JPH02297202A - ロボットの距離計測装置 - Google Patents

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、配管内を走行するロボットの距離計測装置に
関する。

（従来の技術） 例えば、原子力発電プラントの循環水配管の保守・点検
作業など、保守員が実際に作業場所におもむくことので
きないような場合、保守員に代わって保守・点検作業を
行なうロボットが実用されている。

このロボットは、配管内壁を車輪で接触して走行する走
行機構に、保守・点検作業を行なうための作業機構を搭
載したものであり、遠隔にて操作される。

ところで、配管は１本の管材で構成されることはまれで
、通常は、複数の短い管材を溶接して構成されており、
また、左右に曲がったり、垂直に折れ曲がったりする部
分がある したがって、左右に曲がる部分では、走行機構の操舵機
構を遠隔操作して走行方向をその曲がる方向に沿わせ、
また、垂直に折れ曲がっている部分では、走行機構の張
出し機構を作動させてロボットを配管内に保持させるよ
うに遠隔操作する必要がある。

このために、ロボットを遠隔操作する操作員は、配管内
におけるロボットの位置を正確に知る必要がある。

そこで、走行機構の車輪に走行距離を測定するための測
距機構を設け、その測距機構から出力される距離情報に
基づいて、ロボットの配管内の位置を表示するようにし
ていた。

（発明が解決しようとする課題） ところが、走行機構が車輪で配管内壁に接触しているた
めに、滑りを生じると、測距機構から出力される距離情
報の誤差が大きくなり、ロボットの配管内における位置
の誤差が非常に大きくなるという不都合を生じていた。

また、配管内で走行機構が蛇行すると、その走行距離と
配管の長さの関係が太きくずれ、ロボットの配管内にお
ける位置誤差が累積されて、結果的に大きな誤差を生じ
るという不都合があった。

本発明は、このような従来装置の不都合を解消し、ロボ
ットの配管内における位置を正確に測定できるロボット
の距離計測装置を提供することを目的としている。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、配管の継目に形成されている溶接ビードの基
準位置からの距離をおのおのの溶接ビードについて記憶
した地図情報データベース手段と、ロボットに付設され
て配管内部を撮像する撮像装置と、この撮像装置が撮像
した画像データに基づいて溶接ビードを検出する画像処
理手段と、基準位置から走行開始位置までの距離を操作
入力するための入力手段と、ロボットの現在位置を出力
する出力手段と、ロボットの走行距離を測定する測定手
段と、入力手段より入力された距離に基づいて測定手段
より得た走行距離情報を補正するとともに画像処理手段
が溶接ビードを検出するとその溶接ビードに対応して地
図情報データベース手段に記憶されている距離情報に基
づいてロボットの位置情報を算出してそれを出力手段よ
り出力する演算手段を備えたものである。

（作用） したがって、溶接ビードを検出する度に現在位置の情報
が校正されるので、走行機構の蛇行の影響や、車輪の滑
りの影響を抑制でき、ロボットの位置測定の精度を大幅
に向上できる。

（実施例） 以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施例を詳細
に説明する。

第１図は、本発明の一実施例にかかるロボット制御装置
を示している。

同図において、ロボット１は、配管内を走行する車輪系
の走行機構に、配管の保守・点検作業を行なうための作
業機構を搭載して構成されており、その適宜な個所には
、配管の内部を撮像できる態様にＩＴＶカメラ２が固設
されている。また、距離センサ３は、車輪の回転に応じ
て走行距離情報を出力するためのものである。なお、図
示していないが、ＩＴＶカメラ２の撮像位置を照明する
照明装置も付設されている。

ロボット１は、ケーブル４の信号線４ａを介して距離演
算処理装置５に接続され、距離センサ３の出力は、ケー
ブル４の信号線４ｂを介して距離演算処理装置５に入力
され、また、ＩＴＶカメラ２の撮像データは、ケーブル
４の信号線４ｃを介して画像処理装置６に加えられてい
る。

