WO2013099912A1

WO2013099912A1 - ケーブルシステム

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Publication number: WO2013099912A1
Application number: PCT/JP2012/083585
Authority: WO
Inventors: 津久井　慎吾; 大村　誠司; 岩城　秀和
Original assignee: トピー工業株式会社
Priority date: 2011-12-27
Filing date: 2012-12-26
Publication date: 2013-07-04
Also published as: JP5432419B2; EP2800219A4; US9577418B2; JP2014064456A; EP2800219A1; EP2800219B1; JPWO2013099912A1; JP5426049B1; US20150028146A1

Abstract

　走行体２が階段や段差等を昇り切る際や降り始める際や降り切る際に、ケーブル３のたるみを防止できるケーブルシステムＡを提供する。ケーブルシステムＡは、基地装置１と走行体２とを繋ぐケーブル３と、走行体２に搭載されたリール装置１０と、リール装置１０のモータ１５を制御するモータコントローラ４０と、走行体２の上下方向の加速度を検出する加速度センサ５０とを備えている。モータコントローラ４０は、リール１２が繰り出し方向に回転している時には、基本的にモータフリーにし、リール１２が巻き取り方向に回転している時には、基本的にリール１２に巻き取り方向の回転トルクを付与する。さらに、リール１２が繰り出し方向に回転している状況にあっても、加速度センサ５０からの上下方向の加速度情報に基づき、上記走行体３０の前後一方が急に下降するような走行体の姿勢急変の終了時点を検出した場合には、リール１２に巻き取り方向の回転トルクを付与する。

Description

ケーブルシステム

　本発明は、リール装置を装備したケーブルシステムに関する。

　クローラ走行体をリモートコントローラ（基地装置）の遠隔操縦により走行させることは周知である。クローラ走行体にはビデオカメラが搭載されており、このビデオカメラからの映像信号がリモートコントローラに送られ、操作者はリモートコントローラに付随するモニタディスプレイを見ながらリモートコントローラを操作する。このリモートコントローラからの遠隔操縦信号がクローラ走行体に送られ、クローラ走行体を前進、後退、旋回させる。

　これら映像信号および遠隔操縦信号を伝送する方式として無線方式と有線方式がある。電波の届きにくい曲がりくねった通路を持つ建築物内や水中でクローラ走行体を利用するには主に有線方式が適用される。有線方式ではクローラ走行体とリモートコントローラは長いケーブルで繋がっている。ケーブルには信号伝送線が組み込まれており、必要に応じて動力線としての給電線を組み込むことも可能である。

　レスキューまたは探査用のロボットの場合、現場が建造物内であり、且つコントローラの操作者が毒や放射線や爆発危険などのため現場に近づけず、百メートル以上、場合に依っては1Ｋｍも離れた所で操作せざるを得ないことがある。このようなロボットには、殆ど有線方式のクローラ走行体が適用される。

　上記有線方式のクローラ走行体において、ケーブルを巻くリールを操作者が居る基地局に配置する場合と、クローラ走行体に設置する場合がある。
　基地局にリールを配置する場合、クローラ走行体が長い距離離れた現場に向かう際に、クローラ走行体は、基地局のリールからケーブルを引き出し、長いケーブルを引きながら移動する必要があり、負荷が大きすぎる。
　そのため、基地局と現場が長い距離離れている場合には、リールをクローラ走行体に載せるのが適当である。この場合、クローラ走行体の移動にしたがってケーブルを繰り出すので、負荷が小さい。また、ケーブルは、重たい動力線を省いて、細くて軽く丈夫な信号伝送線のみを有することが好ましい。
　しかし、上記のようにリールをクローラ走行体に載せる方式を採った場合、細く長いケーブルをリールに巻き付けるため、ケーブルがたるんでクローラ走行体の一部に引っ掛かったり、ケーブルが絡んで信号伝送ができなくなり、その結果としてクローラ走行体が動かなくなるという問題があった。

　特許文献１は、クローラ走行体に搭載されたリール装置を開示している。このリール装置は、上記ケーブルを巻くリールと、このリールに連結されたモータと、このリールの回転を検出する回転センサとを備えている。

　上記特許文献１では、モータコントローラは、基本的に上記モータを次のように制御する。クローラ走行体がリモートコントローラ（基地局）から離れる方向に移動し（前進し）、回転センサがリールの繰り出し方向の回転を検出している時には、モータフリーにしてケーブルがリール装置から円滑に繰り出されるのを許容し、これにより、ケーブルが張り過ぎてクローラ走行体の前進の抵抗にならないようにする。
　また、クローラ走行体がリモートコントローラに近づく方向に移動する（後退する）場合には、モータを駆動してケーブルをリールに巻き取り、これによりケーブルがたるまないようにする。

