７を所望の長さにすることができ、カメラユニット７ｄを点検箇所に接近させることができる。

コントローラ１０の右側には、図３のカメラコントローラ１３に相当するジョイスティック１３ａ、レバー１３ｂが設けられている。このジョイスティック１３ａによりパン・チルト駆動部４３を制御することで、カメラユニット７ｄを所望の方向に向けることができる。また、レバー１３ｂによりカメラユニット７ｄのズームを制御することで、撮影画像を点検しやすい画角に調整することができる。なお、図４では、省略しているが、コントローラ１０には、図３のエアスイッチ１８に相当するレバーも設置されている。

図５は、本実施例の高所点検装置１による点検作業フローを説明する図である。点作業を開始後、電源類を投入するシステム起動（Ｓ１）を実施する。初めは点検完了のチェック（Ｓ２）は実施せず、初めの固定位置移動（Ｓ４）を行う。そこで、固定プロペラを駆動（Ｓ５）し、位置を固定する。そこで、テレスコポールを延伸（Ｓ６）し、点検箇所にカメラを近づけ、到着したかどうかを判断する（Ｓ７）。到達していなければ、さらにテレスコポールを延伸（Ｓ６）、判断を繰り返す（Ｓ７）。点検箇所に到達した場合、点検を実施する（Ｓ８）。その後、点検装置本体は同一位置として、テレスコポールの長さを変えた点検が必要かどうかを判断（Ｓ９）し、不用であれば、テレスコポールを収縮後、点検完了の判断をする（Ｓ２）。完了した場合は、点検作業は終了（Ｓ３）となり、完了していなければ、再度、固定位置移動（Ｓ４）を行う。また、Ｓ９で、テレスコポールの長さを変えた点検が必要と判断した場合、Ｓ６に戻り、テレスコポールの長さを変える。

以上で説明した本実施例の高所点検装置によれば、点検装置本体が近づけない高所構造物の近傍にカメラ等の観測装置を移動させることで、高所構造物の点検を実施することができる。

１、１ａ～１ｄ 高所点検装置
２ 台車
３ 車輪
４ アウトリガ
５ 押付プロペラ
６ 自重保持プロペラ
７ テレスコポール
７ａ ポール部
７ｂ 雲台
７ｃ パン・チルト駆動部
７ｄ カメラユニット
７ｅ 照明
７ｆ レーザ距離計
８ バッテリ
９ａ 床面
９ｂ 壁面
９ｃ 構造物
１０ コントローラ
１０ａ アンテナ
１０ｂ 電源スイッチ
１０ｃ インジケータ
１０ｄ
１１ モニタ
１２ レコーダ
１３ カメラコントローラ
１３ａ ジョイスティック
１３ｂ レバー
１４～１７ スイッチ
１８、１９ エアスイッチ
２０ エアボンベ
２１ エアホース

Claims (8)

1. 床面または壁面から高所の点検対象を点検する高所点検装置であって、
   前記床面または前記壁面に吸着するための吸着手段と、
   前記床面または前記壁面を走行するための走行手段と、
   前記壁面を走行する際に自重を支持するための自重保持手段と、
   伸縮自在なテレスコポールと、
   該テレスコポールの先端に設けた撮影手段と、
   前記テレスコポールを延伸する場合に前記床面または前記壁面に押し当てて前記走行手段を浮かすアウトリガと、
   を有することを特徴とする、高所点検装置。
2. 請求項１に記載の高所点検装置において、
   前記吸着手段は、前記床面または前記壁面に吸着する推進力を発生させるプロペラであり、
   前記自重保持手段は、鉛直上向きの推進力を発生させるプロペラであることを特徴とする、高所点検装置。
3. 請求項２に記載の高所点検装置において、
   前記走行手段は、車輪またはクローラであることを特徴とする高所点検装置。
4. 請求項１に記載の高所点検装置において、
   前記撮影手段は、
   前記点検対象を撮影するカメラユニットと、
   該カメラユニットの視野のパン方向およびチルト方向を変更するパン・チルト駆動部と、
   を有することを特徴とする、高所点検装置。
5. 請求項４に記載の高所点検装置において、
   前記撮影手段は、前記カメラユニットと同期した方向を向く照明を有することを特徴とする、高所点検装置。
6. 請求項４に記載の高所点検装置において、
   前記撮影手段は、前記カメラユニットと同期した方向を向くレーザ距離計を有することを特徴とする、高所点検装置。
7. 請求項１から請求項６の何れか一項に記載の高所点検装置において、
   前記吸着手段、前記走行手段、前記自重保持手段、前記テレスコポール、および、前記撮影手段は、外部のコントローラからの信号に基づいて制御されることを特徴とする、高所点検装置。
8. 請求項１から請求項６の何れか一項に記載の高所点検装置において、
   前記テレスコポールは、外部のエアボンベから供給される圧縮空気に応じて伸縮するものであることを特徴とする、高所点検装置。

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