JPS61270088A - 鎖状移動ロボツトおよびその制御装置並びにその駆動方法 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は配管内などを移動しながら点検する鎖状移動ロ
ボットに係シ、特に、都市ガス用配管などの比較的管径
の細い配管内の点検に好適なものである。

〔発明の背景〕

配管内を移動して内部を点検する装置に関しては、例え
ば、石油パイプラインの管内探査装置がある。（日本鋼
管枝軸４９９（１９８３））この探査装置は、パイプラ
イン内を移動しながら管の肉厚等を検査するものである
が、装置自体は移動能力を持たずパイプツイン内部を流
れる流体に押されて流体と共に移動する方式を採用して
い為、。

また、このような移動方式のため、装置をパイプライン
に挿入する場所と回収する場所が異なる。

また、別の例として、パイプラインクローラ　　　　　
　　）（特開昭４７−１００４２がある。これは、パイ
プライン内部を自己推進する機能をもつが、機構が複雑
なため、大形になシ、直径が１０ｃＩｎφ以下の小口径
管の検査には適用できない。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、比較的小口径の配管内を自己推進する
ここのできる鎖状移動ロボットを得ることにある。

〔発明の概要〕

本発明の特徴は、少なくとも３個以上の物体と、前記物
体を鎖状に連結する連結手段と、連結された前記物体間
の間隔を伸縮する間隔伸縮手段と、前記間隔伸縮手段を
制御する制御手段とを備えた鎖状移動ロボットにある。

本発明の他の特徴は、配管を点検するためＫその配管内
に挿入されかつ複数の物体が鎖状に連結された自走式の
鎖状移動ロボットと、該ロボットを構成する物体に設け
られた点検装置１通信装置およびロボットの移動・停止
を制御する制御装置と、前記配管内に挿入されたロボッ
トを制御するステーションと、前記配管内に設けられた
前記ステーションからの制御信号を前記ロボットの通信
装置に送信しかつロボットからの信号を受信して前記ス
テーションに送る送受信機とを備えた鎖状移動ロボット
の制御装置にある。

本発明のさらに他の特徴は、配管内に多数の物体を鎖状
に連結して構成し几鎖状ロボットを挿入し、前記ロボッ
トを構成する多数の物体のうちの少数ずつを順次移動さ
せることによりロボット全体の移動ｔ−行わせるように
したことを特徴とする鎖状移動ロボットの駆動方法にあ
る。

〔発明の実施例〕

本発明は、伸縮可能な多数の関節を鎖状に連結した形状
のロボットに、生物のせん動運動に類似した運動形態を
応用することにより、良好な移動制御を行ない得るロボ
ットを提供するものである。

特に、直径が１０副以下の小口径の配管内を自己推進で
移動でき、ｉ九配管の内部に段差を有していたシ、直角
に曲ったエルボ部があっても移動することができ、さら
に配管の内部を１００ｍ以上移動して、内部状況を点検
できる鎖状移動ロボットである。

都市ガスなどで使用する直径が５０■〜８０籠程度の比
較的口径の小さなガス用導管を内部から点検するための
ロボットが具備しなければならない条件について考える
。以下にその条件を記す。

（１）　　ロボットは導管中を少なくとも入口から１０
０ｍ程度まで進んで点検した後、入口までもどる必要が
ある。

（２）導管には途中に数ｍ〜１ｃｒｎ程度の段差が存在
することがあシ、ロボットはそれを乗り越えて進まなけ
ればならない。

（３）導管には途中に、はぼ直角に曲ったエルボ部が存
在し、ロボットは、このエルボ部も通過できなければな
らない。

（４）　　ロボットは必要に応じて、導管の肉厚の測定
などの導管の健全性に関する検査作業をしなければなら
ない。

（５）　　ロボットは必要に応じて、自己の存在する位
置を確認しなければならない。

（６）　　ロボットは必要に応じて、地上ステーション
この間で通信ができなければならない。

（７）導管の断面形状は常に一定半径の円とは限らず、
２０％程度の歪みの存在することがあシ、ロボットは、
ある程度偏平な導管でも通過できるように十分小さなも
のでなければならない。

これらの条件を検討すると、ロボットに車輪を付けて移
動させることは極めて困難である。例えば（２）に記し
たような１ｃＩｎの段差を乗シ越えるには車輪の直径は
少くとも２０以上必要だが、導管の直径が５０ｍでしか
も２０％程度の歪みがある場合にロボットが２ｃｒｎの
直径の車輪をもつことは非常に難かしく、シかも直角の
エルボ部を曲って通過させることはさらに難かしい。

また、エルボ部を曲って１００ｍ以上進以上外ければな
らないロボットに、通信や動力を供給するためのケーブ
ルを取りつけて、地上のステージ百ンと結ぶことも困難
でちる。ロボットが１００ｍ以上のケーブルを引きづる
と、そのケーブルのけん引力は非常に大きなものとなシ
、特に通過す　　　　　　　）。

るエルボの数が増加するにつれ、必要なけん引力は幾何
級数的に増大し、数１０Ｋｆｆ以上にもなる。

このような力を、小形のロボットに出させることは非常
に難かしいことでおる。またロボットは、前記の（４）
、（５）、（６）のような、点検手段、自己位置確認手
段２通信手段をもたなければならない。これらの条件を
満足するロボットのイメージを次にまとめる。

（１）　　ロボットは、ケーブルをけん引しないタイプ
でなければならない。ケーブルをけん引するとすれば、
極めて細く、可とり性があシ、かつ摩擦の少ない、ファ
イバーのようなケーブルに限られる。

（ＩＩ）　　ロボットは、その通過断面積が小さい必要
があシ、５０１１１１φの導管に対しては、４０ｍｍφ
以下の断面にしなければならない。

０１Ｄ　　このように小さな通過断面積のロボットに、
通信、検査９位置決め、移動などの各機能を持たせるた
めには、各機能ごとにロボットを分割し、それらを鎖状
に連結した構造にせざるを得ない。

６／シ　　このように、ケーブルを持たないロボットで
は、途中で故障が発生しないように信頼性の高いもので
なければならない。

このような配管内移動式点検ロボットを実現するために
本発明では具体的に次の様にした。

（ａ）　　通信２位置決め、肉厚測定などの機能を分散
して、それぞれ球状のカプセルに収納し、それらカプセ
ルを鎖状に連結することで、管内通過断面積を小さくし
た。

（ｂ）　　各カプセルを弾性体または自在連結器で連結
することにより、直角に曲ったエルボ部でも通過できる
ようにした。

（Ｃ）　　連結されたカプセル間の距離全伸縮できるよ
うにし、鎖状のカプセルのそれぞれの間隔を一定のシー
ケンス制御で伸縮できるようにすることで、ロボットの
前進、後進の移動をできるようにした。

（ｄ）　　間隔を伸縮させるシーケンス制御の情報は、
隣接したカプセルのみに伝達しただけで全体の移動が可
能な構造とし、カプセルの数が増大してもケーブルの本
数が増大しないようにし、全体を小形にすると共に信頼
性を確保するようにした。

（ｅ）各カプセルには、それぞれ独立した電源を持たせ
、一部のカプセルの伸縮機能が喪失しても、全体の移動
機能は確保できる構造にして信頼性を向上させた。

（ｆ）　　ｆｉ上の固定ステーションとロボット間の通
信は音波又は光を用いることにより、ケーブル無しでの
通信を実・現し、ケーブルをけん引するための負荷を不
要にした。

（ロ）各カプセルに電源を有する構造にしたことにより
動力用のケーブルも不要にした。

（ｈ）　　配管内でのロボットの位置を検出するために
、ロボット側又は固定ステーション側の一方に音波の送
′信器を備え、他方に音波の受信器を備え音波の時間遅
れから、ロボットと固定ステーションの間の距離を検出
できるようにした。

