JPH01214774A

JPH01214774A - 送電線監視ロボットの制御装置

Info

Publication number: JPH01214774A
Application number: JP4011788A
Authority: JP
Inventors: Yuji Takiguchi; 裕司瀧口; Hisao Koga; 久雄古賀
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-02-23
Filing date: 1988-02-23
Publication date: 1989-08-29

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、送電線巡視業務に採用される送電線状！９監
視用カメラ、およびセンサを搭載した小型・軽量の送電
線監視ロボットの制御装置に関する。

（従来の技術）従来、送電線巡視業務の主流は、送電線の布設地理条件
により、ヘリコプタ・自動車・徒歩などにより、もっば
ら人手により行なわれていた。

このため点検の周期が長くなり、実態把握が困難になる
おそれがあった。

しかしながら、このような巡視業務は電力の安定供給の
観点からも極めて重要になっており、ｉ勧化・システム
化のニーズがますます高まっている。

そこで、このような送電線巡視業務を自動化・システム
化を実施する上で送電線監視ロボットが考えられており
、かようなロボットが収集したデータの処理をリアルタ
イムにて行なうために収集データを通信衛星を用いて情
報処理センタへ伝送することが行なわれている。この場
合、監視ロボットから通信衛星へのデータ伝送には、よ
く知られている指向性の鋭いパラボラアンテナを用いる
ことが送信空中線電力が少ないため有利とされている。

ところが、このような監視ロボットは架空地線上を走行
するようになっているので、走行状態のままで常に通信
衛星を捕捉するには現在の正確な地理上の位置を認識す
る必要があり、加えて送電線は風等の自然条件により、
たえず微動を生じることから、この微動に抗して通信衛
星を捕捉しつづける必要もあるなど技術的に難しい課題
が多くあった。

（発明が解決しようとする課題）このように従来ものでは監視ロボットにて収集されたデ
ータを正確に伝送するのに技術的に難しい多くの課題を
有していた。

そこで、この発明の目的とするところは、ロボットの現
在位置を正確に把握でき、収集データの確実な伝送を行
なうことができる送電線監視ロボットの制御装置を提供
するにある。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）本発明は、通信衛星より所定時刻に発射された航法デー
タを受信し当該衛星の位置を解析するＧ　Ｐ　Ｓ　（Ｇ
　ｒｏｂａｌ　　Ｐ　Ｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ　Ｓｙｓｔ
ｅｍ　）と呼ばれる測位システムを実行するためのＧＰ
Ｓ受信手段と、このＧＰＳ受信手段で解析された′＃Ｉ
星の位置を複数個の衛星について知り送電線監視ロボッ
トの位置を知るＧＰＳ演算手段、監視ロボットの移動量
のベクトルとして検出するベ−りｉ・ル検出手段、ベク
トル検出手段の検出信号を得て監視ロボットのベクトル
量を検出するベクトル演算手段、監視ロボットが鉄塔乗
り越え時に鉄塔の番号を検出する鉄塔番号収集センサ、
鉄塔番号収集センサの収集した番号より鉄塔の地理上の
位置ベクトルを検出する鉄塔位置演算手段、移動量ベク
トル演算手段のベクトルを得て、通信衛星に対してパラ
ボラアンテナの転向量を演算するアンテナ追尾量演算手
Ｑ、アンテナ追尾間演算手段の追尾量を得てパラボラア
ンテナを駆動するアンテナ追尾機構を有している。

（作　用）まず、監視ロボットの鉄塔の乗り越え時に正確な地理上
の位置を知る。その後は点検時点でのロボット位置を方
位センサ、走行距離センサ、傾斜角センサ、高度センサ
により各時刻でアンテナ追尾量を演算してゆく。この場
合、各センサはその特性上誤差の蓄積がさけられないた
め、測位用衛星を利用し上記各センサにより生じた地理
上の位置偏差をロボットの走行一定距離毎に修正するこ
とにより常に正確な通信衛星の捕捉が可能となる。また
、鉄塔乗り越え時にその位置を把握することでも偏差を
修正する。

（実施例）以下、本発明の一実施例を図面にしたがい説明する。

第１図は、送電線監視ロボットを使用した送電線巡視業
務の様子を示すものである。図において、１は鉄塔、２
は前記鉄塔１１１上部に布設された架空地線、３は前記
架空地線２上を走行する監視用ロボット、４は前記監視
用ロボット３に設置されたパラボラアンテナ、５は地上
局、６は前記パラボラアンテナ４と前記地上局５との間
のデータを中継する通信衛星、Ｓａ　、Ｓｂ　、Ｓｃは
夫々測位用衛星である。

