JPS6284982A - ロボツト装置 - 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】 ［発明の技術分野］ 本発明は作業内容に応じた構成をなすロボッ］・および
このロボットの搬送をなすロボット装置に関する。

［発明の技術的背景とその問題点］ 例えば原子力発電所においては、設置されている各種機
器の巡視点検および定期検査を行ない、４；；　４ｉＢ
性および安全性の向上を図っている。このような巡視点
検および定期点検における各種作業は高放射線線笥下で
行なわれることとなる。そこで作業員の肢曝低減、異常
事象への対処、巡視点検および定期点検に要する作業期
間の短節を図るべく、遠隔操作可能なロボットか提案さ
れている。

この種のロボットは一般に原子力発電所内をｆ＞　ｎｂ
する移動機構に各種作業を行なう機構を搭載して構成さ
れたものである。

しかしなから原子力発電所内は、３　ｔ”ｍの配・ｊｌ
、機器等が複雑に配置されており、ロボットか移動可能
な空間は極め−Ｃ狭隘なものとなっている。そのためロ
ボットにアクセス性を良（Ｉｒとするだめの高度技術を
導入した移動機構を必要とし、その為１ｎは、（Ｊ法、
制御、操作性はもとよりコスＩ・的に問題かあった。ま
たＬ記高度技術をもってしても原子力発電所内の隅々ま
て自（１−に移動することは不可能であった。

一ツノ原子力発電所内には、各種の機器および弁″、９
の引抜・ｚ、）解・点検・搬出入用の−１，！ｌ用モ５
ル−ルか敷設されており、このようなモルレール方式を
旬月してロボットを移動させることが考えられている。

しかしながら前述したような狭隘な空間内に既設のモル
レール以外にロボット専用のモルレールを敷設すること
は困難であるとともに、場所的に制限か課せられてしま
うという問題かあった。

［発明の目的コ 本発明は以上の点に基づいてなされたものでその目的と
するところは、プラント内の構成をｔＭ　＞ＩＪ＝化さ
せることなく、作業内容に応じた構成をなし得るロボッ
トを所望の場所に搬送し、かつ作業終了後はこれを回収
して例えば待機位置あるいは別の作業場所へと搬送する
ことが可能なロボット装置を提供することにある。

［発明の概要］ すなわち本発明によるロボット装置は、ブラント建屋内
に敷設された軌道に沿って移動可能な走行台車と、この
走行台車に着脱可能に保持され各種作業内容に応じてそ
の構成を変更可能なロボットと、上記走行台車に設置さ
れ上記ロボットの据（＝ｊ・回収をなす回収装置と、上
記走行台車およびロボットに給電するとともにこれらを
制御する操作部とを具備したことを特徴とするものであ
る。

つまりプラントの建屋内に敷設された軌道に沿って走行
台車を走行させる。この走行台車には作業内容に応じた
構成をなすロボットが保持されており、上記走行台車の
走行により作業場所まで搬送される。そして走行台車か
ら離れた状態で、あるいは走行台車に保持された状態で
所望の作業を行ない、作業終了後は別の作業場所に、あ
るいは作業が終了した場合には待機位置まで走行台車に
より搬送される。そしてこれら走行台車およびロボット
への給電および信号の受々を操作部により制御するもの
であり、また上記ロボットの走行台車からの着脱を回収
装置により行なうものである。