　上記基本制御だけでは不都合が生じる。例えばクローラ走行体が前進している状態ではモータフリーとなってケーブルが繰り出されるが、この状況でクローラ走行体が急停止した場合には、慣性によりリールが回り続けるため、ケーブルが必要以上に繰り出され、ケーブルにたるみが生じる。
　そこで、上記特許文献１では、クローラ走行体に前後方向の加速度を検出する加速度センサを設置し、上記のようにクローラ走行体が前進中に急停止した時には、加速度センサにより検出された後退方向の加速度に応答して、モータを駆動しリールを巻き取り方向に回転させ、ケーブルを巻き取るようにしている。

特開２００８－２５４９２７号公報

　上記特許文献１では、まだ課題が残されている。以下、詳述する。
　上記クローラ走行体が階段を昇り切った時に、クローラ走行体は重力により前側が急激に下降し、傾いた姿勢から水平な姿勢に急激に変化する。それから、クローラ走行体は階段の最上段に位置する床面に激しく当たって着地する（姿勢急変の終了）。上記リールはクローラ走行体の姿勢急変に伴い、ケーブルに引っ張られるためリールが高速で回転し、ケーブルを高速で繰り出す。クローラ走行体が着地した後もリールは慣性により高速で回転し続ける。その結果、ケーブルにたるみが生じ、このたるみ部分が、繰り出し方向に回転しているリールに絡まったり、リールの近傍に無秩序に広がったり、クローラ走行体の一部に引っ掛かったりし、クローラ走行体が動かなくなって回収ができなくなる原因となっている。
　上記特許文献１では、加速度センサによる前後方向の加速度情報に基づき、上記のような階段昇り切りを検出し、リールの巻き取り制御を実行しようと図ったが、実際には満足できる結果は得られなかった。
　特にケーブルが百メートル以上もある場合は、上記のような昇り切りのみならず降り始めや降り切り時でも同様の不都合が生じていた。

　本発明は上記課題を解決するためになされたもので、ケーブルシステムは、
　基地装置と走行体とを繋ぎ少なくとも信号伝送を担うケーブルと、
　上記走行体に搭載され、上記ケーブルが巻かれるリールと、このリールを駆動するモータと、このリールの回転を検出する回転センサを有するリール装置と、
　上記リール装置のモータを制御するモータコントローラと、
　上記走行体の上下方向の加速度を検出する加速度センサと、
　を備え、
　上記モータコントローラは、上記回転センサからの検出情報に基づき上記リールが上記ケーブルを繰り出す方向に回転していると判断した時には、基本的に上記モータの駆動回路を開くかモータへの供給電流を零にし、上記回転センサからの検出情報に基づき上記リールがケーブルを巻き取る方向に回転していると判断した時には、基本的に上記モータを駆動させて上記リールに巻き取り方向の回転トルクを付与し、さらに上記モータコントローラは、上記リールが繰り出し方向に回転している状況にあっても、上記加速度センサからの上下方向の加速度情報に基づき、走行体の姿勢急変の終了時点を検出した場合には、上記モータを駆動させて上記リールに巻き取り方向の回転トルクを付与することを特徴とする。

　上記構成によれば、走行体が階段や大きな段差を昇り切ったり、降り始めたり、降り切ったりする際の走行体の姿勢急変直後に、リールに巻き取り方向の回転トルクを付与できるので、リールが慣性により繰り出し方向に高速回転するのを抑制でき、さらに短時間でリールを逆方向すなわち巻き取り方向に回転させることができるので、ケーブルのたるみ量を低減できるとともに、このたるみを短時間で解消できる。

　好ましくは、上記モータコントローラは、上記加速度センサからの上下方向の加速度の微分値に基づき、上記走行体の姿勢急変の終了時点を検出する。
　この構成によれば、加速度の微分値を用いるので、応答性をより一層高めることができる。

　好ましくは、上記モータコントローラは、上記走行体の姿勢急変の終了時点を検出した時に、上記回転センサで検出される上記リールの繰り出し方向の回転速度が設定値を超えているか否かを判断し、ここで肯定判断した場合にのみ、上記モータを駆動させて上記リールに巻き取り方向の回転トルクを付与する。
　この構成によれば、上下の加速度情報にのみ依存した場合に生じる誤検出を確実に回避できる。すなわち不整地を走行中に上下方向の振動を受けた時に、階段の昇り切りや降り始めと誤って判断するのを回避できる。その結果、不必要にリールに巻き取り方向の回転トルクを付与して走行体の前進を妨げないで済む。

