JPH08194054A - 金属管内のロボットの位置検出装置 - Google Patents
金属管内のロボットの位置検出装置Info
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- JPH08194054A JPH08194054A JP2218195A JP2218195A JPH08194054A JP H08194054 A JPH08194054 A JP H08194054A JP 2218195 A JP2218195 A JP 2218195A JP 2218195 A JP2218195 A JP 2218195A JP H08194054 A JPH08194054 A JP H08194054A
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- JP
- Japan
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- robot
- signal
- frequency
- metal tube
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L55/00—Devices or appurtenances for use in, or in connection with, pipes or pipe systems
- F16L55/18—Appliances for use in repairing pipes
Abstract
(57)【要約】
〔目的〕 分岐や曲がりを有する金属管内を遠隔制御の
もとに走行するロボットの位置を精度良く検出できる位
置検出装置を提供する。 〔構成〕 金属管(M) 内に電波を放射しロボット(R) か
らの反射波を受信する送受信手段(1〜7)を備えている。
金属管(R) 内に放射する電波の中心周波数は、この金属
管内を最低次の導波管モード伝播する電波の遮断周波数
と次に高次の導波管モードで伝播する電波の遮断周波数
との中間の値に設定されている。
もとに走行するロボットの位置を精度良く検出できる位
置検出装置を提供する。 〔構成〕 金属管(M) 内に電波を放射しロボット(R) か
らの反射波を受信する送受信手段(1〜7)を備えている。
金属管(R) 内に放射する電波の中心周波数は、この金属
管内を最低次の導波管モード伝播する電波の遮断周波数
と次に高次の導波管モードで伝播する電波の遮断周波数
との中間の値に設定されている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ガス管などの金属管内
を遠隔制御のもとに走行し作業するロボットの位置を検
出するための装置に関するものであり、特に、金属管内
を探索範囲とする電波式レーダー装置に関するものであ
る。
を遠隔制御のもとに走行し作業するロボットの位置を検
出するための装置に関するものであり、特に、金属管内
を探索範囲とする電波式レーダー装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】地中に埋設されるガス管は、作業員が入
り込めない程度に小径のものがほとんどである。このた
め、ガス管の埋設後にヒビ割れや腐食などに起因するガ
ス漏れ箇所の探査は、カメラを搭載した探査用のロボッ
トをガス管内に搬入し、遠隔走査のもとに走行させてい
る。このようなロボットを用いた探査システムでは、ロ
ボットの現在位置を検出することが必要になる。従来、
ガス管内のロボットに対するケーブルの送り出し量をエ
ンコーダを用いて計測したり、ロボット内の回転式距離
計の値をケーブルを介して管外に送信することなどによ
ってロボットの現在位置を検出している。
り込めない程度に小径のものがほとんどである。このた
め、ガス管の埋設後にヒビ割れや腐食などに起因するガ
ス漏れ箇所の探査は、カメラを搭載した探査用のロボッ
トをガス管内に搬入し、遠隔走査のもとに走行させてい
る。このようなロボットを用いた探査システムでは、ロ
ボットの現在位置を検出することが必要になる。従来、
