JPS63219490A - Self-control type piping maintenance robot - Google Patents
Self-control type piping maintenance robotInfo
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- JPS63219490A JPS63219490A JP62049946A JP4994687A JPS63219490A JP S63219490 A JPS63219490 A JP S63219490A JP 62049946 A JP62049946 A JP 62049946A JP 4994687 A JP4994687 A JP 4994687A JP S63219490 A JPS63219490 A JP S63219490A
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- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
- Platform Screen Doors And Railroad Systems (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は、原子力発電所、石油・ガスパイプラインや化
学プラント等の配管の検査・メンテナンスを行う自律型
配管メンテナンスロボットに関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to an autonomous piping maintenance robot that inspects and maintains piping in nuclear power plants, oil and gas pipelines, chemical plants, etc.
(従来の技術)
現在の原子力発電所、石油・ガスパイプラインや化学プ
ラント等の配管の検査・メンテナンスは、配管の腐食、
ひび割れなどによる事故を未然に防ぐため必要不可欠で
あるが、大変危険な作業であるため、これらの作業を人
間に代わって行うロボットの開発が強く望まれている。(Conventional technology) Current inspection and maintenance of piping in nuclear power plants, oil and gas pipelines, chemical plants, etc.
This work is essential to prevent accidents caused by cracks, etc., but it is also extremely dangerous, so there is a strong desire to develop robots that can perform these tasks in place of humans.
この種のロボットは配管を外部から検査しながら、自律
的に移動し、フランジなどの障害物を発見するとこれを
認識し、回避するといった多機能性を持っていることが
要求される。このような要求に応えるために、既に、こ
の出願の発明者はメンテナンスロボット1号機として、
配管表面を移動しながら探傷を行うと共に、水平直管の
走行とフランジ通過が可能なロボットを、更に、2号機
として、水平管における走行、フランジ通過、T字管通
過、及びスパイラル走行が可能なロボットを、3号機と
して、垂直管を上昇したり、隣の配管への乗り移りが自
在な自律型配管メンテナンスロボットを開発した。This type of robot is required to have multifunctionality, such as inspecting piping from the outside, moving autonomously, and recognizing and avoiding obstacles such as flanges when they are discovered. In order to meet such demands, the inventor of this application has already developed the first maintenance robot,
In addition to performing flaw detection while moving on the piping surface, the robot is capable of running horizontally straight pipes and passing flanges, and the second robot is capable of running horizontal pipes, passing flanges, T-shaped pipes, and spiraling. As the third robot, we have developed an autonomous pipe maintenance robot that can move up vertical pipes and transfer to neighboring pipes.
以下、それらのロボットの構成の概略について、図を用
いて説明する。The outline of the configuration of these robots will be explained below using figures.
まず、1号機について、第37図及び第38図を参照し
ながら説明する。First, the first machine will be explained with reference to FIGS. 37 and 38.
図中、1は締め付け制御ギヤボックス、2は左右のアー
ム、3は車輪駆動ギヤボックス、4は左右の駆動車輪、
5は自由転勤車輪、6は障害物センサ(赤外線センサ)
、7は探傷センサ(渦電流センサ)、8は結合部であり
、R1は1両目のロボット、R2は2両目のロボット、
R1は3両目のロボットであり、3両編成となっている
。In the figure, 1 is a tightening control gear box, 2 is a left and right arm, 3 is a wheel drive gear box, 4 is a left and right drive wheel,
5 is a free transfer wheel, 6 is an obstacle sensor (infrared sensor)
, 7 is a flaw detection sensor (eddy current sensor), 8 is a joint, R1 is the first robot, R2 is the second robot,
R1 is the third robot and has a three-car formation.
このロボットは、マイクロコンピュータで制御される3
個のステンピングモータによって、合計9個の車輪の開
閉動作を行い、配管表面を締め付けることによって、姿
勢を保持し、左右のアーム2に取り付けられる左右の駆
動車輪4の合計6個の車輪を駆動することにより、前・
後進動作を行うように構成されている。This robot is controlled by a microcomputer.
A total of 9 wheels are opened and closed by 2 stamping motors, and the posture is maintained by tightening the piping surface, and a total of 6 wheels, including the left and right driving wheels 4 attached to the left and right arms 2, are driven. By doing this, the previous
The vehicle is configured to perform a backward motion.
そこで、障害物センサ6によって配管上の障害物を検出
し、それがフランジであることが認識されると、このロ
ボ・ノドはフランジ乗り越え動作を行う。Therefore, when an obstacle on the pipe is detected by the obstacle sensor 6 and it is recognized that the obstacle is a flange, the robo-nod performs an operation to get over the flange.
以下、第39図を参照しながら、このフランジ乗り越え
動作について説明する。Hereinafter, this flange climbing operation will be explained with reference to FIG. 39.
このロボットが配管10上のフランジ11から一定の距
離に到達し、そのロボットが搭載する障害物センサ6に
よって、障害物がフランジ11であることを認識する〔
第39図(a)〕 と、ステノビングモークによって、
先頭の1両目のロボットR1の3個の車輪が開き〔第3
9図(b)及び(c) ) 、フランジ11を通過する
。その際のロボットの姿勢保持、前進動作などは2.3
両目のロボットR2,R:lが行う。When this robot reaches a certain distance from the flange 11 on the pipe 10, the obstacle sensor 6 mounted on the robot recognizes that the obstacle is the flange 11.
Figure 39(a)] and by Stenovingmoke,
The three wheels of the first robot R1 at the front open [the third
9(b) and (c)), it passes through the flange 11. At that time, the robot's posture maintenance, forward movement, etc. are 2.3
The two-eyed robot R2, R:l performs this.
フランジ通過後〔第39図(d)〕はステノビングモ−
タによって、先頭の1両目のロボッhR+の3個の車輪
を閉じて配管を締め付けて姿勢の再保持を行う。2,3
両目のロボットR2,R3のフランジ乗り越え動作も同
様にして行うが、2両目のロボットRzのフランジ乗り
越え時には1,3両目のロボットR1+ Lが、3両目
のロボットR1のフランジ乗り越え時には1.2両目の
ロボットR+、 Rzがそれぞれ姿勢保持、前進動作を
行うようになっている。After passing the flange [Fig. 39(d)], the stenobing motor
The three wheels of the first robot hR+ are closed and the piping is tightened to re-maintain its posture. 2,3
Both robots R2 and R3 move over the flange in the same way, but when the second robot Rz climbs over the flange, the first and third robots R1+L move over the flange, and when the third robot R1 climbs over the flange, the first and second robots move over the flange. Robots R+ and Rz are designed to maintain their posture and move forward, respectively.
更に、2号機として、多関節機能を有する姿勢可変形移
動ロボットを開発した。このロボットは1号機にはでき
なかったT字管を通過するために、各モジュール間に関
節を設けてパルスモータによる各モジュール間の相対角
変位を可能にした3リンク2関節構造のロボットである
。Furthermore, as a second model, we developed a variable-position mobile robot with multi-joint functions. This robot has a 3-link, 2-joint structure in which joints are provided between each module to enable relative angular displacement between each module using a pulse motor in order to pass through a T-tube, which the first model was unable to do. .
第40図及び第41図を参照しながら係る2号機の概略
構成について説明する。The schematic configuration of the second machine will be described with reference to FIGS. 40 and 41.
ロボット本体は、締め付け用ギヤボックス12、左右ア
ーム13、車輪駆動ギヤボックス14、駆動車輪15、
自由転勤車輪16、探傷センサ17より構成される部分
を1モジユールとする合計3モジユールからなり、各モ
ジュール間には関節部18を有している。Mlは第1の
モジュール、M2は第2のモジュール、M3は第3のモ
ジュールであり、3両編成となっている。また、自由転
勤車輪】6は操舵可能であり、スパイラル走行ができる
構成となっている。The robot body includes a tightening gear box 12, left and right arms 13, wheel drive gear box 14, drive wheels 15,
It consists of a total of three modules, one module consisting of a free transfer wheel 16 and a flaw detection sensor 17, and has a joint part 18 between each module. Ml is the first module, M2 is the second module, and M3 is the third module, making it a three-car train. Furthermore, the free transfer wheels [6] can be steered and are configured to allow spiral travel.
このロボットはマイクロコンピュータで、3個のステッ
ピングモータが制御され、ホールディングトルクが一定
になるように、歪ゲージ出力を用いたカフィードバンク
制御により、配管を締め付けて姿勢を保持するための車
輪の開閉動作を行い、左右2個の駆動車輪15を駆動さ
せて、前、後進動作を行う。This robot is controlled by a microcomputer, and three stepping motors are controlled by a microcomputer, and the wheels are opened and closed to tighten the piping and maintain its posture through feed bank control using strain gauge output so that the holding torque remains constant. The vehicle moves forward and backward by driving the two left and right drive wheels 15.
以下、このロボットによるT字管通過動作について説明
する。The T-tube passing operation by this robot will be explained below.
第42図はこのロボ7)によるT字管通過移動モード図
である。FIG. 42 is a diagram showing the T-tube passage movement mode by this robot 7).
ここで、ロボット脚部の開閉動作と、モジュール間の関
節部18まわりの回転運動によって、T字管を通過する
ため、関節部18のパルスモータの負担軽減のために、
ロボット本体を移動していく側に90度傾けた状態で走
行させる。また、各モジュールには探傷用センサ17を
搭載している。Here, in order to pass through the T-shaped tube by the opening/closing operation of the robot legs and the rotational movement around the joint part 18 between the modules, in order to reduce the burden on the pulse motor of the joint part 18,
The robot is run with the robot body tilted 90 degrees to the side it is moving. Furthermore, each module is equipped with a flaw detection sensor 17.
