JP7290885B2 - 配管測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、配管測定装置に関する。

例えば特許文献１には、ジグザグ状に配列される４つのリンク部とリンク部間及び開放側端部に設けられる複数の移動ユニットとを備え、配管の径方向の一方側に張り出す２つの移動ユニットは、配管の軸方向へ能動的且つ周方向へ受動的に移動可能な第１全方向移動部材であり、配管の径方向の他方側に張り出す車輪ユニットは、ロール姿勢角を変えるために、配管の周方向へ能動的且つ配管の軸方向に受動的に移動可能なロール回転用部材であり、移動ユニットの移動部材は、配管の軸方向へ移動可能、且つ、周方向へ移動可能な第２全方向移動部材であり、第１全方向移動部材を配管の内壁面に押し付けるための付勢手段を備える管内走行装置が記載されている。

特開２０１７－７５２０号公報

ところで、建築物内には、例えば水道管などの配管が敷設される。このような建築物においては、建築物の設計図面や配管図面などの図面情報に基づいて、配管の配置を把握することができる。しかしながら、建築物の完成後に例えば図面情報がないような場合には、建築物内における配管の位置を特定することができない。

本発明は、建築物が建築された後に、建築物内に設けられた配管の位置を特定することを目的とする。

かかる目的のもと、本発明は、配管の内部を移動する配管測定装置であり、回転軸を介して接続された複数の節部を備え、本体を構成する本体部と、前記本体部により支持され、前記配管の内部に接触して回転し当該本体部を当該配管に対して移動させる回転駆動部と、前記本体部により支持され、前記配管の内部に接触し、当該本体部が当該配管の当該内部を移動する際に当該配管から力を受けて回転する従動回転部と、を備える配管測定装置である。
ここで、前記回転駆動部よりも前記従動回転部の方が前記配管に対する滑りが生じにくくなるように、当該回転駆動部および当該従動回転部が構成されていることを特徴とする。
また、前記節部に、前記回転駆動部を回転させるための駆動部が設けられ、複数設けられた前記節部のうちの一部の節部には、前記駆動部が設けられていないことを特徴とする。
また、センサを更に備え、前記駆動部が設けられていない前記一部の節部に、前記センサが設けられていることを特徴とする。
また、センサを更に備え、前記節部の各々は、当該節部の長手方向における位置が互いに異なる一端部および他端部を有し、前記節部の前記一端部および前記他端部が位置する箇所の各々に、前記回転駆動部および前記従動回転部の何れかが設けられ、複数設けられた前記節部のうち、一端部に前記回転駆動部が設けられ他端部に前記従動回転部が設けられた節部に、前記センサが設けられていることを特徴とする。
また、前記節部に、前記回転駆動部を回転させるための駆動部が設けられ、前記回転軸の設置箇所の各々に、前記回転駆動部および前記従動回転部の何れかが設けられ、前記従動回転部が設けられた前記回転軸から延びる前記節部には、前記駆動部が設けられていないことを特徴とする。
また、センサを更に備え、前記回転軸の設置箇所の各々に、前記回転駆動部および前記従動回転部の何れかが設けられ、前記従動回転部が設けられた前記回転軸から延びる前記節部に、前記センサが設けられていることを特徴とする。
また、温度を測定する温度測定部と、前記温度測定部が検知した前記温度に応じて、前記配管測定装置が得る情報の補正を行う補正部と、を更に備えることを特徴とする。
また、前記配管測定装置の移動距離に関する情報である移動距離情報を取得する距離取得部を更に備え、複数設けられた前記回転軸のうち一の回転軸に前記回転駆動部が接続し、当該一の回転軸とは異なる他の回転軸に前記距離取得部が接続することを特徴とする。
また、前記配管測定装置の姿勢に関する情報である姿勢情報を取得する姿勢取得部を更に備え、前記姿勢取得部は、前記距離取得部が接続される前記他の回転軸に接続する節部に設けられていることを特徴とする。
また、前記他の回転軸の設置箇所には、前記従動回転部が設けられ、前記従動回転部が設けられた前記他の回転軸に前記距離取得部が接続することを特徴とする。

本発明によれば、建築物が建築された後に、建築物内に設けられた配管の位置を特定することができる。

本実施形態の配管測定システムの全体図である。 本実施形態の測定ロボットの側面図である。 本実施形態の測定ロボットの上面図および正面図である。 本実施形態の端末装置の特定処理部の機能ブロック図である。 本実施形態の配管測定システムの動作の説明図である。 本実施形態の配管の直線部および屈曲部の特定の説明図である。 端末装置の表示画面に表示される表示画像の一例である。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態について説明する。

＜配管測定システム１＞
図１は、本実施形態の配管測定システム１の全体図である。
図１に示すように、本実施形態の配管測定システム１は、配管内を自走する測定ロボット１０と、ケーブル４１を介して測定ロボット１０に接続する供給装置４０と、測定ロボット１０を管理する端末装置５０と、を備える。

そして、本実施形態の配管測定システム１において、測定ロボット１０、供給装置４０および端末装置５０は、ネットワークを介して相互に情報通信が可能になっている。なお、ネットワークは、各装置の間のデータ通信に用いられる通信ネットワークであれば特に限定されず、例えばＬＡＮ（Local Area Network）、ＷＡＮ（Wide Area Network）、インターネット等として良い。データ通信に用いられる通信回線は、有線か無線かを問わず、これらを併用しても良い。

そして、本実施形態の配管測定システム１は、上水管や下水管などの内部を流体が流れる配管１００の測定を行うシステムである。なお、配管測定システム１は、上水管や下水管などに限定されず、例えばガスが流れるガス管や、電気配線等が通される電線管等に対しても適用することができる。