キーボード装置７は、ロボット１の運転を遠隔操作する
とともに、走行開始時の距離情報などを操作入力するた
めのものであり、出力装置８は、ロボット１の配管基準
位置からの距離などを表示出力するためのものであり、
地図情報データベース装置９は、配管を構成している管
材の継目に形成される溶接ビードの位置情報などからな
る地図情報を記憶するためのものである。

画像処理装置６は、ＩＴＶカメラ２の撮像データに基づ
いて、配管内壁にあられれる溶接ビードの画像を検出す
るものであり、溶接ビードを検出するとその旨を距離演
算処理装置５に通知する。

距離演算処理装置５は、距離センサ３より出力される走
行距離情報、キーボード装置７より操作入力された走行
開始位置情報、画像処理装置６より入力した溶接ビード
の検出情報、および、地図情報データベース装置９の記
憶情報に基づいて、ロボット１の配管基準位置からの距
離を演算するものであり、その演算結果は、出力装置８
により表示出力される。

ここで、配管について説明する。

前述したように、配管は複数の短い管材を溶接して連結
することで任意に屈曲されて形成されており、例えば、
第２図に示すように、曲がったり、あるいは、垂直に立
ち上がったり、所定の配管経路に従って走っている。

管材を溶接した部分は、第３図に示すように、ある程度
のふくらみをもち、それが管材の接合面にわたって形成
されるため、その溶接部分のふくらみは管材の円周に沿
って輪状にあられれる。この輪状のふくらみを溶接ビー
ドと称している。

したがって、配管の曲がり部、あるいは、垂直部は、ロ
ボット１の走行方向に対して、手前の部分でいずれかの
溶接ビードが位置しており、この溶接ビードを目印に用
いることで、配管の内部の地図を形成することができる
。

このようにして形成された地図情報の一例を第４図に示
す。

この地図情報は、それぞれの溶接ビードを識別するため
のビード点情報、それぞれの溶接ビードの配管基準位置
からの距離をあられす基準位置からの距離情報、基準位
置からみて次の溶接ビードまでの距離をあられす次ポイ
ントまでの距離情報、および、ロボットが直前に通過し
た溶接ビードを一時的に記憶するための現在ビード位置
情報から構成されている。また、現在ビード位置情報に
は、走行開始位置から最寄りの溶接ビード位置までの距
離をあられす補正値も一時的に記憶される。

ところで、ＩＴＶカメラ２が撮像して得られた画像には
、溶接ビードは、第５図に示すように、影のある太い直
線のようにあられれる。

そこで、画像処理装置６は、このような直線が画面を横
切ったときに、溶接ビードを検出したと判定し、その旨
を距離演算処理装置５に通知する。

第６図は、ロボット１を走行させるときに距離演算処理
装置５が実行する処理例を示している。

まず、ロボットｌは、配管の入口（基準位Ｍ）に設置さ
れた状態で、運転準備作業がなされ、走行を開始させる
ときには、基準位置からの距離、例えば、１ｍがキーボ
ード装置７より操作入力される（処理１０１）　。

これにより、距離演算処理装置５は、ロボット１の最寄
りの溶接ビードを判定し、その結果を地図情報データベ
ース装置９の現在ビード位置情報として保存するととも
に、入力された初期位置とその溶接ビードの位置との補
正値を算出して記憶する（処理１０２）。

例えば、キーボード装置７より１ｍが操作入力された場
合には、基準点からの距離情報が１ｍに最も近いビード
点Ｘ、を現在ビード点として判定する。

そして、この場合には、距離の補正値は１ｍとなる。

この状態で、走行開始が指令入力されるまで待機しく判
断１０３のＮＯループ）、指令入力されると指定された
方向に移動開始するとともに、その方向が前進の場合に
は前進フラグをセットするとともに後進フラグをリセッ
トし、また、後進の場合には後進フラグをセットすると
ともに前進フラグをり、セットする（判断１０４、処理
１０５，１０６）。

そして、距離センサ３からの走行距離情報を入力しく処
理１０７）、その入力情報と、現在ビード点情報、補正
値、および、前進／後進フラグに基づいてロボット１の
基準位置からの距離を算出し、その算出結果を現在位置
情報として出力装置８に出力する（処理１０８）。

