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技術 管内走行装置

出願人 オリンパス株式会社
発明者 川合澄夫下川亮祐
出願日 2017年12月27日 (2年4ヶ月経過) 出願番号 2017-250749
公開日 2019年7月18日 (9ヶ月経過) 公開番号 2019-116165
状態 未査定
技術分野 高架鉄道・ロープ鉄道 上水用取水集水配水 測量一般
主要キーワード 基本構造物 メンテナンス工事 電力供給用ケーブル 動作開始制御 各駆動用モータ 歪検出器 曲折部分 電源供給ケーブル
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重要な関連分野

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図面 (13)

課題

装置本体からケーブル延出した形態の管内走行装置において支障なく配管内部の走行移動を行い安定した走行を確保し得る管内走行装置を提供する。

解決手段

一端部が固定されたケーブル50の他端部が接続されている管内走行装置10であって、ケーブルの他端部から所定の距離だけ離れた位置でケーブルを固定するケーブル固定部41と、管内走行装置の装置本体10aと一体に形成されていてケーブル固定部を回転自在に保持するケーブル保持部42と、ケーブル保持部に対してケーブル固定部の捩れ量を検出する捩れ量検出部16,15fと、捩れ量検出部からの出力に基づいてケーブルの捩れ量が許容量を超えないように装置本体の姿勢を制御する姿勢制御部15eとを具備する。

概要

背景

近年、中空管状部材(以下、配管という)の敷設状態調査したり、当該配管の内部状態を観察し検査するための装置として、配管内部を走行する管内走行装置についての提案が種々なされている。

例えば、土中等に埋設される水道管ガス管等の配管は、埋設された時期から相当の長時間が経過しているものが存在しているため、経年変化等による不具合等が懸念されており、その内部状態を観察し検査したいという要望がある。

また、これらの水道管やガス管等の配管は、埋設工事の際の資料等が散逸したり若しくは紛失しているような場合もあるため、その埋設経路等が不明なものも存在する。

したがって、これらの配管を対象とするメンテナンス工事を行うのに際しては、その埋設場所を特定する必要があり、そのために、これら配管の現状における敷設状態を調査したいという要望もある。

さらに、これらの配管は、内部直径が小さいものが多い上に、長い距離に亘って曲折を持って形成されているのが普通である。したがって、当該配管の内部を状況に応じて自在に走行し得るように、外部制御装置からの駆動制御を受けたり、若しくは自身に内蔵される制御部によって自律的に走行することができるように構成した形態の、いわゆる自走式の管内走行装置についての提案がなされている。

従来の自走式の管内走行装置においては、配管の内壁面に対する自己距離情報姿勢情報と、自己の位置情報(例えば緯度経度情報)等に基づいて走行制御を行う技術が周知である。

例えば、管内走行装置が配管内部を走行する際には、配管の曲折部や分岐部において内壁面に衝突することなく、曲折部や分岐部に沿って所望の方向に向けてスムースに走行させる制御が必要である。そのために、従来の管内走行装置は、配管内部の曲折部や分岐部を判別して走行経路を設定すると同時に、走行中の自己の姿勢制御を行うといった制御が行われる。

この種の管内走行装置に対する電力供給手段としては、例えば装置本体に充電式バッテリを搭載する構成のほか、装置本体から延出させた電力供給用ケーブルを配管外部に設置した電源装置に接続することで装置本体に対し外部電源からの電力の供給を受ける構成が考えられる。

この場合において、装置本体に充電式バッテリを搭載する構成のものでは、供給し得る電力容量及び電圧が限られてしまうことから、走行持続時間や走行速度等の性能面の限定が課されてしまう。このことから、長い距離の配管内を長時間に亘って管内走行装置を走行させるためには不向きな構成であると考えられる。

一方、装置本体と外部電源装置とを電力供給用ケーブルで接続して電力供給を行う構成のものでは、走行持続時間や走行速度等、所望の性能を得ることができる。さらに、電力供給用ケーブルを設けるものでは、この電力供給用ケーブルに加えて、装置本体と外部制御装置との間で各種の制御信号送受したり、装置本体側の撮像ユニットや各種センサ類からの出力をリアルタイムで受信するための信号伝送用ケーブルを並設させる構成も考えられる。

ここで、配管内部を管内走行装置が走行する際には、当該管内走行装置は、配管の長手軸方向進退走行するほか、進行方向を回転軸として配管の周方向に回転する走行(ロール方向の走行)を行うことで様々な姿勢変化を余儀なくされるのが普通である。これに加えて、上述したように、当該管内走行装置の走行対象とする配管は、直線部分のみではなく複数の曲折部分を有する複雑な経路からなるものである。

したがって、このような複雑な経路の配管内部を走行する管内走行装置において、装置本体から各種ケーブル電力供給用信号伝送用)が延出している構成のものでは、複雑に曲折等を繰り返して敷設される配管内を長時間に亘って走行した場合、当該管内走行装置は何度も姿勢変化することになる。このような姿勢変化に起因してケーブルに捩れ等が生じることが知られている。このように、管内走行装置の走行中にケーブル捩れが生じると、当該管内走行装置の走行を妨げることがあったり、またケーブル自体が損傷してしまう等の問題が生じることがある。

従来の工作機械等においては、相対的に回転する二部材間を接続するケーブル配線の捩れを回避するための手段が、例えば特許6053809号公報等によって種々の提案が開示されている。

上記特許6053809号公報によって開示されている装置は、工作機械内で用いられる装置であって、相対的に回転自在に連結される第1ユニットと第2ユニットと、第2ユニットに連結されるモータと、第1ユニットから第2ユニットに延びるフィードスルーと、第1ユニット内部からフィードスルー及び第2ユニットを通ってモータまで延びる配線とを有し、第1ユニットに対し第2ユニットが回転する時に配線が捩れることを回避又は軽減する配線ガイド装置を具備して構成されている。

概要

装置本体からケーブルが延出した形態の管内走行装置において支障なく配管内部の走行移動を行い安定した走行を確保し得る管内走行装置を提供する。一端部が固定されたケーブル50の他端部が接続されている管内走行装置10であって、ケーブルの他端部から所定の距離だけ離れた位置でケーブルを固定するケーブル固定部41と、管内走行装置の装置本体10aと一体に形成されていてケーブル固定部を回転自在に保持するケーブル保持部42と、ケーブル保持部に対してケーブル固定部の捩れ量を検出する捩れ量検出部16,15fと、捩れ量検出部からの出力に基づいてケーブルの捩れ量が許容量を超えないように装置本体の姿勢を制御する姿勢制御部15eとを具備する。

目的

本発明は、上述した点に鑑みてなされたものであって、その目的とする

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

一端部が固定されたケーブルの他端部が接続されている管内走行装置であって、上記ケーブルの他端部から所定の距離だけ離れた位置で当該ケーブルを固定するケーブル固定部と、管内走行装置の装置本体と一体に形成されていて上記ケーブル固定部を回転自在に保持するケーブル保持部と、上記ケーブル保持部に対して上記ケーブル固定部の捩れ量を検出する捩れ量検出部と、上記捩れ量検出部からの出力に基づいて上記ケーブルの捩れ量が許容量を超えないように上記装置本体の姿勢を制御する姿勢制御部と、を具備したことを特徴とする管内走行装置。

請求項2

上記ケーブル保持部と上記ケーブル固定部とは、摩擦係数が低い状態で嵌合されていることを特徴とする請求項1記載の管内走行装置。

請求項3

上記他端部から所定の距離だけ離れた位置までの上記ケーブルの長さは、上記装置本体内において弛みを持たせられる長さであることを特徴とする請求項1記載の管内走行装置。

請求項4

管路に沿って直進させる直進走行部と上記直進走行部を回転させる回転走行部とを含む走行機構を有し、上記姿勢制御部は、上記走行機構を制御して上記装置本体を上記ケーブルの捩れ方向とは反対方向に回転制御して、上記ケーブルの捩れを解消することを特徴とする請求項1記載の管内走行装置。

請求項5

上記直進走行部は、一対の車輪と、上記車輪を駆動する駆動部と、上記車輪の回転量を検出する車輪回転検出部と、を含み、上記姿勢制御部は、上記回転走行部によって上記車輪の角度を決定した後、上記車輪回転検出部の出力に基づいて上記駆動部で当該車輪を回転させることによって姿勢を制御することを特徴とする請求項4記載の管内走行装置。

請求項6

上記捩れ量検出部は、上記管内走行装置が進行方向に進む際の任意の時間毎または上記駆動部の任意の回転量毎に、上記捩れ量検出部からの出力に基づいて上記ケーブルの捩れ量と捩れ方向とを算出し、上記姿勢制御部は、上記ケーブルの捩れ量が許容量を越えた場合は、上記駆動部を制御して上記ケーブルの捩れを解消する方向に上記装置本体を回転駆動することを特徴とする請求項5記載の管内走行装置。