［測定ロボット１０］
図２は、本実施形態の測定ロボット１０の側面図である。
図３は、本実施形態の測定ロボット１０の上面図および正面図である。なお、図３（ａ）は、図２に示す矢印IIIａから見た測定ロボット１０の上面図であり、図３（ｂ）は、図２に示す矢印IIIｂから見た測定ロボット１０の正面図である。

測定ロボット１０は、測定ロボット１０の本体を構成する本体部１１と、本体部１１に設けられる車輪部１２（回転駆動部の一例）と、車輪部１２を駆動する駆動部１３と、配管の内部を撮影する撮影部１４と、を備えている。さらに、測定ロボット１０は、本体部１１の移動距離を測定する距離測定部１５（距離取得部の一例）と、本体部１１の姿勢を測定する姿勢測定部１６（姿勢取得部の一例）と、温度を測定する温度測定部１７（温度測定部の一例）と、を備えている。そして、測定ロボット１０は、外部との通信を行う通信部１８と、測定ロボット１０の各構成部を制御する制御部１９と、を備えている。

（本体部１１）
本体部１１は、複数の節部２１と、節部２１の間に設けられる複数のヒンジ部２２と、ヒンジ部２２に設けられるコイルばね２３と、を有している。
本実施形態における複数の節部２１は、一端部に設けられる第１節部２１Ａと、第１節部２１Ａに接続する第２節部２１Ｂと、第２節部２１Ｂに接続する第３節部２１Ｃと、第３節部２１Ｃに接続する第４節部２１Ｄと、第４節部２１Ｄに接続する第５節部２１Ｅと、第５節部２１Ｅに接続し他端部に設けられる第６節部２１Ｆと、を備えて構成される。なお、これら第１節部２１Ａ～第６節部２１Ｆをそれぞれ特に区別しない場合には、節部２１と総称する。

節部２１は、一方向に長く延びて形成される。また、節部２１は、内部に後述するモータ等を内蔵可能になっている。さらに、本実施形態の本体部１１は、防水加工が施されており、本体部１１内部に水等が浸入しないように構成されている。

本実施形態における複数のヒンジ部２２は、第１節部２１Ａと第２節部２１Ｂとを接続する第１ヒンジ部２２ａと、第２節部２１Ｂと第３節部２１Ｃとを接続する第２ヒンジ部２２ｂと、第３節部２１Ｃと第４節部２１Ｄとを接続する第３ヒンジ部２２ｃと、第４節部２１Ｄと第５節部２１Ｅとを接続する第４ヒンジ部２２ｄと、第５節部２１Ｅと第６節部２１Ｆとを接続する第５ヒンジ部２２ｅと、を備えて構成される。なお、これら第１ヒンジ部２２ａ～第５ヒンジ部２２ｅをそれぞれ特に区別しない場合には、ヒンジ部２２と総称する。
そして、図３（ａ）に示すように、各々のヒンジ部２２は、２本の節部２１を回転可能に接続する。さらに、本実施形態では、ヒンジ部２２は、車輪部１２の車軸としても機能する。

図２に示すように、コイルばね２３は、第２ヒンジ部２２ｂおよび第４ヒンジ部２２ｄにそれぞれ設けられる。
そして、第２ヒンジ部２２ｂのコイルばね２３は、第２節部２１Ｂおよび第３節部２１Ｃが第２ヒンジ部２２ｂを回転中心として互いに近づく方向のばね力を、第２節部２１Ｂおよび第３節部２１Ｃに常に与える。
また、第４ヒンジ部２２ｄのコイルばね２３は、第４節部２１Ｄおよび第５節部２１Ｅが第４ヒンジ部２２ｄを回転中心として互いに近づく方向のばね力を、第４節部２１Ｄおよび第５節部２１Ｅに常に与える。

（車輪部１２）
車輪部１２は、第１ヒンジ部２２ａに回転可能に支持される第１車輪部３１と、第２ヒンジ部２２ｂに回転可能に支持される第２車輪部３２と、第３ヒンジ部２２ｃに回転可能に支持される第３車輪部３３と、第４ヒンジ部２２ｄに回転可能に支持される第４車輪部３４と、第５ヒンジ部２２ｅに回転可能に支持される第５車輪部３５と、を有する。また、図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、各々の車輪部１２は、一対となる２つの車輪によって構成されている。

そして、上述したように、本実施形態の第２ヒンジ部２２ｂおよび第４ヒンジ部２２ｄには、それぞれコイルばね２３が設けられている。このコイルばね２３によって、第１車輪部３１、第２車輪部３２、第３車輪部３３、第４車輪部３４および第５車輪部３５には、それぞれ本体部１１の外側（配管の半径方向外側）に向けた力が付与される。そして、第１車輪部３１、第２車輪部３２、第３車輪部３３、第４車輪部３４および第５車輪部３５は、それぞれ配管１００の内周面１１０に押し付けられる。

また、第１車輪部３１、第２車輪部３２、第４車輪部３４および第５車輪部３５は、それぞれ駆動部１３に接続する駆動輪である。そして、第１車輪部３１、第２車輪部３２、第４車輪部３４および第５車輪部３５は、本体部１１を配管１００内において移動させる。例えば、車輪部１２は、所定方向に回転することで本体部１１を前進させ、一方で、所定方向とは逆方向に回転することで本体部１１を後退させる。
なお、本実施形態の測定ロボット１０は、第１車輪部３１、第２車輪部３２、第３車輪部３３、第４車輪部３４および第５車輪部３５のうち少なくとも２つの車輪部１２が配管１００の内周面１１０に接触していることで、配管１００内を移動できるようになっている。