非接触センサ(図示なし)により、分岐している管19
を識別し、T字管であると判断された場合〔第42図(
a)〕には、スステッピングモーの動作により第1のモ
ジュール門、のアームを開き、関節部18を駆動して第
1のモジニー1叶、を屈折し〔第42図(b) ) 、
他のモジュールで姿勢制御を行いながら前進する。次に
、第1のモジュー/L/M、のアームを開して、分岐し
ている管19をホールディングする〔第42図(C)〕
。次いで、第2モジュールM2のアームを開き、第1の
モジュール■1と第3のモジュール間3を前進させる〔
第42図(d)〕。次に、第2のモジューノ叶、のアー
ムを閉じて、分岐している管19をホールディングする
〔第42図(e)〕。A branched pipe 19 is detected by a non-contact sensor (not shown).
is identified and determined to be a T-shaped tube [Figure 42 (
a)], the arm of the first module gate is opened by the operation of the stepping motor, and the joint part 18 is driven to bend the first module gate [Fig. 42(b)].
It moves forward while controlling its attitude using other modules. Next, open the arm of the first module/L/M and hold the branched pipe 19 [Figure 42 (C)]
. Next, the arm of the second module M2 is opened, and the space between the first module (1) and the third module (3) is advanced.
Figure 42(d)]. Next, close the arm of the second module leaf and hold the branched tube 19 [FIG. 42(e)].
次いで、第3のモジューノl/M3のアームを開き、第
1のモジューノ叶、及び第2のモジューノ叶2により、
姿勢制御を行いながら前進する〔第42図(r)〕。Then, open the arm of the third module l/M3 and use the first module leaf and the second module leaf 2 to
It moves forward while controlling its posture [Fig. 42(r)].
次に、第3のモジュール門、の関節部18を駆動して屈
折し、そのアームを閉じ、分岐している管19をホール
ディングする〔第42図(g)〕。Next, the joint 18 of the third module gate is actuated to bend the arm, thereby closing the arm and holding the branched tube 19 [FIG. 42(g)].
次に、この3号機について第43図を参照しながら説明
する。Next, this third machine will be explained with reference to FIG. 43.
第43図はこの3号機の概略構成を示す斜視図である。FIG. 43 is a perspective view showing the schematic structure of this No. 3 machine.
このロボットは、尺取り生形式の移動形態を有し、本体
20、左右のアーム22を有する2)、Itのアームユ
ニット21、センサユニット23から構成される。This robot has a moving form of a straight-cutting type, and is composed of a main body 20, a left and right arm 22 (2), an arm unit 21, and a sensor unit 23.
その本体の構造は、配管の長手方向の移動機構として、
アームユニット間の距離の伸縮動作及び配管の周方向移
動機構として、配管の中心軸と同一の回転軸を持ち、横
へ捩れる(スライド)動作の2つの動作機能を備えてい
る。更に、本体とアームユニット間は回転関節によって
連結され、モータにより回転制御される。回転範囲は1
80度である。センサユニット23はガイドレール24
と、モータとセンサ25からなる走行ユニットからなり
、走行ユニットがガイドレール上をモルレールのように
走行する。以上の動作を行うアクチュエータは全てステ
ッピングモータであり、合計9個用いている。なお、2
6はサイドスライドレールである。The structure of the main body serves as a mechanism for moving the pipe in the longitudinal direction.
As a mechanism for expanding and contracting the distance between the arm units and moving the pipe in the circumferential direction, it has a rotation axis that is the same as the central axis of the pipe, and has two operating functions: a horizontal twisting (sliding) action. Further, the main body and the arm unit are connected by a rotary joint, and the rotation is controlled by a motor. Rotation range is 1
It is 80 degrees. The sensor unit 23 is connected to the guide rail 24
The running unit consists of a motor and a sensor 25, and the running unit runs on a guide rail like a mole rail. The actuators that perform the above operations are all stepping motors, and a total of nine actuators are used. In addition, 2
6 is a side slide rail.
このロボットの基本的な動作は後述する本発明のロボッ
トの動作と同様であり、ここでは説明を省略する。The basic operation of this robot is similar to the operation of the robot of the present invention, which will be described later, and the explanation will be omitted here.
(発明が解決しようとする問題点)
しかしながら、上記のロボットにおいては、配管に沿っ
て走行する場合のロボットのホールディング機構及びそ
の駆動回路は複雑で、しかも多くのステンピングモータ
を搭載しているので、ロボット自体の重量が大きくなり
、円滑な走行に問題があった。(Problems to be Solved by the Invention) However, in the above-mentioned robot, the holding mechanism of the robot and its drive circuit are complicated when traveling along the pipe, and moreover, it is equipped with many stamping motors. However, the weight of the robot itself increased, causing problems in smooth running.
特に、垂直管を上昇したり、隣の配管への乗り移りを行
う高度の機能を有する自律型配管メンテナンスロボット
においては、そのホールディング機構及びその駆動回路
の簡素化、ロボット自体の軽重量化は信頼性を大きく左
右するものであり、その改善が強く望まれていた。In particular, for autonomous pipe maintenance robots that have advanced functions such as climbing vertical pipes and transferring to adjacent pipes, simplifying the holding mechanism and drive circuit and reducing the weight of the robot itself improves reliability. This has a great influence on the situation, and improvement in this has been strongly desired.
本発明は、上記問題点を除去し、ロボットのホールディ
ング機構及びその駆動回路を改善し、複雑な配管群に対
しても、確実に走行可能であり、しかも低騒音の高度の
機能を有する自律型配管メンテナンスロボットを提供す
ることを目的とする。The present invention eliminates the above-mentioned problems, improves the holding mechanism of the robot and its drive circuit, and provides an autonomous robot that can move reliably even through a complex group of pipes, has low noise, and has advanced functions. The purpose is to provide a piping maintenance robot.
(問題点を解決するための手段)
本発明は、上記問題点を解決するために、自律型配管メ
ンテナンスロボットにおいて、本体と、この本体の前後
に配設される左右アームを有する二組のアームユニット
と、前記左右アームの開閉を行う形状記憶合金バネを有
するアクチュエータと、前記左右アームが閉じた後、そ
の左右アームを締め付け保持するロック手段と、前記本
体の伸縮手段と、前記本体の前部と後部の周方向の相対
的変位を行うスライド手段と、前方のアームユニットを
土台として本体の回転を行う回転手段と、後方のアーム
ユニットを土台として本体の回転を行う回転手段と、前
記アームユニットの前面で固定されるセンサユニットを
設けるようにしたものである。(Means for Solving the Problems) In order to solve the above problems, the present invention provides an autonomous piping maintenance robot that includes a main body and two sets of arms having left and right arms disposed before and after the main body. a unit, an actuator having a shape memory alloy spring for opening and closing the left and right arms, a locking means for tightening and holding the left and right arms after the left and right arms are closed, a means for expanding and contracting the main body, and a front part of the main body. a sliding means for relative displacement of the rear part in the circumferential direction; a rotating means for rotating the main body using the front arm unit as a base; a rotating means for rotating the main body using the rear arm unit as a base; and the arm unit. A sensor unit is provided that is fixed on the front surface of the vehicle.
(作用)
本発明によれば、第1図乃至第3図に示されるように、
このロボットは、開閉可能なアーム33゜34を存する
2組のアームユニット31.32を持ち、そのアーム3
3と34で配管を交互に締め付けて全体を支えながら、
本体30の伸縮とアームの持ち換えによる間歇動作で前
進する。また、周方向への移動は、配管の中心軸と同一
の曲率中心を持つスライドレール35を設け、本体30
の前部又は後部で周方向に捩れる構造を有し、前進と同
様の間歇動作で移動する。更に、アームユニット31.
32と本体30間には回転手段を有し、本体の前部或い
は後部を回転することができる。また、点線で示される
ように、ロボットの前面にはセンサユニット41(詳細
は後述)を設け、障害物センサによる障害物の検出及び
配管診断センサによる配管の診断行うことができる。(Operation) According to the present invention, as shown in FIGS. 1 to 3,
This robot has two sets of arm units 31 and 32 with arms 33 and 34 that can be opened and closed.
Tighten the piping alternately with 3 and 34 to support the whole,
It moves forward by intermittent movement by expanding and contracting the main body 30 and changing the grip of the arm. Further, for movement in the circumferential direction, a slide rail 35 having the same center of curvature as the central axis of the piping is provided, and the main body 30 is moved in the circumferential direction.
It has a structure that twists in the circumferential direction at the front or rear part, and moves in an intermittent motion similar to forward motion. Furthermore, arm unit 31.
A rotating means is provided between the main body 32 and the main body 30, and the front or rear part of the main body can be rotated. Further, as shown by the dotted line, a sensor unit 41 (details will be described later) is provided on the front of the robot, and the obstacle sensor can detect obstacles and the piping diagnosis sensor can diagnose piping.
特に、本発明においては、このロボットのアーム33.
34の開閉は、形状記憶合金製のコイルバネ(後述)を
用い、熱弾性型マルテンサイト変態で生じた低温和が変
形をうけた後、加熱によって高温相に逆変態する際に生
起する形状記憶効果を利用する。即ち、形状記憶合金製
のコイルバネへの給電、遮断により加熱冷却することで
アーム33゜34の開閉動作を行うようにしたものであ
る。In particular, in the present invention, this robot arm 33.
34 is opened and closed using a coil spring made of a shape memory alloy (described later), and uses the shape memory effect that occurs when the low temperature phase produced by thermoelastic martensitic transformation is deformed and then reverse transformed into a high temperature phase by heating. Take advantage of. That is, the arms 33 and 34 are opened and closed by heating and cooling the shape memory alloy coil springs by supplying and cutting off power.
また、アーム33.34が閉じられた後、更に、アーム
締め付け保持するロック機構(後述)によって、配管を
締めつけ、強固にして、安定的なホールディングが行わ
れる。Further, after the arms 33 and 34 are closed, the piping is further tightened and strengthened by a locking mechanism (described later) that tightens and holds the arms, and stable holding is performed.
(実施例)
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら詳細
に説明する。(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
第1図は本発明の一実施例を示す自律型配管メンテナン
スロボットの概略斜視図、第2図はその自律型配管メン
テナンスロボットの要部を示す正面図、第3図はそのア
ーム開閉用アクチュエータの回路構成図である。FIG. 1 is a schematic perspective view of an autonomous piping maintenance robot showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a front view showing the main parts of the autonomous piping maintenance robot, and FIG. 3 is a diagram of the arm opening/closing actuator. FIG. 3 is a circuit configuration diagram.