　好ましくは、上記リール装置はさらに、上記ケーブルを巻いた上記リールの径を検出するリール径検出部を備え、上記モータコントローラは、（ａ）上記リール径検出部で検出されたリール径と上記回転センサで検出されたリールの繰り出し方向の回転速度とから、上記ケーブルが上記リールから繰り出される速度を演算し、（ｂ）上記走行体の姿勢急変の終了時点を検出した時に、上記ケーブルの繰り出し速度が設定値を超えているか否かを判断し、ここで肯定判断した場合にのみ、上記モータを駆動させて上記リールに巻き取り方向の回転トルクを付与する。
　この構成でも、上記と同様に、上下の加速度情報にのみ依存した場合に生じる誤検出を確実に回避できる。

　好ましくは、上記リール装置はさらに、上記ケーブルを巻いた上記リールの径を検出するリール径検出部を備え、上記モータコントローラは、上記リールが繰り出し方向に回転している状況において、（ａ）上記リール径検出部で検出されたリール径と上記回転センサで検出されたリールの繰り出し方向の回転速度とから、上記ケーブルが上記リールから繰り出される速度を演算し、（ｂ）上記ケーブル繰り出し速度が上記走行体の移動速度より小さい場合には、モータ駆動回路を開いて上記モータによる抵抗を最小限にし、（ｃ）上記ケーブル繰り出し速度が上記走行体の移動速度より大きい場合には、上記モータの駆動回路を閉じてこのモータの抵抗により上記リールの回転を制限する。
　この構成によれば、リールが繰り出し方向に回転している状況でも、ケーブル繰り出し速度が走行体の移動速度より大きい場合には、リールの回転を制限することにより、ケーブルのたるみの原因を解消できる。

　本発明のケーブルシステムによれば、走行体が階段や段差を昇り切ったり、降り始めたり、降り切ったりする際の走行体の姿勢急変直後に生じるケーブルのたるみを抑制し、このたるみを短時間で解消でき、その結果、ケーブルのたるみ部分がリール近傍に無秩序に広がるような不都合を解消できる。

本発明の一実施形態をなすケーブルシステムを備えた探査システムの概略側面図である。同ケーブルシステムのリール装置の平断面図であり、リール装置のモータを制御するための構成をブロックで付加して示す。同リール装置のリール径検出機構を一部断面にして示す正面図である。同リール装置のモータを制御するためのフローチャートである。上記探査システムのクローラ走行体が前進時に階段を昇り切る直前の状態を示す概略図である。同クローラ走行体が階段を昇り切って傾斜姿勢から水平姿勢に変わった直後の状態を示す概略図である。同クローラ走行体が前進時に階段を降りる直前の状態を示す概略図である。同クローラ走行体が階段を降り始めて水平姿勢から傾斜姿勢に変わった直後の状態を示す概略図である。同クローラ走行体が前進時に階段を降り切る直前の状態を示す概略図である。同クローラ走行体が階段を降り切って傾斜姿勢から水平姿勢に変わった直後の状態を示す概略図である。同クローラ走行体が後退時に階段を降り切る直前の状態を示す概略図である。同クローラ走行体が階段を降り切って傾斜姿勢から水平姿勢に変わった直後の状態を示す概略図である。

　以下、本発明の一実施形態をなすケーブルシステムＡを含む探査システムについて、図面を参照しながら説明する。図１に示すように、探査システムは、リモートコントローラ１（基地装置）と、クローラ走行体２（走行体）と、これらリモートコントローラ１とクローラ走行体２を繋ぐ長いケーブル３を備えている。

　上記リモートコントローラ１は、モニタディスプレイ１ａを有している。上記クローラ走行体２は、走行用のモータおよびバッテリ（図示しない）を備えている。上記ケーブル３は光ファイバを内蔵し信号を伝送する。

　上記クローラ走行体２にはビデオカメラ４ａ，４ｂ（探査装置）が搭載されている。ビデオカメラ４ａはクローラ走行体２の前方を撮影し、ビデオ４ｂはクローラ走行体２の後方を撮影する。探査装置として、このビデオカメラに加えて、あるいはビデオカメラの代わりに赤外線センサ、化学物質検出センサ、温度センサ、放射線センサ等のセンサを含んでもよい。

　操作者は、クローラ走行体２の前進時にはビデオカメラ４ａからの映像を、クローラ走行体２の後退時にはビデオカメラ４ｂからの映像を、モニタディスプレイ１ａで見ながら、リモートコントローラ１を操作して、クローラ走行体２の走行用モータを制御することにより、クローラ走行体２の前進、後退、旋回の遠隔操縦を行う。

　ケーブルシステムＡは、上述したケーブル３と、このケーブル３を巻き取ったり繰り出したりするリール装置１０とを備えている。このリール装置１０は、例えば上記クローラ走行体２の後部に搭載されており、クローラ走行体２のボデイ上面に固定された一対のサポート１１（装置本体）と、これらサポート１１に回転可能に支持されたリール１２と、整列機構１３とを備えている。このリール１２の軸芯は、クローラ走行体２の前進、後退方向と直交して水平に延びている。