一方で、第３車輪部３３は、駆動部１３によって駆動されず、本体部１１の移動に伴って従動する。また、第３車輪部３３の外周部は、第１車輪部３１などの他の車輪の外周部とは異なる構造になっている。本実施形態の第３車輪部３３の外周部は、他の車輪の外周部よりも配管１００の内周面１１０に対して引っ掛かり易くなっている。具体的には、第３車輪部３３の外周部は、他の車輪の外周部よりも凹凸が大きくなっている。これによって、第３車輪部３３は、内周面１１０に対して滑り難くしている。

（駆動部１３）
駆動部１３には、電動モータを用いることができる。駆動部１３は、制御部１９による制御に基づいて動作する。また、駆動部１３は、供給装置４０のケーブル４１から電力供給を受ける。なお、駆動部１３は、例えば本体部１１にバッテリを搭載することで、ケーブル４１から電力供給を受けなくても動作可能に構成しても良い。

そして、本実施形態において、駆動部１３は、第１節部２１Ａ、第２節部２１Ｂ、第５節部２１Ｅおよび第６節部２１Ｆに設けられる。そして、第１節部２１Ａの駆動部１３は、第１車輪部３１を回転駆動する。第２節部２１Ｂの駆動部１３は、第２車輪部３２を回転駆動する。第５節部２１Ｅの駆動部１３は、第４車輪部３４を回転駆動する。第６節部２１Ｆの駆動部１３は、第５車輪部３５を回転駆動する。なお、本実施形態の測定ロボット１０において、第３節部２１Ｃおよび第４節部２１Ｄには、駆動部１３を設けないようにしている。

（撮影部１４）
図３（ｂ）に示すように、撮影部１４は、本体部１１の端部に設けられる。また、図２に示すように、撮影部１４は、本体部１１における進行方向の前側と後側とにそれぞれ設けられる。本実施形態では、撮影部１４は、第１節部２１Ａおよび第６節部２１Ｆに設けられる。そして、撮影部１４は、例えばユーザの操作に応じて、撮影方向など撮影条件を変更可能になっている。また、撮影部１４には、配管１００の内部を照らすＬＥＤ光源を有している。そして、撮影部１４は、撮影した配管１００内部の撮影画像を、通信部１８を介して端末装置５０に送る。

（距離測定部１５）
距離測定部１５は、第４節部２１Ｄに設けられる。本実施形態において、第４節部２１Ｄには、駆動部１３が設けられていない。さらには、第４節部２１Ｄは、一端側に従動する第３車輪部３３が設けられている。このように、第４節部２１Ｄは、例えば、両端部にそれぞれ駆動輪である第４車輪部３４および第５車輪部３５が設けられる第５節部２１Ｅと比べて、比較的振動が少ない。そこで、本実施形態の測定ロボット１０では、比較的振動が少ない第４節部２１Ｄに距離測定部１５を設けるようにしている。

距離測定部１５には、ロータリエンコーダを用いることができる。本実施形態の距離測定部１５は、第３車輪部３３に回転の基準となる格子円盤を設け、格子円盤を読取部によって読み取る。ここで、距離測定部１５は、第３車輪部３３の外周の長さを予め特定している。そして、距離測定部１５は、読取部から得られた第３車輪部３３の回転量と、第３車輪部３３の外周の長さに基づいて、本体部１１の移動距離を測定する。

そして、距離測定部１５は、測定した本体部１１の移動距離に関する移動距離情報を、通信部１８を介して端末装置５０に送信する。なお、距離測定部１５が送信する移動距離情報は、エンコーダの読取値であり、編集などを施していない所謂ローデータと呼ばれる情報である。

（姿勢測定部１６）
本実施形態の姿勢測定部１６は、第３節部２１Ｃに設けられる。本実施形態において、第３節部２１Ｃには、駆動部１３が設けられていない。さらには、第３節部２１Ｃは、一端側に従動する第３車輪部３３が設けられている。このように、第３節部２１Ｃは、例えば、両端部にそれぞれ駆動輪である第１車輪部３１および第２車輪部３２が設けられる第２節部２１Ｂと比べて、比較的振動が少ない。そこで、本実施形態の測定ロボット１０では、比較的振動が少ない第３節部２１Ｃに姿勢測定部１６を設けるようにしている。

姿勢測定部１６には、モーションセンサを用いることができる。具体的には、姿勢測定部１６は、本体部１１の角速度（回転速度）を検出する３軸ジャイロセンサ、本体部１１の加速度を検出する３軸加速度センサ、および地磁気を検出して本体部１１の絶対方向を検出する３軸地磁気センサを有している。そして、姿勢測定部１６は、３軸ジャイロセンサ、３軸加速度センサおよび３軸地磁気センサから得られた数値に基づいて、本体部１１の姿勢を測定する。

そして、姿勢測定部１６は、測定した本体部１１の姿勢に関する姿勢情報を、通信部１８を介して端末装置５０に送信する。なお、姿勢測定部１６が送信する姿勢情報は、３軸ジャイロセンサ、３軸加速度センサおよび３軸地磁気センサが測定値であり、編集などを施していない所謂ローデータと呼ばれる情報である。

（温度測定部１７）
温度測定部１７は、第３節部２１Ｃに設けられる。すなわち、温度測定部１７は、姿勢測定部１６と同じ節部２１に設けられている。そして、温度測定部１７は、本体部１１の温度を測定する。温度測定部１７は、測定した温度の温度情報を端末装置５０に送信する。

（通信部１８）
通信部１８は、供給装置４０および端末装置５０と間における情報通信を行う。例えば、通信部１８は、端末装置５０から駆動部１３の移動に関する情報を受信する。また、通信部１８は、距離測定部１５が測定した移動距離情報を端末装置５０に送信する。さらに、通信部１８は、姿勢測定部１６が測定した姿勢情報を端末装置５０に送信する。

（制御部１９）
制御部１９は、駆動部１３の動作制御、撮影部１４の撮影に関する撮影制御、距離測定部１５や姿勢測定部１６の測定に関する測定制御、および通信部１８の通信に関する通信制御を統括的に実行する。

