JPH03289310A - 自走式監視ロボット - 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） 本発明は洞道設備等の異常の有無を遠隔監視制御できる
自走式監視ロボットに係り、特に洞道などに設置された
地中送配電線の電カケープル等の異常の有無を遠隔監視
により点検可能な自走式監視ロボットに関する。

（従来の技術） 狭い洞道などに設置された地中送配電線の電カケープル
の異常の有無を監視する監視ロボットとして、自走式の
地中線用洞道監視ロボットが開発されており、この自走
式監視ロボットで洞道内に配設された地中型カケ−プル
等の洞道設備の異常の有無を遠隔監視てきるようになっ
ている。

しかしながら、従来の監視ロボットは、肉眼で発見でき
るようなケーブル表面の損傷しか観察しておらず、ケー
ブル内部の検査を行なうことは不可能であった。

一方、ケーブル内部検査には、ラジオグラフィやＸ線を
用いた異常診断法が存在するが、この異常診断方法を放
射線障害の発生をきらう地中電力ケーブルの内部検査に
適用することは困難であり、また、ラジオグラフィやＸ
線を用いた診断装置を、狭い洞道内を走行する自走式監
視ロボットに搭載することはできなかった。

この点から、従来の自走式監視ロボットによるケーブル
の検査は、作業員の目視による巡回点検検査に代わるも
ので、ケーブル外観検査だけを行なっているにすぎなか
った。

（発明が解決しようとする課題） 従来の自走式監視ロボットは洞道設備である地中型カケ
−プルの外観検査だけを行なっているものであり、ケー
ブル内部の診断を行なうことができなかった。また、こ
の監視ロボットは、ケーブル外観検査だけを非電気的な
非破壊検査として行なっており、この非破壊検査の範囲
が狭いため、ケーブル外観以外の診断は、電気的な活線
診断とか、停電取得が困難なため実施が容易でない電気
的非破壊試験による絶縁劣化診断に大きく依存しなけれ
ばならなかった。

一方、現在ではコンピュータ機器の普及に伴い、停電取
得の困難さが増大しており、将来的にもコンピュータ機
器、オンライン機器の普及・拡大に伴い、停電取得は益
々困難になることが予想される。このため、自走式監視
ロボットは、非電気的非破壊検査を充実させてその担当
範囲を拡張し、実施が困難な電気的非破壊試験の間隔を
少しでも延長させたり、その試験回数を減少させる必要
があった。

本発明は上述した事情を考慮して地中型カケ−プル等の
洞道設備の外観検査や温度計測、内部診断を非電気的な
非破壊検査で行ない、洞道設備の異常の有無を遠隔監視
制御できる自走式監視ロボットを提供することを目的と
する。

本発明の他の目的は、非電気的な非破壊検査としての洞
道設備の外観検査や温度計測、内部診断の他に放電位置
検出と計測点位置測定を行なうことができる自走式監視
ロボットを提供することにある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明に係る自走式監視ロボットは、上述した課題を解
決するために、自走式のロボット走行車体に、計測ヘッ
ドを先端に備えた多自由度アームを設けるとともに、前
記走行車体に遠隔送受信可能なロボット側通信システム
と各種計測手段を管理する計測制御装置とを備え、前記
計測ヘッドに被検査物の外観を観察する視覚センサ、非
接触温度センサおよび被検査物の内部診断を行なう超音
波センサ等の非電気的な非破壊検査用センサを設け、前
記各種計測手段は各センサをそれぞれ動作させるドライ
バと各センサの計測データを処理するデータ処理システ
ムとを備えたものである。

（作用） この自走式監視ロボットは狭い洞道内を自刃走行して地
中電流ケーブル等の洞道設備を被検査物として、被検査
物の外観検査だけでなく、被検査物の表面温度や内部診
断を非電気的な非破壊検査で効率よく行なうことができ
、しかも、被検査物としての洞道設備の異常の有無を遠
隔制御により監視できるので、実施が困難な電気的非破
壊試験の間隔をあけたり、その試験回数を大幅に減少さ
せることができる。

また、この自走式監視ロボットは非電気的な非破壊検査
である洞道設備の外観検査や温度計測、内部診断の他に
、計測点の位置測定を行なったり、コロナ放電位置を検
出してコロナ発生源調査をすることができ、洞道設備の
非破壊検査を多機能化して充実させることができる。

さらに、自走式監視ロボットは多自由度アームの先端に
備えられた計測ヘッドに視覚センサや非接触温度センサ
、超音波センサ等の非破壊検査用センサを備え、これら
の各センサで洞道設備を計測する一方、この計測データ
は処理され、半永久的な位置標識と関係づけて位置決め
保存してデータベース化できるので、長期間の繰り返し
使用を行ない得る一方、各種センサからの検査結果はオ
ンラインでリアルタイムに遠隔監視でき、監視精度を大
幅に向上させることができる。