０）　ロボットの特定のカプセルに、うず電流式探触子
または、導波棒付きの超音波探触子を設置することで、
水無しで配管の肉厚測定ができるようにした。

以下、本発明の実施例を図面に基づき詳細に説明する。

第１図は、配管内を移動して点検するための鎖状移動ロ
ボットの全体システム構成図である。このロボットシス
テムは、地中に埋設された配管１の中に挿入されこの中
を移動する鎖状移動ロボット１０００、地上に設けられ
前記ロボツ）１０００を制御するステーション２０００
．および配管１内に設けられ前記ステーション２０００
からの制御信号をロボツ）１０００の通信装置１６００
に送信しかつロボツ）１０００からの信号を受信してス
テーション２０００に送る送受信機２から構成されてい
る。ステーション側の送受信機２はマンホール３から配
管１内に挿入する。鎖状移動ロボッ）１０００は、多数
の物体ａｌ　＋　”Ｎ　＋・・・・・・ａＮ　（少なく
とも３個以上）と該物体を連結する連結手段ｂ１　、ｂ
Ｎ　＋・・・・・・ｂＮ−１とから構成され　　　　　
１ている。前記物体”１２　”鵞＋・・・・・・８％は
この実施例では球形のカプセルで構成している。多数の
物体ａ１　＊　”２　＊・・・・・・ａＮのうち大部分
は移動するための機構として使用されるが、ステーショ
ン側送受信機２に最も近い物体（カプセル）には、ロボ
ット側通信装置１６００及びロボットの移動・停止を制
御してロボットの位置決めを行う制御装置１５００を格
納している。またロボット側の点検装置１４００、点検
制御装置１３００もステーション側送受信機２に近いカ
プセルに格納しているが、この方がカプセル相互間の配
線数を減少する上で都合がよい。以上により、地上ステ
ーション２０００からの指令により、点検９位置決め。

通信などを行ないながら、配管内を移動するロボットが
実現できる。すなわち、鎖状移動ロボット１０００は、
地上ステーション２０００からの指令により、配管１内
を前進または後進し、一定の移動距離ごと、あるいは地
上ステーション２０００からの指令により配管１の適宜
箇所の肉厚などを測定し、そのデータを地上ステーショ
ン２０００に送信するか、または、鎖状移動ロボット１
０００内の記憶装置に、位置データと共に記録するよう
になっている。また、鎖状移動ロボットは、あらかじめ
計画された時刻に音波を発信し、その音波を地上ステー
ション内の通信装置２１００が受信した時刻から、配管
１内での鎖状移動ロボット１０００の位置を計算する。

なお、前記多数の物体”１　＋　ａＮ　＊・・・・・・
ａＮのうち移動するための機構として使用される物体に
はそれぞれ移動機構１１００及びそれを制御する移動制
御装置１２００が備えられている。また、第１図におい
て、２２００ｔｉオペレータコンソール、２３００はス
テーション側信号処理装置、２４００はステーション側
位置決め装置である。

第２図は、本発明による鎖状移動ロボットのシステムを
説明する図である。配管内の鎖状移動ロボット１０００
と地上ステーション２０００（ｌＤＩ’１Ｊｌｌは、音
波又は光により通信を行なう。鎖状移動ロボットは、移
動機構１１００と、その制御を行なう移動制御装置１２
００．配管の肉厚測定などの点検を行なう点検装置１４
００とその制御を行なう点検制御装置１３００、鎖状移
動ロボット１０００の配管内での移動・停止を制御して
位置を決めを行うための制御装置１５００ｓさらにこれ
らの各装置と地上ステーション２０００この通信を行な
うためのロボット側通信装置１６００から構成されてい
る。一方、地上ステーション２０００は、鎖状移動ロボ
ット１０００この通信を行なうためのステーション側通
信装置２１００゜ロボットの位置決めをするためのステ
ーション側位置決め装置２４００．オペレータコンソー
ル２２００および、ロボットからのデータを処理・記録
するためのステーション側信号処理装置２３００から構
成されている。

以下、このロボットシステムに関し、構成要素別にその
具体的実施例を説明する。

第３図は、鎖状移動ロボット１０００の形状の概念を示
したもので、Ｎ個のカプセル（ａ＋　＋”２＋・・・・
・・ａに）と、それらのカプセルを相互に連結するＮ−
１個の連結手段（ｂ＋　＋　ｂｚ・・・・・・ｂに−１
）から成る。各カプセルのうち、特定のカプセルは、通
信機能１点検機能９位置決め機能をもつが、大多数のカ
プセルは、移動機能のみをもつ。まず、このような鎖状
移動ロボットの移動機能について説明する。

第４図は、第３図の鎖状移動ロボットの一部を拡大して
示した図であり、移動機構を球形カプセル１１１Ｋ　（
Ｋ＝１．２．・・・・・・Ｎ）に内蔵した例である。球
形カプセル１１１に内には、ソレノイドコイル１１４に
、電池１１５に、：／レノイドコイルへの電流を制御す
るための制御回路１１６に、　ソレノイドコイルの中心
を貫通し、ソレノイドコイルに流れる電流の方向により
、ソレノイドコイルを出入シする棒磁石１１３Ｋが設け
られている。また、球形カプセルと隣シの球形カプセル
間に継ぎ手１１２にで接続されている。連結手段はこの
継ぎ手１１２にと前記棒磁石１１３にで構成される。こ
のような構成により、隣接する球形カプセルの間隔は、
棒磁石１１３Ｋがソレノイドコイル１１４Ｋに出入りす
ることで変化させることができ、この間隔を変化させる
ことにより、鎖状移動ロボットをｍ前進あるいは後進さ
せることができる。ばね１１７には、ソレノイドコイル
１１４Ｋに通電しない時に、カプセルの間隔を完全に伸
びた状態か又は完全に縮んだ状態にするためのもので、
このばねにより、ソレノイドコイル１１４にへの電流の
０Ｎ−ＯＦＦのみで前記連結手段の伸縮が可能となる・
。ｉ丸線ぎ手１１２にもコイルバネで形成する。すなわ
ち、この鎖状ロボットは、直角に曲った配管を通過する
必要がアシ、このため、連結手段の継手部は配管の曲シ
に沿って曲がることができるように可撓性物体で構成さ
れていなければならないためである。また、カプセル間
をソレノイドで伸縮させる際は、このコイルバネ（継ぎ
手１１２Ｋ）が伸縮してはならない。継ぎ手が伸縮する
と移動能率が低下する。したがって継手部のコイルバネ
は、伸縮せず、中心軸が曲がる機能のみを有するヘリカ
ルカプラリングのようなものを用いるのがよい。伸縮を
防止する手段として、コイルバネの内部にワイヤを通し
て引張った状態にしておくことによっても伸縮は防止で
きる。また球形カプセル１１１には、管内の段差や曲管
部を通過する際に、スムースに通過できるように外面球
状を球形にするのがよい。

第５図は本発明による鎖状移動ロボットの移動のメカニ
ズムを概念的に説明した図である。説明を簡単にするた
め、４個の球形カプセルが連結されている場合を例にと
る。さて第５図において、まず状態Ａｏ１すなわち、す
べての連結部が伸びた状態から、右方向に進行する場合
を想定する。

まず連結部ｂ！を縮じめて、カプセルａ１を右に移動し
状態Ａ１にする。次に、ｂｌを伸ばし、同時にｂｌを縮
めることで８１を右に動かしＡ２の状態にする。同様に
Ａ３の状態を経てＡ４の状態にする。この人４の状態は
Ａｏと同じ状態であるが、ロボット全体は右方向に少し
進んでいる。このようにＡＯからＡ３の状態をくシ返し
実現することで、ロボットは右方向に進行することがで
きる。ＡＯの状態から進行方向を逆にするには次のよう
にする。まずｂ３を縮める。次にｂ３を伸ばしｂｌを縮
める。次にｂｌを伸ばしす、を縮める。