　上記整列機構１３は、上記リール１２の近傍において上記一対のサポート１１に支持されており、リール１２の回転に伴いケーブル３をリール１２の軸方向に移動させ、その移動行程の終端位置に達したらケーブル３の移動方向を逆転させ、これにより、ケーブル３をリール１２の胴部１２ａに、その軸芯方向にほぼ均一に巻くようになっている。

　上記ケーブル３の一端はリモートコントローラ１に内蔵されたコンバータに接続されている。このコンバータは、ケーブル３からリモートコントローラ１への信号を、光信号から電気信号に変換し、リモートコントローラ１からケーブル３への信号を電気信号から光信号に変換する。

　上記ケーブル３は、上述したように上記リール装置１０の整列機構１３を通ってリール１２の胴部１２ａに巻かれており、このケーブル３の他端はリール１２に設けられたロータリージョイント（図示しない）に接続され、さらにコンバータ、ハブを介して複数系統の電気信号線に接続されている。

　上記複数系統の電気信号線は、クローラ走行体２の走行用モータのモータドライバへの制御信号の伝送、ビデオカメラ４ａ，４ｂからの映像信号（探査信号）の伝送等のために提供される。上記リール装置１０のコンバータでも、光信号と電気信号との間の変換を行う。

　上記リール装置１０は、図２に示すように、リール用モータ１５と、ロータリーエンコーダ等からなる回転センサ１６を備えている。
　上記モータ１５は例えばブラシ付きＤＣモータであり、サポート１１の側壁に固定され、内蔵のギアトレインを介して上記リール１２に連結されている。
　上記回転センサ１６は、上記モータ１５（ひいては上記リール１２）の回転方向すなわち巻き取り方向か繰り出し方向かを検出するとともに、その回転速度（単位時間当たりの回転数）を検出するものである。

　さらにリール装置１０は、図１、図３に示すリール径検出機構２０（リール径検出部）を備えている。この検出機構２０はサポート１１に回転可能に支持された接触アーム２１を有している。この接触アーム２１は、リール１２の軸芯と平行をなす回転シャフト２１ａと、一端がこの回転シャフト２１ａに固定された左右一対のアーム部２１ｂと、これらアーム部２１ｂの他端に掛け渡され、回転シャフト２１ａおよびリール１２の軸芯と平行をなす支持シャフト２１ｃと，この支持シャフト２１ｃに回転可能に支持された回転ローラ２１ｄ（接触部）とを有している。

　上記検出機構２０は、さらに、つるまきバネ２３（付勢部材）と、ポテンショメータ等からなる角度センサ２４とを備えている。
　つるまきバネ２３は、上記回転シャフト２１ａの一端部に巻かれ、その一端が回転シャフト２１ａに係止され、他端がサポート１１に係止されている。このつるまきバネ２３の弾性力により、接触アーム２１の回転ローラ２１ｄは下方に、すなわちリール１２の胴部１２ａに向かって付勢されている。これにより接触アーム２１の回転ローラ２１ｄは常時リール１２に巻かれた最外周のケーブル３に接するようになっている。なお、図２、図３では煩雑さを回避するためにケーブル３を省いて示す。

　上記角度センサ２４は、上記回転シャフト２１ａの他端部近傍に配置され、ブラケットを介してサポート１１の側壁に取り付けられている。この角度センサ２４は、ギア２５，２６を介して回転シャフト２１ａの他端部に連結され、接触アーム２１の角度を検出する。上記接触アーム２１は、リール１２に巻かれたケーブル３の残量が多いほど水平に近い角度になる。したがって、角度センサ２４で検出される接触アーム２１の角度は、リール１２に巻かれたケーブル３の残量を実質的に表し、巻かれたケーブル３を含むリール１２の径を実質的に表している。

　図２に示すように、ケーブルシステムＡはさらに、モータドライバ３０と、マイクロプロセッサ等を含むモータコントローラ４０と、加速度センサ５０とを備えている。
　上記モータドライバ３０は、モータ１５への駆動電流を供給する駆動回路を含むとともに、モータ１５のコイルを流れる電流を検出する電流検出回路３１を含んでいる。

　上記加速度センサ５０は、例えば上記サポート１１に取り付けられ、少なくとも２軸の加速度、すなわちクローラ走行体２の前後方向の加速度（以下、この加速度情報を加速度Ａと称する）と、クローラ走行体２の上下方向の加速度（以下、この加速度情報を加速度Ｂと称する）を検出する。