技術分野

0001

この発明は、例えば水道管ガス管等の配管の内部を自律的に走行する管内走行装置に関するものである。

背景技術

0002

近年、中空管状部材(以下、配管という)の敷設状態調査したり、当該配管の内部状態を観察し検査するための装置として、配管内部を走行する管内走行装置についての提案が種々なされている。

0003

例えば、土中等に埋設される水道管やガス管等の配管は、埋設された時期から相当の長時間が経過しているものが存在しているため、経年変化等による不具合等が懸念されており、その内部状態を観察し検査したいという要望がある。

0004

また、これらの水道管やガス管等の配管は、埋設工事の際の資料等が散逸したり若しくは紛失しているような場合もあるため、その埋設経路等が不明なものも存在する。

0005

したがって、これらの配管を対象とするメンテナンス工事を行うのに際しては、その埋設場所を特定する必要があり、そのために、これら配管の現状における敷設状態を調査したいという要望もある。

0006

さらに、これらの配管は、内部直径が小さいものが多い上に、長い距離に亘って曲折を持って形成されているのが普通である。したがって、当該配管の内部を状況に応じて自在に走行し得るように、外部制御装置からの駆動制御を受けたり、若しくは自身に内蔵される制御部によって自律的に走行することができるように構成した形態の、いわゆる自走式の管内走行装置についての提案がなされている。

0007

従来の自走式の管内走行装置においては、配管の内壁面に対する自己距離情報姿勢情報と、自己の位置情報(例えば緯度経度情報)等に基づいて走行制御を行う技術が周知である。

0008

例えば、管内走行装置が配管内部を走行する際には、配管の曲折部や分岐部において内壁面に衝突することなく、曲折部や分岐部に沿って所望の方向に向けてスムースに走行させる制御が必要である。そのために、従来の管内走行装置は、配管内部の曲折部や分岐部を判別して走行経路を設定すると同時に、走行中の自己の姿勢制御を行うといった制御が行われる。

0009

この種の管内走行装置に対する電力供給手段としては、例えば装置本体に充電式バッテリを搭載する構成のほか、装置本体から延出させた電力供給用ケーブルを配管外部に設置した電源装置に接続することで装置本体に対し外部電源からの電力の供給を受ける構成が考えられる。

0010

この場合において、装置本体に充電式バッテリを搭載する構成のものでは、供給し得る電力容量及び電圧が限られてしまうことから、走行持続時間や走行速度等の性能面の限定が課されてしまう。このことから、長い距離の配管内を長時間に亘って管内走行装置を走行させるためには不向きな構成であると考えられる。

0011

一方、装置本体と外部電源装置とを電力供給用ケーブルで接続して電力供給を行う構成のものでは、走行持続時間や走行速度等、所望の性能を得ることができる。さらに、電力供給用ケーブルを設けるものでは、この電力供給用ケーブルに加えて、装置本体と外部制御装置との間で各種の制御信号送受したり、装置本体側の撮像ユニットや各種センサ類からの出力をリアルタイムで受信するための信号伝送用ケーブルを並設させる構成も考えられる。

0012

ここで、配管内部を管内走行装置が走行する際には、当該管内走行装置は、配管の長手軸方向進退走行するほか、進行方向を回転軸として配管の周方向に回転する走行(ロール方向の走行)を行うことで様々な姿勢変化を余儀なくされるのが普通である。これに加えて、上述したように、当該管内走行装置の走行対象とする配管は、直線部分のみではなく複数の曲折部分を有する複雑な経路からなるものである。

0013

したがって、このような複雑な経路の配管内部を走行する管内走行装置において、装置本体から各種ケーブル電力供給用信号伝送用)が延出している構成のものでは、複雑に曲折等を繰り返して敷設される配管内を長時間に亘って走行した場合、当該管内走行装置は何度も姿勢変化することになる。このような姿勢変化に起因してケーブルに捩れ等が生じることが知られている。このように、管内走行装置の走行中にケーブル捩れが生じると、当該管内走行装置の走行を妨げることがあったり、またケーブル自体が損傷してしまう等の問題が生じることがある。

0014

従来の工作機械等においては、相対的に回転する二部材間を接続するケーブル配線の捩れを回避するための手段が、例えば特許6053809号公報等によって種々の提案が開示されている。

0015

上記特許6053809号公報によって開示されている装置は、工作機械内で用いられる装置であって、相対的に回転自在に連結される第1ユニットと第2ユニットと、第2ユニットに連結されるモータと、第1ユニットから第2ユニットに延びるフィードスルーと、第1ユニット内部からフィードスルー及び第2ユニットを通ってモータまで延びる配線とを有し、第1ユニットに対し第2ユニットが回転する時に配線が捩れることを回避又は軽減する配線ガイド装置を具備して構成されている。

先行技術

0016

特許6053809号公報

発明が解決しようとする課題

0017

ところが、上記特許6053809号公報によって開示されている装置においては、相対的に回動自在な二部材間に延びる配線に、捩れが生じることを回避しようとするものである。この種の装置の場合、第1ユニットと第2ユニットとの相対的な回動は、所定の範囲内にあるため、発生が想定される捩れ量も所定量以内である。そのために、当該装置における配線ガイド装置は、捩れの回避又は軽減を実現し得ている。

0018

しかしながら、管内走行装置において装置本体から各種ケーブルが延出している形態のものでは、上述したように、走行中の姿勢変化に起因してケーブルに大きな捩れ等が生じる。

0019

この種の管内走行装置における走行中の姿勢変化のうち、装置本体が配管の周方向に回転するロール方向の走行に起因する姿勢変化は、配管の内部で長い距離を走行する間には、例えば同一方向に何度となく回転する可能性がある。この場合、ケーブルの捩れ量も積算されてしまうことになる。

0020

このように、従来の管内走行装置において装置本体から各種ケーブルが延出している形態のものに対し、上記特許6053809号公報によって開示されている手段を適用したとしても確実な効果を得ることはできないものと考えられる。

0021

本発明は、上述した点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、装置本体からケーブルが延出している形態の管内走行装置であって、配管の内部を走行中に装置本体が姿勢変化してケーブルに捩れが発生したとしても、常に支障なく配管内部の走行移動を行うことができ、かつ常に安定した走行を確保することができる管内走行装置を提供することである。

課題を解決するための手段

0022

上記目的を達成するために、本発明の一態様の管内走行装置は、一端部が固定されたケーブルの他端部が接続されている管内走行装置であって、上記ケーブルの他端部から所定の距離だけ離れた位置で当該ケーブルを固定するケーブル固定部と、管内走行装置の装置本体と一体に形成されていて上記ケーブル固定部を回転自在に保持するケーブル保持部と、上記ケーブル保持部に対して上記ケーブル固定部の捩れ量を検出する捩れ量検出部と、上記捩れ量検出部からの出力に基づいて上記ケーブルの捩れ量が許容量を超えないように上記本体の姿勢を制御する姿勢制御部と、を具備した。

発明の効果

0023

本発明によれば、装置本体からケーブルが延出している形態の管内走行装置であって、配管の内部を走行中に装置本体が姿勢変化してケーブルに捩れが発生したとしても、常に支障なく配管内部の走行移動を行うことができ、かつ常に安定した走行を確保することができる管内走行装置を提供することができる。

図面の簡単な説明

0024

本発明の一実施形態の管内走行装置(移動体)を含む管内検査システム概略構成
図1の管内検査システムの主要構成を示すブロック構成
本発明の一実施形態の管内走行装置(移動体)に含まれるケーブルガイド機構の構成を概念的に示す構成図
図3の矢印[4]方向から見た図
本発明の一実施形態の管内走行装置(移動体)の作用を示すフローチャート
本実施形態の捩れ検出部の第1の構成例の概念図
図6の第1の構成例の捩れ検出部における磁場スケール位置と磁場の強さの関係を示す図
図6の第1の構成例の捩れ検出部における磁気スケール位置と、A相センサ及びB相センサの電圧変化の関係を示す図
本実施形態の捩れ検出部の第2の構成例の概念図
図9の第2の構成例の捩れ検出部の電気接片電極とを円周方向に展開した図
本実施形態の捩れ検出部の第3の構成例の概念図
図11の第3の構成例の捩れ検出部の電気接片と電極とを円周方向に展開した図

実施例

0025

以下、図示の実施の形態によって本発明を説明する。以下の説明に用いる各図面は模式的に示すものであり、各構成要素を図面上で認識できる程度の大きさで示すために、各部材の寸法関係や縮尺等を各構成要素毎に異ならせて示している場合がある。したがって、本発明は、各図面に記載された各構成要素の数量や各構成要素の形状や各構成要素の大きさの比率や各構成要素の相対的な位置関係等に関して、図示の形態のみに限定されるものではない。