（実施例） 以下、本発明に係る自走式監視ロボットの−実施例につ
いて添付図面を参照して説明する。

第１図および第２図は本発明に係る自走式監視ロボット
の一例を示すものであり、この自走式監視ロボットは、
地下等の洞道内に敷設された地中送配電線の電カケープ
ル等を非電気的な非破壊検査で遠隔地から監視すること
ができるロボットである。この監視ロボットは洞道内部
を蓄電池等でモータ駆動させて自刃走行させるものであ
るが、この種の自走式監視ロボットとしては、監視区域
内の急坂や階段の有無など洞道床面の状況によってモル
レール形とか、４輪車形などが選択される。

第１図および第２図は４輪自走式の監視ロボットを選択
した例を示す。

地下等に掘削される洞道１内には、地中送配電線として
の電カケープル２の他に、上下水道管３、ガス管４およ
び通信ケーブル５などの洞道設備が適宜段状に配設され
、共同使用可能になったものがある。この洞道１の床面
上を自走式監視ロボット７が自刃で走行せしめられる。

この監視ロボット７を洞道１内でスムーズに走行させる
ため、洞道１内にはロボット走行の手掛りとなる位置標
識８が、計測し易い位置に任意の間隔をおいて複数個設
けられる。

一方、自走式監視ロボット７は、ロボット走行車体１０
に、例えば９つの自由度を有する多自由度アーム１１が
設けられ、このアーム１１の先端に計測ヘッド１２が取
付けられる。ロボット走行車体１０は図示しないモータ
駆動の車輪１３により走行せしめられる。計測ヘッド１
２は、第３図に示すように、視覚センサとして例えばＣ
ＣＤカラーカメラ１５、非接触温度センサとして例えば
焦電型赤外線センサ１６、電カケープル２等の内部診断
センサとして例えば超音波センサ１７が設けられるとと
もに、ＣＣＤカラーカメラ１５の視野を明るくするため
に、このカメラ１５に隣接して光フィバ１８が配設され
る。

自走式監視ロボット７の上部、好ましくは頂部には、広
い周波数帯域にわたって指向性のあるアンテナとして例
えばループアンテナ１９が設けられる。このループアン
テナ１９は、上下方向の昇降運動と、例えば３６０度回
転可能な旋回運動と、鉛直方向に対し斜め上方（交差角
例えば３０度）から斜め下方（交差角例えば６０度）に
亘って俯仰自在な俯仰運動とができるようにセットされ
る。

また、自走式監視ロボット７にはそのロボット走行車体
１０の上部に光センサ２０と空中超音波センサ２１が互
いに隣接して、例えば３６０度旋回目在でかつ鉛直線か
ら左右に例えば９０度の範囲に亘って俯仰自在に設けら
れる。また、半導体レーザ等のレーザ装置から発振され
るレーザ光は光センサ２０から出射され、洞道１内の天
井等に据付けられた位置標識８に向って照射される。位
置標識８は、第４図に示すように、中心に反射率の大き
な半球状反射面２２を備えており、位置標識８からの反
射レーザ光は光センサ２０に入力して、監視ロボット７
の位置検出を光学的に行なうようになっている。半球状
反射面２２の外周側はレーザ光の小反射領域２３、その
外周側はレーザ光の中間反射域２４とされている。位置
標識８は例えば洞道１内の天井などに任意の間隔で設置
されているので、監視ロボット７が位置標識８を手掛り
に走行すれば、必要な巡回点検ができるようになってい
る。

自走式監視ロボット７の進行方向に向って例えば右側面
には温度計２５と湿度計２６とが取付けられ、洞道１内
の温度および湿度を測定する一方、監視ロボット７の内
部にロボット側通信システムの通信用アンテナとしてア
レーアンテナ２７が配設されている。アレーアンテナ２
７は洞道１内に敷設された漏れ同軸ケーブル２８との間
で相互にに送受信されるようになっている。

次に、自走式監視ロボット７の計測・点検動作に関する
構成要素間の信号処理関係を、第５図の回路ブロック図
を参照して説明する。

自走式監視ロボット７にはインターフェイスとメモリを
備えたマイクロプロセッサシステムからなる通信装置３
０が搭載され、この通信装置３０は指向性アンテナとし
てのアレーアンテナ２７と組み合されてロボット側通信
システム２９を構成している。上記通信装置２９は計測
制御装置３１に双方向通信可能に接続される。

計測制御装置３１は、インターフェイスとメモリを備え
たマイクロプロセッサシステムで構成される一方、この
計測制御装置３１は、視覚系計測手段３２、温度系計測
手段３３、内部診断系計測手段３４、コロナ放電位置計
測手段３５および位置検出手段３６を管理可能に接続さ
れ、各種計測手段３２〜３６の各ドライバ３２ａ〜３６
ａに計測指令を出力し、各ドライバ３２ａ〜３６ａの駆
動を制御している。