以上のように構成される測定ロボット１０は、車輪部１２が配管１００の内周面１１０に接触しながら駆動部１３の駆動により回転することで、配管１００内において移動する。そして、測定ロボット１０は、例えば建築物において、配管１００において略水平方向に沿って設けられる水平部分、略鉛直方向に沿って設けられる鉛直部分、さらには、例えば略直角に屈曲する屈曲部分などを走行することができる。特に、測定ロボット１０は、鉛直部分や屈曲部分において、下降および上昇のいずれの移動も可能になっている。

［供給装置４０］
図１に示すように、供給装置４０は、各種の配線が束ねられたケーブル４１と、ケーブル４１を供給するケーブル供給部４２と、ケーブル供給部４２に設けられる距離測定部４３（距離取得部の一例）とを備える。

ケーブル４１は、測定ロボット１０に対して電力を供給する電力線、および測定ロボット１０に対してコマンドや測定情報等を送受信するための信号線が設けられている。また、ケーブル４１は、端末装置５０および図示しない電源に接続している。そして、ケーブル４１は、測定ロボット１０と端末装置５０との間における情報等の送受信や、電力の供給を行う。

また、ケーブル４１は、測定ロボット１０の走行能力に何らかの不具合が生じた場合に、ケーブル４１によって、測定ロボット１０を配管１００の内部から引き出せるように構成されている。本実施形態では、ケーブル４１は、第１節部２１Ａの略中央部に強固に接続されている。また、ケーブル４１の引張強度は、配管１００から測定ロボット１０を引き出す際の張力に耐え得るように設定されている。

ケーブル供給部４２は、回転可能に支持され、ケーブル４１の巻き取りや繰り出しを行うドラム４２ｄを有している。そして、ケーブル供給部４２は、測定ロボット１０が配管１００内を移動する際に、測定ロボット１０が配管１００の奥側へと移動する際には、ケーブル４１を繰り出す。一方、ケーブル供給部４２は、測定ロボット１０が配管１００の手前側へと移動する際には、ケーブル４１を巻き取る。
また、本実施形態では、供給装置４０は、配管１００に対して固定されている。そして、ケーブル供給部４２は、測定ロボット１０の移動に際して、ケーブル４１に弛みが生じないように、ケーブル４１に対して一定のテンション（張力）が常にかかるようにドラム４２ｄを制御する。

距離測定部４３は、ロータリエンコーダを用いることができる。本実施形態の距離測定部４３は、ドラム４２ｄに回転の基準となる格子円盤を設け、格子円盤を読取部によって読み取る。ここで、距離測定部４３は、ドラム４２ｄから繰り出されるケーブル４１の長さと、ドラム４２ｄの回転量の関係を予め特定している。そして、本実施形態の距離測定部４３は、読取部から得られたドラム４２ｄの回転量に基づいて、ドラム４２ｄから繰り出されたケーブル４１の長さを特定する。さらに、距離測定部４３は、特定したケーブル４１の長さに基づいて、測定ロボット１０の移動距離を測定する。

［端末装置５０］
図１に示すように、端末装置５０は、測定ロボット１０の移動を操作する操作部５１と、画像を表示する画像表示部５２と、測定ロボット１０から取得した情報に基づいて配管１００の構造の特定に関する処理を行う特定処理部５３と、を備えている。

（操作部５１）
操作部５１は、測定ロボット１０を前進させたり後退させたりする操作スティック等を有している。そして、操作部５１は、測定ロボット１０の移動の操作をユーザから受け付ける。また、本実施形態の操作部５１は、撮影部１４の撮影方向やＬＥＤ光源などに対する操作も受け付ける。

（画像表示部５２）
画像表示部５２は、端末装置５０の表示画面５０Ｄに、測定ロボット１０に関する各種の情報を表示する。本実施形態の画像表示部５２は、表示画面５０Ｄに、操作部５１の操作に関する操作画面、測定ロボット１０の撮影部１４の撮影画像、特定処理部５３により特定された配管１００の構造に関する構造情報などを表示する。なお、表示画面に表示される情報については、後に詳しく説明する。

（特定処理部５３）
図４は、本実施形態の端末装置５０の特定処理部５３の機能ブロック図である。

特定処理部５３は、移動距離情報を取得する距離情報取得部５３１と、姿勢情報を取得する姿勢情報取得部５３２と、配管１００の規格に関する情報を記憶する配管規格データベース（ＤＢ）部５３３と、を有する。さらに、特定処理部５３は、配管１００の全体構造を特定する構造特定部５３４と、特定された配管１００の全体構造の図面を作成するマップ作成部５３５（作成部の一例）と、配管１００の全体構造の情報を記憶する構造情報記憶部５３６と、を有する。

距離情報取得部５３１は、測定ロボット１０の距離測定部１５が測定した移動距離情報と、供給装置４０の距離測定部４３が測定した移動距離情報とを、測定ロボット１０と供給装置４０とからそれぞれ取得する。そして、距離情報取得部５３１は、取得した移動距離情報を構造特定部５３４に送る。なお、本実施形態の移動距離情報は、測定ロボット１０が移動した距離を時系列に沿って特定したものである。すなわち、移動距離情報は、測定ロボット１０がいつの時点でどのくらいの距離を移動したかという情報を含む。

姿勢情報取得部５３２は、測定ロボット１０の姿勢測定部１６が測定した姿勢情報を、測定ロボット１０から取得する。そして、姿勢情報取得部５３２は、取得した姿勢情報を構造特定部５３４に送る。なお、本実施形態の姿勢情報は、測定ロボット１０が向く方向を時系列に沿って特定したものである。すなわち、移動距離情報は、測定ロボット１０がいつの時点でどの方向を向いているかという情報を含む。