0026

[一実施形態]
図1は、本発明の一実施形態の管内走行装置(移動体)を含む管内検査システムの概略構成を示す図である。図2は、図1の管内検査システムの主要構成を示すブロック構成図である。図3は、本実施形態の管内走行装置(移動体)に含まれるケーブルガイド機構の構成を概念的に示す構成図である。図4は、図3の矢印[4]方向から見た図である。

0027

まず、本実施形態の管内走行装置(移動体)を含む管内検査システムの構成を、図1図2を用いて以下に説明する。

0028

本実施形態の管内走行装置である移動体10を含む管内検査システム1は、例えば水道管やガス管等の比較的小径の配管100(図1参照)の内部の状態を観察し検査し、また配管100自体の敷設状態等を調査するための検査システムである。

0029

そのために、当該管内検査システム1は、各種センサ(画像取得光検出音検出等)を搭載した移動体10を配管100の内壁面に沿わせて進退自在に走行させ、当該移動体10の走行中に各種センサを制御することにより、配管100内の状態を観察し検査し得るように構成されている。

0030

ここで、当該移動体10の進行方向を、図1において矢印Fで示している。そして、当該移動体10の進行方向Fに沿う前寄りの端部を「前端部」というものとする。また、当該移動体10の進行方向Fに沿う方向において「前端」とは反対側の端部を「後端部」というものとする。そして、当該移動体10の進行方向Fに沿う方向に対して側方を「側部」というものとする。

0031

上記管内検査システム1は、本実施形態の管内走行装置である移動体10と、ケーブル操作装置20と、制御装置30とによって主に構成されている。

0032

移動体10は、主に図2に示すように、装置本体10aと、撮像ユニット11と、照明ユニット12と、複数の車輪13と、車輪駆動モータ14と、回転検出部14aと、制御部15と、捩れ検出部16と、姿勢検出部17と、通信部18と、電源部19と、複数の線材(50a,50b)を束ねて形成されるケーブル50と、ケーブルガイドユニット40(図1参照)等を有して主に構成されている。

0033

装置本体10aは、当該移動体10の各種構成ユニットを内蔵する筐体であり、当該移動体10の基本構造物である。この装置本体10aの内部には、各種の構成ユニット(撮像ユニット11,照明ユニット12,車輪駆動モータ14,回転検出部14aと、制御部15と、姿勢検出部17と、通信部18と、電源部19等)が収納配置されている。

0034

また、当該装置本体10aの両側部には、複数の車輪13が配設されている。なお、本実施形態の移動体10においては、装置本体10aの各側部に2個ずつの車輪13が設けられている例を示している。

0035

そして、装置本体10aの後端部には、ケーブル50の他端部が接続されている。また、装置本体10aの後端部には、当該装置本体10aと一体にケーブルガイドユニット40が配設されている。この場合において、ケーブルガイドユニット40は、装置本体10aに対して図1に示す矢印R方向に揺動可能となるように、装置本体10aに接続されている。ケーブルガイドユニット40が、このように揺動可能とされているのは、装置本体10aが配管100の内部を走行する際に、ケーブル50が装置本体10aにスムースに追従するようにするための工夫である。

0036

なお、このケーブルガイドユニット40は、ケーブル50の捩れを検出する捩れ検出部16(図1図2参照)を含んで構成されている。当該ケーブルガイドユニット40の詳細構成は、後述する(図3図4参照)。

0037

ケーブル50は、例えば信号通信用信号ケーブル50aや電源供給用電源供給ケーブル50b等の複数の線材を束ねて形成されている。このケーブル50の一端部は、ケーブル操作装置20(若しくは制御装置30)の所定の部位に固定され、他端部は移動体10(管内走行装置)の後端部の所定の部位(図1の符号10xで示す移動体固定部位)に固定されている。(詳細は後述する)。

0038

また、ケーブル50は、捩れ等が発生したとき、捩れを解消する状態に復帰させるための捩れ復帰部(不図示)を有している。この捩れ復帰部は、ケーブル50の外皮として、例えばゴム等の弾性材を用いて構成したり、弾性を有する金属線コイル状若しくは網目状(編み込み状)に構成することにより形成したものが適用される。

0039

撮像ユニット11は、当該移動体10の装置本体10aの前端部に設けられ、当該移動体10の進行方向Fの前方の画像を取得する画像取得部である。この撮像ユニット11は、制御部15の撮像制御部15a(後述する)によって制御される。当該撮像ユニット11は、図示を省略しているが光学部と撮像部等によって構成されている。ここで、光学部は、被写体の光学像被写体像)を結像させる複数の光学レンズ等からなる撮像光学系を含む構成ユニットである。また、撮像部は、照明ユニット12によって照明された被写体からの反射光に基づいて上記光学部が形成する光学像を受けて電子的な画像を生成する構成ユニットである。なお、本実施形態の移動体10に適用される撮像ユニット11自体の構成は、従来一般的に実用化されている形態の撮像装置等に適用される撮像ユニットと同様である。したがって、その詳細な図示及び説明は省略する。

0040

照明ユニット12は、当該移動体10の進行方向Fの前方に向けて照明光照射する構成ユニットである照明部である。この照明ユニット12は、制御部15の照明制御部15b(後述する)によって制御される。この照明ユニット12は、例えばLED(light emitting diode:発光ダイオード)等の発光源と、この発光源を駆動する照明駆動回路等によって構成される一般的な構成の照明ユニットと同様である。したがって、その詳細な図示及び説明は省略する。

0041

複数の車輪13は、上述したように、装置本体10aの両側部に(本実施形態では各側部に2個ずつ)設けられ、当該移動体10の装置本体10aを配管100の内部においてスムースに走行させるために設けられる構成部材である。

0042

そのために、複数の車輪13は、図2に示すように、回転軸13a周りの矢印R1方向の正逆回転により移動体10を配管100の長手軸方向(進行方向Fに沿う方向)に適宜所定のタイミングで進退移動させ得る(進退走行駆動)。この場合、車輪13は、移動体10を配管100(管路)の長手軸方向に沿って直進させる直進走行部の一部を構成する。

0043

また、複数の車輪13は、回転軸13b周りの矢印R2方向の正逆回転により配管100内を進退走行中の移動体10の操舵を行う(操舵駆動)と共に、移動体10を配管100の周方向に沿って適宜所定のタイミングで移動させ得る(姿勢変化駆動)。この場合、車輪13は、移動体10を配管100(管路)の周方向に回転させる回転走行部の一部を構成する。

0044

複数の車輪13のそれぞれには、進退駆動用モータと操舵駆動用モータとが設けられており、これらそれぞれの駆動用モータは、それぞれが制御部15の車輪駆動制御部15cによって駆動制御される。なお、図2においては、図面の煩雑化を避けるために、複数の車輪13を駆動する駆動用モータとして一つの車輪駆動モータ14を示している。

0045

このように、上記複数の車輪13と、車輪駆動制御部15cと、進退駆動用モータと操舵駆動用モータ(車輪駆動モータ14)等によって、直進走行と回転走行とが可能な走行機構を構成している。

0046

上記直進走行部は、少なくとも一対の車輪13と、この一対の車輪13をそれぞれ駆動する駆動部(車輪駆動制御部15c及び駆動モータ14)と、一対の車輪13のそれぞれの回転量を検出する車輪回転検出部(回転検出部14a)とを含んで構成されている。

0047

なお、車輪駆動モータ14における進退駆動用モータと操舵駆動用モータは、上述したように、複数の車輪13のそれぞれに設けて構成してもよいが、それ以外の形態として、例えば、複数の車輪13のうちの前端側の一対の車輪13(二個)に各一個ずつ設けた構成としてもよい。この場合、後端の一対の車輪13は、進退駆動用モータからの駆動力を受けずに回転する従動輪となる。さらにまた、移動体10において進退駆動用モータ及び操舵駆動用モータをそれぞれ一つのみ設けて構成することもできる。この場合には、各駆動用モータの駆動力を、各車輪13に按分させて伝達する機構を設けることで対応できる。

0048

当該移動体10を走行させる配管100は、図1に示すように、直線部100aのみで形成されているものではなく、例えば進行方向Fに対して所定の角度で折れ曲がる曲折部100b等が存在する。

0049

そこで、そのような曲折部等において、移動体10をスムースに走行させるために、本実施形態の移動体10においては、所定の操舵機構ステアリング機構;不図示)が設けられている。この操舵機構は、複数の車輪13を図2の矢印R2方向へ回転させる操舵駆動用モータの駆動力を受けて作用する。

0050

なお、複数の車輪13は、操舵機構によって図2の矢印R2方向に回転させることができ、その場合の複数の車輪13の回転は、進行方向Fに対して角度略90度となる位置まで回転させることができるように構成されている。