［発明の実施例］ 以下第１図乃至第８図を参照して本発明の一実施例を説
明する。第１図は本実施例によるロボット装置の構成を
ブロックで示す図である。ロボット装置は操作部１、軌
道２に沿って走行する走行遠隔にて手動又は自動操作が
可能なようにモニタＴＶ１１、図示しないＣＲＴ等の表
示部、画像処理装置１２、記憶装置１３、計算機１４、
操作盤１５、制御装置１ｆｆｉ１６、信号処理装置１７
および信号伝送装置１８から構成されている。上記モニ
タＴＶＩＩは、走行台車３に設置された視覚装置（例え
ば第２図にも示す立体カメラ）２１からの映像、第２図
に示すロボット工のマニプレータ２２に取５された立体
カメラ２３からの映像を表示するとともに、他のロボッ
トを搭載したときそのロボットに搭載された視覚装置か
らの映像を表示する。そして前記画像処理装置１２と組
合せることにより、過去の画像データと現在の画像デー
タとの比較、点検対象物のある一定時間内の状態変化、
不可視情報の可視化（例えば赤外線ＴＶ左カメラからの
温度分布、水蒸気のリークの有無等の情報）、あるいは
特定の対象物の画像からの抽出等が可能である。また画
像は必要に応じて図示しない画像データファイル装置に
ファイルする。

ＶＴＲ１９は信号伝送装置１８からの映像および音声デ
ータを画像処理装置１２、モニタＴＶＩＩおよびＣＲＴ
等を介して録画する。また前記計算機１４は記憶装置１
３とともに、操作盤１５からの指令に従がって制御装置
１６に支持信号を出力し、かつ操作盤１５側に対して制
御状況の表示および操作のアドバイスを出力する。これ
に対して操作盤１５は必要に応じて計算機１４、制御装
置１６等を介して装置（走行台車３およびロボット４）
を操作するとともに、各部の状況表示および異常表示等
をなす。信号処理装置１７は信号伝送の円滑化を図る機
能をなす。信号伝送装置１８は各種信号の送受信をなし
、かつ上記操作盤１５からの指令および信号伝送路の状
況を自己判断し、前記軌道２上のトロリ線３１を介して
の制御、アンテナ３２　Ａおよび３２Ｂ間の無線による
制御、あるいは給電スタンド３３およびケーブルによる
制御の内最適なものを選択して切換る。

尚第１図中符号４１は電源であり、この電源４１は前記
操作部１、軌道２、分岐装置４２、給電スタンド３３お
よびアンテナ３２Ａ、３２Ｂに電気を供給する。軌道２
は第２図に示すように上記トロリ線３１を内側に収容し
、このトロリ線３１に後述するトロリシュ（走行台車３
側に設置されている）を接触させることにより走行台車
３およびロボット４への給電および信号伝送を行なう。

上記分岐装置４２は前記操作盤１５からの信号により制
御される。また走行台車３の落下・暴走を防止するため
に図示しない機械式インターロック機構が設置されてい
る。

次に走行台車３の構成について説明する。走行台車３は
信号伝送装置５１、制御部５２、前記視覚装置２１、走
行部５４、連結部５５、回収装置５６、クレーン５７、
ケーブル処理装置５８、接続部５９および電源６０から
構成されている。上記信号伝送装置５１は、操作部１よ
り軌道２内に敷設された前記トロリ線３１および走行台
車主に取着されたトロリシュ（第３図に示す）６１を介
して信号の受々かなされる。電源部ＳＯには目ｊ記電源
４１よりトロリ線３１およびｌ・ロリンユ１３１を介し
て電気か供給される。上記制御部５２は、上記視覚装置
ｍ　２１　、走行部５４、連結部５５、回収装置；’ｊ
　５６　Ｓクレーン５７、ケーブル処理装置５８、およ
び走行台車３に搭載されるロボノｌ＝　４の制御をなす
。上記視覚装置２１は前述したように例えは第２図に示
す立体カメラであり、ロボノト工を走行させる場合、据
付る場合および回収する場合にこの立体カメラ２１を介
してその状態を監視する。走行部５４は第３図に示す走
？ｉ中輸５４Ａ、この走行車輪５４Ａを駆動する図示し
ない駆動モータ、走行駆動回路、減速機、１“ｉ巾１３
２（第３図に示す）、およびガイド車輪１３３、・くレ
バ８２等から構成されており、前記軌道２に沿って移動
するととともに、バ〉バ８２により衝突を検出して緊急
停屯する機能を備えている。連結部５５は連結器５５Ａ
を何し、前記操作盤１５の指令に従がって連結・開放動
作をなすとともに、連結器５５Ａの状態を検出しかつ連
結時の衝撃を緩衝する機能をも備えている。

回収装置５６は第３図に示すように据付・回収用枠９１
、爪９２、ワイヤ９３、ケーブル９４、図示しないワイ
ヤ処理装置、上記枠９１に固着されたコネクタ受口９５
、および図示しない検出器等から構成されている。そし
て上記ケーブル処理装置のブレーキをオンすることによ
りケーブル９４およびワイヤ９３はその状態を保持し、
上記ブレーキをオフとすることによりケーブル９４およ
びワイヤ９３の巻上げがなされる。クレーン５７は物の
一ト下動の他に吊上げ時の高さ方向の距離、負（；：工
、フック５７Ａの状態を検出する機能を６１４えており
、前記操作部１のＣＲＴ上に該状態を表示可能となって
いる。尚第６図中符号５７Ｂはワイヤである。また接続
部５９は、上記回収装置５６のコネクタ受口９５とロボ
ット４側のコネクタ１０１よりなり、これらコネクタ受
口９５およびコネクタ１０１との連結により各種信号の
受々が可能となる。

次にロボット４の（１４成について説明する。ロボット
４は前記アンテナ３２Ｂ１信号伝送Ｗ　：：”ｊｌｌｌ
、ＣＰＵＩ　１２、充電器（バッテリ″、Ｉｊを倉む）
１１３、ＡＶＲ１１４、：ｌＩｔクタ１１５、ＩＪＪ変
器１１６、検出器１１７、走行部１１８、第２図に示す
マニピュレータ１１９、第３図に示ずスタビライザ１２
０等から構成されている。Ｌ記切変器１１６は前記接続
部５９を介して走行台中３側、ト記充Ｗｌｉ器１１３側
、−り記ＡＶＲＩ　１４を介した給電スタンド３３側か
らの給電の内、１：゛凶作盤１５例の指令あるいは上記
ＣＰＵ１１２からの指令により選択してこれを自動切換
により（）ｊ換える。

」−記信号伝送装置１１１は２，１−記接続部５９を介
して入力される走行台車３側、アンテナ３２Ｂ側、ある
いは給電スタンド３３側からの信号を、前記１・ψ作盤
１５からの指令あるいはｌ：２ｃＰＵ１１２からの指令
により最適の伝送路を介１７て伝送させる。上記スタビ
ライザ＋２０は第３図に示すように先端に４１ｉ輸１３
１をｒ１１ηえているとともに、走行方向に対しての伸
縮、振［−げ、捻り、９の自由１文を釘し、１ユｉつあ
るいは振下げた場合にはＩ−４記巾輸１３１をスタビラ
イザとして使用することかできる。

次に第２図乃至第７図に示すロボット装置による各種の
動作を参照してさらに詳細な構成を説明する。第２図は
ロボット４により配管１２１のフランジ部１２２のボル
ト１２３の増し締め作業を行なっている状態を示す図で
ある。軌道２はサポ−１−１２４により支持されている
。また上記軌道２内にはラックギヤ、１３１が布設され
ており、このラックギヤ１３１に走行台車３に設置され
た前記歯車１３２（第３図に示す）が歯合している。

この歯車１３２を駆動モータにより回転させることによ
りラックギヤ１３１に沿って走行台車３か走行する。ま
たロボット±は立体カメラ２３を介してマニプレータ１
１９により作業を行なう。また第２図に示す場合にはロ
ボット４が走行台車３に連結された状態で作業が行なわ
れている。

次に第３図を参照してロボット↓を据付るあるいは回収
する場合について説明する。上記歯車１３２側には走行
距離により走行位置を検出する図示しない検出器が設置
されており、この検出器により走行台車３の走行位置を
検出する。また」１記歯車１３２およびラックギヤ１３
１からなる走行機（＋１４により、走行台車３の垂直走
行時におけるすべり・落下を防止している。また回収装
置５６については前述した通りであり、図示しないケー
ブル処理装置によりワイヤ９３およびケーブル９４を巻
上げるあるいは放出することにより昇降する。回収装置
５６の枠９１にロボット４側の爪９２を係合させること
により走行台車３側とロボット４側とが電気的および機
械的に接続される。

第４図はロボット４のマニプレータ１１９および腕１４
１の自由度構成について示す図で、図中符号ａで示す連
結構造は「直動」であり、符号すて示す連結構造は「回
転機構」であり、まただ符号Ｃで示す連結ｈＸＳ造は「
旋回」を示す。

次に第５図を参照してコンテナ１５１を回収装置５６の
枠９１に取着した例を説明する。上記コンテナ１５１は
その内部に作業に必要な各種機材を収容することができ
、前記操作部１の遠隔操作によりコンテナ収納扉の開閉
および収納部の出入か可能である。そして図にも示すよ
うにロボット↓を保持した走行台車主とは別に上記コン
テナ１５１を保持する走行台車主を走行させて同時に作
業場所まで移動させる。そしてマニプレータ１１９は適
宜上記コンテナ１５１内の機材を把持して所望の作業を
行なう。

第６図は走行台車主に本装置以外の機器への給電および
信号伝送用としてケーブル処理装置１６１を設置した例
を示している。そしてクレーン５７のフック５７Ａを使
用してマニプレータ１１９により使用期間中検査（ＩＳ
Ｉ）ユニット１７１を配管１２１に取着する場合を示し
ている。

その際上記ＩＳＩユニット１７１への給電は、トロり線
３１および上記ケーブル処理装置５８を介して行なわれ
る。

また第７図は回収装置５６の枠９１に近接マニプレータ
１８１を介してセンサユニット１９１を取着し、現場盤
２０１等の点検作業を行なっている状態を示している。

また図中ｎ号２１１は視覚装置である。

以上の構成を基にその作用を説明する。まず一般的な搬
送・据付・回収作業を第８図を参照して説明する。第８
図は作業を工程順に示した図である。まず作業目的に適
した構成でロボット４を選定し、該選定したロボット４
を走行台車３に装着して作業を開始する。次に上記選定
したロボット４以外に搬入物（別のロボットを含む）が
あるか否かを確認して、ある場合には搬入物を別の走行
台車主に取付け、上記ロボット↓を搭載した走行台車主
と連結する。そしてロボット±および搬入物を搬入する
。一方無い場合にはロボット４のみを搬入する。尚ここ
で搬入場所はロボット４による作業か予定されている場
所の近傍の給電スタンド３３の近辺とする。搬入した後
はロボット４、あるいはロボット４と搬入物を回収装置
５６により据付る。据付後はロボット４のマニプレータ
１１９により回収装置５６の枠９１とロボット４側の爪
９２の係合を解除する。そして回収装置５６は復帰する
。この復帰はケーブル９４およびワイヤ９３を跳上げる
ことによりなされる。次に搬入されたロボット４および
搬入物はロボット４の走行部１１８を介して給電スタン
ド３３位置まで移動する。給電スタンド３３まで移動し
たロボｙ　ｈ　４は、上記マニプレータ１１９あるいは
上記給電スタンド３３側に設置された図示しない補助機
構により給電スタンド３３側と電気的に接続される。以
上据付から電気的接続までは、アンテナ３２Ａ、３２Ｂ
による無線伝送、および充電器１１４を介する給電によ
りなされる。そしてロボット４は作業現場に移動して作
業を行ない、再度給電スタンド３３位置まで戻る。その
後電気的接続を解除し、回収場所まで搬入物とともに移
動する。そして前記回収装置５６が降下し、枠９１にロ
ボット４を固定して回収する。その際ロボット４以外に
搬出物がある場合には、該搬出物を最Ｙ月に回収し、そ
の後ロボット４の回収を行なう。回収した後はロボット
４および搬出物を走行台車３に固定する。

ここでまず最初の作業が終了し、次に別の作業上［“、
”に浮性する。そしてその際次の作業か無い場合には、
ロボノ１−４および搬入物を搬出して作業を完了する。

また次の作業かある場合には以ドのような工程を・＼て
開始される。まず次の作業を開始する前に搬出物かある
か否かを確認し、搬出物かある場合には該搬出物のみの
搬出か可能か否かの確１認かなされる。搬出物のみの搬
出か可能な場合には、該搬出物の榮出を行ない、作業を
完了して１万度図に示す工程Ａから開始する。一方搬出
物のみの搬出が不可能な場合には、ロボット±と」（に
搬出した後口に示す工程Ｂから再開する。これに対して
搬出物が無い場合には追加する搬入物の有無を確認する
。追加搬入物が無い場合には該追加搬入物を搬入した後
、次の作業場所まで移動し図に示す工程りから再開する
。一方追加搬入物か無い場合には、そのままの状態で次
の作業場所に移動し工程Ｃから１−１■開して次の作業
を行なう。以下同様の操作をくりかえす。以上が一般的
な搬送・据付・回収作業である。

次に軌道２−にから作業を行なう場合について説明する
。これは第２図に示したような場合であり、ロボット±
には多自由度を備えたマニプレータ１１９が固着されて
おり、このマニプレータ１１９によりフランジ部１２２
のボルト１２３の増締めを行なう。その際上記マニプレ
ータ１１９とロボット４との間に介在するアーム１４１
を下方に振るとともに、これを下方に延長することによ
りマニプレータ１１９を配管１２１に接近させる。また
その時スタビライザ１２０はマニプレータ１１９の作業
に支障を来たすことのないように十〕ｊに振上げておく
。以下マニプレータ１１９によりボルト１２３の増締め
を行なう。そして該場所での作業か終了した後は、走行
台車３を走行させて次のフランジ部１２２の位置まで移
動する。

その際走行台車３の走行動作に支障を来たさないように
上記アーム１４１を縮めてマニプレータ１１９を上方に
移動させておく。このような軌道２からの作業は」二１
肥ボルト１１３の増締め以外にも種々のものか考えられ
る。

次に情報伝送および給市作粟について説明する。

これは図面の第６図に示したような場合である。

これは前述したようにまずクレーン５７によりＩＳ１ユ
ニット１７１を垂下し、配管１２１の近傍に位置させ、
ロボット↓のマニプレータ１１９により配管１２１の外
周側に一ト記１ｓＩユニット１７１を取付ける作業であ
る。」−２１５１ユニット１７１にはケーブル処理装置
５８からのテーブル５８Ａか接続される。このケーブル
接続作業は上１；己マニブレーク１１９（こよりなされ
る。このケーブル５８Ａの接続により■Ｓ■ユニンｌ−
１７１と走行台屯３との間の情報伝送および給電かｉ＝
Ｊ　Ｉ止となる。また走行台中３を情報伝送あるいは１
５電上必“沈な場所に停止させておくことによりステー
ション的な機能を発揮させることもできる。

次に点検作業ロボットとして使用する場合について説明
する。これは第７図に示すようにロホ７・１−４に古（
妾マニブレーク１８１を介してその先ΣＶ＋Ｅ＋に１見
覚装置μ・＾２１１およびセンサユニソｈ　１９１を取
ｉ”ｉ　Ｌで現場盤２０１の点検をなす。その際１ｒ体
カメラ１コ１により作業状況を１７ごｉ硯することかｉ
’ｉＪ能である。かかる方法による作業は例えば床２２
１からの作業が極めて困難であるような場合に効果的な
ものとなる。