ガス管内のロボットに対するケーブルの送り出し量をエ
ンコーダを用いて計測したり、ロボット内の回転式距離
計の値をケーブルを介して管外に送信することなどによ
ってロボットの現在位置を検出している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来のロボットの
位置検出方法では、ロボットへのケーブルの送り出し機
構やロボット内の回転式距離計にすべりが存在するた
め、位置の計測値にすくなからぬ誤差が生じるという問
題がある。また、特に後者の方法については、ロボット
内の電気系統に障害が発生して現在位置の通知が不能に
なると、ロボットが行方不明になってしまい、これをガ
ス管内から回収するのに多大の時間と労力がかさむとい
う問題がある。従って、本発明の一つの目的は、機構内
のすべりによる精度の低下が伴わず、しかもロボットの
電気系統に故障が発生してもその位置を検出できる位置
検出装置を提供することにある。
位置検出方法では、ロボットへのケーブルの送り出し機
構やロボット内の回転式距離計にすべりが存在するた
め、位置の計測値にすくなからぬ誤差が生じるという問
題がある。また、特に後者の方法については、ロボット
内の電気系統に障害が発生して現在位置の通知が不能に
なると、ロボットが行方不明になってしまい、これをガ
ス管内から回収するのに多大の時間と労力がかさむとい
う問題がある。従って、本発明の一つの目的は、機構内
のすべりによる精度の低下が伴わず、しかもロボットの
電気系統に故障が発生してもその位置を検出できる位置
検出装置を提供することにある。
【０００４】自由空間内を走行するロボットについて
は、上記問題点を解決するための位置検出装置として超
音波や光や電波を用いたレーダー装置が考えられる。し
かしながら、ロボットが走行するガス管は直管だけでな
く、分岐箇所や曲がり箇所などの不連続箇所も含む。曲
がりの箇所はとにかく、分岐箇所では超音波や光がそこ
に侵入できない場合があり、超音波や光が分岐箇所の先
のロボットの位置まで到達できないという問題がある。
従って、本発明の一つの目的は、分岐や曲がりを持った
金属管内を走行するロボットについても適用可能な位置
検出装置を提供することにある。
は、上記問題点を解決するための位置検出装置として超
音波や光や電波を用いたレーダー装置が考えられる。し
かしながら、ロボットが走行するガス管は直管だけでな
く、分岐箇所や曲がり箇所などの不連続箇所も含む。曲
がりの箇所はとにかく、分岐箇所では超音波や光がそこ
に侵入できない場合があり、超音波や光が分岐箇所の先
のロボットの位置まで到達できないという問題がある。
従って、本発明の一つの目的は、分岐や曲がりを持った
金属管内を走行するロボットについても適用可能な位置
検出装置を提供することにある。
【０００５】また、電波式レーダーでは、放射する電波
の波長と金属管の寸法との関係を十分考慮する必要があ
る。例えば、放射する電波の波長を金属管の寸法に比べ
て数倍もの大きな値に設定すると、電波が金属管内を伝
播できなくなる。逆に、電波の波長を金属管の寸法に比
べて小さくし過ぎると、前述した光の場合と同様の問題
が発生するだけでなく、伝播速度が異なる多数の伝播モ
ードが発生することから一つの反射源からタイミングの
ずれた多数の反射波を受信してしまい、測定精度の低下
を招くという問題がある。
の波長と金属管の寸法との関係を十分考慮する必要があ
る。例えば、放射する電波の波長を金属管の寸法に比べ
て数倍もの大きな値に設定すると、電波が金属管内を伝
播できなくなる。逆に、電波の波長を金属管の寸法に比
べて小さくし過ぎると、前述した光の場合と同様の問題
が発生するだけでなく、伝播速度が異なる多数の伝播モ
ードが発生することから一つの反射源からタイミングの
ずれた多数の反射波を受信してしまい、測定精度の低下
を招くという問題がある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明に係わる金属管内
のロボットの位置検出装置は、金属管内に電波を放射し
その反射波を受信する送受信手段を備えている。そし
て、金属管内に放射する電波の中心周波数は、金属管内