0051

そして、複数の車輪13が、この状態とされたときに、当該複数の車輪13を図2の矢印R1方向に回転させると、当該移動体10は、配管100内において周方向に回転させることができる。これにより、当該移動体10の管内における周方向の姿勢を調整することができる。

0052

また、複数の車輪13は、当該移動体10が配管100の内部に挿入されたときに、当該移動体10の装置本体10aの両側面に対向する配管100の両内壁面に向けた付勢力を付加されて構成されている。

0053

この場合において、上記付勢力は、例えばコイルバネ等の付勢部材の付勢力が用いられる(その具体的な構成の図示及び説明は省略する)。この付勢力により、上記複数の車輪13は配管100の内壁面(側壁面)に向けて付勢される。したがって、複数の車輪13が配管100の両内壁面に向けて常に押し当てられていることにより、当該移動体10は、当該配管100の内部において所定の姿勢が維持される。

0054

また、複数の車輪13周りの構成のうち、例えば進退駆動機構操舵駆動機構については、いずれも制御部15によって制御される。なお、上記複数の車輪13周りのその他の構成については、本発明に直接的に関連しない部分であるので、その説明及び図示は省略する。

0055

車輪駆動モータ14は、上述したように、複数の車輪13を駆動させて、当該移動体10の進退駆動及び操舵駆動を行わしめる動力源である。

0056

この車輪駆動モータ14は、回転検出部14aによって回転数が検出されている。その検出結果は、制御部15の車輪駆動制御部15cへと送信されることにより、例えば移動体の走行速度や操舵角度の調整を行うといった場合の車輪駆動モータ14の駆動制御に寄与している。

0057

回転検出部14aは、例えば透過型フォトセンサ遮光羽根板等からなる一般的な形態のフォトインタラプタ等が採用される。透過型フォトセンサは、発光素子受光素子対向配置して形成されるセンサ部材である。遮光羽根板は、例えば車輪駆動モータ14若しくは車輪の回転軸と同軸上に設けられ、車輪駆動モータ14若しくは車輪13の回転に伴って同方向に回転する回転板部材である。この遮光羽根板は、回転するのに伴って透過型フォトセンサの発光素子と受光素子との間を間欠的に遮光する複数の羽根部を有して形成されている。このような構成により、回転検出部14aは車輪13の回転数を検出する。

0058

制御部15は、本実施形態の移動体10の全体を統括的に制御する制御回路等からなる。この制御部15は、例えば撮像制御部15aと、照明制御部15bと、車輪駆動制御部15cと、通信制御部15dと、姿勢制御部15eと、捩れ判定部15fと、電源制御部15g等を有して主に構成されている。なお、制御部15は、上述した以外にも各種の回路部等を有して構成されているものであるが、それら不図示の回路部等については、本発明の直接的に関連しない部分であるので、その図示及び説明は省略する。

0059

撮像制御部15aは、撮像ユニット11を制御する制御回路部である。照明制御部15bは、照明ユニット12を制御する制御回路部である。車輪駆動制御部15cは、車輪駆動モータ14を制御する制御回路部である。この場合において、車輪駆動制御部15cは、回転検出部14aの出力を受けて車輪駆動モータ14の駆動制御を行う。また、通信制御部15dは、通信部18を制御する制御回路部である。電源制御部15gは、電源部19を制御する制御回路部である。

0060

姿勢制御部15eは、配管100の内部を走行中の移動体10の姿勢を制御する回路部である。具体的には、例えば姿勢制御部15eは、姿勢検出部17からの出力や各種センサ出力及び撮像ユニット11により取得される画像情報等に基づいて、移動体10を確実かつスムースに走行させるために、当該移動体10の姿勢や位置の制御を行う。そのために、姿勢制御部15eは、車輪駆動モータ14の回転量を制御することによって、移動体10の進退移動や操舵角度等を制御して、移動体10の姿勢を調整する。

0061

さらに、姿勢制御部15eは、移動体10が配管100内を走行中に生じるケーブル50の捩れ状態を修正し解消させるための姿勢制御も行う。

0062

換言すると、姿勢制御部15eは、捩れ検出部16からの出力に基づいて捩れ判定部15fが捩れ量や捩れ方向等、ケーブル50の捩れ状態を判定し、その判定結果に基づいて、例えばケーブル50の捩れ量が所定の許容量を超えないように装置本体10aの姿勢を制御する。ここで、捩れ検出部16と捩れ判定部15fとによって捩れ量検出部が構成されている。

0063

捩れ判定部15fは、捩れ検出部16からの出力に基づいて、ケーブル50の捩れ状態を判定する回路部である。その判定結果は、姿勢制御部15eへと出力される。これを受けて上記姿勢制御部15eは、ケーブル50の捩れ状態を修正し解消させるための姿勢制御を行う。

0064

つまり、姿勢制御部15eは、上記複数の車輪13,進退駆動用モータ,操舵駆動用モータ等からなる走行機構を制御して、移動体10の装置本体10aを、ケーブル50の捩れ方向とは反対方向に回転制御して、ケーブル50の捩れを解消する制御を行う。

0065

通信部18は、当該移動体10とは別体に設けられる外部装置である上記ケーブル操作装置20及び制御装置30等との間で通信を行うための機能を備えた構成ユニットである。この通信部18は、制御部15の通信制御部15dによって制御される。これにより、通信部18は、例えば、ケーブル50に含まれる信号ケーブル50aを介して外部装置等からの所定の制御信号を受けたり、撮像ユニット11によって取得された画像データ等の各種データを外部装置等へと転送したり、各種のセンサ出力を外部装置等へと送信する等、各種の信号の送受信を行う。

0066

通信部18の形態としては、例えば無線通信若しくは有線通信等の各種の形態のものを適用することができる。本実施形態の移動体10においては、ケーブル50に含まれる信号ケーブル50aを用いる有線通信を行う形態を例示している。

0067

なお、通信部18の構成としては、従来の電子機器間で行われる通信機能を備えていればよく、従来一般に実用化されているものが適用できるものとして、その詳細な説明及び図示は省略する。

0068

電源部19は、移動体10の全体に電力を供給する構成ユニットである。この電源部19は制御部15の電源制御部15gによって制御される。電源部19は、例えば充電式バッテリ等が適用されるほか、ケーブル50に含まれる電源供給ケーブル50bを介して外部電源からの電力供給を受けて、当該移動体10の各ユニットの各回路部へと必要に応じて電力供給を行う。

0069

捩れ検出部16は、ケーブル50の捩れを検出する検出手段である。その検出結果は、制御部15の捩れ判定部15fへと出力される。

0070

ここで、ケーブル50の捩れは、配管100内を走行中の移動体10が姿勢変化することによって生じる現象である。即ち、ケーブル50は、上述したように、一端部がケーブル操作装置20(若しくは制御装置30)の所定の部位に固定され、他端部が移動体10の後端部の所定の部位(移動体固定部位10x)に固定されている。これにより、ケーブル50の他端部は移動体10に接続されている(詳細は後述する)。したがって、移動体10が配管100の内部を走行中において、例えば曲折部100bを通過する際などには、当該移動体10は曲折部100bを通過し易い姿勢となるように姿勢制御がなされる。このときの姿勢制御は、主に配管100の内部において、移動体10を当該配管100の周方向に回転させて姿勢を変化させるといったことが行われる。

0071

このとき、上述したように、ケーブル50の他端部が移動体10の移動体固定部位10xに固定されている。このことから、移動体10の周方向への回転に伴って、ケーブル50は移動体固定部位10xを起点に捩れが生じることになる。

0072

当該ケーブル50は、上述したように、信号通信用の信号ケーブル50aや電源供給用の電源供給ケーブル50b等を束ねて構成されている。したがって、当該ケーブル50に捩れが生じると、移動体10の走行を妨げたり、ケーブル50自体を損傷してしまう等の可能性がある。特に、移動体10が長距離を走行するほど、ケーブル50の捩れが積算してしまう可能性がある。

0073

そこで、本実施形態においては、配管100の内部を走行中の移動体10に接続されるケーブル50の捩れを、捩れ検出部16によって検出している。その検出結果は制御部15の捩れ判定部15fへと出力される。これにより、当該捩れ判定部15fは、ケーブル50の捩れ量や捩れ方向などを判定する。そして、この捩れ判定部15fの判定結果は、上述したように、姿勢制御部15eへと出力されることにより、当該姿勢制御部15eは、ケーブル50の捩れ状態を修正して、当該捩れを解消させるための姿勢制御を行う。