次にｂｌを伸ばす。この動作をくシかえずことで、第５
図の進行方向と逆の進行ができる。すなわち、第５図に
おいて、右方向に進めるか左方向に進めるかは、各連結
部の伸縮の順序のみを変更すればよい。この移動方式で
は、進行方向を変えるために、何ら機械的逆転装置を必
要としないことが大きな特徴である。第６図は、すべて
の連結部が縮んだ状態ＡＯ’から右方向に進行する場合
の例を示したものである。状態ＡＯ’からｂ３を伸ばし
て状態ＡＩ’を実現する。次にｂ３を縮めてｂ雪を伸ば
すことで状態Ａ２′にする。同様にす、を縮めてｂｌを
伸ばし、次にｂｌを縮めて状態Ａ４’にすると、これは
ＡＯ’と同じ状態でロボット全体が右方向に進んでいる
。これらの動作をくシかえずことで右方向に進めること
ができる。この場合も、進行方向を逆にするには、連結
部の伸縮の順序のみを変えればよいことは明らかである
。

以上の動作において、同時刻に移動するカプセルは１個
で良いが、移動の能率（速度）を高める観点からは、適
宜間隔ごとに１個を移動させ７′？、シ、複数個ずつ移
動させてもよい。原理的には、多数個に対し少数個を移
動することは、多数個の方の摩擦力の方が大きいので、
可能である。例えば、３Ｎ個の球形カプセルがあシ、そ
れらをＮ個ずつの３つのブロックに分け、それぞれのブ
ロックが、独立に第５図の様な動作をしても移動が実現
する。

要するに、多数個のカプセルに対して少数個のカプセル
を動かすのであれば、連結部の伸縮に対し、該当するカ
プセルのみが摩擦力に勝って動き、他のカプセルは摩擦
力のため、連結部が伸縮しても動くことはない。したが
って、移動に際して、配管壁に何らかの手段で動くべき
でないカプセルを固定させる必要は全くなく、極めて簡
単な機構で移動が実現できる。ただし、各カプセルと配
管内面の摩擦力には、ばらつきがあるので、同時に移動
するカプセルの数は全体の１／４〜１１５が適尚である
。また、ロボット側の通信装置１６００゜制御装置１５
００．点検装置１４００を搭載する　　　　　１カプセ
ルは、移動機構を搭載できない場合もあるが、本発明の
ロボットでは、移動機構をもたないカプセルに対し、移
動機構をもつカプセルが十分多ければ、移動に何ら支障
はない。たとえば第１図において、ステーション側送受
信機２に近い側の数個のカプセルが全く移動機能を保持
しなくても、その部分を他の部分の移動機構がけん引す
るか、後から押すことにより移動することが可能である
。

次に第７図、第８図および第４図を使って、鎖状移動ロ
ボットの移動の制御方法について説明する。第４図にお
いてに番目（Ｋ−１，２，３，・・・・・・Ｎ）の球形
カプセル１１１に内の磁石１１３には、ソレノイドコイ
ル１１４Ｋに電流が流れているときは、カプセル内に引
き人まれて、球形カプセル１１１にと隣シのカプセル（
１１１に＋１）の間隔は縮んだ状態になる。ソレノイド
コイル１１４Ｋに電流が流れていない時には、ばね１１
７Ｋにより、磁石１１３Ｋがコイルから出された状態に
なシ、カプセルの間隔は伸びた状態になっている。この
ような制御は第７図の制御回路１１６にで実現できる。

第７図は、１１１にのカプセル内に収納された制御回路
１１６にとソレノイドコイル１１４Ｋを示すものである
。この回路において、ｅｚは、前進、後進を制御するだ
めの入力端子である。ｅｇが′Ｈ”（論理１高”状態）
にあるとする。このときはＡＮＤ　Ｇａｔｅ　ｌがＯＮ
状態となってお夛、入力端子ＣＫにパルスが入力される
と、ＯＮＥ　８ｈｏｔにそのパルスが入力され、ＯＮＥ
　８ｈＯｔは、一定時間′″Ｈ”状態のパルスを出力し
、トランジスタＴをＯＮ状態にして、ソレノイドコイル
１１４Ｋに電流を流すようになっている。なお、ＯＲＧ
ａｔｅは、入力信号ＣＩ又はｄ、を反転し、ＯＮＥ　５
ｈｏｔはパルスの立上シにより、動作するものとする。

この制御回路１１６にでは、ＣＪＮＥ　５ｈｏｔの出力
パルスを端子ｆｔに出力するようになっている。また、
入力ｅ！が”ぴ（論理１低”の状態）では、入力４区に
よって、ソレノイドに電流を流すようにしである。さて
、このような制御回路１１６Ｋｔ−に＝１．２．・・・
・・・Ｎに関し、第８図のような構成にすることにより
、鎖状移動ロボットの移動を制御することができる。

すなわち、第８図では、第７図の１１６にの回路の各入
出力端子Ｃｌ、ａＫ、ｅ、、ｆエ　に関し、次のように
接続しである。Ｃｔ　　（Ｋ−＋２．３．・・・・・・
Ｎ）には、１つ前のｆ　Ｉｃ−１（Ｋ＝ｇ２　＊　３　
＊　””Ｎ　）を接続する。ｄｘ　（Ｋ＝１．２．・・
・・・・Ｎ−１）には１つ後のｆ　Ｋ＋１を接続する。

６ｘ　　（Ｋ＝１．２゜・・・・・・Ｎ）はすべて共通
に接続する。また、ＣＩとｄＮの入力端子には、オシレ
ータ１２１０から信号がＧａｔｅを通して入力される。

このＧａｔｌ！ｉは、７リツプ・フロップ１２２０によ
り制御される。

また、共通に接続され丸缶ａｔ　　（Ｋ−１，２，・・
・・・・Ｎ）には、クリップ・フロップ１２３０から制
御信号が入力される。フリップ・フロップ１２３０は、
前進・後進の制御をするもので、入力Ｓ３によりセット
され邊これにより、各入力端子Ｌｘ（Ｋ−１，２，・・
・・・・Ｎ）はすべて＠Ｈ′″状態となシ、このときは
前進となる。また、入力Ｒ１にリセット信号が入力され
ると、６Ｋ　（１（ｍｌ、２．・・・・・・Ｎ）のすべ
てが１Ｌ”状態となシ、後進動作をする。クリップ・７
０ツブ１２２０は、移動／停止の制御をもるものでＳｍ
にセット信号が入力されると移動状態、Ｒ１にリセット
信号が入力されると停止状態になる。

さて、オシレータ１２１０は、常に一定の間隔でパルス
を出力している。クリップ・フロップがリセット状態に
あると色は、ＱａｔｅがＯＦＦ状態のため、オシレータ
パルスは、制御回路１１６Ｋ（Ｋ−１，・・・・・・Ｎ
）には送出されず、シ九がって、ソレノイドコイルには
電流が流れないので、前進も後進もしない。フリップ・
フロップ１２３０がセット状態で、各入力端子ｅｘ　（
Ｋ＝１．２．・・・・・・Ｎ）が＠Ｈ″′の状態で、か
つ、クリップ・フロップ１２２０もセット状態になると
、オシレータのパルスは、先ずＣ１の入力端子に入力さ
れる。

（共通に接続されているｄ、にも入力されるが、入力端
子ｅＮが＠　Ｈ＠″状態ため、内部では受けつけられな
い。）さて、ＣＩの入力パルスにより、制御回路１２０
１内のトランジスタは一定時間ＯＮ状態になシ、ソレノ
イドコイル１１４１に電流が流れ、カプセル１１１１と
１１１２の間の間隔は縮む。縮んでいる期間は、出力端
子ｆｌに第９図のタイムチャートのｆｌ、Ｃ！に示した
波形が出力される。隣シのソレノイドコイル１１４２は
、ｆｌの立下シ信号から電流が流れはじめ、第９図のｆ
ｌ　、ｃ＠に示した波形の期間、カプセル１１１２と１
１１３の間の間隔が縮む。このとき、カプセル１１１１
とカプセル１１１２の間の間隔は、スプリング１１７１
により伸びる。このような動作を順にくシかえずことに
より、前進運動が可能になる。これらの制御動作におい
て、オシレータ１２１０から出力されるパルスの間隔は
、１つ前に送出され九パルスによる動作が、数個光のカ
プセルに伝達されているとき、次のパルスが送出される
ように適宜調整すればよい。１つ前に送出されたパルス
による動作が、第Ｎ番目のカプセルまで伝達するまで次
のパルスの送出を待つ必要はない。この移動方式では、
数個に１個のカプセルが動作すれば、全体として移動で
きるのであ）、あまシ厳密な調整は必要としない。さて
、クリップ・フロップ１２３０がリセット状態なら、各
入力端子ａｔ　（Ｋ＝１．２．・・・・・・Ｎ）はオフ
状態となシ、このときは、各制御回路１２０にの入力端
子Ｏｆ　（Ｋ＝＋１．２．・・・・・・Ｎ）への信号は
受けつけられず、入力端子ｄｉ　（Ｋ＝１．２．・・・
・・・Ｎ）への信号が受けつけられる。したがってオシ
レータ１２１０の信号は、第Ｎ番目の制御回路１１６Ｎ
の入力端子ｄＮで受けつけられ、信号は逆にうしろ隣シ
へと伝達される。したがって、移動動作は、逆になシ、
後進動作となる。以上述べたように、各カプセルの制御
回路は第７図に示すごとく、極めて少ない素子数で移動
動作が実現できる。また、第８図に示すごとく、各カプ
セル間を結ぶ信号線の数も少く、隣同志で結線する線数
は２本、先頭から後尾まで共通で結線する線数が１本、
先頭と最後部を結線する線数が１本の合計４本のみであ
る。この本数は、カプセルの数が増加しても変らない。