これらの図に示されるように、本発明のロボットは、基
本的には、前記した第3号機の構成を採用している。As shown in these figures, the robot of the present invention basically employs the configuration of the third robot described above.
以下、このロボットの各部の構造について説明する。The structure of each part of this robot will be explained below.
(A)本体の構造
本体は前進のための伸縮機構と、開方向移動のための横
スライド機構とを有する。そこで、本体は、第4図に示
されるように、3つの部分B、 C。(A) Structure of the main body The main body has a telescopic mechanism for advancing and a lateral sliding mechanism for moving in the opening direction. Therefore, the main body is divided into three parts B and C, as shown in FIG.
Dに分割される。It is divided into D.
本体30は、(1)長手方向への移動機構、つまり、ア
ームユニy )31.32間の距離の伸縮機構は、ステ
ンレス棒とリニアボールヘアリングの組み合わせによる
片持ち構造とし、第5図に示されるように、伸縮用モー
タMC70は本体の部分B(第4図参照)に固定され、
ギヤ71を介して本体の部分C(第4図参照)に固定さ
れているラック72を駆動する。(2)横スライド機構
、つまり、配管の周方向への移動機構は、第6図に示さ
れるように、基部73に固定された横スライド用モータ
MD74によってスプロケットホイール75を回転させ
、スライドレール35に固定されているラダーチェーン
76に動力を伝達する。即ち、横スライド用モータM[
174を用い、平歯車の2段減速でスライドレール35
を動作させる。つまり、配管42の中心軸と一致する回
転軸を持ち、横へ捩れる(スライド)動作を行う。The main body 30 has (1) a mechanism for moving in the longitudinal direction, that is, a mechanism for expanding and contracting the distance between the arms 31 and 32, which has a cantilevered structure using a combination of a stainless steel rod and a linear ball hair ring, as shown in FIG. The telescoping motor MC70 is fixed to part B of the main body (see Fig. 4) so that
A rack 72 fixed to part C of the main body (see FIG. 4) is driven via a gear 71. (2) The lateral slide mechanism, that is, the mechanism for moving the pipe in the circumferential direction, rotates the sprocket wheel 75 by a lateral slide motor MD74 fixed to the base 73, as shown in FIG. The power is transmitted to a ladder chain 76 fixed to the ladder chain 76. That is, the lateral slide motor M [
174, slide rail 35 with two-stage reduction of spur gear
make it work. That is, it has a rotation axis that coincides with the central axis of the pipe 42, and performs a horizontal twisting (sliding) action.
77は基部73に支持されるコロであり、スライドレー
ル35の移動を案内する。更に、(3)本体30とアー
ムユニット31.32間はウオームギヤを利用した回転
関節で連結され、第7図に示されるように、モータMA
−1により回転(持ち上げ、持ち下げ)制御される。回
転範囲は180度である。77 is a roller supported by the base 73 and guides the movement of the slide rail 35. Furthermore, (3) the main body 30 and the arm units 31 and 32 are connected by a rotary joint using a worm gear, and as shown in FIG.
Rotation (lifting, lifting) is controlled by -1. The rotation range is 180 degrees.
また、本体持ち上げ用モータ(MA−1)68及びアー
ム締め付け用モータ(MA−2)69はアームユニット
内に収納し、更に、前記した伸縮用モータMC70と横
スライド用モータ?1D74とを有し、この第7図にお
いては、アーム34は水平になるように伸ばされ、本体
持ち上げ用モータ(?1A−1) 68に最大の加重が
かかる状態となっている。このように、片方のアーム3
3で配管42にロボットを固定した際、そのアーム33
を基点として本体を回転させる。また、本体に対してア
ームを回転させる。更に、アーム締め付け用モータ(M
A−2)69は、第8図に示されるように、アーム開閉
用アクチュエータによって、アーム33a、33b (
34a、34bも同様)を閉じて、配管を一次的に締め
付けた後、確実なホールディングトルクを得るために、
ワイヤ機構を用いて、配管を締め付ける。即ち、第8図
及び第9図に示されるように、片方のアーム33aの先
端にはフック81が支持部83に固定された枢支軸82
に枢支され、アーム33aと33bを閉じる〔第10図
(a)及び第10図(b)参照〕と、フック81のカム
部81aにアーム33bの先端が当たり、フック81は
枢支軸82を中心にして、フック81の先端部81bが
回転し、その先端部81bが、アーム33bにある係止
ワク86にかかる。この係止ワク86はワイヤ87、雌
ネジ8日を介してアーム締め付け用モータ(MA−2)
69につながれており、このモータ(PIへ−2)69
によって、ワイヤ87を介してフック81を引っ張るこ
とによって配管を締め付け〔第10図(c)参照〕、ア
ームの内側にあるゴム板33fと配管42との摩擦力に
よって姿勢を保持する。なお、第7図には示されていな
いが、アーム33側にも持ち上げ用モータ及びアーム締
め付け用モータが前記同様に配設される。Further, the main body lifting motor (MA-1) 68 and the arm tightening motor (MA-2) 69 are housed in the arm unit, and the above-mentioned telescopic motor MC70 and lateral sliding motor 69 are housed in the arm unit. 1D74, and in FIG. 7, the arm 34 is extended horizontally, and the maximum load is applied to the main body lifting motor (?1A-1) 68. In this way, one arm 3
When the robot is fixed to the pipe 42 in step 3, the arm 33
Rotate the main body using . Also, rotate the arm relative to the main body. Furthermore, the arm tightening motor (M
A-2) 69, as shown in FIG.
34a and 34b) and temporarily tighten the piping, in order to obtain a reliable holding torque,
Tighten the piping using a wire mechanism. That is, as shown in FIGS. 8 and 9, a pivot shaft 82 with a hook 81 fixed to a support part 83 is attached to the tip of one arm 33a.
When the arms 33a and 33b are closed (see FIGS. 10(a) and 10(b)), the tip of the arm 33b hits the cam portion 81a of the hook 81, and the hook 81 is attached to the pivot shaft 82. The tip 81b of the hook 81 rotates around , and the tip 81b engages a locking piece 86 on the arm 33b. This locking work 86 is connected to an arm tightening motor (MA-2) via a wire 87 and a female screw.
69, and this motor (to PI-2) 69
The pipe is tightened by pulling the hook 81 via the wire 87 (see FIG. 10(c)), and the posture is maintained by the frictional force between the rubber plate 33f inside the arm and the pipe 42. Although not shown in FIG. 7, a lifting motor and an arm tightening motor are also provided on the arm 33 side in the same manner as described above.
CB)アームの構造
左右アーム33 a 、 33 b (34a 、
34 bも同様)は配管42の管径に対応したグリンパ
形状をしており、このアームの上部には前記した形状記
憶合金製のコイルバネを用いたアーム開閉用アクチュエ
ータが設けられる。二点で枢支軸により枢支される開閉
機構が構成される。CB) Arm structure Left and right arms 33a, 33b (34a,
34b) has a gripper shape corresponding to the diameter of the pipe 42, and an actuator for opening and closing the arm using the coil spring made of the above-mentioned shape memory alloy is provided at the upper part of this arm. An opening/closing mechanism is configured that is supported by a pivot shaft at two points.
(C)アーム開閉用アクチュエータ
ロボットが配管42にとりつく時、一時的にアームを開
閉させて配管42を締め付ける。そのために、形状記憶
合金(SMC)製のコイルバネ37.3Bを用いる。そ
して、二点で枢支軸により枢支される一対のレバーを有
する開閉機構が構成される。(C) Arm opening/closing actuator When the robot attaches to the piping 42, the arm is temporarily opened and closed to tighten the piping 42. For this purpose, a coil spring 37.3B made of shape memory alloy (SMC) is used. An opening/closing mechanism having a pair of levers pivoted at two points by a pivot shaft is constructed.
即ち、第1図及び第2図に示されるように、アーム33
a、33b (34a、34bも同様)は枢支軸36を
有し、アーム33a、33bとは反対側に延びる一体の
受片33c、33dを設け、それらの受片33c。That is, as shown in FIGS. 1 and 2, the arm 33
a, 33b (also 34a, 34b) have a pivot shaft 36, and are provided with integrated receiving pieces 33c, 33d extending on the opposite side from the arms 33a, 33b, and these receiving pieces 33c.
33d間に形状記憶合金製のコイルバネ37.38及び
バイアス用の通常のバネ39を並列に張設する。40は
枢支軸36が固定される固定部である。Coil springs 37 and 38 made of shape memory alloy and a normal spring 39 for bias are stretched in parallel between 33d and 33d. 40 is a fixed part to which the pivot shaft 36 is fixed.
更に、第3図に示されるように、形状記憶合金製のコイ
ルバネ37.38は受片33c、33dとは絶縁物33
eによって絶縁され、その各端子は形状記憶合金駆動回
路(後述)に接続される。Furthermore, as shown in FIG.
e, and each terminal thereof is connected to a shape memory alloy drive circuit (described below).
CD)センサユニットの構造
第1図に点線で示されるように、センサユニット41は
環状のセンサ用ガイドレール41a1センサ41bとセ
ンサユニットを回転させるためのモータ41cとからな
り、モータ41Cの駆動により、センサ42が周方向に
ガイドレールに沿って走行する。CD) Structure of sensor unit As shown by the dotted line in FIG. 1, the sensor unit 41 consists of an annular sensor guide rail 41a, a sensor 41b, and a motor 41c for rotating the sensor unit. The sensor 42 runs along the guide rail in the circumferential direction.
なお、詳細な実施例は後述する。また、ガイドレール4
1aは前記した左右アームと同期をとって開閉動作を行
う。Note that detailed examples will be described later. Also, guide rail 4
1a performs opening and closing operations in synchronization with the left and right arms described above.
(E)システム構成 次に、このロボットのシステム構成について説明する。(E) System configuration Next, the system configuration of this robot will be explained.
第11図はこのロボットのシステム構成を示す。FIG. 11 shows the system configuration of this robot.