　上記モータコントローラ４０は、上記回転センサ１６、上記角度センサ２４、上記電流検出回路３１、上記加速度センサ５０、およびクローラ走行体２のスプロケットの回転を検出する回転センサ６０からの検出情報に基づき、モータドライバ３０に制御信号を送り、モータ１５を制御する。

　以下、上記モータコントローラ４０によるモータ１５の制御について、図４のフローチャートを参照しながら説明する。
　まず、ステップＳ１で、上記回転センサ１６で検出されたリール１２の回転方向、回転速度Ｒの情報、上記角度センサ２４で検出された接触アーム２１の角度情報、加速度センサ５０で検出された加速度Ａ，Ｂの情報、回転センサ６０で検出されたクローラスプロケットの回転方向、回転速度の情報を読み込む。

　次のステップＳ２で、上記角度センサ２４で検出された接触アーム２１の角度情報からリール径Ｄ（リール１２の胴部１２ａに巻きつけられたケーブル３を含むリール１２の径）を演算する。このリール径Ｄはリール１２に巻き取られたケーブル３の残量の情報をも含んでいる。

　次のステップＳ３で、リール径Ｄが閾値Ｄ０を超えているか否かを判断する。この閾値Ｄ０は、リール１２に巻かれたケーブルの残量が僅かな場合のリール径に相当する。ここで肯定判断した場合には、ステップＳ４に進み、リール径Ｄに対応した後述の電流補正係数ｋを算出する。本実施形態では、リール径Ｄに比例して（ケーブル残量に比例して）電流補正係数ｋを増大させる。

　上記ステップＳ３で否定判断した場合には、ステップＳ５に進んでケーブル残量無しの警告信号を出力した後で、上記ステップＳ４を実行する。この警告信号は、ケーブル３を介してリモートコントローラ１に送られ、モニタディスプレイ１ａや音声で警告表示される。操作者はこの警告表示を見てクローラ走行体２の前進を中止することができる。

　次のステップＳ６で、回転センサ１６からのリール１２の回転速度Ｒと、上記リール径Ｄから、下記演算によりリール１２からケーブル３が繰り出される速度Ｆ（単位時間当たりに繰り出されるケーブル３の長さ）を演算する。
　Ｆ＝πＤ・Ｒ
　さらにステップＳ６では、回転センサ６０からの検出情報に基づき、クローラ走行体２の移動速度Ｖを演算するとともに、加速度センサ５０からの加速度Ｂの微分値Ｘを演算する。

　次のステップＳ７で、上記リール１２の回転方向が繰り出し方向か否かを判断する。肯定判断の場合（すなわちリール１２が繰り出し方向に回転していると判断した場合）には、原則として後述のモータフリーによる繰り出し制御を実行し、否定判断の場合（すなわちリール１２が巻き取り方向に回転しているか停止していると判断した場合）には、原則としてモータ１５の駆動による巻き取り制御を実行する。

　上記制御の原則は、種々の条件により変更される。以下詳述する。
　上記ステップＳ７でリール１２が繰り出し方向に回転していると判断した時には、ステップＳ８で、リール１２の回転速度Ｒが設定回転速度Ｒ_０以上か否かを判断する。この設定回転速度Ｒ_０は、クローラ走行体２の通常の前進状態でのリール１２の回転速度に比較して遥かに低い回転速度（微速）であり、クローラ走行体２が通常の前進状態にある時には、このステップＳ８では肯定判断される。

　上記ステップＳ８で肯定判断した場合（すなわちリール１２が繰り出し方向に設定回転速度Ｒ_０以上で回転していると判断した場合）には、原則的に繰り出し制御を維持すべく、ステップＳ９に進む。
　上記ステップＳ８で、否定判断した場合（すなわちリール１２が繰り出し方向に回転しているものの、非常に低速であると判断した場合）には、ケーブル３にたるみが生じる事態を想定して後述の巻き取り制御を行い、たるみを予防ないしは解消する。

　上記ステップＳ９では、ケーブル３の繰り出し速度Ｆがクローラ走行体２の前進速度Ｖより大きいか否かを判断する。ケーブル３の繰り出し速度Ｆがクローラ走行体２の前進速度Ｖより大きいと、ケーブル３にたるみが生じる。
　ステップＳ９で否定判断した時には、原則的に繰り出し制御を維持すべく、次のステップＳ１０に進む。ステップＳ９で肯定判断した時には、ステップ１１に進み、ここでケーブル３の繰り出し速度を制限する。すなわち、後述するモータフリーではなく、モータ１５の駆動回路を閉じ、モータ１５での抵抗によりリール１２の繰り出し方向の回転を抑制する。

　ステップＳ９またはＳ１１を実行した後、ステップＳ１０では、クローラ走行体２の移動速度Ｖが零（すなわちクローラ走行体２停止中）か否かを判断する。リール１２が繰り出し方向に回転しているにも拘わらずクローラ走行体２が停止しているとケーブル３がたるむ可能性がある。そこでステップＳ１０で肯定判断した場合には、後述の巻き取り制御に移行し、たるみを予防ないしは解消する。
　ステップＳ１０で否定判断した時には、原則的に繰り出し制御を維持すべく、次のステップＳ１２に進む。

　ステップＳ１２は、クローラ走行体２の姿勢急変の終了時点を検出するための工程である。
　クローラ走行体２が階段を昇り切る場合を例にとって説明する。図５Ａに示すように、クローラ走行体２が階段を昇っている時にはクローラ走行体２は傾斜しており、階段を昇りきった時に、重力により前側が下降するようにクローラ走行体２が回転し、図５Ｂに示す水平姿勢になる。このクローラ走行体２の姿勢の急変の過程で、リール１２が急に上方へ変位する（本実施形態のようにリール１２がクローラ走行体２の後部に設けられている場合）ため、ケーブル３の引っ張り力で、リール１２は繰り出し方向に高速で回転し、その慣性で回転し続ける。その結果、本実施形態のような改良が無い場合には、ケーブル３はたるんで、たるんだ部分が絡んだり無秩序にリール１２近傍に広がってしまう。

　ステップＳ１２は、上記のようなケーブル３のたるみを早期に解消ないしは予防するために、実行されるものであり、上下方向の加速度Ｂの微分値Ｘが設定値Ｘ０より大きいか否かを判断する。上記のようにクローラ走行体２が階段や段差を昇り切る際、より具体的にはクローラ走行体２の姿勢急変の終了時点で、クローラ走行体２は階段の上端の床面に勢い良く当たり、上下方向の加速度Ｂの微分値Ｘが増大し、設定値Ｘ０を超える。

　本実施形態のステップＳ１２では、上記微分値Ｘが設定値Ｘ０を超えることと、リール１２の繰り出し方向の回転速度Ｒが設定値Ｒ１を超えることの２つの条件を満足した場合にのみ、クローラ走行体２の姿勢急変の終了時点と判断する。クローラ走行体２が不整地を走行して振動した場合、微分値Ｘが設定値Ｘ０を超える可能性があり、この振動を上記階段の昇り切り等と誤って判断するのを回避するためである。なお、この設定値Ｒ１は上記ステップＳ８の設定値Ｒ０より大きい。

　上記ステップＳ１２において、リール１２の回転速度Ｒと設定値Ｒ１を比較する代わりに、上記ケーブル３の繰り出し速度Ｆを設定値Ｆ１と比較しても、同様の結果が得られる。

　上記ステップＳ１２で肯定判断した場合には、後述の巻き取り制御を実行し、リール１２に巻き取り方向の回転トルクを付与する。これにより、リール１２が慣性により繰り出し方向に高速回転するのを抑制し、リール１２を短時間で逆方向すなわち巻き取り方向に回転させる。その結果、ケーブル３のたるみを制限し、短時間でたるみを解消するので、ケーブル３のたるみ部分がリール１２の近傍に広がるような不都合を回避することができる。

　ここで、クローラ走行体２の姿勢が急変する他の態様について説明する。図６Ａ，図６Ｂに示すように、クローラ走行体２が前進しながら階段や大きな段差を降り始める時は、クローラ走行体２が水平姿勢から傾斜姿勢に急変する。また、図７Ａ，図７Ｂに示すように、クローラ走行体２が前進しながら階段や大きな段差を降り切る時は、クローラ走行体２の後端が最後の段から落下するため、クローラ走行体２が傾斜姿勢から水平姿勢に急変する。これらの場合でも、階段の昇り切りの場合と同様にケーブル３が強く引っ張られ、リール１２が繰り出し方向に高速回転する。しかし、ステップ１２で上下方向の加速度Ｂの微分値Ｘに基づき姿勢急変終了時点を検出し、リール１２に巻き取り方向の回転トルクを付与することができ、ケーブル３のたるみを短時間で解消できる。

　クローラ走行体２の前進時のみならず後退時にも、クローラ走行体２の姿勢急変に伴いケーブル３が強く引っ張られてリール１２が繰り出し方向に高速回転する状況が生じることがある。例えば図８Ａ，図８Ｂに示すように、クローラ走行体２が後退しながら階段を降り切る場合、傾斜姿勢から水平姿勢に急変する。この際、ケーブル３が引っ張られ、リール１２は巻き取り方向から繰り出し方向に逆転し、繰り出し方向に高速回転する。そのため、前進時の姿勢急変と同様に、ステップＳ７，Ｓ８で肯定判断し、ステップＳ９で否定判断することにより、ステップＳ１２に至り、ここで肯定判断する（すなわち、上記姿勢急変の終了時点を検出する）。その結果、リール１２に巻き取り方向の回転トルクを付与することができ、ケーブル３のたるみを短時間で解消できる。