なお、これら制御信号等をカプセル間で受授するには、
必要な信号線の本数を束ねたものをコイル状にしてカプ
セル間を結合すればよい。コイル状にすることで、カプ
セル間の伸縮に対応させることができる。また、連結手
段の中心に光ファイバーを通し、７オトカプラによって
カプセル相互間の信号授受を行なうことも可能である。

第１０図、第１１図は、鎖状移動ロボットの他の制御法
に関する実施例である。この実施例では制御の信頼性を
上げるために几長性をもたせである。第１０図は第７図
とほぼ同じであるが、異なる点は制御回路１１６Ｋ（Ｋ
＝１．２，３．・・・・・・Ｎ）に出力端子２区をあら
たに追加しである。これはあらたに設けたワンショット
回路により、出力ｆ！の立下りのタイミングから一定時
間幅のパルスを出力するもので、その時間幅はｆｘの出
力パルスの時間幅と同じにしである。また入力端子ｈｘ
、ｌｘをあらたに設け、それぞれｃＨ，ｄｌと内部でＯ
Ｒを取るようにしである。このように構成された制御回
路は第１１図に示すように各端子間を結合される。第１
１図では、１１６Ｋから１１６に＋５１での回路の接続
法を示しであるが、Ｋ−１〜Ｎまで同様の接続をする。

この接続では入力ｃＨ，ｄ（、ｅＨおよび出力ｆｘにつ
いては第８図と全く同じである。第１０図で追加した入
出力、すなわち、ｇ、、ｈ、、ｉ区（Ｋ＝１．２゜・・
・・・・Ｎ）に関して、次のように接続する。すなわち
、すべてのＫ（Ｋ−１，２，・・・・・・Ｎ）に関し、
出力ｇｔは、入力ｈｈ！および入力ｉ　Ｉｃ−２に接続
する。ただし、入力り、、ｉ、および出力ｇＮは何も接
続しない。また、入力ｈ３、およびｌＮ−１は、第１２
図に示すように接続する。すなわち、入力り、およびｉ
　、、には、発振器１２１０の出力と７リツプ・フロッ
プ１２２０の出力のＡＮＤ出力をワンショットで遅延し
た信号を接続する。

この遅延時間は、各制御回路１１６にの出力ｉｔ又はｇ
ｘのパルス幅と同じにしておく。

このような制御回路を鎖状移動ロボツ）Ｋ適用すると、
ロボットのカプセルのうちのいくつかのカプセルが故障
しても、全体としての移動機能を失なうことがない。極
端な場合は、鎖状のカプセルが１個おきに故障しても移
動可能である。それは、例えば前進動作の場合に、第８
図の例では、Ｋ番目の出力信号ｆＫは次のに＋１番目の
ＣｈＩにのみ伝達される。したがって、Ｋ番目の制御回
路が何らかの原因で故障し、出力ｆ、が出力されない場
合は、Ｋ＋１′！Ｉｔｒ目以降には一切信号が伝わらな
いのでそこで移動が停止する。しかし、第１０図〜第１
２図を使って説明した例では、Ｋ番目の出力信号ｆｘが
、Ｋ千１番目に伝達されると共に、ｇｘの信号が、ｆｘ
の信号よシ少し遅れてに＋２番目にも伝達される。した
がって、Ｋ＋１番目が故障しても、Ｋ＋２番目は、Ｋ＃
目の出力信号により、制御されるので、それ以降の移動
動作を継続することができる。以上説明したように、第
１０図〜第１２図の制御方式を用いると、鎖状移動ロボ
ットの一部が故障しても全体の移動機能が失なわれるこ
とがなく信頼性が向上する。なお、同様の考え方によＦ
ｔ、Ｋ番目の信号をに＋１．に＋２のみでなく、さらに
に＋３に伝えることによりさらに几長度は増し信頼性は
向上する。また上記説明は、前進動作のみについて説明
したが逆方向の移動も全く同様であり、ただ、Ｋ番目の
信号をに一！−１，に−２・・・・・・と伝達すればよ
い。

次にロボットの位置決め法について説明する。

第１３図は本発明の鎖状移動ロボットの位置決めをする
に好適な一実施例である。図において鎖状移動ロボット
に搭載しているロボットの移動・停止を制御する制御装
置１５００は、発振器１５１０から発生するクロックパ
ルスをタイマ１５２０ｆ計数し、一定計数の後、音波発
生のためのパルスを増幅器１５３０に送る。増幅された
信号はスピーカ１５４０により音波となって配管内に出
力される。この音波は、配管内気体の音速Ｖｏと距離り
によって決まる一定時間ｔの遅れをもって、ステーショ
ン側位置決め装置２４００のマイクロフォン２４１０に
より検出され、その電気信号は増幅器２４２０で増幅さ
れたのち、タイムビックオフ２４３０により検出時刻が
おさえられる。この検出時刻信号は時間差測定器２４５
０に入力される。一方、ステーション側位置決め装置２
４００には発振器２４６０とタイマ２４７０があシ、タ
イマ２４７０から、一定時間間隔ごとにパルスを発生さ
せ時間差測定器２４５０に入力される。この際、ステー
ション側タイマ２４７０の出力と鎖状移動ロボット側タ
イマ１５２０の出力は同時または既知の時間差をもつよ
うにあらかじめ調整する。このために、ステーション側
位置決め装置内には、タイマをリセットするためのリセ
ット装置２４８０を用意しておく。鎖状移動ロボットを
配管内に入れる前に、このリセット装置により、タイ−
ｆ２４７０とタイｆｆ１５２０を同時にＡｌｌ　。

Ｒ４の信号でリセットする。これにより、いわば、２つ
の時計を合わせておくことができる。ステーション側と
ロボット側の双方の発振器２４６０及び１５１０に、例
えば高精度の水晶発振器を使えば、１０−？程度の精度
が得られ、双方のタイマを合わせてから１時間後の相互
間の時間誤差は、３６０μｓ程度以内にできる。さて、
時間差測定６２４５０では、タイムビックオフ２４３０
の出力パルスとタイマ２４７０の出力パルスの間の時間
差を測定する。この時間差情報は、ステーション側信号
処理装置２３００に送られて、ロボットの現在位置の情
報に変換される。いま、タイマ１５２０とタイマ２４７
０に同時に出力があったとすれば、ロボットの現在位置
すなわち、マイクロフオ／２４１０とスピーカー１５４
０の距離りは Ｌ＝Ｖｏｔ　　　　　　　　　・・・・・・・・・（１
）によって決められる。ここに、ｔは、時間差測定器２
４５０で測定された時間差、すなわち、スピーカ１５４
０から発せられ丸音波が、Ｌの距離を伝ばんしてマイク
ロフォン２４１０に到達するまでの時間遅れである。Ｖ
Ｏは配管内気体の音速である。ただし式（１）が成立す
るのは、配管内の気体に流れのない場合である。いま、
配管内に、■の速度で気体が流れていれば、距離りは次
の式（２）で決められる。