各ドライバ３２ａ〜３６ａのうち、視覚系ドライバ３２
は画像処理システム４２に、温度系ドライバ３３ａは温
度データ処理システム４３に、内部診断系ドライバ３４
ａは内部診断処理システム４４に、アンテナ系ドライバ
３５ａはコロナデータ処理システム４５に、また、位置
計測ドライバ３６ａは位置データ処理システム４６にそ
れぞれ接続される。各処理システム４２〜４６はインタ
ーフェイスとメモリを備えたＣＰＵ等のマイクロプロセ
ッサシステムから構成されている。

一方、視覚系計測手段３２の視覚系ドライバ３２ａはカ
ラー視覚センサとしてのＣＣＤカラーカメラ１５、光フ
ァイバ１８および画像処理システム４２をそれぞれ動作
させるように接続される。

ＣＣＤカラーカメラ１５で得られる画像信号（ＮＴＳＣ
信号）は画像処理システム４２に出力され、ここでディ
ジタル画像信号に変換される。このディジタル画像信号
と調査結果がロボット側通信装置３０に出力される一方
、前記調査結果は計測制御装置３１にも出力するように
接続されている。

また、温度系計測手段３３の温度系ドライバ３３ａは非
接触温度センサとしての焦電型赤外線センサ１６および
温度データ処理システム４３を駆動するようになってお
り、この赤外線センサ１６で室温付近の遠赤外線を計測
している。赤外線センサ１６の計測値は温度データ処理
システム４３に出力され、ここで演算処理され、その処
理データがロボット側通路装置３０および計測制御装置
３１へ出力するようになっている。

さらに、内部診断系計測手段３４の内部診断系トライバ
３４は、超音波センサ１７および内部診断処理システム
４４を動作するようになっており、超音波センサ１７は
、地中型カケ−プル２等の表面に密着して、超音波診断
を行なっている。超音波センサ１７での超音波による計
測情報（出力）は内部診断処理システム４４に出力され
、この処理システム４４で電カケープル２等の表面から
超音波反射層までの距離演算を行なっている。この演算
処理結果は内部診断処理システム４４からロボット側通
信装置３０および計測制御装置３１にそれぞれ出力され
る。

他方、コロナ放電位置計測手段３５のアンテナ系ドライ
バ３５ａは指向性アンテナとしてのルプアンナテ１９お
よびコロナデータ処理システム４５を動作させるように
なっており、ループアンテナ１９でコロナパルスによる
放射磁界の計測を行ない、コロナ発生源調査を行なって
いる。ループアンテナ１９がキャッチしたコロナパルス
による放射磁界は、コロナデータ処理システム４５でデ
ータ処理され、この処理結果がロボット側通信装置３０
および計測制御装置３１に出力されるようになっている
。

また、洞道１内における自走式監視ロボット７の位置は
位置計測手段である位置検出手段３６で計測している。

この位置検出手段３６は、自走式監視ロボット７から洞
道１内の位置標識８まての距離測定を行なう距離測定手
段５１と自走式監視ロボット走行量を検出する走行量検
出手段５２とを有する。

距離測定手段５１は、位置計測ドライバ３６ａとこのド
ライバ３６ａからの出力で動作される光センサ２０、空
中超音波センサ２１および位置データ処理システム４６
を備え、光センサ２０および空中超音波センサ２１で計
測された自走式監視ロボット７と位置標識８との距離デ
ータが位置データ処理システム４６に入力され、この処
理システム４６で演算処理される。

一方、走行量（走行位置）検出手段５２は自走式監視ロ
ボット７の車軸に連結されたパルスジェネレータ５３を
有し、このパルスジェネレータ５３で発生したパルス信
号はパルスカウンタ５４でカウントされて位置データ処
理システム４６に入力され、ここで演算処理される。

位置検出手段３６は、距離測定手段５１および走行量検
出手段５２の位置データ処理システム４６により、監視
ロボット７の現在位置が３次元的に検出され、その検出
結果がロボット側通信装置３０および計測制御装置３１
にそれぞれ出力される。

また、洞道１内の温度と湿度は、温度計２５および湿度
計２６でそれぞれ検出され、検出された計測値のディジ
タル量がロボット側通信装置３０および計測制御装置３
１にそれぞれ出力される。

ところで、ロボット側通信システム２９の通信装置３０
は、アレーアンテナ２７および計測制御装置３１と送受
信可能に接続され、双方向の情報伝達ができるようにな
っている。

このアレーアンテナ２７と送受信される漏れ同軸ケーブ
ル２８は遠隔に配置されたホスト側通信装置５５と共に
ホスト側通信システム５６を構成している。また、ホス
ト側通信装置５５はホストコンピュータ５７との間で双
方向情報伝達可能（送受信可能）に接続され、このホス
トコンピュータ５７は入出力端末５８との間で双方向情
報伝達可能に接続されている。