この図において、43はCPU (中央処理装置)、4
4はD/A コンバータ、45はDo、 46はIll
、47は^/Dコンバータ、48.49はフォトカプラ
を含む絶縁回路(Isolation C1rcuit
)、50はアクチュエータ駆動回路、51は形状記憶合
金、52はステッピングモーフ周駆動回路、53はステ
ッピングモータであり、前記した2個の本体持ち上げ用
モータ、2個のアーム締め付け用モータ、伸縮用モータ
(MC)70、横スライド用モータ(MO)ハ、センサ
ユニット用モータが該当する。54は赤外線LED駆動
回路、55は赤外線LED 、56は赤外線センサ用増
幅回路、57は赤外線フォトトランジスタ、58は超音
波センサ用増幅回路、59は超音波センサ、60は可聴
音センサ用増幅回路、61は可聴音センサ、62は渦電
流センサ用増幅回路、63は渦電流センサ、64は非常
用センサ、65はプラントマツプ、66はデータベース
である。In this figure, 43 is a CPU (central processing unit);
4 is D/A converter, 45 is Do, 46 is Ill
, 47 is a ^/D converter, and 48.49 is an isolation circuit including a photocoupler.
), 50 is an actuator drive circuit, 51 is a shape memory alloy, 52 is a stepping morph peripheral drive circuit, and 53 is a stepping motor, which includes the two main body lifting motors, two arm tightening motors, and an extension motor. (MC) 70, lateral slide motor (MO) c, sensor unit motor corresponds to this. 54 is an infrared LED drive circuit, 55 is an infrared LED, 56 is an infrared sensor amplifier circuit, 57 is an infrared phototransistor, 58 is an ultrasonic sensor amplifier circuit, 59 is an ultrasonic sensor, 60 is an audible sensor amplifier circuit, 61 is an audible sound sensor, 62 is an eddy current sensor amplifier circuit, 63 is an eddy current sensor, 64 is an emergency sensor, 65 is a plant map, and 66 is a database.
この図に示されるように、フランジやT字管などの障害
物を認識するセンサとして超音波センサ59や赤外線フ
ォトトランジスタ57を有する赤外線センサを設ける。As shown in this figure, an ultrasonic sensor 59 and an infrared sensor having an infrared phototransistor 57 are provided as sensors for recognizing obstacles such as flanges and T-tubes.
また、これらのセンサが正常に作動しなかった場合に動
作するリミットスイッチからなる非常用センサ64を持
っている。また、過電流センサ63を用いて配管の傷や
肉厚残少などの異常診断検出を行う。即ち、配管上に発
生させた渦電流の傷による変化をインピーダンスの変化
として取り出し、電圧の変化に変換して、A/Dコンバ
ータ47を介してCPU 43に取り込み、異常診断検
出を行う。It also has an emergency sensor 64 consisting of a limit switch that operates if these sensors do not operate normally. Additionally, the overcurrent sensor 63 is used to diagnose and detect abnormalities such as damage to the piping and insufficient wall thickness. That is, a change in eddy current caused by a flaw generated on the pipe is extracted as a change in impedance, converted to a change in voltage, and input to the CPU 43 via the A/D converter 47 for abnormality diagnosis and detection.
また、可聴音を対象とした音声による異常診断を行うた
めの可聴音センサ(マイクロホン)61を設ける。即ち
、可聴音センサ(マイクロホン)61により、配管の異
常状態に起因する特有の可聴音をピックアップし、異常
診断を行う。Further, an audible sound sensor (microphone) 61 is provided for performing an abnormality diagnosis using audible sounds. That is, the audible sound sensor (microphone) 61 picks up a unique audible sound caused by an abnormal state of the piping, and diagnoses the abnormality.
更に、種々の診断事例に対処するためのデータベース6
6、ロボットの位置表示や経路決定などに有効なプラン
トマツプ65を具備する。Furthermore, a database 6 for dealing with various diagnostic cases
6. Equipped with a plant map 65 that is effective for displaying robot positions and determining routes.
また、CPUへ接続される入出力部であるDO45、D
I46はPPI(Programable Perip
hral Interface)からなる。In addition, DO45 and D, which are input/output units connected to the CPU,
I46 is PPI (Programmable Perip
hral Interface).
更に、移動機構の制御方法は、移動量に応じたパルス数
をステッピングモータに送るオープン制御である。なお
、外界及び自己の情報を取り入れて移動するクローズト
ループ制御を行うようにしてもよい。Furthermore, the method of controlling the moving mechanism is open control in which the number of pulses corresponding to the amount of movement is sent to the stepping motor. Note that closed loop control may be performed in which movement takes in information from the outside world and about itself.
以下、このロボットの動作について説明する。The operation of this robot will be explained below.
CF)基本動作
このロボットは多くの障害に対応できる構造となってい
るので、障害に応じて形態を制御するため、基本的な動
きに対してはルーチン化する必要がある。CF) Basic movements Since this robot has a structure that can cope with many obstacles, it is necessary to routine the basic movements in order to control the form according to the obstacles.
(1)通常走行モード
第12図は通常走行モード図、第13図はそのタイムチ
ャートである。(1) Normal running mode FIG. 12 is a diagram of the normal running mode, and FIG. 13 is a time chart thereof.
これらの図に示されるように、アーム33.34の形状
記憶合金(SM^)製コイルバネ37.38 (第1図
乃至第3図参照)には通電されず、前方のワイヤA及び
後方のワイヤBは引っ張られた状態にあり、アームユニ
ット31及び32によって、2組のアーム33及び34
で配管42をホールディングしている状態〔第12図(
a)〕から、ワイヤAを弛緩し、形状記憶合金コイルバ
ネ37.38に給電して、コイルバネ37、38が縮む
と、前方のアーム33を開き〔第12図(b)〕、その
状態で伸縮用モータMC70を駆動して、本体30を伸
長する〔第12図(C)〕。次に、形状記憶合金(SM
A)製コイルバネ37.38への給電を断つと、コイル
バネ37.38は伸長して、前方のアーム33を閉じ、
ワイヤAを引っ張って、配管42をホールディングする
〔第12図(d)〕。次に、ワイヤBを弛緩し、後方の
アームの形状記憶合金(S?IA)製コイルバネ37.
38への給電を行い、後方のアーム34を開き〔第12
図(e) ) 、この状態で本体30を縮める〔第12
図(f)〕。そして、後方のアームの形状記憶合金(S
MA)製コイルバネ37.38への給電を断つと、後方
のアーム34が閉じ、ワイヤBを引っ張ることにより、
1サイクルすることになる。As shown in these figures, the shape memory alloy (SM^) coil springs 37, 38 (see Figures 1 to 3) of the arms 33, 34 are not energized, and the front wire A and the rear wire B is in a stretched state, and two sets of arms 33 and 34 are connected by arm units 31 and 32.
The state in which the pipe 42 is held [Fig. 12 (
a)], the wire A is relaxed, power is supplied to the shape memory alloy coil springs 37 and 38, and when the coil springs 37 and 38 are contracted, the front arm 33 is opened [Fig. 12 (b)] and expands and contracts in that state. The main body 30 is extended by driving the motor MC70 [FIG. 12(C)]. Next, shape memory alloy (SM
When the power supply to the coil springs 37 and 38 manufactured by A) is cut off, the coil springs 37 and 38 extend and close the front arm 33,
Pull the wire A to hold the pipe 42 [FIG. 12(d)]. Next, loosen the wire B and use the shape memory alloy (S?IA) coil spring 37 of the rear arm.
38 and open the rear arm 34 [12th
Figure (e)), in this state, contract the main body 30 [12th
Figure (f)]. And the shape memory alloy (S) of the rear arm
When the power supply to the MA) coil springs 37 and 38 is cut off, the rear arm 34 closes and by pulling the wire B,
It will take one cycle.
第14図は通常走行動作のフローチャートであり、この
図に示されるように、■パラメータをセットし、■前進
か後退かを判断し、■障害物があるか否かをサーチして
、障害物がある場合にはこのルーチンをバスする。障害
物がない場合には、■アーム33を開き、■本体30を
伸ばし、■アーム33を閉じ、■アーム34を開き、■
本体30を縮め、■アーム34を閉じて、[相]前進す
べき長さまでこれを繰り返す。ロボットが後退する(前
記ステップ■)場合もアーム33とアーム34の動作が
逆になるだけで、同様の動作を行う。Figure 14 is a flowchart of the normal running operation.As shown in this figure, 1) setting parameters, 2) determining whether to move forward or backward, and 3) searching to see if there is an obstacle; If there is, bus this routine. If there are no obstacles, open the arm 33, extend the main body 30, close the arm 33, open the arm 34, and
Retract the main body 30, close the arm 34, and repeat this process until the desired length is reached. When the robot moves backward (step (2) above), the arms 33 and 34 operate in the same manner, except that the operations are reversed.
(2)周方向の移動動作
次に、第15図は周方向の移動のフローチャートである
。(2) Movement in the circumferential direction Next, FIG. 15 is a flowchart of movement in the circumferential direction.
この図において、まず、■パラメータをセットし、■ス
ライド方向が右か左かを判断し、スライド方向が右の場
合には、■障害物があるか否かのサーチを行い、障害物
がある場合にはこのルーチンをバスする。障害物がない
場合には、■itiアームを開き、■本体を伸ばし、[
相]本体を右の方向へスライドし、@前アームを閉じる
。次いで、0後アームを開き、0本体を左方向へスライ
ドし、■後アーム34を閉じ、■前アームを開き、■本
体を縮め、0前アームを閉じる。[相]これを到着する
まで行う。また、本体を左方向へスライドする(前記ス
テップ0)の場合もスライドの方向が逆になるだけで、
同様の動作を行う。ここでも、前後アームの開閉動作は
形状記憶合金(SMA)製コイルバネを用いて行う。In this figure, first, ■ set the parameters, ■ determine whether the sliding direction is right or left, and if the sliding direction is right, ■ perform a search to see if there is an obstacle, and check if there is an obstacle. In this case, bus this routine. If there are no obstacles, open the iti arm, extend the main body, and
] Slide the main body to the right and close the front arm. Next, open the 0 rear arm, slide the 0 main body to the left, (1) close the rear arm 34, (2) open the front arm, (2) retract the main body, and close the 0 front arm. [Phase] Do this until you arrive. Also, when sliding the main body to the left (step 0 above), the sliding direction is simply reversed.