Ｌ−ｔ　ＣＴｏ　±Ｖ　）　　　　・・・・”（２）た
だし、＋はスピーカー１５４０側からマイクロフォンの
方向に気体が流れている場合、−はそ　　　　　　）。

の逆に流れている場合である。この流速Ｖは、別途配管
内流速を測定することで得ることができる。

さて、例えば、音速Ｖｏが３５０ｍ／＠、発振器精度が
１０−７とすれば、双方のタイマ２４７０及び１５２０
を一致させてから１時間後の距離の誤差は）約１０５１
程度に治まる。この程度の誤差は、実用上差し支えない
。

以上のように、ロボット側とステーション側の独立した
タイマにより、それらの時刻をあらかじめ一致させてお
くことで、ロボットとステーション間に何らのケーブル
を接続することなく、笑用土問題とならない精度で、ロ
ボットの位置を決めることができる。

第１４図は、鎖状移動ロボットの位置決めをする別の方
法である。この方法では、ロボット側位置決めをする制
御装置１５００において、タイマ１５２０からの出力を
スピーカー１５４０のほかに増幅器１５５０を介して発
光素子１５６ｏに入力させ、音波と光を同時に発生させ
る。ステーション側位置決め装置では、音波をマイクロ
フォン２４１０で受けるほかに、受光素子２５９１にて
光を受光する。受光素子２５９１で光を電気信号に変換
し増幅器２５９２で増幅した後、タイムビックオフ２５
９３で、その検出時刻をおさえる。

この検出時刻信号を時間差測定器２５４０に入力し、音
波と光の検出時間差を分析する。この方式では、光は殆
んど時間遅れがないので、第１３図におけるステーショ
ン側の発振器２４６０、タイマ２４７０が不要となシ、
双方のタイマ時間を一致させる必要もなく、発振器精度
も問題にならない。ただし、光は配管に多数の曲シがあ
る場曾は、微弱になシ使用できない場合もあシうる。こ
の方法では、式（２）によって同様に位置決めができる
。

第１５図は、鎖状移動ロボットの位置を決めるための、
さらに別の実施例である。この例では、ステーション側
信号処理装置２３００から適当な時刻にステーション側
位置決め装置内のパルス発生器２４９４に指示信号を送
ると、パルス発生器２４９４は、パルスを出力し、一方
は増幅器２５９５を経由してスピーカー２４９６から音
波を発生する。また、時間差分析器２４５０にもパルス
を送る。スピーカー２４９６が発せられた音波はロボッ
ト側位置決めをする制御装置１５００内のマイクロホン
１５７０により受信される。受信された電気信号は増幅
器１５８０で増幅後１タイムピッチオツ１５９０により
受信時刻をおされ、その時刻パルスを増幅器１５３０で
増幅後、スピーカー１５４０から再び音波として配管内
に出力される。この音波はステーション側マイクロフォ
ン２４１０により検出され、増幅器２４２０で増幅され
た後、タイムピンクオフ２４３０により検出時刻をおさ
える。この時刻信号は時間差分析器２４５０に入力され
、前記のパルス発生器２４９４の出力信号この間の時間
差を分析する。この時間差をｔとすると距離りは、 により求めることができる。この方式では、音波が配管
内を一往復するため、配管内に流れがあったとしてもキ
ャンセルされ流速の補正は必要ない。

この方式″によれば、タイマーを具備する必要がなく、
流速の補正もなしに１遠隔でロボットの位置を決めをす
ることが可能である。

第１６図は、第１５図の実施例の一部を変更したもので
ある。この実施例では、ロボット側位置決めをする制御
装置１５００のマイクロ７ホンとスピーカーを一体にし
た送受波器１５０３を使用する。検出された音波の電気
信号は増幅器１５８０からタイムビックオフ１５９０で
時刻を検出した後、その出力信号をマスク回路１５０１
、遅延回路１５０２を経由して増幅器１５３０で増幅さ
れ再び送受波器１５０３から音波として配管内に送られ
る。この装置で遅延回路１５０２は、送受波器１５０３
が音波を受信した時刻からしばらくの間、送受波器１５
０３の振動板が振動しているため、この振動が減衰して
から増幅器１５３０の出力を発生させるために必要なも
のである。また、マスク回路１５０１は、増幅器１５３
０から発生した信号が増幅器１５８０などを経由して再
度増幅器１５３０に入力されるのを防止するためのも　
　　　　　１ので、遅延回路１５０２に出力があると、
その信号をマスク回路１５０１に入力し、一定時間、タ
イムビックオフ１５９０からの出力を受は付けないよう
にする。この方式では為第１２図のステーション側位置
決め装置２４００内の時間差分析器２４５０で分析され
た時間差から遅延回路１５０２の遅延時間を差引いたも
のをｔとし、式（３）によりロボットの位置を検出する
ことができる。こノ方法に、よれば、スピーカーとマイ
クロホンの機能を一つの送受波器１５０３にもたせるた
め、ロボット側に搭載する装置を小形化できる。

以上説明したごとく、第１３図、第１４図、第１５図、
第１６図の実施例によれば、鎖状移動ロボットの位置を
ケーブル等を使うことなく、決定することが可能となる
。

次に、鎖状移動ロボットと地上ステーション間の通信方
法について説明する。第１７図は、通信方法の一実施例
を示す。この通信装置は、ロボット側とステーション側
の双方に必要である。第１４図に示すごとく、ロボット
側通信装置１６００には、ロボット内の点検装置などか
ら得られるディジタルデータを変調器１６１０で変調し
た後、増幅器１６２０を経由し、発光素子１６３０に送
られる。発光素子１６３０で光に変換された信号は配管
内を通シ、ステーション側通信装置２１００内の受光素
子２１６０で電気信号に変換される。

この信号は増幅器２１５０で増幅後に復調器２１４０で
復調され、もこのディジタルデータにもどされてステー
ション側信号処理装置に送られる。この通信装置では、
逆方向の通信をするため、もう一対の送信装置と受信装
置ｔもっている。すなわち、ステーション側からロボッ
ト側に情報を送る場合は、変調器２１１０．増幅器２１
２０、発光素子２１３０を経由してロボット側受光素子
１６６０、増幅器１６５０、復調器１６４０を通シ、ロ
ボット内の必要個所に送られる。本実施例では、発光素
子と受光素子を用いて光を媒体とした通信を実現させる
ものである。光による通信は配管が直管、または曲管で
も距離が短かいか曲管部の個数が少ない場合は、光の減
衰が少なく、有効に通信ができる。そうでない場合には
、光の替シに音波を用いることも可能である。音波を用
いる場合は、第１７図の受光素子１６３０および２１３
０、受光素子１６８０．２１６０をそれぞれスピーカー
とマイクロホンに変えることで容易に実現できる。音波
を用いる場合は、配管径に依存した最適な搬送周波数が
あシ、その周波数ｆは、にぶりほぼ決まる。配管直径り
を５国、音速Ｖ。

を３５０ｍ／ｓとすれば、ｆは、’３．５ＫＨ１程度と
なる。この近辺の周波数で通信をする場合のデータ伝送
速度は３００ｂｉｔ／ａ程度であり、あまシ大きくはで
きない。しかし、配管内を移動して点検するロボットで
は、配管内の適宜間隔の肉厚のデータと、ロボットの移
動制御に係わる、前進・後進わるいは停止のための情報
であり、この伝送速度でも十分実用に供することができ
る。なお、音波による通信の場合は、第１６図の位置決
め法で説明したと同様に、スピーカーとマイクロホンを
一体にした送受波器を用いることも可能である。

以上説明したごとく、第１７図の実施例あるいは第１７
図の実施例の光の送受信を音波の送受信に変えた例によ
り、ケーブルを使わずに、ステーションと配管内移動ロ
ボット間の通信を実現できる。なお、これら通信装置に
おける発光素子、受光素子あるいは、マイクロホンやス
ピーカーは、第１３図、第１４図、第１５図、第１６図
等で述べ九位置決めに使用するものと共用することも可
能であり、装置を小形化する上でその方が有効である。