　上述したように、巻き取り制御は以下の判断をした場合に実行される。
　（ａ）上記ステップＳ７でリール１２が巻き取り方向に回転しているか停止していると判断した場合。
　（ｂ）リール１２が繰り出し方向に回転している状況でも、ステップＳ８でリール１２の回転速度が微速であると判断した場合。
　（ｃ）リール１２が繰り出し方向に回転している状況でも、ステップＳ１０でクローラ走行体２が停止中であると判断した場合。
　（ｄ）リール１２が繰り出し方向に回転している状況でも、ステップＳ１２で階段や段差の昇り切り、降り始めや降り切りのようなクローラ走行体２の姿勢急変が生じたと判断した場合。

　次に、巻き取り制御について詳述する。ステップＳ１３で、クローラ走行体２の移動速度Ｖが後退方向に設定移動速度Ｖ０以上であるか否かを判断する。この設定移動速度Ｖ０は、通常の後退速度より遥かに低い速度（微速）である。したがって、クローラ走行体２が通常の後退をしている状況では、ステップＳ７で否定判断した後ステップＳ１３で肯定判断し、ステップＳ１４に進み、リール１２に巻き取り方向の回転トルクを付与するように、かつ上記電流検出回路３１での検出電流が設定電流Ｉｕになるように、モータ１５への供給電流をデューティ制御する。これにより比較的大きな回転トルクでケーブル３を巻き取ることができる。

　上記ステップＳ１３で否定判断した場合、すなわちクローラ走行体２が前進しているか後退方向に設定移動速度Ｖ_０未満（速度ゼロも含む）であると判断した場合には、ステップＳ１５に進み、ここでリール１２の巻き取り方向に回転トルクを発生させるように、かつ上記電流検出回路３１での検出電流が設定電流Ｉｄになるようにモータ１５を制御する。この設定電流Ｉｄは上述した設定電流Ｉｕより小さい。ステップ１５の回転トルクはステップ１４の回転トルクより小さい。

　ステップＳ７での否定判断，ステップＳ８での否定判断，ステップＳ１０での肯定判断，またはステップＳ１２での肯定判断に基づき巻き取り制御を実行する場合には、ステップＳ１４，Ｓ１５の巻き取り制御を実行することになる。

　ステップＳ１２で否定判断した時には、原則的に繰り出し制御を維持すべく、ステップＳ１６に進み、ここで、後退方向の加速度Ａが設定値Ａ０以上か否かを判断する。ステップＳ１６で否定判断した時、すなわち前進方向の加速度か、加速度ゼロか、後退方向の加速度であっても設定加速度Ａ_０未満の場合には、ステップＳ１７に進み、モータ１５をフリー状態にする。すなわち、モータ１５のコイルに接続される駆動回路の一部を開き、リール１２が回転してもコイルに電流が流れないようにする。これにより、ケーブル３の繰り出しを円滑に行える。

　上記ステップＳ１６で肯定判断した場合、すなわちクローラ走行体２が前進中に急停止したと判断した場合には、ステップＳ１７の繰り出し制御（モータフリー）を実行せずに、ステップＳ１８に進み、ここで、検出電流が設定電流Ｉｄ’になるように、モータ１５を駆動し、リール１２に巻き取り方向の回転トルクを付与する。なお、この設定電流Ｉｄ’は、ステップＳ１４の設定電流Ｉｕより小さい。この設定電流Ｉｄ’とステップＳ１５の設定電流Ｉｄは等しくてもよいし、異なっていてもよい。

　ステップＳ１４でのモータ電流制御において、設定電流Ｉｕは、固定電流値Ｉｕ0に上記電流補正係数ｋを乗じて決定される。同様に、ステップＳ１５の設定電流Ｉｄは、固定電流値Ｉｄ0に上記電流補正係数ｋを乗じて決定され、ステップＳ１８の設定電流Ｉｄ’は、固定電流値Ｉｄ'0に上記電流補正係数ｋを乗じて決定される。これにより、ケーブル残量の変化（すなわち巻かれたケーブル３を含むリール１１の質量の変化）に対応して回転トルクを調節することができる。

　本発明の制御態様は上記実施形態に制約されず、種々採用可能である。例えば、繰り出し制御において、ステップＳ１７でモータの駆動回路を開く代わりに、モータへの供給電流をゼロにしてもよい。
　本実施形態では、走行体の姿勢急変の終了時点を上下方向の加速度の微分値に基づいて検出したが、上下方向の加速度に基づいて検出してもよい。
　走行体に設けた傾斜センサを上下方向の加速度センサとして用いてもよい。この傾斜センサの傾斜情報は走行体の上下方向の加速度の情報を含んでいるからである。