を最低次の導波管モードで伝播する電波の遮断周波数よ
りは高く、金属管内を次に高次の導波管モードで伝播す
る電波の遮断周波数よりは低い値に設定されている。本
発明の好適な実施例によれば、金属管内にＦＭ信号を放
射するＦＭレーダーの方式が採用される。
のロボットの位置検出装置は、金属管内に電波を放射し
その反射波を受信する送受信手段を備えている。そし
て、金属管内に放射する電波の中心周波数は、金属管内
を最低次の導波管モードで伝播する電波の遮断周波数よ
りは高く、金属管内を次に高次の導波管モードで伝播す
る電波の遮断周波数よりは低い値に設定されている。本
発明の好適な実施例によれば、金属管内にＦＭ信号を放
射するＦＭレーダーの方式が採用される。
【０００７】
【作用】本発明によれば、金属管内に放射される電波の
中心周波数ｆｏが、この金属管内を最低次の導波管モー
ドで伝播する電波の遮断周波数よりも少し高く、次に高
次の導波管モードで伝播する電波の遮断周波数よりも少
し低い値に設定される。例えば、金属管が直径Ｄｃｍの
円筒形であれば、最低次のＴＥ11モードの遮断周波数ｆ
ｃ1 は、 ｆｃ1 ＝（３×１０10）／（1.706 Ｄ）Ｈｚ ＝（17.58 ／Ｄ）×１０9 Ｈｚ ＝（17.58 ／Ｄ）GHz ・・・・・（１） であり、次に高次のＴＭ01モードの遮断周波数ｆc2は、 ｆｃ2 ＝（３×１０10）／（1.306 Ｄ）Ｈｚ ＝（22.97 ／Ｄ）GHz ・・・・・（２） である。
中心周波数ｆｏが、この金属管内を最低次の導波管モー
ドで伝播する電波の遮断周波数よりも少し高く、次に高
次の導波管モードで伝播する電波の遮断周波数よりも少
し低い値に設定される。例えば、金属管が直径Ｄｃｍの
円筒形であれば、最低次のＴＥ11モードの遮断周波数ｆ
ｃ1 は、 ｆｃ1 ＝（３×１０10）／（1.706 Ｄ）Ｈｚ ＝（17.58 ／Ｄ）×１０9 Ｈｚ ＝（17.58 ／Ｄ）GHz ・・・・・（１） であり、次に高次のＴＭ01モードの遮断周波数ｆc2は、 ｆｃ2 ＝（３×１０10）／（1.306 Ｄ）Ｈｚ ＝（22.97 ／Ｄ）GHz ・・・・・（２） である。
【０００８】従って、金属円管内に放射されるＦＭ信号
の中心周波数ｆｏは、 ｆｃ1 ＜ｆｏ＜ｆｃ2 ・・・・・（３） （17.58 ／Ｄ）GHz ＜ｆｏ＜（22.97 ／Ｄ）GHz ・・・・・（４） の範囲に設定される。これに伴い、最低次のＴＥ11モー
ドのみが伝播可能となり、ＴＭ01モード，ＴＥ01モー
ド，ＴＭ11モードなどの多数の高次のモードが伝播不能
となる。この結果、ロボットからの反射波が伝播速度の
異なる各種の伝播モードごとに異なるタイミングで多数
受信され、検出精度が低下するという問題が回避され
る。以下、本発明を実施例と共に更に詳細に説明する。
の中心周波数ｆｏは、 ｆｃ1 ＜ｆｏ＜ｆｃ2 ・・・・・（３） （17.58 ／Ｄ）GHz ＜ｆｏ＜（22.97 ／Ｄ）GHz ・・・・・（４） の範囲に設定される。これに伴い、最低次のＴＥ11モー
ドのみが伝播可能となり、ＴＭ01モード，ＴＥ01モー
ド，ＴＭ11モードなどの多数の高次のモードが伝播不能
となる。この結果、ロボットからの反射波が伝播速度の
異なる各種の伝播モードごとに異なるタイミングで多数
受信され、検出精度が低下するという問題が回避され
る。以下、本発明を実施例と共に更に詳細に説明する。
【０００９】
【実施例】図１は、本発明の一実施例に係わる金属管内
のロボットの位置検出装置の構成を示すブロック図であ
り、１はＦＭ信号発生部、２は信号分配部、３は送信ア
ンテナ、４は受信アンテナ、５はミキサー、６は高速フ
ーリエ変換部、７はＣＰＵである。
のロボットの位置検出装置の構成を示すブロック図であ
り、１はＦＭ信号発生部、２は信号分配部、３は送信ア
ンテナ、４は受信アンテナ、５はミキサー、６は高速フ
ーリエ変換部、７はＣＰＵである。
【００１０】ＦＭ信号発生部１は、時間と共に三角波状
に変化する電圧を発生する関数発生器と、この関数発生
器が発生した三角波の電圧を制御端子に受けて周波数が
三角波状に変化するＦＭ信号を発生する電圧制御発振器
とから構成されている。ＦＭ信号発生部１で発生された