次に配管の肉厚を測定する手段を説明する。

ここで述べる手段は、配管内表面と七／す間の距離が変
動しても、接触部が追随して移動し肉厚を測定できるの
が特徴である。この手段の１実施例を述べる。

第１８図に、チューブを用いた伸縮自在の導波管を使用
した配管肉厚測定部の構成を示す。球形カプセル内の探
触子１４０２には伸縮性のあるチューブ１４０５をとシ
つけ、探触子１４０２側の　　　　　　１スプリング受
１４０３とチューブ受１４０６にスプリング１４０４を
入れることにより、チューブ１４０５の一端を常に配管
壁１４０８に接着させる。チューブ１４０５の中には水
１４０７を満たし、探触子１４０２から送信した超音波
がチューブ中の水１４０７を通シ、配管壁１４０８に入
射し、また配管壁１４０Ｂで反射した超音波が再び水１
４０７を通シ、探触子１４０２に受信される様にする。

第１８図に示す構造であれば、探触子１４０２を取シつ
けた球形カプセルが走行方向１４０９に沿って移動し、
配管壁１と探触子１４０２この距離が変化しても、スプ
リング１４０４によって、水１４０７が満されであるチ
ューブ１４０５が伸縮方向１４１０に沿って伸縮し、常
に探触子１４０２と配管壁１４０８この間を超音波が伝
播できる状態を保つ。第１８図に示す状態で、探触子１
４０２から超音波をパルス的に発信し反射してきた超音
波を再び探触子１４０２で受信する。この時の受信信号
を第１９図に示す。

縦軸を電圧、横軸を時間で表わす。初めに、探触子１４
０２から発信した超音波パルス１１１が表われ、それか
ら時間ｔｗ後に配管壁内面から反射した超音波パルス１
１２さらに時間１．後に配管壁外面から反射し九パルス
１１３が受信される。

反射波パルス１１２が受信される経過時間ｔｖは、探触
子１４０２から配管壁１４０８までの距離ｔｗを超音波
が往復する時間である。同様に時間ｔ？は、配管ｆｉ１
４０８の内面と外面を超音波が往復する時間である。配
管壁１４０８の肉厚をＤｐとし、配管壁中の音速をＶと
すると、次の関係がある。

Ｄ　ｐ　＝　ｖ　Ｘ　ｔ　ｖ　／　２　　　　　・・・
・・・・・・（４）上記、式（４）の関係から、第１９
図に示す受信信号で、発信パルス１１１受信後、最初に
受信する反射波１１２と２番目に受信する反射波１１３
の時間差ｔＰを測定することにより、既知の音速Ｖを用
い、配管１４０８の肉厚ＤＰが求まる。肉厚ＤＰを算出
するまでの一連の信号処理回路の構成を第２０図に示す
。図中の各回路から出力される信号のタイムチャートを
第２１図で示しである。

第２０図の発信器１３２０は所定の周期で、高電圧のス
パイク状のパルス信号Ａをアイソレータ１３２１を介し
て探触子１４０２に出力する。探触子１４０２では信号
Ｍが印加される毎に振動し超音波パルスを発信する。探
触子１４０２で受信した超音波反射波信号Ｂは、電気信
号に変換され、アイソレータ１３２１により増幅器１３
２２に入力され、増幅された反射波信号Ｃになる。信号
Ｃは検波器１３２３で、減衰振動状のＲＦ倍信号ら検波
信号Ｅに変換される。一方、ゲートパルス発生器１３２
４では、発信器１３２０から送信される信号Ｍの立上シ
と同期した同期信号ＰＫ対して所定の時間遅れと時間幅
のゲートパルス信号Ｇを発生する。波形整形器１３２５
は、検波信号Ｅのウチ所定のスレッシュホルドレベルＬ
を越えた振幅でかつゲートパルスＧが出力されている時
間範囲の検波信号を信号Ｈで示すディジタルパルスに変
換する。このディジタルパルスＨのうち、パルス抽出器
１３２６で、ゲートパルスＧの出力時間中の最初のパル
スをパルス信号工、第２番目のパルスをパルス信号Ｊと
して抽出し、パルスカウンタ１３２８に出力する。パル
スカウンタ１３２８ではパルス信号Ｉの立上シ時刻から
パルス信号Ｊの立上り時刻まで、クロックパルス発振器
１３２７から出力される一定周期のクロックパルスにの
パルス数を計数し、計数値Ｔｘを演算器１３３０に出力
する。演算器１３３０では、音速設定器１３２９から出
力される音速値Ｖとパルス計数値Ｔ！を用い次式により
配管壁の肉厚ＤＰを算出する。

Ｄｐ＝ＹＸＴ区×ΔＴ／２　　　　　・・・・・・・・
・（５）式（５）においてΔＴはクロックパルスにの周
期を表わし、ＴＩＩＣＸΔＴは、式（４）におけるｔＰ
と同じである。式（５）で算出した肉厚ＤＰは、記憶器
１３３１に記憶され、随時探触子１４０２の各走行位置
での配管壁の肉厚測定値として読み出される。以上が、
水を満たしたチューブを用いて、超音波の反射波の時間
差を利用した配管肉厚測定に関する実施例である。

つぎに、共振を利用した配管壁の肉厚測定の実　　　　
　１施例について述べる。

第２２図に、探針を用いた肉厚測定部の構成を示す。球
形カプセル内に固定したガイドシリンダ１４１４の中に
スプリング１４０４を介し探触子１４０２を格納する。

探触子１４０２と探針１４１５は連結しておシ、スプリ
ング１４０４の押しつけ圧力により、探針１４１５の先
端は常に配管壁１４０８の内表面に押しつけられるよう
にしである。第２２図に示す状態で探触子１４０２から
超音波を連続的に発信すると、探針１４１５の先端から
反射してくる超音改と配管壁１４０８の外表面から反射
してくる超音波とが共振する現象を用い配管１の肉厚を
測定する。１４０９は走行方向、１４１０は伸縮方向で
ある。鉄製の配管で、５１ＩＩＩの肉厚の場所を、第２
２図に示す構造で探触子１４０２から超音波を連続発信
した時の受信波の強度変化を超音波周波数に対応させて
得た結果を、第２３図に示す。周波数が０．５９ＭＨ！
。

１．１８ＭＨ！で、受信波の強度が極大値を示す。

探針１４１５の先端から配管壁１４０８に入射した超音
波が、配管壁の外表面で反射し再び探針の先端に戻る超
音波の伝播距離が１０能で音速が５．９瓢／μＳである
ため、この周波数の時は、それぞれの波長は５．９（ｍ
＋／μ８）１０．５９（１／μＳ　）＝１０ｗｍ、　　
５．９　（■／μＩＩ）／１．１８（１／μ５）＝５■
であり、波長が、超音波伝播距離の整数倍になっている
。すなわち、配管壁の内表面から入射し、外表面で反射
し再び内表面に到達した超音波の位相が、探針１１５の
先端で反射する超音波の位相と一致した時、たがいの超
音波が強め合うととにより、探触子１４０２で受信する
信号の振幅が極大値をとる。そこで、探触子１４０２か
ら連続発信する超音波の周波数を低い方から掃引し、受
信波の振幅が最大となる周波数を求めることにより配管
の肉厚を決定できる。この測定手段の回路構成を第２４
図に示す。図中の各回路の動作内容は第２５図に記載し
た入出力信号のタイムチャートにより説明する。周波数
掃引器１３３５は一定時間毎にステップ状に電圧あるい
は数値を増加させた信号Ｚを可変周波数発信器１３３４
に出力する。可変周波数発信器１３３４では、信号Ｚに
応じ周波数を変化させ九サイン波状の発信信号Ｎをアイ
ソレータ１３２１を介し探触子１４０２に印加し、探触
子１４０２からサイ波状の超音波を送信させる。探触子
１４０２で受信した信号Ｏをアイソレータ１３２１で増
幅器１３２２に供給し、増幅信号Ｐにする。ピーク検出
器１３３２は、増幅信号Ｐの波形の包らく線が最大値を
下回った瞬間にパルス信号Ｑを出力する。