　リール装置のモータを制御するモータコントローラを基地装置に設けてもよい。
　ケーブルは信号伝送を行う光ファイバと給電線を含んでいてもよい。この場合、クローラ走行体、リール装置の電源を、基地装置近傍に配置することができる。
　リール径検出部としてレーザー距離計等の距離センサを用い、リールに巻かれた最外周のケーブルまでの距離情報から、ケーブル残量を非接触式で検出するようにしてもよい。
　上記実施形態では加速度センサ５０をリール装置１０のサポート１１に設けたが、設置場所は特に制約されず、クローラ走行体の前部に設けてもよい。
　走行体はクローラ走行体に限らず、複数の車輪を装備した走行体であってもよい。

Claims

　基地装置（１）と走行体（２）とを繋ぎ少なくとも信号伝送を担うケーブル（３）と、
　上記走行体に搭載され、上記ケーブルが巻かれるリール（１２）と、このリールを駆動するモータ（１５）と、このリールの回転を検出する回転センサ（１６）を有するリール装置（１０）と、
　上記リール装置のモータを制御するモータコントローラ（４０）と、
　上記走行体の上下方向の加速度を検出する加速度センサ（５０）と、
　を備え、
　上記モータコントローラ（４０）は、上記回転センサ（１６）からの検出情報に基づき上記リール（１２）が上記ケーブル（３）を繰り出す方向に回転していると判断した時には、基本的に上記モータ（１５）の駆動回路を開くかモータへの供給電流を零にし、上記回転センサ（１６）からの検出情報に基づき上記リールがケーブルを巻き取る方向に回転していると判断した時には、基本的に上記モータを駆動させて上記リールに巻き取り方向の回転トルクを付与し、
　さらに上記モータコントローラ（４０）は、上記リール（１２）が繰り出し方向に回転している状況にあっても、上記加速度センサ（５０）からの上下方向の加速度情報に基づき、走行体（２）の姿勢急変の終了時点を検出した場合には、上記モータ（１５）を駆動させて上記リール（１２）に巻き取り方向の回転トルクを付与することを特徴とするケーブルシステム。
　上記モータコントローラ（４０）は、上記加速度センサ（５０）からの上下方向の加速度の微分値に基づき、上記走行体（２）の姿勢急変の終了時点を検出することを特徴とする請求項１に記載のケーブルシステム。
　上記モータコントローラ（４０）は、上記走行体（２）の姿勢急変の終了時点を検出した時に、上記回転センサ（１６）で検出される上記リールの繰り出し方向の回転速度が設定値を超えているか否かを判断し、ここで肯定判断した場合にのみ、上記モータ（１５）を駆動させて上記リールに巻き取り方向の回転トルクを付与することを特徴とする請求項１または２に記載のケーブルシステム。
　上記リール装置（１０）はさらに、上記ケーブル（３）を巻いた上記リール（１２）の径を検出するリール径検出部（２０）を備え、
　上記モータコントローラ（４０）は、
　ａ．上記リール径検出部（２０）で検出されたリール径と上記回転センサ（１６）で検出されたリール（１２）の繰り出し方向の回転速度とから、上記ケーブル（３）が上記リール（１２）から繰り出される速度を演算し、
　ｂ．上記走行体（２）の姿勢急変の終了時点を検出した時に、上記ケーブル（３）の繰り出し速度が設定値を超えているか否かを判断し、ここで肯定判断した場合にのみ、上記モータ（１５）を駆動させて上記リール（１２）に巻き取り方向の回転トルクを付与することを特徴とする請求項１または２に記載のケーブルシステム。
　上記リール装置（１０）はさらに、上記ケーブル（３）を巻いた上記リール（１２）の径を検出するリール径検出部（２０）を備え、
　上記モータコントローラ（４０）は、上記リール（１２）が繰り出し方向に回転している状況において、
　ａ．上記リール径検出部（２０）で検出されたリール径と上記回転センサ（１６）で検出されたリール（１２）の繰り出し方向の回転速度とから、上記ケーブル（３）が上記リール（１２）から繰り出される速度を演算し、
　ｂ．上記ケーブル繰り出し速度が上記走行体（２）の移動速度より小さい場合には、モータ駆動回路を開いて上記モータ（１５）による抵抗を最小限にし、
　ｃ．上記ケーブル繰り出し速度が上記走行体（２）の移動速度より大きい場合には、上記モータ（１５）の駆動回路を閉じてこのモータの抵抗により上記リール（１２）の回転を制限することを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載のケーブルシステム。