配管規格ＤＢ５３３は、複数種類の配管１００について、配管１００の内径（または外径）、屈曲部（所謂、エルボー部）のサイズ、および屈曲部の曲がり角度と関係情報を有する。そして、例えば、９０°の屈曲部である場合、配管１００の内径がφＤ１ｍｍ（外径φＤ２ｍｍ）に対しては、弧の長さ（配管の中心軸であって、屈曲部の一端部から他端部までの円弧の距離）はＣｍｍが対応づけられている。これは、他の内径についても、同様である。
なお、本実施形態においては、例えば測定ロボット１０を操作するユーザから測定対象の配管１００の内径（または、外径）の情報を取得する。ただし、測定ロボット１０（または、端末装置５０）は、例えば節部２１の開き角度に基づいて配管１００の内径を自動的に特定しても良い。

構造特定部５３４は、距離情報取得部５３１から取得した移動距離情報と、姿勢情報取得部５３２から取得した姿勢情報とに基づいて、配管１００における直線部と屈曲部とを特定する。そして、本実施形態の構造特定部５３４は、距離測定部１５が測定した距離情報を、距離測定部４３よりも優先して用いる。
ただし、構造特定部５３４は、距離測定部４３の移動距離情報を用いても良い。また、構造特定部５３４は、距離測定部４３の移動距離情報と距離測定部１５の移動距離情報とを併用しても良い。この場合、構造特定部５３４は、距離測定部４３の移動距離情報としての数値と距離測定部１５の移動距離情報としての数値との平均値を用いても良い。また、距離測定部１５および距離測定部４３のうち一方の移動距離情報が論理的に明らかに誤りであると判断される場合には、他方の移動距離情報を用いるようにしても良い。

また、構造特定部５３４は、姿勢測定部１６から姿勢情報を取得する。そして、構造特定部５３４は、姿勢情報として得られる数値に基づいて、測定ロボット１０の変化角度が予め定められた範囲内であるか否かを判断する。また、本実施形態の構造特定部５３４は、取得された測定ロボット１０の角度変化が８０°以上１００°未満の範囲である場合には、測定ロボット１０が９０°の屈曲部を走行していると判断する。なお、この変化角度は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸（鉛直方向）のそれぞれについて特定する。
一方で、構造特定部５３４は、測定ロボット１０の姿勢が予め定められた角度の範囲から外れる場合には、測定ロボット１０が直線部を走行していると判断する。

そして、構造特定部５３４は、測定ロボット１０が直線部を走行している状態から屈曲部に到達した場合には、屈曲部に到達するまでに進んだ距離を特定する。具体的には、構造特定部５３４は、開始地点または前回の屈曲部を基点とし、起点となる時間から屈曲部に到達したときの時間までに対応する移動距離情報を特定する。そして、構造特定部５３４は、この区間における距離を直線部の距離として特定する。
また、構造特定部５３４は、特定した配管１００の直線部および直線部のサイズ（距離）の情報をマップ作成部５３５および構造情報記憶部５３６に送る。

また、構造特定部５３４は、屈曲部に到達した場合に、配管規格ＤＢ５３３を参照して、屈曲部のサイズを特定する。具体的には、構造特定部５３４は、ユーザから取得した配管１００の半径に関する情報と、姿勢情報から得られる測定ロボット１０の角度とに基づいて、配管規格ＤＢ５３３に予め記憶されている配管１００の情報より屈曲部のサイズを特定する。
そして、構造特定部５３４は、特定した配管１００の屈曲部および屈曲部のサイズ（距離）の情報をマップ作成部５３５および構造情報記憶部５３６に送る。

ここで、配管１００において、例えば屈曲部を測定ロボット１０が走行する際には、直線部と比較して距離測定部１５が測定した移動距離情報に誤差が生じやすい。従って、本実施形態の配管測定システム１では、距離測定部１５が測定した移動距離情報を、配管１００の直線部のサイズの特定には用いるが、配管１００の屈曲部のサイズの特定には用いていない。一方で、本実施形態の配管測定システム１では、測定ロボット１０の角度変化が顕著になる屈曲部については、姿勢測定部１６の姿勢情報に基づいて特定する。そして、本実施形態の配管測定システム１では、特定した屈曲部の角度に基づいて、屈曲部のサイズを特定するようにしている。

なお、上述した例では、構造特定部５３４は、姿勢測定部１６から取得した姿勢情報に基づいて配管１００の屈曲部の特定を行うようにしているが、この態様に限定されない。例えば、構造特定部５３４は、撮影部１４にて撮影した配管１００の内部の画像に基づいて、配管１００の屈曲部を特定しても良い。ここで、測定ロボット１０が直線部を移動する際、撮影部１４の画像では、配管１００の内周面の移動速度に差が略生じない。これに対して、測定ロボット１０が屈曲部を移動する際、撮影部１４の画像では、屈曲部の半径方向外側と半径方向内側とで配管１００の内周面の移動速度に差が生じる。そのため、構造特定部５３４は、画像における配管１００の内周面の移動速度の差に基づいて、屈曲部であるか直線部であるかを判断することができる。

そして、構造特定部５３４は、姿勢測定部１６の姿勢情報に基づく屈曲部の特定と、撮影部１４に基づく屈曲部の特定との両方を用いても良い。また、姿勢測定部１６および撮影部１４のうち一方の姿勢情報が論理的に明らかに誤りであると判断される場合には、他方の姿勢情報を用いるようにしても良い。

さらに、構造特定部５３４は、温度測定部１７から取得した温度に基づいて、姿勢測定部１６から取得した姿勢情報、または距離測定部１５から取得した移動距離情報の補正を行う場合がある。姿勢測定部１６として設けられるセンサは、検出結果としての姿勢情報が温度の影響を受ける可能性が高い。特に、本実施形態の測定ロボット１０は、例えば熱水や蒸気等の温度が高い流体等を流すための配管１００の測定に用いられる場合もあり、温度の影響を無視することができない。そこで、構造特定部５３４は、温度測定部１７が測定した温度に応じて、姿勢情報や移動距離情報（移動情報）の補正を行う。