Perform the same action. Here, too, the opening and closing operations of the front and rear arms are performed using shape memory alloy (SMA) coil springs.
(3)フランジ通過動作 次に、フランジ通過動作について説明する。(3) Flange passing operation Next, the flange passing operation will be explained.
第16図はフランジ通過モード図、第17図はそのタイ
ムチャートである。FIG. 16 is a flange passage mode diagram, and FIG. 17 is a time chart thereof.
この図に示されるように、フランジ通過時には、まず、
ロボットが前方にフランジ90を赤外線センサによって
発見し、所定の位置に来ると、フランジ通過動作にはい
る〔第16図(a)〕。そこで、ワイヤBを弛緩し、後
アーム34を開き、前方のアーム33を土台として、本
体の回転(持ち上げ)を行い〔第16図(b) ) 、
その回転角が90度になると〔第16図(c) ) 、
アーム34のユニー/トを180度回転し〔第16図(
d) ) 、更に、前方のアーム33を土台として、本
体を90度回転させ〔第16図(e)〕、後アーム34
を閉じて、ワイヤBを引っ張り配管をホールディングす
る〔第16図(f)〕。この状態で、フランジを跨いだ
恰好になる。今度は、ワイヤAを弛緩し、前アーム33
を開き〔第16図(g) ) 、後アーム34を土台に
して同様の動作を行って、フランジを通過する(第16
図(h)乃至第16図(1)〕。As shown in this figure, when passing through the flange, first,
When the robot discovers the flange 90 in front of it using an infrared sensor and comes to a predetermined position, it begins the flange passing operation [FIG. 16(a)]. Therefore, the wire B is relaxed, the rear arm 34 is opened, and the main body is rotated (lifted) using the front arm 33 as a base [Fig. 16(b)].
When the rotation angle becomes 90 degrees [Fig. 16(c)],
Rotate the unit of arm 34 by 180 degrees [Fig. 16 (
d)) Furthermore, the main body is rotated 90 degrees using the front arm 33 as a base [Fig. 16(e)], and the rear arm 34 is rotated by 90 degrees.
, and pull the wire B to hold the pipe [Fig. 16(f)]. In this state, it looks like it is straddling the flange. This time, loosen the wire A and connect the front arm 33.
[Fig. 16 (g)], perform the same operation using the rear arm 34 as a base, and pass through the flange (Fig. 16 (g)).
Figure (h) to Figure 16 (1)].
ここでも、アーム33.34の開閉動作は形状記憶合金
(SMA)製コイルバネ37..38を用いて行う。Here again, the opening and closing operations of the arms 33 and 34 are performed by shape memory alloy (SMA) coil springs 37. .. This is done using 38.
第18図はそのフランジ通過動作のフローチャートであ
る。FIG. 18 is a flowchart of the flange passing operation.
まず、[相]アーム34を開き、[相]前方のアームを
土台として本体の回転(持ち上げ)を行い、■その回転
角が90度になると、[相]アーム34のユニ7トを回
転し、■その回転角が180度になると、更に、[相]
前方の本体を土台にして回転を行い、■その回転角が9
0度になると、■アーム34を閉じ、■アーム33を開
き、■後方の本体を土台にして回転を行い、■その回転
角が90度になると、■アーム33のユニ7トを回転し
、0その回転角が180度になると、更に、@後方の本
体を土台にして回転を行い、■その回転角が90度にな
ると、Oアーム33を閉じる。First, open the [phase] arm 34, rotate (lift) the main body using the front arm as a base, and when the rotation angle reaches 90 degrees, rotate the unit 7 of the [phase] arm 34. , ■ When the rotation angle becomes 180 degrees, [phase]
It rotates using the front body as a base, and the rotation angle is 9.
When the rotation angle reaches 0 degrees, ■ Close the arm 34, ■ Open the arm 33, ■ Rotate using the rear main body as a base, and ■ When the rotation angle reaches 90 degrees, ■ Rotate the unit 7 of the arm 33. 0 When the rotation angle reaches 180 degrees, it further rotates using the rear main body as a base, and ■ when the rotation angle reaches 90 degrees, the O-arm 33 is closed.
(4)T字管通過動作(その1)
第19図はT字管通過(その1)モード図、第20図は
そのタイムチャートである。(4) T-tube passing operation (Part 1) Fig. 19 is a mode diagram of T-tube passage (Part 1), and Fig. 20 is a time chart thereof.
まず、赤外線センサによりT字管(或いはL字管)を認
識すると、横にスライドして、移動すべきT字管酸いは
L字管に正対する〔第19図(a) ) 。First, when a T-shaped tube (or L-shaped tube) is recognized by an infrared sensor, it slides sideways and directly faces the T-shaped tube or L-shaped tube to be moved (FIG. 19(a)).
次に、ワイヤBを弛緩し、後アーム34を開き〔第19
図(b) ) 、前アーム33を土台として本体を持ち
上げ〔第19図(c) ) 、分岐している配管91を
後アーム34を閉じてつかみ〔第19図(d) ) 、
ワイヤBを引っ張ってホールディングする〔第19図(
e)〕。Next, loosen the wire B and open the rear arm 34 [19th
(b) ), lift the main body using the front arm 33 as a base (FIG. 19(c)), close the rear arm 34 and grasp the branched piping 91 (FIG. 19(d)),
Pull and hold wire B [Fig. 19 (
e)].
次に、ワイヤAを弛緩し、前アーム33を開いて〔第1
9図(f) ) 、今度はアーム34を土台にして、前
アームを持ち上げ〔第19図(g) ) 、180度回
軸回転分岐している管91に乗り移る〔第19図(h)
) 。Next, loosen the wire A, open the front arm 33, and open the [first
(Fig. 9(f)), now use the arm 34 as a base, lift the forearm [Fig. 19(g)), and transfer to the branched tube 91 that rotates 180 degrees [Fig. 19(h)]
).
(5)T字管通過動作(その2)
第21図はT字管通過(その2)モード図、第22図は
そのタイムチャートである。(5) T-tube passing operation (Part 2) Fig. 21 is a mode diagram of T-tube passage (Part 2), and Fig. 22 is a time chart thereof.
まず、赤外線センサによりT字管(或いはL字管)を認
識すると、横にスライドして、移動すべきT字管酸いは
L字管に正対する〔第21図(a)〕。First, when the T-shaped tube (or L-shaped tube) is recognized by the infrared sensor, it slides sideways and directly faces the T-shaped tube or L-shaped tube to be moved [FIG. 21(a)].
次に、ワイヤAを弛緩し、アーム33を開き、後アーム
34を土台にして本体を回転(持ち上げ)て、本体を伸
ばし、更に前方の本体を回転する〔第21図(b)〕。Next, the wire A is relaxed, the arm 33 is opened, the main body is rotated (lifted) using the rear arm 34 as a base, the main body is extended, and the front main body is further rotated [FIG. 21(b)].
分岐している配管に達すると、前アーム33を閉じ〔第
21図(c) ) 、ワイヤAを引っ張り分岐している
配管をホールディングする〔第21図(d)〕。次に、
ワイヤBを弛緩し、後アーム34を開いて〔第21図(
e) ) 、本体を回転しながら本体を縮小する。更に
、本体を回転しながら本体を縮小する〔第21図(f)
〕。次に、後アーム34を閉じて、ワイヤAを引っ張り
配管をホールディングし、次に、後アーム34を土台に
して、前アーム33を開き、本体を回転しながら本体を
伸長し、前アーム33を分岐されている配管の方向へ進
める(第21図(g)〕。次に、前アーム33を閉じ、
ワイヤ八を引っ張り分岐されている配管をホールディン
グし、前アーム33を土台として、後アーム34を引き
寄せ、分岐されている配管91へ移行する〔第21図(
h)〕。When the branched pipe is reached, the front arm 33 is closed [Fig. 21(c)], and the wire A is pulled to hold the branched pipe [Fig. 21(d)]. next,
Relax the wire B and open the rear arm 34 [Fig. 21 (
e)) Shrink the main body while rotating it. Furthermore, while rotating the main body, the main body is reduced [Fig. 21 (f)]
]. Next, close the rear arm 34, pull the wire A, and hold the pipe. Next, use the rear arm 34 as a base, open the front arm 33, extend the main body while rotating the main body, and extend the front arm 33. Proceed in the direction of the branched piping (Fig. 21 (g)). Next, close the front arm 33,
Hold the branched pipe by pulling the wire 8, pull the rear arm 34 using the front arm 33 as a base, and move to the branched pipe 91 [Fig. 21 (
h)].
(6)配管乗り移り動作
第23図は隣接配管への配管乗り移りモード図、第24
図はそのタイムチャートを示す。(6) Piping transfer operation Figure 23 is a mode diagram of pipe transfer to adjacent pipes, Figure 24
The figure shows the time chart.
まず、周方向に向けた超音波センサによって、乗り移ろ
うとする隣接配管92の位置及び距離を検出する〔第2
3図(a)〕。First, the position and distance of the adjacent pipe 92 to be transferred is detected by an ultrasonic sensor directed in the circumferential direction.
Figure 3 (a)].
次いで、ワイヤAを弛緩し、前アーム33を開き〔第2
3図(b) ) 、後アーム34を土台にして、本体を
回転(持ち上げ)シ〔第23図(c) ) 、更に、前
の本体を大きく回転し〔第23図(d) ) 、前アー
ム33を隣接配管92に沿わせ〔第23図(e) )
、前アーム33を閉し、ワイヤ八を引っ張り隣接配管9
2をホールディングする〔第23図(f)〕。次に、前
アーム33を土台にして、ワイヤBを弛緩し、後アーム
34を開き〔第23図(g) ) 、本体後部の回転を
行い、本体後部の下げを行う〔第23図(h)〕。更に
、本体後部の下げを行ない、隣接配管92に後ろアーム
34を沿わせ〔第23図(+) ) 、後アーム34を
閉じ、ワイヤBを引っ張ることによって、後アーム34
によって隣接配管92をホールディングする〔第23図
(j)〕。Next, the wire A is relaxed, and the front arm 33 is opened [second
3(b)), rotate (lift) the main body using the rear arm 34 as a base [Fig. 23(c)), further rotate the front main body greatly [Fig. 23(d)), and lift the front main body. Align the arm 33 with the adjacent pipe 92 [Fig. 23(e)]
, close the front arm 33 and pull the wire 8 to connect the adjacent pipe 9.