次に、自走式監視ロボット７の作用を説明する。

初めに、自走式監視ロボット７の位置計測作業について
説明する。

洞道１内には第２図に示すよううに地中型カケ−プル２
の他、上下水道管３、ガス管４および通！ 信ケーブル５等が配設され、また、洞道１の例えば天井
には自走式監視ロボット７の走行手掛りとなる位置標識
８が任意の間隔で設けられる。位置認識８は、洞道１内
の始点Ｐ。の３次元座標を（０，Ｏ，Ｏ）とし、終点Ｐ
Ｎの３次元座標を（ＸＮ　、　　ＹＮ　、ＺＮ　）とし
て設定し、これらの位置に位置標識８をそれぞれ設ける
だけでなく、これらの中間の複数地点Ｐ、にも位置標識
８を設け、その３次元座標（ｘ−、ｙ−、ｚ、）を予め
計測ＩＩ＋ して明らかにしておく。さらに、位置標識８の設置位置
が洞道床面の通路中心線ＣＬを天井に投影した位置から
の変位量と方向を（Δｘ６．△ｙ、。

＋　　　　　　　　１ Δｚ、）として明らかにしておく。ただし、始点Ｐ　に
対し終点ＰＮの方向を３次元の正方向とし、ΔＸ　、Δ
ｙ１．Δ２　に正負の符号を付して方１　　　　　１　
　　　　１ 向を表す。

各位置標識８は第４図の平面図で示すように、中心に半
球状反射面２２が形成され、この反射面２２は光センサ
２０から出力されるレーザ光りかどの方向にも一様に反
射されるように反射率の大３きな反射面となっており、
その外周にレーザ光りの反射率がきわめて小さな区域（
小反射領域）２３を、最外周に半球状反射面２２と小反
射領域２３との反射率の平均値近くの反射率を有する区
域（中間反射域）２４を設ける。

しかして、自走式監視ロボット７の現在走行位置Ｑ、（
ａ、、ｂ、、ｃ、）を求めるために、前＋　　　　　　
１　　　　１　　　　１方の位置標識Ｐ、（ｘｌ、ｙ、
、ｚ、）を計測し、１１１ この間の距離と方向を測定する。前方の位置標識Ｐ、（
ｘ、、ｙ、、ｚ、）を明らかにするため、＋１１１ 第５図の入出力端末５８を操作し、ホストコンピュータ
５７から、ホスト側通信システム５６の通信装置５５お
よび漏れ同軸ケーブル２８、アレーアンテナ２７、ロボ
ット側通信装置３０を介してて計測制御装置３１に位置
計測指令を付与する。

計測制御装置３１は、この指令を受けて、位置計測指令
信号を位置検出手段３６の位置計測ドライバ３６ａに出
力し、この計測ドライバ３６ａを駆動させる。位置計測
ドライバ３６ａは位置計測指令を受は取ると、位置デー
タ処理システム４６に予想仰角θ　を第６図に示すよう
に推定させる。

一方、位置データ処理システム４６は、自走式監視ロボ
ット７が前回の監視作業で位置Ｑ、１（ａ、　　、ｂ　
　　、ｃ　　　）から前方の位置標識１−１　　　＋−
１＋−１ ８の座標値Ｐ、を計測した距離Ｑｉ−Ｉ　Ｐｊ」 Ｓ　　と仰角Ｑ１−１をメモリから取り出す一方、−１ 位置Ｑ１−１を基準としてパルスジェネレータ５３から
発生するパルスをパルスカウンタ５４でカウントし、こ
のカウント値からＱ、、Ｑ間の走行距離ｙ、を求める。

Ｑ、１０間で、通路中心線ＣＬがＸ軸に平行である場合
、ａｉａ＝ａｉ−１＋ｇｉ　。

ｄｉａ＝　ｄｉ−］−２ｇが求められる。

ところで、自走式監視ロボット７の走行は、前方の位置
標識８の座標値Ｐ　　（ｘ−、ｙ、、ｚ、）＋１１１ とのずれ量（ΔＸｊ、Δｙｊ、Δｚ　＋　）から走行目
標を定めて走行しているが、実際の自走式監視ロボット
７の走行は多少ジグザグに進んだり、車軸１３の摩耗に
より回転数と走行距離との関係が変化している場合があ
る。このため、計算により求めたＸ座標値ａ　が実際値
ａ、と一致しない場Ｈ１ 合が生じる。

洞道１の天井が第６図に示すように一定（ｚｉ−１”ｚ
ｉ）であり、自走式監視ロボット７の光センサ２０から
天井面までの高さがＨであるとすると、 で表わされ、θ８．の計算を行なうことができる。