0074

姿勢検出部17は、配管100の内部を走行中の移動体10の姿勢や位置を検出する回路部である。この姿勢検出部17の検出結果は、姿勢制御部15eへと出力される。

0075

ケーブル操作装置20は、図2に示すように、制御部21と、ケーブル巻取機構22と、通信部28と、電源部29等によって主に構成されている。

0076

制御部21は、ケーブル操作装置20の全体を統括的に制御すると共に、各構成ユニットのそれぞれを、適宜所定のタイミングで制御する制御回路等からなる。

0077

ケーブル巻取機構22は、移動体10の配管100の内部における進退走行に対応させて、ケーブル50の繰り出し操作巻き取り操作を自動で行い得るようにするための構成ユニットである。

0078

そのために、ケーブル巻取機構22は、ケーブル繰り出し検出部23と、駆動機構部24と、駆動モータ25と、ケーブルガイド機構26等を有して主に構成されている。

0079

ケーブル繰り出し検出部23は、当該ケーブル操作装置20から延出されるケーブル50の繰り出し量等、当該ケーブル50の状態を検出する回路部である。このケーブル繰り出し検出部23の検出結果は制御部21へと出力される。これを受けて、制御部21は、駆動モータ25の駆動制御等、適宜必要な制御を行う。

0080

なお、ケーブル繰り出し検出部23の検出結果は制御部21,通信部28を介して制御装置30へと出力するようにしてもよい。この場合には、制御装置30の制御部31は、通信部38を介して当該検出結果信号を受信する。そして、当該制御部31は、表示部32を制御して現状の状態表示を行ったり、適宜対応する制御指示を出力する。その制御指示出力は、制御部31から通信部38,通信部28を介してケーブル操作装置20の制御部21へと出力される。これを受けて、当該制御部21は、駆動モータ25の駆動制御等、適宜所定の制御を行う。

0081

駆動機構部24は、ケーブル50を巻回させる巻き取りドラム部22a(図2参照)や、駆動モータ25の駆動力を巻き取りドラム部22aへ伝達する駆動力伝達機構(不図示)等からなる構成ユニットである。ケーブル50の一端部は、巻き取りドラム部22aの所定の一部に固定されている。そして、駆動モータ25の駆動力によって巻き取りドラム部22aが正逆回転することにより、ケーブル50は、巻き取りドラム部22aに巻き取られ、または繰り出される。

0082

駆動モータ25は、当該ケーブル巻取機構22を駆動する駆動源である。この駆動モータ25は制御部21によって制御される。

0083

例えば、移動体10が配管100の内部を前進走行する際には、駆動モータ25が所定の方向に回転駆動されてケーブル50を巻き取りドラム部22aから繰り出す制御がなされる。一方、移動体10が配管100の内部を後退走行する際には、駆動モータ25が所定の方向に回転駆動されてケーブル50を巻き取りドラム部22aに巻き取る制御がなされる。

0084

駆動モータ25は、当該ケーブル巻取機構22を駆動する駆動源である。この駆動モータ25は制御部21によって制御される。

0085

ケーブルガイド機構26は、移動体10が配管100の内部を走行する際に、ケーブル巻取機構22から延出されるケーブル50をガイドする構成ユニットである。ケーブルガイド機構26は、ケーブル50が挿通配置される挿通孔(不図示)を有するガイド部26aを有して構成されている。このガイド部26aの挿通孔(不図示)にケーブル50を挿通させたとき、ケーブル50は長手軸方向に移動自在にかつ周方向に回転自在に配置される。

0086

したがって、ガイド部26aの挿通孔(不図示)にケーブル50を挿通させた状態で、駆動モータ25の駆動力により巻き取りドラム部22aが駆動されてケーブル50が繰り出されたり、若しくは巻き取られるとき、ケーブル50はガイド部26aの挿通孔(不図示)の内部を長手軸方向に摺動することになる。そのため、ガイド部26aの挿通孔の内周には、摺動摩擦を低下させるために、例えばポリテトラフルオロエチレン(polytetrafluoroethylene;PTFE) 等の低摩擦材コーティングされている。

0087

通信部28は、移動体10及び制御装置30のそれぞれの間で相互に通信を行うための機能を備えた構成ユニットである。この通信部28は、制御部21によって制御される。通信部28と移動体10の通信部18との間や、当該通信部28と制御装置30の通信部38との間は、ケーブル50に含まれる信号ケーブル50aによってそれぞれ接続されている。

0088

これにより、当該ケーブル操作装置20の制御部21は、通信部28を介して制御装置30からの所定の制御信号を受信し、この受信した制御信号を移動体10へと送信し、移動体10からの各種データや各種センサ出力を受信し、移動体10から受信した各種信号を制御装置30へと送信する等、各種の信号の送受信を行う。

0089

通信部28の形態としては、上記移動体10の通信部18と同様に、例えば無線通信若しくは有線通信等の各種の形態のものを適用することができる。本実施形態においては、ケーブル50に含まれる信号ケーブル50aを用いる有線通信を行う形態を例示している。

0090

なお、通信部28の構成としては、従来の電子機器間で行われる通信機能を備えていればよく、従来一般に実用化されているものが適用できる。したがって、その詳細な説明及び図示は省略する。

0091

電源部29は、ケーブル操作装置20の全体に電力を供給すると共に、ケーブル50に含まれる電源供給ケーブル50bを介して移動体10へと電力を供給する構成ユニットである。この電源部29は制御部21によって制御される。電源部29は、例えば充電式バッテリ等が適用されるほか、外部電源(若しくは制御装置30を介した外部電源)からの電力供給を受けて、当該ケーブル操作装置20の各ユニットの各回路部や、移動体10へと必要に応じて電力供給を行う。

0092

制御装置30は、当該管内検査システム1の全体を統括的に制御する。この制御装置30は、制御部31と、表示部32と、操作部33と、通信部38と、電源部39等からなる。

0093

制御部31は、当該管内検査システム1の全体を統括的に制御するための制御回路およびアプリケーションソフトウエア等からなる一般的な形態の制御ユニットである。

0094

表示部32は、各種さまざまな情報を表示するための表示パネルを備えた構成ユニットである。この表示部32は、制御部31によって制御される。

0095

操作部33は、使用者(ユーザ)の操作を受け入れて、制御部31への指示信号を入力するための入力装置である。操作部33としては、例えばキーボードマウス等のポインティングデバイス等が適用される。

0096

通信部38は、ケーブル操作装置20及び移動体10のそれぞれの間で相互に通信を行うための機能を備えた構成ユニットである。この通信部38は、制御部31によって制御される。当該通信部38とケーブル操作装置20の通信部28との間や、通信部38と移動体10の通信部18との間は、ケーブル50に含まれる信号ケーブル50aによってそれぞれ接続されている。

0097

これにより、当該制御装置30の制御部31は、通信部38を介してケーブル操作装置20や移動体10からの所定の制御信号や各種データ及び各種センサ出力を受信し、この受信した各種信号に応じて各種の制御信号をケーブル操作装置20や移動体10へと送信する。

0098

通信部38の形態としては、上記移動体10の通信部18や上記ケーブル操作装置20と同様に、例えば無線通信若しくは有線通信等の各種の形態のものを適用することができる。本実施形態においては、ケーブル50に含まれる信号ケーブル50aを用いる有線通信を行う形態を例示している。

0099

なお、通信部38の構成としては、従来の電子機器間で行われる通信機能を備えていればよく、従来一般に実用化されているものが適用できる。したがって、その詳細な説明及び図示は省略する。

0100

電源部39は、制御装置30の全体に電力を供給すると共に、ケーブル50に含まれる電源供給ケーブル50bを介してケーブル操作装置20や移動体10へと電力を供給することのできる構成ユニットである。この電源部39は制御部31によって制御される。電源部39は、例えば充電式バッテリ等が適用されるほか、外部電源からの電力供給を受けて、当該制御装置30の各ユニットの各回路部や、ケーブル操作装置20や移動体10へと必要に応じて電力供給を行う。

0101

なお、制御装置30としては、例えば、一般的に実用化されている汎用小型コンピュータと、このコンピュータ上で動作するアプリケーションソフトウエアを適用することができる。したがって、その構成についての詳細説明は省略する。

0102

次に、本実施形態の移動体10におけるケーブルガイドユニット40の詳細構成を、図3図4を用いて以下に説明する。

0103

ケーブルガイドユニット40は、上述したように、移動体10の装置本体10aと一体に形成され、ケーブル50の捩れを検出する捩れ検出部16を含んで構成される構成ユニットである。

0104

即ち、ケーブルガイドユニット40は、ケーブル固定部41と、ケーブル保持部42と、捩れ検出部16等とを有して主に構成されている。

0105

ケーブル固定部41は、ケーブル50の他端部から所定の距離だけ離れた位置でケーブル50を固定する構成部品である。この場合において、ケーブル50の他端部は、移動体10の装置本体10aの後端部の所定の部位、即ち移動体固定部位10xにて固定されている。そして、この移動体固定部位10x(ケーブル50の他端部)から所定の距離だけ離れた位置で、ケーブル固定部41はケーブル50を固定している。

0106

そして、移動体固定部位10x(ケーブル50の他端部)とケーブル固定部41との間には、図3の符号50xで示すように、ケーブル50の一部を撓ませた状態で配置されている。以下、この部分をケーブルたわみ部50xというものとする。

0107

換言すると、ケーブル50の他端部から上記所定の距離だけ離れた位置(即ちケーブル固定部41)までの間のケーブル50の長さは、装置本体10a内において弛みを持たせられる長さである。

0108

ケーブル保持部42は、移動体10の装置本体10aと一体に形成されていて、ケーブル固定部41を回転自在に保持する構成部品である。この場合において、ケーブル保持部42とケーブル固定部41とは、摩擦係数が低い状態で嵌合されている。

0109

捩れ検出部16は、ケーブル保持部42に対してケーブル固定部41の捩れ量を検出する。捩れ検出部16は、スケール16aとセンサ16bとによって構成される検出器である。捩れ検出部16の形態としては、例えばロータリーエンコーダー等が適用される。

0110

なお、捩れ検出部16の形態としては、光学的に検出する形態であっても、電気的に検出する形態であってもよい。例えば、光学的検出方式の形態のものでは、ゼブラ模様のスケールとフォトリフレクタ(PR)とからなるものや、矢車状のスケールとフォトインタラプタ(PI)とからなるもの、モアレ縞干渉縞のスケールとフォトセンサーとからなるもの等、各種の形態のものが適用し得る。

0111

また、例えば、電気的検出方式の形態のものでは、スケールを磁石で構成し、センサを磁気抵抗素子或いはホール素子等からなる巨大磁気抵抗効果GMR;Giant Magneto Resistive effect)を利用するもの(後述する第1変形例;図6図8参照)や、扇状対向電極間静電容量変化を検出する(バリアブルコンデンサ原理を応用する)もの、グレイコード電極パターン摺動接片からなるオンオフスイッチ構成のもの(後述する第2変形例;図9図10参照),抵抗体の電極パターン上を摺動する摺動接片により、電気抵抗値の変化を検出する形態のもの(後述する第3変形例;図11図12参照)等、各種の形態のものが適用し得る。

0112

なお、捩れ検出部16は、汚れや破損等を避けるために、移動体10の外装部材の内側等に設置するか、若しくは、捩れ検出部16の外面を覆うカバー部材等を設けることが望ましい。本実施形態においては、図3に示すように、ケーブルガイドユニット40のケーブル保持部42と一体に形成される外装カバー40aによって、捩れ検出部16を覆うように構成した例を示している。

0113

また、図3においては、スケール16aをケーブル固定部41(可動側)に設け、センサ16bをケーブル保持部42(固定側)に設けた例を示しているが、この形態に限られない。例えば、スケール16aをケーブル保持部42(固定側)に設け、センサ16bをケーブル固定部41(可動側)に設けた構成とすることもできる。

0114

ここで、移動体10が配管100の内部を走行中に、当該移動体10に、特に配管100の周方向における回転の姿勢変化が生じると、ケーブル50も同方向への回転が生じ、ケーブル50を捩れさせる方向(図3に示す軸Aを回転中心とする回転方向;即ち軸A周り)の力量(以下、捩れ力量という)が加わる。

0115

このとき、当該捩れ力量は、ケーブルガイドユニット40におけるケーブル固定部41が受けることになる。ここで、当該捩れ力量が所定以上の力量になったとき、ケーブル50に対する軸A周りの回転トルクも所定以上になる。すると、ケーブル固定部41は、ケーブル保持部42に対して回転する。このときのケーブル50の捩れ歪は、問題の無い程度に小さくなるが、この捩れ歪はケーブルたわみ部50xにおいて発生する。

0116

ここで、ケーブル固定部41が装置本体10aの移動体固定部位10xに対して回転すると、捩れ検出部16から所定の検出信号が出力される。この捩れ検出部16の検出信号は、移動体10の制御部15の捩れ判定部15fへと伝送される。そして、この捩れ判定部15fは、ケーブル50に捩れが発生したか否かの判定や、捩れの発生を検出した場合の捩れ量や捩れ方向等を判定する。その判定結果は、姿勢制御部15eへと出力される。そして、これを受けて、姿勢制御部15eは、ケーブルたわみ部50xに生じた歪みを解消させるべく、移動体10の装置本体10aの姿勢制御を行う。このときの姿勢制御は、例えば移動体10を配管100の周方向へと回転させる駆動制御等である。

0117

なお、上述の一実施形態においては、捩れ検出部16の構成例として、スケール16aとセンサ16bとによって構成される検出器を例示している。しかしながら、捩れ検出部16の形態としては、このような形態に限られることはない。

0118

捩れ検出部16の他の形態としては、例えば、捩れ復帰部に設けた歪検出器としてもよい。具体的には、例えば、捩れ復帰部、即ちケーブル50の外皮に歪検出器としての圧電体シートを設けて構成する。この構成とした場合、捩れ復帰部(ケーブル外皮)に捩れ歪が発生すると、圧電シート圧電効果によって、発生した歪みに対応する電圧が発生する。したがって、この電圧値を検出することで歪み量を検出することができる。

0119

また、捩れ復帰部(ケーブル50の外皮)に歪検出器としての弾性抵抗体を設けて構成する。この構成とした場合、捩れ復帰部が捩れることによって生じる伸縮により電気抵抗が変化する。したがって、弾性抵抗体の両端の電圧を検出すれば、捩れ量を検出することができる。

0120

ここで、ケーブルの捩れ量を検出するための捩れ検出部の構成についての具体的な構成例を以下に例示する。

0121

図6図8は、捩れ検出部の第1の構成例を示す図である。この第1の構成例は、電気的検出方式の形態のものであって、巨大磁気抵抗効果(GMR;Giant Magneto Resistive effect)を利用する検出器である。ここで、巨大磁気抵抗効果(GMR)とは、磁場により電気抵抗が変化する効果をいう。

0122

図6は、本構成例の捩れ検出部の概念図である。図7は、本構成例の捩れ検出部における磁場スケール位置と磁場の強さの関係を示す図である。図8は、本構成例の捩れ検出部における磁気スケール位置と、A相センサ及びB相センサの電圧変化の関係を示す図である。

0123

本構成例の捩れ検出部16Aは、磁気スケール16Aaと、GMRセンサ16Abとによって構成されている。本構成例においては、磁気スケール16Aaがスケールに相当し、GMRセンサ16Abがセンサに相当する。

0124

磁気スケール16Aaは、支持体57上に形成された着磁層56を有して構成されている。この磁気スケール16Aaは、例えば、可動側であるケーブル固定部41に固定されているものとする。

0125

なお、本構成例においては、着磁層56のN極とS極との着磁ピッチ=λ/2とし、着磁パターンピッチ=λとしている。ここで、磁場の強さの変化周期は、着磁層56の着磁ピッチに対応するので、λ/2である。また、図6において符号Mで示す矢印曲線は、着磁層56の磁力線を示している。

0126

GMRセンサ16Abは、一対のA相センサ54と、一対のB相センサ55とによって構成されている。これらA相センサ54とB相センサ55とは、磁気スケール16Aaの移動方向(図6の矢印Rx方向;即ちケーブル固定部41の回転方向)に沿う方向に所定の間隔をおいて並べて配置されている。

0127

なお、GMRセンサ16Abは、電気回路に接続される部材であることから、固定側に配置されるのが望ましい。したがって、本構成例では、GMRセンサ16Abは、ケーブル保持部42側に固定されているものとする。

0128

なお、本構成例においては、一対のA相センサ54のセンサピッチ=λ/4とし、一対のB相センサ55のセンサピッチ=λ/4としている。また、A相センサ54とB相センサ55とのピッチ=λ−λ/8としている。

0129

このような構成により、本構成例の捩れ検出部16Aによれば、A相センサ54とB相センサ55との電圧信号位相遅れや進みを検出することによって、磁気スケール16Aaの移動方向、即ち回転方向が判定できる。例えば、図8において、A相センサ54の抵抗変化(磁気スケールの移動量Z)による電圧変化Vを実線で示し、B相センサ55の抵抗変化(磁気スケールの移動量Z)による電圧変化Vを破線で示している。

0130

また、磁気スケール16Aaのパターンを変更すれば、絶対位置の検出もできるようになる。この場合の磁気パターンは、例えばスイッチ方式のグレイスケールパターンか、若しくは磁気ピッチが異なる複数チャンネルのパターンを用いる。