2 [Figure 23(f)]. Next, using the front arm 33 as a base, loosen the wire B, open the rear arm 34 [Fig. 23 (g)], rotate the rear part of the main body, and lower the rear part of the main body [Fig. 23 (h)]. )]. Furthermore, by lowering the rear part of the main body, aligning the rear arm 34 with the adjacent pipe 92 (Fig. 23 (+)), closing the rear arm 34, and pulling the wire B, the rear arm 34
The adjacent pipe 92 is held by [Fig. 23 (j)].
第25図は隣接配管への配管乗り移り動作のフローチャ
ートである。FIG. 25 is a flowchart of a pipe transfer operation to an adjacent pipe.
移動軌跡を示した第30図及び第31図を共に参照しな
がらそのフローについて説明する。The flow will be explained with reference to FIG. 30 and FIG. 31 showing the movement locus.
まず、■超音波センサによる隣接配管のセンシングを行
う。■アーム33を開き、■後アームを土台とした本体
の回転を行い、■本体の持ち上げ角度θ、に等しいか否
かを判断して、角度θ、に等しくなると、■アーム33
ユニットを回転し、■その回転角度θ2に等しいか否か
を判断する。0次に、アーム33を閉じ、■アーム34
を開き、[有]本体の回転(前)を行い、■その回転角
度θ2に等しいか否かを判断する0等しい場合には、O
アーム34ユニットを回転し、■本体の持ち下げ角度θ
。First, (1) Sensing of adjacent piping is performed using an ultrasonic sensor. ■Open the arm 33, ■Rotate the main body using the rear arm as a base, ■Judge whether the lifting angle of the main body is equal to θ, and if it becomes equal to the angle θ, ■Arm 33
Rotate the unit and (1) determine whether the rotation angle is equal to θ2. 0 Next, close the arm 33, and open the arm 34.
Open the , rotate the main body (forward), and determine whether the rotation angle is equal to θ2. If it is equal to 0, O
Rotate the arm 34 unit and adjust the lifting angle θ of the main unit.
.
に等しいか否かを判断して、角度θ、に等しくなると、
■アーム34を閉じる。If it is equal to the angle θ, then
■Close arm 34.
CG)障害物センサ
障害物センサはロボットが配管上を移動する際、フラン
ジ、T字管等の障害物を見つけると反応し、ロボットの
制御部に信号を送って、進行コースの状態を認識させる
ためので、目に相当する。CG) Obstacle sensor The obstacle sensor reacts when it finds an obstacle such as a flange or T-shaped pipe when the robot moves on the pipe, and sends a signal to the robot control unit to recognize the state of the progress course. Because it corresponds to the eye.
第26図は障害物センサの一実施例を示す構成図であり
、第26図(a)は正面図、第26図(b)は側面図で
ある。FIG. 26 is a configuration diagram showing one embodiment of the obstacle sensor, with FIG. 26(a) being a front view and FIG. 26(b) being a side view.
このロボットは赤外線LIEDダイオード55(第11
図参照)と赤外線フォトトランジスタ57(第11図参
照)を組み合わせたフォトインクラブタ構成の赤外線セ
ンサ93を有し、この赤外線センサ93で、主に近接し
た障害物を検出する。更に、赤外線センサ93では検出
が難しい隣接配管などの離れた距離にあるものは、超音
波センサ59を用いて検出する。また、非常時に動作す
るリミントスイッチ94を有する非常用センサ64(第
11図参照)を実装する。また、配管の診断用センサと
して渦電流センサ63(第11図参照)を設ける。更に
、本発明においては、配管の診断用センサとして可聴音
センサ61(マイクロホン)を搭載し、ガス流などに起
因する配管の接続状態、配管の異常振動音などを聴診で
きるようにする。なお、この図において、95はモータ
41Cによって駆動される車輪、96はコロ、97は支
持部である。また、超音波センサ59は第26図(c)
に示されるように、隣接配管を検出する場合には上方向
に向けて装着する。This robot has an infrared LIED diode 55 (11th
The infrared sensor 93 has a photo ink club configuration combining an infrared phototransistor 57 (see FIG. 11) and an infrared phototransistor 57 (see FIG. 11), and this infrared sensor 93 mainly detects nearby obstacles. Further, the ultrasonic sensor 59 is used to detect objects located at a distance, such as adjacent pipes, which are difficult to detect with the infrared sensor 93. Furthermore, an emergency sensor 64 (see FIG. 11) having a rim switch 94 that operates in an emergency is mounted. Further, an eddy current sensor 63 (see FIG. 11) is provided as a sensor for diagnosing piping. Further, in the present invention, an audible sound sensor 61 (microphone) is installed as a sensor for diagnosing the piping, so that it is possible to auscultate the connection state of the piping, abnormal vibration sounds of the piping, etc. caused by gas flow, etc. In this figure, 95 is a wheel driven by the motor 41C, 96 is a roller, and 97 is a support portion. Moreover, the ultrasonic sensor 59 is shown in FIG. 26(c).
As shown in , when detecting adjacent piping, attach it facing upward.
また、ガイドレール41aは、第27図に示されるよう
に、一点で柩支軸97で枢支され、前記した左右゛アー
ム33a、33bの開閉に同期して、形状記憶合金バネ
98を駆動することにより開閉される。Further, as shown in FIG. 27, the guide rail 41a is pivotally supported at one point by a coffin support shaft 97, and drives a shape memory alloy spring 98 in synchronization with the opening and closing of the left and right arms 33a and 33b. It is opened and closed by
(H)運動制御方法
このロボットは、4関節5リンクから成り、さまざまな
形態に変化して、障害を乗り越えて行くので、関節を目
的に応じて制御する必要がある。(H) Motion control method This robot consists of 4 joints and 5 links, and since it can change into various forms and overcome obstacles, it is necessary to control the joints according to the purpose.
ここでは、ロボット全体を、配管を土台とするマニュピ
ユレータのようにみなして、変換行列、ヤコビ行列によ
る運動制御方法について述べる。Here, we will consider the entire robot as a manipulator with piping as its foundation, and describe a motion control method using transformation matrices and Jacobian matrices.
このロボットは両端のアームで配管を持ち換えながら進
むが、前アームAで配管をつかみ、後アームBを動かす
場合と、後アームBで配管をつかみ、前アームAを動か
す場合とでは、基準からの関節の順序が異なるため、変
換行列も異なる。そこで、前アームAを動かすモードを
コントロールモードA1後アームBを動かすモードをコ
ントロールモードBと称することにする0尺取り虫のよ
うに進む時は、コントロールモー1’をA、B、A。This robot moves while changing the piping with the arms at both ends, but it differs from the standard when gripping the piping with the front arm A and moving the rear arm B, and when gripping the piping with the rear arm B and moving the front arm A. Since the order of the joints in is different, the transformation matrix is also different. Therefore, the mode for moving the front arm A will be referred to as control mode A1, and the mode for moving the rear arm B will be referred to as control mode B. 0 When moving like an inchworm, control mode 1' is A, B, A.
B、・・と切り換えながら進むことになり、これをデュ
アルモード制御方法と呼ぶことにする。This will be called a dual mode control method.
次に、第28図にコントロールモードAの座標系を、第
29図にコントロールモードBの座標系を示すと共に、
ヤコビ行列Ja、Jsを示す。Next, FIG. 28 shows the coordinate system of control mode A, and FIG. 29 shows the coordinate system of control mode B.
Jacobian matrices Ja and Js are shown.
山(2)
たたパシ、
CL士cos(θL)
St −5iyt (θi)
”(りなお、関節d0.θ1は実際には存在しないが、
コントロールモードA、Bに共通な移動開始点である基
点に対するロボットの位置と姿勢を表すために設けた仮
想の関節である。Mountain (2) Tatapashi, CL cos (θL) St -5iyt (θi)
”(Rinao, joint d0.θ1 does not actually exist, but
These are virtual joints provided to represent the position and posture of the robot with respect to the base point, which is the starting point of movement common to control modes A and B.
変換行列、ヤコビ行列を計算することによって、ロボッ
ト先端(アームの中心)の位置、姿勢及び各関節の微小
変化に対するアームの位置と姿勢の微小変化を知ること
ができる。By calculating the transformation matrix and the Jacobian matrix, it is possible to know minute changes in the position and posture of the arm relative to minute changes in the position and posture of the robot tip (center of the arm) and each joint.
次に、隣接配管乗り移りにおけるヤコビ行列について説
明する。Next, the Jacobian matrix for transferring adjacent pipes will be explained.
第30図はコントロールモードAにおけるアームAの軌
道説明図、第31図はコントロールモードBにおけるア
ームBの軌道説明図である。FIG. 30 is an explanatory diagram of the trajectory of arm A in control mode A, and FIG. 31 is an explanatory diagram of the trajectory of arm B in control mode B.
配管乗り移りにおけるヤコビ行列には、ロボットが横ス
ライド機構を用いて管と管の間に移動した状態から考え
ると、二次元内の問題となる。そのため、ヤコビ行列は
次のように簡単化される。The Jacobian matrix during pipe transfer is a two-dimensional problem when considered from the perspective of a robot moving between pipes using a lateral slide mechanism. Therefore, the Jacobian matrix can be simplified as follows.
コントロールモードAにおいて、
コントロールモードBにおいて、
ここで、距離L=300mm離れた位置にある配管に乗
り移る場合を考える。関節θ2.θ、を必要角だけ等速
回転させた場合のアーム中心の軌道を式(6) 、 (
7)を用いて計算すると第30図及び第31図のように
なる。In control mode A, in control mode B. Let us now consider the case of transferring to a pipe located a distance L = 300 mm away. Joint θ2. The trajectory of the arm center when θ is rotated by the required angle at a constant speed is expressed by equation (6), (
7), the results are shown in FIGS. 30 and 31.
このように、ヤコビ行列によって関節を制御した場合の
アームの軌道を求めることができる。反対に、逆ヤコビ
行列によってこの軌道から関節の微小変化を計算するこ
とも可能である。この解析は、このロボット全般にわた
って、設計段階では、関節の数や種類、リンクの長さな
どをシミュレーションを行うことによりシロボットの動
作範囲や動き方などを調べることができ、また、制御段
階では、この軌道を与えることにより、逆ヤコビ行列よ
り、各関節制御などを決定することができるので、設計
上、制御上から、有効であると考えられる。逆ヤコビ行
列は、コントロールモードAでは、
コントロールモードBでは、
このような隣接配管への乗り移りは、何本も横に並んで
いる配管群を検査したり、異なる系統の配管に移るのに
大変有効である。In this way, the trajectory of the arm when the joint is controlled using the Jacobian matrix can be determined. Conversely, it is also possible to calculate minute changes in the joint from this trajectory using the inverse Jacobian matrix. This analysis covers the whole robot, and at the design stage, it is possible to investigate the operating range and movement of the robot by simulating the number and types of joints, the length of links, etc., and at the control stage, By providing this trajectory, it is possible to determine the control of each joint from the inverse Jacobian matrix, which is considered to be effective in terms of design and control. The inverse Jacobian matrix is used in control mode A and in control mode B. Transferring to adjacent pipes like this is very effective for inspecting a group of pipes lined up side by side or for moving to a different system of pipes. It is.
次に、本発明の第2実施例を示すアームの締めつけ手段
について説明する。即ち、この実施例では、前記した機
構的な締め付け手段に代わって、電磁的な締め付け手段
を構成したものである。Next, arm tightening means showing a second embodiment of the present invention will be described. That is, in this embodiment, electromagnetic tightening means is used instead of the mechanical tightening means described above.
第32図は電磁的なロック機構を具備するロボットの斜
視図、第33図はそのロック機構の要部側断面図、第3
4図はその下面図である。FIG. 32 is a perspective view of a robot equipped with an electromagnetic locking mechanism, FIG. 33 is a side sectional view of the main part of the locking mechanism, and FIG.
Figure 4 is its bottom view.
これらの図において、100はロック機構、101は左
側のアーム33bの先端部に取り付けられる鉄芯、10
2は右側のアーム33aの先端部に取り付けられる鉄芯
であり、それらの鉄芯は左右アームが閉じ、鉄芯101
に巻回されるコイルが励磁された時に、閉磁路が形成さ
れ、両アーム33a、33bは強力に吸引される。この
コイル103には、第11図に示されるように、ロボッ
トの制御部から、アクチュエータ駆動回路50を介して
オン、オフ制御される。In these figures, 100 is a locking mechanism, 101 is an iron core attached to the tip of the left arm 33b, and 10
Reference numeral 2 denotes an iron core attached to the tip of the right arm 33a, and these iron cores have the left and right arms closed, and the iron core 101
When the coil wound around is excited, a closed magnetic path is formed and both arms 33a and 33b are strongly attracted. As shown in FIG. 11, this coil 103 is controlled to turn on and off by the robot controller via an actuator drive circuit 50.
このロック手段を用いたロボットのタイムチャートを示
すと第35図のようになる。このタイムチャートからも
明らかなように、ロボットのワーク時間の大幅な短縮を
図ることができる。FIG. 35 shows a time chart of a robot using this locking means. As is clear from this time chart, the robot's work time can be significantly reduced.
第36図は本発明の第2の実施例を示す自律型配管メン
テナンスロボットの構成図である。FIG. 36 is a configuration diagram of an autonomous piping maintenance robot showing a second embodiment of the present invention.
図中、105は配管、106は左アーム、107は右ア
ーム、108は右アーム107に一体に延設される受部
、109は左アームに一体に延設される受部、110は
両アームの枢支軸、111は受部108 、109間に
張設される形状記憶合金製コイルバネ、112゜113
は駆動車輪、114 、115は従動車輪であり、この
ロボットの駆動形態は前記した従来の第1号機、第2号
機と同様のものである。In the figure, 105 is a pipe, 106 is a left arm, 107 is a right arm, 108 is a receiving part that extends integrally with the right arm 107, 109 is a receiving part that is integrally extended with the left arm, and 110 is both arms. 111 is a shape memory alloy coil spring stretched between the receiving parts 108 and 109, 112° 113
is a driving wheel, and 114 and 115 are driven wheels, and the driving form of this robot is the same as that of the first and second conventional robots described above.
この実施例では一点が枢支される枢支軸110を有する
一対のレバーを具備する開閉機構、つまり、枢支軸11
0をテコの中心として、4個の車輪で配管を把持し、更
に、電磁ロック機構(第34図参照)によりロックする
。その状態で、駆動車輪112゜113の駆動により、
ロボットの前進を行う。In this embodiment, the opening/closing mechanism includes a pair of levers having a pivot shaft 110 pivoted at one point.
The pipe is gripped by four wheels with 0 as the center of the lever, and further locked by an electromagnetic locking mechanism (see Fig. 34). In this state, by driving the drive wheels 112 and 113,
Make the robot move forward.
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これ
らを本発明の範囲から排除するものではない。Note that the present invention is not limited to the above embodiments,
Various modifications are possible based on the spirit of the present invention, and these are not excluded from the scope of the present invention.
(発明の効果)
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、次のよ
うな効果を奏することができる。(Effects of the Invention) As described above in detail, according to the present invention, the following effects can be achieved.
(1)従来のこの種のロボットに比して、モータの数を
低減し、ロボット自体の重量を軽量にすることができる
。また、コンパクトに構成することができ、機構を大幅
に簡素化することができる。(1) Compared to conventional robots of this type, the number of motors can be reduced and the weight of the robot itself can be reduced. Moreover, it can be configured compactly and the mechanism can be significantly simplified.
(2)アームの開閉にステッピングモータに代えて、形
状記憶合金バネを用いることにより、アームの開閉動作
が速くなり、ロボットの単位時間当たりの仕事量の向上
を図ることができる。(2) By using a shape memory alloy spring instead of a stepping motor for opening and closing the arm, the opening and closing operation of the arm becomes faster and the amount of work per unit time of the robot can be improved.
(3)アームの開閉にステッピングモータに代えて、形
状記憶合金バネを用いることにより、騒音を低減するこ
とができる。特に、可聴音センサを搭載する場合にステ
ッピングモータによる騒音、振動がなくなり、精度の高
い配管診断を行うことができる。(3) Noise can be reduced by using a shape memory alloy spring instead of a stepping motor to open and close the arm. In particular, when an audible sound sensor is installed, the noise and vibration caused by the stepping motor are eliminated, allowing highly accurate piping diagnosis.
(4)形状記憶合金バネはアームを開閉するだけの機能
を果たすだけであり、その後は別個のアームのロック手
段が施されるために、形状記憶合金バネに無理がかかる
ことがなく、円滑な動作を行うことができる。(4) The shape memory alloy spring only performs the function of opening and closing the arm, and after that, a separate locking means is provided for the arm, so there is no stress on the shape memory alloy spring, and the function is smooth. can perform actions.
(5)ロック手段に電磁石を用いる場合には、更に、ロ
ボット本体の軽量化を図ることができる。(5) When an electromagnet is used as the locking means, it is possible to further reduce the weight of the robot body.
第1図は本発明の一実施例を示す自律型配管メンテナン
スロボットの概略斜視図、第2図はその自律型配管メン
テナンスロボットの要部を示す正面図、第3図はそのア
ーム開閉用アクチュエータの構成図、第4図はロボット
の本体の模式図、第5図は本体の伸縮機構の概略説明図
、第6図は本体のスライド機構の概略説明図、第7図は
ロボットの駆動装置の概略説明図、第8図はロック機構
の要部側面図、第9図はその下面図、第10図はそのロ
ック機構の動作説明図、第11図は本発明のロボットの
システム構成図、第12図は通常走行モード図、第13
図はそのタイムチャート、第14図は通常走行動作のフ
ローチャート、第15図は周方向の移動動作のフローチ
ャート、第16図はフランジ通過モード図、第17図は
そのタイムチャート、第18図はそのフランジ通過動作
のフローチャート、第19図はT字管通過(その1)モ
ード図、第20図はそのタイムチャート、第21図はT
字管通過(その2)モード図、第22図はそのタイムチ
ャート、第23図は隣接配管への配管乗り移りモード図
、第24図はそのタイムチャート、第25図は隣接配管
への配管乗り移り動作のフローチャート、第26図は障
害物センサの一実施例を示す構成図、第27図はセンサ
ユニットの構成図、第28図はコントロールモードAの
座標系を示す図、第29図はコントロールモードBの座
標系を示す図、第30図はコントロールモードAにおけ
るアームAの軌道説明図、第31図はコントロールモー
ドBにおけるアームBの軌道説明図、第32図は電磁的
なロック機構を具備するロボットの斜視図、第33図は
そのロック機構の要部側断面図、第34図はその下面図
、第35図は本発明の電磁的なロック機構を具備するロ
ボットの通常走行動作フローチャート、第36図は本発
明の第2の実施例を示す自律型配管メンテナンスロボッ
トの構成図、第37図は従来の第1の自律型配管メンテ
ナンスロボットの正面図、第38図はそのロボットの側
面図、第39図はそのロボットのフランジ通過モード図
、第40図は従来の第2の自律型配管メンテナンスロボ
ットの正面図、第41図はそのロボットの側面図、第4
2図はそのロボットのT字管通過モード図、第43図は
従来の第3の自律型配管メンテナンスロボットの斜視図
である。
30・・・本体、31.32・・・アームユニット、3
3.34゜33 a 、 33 b−・−アーム、33
c 、 33d−”受片、33 e −絶縁物、33f
・・・ゴム板、35・・・スライドレール、36゜82
、 110・・・枢支軸、37.38・・・コイルバネ
、39・・・バネ、40・・・固定部、41・・・セン
サユニット、41a・・・環状のセンサ用ガイドレール
、41b・・・センサ、41C・・・モータ、42.9
1,105・・・配管、44・・・D/Aコンバータ、
45・・・DO146・・・DI、 47・・・A/D
コンバータ、48、49・・・絶縁回路、50・・・ア
クチュエータ駆動回路、51・・・形状記憶合金、52
・・・ステンピングモータ用駆動回路、53・・・ステ
ンピングモータ、54・・・赤外線LED駆動回路、5
5・・・赤外線LED、 56・・・赤外線センサ用増
幅回路、57・・・赤外線フォトトランジスタ、5日・
・・超音波センサ用増幅回路、59・・・超音波センサ
、60・・・可聴音センサ用増幅回路、61・・・可聴
音センサ、62・・・過電流センサ用増幅回路、63・
・・過電流センサ、64・・・非常用センサ、65・・
・プラントマツプ、66・・・データベース、68・・
・本体持ち上げ用モータ(MA−1)、69・・・アー
ム締め付け用モータ(?IA−2)、70・・・伸縮用
モータ(MA)、71・・・ギヤ、72・・・ラック、
T3・・・基部、74・・・横スライド用モータ(MO
)、75・・・スプロケットホイール、76・・・ラダ
ーチェーン、77、96・・・コロ、81・・・フック
、81a・・・カム部、81・・・先端部、83.97
・・・支持部、86・・・係止ワク、87・・・ワイヤ
、88・・・雌ネジ、90・・・フランジ、92・・・
隣接配管、93・・・赤外線センサ、94・・・リミッ
トスイッチ、95・・・車輪、98・・・形状記憶合金
バネ、100・・・ロック機構、101. 102・・
・鉄芯、103・・・コイル、106・・・左アーム、
107・・・右アーム、10B、 、109・・・受部
、111・・・形状記憶合金製コイルバネ、112.
113・・・駆動車輪、114゜115・・・従動車輪
。FIG. 1 is a schematic perspective view of an autonomous piping maintenance robot showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a front view showing the main parts of the autonomous piping maintenance robot, and FIG. 3 is a diagram of the arm opening/closing actuator. 4 is a schematic diagram of the main body of the robot, FIG. 5 is a schematic illustration of the expansion and contraction mechanism of the main body, FIG. 6 is a schematic illustration of the sliding mechanism of the main body, and FIG. 7 is a schematic diagram of the robot drive device. 8 is a side view of the main part of the locking mechanism, FIG. 9 is a bottom view thereof, FIG. 10 is an explanatory diagram of the operation of the locking mechanism, FIG. 11 is a system configuration diagram of the robot of the present invention, and FIG. The figure is the normal driving mode diagram, No. 13
The figure is a time chart, Figure 14 is a flowchart of normal running operation, Figure 15 is a flowchart of circumferential movement operation, Figure 16 is a flange passage mode diagram, Figure 17 is a time chart, and Figure 18 is a flowchart of movement in the circumferential direction. A flowchart of the flange passing operation, Fig. 19 is a T-tube passage (part 1) mode diagram, Fig. 20 is its time chart, and Fig. 21 is a T-shaped pipe passage (part 1) mode diagram.
Figure 22 shows the mode diagram of pipe passage (part 2), Figure 22 shows its time chart, Figure 23 shows the mode diagram of pipe transfer to adjacent pipe, Figure 24 shows its time chart, and Figure 25 shows the operation of pipe transfer to adjacent pipe. 26 is a configuration diagram showing an example of the obstacle sensor, FIG. 27 is a configuration diagram of the sensor unit, FIG. 28 is a diagram showing the coordinate system of control mode A, and FIG. 29 is a diagram showing the coordinate system of control mode B. FIG. 30 is an explanatory diagram of the trajectory of arm A in control mode A, FIG. 31 is an explanatory diagram of the trajectory of arm B in control mode B, and FIG. 32 is a robot equipped with an electromagnetic locking mechanism. FIG. 33 is a side sectional view of the main part of the locking mechanism, FIG. 34 is a bottom view thereof, FIG. 35 is a normal running operation flowchart of the robot equipped with the electromagnetic locking mechanism of the present invention, and FIG. 36 is a perspective view of the locking mechanism. 37 is a front view of the first conventional autonomous piping maintenance robot, and FIG. 38 is a side view of the robot. Fig. 39 is a flange passing mode diagram of the robot, Fig. 40 is a front view of the second conventional autonomous piping maintenance robot, Fig. 41 is a side view of the robot, and Fig. 4
FIG. 2 is a T-tube passage mode diagram of the robot, and FIG. 43 is a perspective view of a third conventional autonomous piping maintenance robot. 30...Main body, 31.32...Arm unit, 3
3.34゜33a, 33b-・-Arm, 33
c, 33d-” receiving piece, 33e-insulator, 33f
...Rubber plate, 35...Slide rail, 36°82
, 110... Pivot shaft, 37.38... Coil spring, 39... Spring, 40... Fixed part, 41... Sensor unit, 41a... Annular sensor guide rail, 41b. ...Sensor, 41C...Motor, 42.9
1,105...Piping, 44...D/A converter,
45...DO146...DI, 47...A/D
Converter, 48, 49... Insulation circuit, 50... Actuator drive circuit, 51... Shape memory alloy, 52
... Stamping motor drive circuit, 53 ... Stamping motor, 54 ... Infrared LED drive circuit, 5
5... Infrared LED, 56... Infrared sensor amplifier circuit, 57... Infrared phototransistor, 5th...
... Amplification circuit for ultrasonic sensor, 59 ... Ultrasonic sensor, 60 ... Amplification circuit for audible sound sensor, 61 ... Audible sound sensor, 62 ... Amplification circuit for overcurrent sensor, 63.
...Overcurrent sensor, 64...Emergency sensor, 65...
・Plant map, 66... Database, 68...
・Main body lifting motor (MA-1), 69... Arm tightening motor (?IA-2), 70... Telescopic motor (MA), 71... Gear, 72... Rack,
T3...base, 74...lateral slide motor (MO
), 75... Sprocket wheel, 76... Ladder chain, 77, 96... Roller, 81... Hook, 81a... Cam part, 81... Tip part, 83.97
... Support part, 86 ... Locking work, 87 ... Wire, 88 ... Female screw, 90 ... Flange, 92 ...
Adjacent piping, 93... Infrared sensor, 94... Limit switch, 95... Wheel, 98... Shape memory alloy spring, 100... Lock mechanism, 101. 102...
・Iron core, 103...Coil, 106...Left arm,
107... Right arm, 10B, , 109... Receiving portion, 111... Shape memory alloy coil spring, 112.
113... Drive wheel, 114° 115... Driven wheel.
Claims (11)
組のアームユニットと、 (c)前記左右アームの開閉を行う形状記憶合金バネを
有するアクチュエータと、 (d)前記左右アームが閉じた後、該左右アームを締め
付け保持するロック手段と、 (e)前記本体の伸縮手段と、 (f)前記本体の前部と後部の周方向の相対的変位を行
うスライド手段と、 (g)前方のアームユニットを土台として本体の回転を
行う回転手段と、 (h)後方のアームユニットを土台として本体の回転を
行う回転手段と、 (i)前記アームユニットの前面に固定されるセンサユ
ニットを具備することを特徴とする自律型配管メンテナ
ンスロボット。(1) (a) a main body; (b) two sets of arm units having left and right arms disposed before and after the main body; and (c) an actuator having a shape memory alloy spring that opens and closes the left and right arms. (d) locking means for tightening and holding the left and right arms after the left and right arms are closed; (e) means for expanding and contracting the main body; and (f) relative displacement in the circumferential direction of the front and rear parts of the main body. (g) rotating means for rotating the main body using the front arm unit as a base; (h) rotating means for rotating the main body using the rear arm unit as a base; (i) the arm unit. An autonomous piping maintenance robot characterized by being equipped with a sensor unit fixed to the front surface of the robot.
のレバーを有する開閉機構を具備することを特徴とする
特許請求の範囲第1項記載の自律型配管メンテナンスロ
ボット。(2) The autonomous piping maintenance robot according to claim 1, wherein the actuator includes an opening/closing mechanism having a pair of levers having two pivot points.
のレバーを有する開閉機構を具備することを特徴とする
特許請求の範囲第1項記載の自律型配管メンテナンスロ
ボット。(3) The autonomous piping maintenance robot according to claim 1, wherein the actuator includes an opening/closing mechanism having a pair of levers having a pivot shaft at one point.
ックを設け、他方の先端部に該フックが係合する係合部
材を有し、前記フックをワイヤを介して引っ張り或いは
弛緩するモータを具備することを特徴とする特許請求の
範囲第1項記載の自律型配管メンテナンスロボット。(4) The locking means has a hook at one end of the arm, an engaging member with which the hook engages at the other end, and a motor that pulls or loosens the hook via a wire. An autonomous piping maintenance robot according to claim 1, comprising: an autonomous piping maintenance robot according to claim 1;
磁石を有し、他方の先端部に該電磁石によって吸引され
る部材を配設するようにしたことを特徴とする特許請求
の範囲第1項記載の自律型配管メンテナンスロボット。(5) The locking means has an electromagnet at one end of the arm, and a member attracted by the electromagnet is disposed at the other end. Autonomous piping maintenance robot described in section.
ール上を移動するセンサとを具備することを特徴とする
特許請求の範囲第1項記載の自律型配管メンテナンスロ
ボット。(6) The autonomous piping maintenance robot according to claim 1, wherein the sensor unit includes a guide rail and a sensor that moves on the guide rail.
形状記憶合金製のアクチュエータを具備することを特徴
とする特許請求の範囲第6項記載の自律型配管メンテナ
ンスロボット。(7) The autonomous piping maintenance robot according to claim 6, wherein the sensor unit includes an actuator made of a shape memory alloy that opens and closes the guide rail.
具備することを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
自律型配管メンテナンスロボット。(8) The autonomous piping maintenance robot according to claim 1, wherein the sensor unit includes a sensor for detecting obstacles.
備することを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の自
律型配管メンテナンスロボット。(9) The autonomous piping maintenance robot according to claim 1, wherein the sensor unit includes a sensor for diagnosing piping.
する特許請求の範囲第9項記載の自律型配管メンテナン
スロボット。(10) The autonomous piping maintenance robot according to claim 9, wherein the sensor is an eddy current sensor.
する特許請求の範囲第9項記載の自律型配管メンテナン
スロボット。(11) The autonomous piping maintenance robot according to claim 9, wherein the sensor is an audible sound sensor.
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