次に本実施例によるロボｙ　ｌ・装置を梁、ホイスト、
あるいは冶具として使用する場合について説明する。一
般に建屋内に設置されている各種機器の点検・修理等を
行なう場合には、天井に敷設されたモノール、梁および
ホイスト等を設置し、これらを利用して行なっている。

その際ロボット装置の軌道２および走行台車ユおよび走
行台単１のクレーン５７等を利用すれば、容易に行なう
ことができるとともに、軌道２を一般機器点検用のモル
レールとして共用することとなり、構成か大幅に簡略化
される。

以上本実施例によると以下のような効果を奏することが
できる。

（１）まず所望の機能を発揮し得るように組立られたロ
ボット４を所定の作業場所に搬入して作業させ、再度こ
れを回収することができる。そして極めて狭隘な場所に
ついても軌道２を介して作業場所近傍まで搬入し、あと
はロボットエ自体の走行機能を利用して接近させるとい
ったことも可能であり、プラント内の各種作業を遠隔操
作により容易に行なうことができる。これは作業員の負
担を大幅に軽減させるとともに、被曝低減という観点か
らも極めて効果的であり、かつプラントの稼働率向上を
図ることができる。

（２）また軌道２および走行台単１および走行台車３の
クレーン５７等を各種機器の点検・修理時に使用される
モルレールおよびホイスト機構として使用することがで
きる。これはロボット装置の一部を他の目的のための装
置として供用することであり、構成の簡略化およびコス
トの低減を図る上で極めて効果的である。

（３）さらに本実施例によるロボット装置は情報および
電源の伝送路として機能することも可能である等ｑｌに
各種の作業を行なうのみならず、多目的な利用が可能で
ある。

尚本発明は前記実施例に限定されるものではなく、種々
の内容のものが考えられる。例えば前記実施例のように
完全な遠隔斤作である必要はなく、作業Ｌ１が必要に応
じて作業員が現場にいき、操作ペンダント等により直接
操作することも可能である。また走行台単１の回収装置
５６についても、ワイヤ９３およびケーブル９３による
以外に、グラスファイバあるいはい炭素繊維と形状記憶
合金よりなるアクチュエータにより構成してもよい。

さらにリンク機構あるいはパンタグラフ機（ｂにより構
成することも考えられる。

「発明の効果コ 以」二詳述したように本発明によるロボット装置による
と、作業内容に応じた（１が成をなし得るロボットをプ
ラント内の所望の場所に搬送して、これに作業を行なわ
しめ、作業終了後は別の作業場所あるいは待機位１ｕま
で搬送ることができ、点検作業をはじめとする各種の作
業を容易に行なうことかできる。これは作業員の負担を
大幅に軽減させることはもとり被曝低減等安全性を向上
させる上てし極めて効果的である。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第８図は本発明の一実施例を示す図で、第１
図はロボット装置の全体構成をブロックで示す図、第２
図はロボット装置により配管のフランジ部のボルトの増
締め作業を行なっている状態を示す斜視図、第３図は走
行台車の回収装置によるロボ・ソトの据付・回収作業を
説明するための斜視図、第４図はマニプレ−７の自由度
構成を示す模式図、第５図はボルトの増締め作業および
コンテナを示す斜視図、第６図はロボット装置によるＩ
ＳＩユニットの取付は作業を示゛す斜視図、第７図はロ
ボット装置による現場盤の点検作業を示す斜視図、第８
図はロボット装置による作業工程を示す図である。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 ；ｒｐｊ　　２　１ふ） １２６　　　　　　　・＝（３’、−ｉ第４図 ′４５区 第６　図 第　７　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. プラント建屋内に敷設された軌道に沿って移動可能な走
   行台車と、この走行台車に着脱可能に保持され各種作業
   内容に応じてその構成を変更可能なロボットと、上記走
   行台車に設置され上記ロボットの据付・回収をなす回収
   装置と、上記走行台車およびロボットに給電するととも
   にこれらを制御する操作部とを具備したことを特徴とす
   るロボット装置。