0131

次に、図9図10は、捩れ検出部の第2の構成例を示す図である。この第2の構成例は、電気的検出方式の形態のものであって、グレイコード電極パターンと摺動接片とからなるオンオフスイッチ構成の検出器である。ここで、グレイコード(Gray code)とは、数値符号化法ひとつの手法である。

0132

図9は、本構成例の捩れ検出部の概念図である。図10は、本構成例の捩れ検出部の電気接片と電極とを円周方向に展開した図である。なお、図10において符号[10A]は展開平面図である。同図10において符号[10B]は展開平面図[10A]の[B]−[B]線に沿う断面図である。同図10において符号[10C]は展開平面図[10A]の[C]−[C]線に沿う断面図である。

0133

本構成例の捩れ検出部16Bは、電気接片16Baと、電極基板16Bbとによって構成されている。本構成例においては、電極基板16Bbがスケールに相当し、電気接片16Baがセンサに相当する。

0134

電極基板16Bbは、所定の電極パターン(例えばグレイコード)にて形成される複数のスイッチ電極(以下、SW電極という)を有して形成される円板形状の部材である。

0135

本構成例の電極基板16Bbにおいては、第1SW電極61,第2SW電極62,第3SW電極63,グランド電極64を有して構成した例を示している。ここで、第1SW電極61,第2SW電極62,第3SW電極63の各電極パターンは、図9に示すような形態で形成している。なお、図9において、電極が形成されている部分をクロスハッチングで示している。即ち、本構成例においては、円周方向に所定の角度範囲で8つに区切った領域(a−b,b−c,c−d,d−e,e−f,f−g,g−h,h−a)について、上記3つのSW電極(61,62,63)のオンオフを検出する構成である。

0136

なお、電極基板16Bbは、電気回路に接続されるものであるので、固定側に配設されるのが望ましい。したがって、本構成例では、電極基板16Bbは、ケーブル保持部42側に固定されているものとする。

0137

電気接片16Baは、四つの接片腕を有して形成される接片部材である。各接片腕は、第1SW電極61,第2SW電極62,第3SW電極63,グランド電極64のそれぞれに常に接触している。この電気接片16Baは、可動側であるケーブル固定部41に固定されている。

0138

このような構成により、本構成例の捩れ検出部16Bによれば、ケーブル50に捩れが生じることによりケーブル固定部41が捩れ方向に回転すると、これと同時に電気接片16Baも同方向に回転する。すると、当該電気接片16Baの各接片腕は、固定側の電極基板16Bbの第1SW電極61,第2SW電極62,第3SW電極63,グランド電極64上を摺動する。これにより、各電極のオンオフが検出される。

0139

次に、図11図12は、捩れ検出部の第3の構成例を示す図である。この第3の構成例は、電気的検出方式の形態のものであって、電気抵抗値の変化を検出する抵抗検出方式の検出器である。

0140

図11は、本構成例の捩れ検出部の概念図である。図12は、本構成例の捩れ検出部の電気接片と電極とを円周方向に展開した図である。なお、図12において符号[12A]は展開平面図である。同図12において符号[12B]は展開平面図[12A]の[B]−[B]線に沿う断面図である。同図12において符号[12C]は展開平面図[12A]の[C]−[C]線に沿う断面図である。

0141

本構成例の捩れ検出部16Cは、電気接片16Caと、抵抗体基板16Cbとによって構成されている。本構成例においては、抵抗体基板16Cbがスケールに相当し、電気接片16Caがセンサに相当する。

0142

抵抗体基板16Cbは、抵抗体65と、抵抗体引き出し電極66と、グランド電極67と、検出電極68とを有して構成された略円板形状の部材である。

0143

抵抗体65は、周方向に略連続して形成され、一部に切り離された不連続部を有して形成されている。

0144

抵抗体引き出し電極66は、抵抗体65から引き出されて形成されている電極部である。この抵抗体引き出し電極66は、全周に亘って等角度間隔に複数配列されている。

0145

グランド電極67は、周方向に連続して全周に亘って形成されている電極部である。

0146

検出電極68は、抵抗検出時に電圧が印加される電極部である。この検出電極68も、抵抗体65から引き出されて形成されている(1箇所)。

0147

抵抗体基板16Cbは、電気回路に接続されるものであるので、固定側に配設されるのが望ましい。したがって、本構成例では、抵抗体基板16Cbは、ケーブル保持部42側に固定されているものとする。

0148

なお、図11において、抵抗体基板16Cbにおいて電極(66,67,68)及び抵抗体65が形成されている部分をクロスハッチングで示している。

0149

電気接片16Caは、二つの接片腕を有して形成される接片部材である。一方の接片腕は抵抗体引き出し電極66が配列される円周上に接触しており、他方の接片腕はグランド電極67に常に接触している。この電気接片16Caは、可動側であるケーブル固定部41に固定されている。

0150

このような構成により、本構成例の捩れ検出部16Cによれば、ケーブル50に捩れが生じることによりケーブル固定部41が捩れ方向に回転すると、これと同時に電気接片16Caも同方向に回転する。すると、当該電気接片16Caの一方の接片腕は、固定側の抵抗体基板16Cbの抵抗体引き出し電極66の配列されている円周上を摺動する。これにより、当該電気接片16Caの一方の接触腕と、抵抗体65の接続位置とが、回転に応じて変化する。したがって、電気接片16Caの回転位置によって、検出される抵抗値が変化する。これによって、電気接片16Caの回転量及び回転方向を検出することができる。

0151

このように構成された管内検査システム1において、本実施形態の管内走行装置である移動体10の作用を、以下に説明する。図5は、本発明の一実施形態の管内走行装置(移動体)の作用を示すフローチャートである。

0152

まず、管内検査システム1の移動体10,ケーブル操作装置20,制御装置30が、いずれも使用可能状態にあり、各ユニット間の接続が正常にセッティングされているものとする。この状態において、ケーブル操作装置20,制御装置30の電源状態オン状態にあるものとする。そして、移動体10が検査を所望する配管100の内部に対して所定の形態で正しく配置されているものとする。

0153

この状態で、移動体10の電源状態がオン状態にされると、図5処理シーケンスが開始される。

0154

図5のステップS11において、移動体10の制御部15は、起動時における通常の初期設定処理を実行する。ここで、初期設定処理においては、例えば、ソフトウエアや各種の初期設定値等(ケーブル捩れ許容量や捩れ限界量等)を、例えば不図示のフラッシュメモリから読み出して不図示の一時記憶部等に設定する。なお、この場合において、読み出すべき各種の初期設定値等は、外部装置(例えば制御装置30等)との間で通信部を介して通信することで、当該外部装置等から読み出してくるようにしてもよい。当該初期設定処理が完了すると、次のステップS12の処理に進む。

0155

ステップS12において、制御部15は、移動体10とケーブル操作装置20,制御装置30とが接続されている状態にあるか否かの検出を行う。この接続検出処理は、例えば、制御部15が通信部18,ケーブル50を介してケーブル操作装置20の通信部28及び制御装置30の制御部31との間で所定の通信を行う等の処理である
ここで、移動体10とケーブル操作装置20,制御装置30との接続が確認された場合には、次のステップS13の処理に進む。また、移動体10とケーブル操作装置20,制御装置30との接続が確認されない場合には、再度、ステップS12の処理を繰り返す。

0156

ステップS13において、制御部15は、動作開始信号がオン状態になっているか否かの確認を行う。ここで、動作開始信号オンが確認されると、次のステップS14の処理に進む。また、動作開始信号オンが確認されなければ、上述のステップS11の処理に戻る。

0157

ステップS14において、制御部15は、車輪駆動制御部15cを介して車輪駆動モータ14の動作を開始させる。これにより、当該移動体10は配管100の内部の走行を開始する。

0158

なお、図示は省略しているが、車輪駆動モータ14の動作開始制御と同時に、制御装置30の制御部31若しくはケーブル操作装置20の制御部21は、ケーブル巻取機構22の駆動モータ25の動作を開始させる。この場合において、駆動モータ25の駆動制御は、移動体10の走行移動に連動させてケーブル50を巻き取りドラム部22aから繰り出す制御を行う。なお、このときのケーブル操作装置20におけるケーブル送り出し制御については、本発明に直接関連しない部分であるので、その説明は省略する。

0159

続いて、ステップS15において、制御部15の姿勢制御部15eは、姿勢検出部17からの検出信号を受信して、当該移動体10の姿勢と位置を検出する。ここで、移動体10の姿勢は、配管100の内部における姿勢であって、例えば所定の基準位置からの周方向への回転角度等によって検出できる。また、移動体10の位置は、例えば、緯度経度等によって表示し得る位置情報を検出する。

0160

次いで、ステップS16において、制御部15は、上述のステップS15の処理にて検出された移動体10の姿勢と位置が正常(OK)であるか否かの確認を行う。ここで、移動体10の姿勢と位置が正常であることが確認されると、次のステップS17の処理に進む。また、移動体10の姿勢と位置が正常ではないと判定されると、ステップS21の処理に進む。

0161

ステップS17において、制御部15の捩れ判定部15fは、捩れ検出部16からの検出信号を受信して、ケーブル50の捩れ量や捩れ方向等を算出し捩れ状態を検出する。この場合において、捩れ検出部16は、移動体10(管内走行装置)が進行方向Fに進む際の任意の時間毎、または、駆動モータ14(駆動部)の任意の回転量毎に、捩れ量等の検出を行う。

0162

続いて、ステップS18において、制御部15は、上述のステップS17の処理にて検出されたケーブル捩れ量が、許容量以下であるか否かの確認を行う。

0163

この場合において、捩れ量許容量は、例えば回転角度360°(度)未満に設定するのが望ましい。移動体10が配管100の周方向に回転角度360°(度)だけ回転した場合には、当該移動体10は元の姿勢に戻ることになる。したがって、この場合には、移動体10の動作は制約されないことになる。

0164

ここで、ケーブル捩れ量が許容量以下であることが確認された場合には、次のステップS19の処理に進む。また、ケーブル捩れ量が許容量以下ではないことが確認された場合には、ステップS21の処理に進む。

0165

ステップS19において、制御部15は、移動体10が目標とする位置に到達したか否か、また、移動体10の姿勢が目標とする姿勢となったか否かの確認を行う。ここで、移動体10が目標位置に到達したことが確認された場合、または移動体の姿勢が目標姿勢となっていることが確認された場合には、次のステップS20の処理に進む。

0166

そして、ステップS20において、制御部15は、車輪駆動制御部15cを介して車輪駆動モータ14の動作を停止させる制御を行う。その後、一連の処理を終了する。

0167

一方、上述のステップS16の処理にて、移動体10の姿勢と位置が正常ではないと判定されるか、若しくは、上述のステップS18の処理にて、ケーブル捩れ量が許容量以下ではないことが確認されるか、いずれかの場合にステップS21の処理に進むと、このステップS21において、制御部15は、姿勢制御部15eを制御して、移動体10の姿勢と位置について、目標とする姿勢,位置となるように修正するための修正量を算出する処理を行う。

0168

続いて、ステップS22において、制御部15は、上述のステップS21の処理にて算出された姿勢位置修正量に対応する車輪駆動モータ14の駆動量を算出する処理を行う。その後、ステップS14の処理に戻る。この場合においては、ステップS14の処理にて上述の姿勢位置修正量に対応した駆動量にて車輪駆動モータ14を動作させる。これにより、移動体10の姿勢と位置は修正される。

0169

以上説明したように上記一実施形態によれば、一端部が固定されたケーブル50の他端部が接続されている管内走行装置(移動体10)であって、ケーブル50の他端部から所定の距離だけ離れた位置でケーブル50を固定するケーブル固定部41と、移動体10(管内走行装置)の装置本体10aと一体に形成されていてケーブル固定部41を回転自在に保持するケーブル保持部42と、ケーブル保持部42に対してケーブル固定部41の捩れ量を検出する捩れ量検出部(捩れ検出部16,捩れ判定部15f)と、捩れ量検出部からの出力に基づいてケーブル50の捩れ量が許容量を超えないように装置本体10aの姿勢を制御する姿勢制御部15eとを具備している。

0170

そして、当該移動体10(管内走行装置)は、管路に沿って直進させる直進走行部と、直進走行部を回転させる回転走行部とを含む走行機構を有してなり、姿勢制御部は、走行機構を制御して装置本体10aをケーブル50の捩れ方向とは反対方向に回転制御して、ケーブル50の捩れを解消するように構成している。

0171

また、姿勢制御部15eは、回転走行部によって車輪13の操舵角度を決定した後、回転検出部14a(車輪回転検出部)の出力に基づいて車輪駆動モータ14(駆動部)を制御して、車輪13を回転させることによって、移動体10の姿勢を制御する。

0172

そして、捩れ判定部15f(捩れ量検出部)は、移動体10(管内走行装置)が進行方向Fに進む際の任意の時間毎または車輪駆動モータ14(駆動部)の任意の回転量毎に、
捩れ検出部16(捩れ量検出部)からの出力に基づいてケーブル50の捩れ量と捩れ方向とを算出する。ここで、ケーブル50の捩れ量が許容量を越えた場合は、車輪駆動モータ14(駆動部)を制御してケーブル50の捩れを解消する方向に装置本体10aを回転駆動する。

0173

このような構成の本実施形態の管内走行装置(移動体10)は、装置本体10aからケーブル50が延出している形態の管内走行装置であって、配管100の内部を走行中に装置本体10aの姿勢が変化することによって、ケーブル50に捩れが発生しても、ケーブル50の捩れ量や捩れ方向を、所定の間隔で検出しながら走行している。そして、ケーブル50の捩れ量が許容量を越えた場合には、車輪駆動モータ14(駆動部)を制御することにより装置本体10aを配管100の周方向に回転駆動させる姿勢制御を行って、ケーブル50の捩れを解消することができる。

0174

したがって、これにより、本実施形態の管内走行装置(移動体10)は、常に支障なく配管内部の走行移動を行うことができると同時に、常に安定した走行を確保することができる。

0175

なお、上述の各実施形態で説明した各処理シーケンスは、その性質に反しない限り、手順の変更を許容し得る。したがって、上述の処理シーケンスに対して、例えば各処理ステップの実行順序を変更したり、複数の処理ステップを同時に実行させたり、一連の処理シーケンスを実行する毎に、各処理ステップの順序が異なるようにしてもよい。即ち、特許請求の範囲,明細書及び図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。また、これらの動作フローを構成する各ステップにおいては、発明の本質に影響しない部分について適宜省略することもできることは言うまでもない。

0176

また、ここで説明した技術のうち、主にフローチャートで説明した制御や機能は、多くがソフトウエアプログラムにより設定できることが多くあり、そのソフトウエアプログラムをコンピュータが読み取り実行することで上述した制御や機能を実現することができる。そのソフトウエアプログラムは、コンピュータプログラム製品として、予め製品製造過程において上記記憶媒体や記憶部等、具体的には例えばフレキシブルディスクCD−ROM不揮発性メモリ等の可搬媒体ハードディスク揮発性メモリ等の記憶媒体に、その全体あるいは一部を記憶又は記録されている電子データである。また、これとは別に、製品出荷時又は可搬媒体或いは通信回線を介して流通又は提供ができるものである。利用者は、製品出荷後であっても、自ら通信ネットワークインターネット等を介して、それらのソフトウエアプログラムをダウンロードしてコンピュータにインストールしたり、あるいは記憶媒体からコンピュータにインストールすることで、動作させるようにすることができ、これによって容易に本実施形態の撮像装置を実現することができる。

0177

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々の変形や応用を実施することができることは勿論である。さらに、上記実施形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせによって、種々の発明が抽出され得る。例えば、上記一実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題が解決でき、発明の効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。この発明は、添付のクレームによって限定される以外にはそれの特定の実施態様によって制約されない。

0178

1……管内検査システム
10……移動体
10a……装置本体
10x……移動体固定部位
11……撮像ユニット
12……照明ユニット
13……車輪
13a,13b……回転軸
14……車輪駆動モータ
14a……回転検出部
15……制御部
15a……撮像制御部
15b……照明制御部
15c……車輪駆動制御部
15d……通信制御部
15e……姿勢制御部
15f……捩れ判定部
15g……電源制御部
16,16A,16B,16C……捩れ検出部
16a……スケール
16Aa……磁気スケール
16Ba,16Ca……電気接片
16b……センサ
16Ab……GMRセンサ
16Bb……電極基板
16Cb……抵抗体基板
17……姿勢検出部
18……通信部
19……電源部
20……ケーブル操作装置
21……制御部
22……ケーブル巻取機構
22a……巻き取りドラム部
23……ケーブル繰り出し検出部
24……駆動機構部
25……駆動モータ
26……ケーブルガイド機構
26a……ガイド部
28……通信部
29……電源部
30……制御装置
31……制御部
32……表示部
33……操作部
38……通信部
39……電源部
40……ケーブルガイドユニット
40a……外装カバー
41……ケーブル固定部
42……ケーブル保持部
50……ケーブル
50a……信号ケーブル
50b……電源供給ケーブル
50x……ケーブルたわみ部
54……A相センサ
55……B相センサ
56……着磁層
57……支持体
61……第1スイッチ(SW)電極
62……第2スイッチ(SW)電極
63……第3スイッチ(SW)電極
64……グランド電極
65……抵抗体
66……抵抗体引き出し電極
67……グランド電極
68……検出電極
100……配管
100a……直線部
100b……曲折部

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