マップ作成部５３５は、構造特定部５３４から受け取った直線部および屈曲部のサイズの情報に基づいて、配管１００の全体構造を特定する。そして、マップ作成部５３５は、配管１００の直線部、配管１００の屈曲部、直線部および屈曲部の各々の距離、配管１００の内径の情報を用いて、配管１００の２次元画像および３次元画像を作成する。そして、マップ作成部５３５は、作成した配管１００の２次元画像または３次元画像を画像表示部５２によって表示画面５０Ｄに表示させる。また、マップ作成部５３５は、作成した配管１００の２次元画像および３次元画像を構造情報記憶部５３６に送る。

構造情報記憶部５３６は、配管１００の直線部および屈曲部の距離の情報を記憶する。また、構造情報記憶部５３６は、構造特定部５３４から受け取った配管１００の２次元画像および３次元画像を記憶する。そして、構造情報記憶部５３６は、要求に応じて、記憶している配管１００の構造に関する構造情報を要求先に送る。

続いて、本実施形態の配管測定システム１の動作について具体的に説明する。
図５は、本実施形態の配管測定システム１の動作の説明図である。

図５に示すように、端末装置５０は、ユーザから測定対象の配管１００の内径に関する内径情報を取得する（ステップ１０１）。また、測定ロボット１０が測定の開始地点である基点に設置され、端末装置５０は、測定ロボット１０による配管１００の測定開始の指示を、ユーザから受け付ける（ステップ１０２）。さらに、測定ロボット１０は、端末装置５０の操作部５１を介してユーザにより操作され、配管１００の内部を移動する。

そして、構造特定部５３４は、測定ロボット１０の姿勢情報を取得する（ステップ１０３）。さらに、構造特定部５３４は、姿勢情報から得られる測定ロボット１０の変化角度が予め定められた範囲内にあるか否かを判断する（ステップ１０４）。本実施形態の構造特定部５３４は、予め定められた範囲内として、測定ロボット１０の変化角度が８０°以上１００°以下であるか否かを判断する。

測定ロボット１０の変化角度が予め定められた範囲内にない場合、すなわち測定ロボット１０の変化角度が予め定められた範囲外である場合（ステップ１０４にてＮＯ）、構造特定部５３４は、測定ロボット１０の現時点の走行位置が直線部であると判断する（ステップ１０５）。また、構造特定部５３４は、測定ロボット１０の移動距離情報を取得する（ステップ１０６）。そして、構造特定部５３４は、基点または前回の屈曲部から現地点である走行位置までの距離（長さ）を特定する（ステップ１０７）。

一方で、測定ロボット１０の変化角度が予め定められた範囲内である場合（ステップ１０４にてＹＥＳ）、構造特定部５３４は、測定ロボット１０の現時点での走行位置が屈曲部であると判断する（ステップ１０８）。ここで、測定ロボット１０が屈曲部に到達したことで、それまで走行していた直線部は終了する。そして、構造特定部５３４は、ステップ１０６にて取得していた移動距離情報に基づいて、直線部のサイズを特定する（ステップ１０９）。さらに、構造特定部５３４は、配管１００の内径の情報に基づいて、配管１００の屈曲部のサイズを特定する（ステップ１１０）。

そして、ステップ１０７にて直線部の現時点での距離を特定した後、または、ステップ１１０で屈曲部のサイズを特定した後、測定ロボット１０の走行が停止したか否かを判断する（ステップ１１１）。測定ロボット１０が停止していない場合（ステップ１１１にてＮＯ）には、再び、ステップ１０３に戻って、測定ロボット１０から姿勢情報の取得を継続する。そして、測定ロボット１０の姿勢情報に基づいて、新たな屈曲部の特定、または直線部の特定が行われる。
一方で、測定ロボット１０が停止している場合（ステップ１１１にてＹＥＳ）、一連の処理が終了する。

以上のようにして、端末装置５０は、測定ロボット１０の移動に関する移動情報である姿勢情報および移動距離情報に基づいて、配管１００の直線部および直線部のサイズの特定、および配管１００の屈曲部および屈曲部のサイズを特定する。特に、本実施形態の端末装置５０では、配管１００の直線部のサイズは移動距離情報に基づいて特定し、配管１００の屈曲部のサイズは姿勢情報に基づいて特定するようにしている。

なお、本実施形態において測定ロボット１０は、端末装置５０の操作部５１を介してユーザによって操作されることで配管１００内を移動する例を用いて説明しているがこの例に限定されない。測定ロボット１０は、ユーザによって操作されることなく自動的に配管１００内を移動するように構成されていても良い。

続いて、端末装置５０の構造特定部５３４による配管１００の直線部および屈曲部の特定について具体例を用いて説明する。
図６は、本実施形態の配管１００の直線部および屈曲部の特定の説明図である。
図６（ａ）に示すように、配管１００は、複数の直線部１００Ｓと、複数の屈曲部１００Ｊとを有している。なお、図６に示す例では、区間ＡにおいてＸ軸方向に延びる直線部１００Ｓが設けられ、区間ＢにおいてＸ軸方向からＺ軸方向に屈曲する屈曲部１００Ｊが設けられ、区間ＣにおいてＺ軸方向に延びる直線部１００Ｓが設けられ、区間ＤにおいてＺ軸方向からＸ軸方向に屈曲する屈曲部１００Ｊが設けられ、区間ＥにおいてＸ軸方向に延びる直線部１００Ｓが設けられる。
なお、図６の例では、説明の便宜上、紙面の手前側および奥側の方向であるＹ軸方向については省略する。