また、第２図は監視用ロボット３が風などにより位置変
化されながら通信衛星５により捕捉される状態を示すも
のである。ここでは第１図と同一部分には同符号を付し
ている。

次に、第３因は、送電線監視ロボットを制御する制御装
置の主要部の構成を示したものである。

図において１１はロボット主制御部、１２は前記変位用
面ｉｓａ　、ｓｂ　、ｓｃからの衛星位置データを受信
する無指向性アンテナ、１３は前記測位用面ｉｓａ　、
ｓｂ　、ｓｃからのデータを解析するＧＰＳ受信手段、
１４は前記監視用ロボット３の移動ベクトルを検出する
内界センサであるベクトル検出部、１５は前記監視用ロ
ボット３が前記鉄塔１を乗り越えた場合にその鉄塔に固
有にラベリングされた番号を検出する鉄塔番号収集セン
サ、１６は前記ロボット主制御部１１内部で前記ＧＰＳ
受信手段１３の検出データよりロボット位置を演算する
ＧＰＳ演算手段、１７〜２０は前記ベクトル検出部１４
の内界センサを示したもので、１７は方位を検出する方
位センサ、１８は前記架空地線２上の走行距離を検出す
る走行距離センサ、１９は前記監視用ロボット３の重力
方向に対する傾斜器を検出する傾斜角センサ、２０は前
記監視用ロボット３の地上からの高度を検出する高度セ
ンサ、２１は前記鉄塔番号収集センサ１５の検出データ
より鉄塔の地理上の位置を演算、する鉄塔位置演算手段
、２２は前記ＧＰＳ演算手段１６と前記ベクトル検出部
１４および前記鉄塔位置演算手段２１の各ベクトル量を
入力し暫時前記監視用ロボット３の正確な位置を演算す
る移動量ベクトル演算手段、２３は前記移動ωベクトル
演算手段２２より前記通信衛星６の方向を演算すること
によりパラボラアンテナ４の追尾量を出力するアンテナ
追尾量演算手段、２４は前記アンテナ追尾量演算手Ｆｊ
２３の出力によりパラボラアンテナ４を駆動するアンテ
ナ追尾機構である。

次に、このように構成した実施例の動作を説明する。

まず、ロボット主制御部１１での動作を第４図のフロー
チャートにより説明すると、ステップＡ１で監視ロボッ
ト３が鉄塔１を乗り越えたかが判断される。ここで、Ｎ
ｏと判断されると、ステップＡ２に進み、通信衛星から
のデータが受信可能かが判断される。ここでも、Ｎｏと
判断されると、ステップＡ３に進み、移動量ベクトルが
演算され、次いで、ステップＡ４にてロボット現在位置
が演算され、さらにステップＡ５にてアンテナ追尾量が
演算される。そして、ステップ八６に進み、アンテナ追
尾機構が駆動され、再びステップＡ１に戻るようになる
。

また、ステップＡ２でＹＥＳと判断されるとステップＡ
７に進み、移動量ベクトルの補正が行なわれ、上述した
ステップＡ４以降の動作に移行される。

また、ステップＡ１でＹＥＳと判断された場合は、ステ
ップ八８において移動量ベクトル初期値更新が行なわれ
、再びステップＡ１に戻るようになる。

このような一連の動作において移動量ベクトル演算に必
要なＧＰＳ演算は次のようにして実行される。

第５図に示すように地球３１の中心をＯとし、赤道を通
るＸＹ座標と北極点Ｎを通るＺ座標からなる直交座標を
考える。監視用ロボットの位置Ｐは地球の半径γとＺ軸
を基準とする緯度θとＸ軸を基準とする経度φにより球
座標（γ、θ、φ）として定める。現在監視用ロボット
はＰ点（γ。

θ、φ）の地点にある送電線を点検中であるとする。

測位用衛星Ｓａ　、　Ｓｂ　、３ｃから発射される電波
を無指向性アンテナ１２で捕捉し、ＧＰＳ受信手段１３
に入力する。ＧＰＳ受信手段１３においてＰＮ符号によ
りスペクトラム拡散された高周波信号を復調するととも
に内蔵した高精度時計で受信したＰＮ符・号の位相差Δ
ｔｉを検出する。