画像処理装置６から溶接ビードが検出されたことが通知
されるかどうかを調べて（判断１０９）、判断１０９の
結果がＹＥＳになるときには、現在ビード点情報を次の
ビード点に移動するとともに、補正値をＯｋクリアしく
処理１１０）、その新しいビード点の基準点からの距離
情報に現在位置を更新する（処理１１１）。

走行中であるかどうかを調べ（判断１１２）、判断１１
２の結果がＹＥＳになるときには、処理１０７に戻って
それ以降の処理を繰返し行なう。

また１判断１０９の結果がＮｏになるときには、処理１
１０，１１１を実行しないで即判断１１２に移行する。

したがって、上述のように、　１ｍの位置から前進走行
開始したときには、次のビード点ｘ２を検出するまでの
間、現在ビード位置のビード点ｘ１の基準点からの距離
Ｏｍに、補正値１ｍを加え、さらに、走行距離情報を加
えた値を現在位置として算出する。

そして、次のビード点ｘ２を検出したことが画像処理袋
Ｒ６より通知されると、現在ビード位置をビード点ｘ２
に移動するとともに、そのビード点ｘ２の基準位置から
の距３１４ｍに現在位置を更新し、補正値は０にクリア
する。

それ以降は、次のビード点χ、を検出するまで、ビード
点ｘ２の基準位置からの距離４ｍに、ビード点Ｘ２を通
過してからの走行距離情報を加えた値を、現在位置とし
て算出する。

このようにして２本実施例では、ビート点を通過する度
に現在位置を補正しているので、ロボット１が蛇行した
り、車輪が滑って距離センサ３の出力情報の誤差が大き
くなった場合でも、適切にロボット１の現在位置情報を
算出することができる。

なお、上述した実施例では、配管内を走行するロボット
に本発明を適用しているが、滑らかな走行面に走行路の
幅一杯に直線の凹部あるいは凸部で位置マークを形成し
たような走行路を走行するロボットの位置検出にも、本
発明を適用することができる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、溶接ビードを通
過する度にロボットの現在位置を、地図情報の内容に校
正しているので、ロボットの位置情報の誤差を大幅に減
少でき、適切な遠隔操作を行なえるようになるという効
果を得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例にかかるロボットの制御装置
を示すブロック図、第２図は配管の一例を示す概略図、
第３図は溶接ビードを説明するための概略断面図、第４
図は地図情報の一例を示す概略図、第５図は溶接ビード
の撮像例を示す概略図、第６図は距離演算処理装置の処
理例を示すフローチャートである。 １・・・ロボット、２・・・ＩＴＶカメラ、３・・・距
離センサ、４・・ケーブル、５・・・距離演算処理装置
、６・・・画像処理装置、７・・・キーボード装置、８
・・・出力装置、９・・・地図情報データベース装置。 （７３１７）　　代理人　弁理士　側近　憲　佑（８８
６９）　　　同　　第子丸　健 第１図 第 Ｚ 図 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 配管内を走行するロボットの距離計測装置において、配
   管の継目に形成されている溶接ビードの基準位置からの
   距離をおのおのの溶接ビードについて記憶した地図情報
   データベース手段と、ロボットに付設されて配管内部を
   撮像する撮像装置と、この撮像装置が撮像した画像デー
   タに基づいて溶接ビードを検出する画像処理手段と、基
   準位置から走行開始位置までの距離を操作入力するため
   の入力手段と、ロボットの現在位置を出力する出力手段
   と、ロボットの走行距離を測定する測定手段と、前記入
   力手段より入力された距離に基づいて前記測定手段より
   得た走行距離情報を補正するとともに前記画像処理手段
   が溶接ビードを検出するとその溶接ビードに対応して前
   記地図情報データベース手段に記憶されている距離情報
   に基づいてロボットの位置情報を算出してそれを前記出
   力手段より出力する演算手段を備えたことを特徴とする
   ロボットの距離計測装置。