測定ロボット１０が区間Ａを走行しているときには、図６（ｂ）に示すように、姿勢測定部１６から取得した姿勢情報に基づいて、測定ロボット１０がＸ軸方向に沿って進んでいることが検出される。そして、測定ロボット１０が区間Ａを走行しているとき、測定ロボット１０の角度変化は、略無いため、予め定められた範囲外となる。従って、構造特定部５３４は、配管１００における区間Ａが直線部１００Ｓであると特定する。

なお、測定ロボット１０自体の走行に基づく振動や、姿勢測定部１６によるセンサの精度などにより、測定ロボット１０が配管１００の直線部１００Ｓを走行しているにもかかわらず、姿勢情報としては、ある程度の角度変化が検出される。これに対して、構造特定部５３４は、姿勢測定部１６から取得される姿勢情報としての角度が予め定められた範囲内でない場合には、屈曲部１００Ｊでは無く直線部１００Ｓであると判断する。これによって、本実施形態の配管測定システム１では、測定ロボット１０自体の走行に基づく振動や、姿勢測定部１６によるセンサの精度の影響を除外している。

また、測定ロボット１０が区間Ｂを走行しているときには、図６（ｂ）に示すように、姿勢測定部１６から取得した姿勢情報に基づいて、測定ロボット１０がＸ軸方向からＺ軸方向へと進行方向が変化することが検出される。この場合、測定ロボット１０の角度変化は、例えば鉛直下向きに９０°であることが特定され、予め定められた範囲内となる。従って、構造特定部５３４は、配管１００における区間Ｂが屈曲部１００Ｊであると特定する。

さらに、測定ロボット１０が区間Ｃを走行しているときには、図６（ｂ）に示すように、姿勢測定部１６から取得した姿勢情報に基づいて、測定ロボット１０がＺ軸方向に沿って進んでいることが検出される。そして、測定ロボット１０が区間Ｃを走行しているとき、測定ロボット１０の角度変化は、略無いため、予め定められた範囲外となる。従って、構造特定部５３４は、配管１００における区間Ｃが直線部１００Ｓであると特定する。

そして、区間Ｄについては、区間Ｂと同様に、屈曲部１００Ｊであることが特定される。また、区間Ｅについては、区間Ａと同様に、直線部１００Ｓであることが特定される。

続いて、端末装置５０の画像表示部５２に表示される表示画像について説明する。
図７は、端末装置５０の表示画面５０Ｄに表示される表示画像の一例である。
図７に示すように、表示画面５０Ｄには、撮影画像５０１と、走行情報５０２と、座標情報５０３と、３次元画像５０４と、２次元画像５０５と、カメラ制御情報５０６と、がそれぞれ表示される。なお、表示画面５０Ｄには、これらの情報がリアルタイムに更新されて表示される。

撮影画像５０１は、撮影部１４が撮影した配管１００の内部の画像である。撮影画像５０１は、ユーザによる撮影部１４の操作に応じた画像が映し出される。

走行情報５０２は、測定ロボット１０の走行に関する情報を表示する。走行情報５０２は、測定ロボット１０のＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向における各々の速度を表示する。また、走行情報５０２は、測定ロボット１０の向きに基づく情報を表示する。さらに、走行情報５０２は、供給装置４０のケーブル４１に基づく移動距離情報を表示する。

座標情報５０３は、測定ロボット１０の位置の座標に関する情報を表示する。座標情報５０３は、測定開始地点である基点座標と、現地点での測定ロボット１０の現地点座標とをそれぞれ表示する。

３次元画像５０４は、マップ作成部５３５が作成した、配管１００の直線部および曲線部の情報に基づいて作成された配管１００の立体構造を表示する。３次元画像５０４は、測定ロボット１０の現時点での情報に基づいて、リアルタイムに更新表示される。

２次元画像５０５は、マップ作成部５３５が作成した、配管１００の直線部および曲線部の情報に基づいて作成された配管１００の平面構造を表示する。２次元画像５０５は、測定ロボット１０の現時点での情報に基づいて、リアルタイムに更新表示される。

カメラ制御情報５０６は、撮影部１４の画角（例えば、ズーム）、焦点、色調、明度およびカラー／白黒などの撮影部１４の画像表示制御に関する各種の情報を表示する。

ここで、本実施形態の測定ロボット１０、供給装置４０および端末装置５０のハードウェア構成について説明する。
測定ロボット１０、供給装置４０および端末装置５０は、それぞれ、演算手段であるＣＰＵ（Central Processing Unit）、主記憶手段であるメモリ、磁気ディスク装置（ＨＤＤ：Hard Disk Drive）、ネットワークインターフェイス、ディスプレイ装置を含む表示機構、音声機構、および、キーボードやマウス等の入力デバイス等を備える。
そして、磁気ディスク装置には、ＯＳのプログラムやアプリケーション・プログラムが格納されている。そして、これらのプログラムがメモリに読み込まれてＣＰＵに実行されることにより、測定ロボット１０、供給装置４０および端末装置５０における各構成部の機能が実現される。
さらに、本実施形態の配管測定システム１における一連の機能を測定ロボット１０、供給装置４０および端末装置５０にてそれぞれ実現させるプログラムは、例えば通信手段により提供することはもちろん、各種の記録媒体に格納して提供しても良い。

なお、上述した実施形態では、９０°の屈曲部を特定する例を用いて説明しているが、特定する屈曲部の角度は９０°に限定されない。例えば、屈曲部の角度は、４５°であっても良い。例えば４５°の屈曲部の判断は、姿勢情報としての角度変化が３５°以上５５°未満である範囲であるか否かに基づいて行えば良い。