このため、Ｘ座標値がａ　とａ、との間で不−Ｎ　　　
　　　１ 致があると、角θ１８を使って現在位置Ｑ、から位置標
識Ｐ、を見るので、レーザ光りの到達点ニ変位を生じさ
せ、位置標識Ｐ、でなく第３図の中間」 反射域２４を照らす。これは光センサ２０のフォトトラ
ンジスタが半球状反射面２２からの反射量とは、入射角
や反射率の違いではっきり識別できるので、中間反射域
２４からの反射であると判別できる。ここで少し仰角θ
　、を変えたり、光センｌ す２０を僅かに左右に振ってみて、中間反射域２４から
小反射領域２３の方向を見付け、最終的には半球状反射
面２２に辿り付き、仰角θ　が決められる。

もし、仰角θ　とθ　の差が大きい場合には、ＩＡ　　
　　　　Ｉ まず幅の広い中間反射域２４を探すことから始められる
。この作業は、温度センサ２５で計測した室温ｔ　　（
℃）が計測制御装置３１から位置計測ドライバ３６ａを
経由して位置データ処理システム４６に伝えられ、この
処理システム４６で温度ｔ　　（℃）における音速Ｖ　
　＝３３１．７＋０゜ｐ　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　ｓ６ｔ　　（ｍ／ｓ）が計算される。また
、自走式監視ロボット７には音響整合層を取り付けて０
．１〜ＩＭＨｚの超音波を空中に送波できるようにした
空中超音波センサ２１か備えられており、このセンサ２
１は角θ　の仰角で位置Ｐ　の位置標識１　　　　　　
　　　　　　　１ ８を目がけて超音波を送波し、送波から受波まての所要
時間Ｔ　　（ｓ）を計測して位置データ処理システム４
６に伝える。

位置データ処理システム４６では空中超音波センサ２１
の受波素子からセンサ中心までの補正距離δ　を加えて
Ｑ、Ｐ　　間の距離Ｓ Ｓ　　　　　　　　　　　１１ を求め、この距離　から水平距離ｄ。

ｄ−＝Ｓ−ｓｉｎθ　　　　　−・−（３）１ を求める。

全く同様にして、後方の位置標識８の位置Ｐｊ−１とＱ
ｌの間の線分Ｐｊ−ＩＱｉが作る仰角ψｉと距離γ１、
および水平距離ｅ、＝７１　山ψ　がそれぞれ求められ
る。さらに、座標値の差Ｘ　’　　Ｘ　Ｈ−１と距離の
和ｄ、＋ｅ、が等しければ中心線ＣＬ上にあることがわ
かり、ｘ、−ｘｉ−１＜ｄ、＋ｅ−ならば中心線ＣＬか
ら外れた位置に自走式監視ロボット７があることがわか
る。

位置検出手段３６により位置計測結果は、ロボット側通
信装置３０と計測制御装置３１に送られる。ロボット側
通信装置３ｏは監視ロボット７の位置計測結果をアレー
アンテナ２７から漏れ同軸ケーブル２８、ホスト側通信
装置５５を介してホストコンピュータ５７にインプット
する一方、計測制御装置３１は前記位置計測結果を各種
ドライバ３２〜３５を経由して各種処理システム４２〜
４５に届けられ、並行的に進められる監視データの識別
と記録に使われたり、さらに過去の監視データを検索し
、比較するために使われる。すなわち、現在位置の座標
Ｑ１　（ａｌ、ｂ　、ｃ　）は監視データの識別や記録
ばかりでなく、過去の監視データの検索のためにも使わ
れる。

次に、ロボット位置計測作業と同時に進められる監視作
業について説明する。

初めに、被監視対象である地中型カケ−プル２の視覚系
による外観検査を説明する。

計測制御装置３１から外観検査指令を視覚系ドライバ３
２ａに出力し、このドライバ３２ａが外観検査指令信号
を受取ると、画像処理システム４２から監視対象面の明
細情報を受取り、図示しないアクチュエータを作動させ
て光ファイバー８の方向調節を行ない、光ファイバー８
から電カケープル２の監視対象面に光を照射させる。こ
のときには、視覚系ドライバ４２ａがＣＣＤカラーカメ
ラ１５を動作させて受光面の状態を検出する。具体的に
は、受光面の状態をＣＣＤカラーカメラ１５の感光部に
全画素が同一時点、同一期間の光学像を作り、この光学
像を光電変換して信号電荷として蓄積したＮＴＳＣ信号
に組み立てて画像処理システム４２に出力する。

画像処理システム４２では、アナログ形の映像信号をデ
ィジタル画像信号に変換して電カケープル２の亀裂や変
色の有無を調査し、この調査結果と計測制御装置３１か
ら視覚系ドライバ３２を通して受取った位置情報Ｑ、か
らアーム１１の先端までの座標情報を付加した計測点Ｍ
ｋ　（Ｘｋ。

ｙ　、ｚｋ）の情報と共にディジタル画像信号はに 通信装置３０へ出力される。また、画像処理システム４
２の前記調査結果は位置情報（計測点位置座標）Ｍ　　
Ｃ：ｘ　　、ｙｋ、ｚｋ）と共に計測制御に 装置３１へも出力され、報告される。