周波数記録器１３３３は信号Ｑの立上シに同期して信号
２の値を読み取り、その値を周波数Ｗとして出力する。

演算器１３３０’は音速設定器１３２９からの入力値で
ある音速Ｖと、周波数Ｗを用い、次式よυ肉厚ＤＰを算
出する。

Ｄ　ｐ　＝　ｖ　／　Ｗ　／　２　　　　　　・・・＝
　”（６）上記、式（６）で算出したＤｐを記憶器１３
３１に記憶し、走行位置に応じた肉厚ＤＰを送信する。

以上が、探針を利用した肉厚測定の実施例である。第１
８図に示すチューブを用いた肉厚測定では、伸縮方向の
可能範囲が第２２図の実施例にくらべ広いことが特長で
あり、第２２図の探針を用いた測定では、第１８図の実
施例にくらべ、探針先端と配管壁この接触面が狭くでき
る、っまυ、配管壁の内表面が粗くても肉厚測定ができ
ることが利点である。さて、第１８図のチューブ１４０
５を用いる方式では、配管に段差があっても、チューブ
がフレキシブルであるため、走行中に段差にひっかかっ
ても、そこでチューブが折れ曲がへ段差を乗りこえれば
元に復元する。これに対し、第２２図の探針１４１５を
用いる方法は、走行路に段差があると、そこにひっかか
って、探針が破損し九９、ロボットが動かなくなったシ
する。これを防止するには、第２６図に示す方法がある
。

球形カプセル１１１Ｋに格納された探針１４１５とその
上に取シ付けられた探触子１４０２に対し、探触子の探
針と反対側に磁石１４１６を取υ付け、それをソレノイ
ドコイル１４１７内で出入シできるようにする。さらに
磁石１４１６とカプセルの間にはね１４１８を設けてひ
き、このばねにより、ソレノイドコイル１４１７に通電
されてないときは、探針１４１５が球形カプセル１１１
に内に引き込まれた状態にしておく。配管の肉厚を測定
するときは、ソレノイドコイル１４１７に通電し、探針
１４１５を球形カプセル１１１Ｋから押し出して、配管
１に押しつけるようにする。この方法により、ロボット
走行中は探針がカプセルから出ないようにし、段差でひ
っかからないようにすることが可能となる。

また、第２６図のカプセルまたはそれに隣接するカプセ
ルにモータを内蔵させて、そのカプセルを回転させるこ
とにより、導管の内周の任意の方向の検査をすることも
可能である。

以上説明し九実施例によれば鎖状移動ロボットに適した
配管の肉厚測定が可能となる。

第２７図、第２８図は、配管が直角に曲った部分を本発
明の鎖状移動ロボットが移動する場合の動作を説明する
図である。配管１が直角に曲った部分では、図に示すよ
うに、直角につき合わされた配管１′と１“が配管ジヨ
イント１ａにより結合されている。第２７図において、
ロボットが右の方向から矢印方向に進む場合、まず先頭
のカプセルがジョイン）ｌａと配管１′の段差部に当た
る。この時点で後につづくカプセル８２　、ａ＠・・・
・・・が前進しようとすると、連結手段す、のばね（継
ぎ宇部）が曲がシ、カプセルａ！は矢印の方向に少し回
転し、連結手段ｂｌが押す力は、カプセルａ１を配管１
′の方向に押す力を増大し、ついにはカプセルａ１が段
差を乗）こえる。第２８図では、ロボットの先頭（カプ
セルａｌ　　）がすでに直管−り部を通過した状態であ
る。後続するカプセルａ２ｓ　　ａＳ　も同様に段着を
乗りこえるが、移動がさらに進むと、曲υ部のカプセル
には押す力のほか、前のカプセル部分による引はる力も
加わるため、通過は容易になる。さらに移動が進み最後
部が通過する場合は、最後部のカプセルａＨに押す力は
作用せず引ば９力のみとなるが、引ばシカの方が、曲υ
部の通過においては、押す力よυも有効であり、容易に
カプセルは通過できる。

以上説明したように、球形カプセルをばねで連結した構
造にしておくことにより、鎖状ロボットに前進する力が
作用するだけでロボットは容易に直角の曲管を通過でき
、曲管を通過するために新たな機構などを設ける必要は
ない。

以上詳述した本発明の実施例によれば次の効果が得られ
る。

（１）　　カプセルを鎖状に連結した構造であるので、
配管内の移動・点検に必要な機能を分散して配置できロ
ボットの通過断面積を小さくできる効果がある。

（２）各カプセル間を連結する連結手段にはフレキシブ
ルな可撓性を有する継ぎ手が設けられておシ、これによ
り曲管部を自由に通過できる。

（３）車輪に代シ、各カプセル間の間隔を伸縮させるこ
とにより移動するので、管内の段差を自由に乗シ越えら
れる。

（４）移動機構とその制御機構を各カプセルに分散させ
ることにより、信頼性を向上できる。

（５）音波あるいは光による通信ができるので、ケーブ
ルが不要となシ、小さなけん引力で移動できる。

（６）超音波導波棒を管内面に押し付けて管の肉厚を測
定できるので、水を使わない点検が可能である。

以上により、曲管部をもつ小径管内部を移動点検可能な
ロボットが実現できる。

〔発明の効果〕

以上述べた様に、本発明は、物体を鎖状に連結して鎖状
ロボットを構成したので、比較的小口径の配管内を自己
推進するここのできる鎖状移動ロボットが得られるとい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】 図は本発明の詳細な説明する図で、第１図は本発明の詳
細な説明するための全体システム構成図、第２図は本発
明の鎖状移動ロボットのシステムを説明するだめのブロ
ック線図、第３図は、本発明の鎖状移動ロボットの概念
を説明するためのロボットの概念図、第４図は本発明の
ロボットの内部構造を説明するための要部断面図、第５
図及び第６刃は本発明の動作原理を説明するための図、
第７図は、本発明のロボットのカプセル間の伸縮　　　
　　　１機構を制御するため制御回路図、第８図は、本
発明のロボットの移動を制御する制御回路図、第９図は
移動の制御動作を説明するタイムチャート、第１０図は
本発明のロボットの各カプセルの伸縮機構を制御するだ
めの制御回路図で第７図とは別の例を示す図、第１１図
及び第１２図は、本発明のロボットの移動を制御するた
めの制御回路図で第８図とは別の例を示す図、第１３図
〜第１６図は本発明のロボットの位置決めをする装置の
ブロック線図、第１７図は、本発明のロボットの通信装
置のブロック図、第１８図は、伸縮自在のチューブを利
用した配管肉厚測定部の構造を示した要部断面図、第１
９図は第１８図に示す探触子が受信する信号を示した線
図、第２０図は、チューブを利用して肉厚測定する回路
構成を示したブロック図、第２１図は第２０図の回路構
成における各回路の入出力信号のタイムチャートを示す
図、第２２図は探針を利用した肉厚測定部の構造を示し
た図、第２３図は第２２図で示す構成で、肉厚５簡の鉄
製配管を検査した時の探触子の受信信号の振幅変化を超
音波の周波数に対応させてプロットした線図、第２４図
は探針を用いて肉厚測定する回路構成を示したブロック
図、第２５図は第２４図の回路構成における各回路の入
出力信号のタイムチャートを示した図、第２６図は球形
カプセルに、探針を利用した肉厚測定部を装着した場合
の一例を示す断面図、第２７図及び第２８図は本発明の
ロボットが曲管部を通過するときの動作を説明するため
の図である。 １・・・配管、２・・・ステーション側送受信機、１０
００・・・鎖状移動ロボット、１１００・・・移動機構
、１１１Ｋ・・・球形カプセル、１１２Ｋ・・・継ぎ手
、１１３Ｋ・・・棒磁石、１１４Ｋ・・・ソレノイドコ
イル、１１６Ｋ・・・制御回路、１１７Ｋ・・・ばね、
１２００・・・移動制御装置、１３００・・・点検制御
装置、１４００・・・点検装置、１５００・・・制御装
置、１６００・・・ロボット側通信装置、２０００・・
・地上ステーション、２１００・・・ステーション側進
ｉ装置、２２００・・・オペレータコンソール、２３０
０・・・ステーション側信号処理装置、２４００・・・
ステーション側位置決め装置、ａｌ　、ａ２・・・・・
・ａＮ・・・物体（カプセル）　、’）１　ｒ　ｂ２・
・・・・・ｂ　Ｎ−１・・・連結手段。 Ｐｌｒ４　　回 イ　５　図 選ｆ−ｒ匁勾 ｆｌ　図 一一一一一一一一一一道行オ町 ７７　図 〃７八　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　１１　　図 ｖｒＮｌ Ａ迄で 区 ト Ｋ　／ｌ　　固 一７°　　Ｂ！ｆＭ ｆ２θ　圀 １　、？／　　図 １ｆ２２図 著２３図 ′７　　　　　　　　　　　ρｌ　　　　　　　　　　
乙２　　　　側５度数（Ｍ１４ｚ）１２４　図 茗２５　図 １２Ｔ団