ＰＮ信号の復調により各衛星の位置Ｐｉ［Ｐａ。

Ｐｂ　、　Ｐｃ　］及び各位相差Δｔｉ［Δｔａ、Δｔ
ｂ。

ΔｔＣ］が求まる。各衛星Ｓａ　、Ｓｂ　、Ｓｃに対す
る位相差ΔｔｉにはＧＰＳ受信手段１３の内蔵時計のＧ
ＰＳ衛里の原子時計に対するづれΔｔｕが含まれている
。位相差Δｔｉ　（ｔａ、　ｔｂ、　ｔｃ）は各衛星か
ら発射された地上の観測点（監視用ロボット位置）に到
達するまでの伝搬遅延時間Δｔｄｉ　　（Δｄａ。

Δｔｄｂ　、ΔｔｄＣ）とづれ時間Δｔｕの和により次
式％式％（１：ただしｉ　＝ａ　、　ｂ　、　ｃ　　　ｅは光速ここで
各衛星３ｉから監視用ロボット位置Ｐ（γ。

θ、φ）間の距離Ｄ；は直角座標により、衛星の位置を
（Ｘｉ　、　Ｙｉ　、　Ｚｉ　）及び監視用ロボットの
位置を（Ｘ、Ｙ、Ｚ）とすると、次式で表わされる。

Ｄｉ　２＝　（Ｘｉ−Ｘ）２＋　（Ｙｉ　　−Ｙ）　２　＋　（Ｚｉ　　−Ｚ）　２
−（２）ここで（２式を展開後（３式を代入すると次式
で表わされる。

Ｄｉ　２＝（Ｘｉ２−）−Ｙｉ２＋Ｚ１２）＋（Ｘ２＋
Ｙ２＋２２）−２（ＸｉＸ＋ＹｉＹ＋ＺｉＺ） −Ｒｉ＋γ −２（晶θｌ　・ｃｏｓＯ＋ｓｆｎθｉ　５ＩｎｔＪｃ
ｔｓ　（ψｉ−ψ）　　・（４）ここで（１）式、（４
）式は機関数と見なすことができる。

［）ｉ２＝ｆ（ΔｔＬＩ　）　　　　　　・（１１−Ｄ
ｉ　２−ｇ　（θ、φ）　　　　　・・・（２１−（１
）′式および（２）−式より次式を導びくことができる
。

「　（Δｔ）ｌ（θ、φ＞＝０　　　　　・・・（５）
但し、＋−（ａ、ｂ、ｃ）（５）式は３つの未知数、即ちＧＰＳｍ星の原子時計に
対するづれ時間Δｔｕと監視用ロボットの現在位置（θ
、φ）を有する。そこで（５）式をＧＰＳ衛星ｓａ　、
ｓｂ　、３ｃの測位用データ（Δｔｉ、　Ｒｉ　。

θ１．φ１）（ｉ＝ａ、ｂ、ｃ）より３元連立方程式を
解けばこれら未知数Δｔｕ、θ、φを求めることができ
る。またγについては監視用ロボットに別設置した高度
センサ２０を利用することにより更に測位用衛星を追加
することなくロボット高度を知ることもできる。

一方、上述のステップＡ１においてＹＥＳと判断された
場合、つまり監視ロボット３が鉄塔１を乗り越えた場合
には、鉄塔位置演算手段２１により当該鉄塔１の地理上
の位置ＳＴｎを知ることができるので先のＧＰＳ演算手
段１６にて演算した位ＩＰｉの正確な誤差量を知ること
ができる。これにより次式より次の鉄塔１までの走行時
にＧＰＳ演算手段１６が出力するロボット位置を補正す
ることができる。

ｐｚＲ＋、θｉ、φ１）＝Ｐｉ　　（Ｒｉ　、θｉ、φｉ）＋３７ｎ　　＜Ｔｎ、θｎ、φｎ）−（６１但し、γｎ
、θｎ、φｎは鉄塔による補正位置データまた、上述のステップＡ１においてＮｏと判断され場合
、つまり監視ロボット３が送電線２上を走行している場
合は、監視ロボット３に設置した内界センサ群であるベ
クトル検出部１４の方位センサ１７、走行距離センサ１
８、傾斜角センサ１９、及び高度センサ２０によりロボ
ット位置は時々該々のセンサ出力値を積分することで求
めることができる。