続いて、同じ位置Ｍｈ　　（Ｘｉ　、　　Ｖｉ　、　　
Ｚ　ｈ　）の調査を行なうため、計測制御装置３１から
温度計測指令を受けた温度系ドライバ３３ａが、焦電型
赤外線センサー６を動作させて非接触に遠赤外線を一定
時間内に入射させる。これにより照射された遠赤外線量
を電圧に変換して温度計測し、この計測値が温度データ
処理システム４３へ送られてディジタル量に変換される
。温度データ処理システム４３内では予め設定された範
囲内の温度か否か、また、必要ならば計測制御装置３１
、通信装置３０などを経由してホストコンピュータ５７
から過去の温度データを取寄せて、過去のデータとの差
から異常の有無が調査される。これらの調査結果が計測
点Ｍｋの位置情報と共にロボット側通信装置３０と計測
制御装置３１に出力される。

次に、電カケープル２はＣＣＤカラーカメラ１５や赤外
線センサ１６で異常が発見された場所、例えば計測点Ｍ
、を内部診断するため、計測制御装置３１から内部診断
系ドライバ３４に内部診断指令が出されると、内部診断
系ドライバ３４ａは超音波センサ１７を第７図のＡ位置
の場合のように電カケープル２の表面の法線方向に向け
て密着させて、超音波センサ１７を動作させる。第７図
は電カケープル２が単芯の例を示す。例えば電カケープ
ル２が単芯の架橋ポリエチレン絶縁ビニルジ−スミカケ
−プルの場合、最外周部６０はビニールシース、その内
周側に、テープ６１、遮蔽銅テープ６２、半導電層６３
、架橋ポリエチレン絶縁体６４、半導電層６５の順に囲
まれ、中心に導体６６が位置する構成となっている。

超音波センサ１７は、発振される超音波の周波数が０．
５〜２０ＭＨｚ付近の範囲の中で、被監視対象に適した
周波数が選択される。超音波センサ１７から鋭い音圧分
布を有する細径の超音波パルスが送波され、送波された
超音波パルスの中で速度が速く減衰が少ない縦波が最外
周のビニルシース６０とテープ６１の間、テープ６１と
遮蔽銅テープ６２の間、遮蔽銅テープ６２と半導電層６
３の間、半導電層６３と架橋ポリエチレン絶縁体６４の
間、絶縁体６４と半導電層６５の間、半導電層６５と導
体層６６との間などの境界層から第８図のように反射さ
れて超音波センサ１７に到達するまでの受波時間を計測
する。

第８図は横軸に超音波の送波から受波までの経過時間ｔ
（ｍｓ）、縦軸に超音波の受波時レベルｐ（ｄＢ値）の
−例を表示したものである。実際には、速度が遅く減衰
の大きい横波も反射される訳であるが、予め超音波の反
射の状況を調べておいて、不要の横波の除去するのが好
ましい。超音波センサ１７で計測した時間ｔは内部診断
処理システム４４へ送って、電カケープル２の表面から
反射層までの距離を計算する。

また、内部診断処理システム４４が保有する過去に計測
したデータと比較して、従来からあった反射層の距離変
化や反射層の消失、新しい反射層の出現などから電カケ
ープル２の異常の有無を調査できる。また、第７図のＢ
位置に示すように計測ヘッド１２をセットし、電カケー
プル２の表面で法線方向から約２０°傾けて、破線の方
向に超音波を送波しても計測することもできる。電カケ
ープル２の構成物の超音波縦波の速度はそれぞれ違って
いるが予め計測されているので、受渡までの所要時間か
ら距離を求めることができる。このようにして調査した
結果は位置Ｍｋと法線に対す角度の情報と共にロボット
側通信装置３０と計測制御装置１３１へ送られる。

ところで、視覚系計測手段３２、温度系計測手段３３お
よび内部診断系計測手段３４による一連の計測診断活動
とは別に、計測制御装置３１からのコロナ計測指令をコ
ロナ放電位置計測手段３５のアンテナ系ドライバ３５ａ
が受取ると、指向性アンテナ、例えば第１図のループア
ンテナ１９を旋回・傾斜させて、計測できる全方向につ
いてコロナパルスによる放射磁界の受信を行ない、この
磁界受信量をコロナデータ処理システム４５に送って磁
界の存在を検出している。このコロナパルスによる放射
磁界の測定により、コロナ発生源調査を行なうことがで
きる。

コロナデータ処理システム４５が磁界の存在を感知する
と、周波数０〜２００ＭＨｚ範囲の磁界強度分布（ｄＢ
値）に分析し、光センサ２０とルプアンテナ１９の間の
距離を光センサ２０の位置Ｑ、（ａ、、ｂ、、ｃ　　）
に加えたループアン＋　　　　　　　１　　　　　１　
　　　　１テナ１９の位置情報Ａ（ａｌ、ｂ、！、ＣＩ
）と、ループアンテナ１９の方角情報（θ１．ψ、すと
共に、コロナデータ処理システム４５内のメモリにスト
ックする。同時に、コロナデータ処理システム４５から
磁界強度分布と位置情報Ａ　（ａ　ｐ　。