そして、構造特定部５３４は、ある屈曲部を測定ロボット１０が走行しているような一定時間内の、測定ロボット１０の最大の変化角度を用いて屈曲部の特定を行う。例えば、測定ロボット１０が４５°の屈曲部を走行する際には、その屈曲部を走行することによる最大の変化角度として例えば４５°が測定される。この場合には、４５°の屈曲部が特定される。また、測定ロボット１０が９０°の屈曲部を走行する際には、その屈曲部を走行することによって、角度変化の途中で４５°も測定されるものの最終的には９０°の角度変化が測定される。この場合には、９０°の屈曲部が特定される。

さらに、本実施形態の本体部１１は、６本の節部２１を有して構成されているが、節部２１の本数は６本に限定されない。さらに、本実施形態において、測定ロボット１０の移動のための構成は、他の構成であっても良い。

なお、本実施形態の配管測定システム１において行われる一連の機能を実現するための構成は、上述した例に限定されない。例えば、上述した実施形態において端末装置５０が実現する機能は、全て端末装置５０によって実現される必要はなく、測定ロボット１０が一部または全部の機能を実現しても良い。
また、端末装置５０は、測定ロボット１０を操作するための装置ではなく、測定ロボット１０が蓄積した姿勢情報および移動距離情報を別途取得し、直線部および屈曲部を特定するとともに２次元画像や３次元画像を作成するための装置であっても良い。

１…配管測定システム、１１…本体部、１２…車輪部、１３…駆動部、１４…撮影部、１５…距離測定部、１６…姿勢測定部、１７…通信部、１８…制御部、５０…端末装置、５１…操作部、５２…画像表示部、５３…特定処理部

Claims (9)

1. 配管の内部を移動する配管測定装置であり、
   回転軸を介して接続された複数の節部を備え、本体を構成する本体部と、
   前記本体部により支持され、前記配管の内部に接触して回転し当該本体部を当該配管に対して移動させる複数の回転駆動部と、
   前記本体部により支持され、前記配管の内部に接触し、当該本体部が当該配管の当該内部を移動する際に当該配管から力を受けて回転する従動回転部と、
   前記節部に設けられ、前記回転駆動部を回転させるための複数の駆動部と、
   を備え、
   複数の前記節部に、前記駆動部が設けられ、
   複数の前記節部のうちの一の節部には、センサが設けられ、
   前記センサが設けられている前記一の節部には、前記駆動部が設けられていない、
   配管測定装置。
2. 前記回転駆動部よりも前記従動回転部の方が前記配管に対する滑りが生じにくくなるように、当該回転駆動部および当該従動回転部が構成されている請求項１に記載の配管測定装置。
3. 前記節部の各々は、当該節部の長手方向における位置が互いに異なる一端部および他端部を有し、
   前記節部の前記一端部および前記他端部が位置する箇所の各々に、前記回転駆動部および前記従動回転部の何れかが設けられ、
   前記一の節部は、前記駆動部が設けられていない節部であって、一端部に前記回転駆動部が設けられ他端部に前記従動回転部が設けられた節部である請求項１に記載の配管測定装置。
4. 前記回転軸の設置箇所の各々に、前記回転駆動部および前記従動回転部の何れかが設けられ、
   前記一の節部は、前記駆動部が設けられていない節部であって、前記従動回転部が設けられた前記回転軸から延びる節部である請求項１に記載の配管測定装置。
5. 前記センサとして、温度を測定する温度測定部をさらに備えるともに、前記配管測定装置の移動距離に関する情報である移動距離情報を取得する距離取得部、および、当該配管測定装置の姿勢に関する情報である姿勢情報を取得する姿勢取得部の少なくとも一方をさらに備え、
   前記温度測定部が検知した前記温度に応じて、前記移動距離情報又は前記姿勢情報の補正を行う補正部、
   を更に備える請求項１に記載の配管測定装置。
6. 前記センサとして、前記配管測定装置の移動距離に関する情報である移動距離情報を取得する距離取得部をさらに備え、
   複数設けられた前記回転軸のうち一の回転軸に前記回転駆動部が接続し、当該一の回転軸とは異なる他の回転軸に前記従動回転部が接続し、
   前記従動回転部が接続する前記他の回転軸に前記距離取得部が接続する請求項１に記載の配管測定装置。
7. 前記一の節部は、前記駆動部が設けられていない節部であって、前記距離取得部が接続する前記他の回転軸に接続する節部である請求項６に記載の配管測定装置。
8. 配管の内部を移動する配管測定装置であり、
   回転軸を介して接続された複数の節部を備え、本体を構成する本体部と、
   前記本体部により支持され、前記配管の内部に接触して回転し当該本体部を当該配管に対して移動させる回転駆動部と、
   前記本体部により支持され、前記配管の内部に接触し、当該本体部が当該配管の当該内部を移動する際に当該配管から力を受けて回転する従動回転部と、
   を備え、
   前記節部には、前記回転駆動部を回転させるための駆動部が設けられ、
   複数の前記節部のうちの一の節部には、センサが設けられ、
   前記節部の各々は、当該節部の長手方向における位置が互いに異なる一端部および他端部を有し、
   複数設けられた前記節部のうちの、前記一端部および前記他端部の両方が前記配管の内面に向けて付勢された節部であって前記駆動部が設けられていない節部に、前記センサが設けられている、
   配管測定装置。
9. 前記節部の各々が有する前記一端部および前記他端部が位置する箇所の各々に、前記回転駆動部および前記従動回転部の何れかが設けられ、
   複数設けられた前記節部のうちの、前記一端部および前記他端部の両方が前記配管の内面に向けて付勢され前記駆動部が設けられていない前記節部であって、当該一端部および当該他端部のうちの一方に前記回転駆動部が設けられ他方に前記従動回転部が設けられた節部に、前記センサが設けられている、
   請求項８に記載の配管測定装置。

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