Ｘ＝Ｘ−１＋ΔＸ、Ｙ＝Ｙ−１＋ΔＹ。

Ｚ−Ｚ−１＋ΔＺ　　・・・（７）ここで、添付−１は演算周期前の緯度、経度方向の位置
、また、Ｘ、Ｙは方位センサ７、走行距離センサ８より
求められ、Ｚは傾斜角センサ９の各々相対量を積分する
ことにより求められる。さらにＺについてはＧＰＳ演算
手段１６の高度を求めるため設置した高度センサ２０よ
り、絶対量として求めてもよい。

このように内界センサ群にて求めたロボット位置は、各
センサによる検出誤差がそのまま蓄積されるため、送電
線２走行時にもＧＰＳ衛星Ｓｉが受信できればそのつど
補正し誤差の蓄積を最小用に抑制することが可能である
。

このようにして求めたロボット位１ｆＰ　（ｒ　、θ。

φ）が移動量ベクトル演算手段２２より出力されるので
、通信用ｌｆｆ１１６に対するパラボラアンテナ４の追
尾量をアンテナ追尾量演算手段２３にて求め、駆動機構
の目標値としアンテナ追尾機構２４を位置制御すること
が可能となる。

なお、この発明は上記実施例にのみ限定されず要旨を変
更しない範囲で適宜変形して実施できる。

例えば上述した実施例は送電線２の鉄塔１間の距離が長
い場合に特に有効であるが、たとえば市街地近傍の場合
、鉄塔間距離が短かい場合はＧＰＳ関連の装置を略し、
鉄塔１を乗り越える場合にロボット位置を補正するよう
にしてもよい。またロボット主制御部１１にて求めたロ
ボット位置データを監視場所を特定するためのデータに
用いてもよい。

［発明の効果］以上述べたように本発明によれば慣性航法に加えて、Ｇ
ＰＳ演算方式及び鉄塔位置演算方式により求められるロ
ボット位置をパラボラアンテナの追尾量を決定するよう
にすれば、通信・衛星を送電線のブレにかかわらず正確
に追尾できるようになりロボットの収集した点検データ
を信頼性良く通信できるものとなる。また追尾のみなら
ず監視場所の正確な地理上の位置も特定できるので精度
のよい点検作業を行なうことができる

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は送電線監視ロボットを使用した送
電線巡視業務の様子を示す図、第３図は本発明の一実施
例の回路構成を示すブロック図、第４図は同実施例の動
作を説明するためのフローチャート図、第５図は同実施
例の監視用ロボットの地上の位置を説明するための図で
ある。１・・・鉄塔、２・・・送電線、３・・・監視用ロボッ
ト、４・・・パラボラアンテナ、５・・・地上局、６・
・・通信衛星、Ｓａ　、　ｂ　、　ｃ・・・測位用衛星
、１３・・・ＧＰＳ受信手段、１４・・・ベクトル検出
部、１５・・・鉄塔番号収集センサ、１６・・・ＧＰＳ
演算手段、２１・・・鉄塔位置演算手段、２２・・・移
動量ベクトル演算手段、２３・・・アンテナ追尾同演算
手段。出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　彦第１図第２図

Claims

【特許請求の範囲】

送電線上を走行する監視用ロボットにおいて通信衛星と
のデータ伝送のため、通信衛星を追尾しかつ走行位置を
把握するために測位用衛星より所定の時刻に発射された
航法データを受信し当該衛星の位置と伝搬遅延時間を解
析するＧＰＳ受信手段と、このＧＰＳ受信手段で解析さ
れた衛星の位置を複数個知り、受信位置を演算するＧＰ
Ｓ演算手段と、前記監視用ロボットの送電線上での位置
を知るためのベクトル検出手段と、鉄塔を乗り越えた時
点の監視用ロボットの位置を演算する鉄塔位置演算手段
と、前記ベクトル検出手段で認識される監視用ロボット
の位置を前記測位用衛星が受信可能な場合は前記ＧＰＳ
演算手段により修正し、また前記鉄塔位置演算手段の出
力が利用できる場合は前記鉄塔により修正する移動ベク
トル演算手段と、前記通信衛星と前記移動ベクトル演算
手段による出力より前記通信衛星にアンテナを転向させ
る姿勢データを出力するアンテナ追尾量演算手段とを具
備したことを特徴とする送電線監視ロボットの制御装置
。