ｂ　　ｃ　）、方角情報（θ１．ψ１）はロボッＩＩ’
　　　１ ト側通信装置３０と計測制御装置３１に送られる。

ここで、方角情報（θ１．ψ１）の０１はループアンテ
ナ１９の水平方向旋回角、ψ１は鉛直線に対する傾斜角
である。−度コロナ放電位置計測手段３５でコロナパル
ス磁界が検出されると、最大値を持つ磁界強度分布の位
置情報と方角情報から、コロナ発生場所をコロナデータ
処理システム４５で明らかにすることかできる。

また、通信装置３０へ送られた全ての情報は通信用信号
に変換されて、アレーアンテナ２７から漏れ同軸ケーブ
ル２８に送られる。アレーアンテナ２７は、漏れ同軸ケ
ーブル２８の放射指向特性に合せた指向性を持ち電子的
に制御できるようになっている。漏れ同軸ケーブル２８
で受信した信号はホスト側通信装置５５でホストコンピ
ュータ５７が取扱える信号に変換されてからホストコン
ピュータ５７に入力され、このホストコンピュータ５７
から入出力端末５８へ出力して監視室に居る監視人に報
告される。通信には、例えば４００ＭＨｚ帯、８００Ｍ
Ｈｚ帯などの周波数か使われる。さらに、計測制御装置
３１に報告された調査結果、異常部の画像データはホス
トコンピュータ５７のメモリに蓄積される。

逆１ご、監視人が入出力端末５８へ人力した操作指令は
ホストコンピュータ５７によりホスト側通信装置５５を
通して漏れ同軸ケーブル２８から送信し、これを受信し
たアレーアンテナ２７ではロボット側通信装置３０を介
して計測制御装置３１へ伝えられ、計測制御装置３１は
任意のドライバ３２〜３６に指令を出して実行させる。

これらの動作を行なうプログラムの関係を第９図に示す
。アーム１１の動作を含め自走式監視ロボット７の行動
の中心となる計測制御管理プログラム７０と自走式監視
ロボット７の走行を制御する走行関係プログラム７１を
計測制御装置３１か内蔵し、通信関係ブロムグラム７２
をロボット側通信装置３０か内蔵している。また、位置
データ処理システム４６は位置計測プログラム７３を、
コロナデータ処理システム４５はコロナ計測プログラム
７４を、画像処理システム４２は視覚系処理プログラム
７５を、温度データ処理システム４３が温度計測プログ
ラム７６を、また内部診断処理システム４４は内部診断
プログラム７７をそれぞれ内蔵している。そして、視覚
系手段、温度計測系手段および内部診断系手段の各プロ
グラム群７５．７６．７７と、もう１つのプログラム群
７０．７１および他のプログラム群７２．７３．７４は
計測制御管理プログラム７０を通してのみ接続された形
で互いに切離され、分散されているので、プログラム７
０を通してそれぞれが独立した動作をする。したがって
、それぞれの動作の関係付けは計測制御管理プログラム
７０が行なう。

この自走式監視ロボット７は、視覚センサとして例えば
ＣＣＤカラーカメラ１５により非検査対象の外観検査を
行ない、非接触温度センサとして例えば焦電型赤外線セ
ンサ１６により被検査対象の表面温度測定を行ない、内
部診断センサとして例えば超音波センサ１７で電カケー
プル２等の被検査対象の内部診断を行ない、指向性アン
テナとして、例えばループアンテナ１９でコロナパルス
発生源調査を行なっているから、従来の外観異常有無だ
けでなく、高温部分の発見、電カケープル２等の内部亀
裂や遮蔽銅テープ６２の切断など内部異常有無の発見、
さらには、コロナ放電の有無やコロナ放電している場合
はその場所の探知ができる。また、適当に設置した位置
標識８と関係付けて計測点の座標決定をしているから既
往の内部注意点などを探すのが容易であり、データベー
ス化して蓄積し、過去の経過を間合せて現状と比較し判
断することができる。自走式監視ロボット７はこのよう
に多機能な自動監視ができる上に、狭い洞道１で使える
ようにコンパクトである。

なお、本発明の自走式監視ロボットの一実施例では４輪
自走式の監視ロボットを例にとったが、モルレール形の
自走式監視ロボットであってもよい。

また、自走式監視ロボットを用いたロボット監視システ
ムを監視室内に数システム並設し、各監視システム毎に
入出力端末で音色の異なるブザー音を発するようにセッ
トしておけば、特定の監視システムの異常時に、対応す
るホストコンピュータが所要の粉末ブザーを鳴らすよう
にセットし、各ロボット監視システムに識別信号または
番号を付して警報報告や異常報告を行なうようにすれば
、監視人が一人で複数のロボット監視システムを監視す
ることができ、監視業務の多機能化、自動化の他に、省
力化を図ることができる。