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、少なくとも３個以上の物体と、前記物体を鎖状に連
   結する連結手段と、連結された前記物体間の間隔を伸縮
   する間隔伸縮手段と、前記間隔伸縮手段を制御する制御
   手段とを備えた鎖状移動ロボット。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記制御手段は、
   隣接する間隔伸縮手段の伸縮情報に基づき各間隔伸縮手
   段の伸縮を制御することを特徴とする鎖状移動ロボット
   。 ３、特許請求の範囲第２項において、前記制御手段は、
   隣接する間隔伸縮手段の伸縮する時刻に基づき各間隔伸
   縮手段の伸縮時刻を決定し、各間隔伸縮手段の伸縮を制
   御することを特徴とする鎖状移動ロボット。 ４、特許請求の範囲第１項において、鎖状に連結された
   物体の数は４個以上であり、かつ前記制御手段は、隣接
   する前方あるいは後方の複数の間隔伸縮手段からの伸縮
   情報に基づき各間隔制御手段の伸縮を制御することを特
   徴とする鎖状移動ロボット。 ５、特許請求の範囲第１項〜第４項のいずれかにおいて
   、前記物体はカプセルにより構成され、このカプセル状
   の物体内に間隔伸縮手段および制御手段が設けられてい
   ることを特徴とする鎖状移動ロボット。 ６、特許請求の範囲第５項において、物体を鎖状に連結
   する連結手段の一部を棒磁石により構成し、この棒磁石
   をカプセル状の物体内に挿入し、前記物体内にはソレノ
   イドコイルを設けておいて前記棒磁石をこのソレノイド
   コイル内に挿入し、これら棒磁石およびソレノイドコイ
   ルにより間隔伸縮手段を構成し、制御手段によりソレノ
   イドコイルを励磁することにより間隔伸縮手段を作動さ
   せることを特徴とする鎖状移動ロボット。 ７、特許請求の範囲第６項において、物体を鎖状に連結
   する連結手段は、一方の物体に移動自在に挿入される棒
   磁石部と他方の物体に連結される継ぎ手部とから構成さ
   れることを特徴とする鎖状移動ロボット。 ８、特許請求の範囲第７項において、連結手段の継ぎ手
   部を可撓性物体により構成したことを特徴とする鎖状移
   動ロボット。 ９、特許請求の範囲第８項において、可撓性物体はコイ
   ルばねであることを特徴とする鎖状移動ロボット。 １０、特許請求の範囲第９項において、コイルばねの伸
   びを防止するワイヤをばねの軸方向に設けたことを特徴
   とする鎖状移動ロボット。 １１、特許請求の範囲第５項において、前記カプセルに
   構成された物体は球体であることを特徴とする鎖状移動
   ロボット。 １２、配管を点検するためにその配管内に挿入されかつ
   複数の物体が鎖状に連結された自走式の鎖状移動ロボッ
   トと、該ロボットを構成する物体に設けられた点検装置
   、通信装置およびロボットの移動・停止を制御する制御
   装置と、前記配管内に挿入されたロボットを制御するス
   テーションと、前記配管内に設けられ前記ステーション
   からの制御信号を前記ロボットの通信装置に送信しかつ
   ロボットからの信号を受信して前記ステーションに送る
   送受信機とを備えた鎖状移動ロボットの制御装置。 １３、特許請求の範囲第１２項において、前記鎖状移動
   ロボットは、少なくとも３個以上の物体と、前記物体を
   鎖状に連結する連結手段と、連結された前記物体間の間
   隔を伸縮する間隔伸縮手段と、前記間隔伸縮手段を制御
   する制御手段を備えていることを特徴とする鎖状移動ロ
   ボットの制御装置。 １４、特許請求の範囲第１３項において、鎖状移動ロボ
   ットを構成する複数の物体のうち、配管内に設設けられ
   た前記送受信機に最も近い物体に通信装置およびロボッ
   トの移動・停止を制御する制御装置を設けたことを特徴
   とする鎖状移動ロボットの制御装置。 １５、特許請求の範囲第１２項において、ロボット側に
   時計機構と該時計機構により定められた時刻に音波を発
   生する音波発生手段を設け、ステーション側には時計機
   構、音波検出手段および音波検出時刻からロボットの位
   置を検出する手段を設けたことを特徴とする鎖状移動ロ
   ボットの制御装置。 １６、特許請求の範囲第１２項において、ロボット側に
   音波発生手段と光発生手段を設け、ステーション側には
   音波検出手段、光検出手段および音波と光の検出時間の
   差からロボットの位置を検出する手段を設けたことを特
   徴とする鎖状移動ロボットの制御装置。 １７、特許請求の範囲第１２項において、固定ステーシ
   ョン側と移動ロボット側の双方に音波を送受信する手段
   を設け、ロボット側は、ステーション側から送信された
   音波を受信した情報に基づいて音波を発信する構成とし
   、ステーション側が前記音波を受信した時刻に基づいて
   ロボットの位置を検出する手段を該ステーション側に設
   けたことを特徴とする鎖状移動ロボットの制御装置。 １８、特許請求の範囲第１２項において、ステーション
   側およびロボット側の双方に光送受信機または音波送受
   信機を設け、これにより無線通信を行なうことを特徴と
   する鎖状移動ロボットの制御装置。 １９、特許請求の範囲第１２項において、前記ロボット
   には、金属製の棒の一端に超音波トランスジューサを有
   し他端を配管内面に押し付けて配管肉厚を測定する手段
   を備えていることを特徴とする鎖状移動ロボットの制御
   装置。 ２０、特許請求の範囲第１２項において、前記ロボット
   には、液体を満したチューブの一端に超音波トランスジ
   ューサを有し他端を配管内面に押し付けて配管肉厚を測
   定する手段を備えていることを特徴とする鎖状移動ロボ
   ットの制御装置。 ２１、配管内に多数の物体を鎖状に連結して構成した鎖
   状ロボットを挿入し、前記ロボットを構成する多数の物
   体のうちの少数ずつを順次移動させることによりロボッ
   ト全体の移動を行わせるようにしたことを特徴とする鎖
   状移動ロボットの駆動方法。 ２２、特許請求の範囲第２１項において、物体の移動は
   物体を鎖状に連結している連結手段を伸縮させて行うこ
   とを特徴とする鎖状移動ロボットの駆動方法。 ２３、特許請求の範囲第２２項において、物体を連結し
   ている連結手段の伸縮は、該連結手段の一部に設けられ
   た棒磁石を物体に設けたソレノイドコイルにより作動さ
   せて行うことを特徴とする鎖状移動ロボットの駆動方法
   。 ２４、特許請求の範囲第２３項において、前記連結手段
   の一部を可撓性にして配管の曲管部を通過させることを
   特徴とする鎖状移動ロボットの駆動方法。 ２５、特許請求の範囲第２３項において、ソレノイドコ
   イルを有する物体にはそれぞれ制御回路を設け、この制
   御回路によつて当該物体に連結された連結手段の伸縮情
   報を当該物体から複数個前方あるいは後方の物体に設け
   られた制御回路に伝達し、その情報により各物体間の伸
   縮動作を決定するようにしたことを特徴とする鎖状移動
   ロボットの駆動方法。