ＦＭ信号の一部は、信号分配部２を通して送信アンテナ
３に供給され、ここから金属円管Ｍ内に放射される。
に変化する電圧を発生する関数発生器と、この関数発生
器が発生した三角波の電圧を制御端子に受けて周波数が
三角波状に変化するＦＭ信号を発生する電圧制御発振器
とから構成されている。ＦＭ信号発生部１で発生された
ＦＭ信号の一部は、信号分配部２を通して送信アンテナ
３に供給され、ここから金属円管Ｍ内に放射される。
【００１１】送信アンテナ３から金属円管Ｍ内に放射さ
れたＦＭ信号は、最低次のＴＥ11モードで金属円管内を
伝播してゆき、管内の適宜な箇所に存在するロボットの
金属部分や最後尾に搭載された金属反射板などによって
反射される。反射波は、最低次のＴＥ11モードで金属円
管Ｍ内を逆向きに伝播してゆき、受信アンテナ４に受信
される。受信アンテナ４に受信された反射波は、ミキサ
ー５の一方の入力端子に供給され、その他方の端子に信
号分配部２を通して供給されるＦＭ信号と混合される。
れたＦＭ信号は、最低次のＴＥ11モードで金属円管内を
伝播してゆき、管内の適宜な箇所に存在するロボットの
金属部分や最後尾に搭載された金属反射板などによって
反射される。反射波は、最低次のＴＥ11モードで金属円
管Ｍ内を逆向きに伝播してゆき、受信アンテナ４に受信
される。受信アンテナ４に受信された反射波は、ミキサ
ー５の一方の入力端子に供給され、その他方の端子に信
号分配部２を通して供給されるＦＭ信号と混合される。
【００１２】ミキサー５の各入力端子に供給されるＦＭ
信号は、送信アンテナ３から放射されたＦＭ信号がロボ
ットＲとの間を往復するのに要した伝播所要時間だけ時
間がずれている。このため、ミキサー５は、上記伝播所
要時間に比例する周波数のビート信号を発生する。この
ビート信号の周波数は、次段の高速フーリエ変換部６で
周波数スペクトルに変換され、ＣＰＵ７に供給される。
ＣＰＵ７は、高速フーリエ変換部６から供給されたビー
ト信号の周波数スペクトルを解析し、アンテナ３，４か
らロボットＲまでの距離を算定し、ロボットＲの位置を
定める。
信号は、送信アンテナ３から放射されたＦＭ信号がロボ
ットＲとの間を往復するのに要した伝播所要時間だけ時
間がずれている。このため、ミキサー５は、上記伝播所
要時間に比例する周波数のビート信号を発生する。この
ビート信号の周波数は、次段の高速フーリエ変換部６で
周波数スペクトルに変換され、ＣＰＵ７に供給される。
ＣＰＵ７は、高速フーリエ変換部６から供給されたビー
ト信号の周波数スペクトルを解析し、アンテナ３，４か
らロボットＲまでの距離を算定し、ロボットＲの位置を
定める。
【００１３】ＦＭ信号発生部１が発生するＦＭ信号の中
心周波ｆｏは、金属円管Ｍ内を伝播する最低次の導波管
モードであるＴＥ11モードの遮断周波数と次の高次モー
ドであるＴＭ01モードの遮断周波数との中間の値に設定
される。このように、周波数範囲を制限するためにも、
広い比帯域が必要なパルスレーダー方式よりも狭い比帯
域で十分なＦＭレーダーの方式が優れている。
心周波ｆｏは、金属円管Ｍ内を伝播する最低次の導波管
モードであるＴＥ11モードの遮断周波数と次の高次モー
ドであるＴＭ01モードの遮断周波数との中間の値に設定
される。このように、周波数範囲を制限するためにも、
広い比帯域が必要なパルスレーダー方式よりも狭い比帯
域で十分なＦＭレーダーの方式が優れている。
【００１４】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明に係
わる金属管内のロボットの位置検出装置は、金属管内に
放射する電波の中心周波数を、金属円管内の最低次と次
に高次の各導波管モードの遮断周波数の中間の値に設定
する構成であるから、最低次のモードの反射波のが受信
でき、検出精度が向上するという効果が奏される。
わる金属管内のロボットの位置検出装置は、金属管内に
放射する電波の中心周波数を、金属円管内の最低次と次
に高次の各導波管モードの遮断周波数の中間の値に設定
する構成であるから、最低次のモードの反射波のが受信
でき、検出精度が向上するという効果が奏される。
【００１５】また、本発明の好適な実施例によれば、パ