〔発明の効果〕

以上に述べたように本発明に係る自走式監視ロボットは
洞道内を自刃走行して地中電流ケーブル等の洞道設備を
被検査物として、被検査物の外観検査だけでなく、被検
査物の表面温度や内部診断を非電気的な非破壊検査で効
率よく行なうことができ、しかも、被検査物としての洞
道設備の異常の有無を遠隔制御により監視できるので、
実施が困難な電気的非破壊試験の間隔をあけたり、その
試験回数を大幅に減少させることができる。

また、この自走式監視ロボットは非電気的な非破壊検査
である洞道設備の外観検査や温度計測、内部診断の他に
、計測点の位置測定を行なったり、コロナ放電位置を検
出してコロナ発生源調査をすることができ、洞道設備の
非破壊検査を多機能化して充実させることができる。

さらに、自走式監視ロボットは多自由度アームの先端に
備えられた計測ヘッドに視覚センサや非接触温度センサ
、超音波センサ等の非破壊検査用センサを備え、これら
の各センサで洞道設備を計測する一方、この計測データ
は処理され、半永久的な位置標識と関係づけて位置決め
保存してデータベース化できるので、長期間の繰り返し
使用を行ない得る一方、各種センサからの検査結果はオ
ンラインでリアルタイムに遠隔監視でき、監視精度を大
幅に向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る自走式監視ロボットの一実施例を
示す側面図、第２図は第１図に示された自走式監視ロボ
ットが走行される共同使用洞道内の洞道設備を簡略的に
示す断面図、第３図は上記監視ロボットに供えられる計
測ヘッドの拡大図、第４図は洞道内に設置される位置標
識の平面図、第５図は本発明の自走式監視ロボットのシ
ステム構成要素間の信号伝達関係を示すブロック図、第
６図は自走式監視ロボットの位置標識との関係で算出す
る説明図、第７図は洞道内に配設される地中型カケ−プ
ルの一例を示す単芯型カケ−プルの説明図、第８図は単
芯型カケ−プルの超音波計測例を示す説明図、第９図は
自走式監視ロボットのロボット側システム内に備えられ
るプログラムのブロック図である。 １・・・洞道、２・・・電カケープル、３・・・上下水
道管、４・・・ガス管、５・・・通信ケーブル、７・・
・自走式監視ロボット、８・・・位置標識、１０・・・
ロボット走行本体、１１・・・多自由度アーム、１２・
・・計測ヘッド、１５・・・ＣＣＤカラーカメラ（視覚
センサ）、１６・・・焦電型赤外線センサ（非接触温度
センサ）、１７・・・超音波センサ（内部診断センサ）
、１８・・・光ファイバ、１９・・・ループアンテナ（
指向性アンテナ）、２０・・・光センサ、２１・・・空
中超音波センサ、２２・・・半球状反射面、２３・・・
小反射領域、２４・・・中間反射域、２５・・・温度計
、２６・・・湿度計、２７・・・アレーアンテナ（通信
用アンテナ）、２８・・・漏れ同軸ケーブル、２９・・
・ロボット側通信システム、３０・・・ロボット側通信
装置、３１・・・計測制御装置、３２・・・視覚系計測
手段、３２ａ・・・視覚針ドライバ、３３・・・温度系
計測手段、３３ａ・・・温度系ドライバ、３４・・・内
部診断系計測手段、３４ａ・・・内部診断系ドライバ、
３５・・・コロナ放電位置計測手段、３５ａ・・・アン
テナ系ドライバ、３６・・・位置検出手段（位置計測手
段）、３６ａ・・・位置計測ドライバ、４２・・・画像
処理システム、４３・・・温度データ処理システム、４
４・・・内部診断処理システム、４５・・・コロナデー
タ処理システム、４６・・・位置データ処理システム、
５１・・・距離測定手段、５２・・・走行量検出手段、
５３・・・パルスジェネレータ、５４・・・パルスカウ
ンタ、５５・・・ホスト側通信装置、５６・・・ホスト
側通信システム、５７・・・ホストコンピュータ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　自走式のロボット走行車体に、計測ヘッドを先端に備
   えた多自由度アームを設けるとともに、前記走行車体に
   遠隔送受信可能なロボット側通信システムと各種計測手
   段を管理する計測制御装置とを備え、前記計測ヘッドに
   被検査物の外観を観察する視覚センサ、非接触温度セン
   サおよび被検査物の内部診断を行なう超音波センサ等の
   非電気的な非破壊検査用センサを設け、前記各種計測手
   段は各センサをそれぞれ動作させるドライバと各センサ
   の計測データを処理するデータ処理システムとを備えた
   ことを特徴とする自走式監視ロボット。