ルスレーダー方式ではなくＦＭレーダー方式が採用され
るので、近距離でも精度良くしかも比較的安価に位置検
出ができるという効果が奏される。
ルスレーダー方式ではなくＦＭレーダー方式が採用され
るので、近距離でも精度良くしかも比較的安価に位置検
出ができるという効果が奏される。
【図１】本発明の一実施例に係わる金属管内のロボット
の位置検出送受信の構成を示すブロック図である。
の位置検出送受信の構成を示すブロック図である。
１ ＦＭ信号発生回路 ２ 分配回路 ３ 送信アンテナ ４ 受信アンテナ ５ ミキサー ６ 高速フーリエ変換回路 ７ ＣＰＵ Ｍ 金属管 Ｒ ロボット
Claims (2)
- 【請求項１】金属管内を遠隔制御のもとに走行するロボ
ットの位置を検出するために前記金属管内に電波を放射
しその反射波を受信する送受信手段を備えた金属管内の
ロボットの位置検出装置であって、 前記金属管内に放射する電波の中心周波数は、前記金属
管内を最低次の導波管モードで伝播する電波の遮断周波
数と次に高次の導波管モードで伝播する電波の遮断周波
数との中間の値に設定されたことを特徴とする金属管内
のロボットの位置検出装置。 - 【請求項２】 請求項１において、 前記送受信手段は、 周波数が直線的に変化するＦＭ信号を発生するＦＭ信号
発生部と、 このＦＭ信号発生部が発生したＦＭ信号を前記金属管内
に放射し前記ロボットの金属部分で反射されたＦＭ信号
を前記金属管内から受信するアンテナ部と、 この受信されたＦＭ信号と前記ＦＭ信号発生部が発生し
たＦＭ信号とを混合して差周波のビート信号を発生する
混合部と、 この混合部で発生されたビート信号の周波数から前記ロ
ボットの位置を検出する位置検出部とを備えたことを特
徴とする金属管内のロボットの位置検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07022181A JP3132970B2 (ja) | 1995-01-17 | 1995-01-17 | 金属管内のロボットの位置検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07022181A JP3132970B2 (ja) | 1995-01-17 | 1995-01-17 | 金属管内のロボットの位置検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08194054A true JPH08194054A (ja) | 1996-07-30 |
| JP3132970B2 JP3132970B2 (ja) | 2001-02-05 |
Family
ID=12075633
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07022181A Expired - Fee Related JP3132970B2 (ja) | 1995-01-17 | 1995-01-17 | 金属管内のロボットの位置検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3132970B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014092417A (ja) * | 2012-11-02 | 2014-05-19 | Musashino Kiki Kk | 液位測定装置 |
-
1995
- 1995-01-17 JP JP07022181A patent/JP3132970B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014092417A (ja) * | 2012-11-02 | 2014-05-19 | Musashino Kiki Kk | 液位測定装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3132970B2 (ja) | 2001-02-05 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |