JP6169967B2 - Pipe moving system - Google Patents
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Description
本発明は、配管内を自走して検査等を行う装置に関する。 The present invention relates to a device that performs self-running in a pipe for inspection and the like.
配管内の経路を自力で移動して配管内での検査や作業を行う配管内移動装置(配管内移動ロボット,pipe crawler,pipe explorer等と呼ばれる)が知られている。このような装置は、屈曲した箇所(ベンド部)を有する配管内を走行できるように、例えばフレキシブルジョイントによって互いに連結された複数のセグメントを有する。このような構成を有する装置は、配管のベンド部を通過する際に、フレキシブルジョイントが屈曲することによりベンド部に沿った形状に変形し、ベンド部を通過することができる。 2. Description of the Related Art In-pipe moving devices (called pipe moving robots, pipe crawlers, pipe explorers, etc.) that perform inspection and work in a pipe by moving the route in the pipe by themselves are known. Such a device has a plurality of segments connected to each other by, for example, a flexible joint so that the device can travel in a pipe having a bent portion (bend portion). When the device having such a configuration passes through the bend portion of the pipe, the flexible joint is bent to deform into a shape along the bend portion, and can pass through the bend portion.
そのような配管内移動装置の一例として、図1に、特許文献1に記載された技術を示す。探査機は、カメラヘッドユニット102、カメラヘッドジョイント110、駆動車ユニット103、ギアドモータユニット104、駆動車ユニット103、ケーブルジョイント111よりなり、それらは屈曲自在なフレキシブルジョイント106、107で連結されている。ケーブルジョイント111にはケーブル112が接続されて、地上のケーブルドラム115を経てコントローラ116に接続している。コントローラ116は、さらに空気圧供給用のコンプレッサ117、パーソナルコンピュータ120及び電源118に接続されている。配管内に挿入された探査機は、駆動車ユニット103の働きで配管内を進行する。この技術では、探査機がベンド部等で引っ掛かったとき、車輪押圧用の空気を減圧して駆動車ユニットを縮径することにより、引っ掛かりを脱することができる。
As an example of such an in-pipe moving device, FIG. 1 shows a technique described in
配管内移動装置の後部には、ケーブルが取り付けられる。図1の例では、探査機の後部にケーブル112が取り付けられている。こうしたケーブルの内部には、電力線や信号線が配置される。このケーブルを介して、配管内移動装置と配管外部のコントローラ等の装置との間で、電力の供給や情報の送受信が行われる。 A cable is attached to the rear part of the in-pipe moving device. In the example of FIG. 1, a cable 112 is attached to the rear part of the probe. Inside these cables, power lines and signal lines are arranged. Via this cable, power supply and information transmission / reception are performed between the in-pipe moving device and a device such as a controller outside the pipe.
このような配管移動装置が屈曲した配管の内部を走行するとき、ケーブル133によって摩擦抵抗が発生することがある。図2は、そのような摩擦抵抗を説明するための配管130の断面図である。配管130は、ベンド部131を有する。図2の例では、ベンド部131において配管130がU字型に屈曲している。
When such a pipe moving device travels inside a bent pipe, a frictional resistance may be generated by the
車両132は、図2の右下側から配管130に導入され、上向きに走行する。車両132は、ベンド部131に達すると、ベンド部131に沿って図2の反時計回りに曲がり、左側の部分に達して下向きに走行する。車両132の後方のケーブル133は、車両132に牽引されて次第に配管130の奥の方に導入され、導入口から見てベンド部131の反対側にまで導入される。
The
ケーブル133は、車両132によって牽引されることにより、ベンド部131のカーブの内周側の配管130の壁面に接触した状態で引き摺られる場合がある。このような場合、ケーブル133と配管130の接触箇所(図2の摩擦部134)において摩擦抵抗が発生する。以後、このような現象を、巻きつき(winding around,stick)と呼ぶ。このようなベンド部131における巻きつきが発生すると、摩擦抵抗により、車両132の走行が妨げられる可能性がある。
The
特に、車両132を配管130の深い箇所まで導入すると、多くのベンド部131を通過することが必要な場合がある。そのような場合、多数の摩擦部134が発生して摩擦抵抗が増大し、車両132の走行の妨げとなる場合がある。
In particular, when the
ベンド部におけるケーブル巻きつきの影響を緩和する技術が望まれる。 A technique for mitigating the effects of cable winding at the bend is desired.
本発明の一側面において、配管内移動システムは、互いにケーブルで接続された複数の車両を備える。複数の車両の各々は、配管内の経路を進行方向に向かって移動するための駆動力を生成する駆動部を備える。配管内移動システムは更に、複数の車両のうちの少なくとも一つに異常が発生したことを検出する検出部と、異常が検出されたとき、複数の車両のうちの少なくとも一組の隣接する2台の車両の距離が小さくなるように、2台の車両のうちの少なくとも一方の駆動部を制御する異常時制御を行う制御部とを備える。 In one aspect of the present invention, the in-pipe movement system includes a plurality of vehicles connected to each other by cables. Each of the plurality of vehicles includes a driving unit that generates a driving force for moving the route in the pipe in the traveling direction. The in-pipe movement system further includes a detection unit that detects that an abnormality has occurred in at least one of the plurality of vehicles, and at least one set of two adjacent units in the plurality of vehicles when the abnormality is detected. And a controller that performs an abnormal time control for controlling at least one of the two vehicles so that the distance between the two vehicles is reduced.
本発明の他の側面において、制御方法は、互いにケーブルで接続された複数の車両を具備する配管内移動システムの制御方法である。複数の車両の各々は、配管内の経路を進行方向に向かって移動するための駆動力を生成する駆動部を備える。制御方法は更に、複数の車両のうちの少なくとも一つに異常が発生したことを検出する工程と、異常が検出されたとき、複数の車両のうちの少なくとも一組の隣接する2台の車両の距離が小さくなるように、2台の車両のうちの少なくとも一方の駆動部を制御する異常時制御を行う工程とを備える。 In another aspect of the present invention, the control method is a control method for an in-pipe movement system including a plurality of vehicles connected to each other by cables. Each of the plurality of vehicles includes a driving unit that generates a driving force for moving the route in the pipe in the traveling direction. The control method further includes a step of detecting that an abnormality has occurred in at least one of the plurality of vehicles, and when an abnormality is detected, at least one set of two adjacent vehicles in the plurality of vehicles. And a step of performing an abnormal time control for controlling at least one drive unit of the two vehicles so as to reduce the distance.
本発明の更に他の側面において、制御用プログラムは、互いにケーブルで接続された複数の車両を具備する配管内移動システムの制御用プログラムである。複数の車両の各々は、配管内の経路を進行方向に向かって移動するための駆動力を生成する駆動部を備える。制御用プログラムは、複数の車両のうちの少なくとも一つに異常が発生したことを検出する工程と、異常が検出されたとき、複数の車両のうちの少なくとも一組の隣接する2台の車両の距離が小さくなるように、2台の車両のうちの少なくとも一方の駆動部を制御する異常時制御を行う工程とをコンピュータに実行させる。 In still another aspect of the present invention, the control program is a control program for an in-pipe movement system including a plurality of vehicles connected to each other by cables. Each of the plurality of vehicles includes a driving unit that generates a driving force for moving the route in the pipe in the traveling direction. The control program includes a step of detecting that an abnormality has occurred in at least one of the plurality of vehicles, and, when an abnormality is detected, at least one set of two adjacent vehicles of the plurality of vehicles. And causing the computer to execute an abnormal time control for controlling at least one of the two vehicles so that the distance is reduced.
本発明により、ベンド部におけるケーブル巻きつきの影響の緩和を可能とする技術が提供される。 According to the present invention, there is provided a technique capable of mitigating the influence of cable winding at a bend portion.
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。図3は、本発明の一実施形態における配管内移動システムの構成を示す。配管内移動システムは、車両群1と、車両群1の後部に接続されるケーブル3(3−3)を巻き取って収納するケーブルドラム4と、ケーブル3に接続された電流計7及びコントローラ5と、コントローラ5に接続されたコンピュータ6(例示:パーソナルコンピュータ)とを備える。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 3 shows the configuration of the in-pipe movement system in one embodiment of the present invention. The in-pipe movement system includes a
車両群1は、2台以上の車両2(2−i:iは先頭側から数えた車両の順序を示す整数)を備える。図3の例では、車両群1は先頭側から順に3台の車両2−1、2−2、2−3を備える。複数の車両2は一列に並び、隣接する2台の車両はケーブル3(3−i:iは整数であり、車両2−iの後方側に接続されるケーブル3がケーブル3−iで示される)で接続される。図3の例では、1番目の車両2−1と2番目の車両2−2がケーブル3−1で接続され、2番目の車両2−2と3番目の車両2−3がケーブル3−2で接続される。3番目の車両2−3は車両群1の最後尾の車両2であり、その後方側は、ケーブル3−3を介して、配管の外部に配置されるコントローラ5に接続される。ケーブル3の内部には、各車両2に電力を供給するための電力線と、各車両2とコントローラ5との間で情報通信を行うための信号線とが設けられる。
The
車両2には、カメラ等の配管10の内部で観測・検査を行う装置や、配管10の内部で不要物の除去や物体の採取を行うアクチュエータなどの各種作業を行う装置を搭載することができる。このような観測・検査・作業用の装置は、先頭の車両2−1のみに搭載してもよいし、複数の車両2の各々に搭載してもよい。このような装置の操作は、コントローラ5からケーブル3の信号線を介して送信される指令信号によって実行することができる。
The
図4は、配管10と、配管10の内部に導入された車両2を進行方向から見た断面図を示す。車両2は、配管10の延長方向に自在に進行できる駆動機構を有する。図4の例では、車両2は配管10の内周よりも小さい断面形状を有する車両本体8と、車両本体8の進行方向に対して垂直な面内で放射状に配置されて車両本体8に取り付けられた3個の車輪9とを備える。この3個の車輪9を配管10の内壁に所定範囲の圧力で押し付けながら、車輪9を回転することにより、車両2を配管10の延長方向に移動することができる。
FIG. 4 is a cross-sectional view of the
図5は、車両2の構成を示す。車両2は、車両本体8と、車輪9を備える。車両2にはケーブル3が取り付けられる。図5に例示されているのは、図3における先頭の車両2−1以外の中間車両2−2又は最後尾車両2−3であり、前方側と後方側にそれぞれケーブル3が取り付けられる。車両2は更に、自車両の後方側に接続されたケーブル3に対応して張力センサ14が取り付けられる。張力センサ14は、ケーブル3に掛かる張力を検出し、その検出値を示す検出信号をケーブル3を介してコントローラ5に出力する。
FIG. 5 shows the configuration of the
車両2は、モータ12を備える。モータ12と車輪9により、車両2を配管10の内部の経路に沿って前後方向に移動するための駆動部DRが形成される。モータ12は、ケーブル3の電力線から供給される電力によってトルクを発生する。そのトルクにより、車輪9のうちの少なくとも一つである駆動輪が回転する。
The
モータ12に、エンコーダ13が取り付けられる。エンコーダ13は、モータ12の毎秒の回転数を検出し、その検出値を示す検出信号をケーブル3を介してコントローラ5に出力する。エンコーダ13に替えて、モータ12の回転速度を示す電圧を生成するタコジェネレータを用いてもよい。あるいはエンコーダ13に替えて、駆動輪である車輪9にエンコーダ15を取り付け、車輪9の回転数を検出してもよい。
An
図6は、以上に説明した構成を有する車両群1が配管10の内部に導入された状態を示す。車両群1は、図の右上側から導入される。車両群1が走行することにより、先頭の車両2−1は3か所のベンド部20−1、20−2、20−3を越え、それらよりも奥の位置に到達している。ベンド部20−1とベンド部20−2の間に2番目の車両2−2が導入される。ベンド部20−2とベンド部20−3の間に3番目の車両2−3が導入される。ベンド部20−3よりも入り口側に、4番目の車両2−2が導入される。
FIG. 6 shows a state where the
このような車両群1において、各ベンド部20−1、20−2、20−3でケーブル3が配管10の内壁に接触したとする。仮に、車両群1の走行機構がケーブル3の先端付近にのみ存在すると、その走行機構は、配管10の内部のすべてのベンド部20の摩擦力の合計を上回る力でケーブル3を牽引しなければならない。このような牽引は、配管10が多数のベンド部20を有している場合には困難となる。
In such a
本実施形態においては、以下の理由により、上記の困難を緩和することができる。本実施形態における車両群1は、複数の車両2によってケーブル3を延長方向に複数個所で分散的に牽引する。そのため、例えば先頭の車両2−1は、全体のケーブル3の一部であるケーブル3−1のみを牽引すれば良い。図6の例では、車両2−1は、1か所のベンド部20−1における摩擦力を上回る駆動力を有せばよい。同様に、車両2−2、2−3は、それぞれその後方側のケーブル3−2、3−3のみを牽引すればよく、1か所のベンド部20−3における摩擦力を上回る駆動力を有せばよい。
In the present embodiment, the above difficulties can be alleviated for the following reasons. The
以上、説明したように、本実施形態では、ケーブル3全体を牽引する力が、複数個所に配置された車両2によって分散的に与えられる。すなわちケーブル3とベンド部20の間の摩擦抵抗力は、複数の車両2に分散して掛けられる。そのため、多数のベンド部20を通過する場合でも、特定の車両2に過剰な負荷が掛かることが避けられる。その結果、複数の車両2を用いることにより、多数のベンド部20を有する配管10であっても、深い位置にまで車両2を到達させることができる。
As described above, in the present embodiment, the force for pulling the
次に、巻きつきの検出について説明する。各車両2は、自車両2の走行に関する検出信号を常にコントローラ5に送信している。具体的には、張力センサ14が検出する各ケーブル3の張力と、エンコーダ13又は15が検出する回転数とがコントローラ5に送信される。コントローラ5は、これらの検出信号に基づいて、車両2の移動が正常に行われているか、異常であるか(巻きつきが発生したか)を判定する。車両2の移動が正常に行われている場合には正常時制御を実行し、複数の車両2のうちの少なくとも一つに異常が発生した場合、巻きつきが発生したと判定し、異常時制御を実行する。このような正常時制御や異常時制御は、コントローラ5又はコンピュータ6のCPUが、予めハードディスク等の非遷移的(non−transitory)な記憶装置に格納された制御用プログラムを読み出し、そのプログラムに記述された手順を実行することによって実現される。
Next, detection of winding will be described. Each
図7は、配管10に導入した車両群1を示す。図7の例では、車両2−1を先頭とする車両群1が、逆さU字型に描かれた配管10に右下側から導入されている。コントローラ5は、正常時制御において、複数の車両2−1、2−2が互いに同じ速度で配管10の内部を前方に走行するように指令信号を各車両2の駆動部DRに送信する。図7では、車両2−1は配管10のベンド部20を通過してその向こう側を走行し、車両2−2は、配管10のベンド部20の手前側を走行している。
FIG. 7 shows the
車両2−1がベンド部20を通過すると、その車両2−1の後方のケーブル3−1は、図7に示すように、ベンド部20のカーブの内周側の壁面に接触しながら引き摺られる傾向がある。この接触による摩擦力が強いと、巻きつきが発生し、その前方側の車両2−1の移動が妨げられる場合がある。
When the vehicle 2-1 passes through the
[巻きつきの検出方法1:張力による検出]
巻きつき発生は、例えば以下のように検出することができる。例えば車両2−1の後方側のケーブル3−1の張力が正常時よりも大きくなると、そのケーブル3−1がどこかに引っかかって摩擦抵抗が発生したため張力が大きくなっていると推定できる。すなわち、張力を検出することによって、間接的に、ベンド部20とケーブル3との間に生じた摩擦抵抗を検出することができる。
[Winding detection method 1: Detection by tension]
The occurrence of winding can be detected as follows, for example. For example, when the tension of the cable 3-1 on the rear side of the vehicle 2-1 becomes larger than normal, it can be estimated that the tension is increased because the cable 3-1 is caught somewhere and a frictional resistance is generated. That is, by detecting the tension, the frictional resistance generated between the
巻きつきの検出方法は後述するように他にも考えられる。しかしながら、上記の張力に基づく検出方法は、例えば巻きつきにより車両2の移動ができなくなり、その車輪9がスリップしている場合でも巻きつきを検出できる点で優れている。
There are other methods for detecting the winding as described later. However, the detection method based on the tension is excellent in that the winding of the
より具体的には、コントローラ5は、車両2−1の後方側のケーブル3−1の張力Tが所定の閾値Tthを超えると、巻きつきが発生したと判断し、巻きつきを解消するための異常時制御を実行する。異常時制御は、張力が大きくなったケーブル3−1を挟んで隣接する一組の車両2−1、2−2の距離が小さくなるように行われる。 More specifically, the controller 5 determines that the winding has occurred when the tension T of the cable 3-1 on the rear side of the vehicle 2-1 exceeds a predetermined threshold value Tth , and eliminates the winding. Execute the abnormal control. The control at the time of abnormality is performed so that the distance between a pair of adjacent vehicles 2-1 and 2-2 across the cable 3-1 having increased tension is reduced.
図9は、異常時制御の一例を示すフローチャートである。正常時制御における車両群1の速度の指令値(設定値)をVとする。コントローラ5が異常時制御を開始すると、コントローラ5は、巻きつきケーブル3−1の後方側の車両2−2の速度の指令値を一定値ΔV増加させ、V+ΔVとする(ステップA1)。その後、コントローラ5は、巻きつきケーブル3−1の張力Tを監視し、その張力Tが所定の閾値を上回っていたときは(ステップA2YES)、異常時制御を継続する。張力が所定の閾値以下となった場合は(ステップA2NO)、異常が解消されたと判定し、後方の車両2−2の速度をVに戻し、正常時制御に復旧する(ステップA3)。
FIG. 9 is a flowchart illustrating an example of control at the time of abnormality. Let V be the command value (set value) of the speed of the
図8は、異常時制御を行ったときの配管10の内部を示す。前方の車両2−1(速度V)に対して後方の車両2−2(速度V+ΔV)の方が速いため、ベンド部20におけるケーブル3−1が緩み、ケーブル3−1が配管10の内壁11から離れる。その結果、ベンド部20における巻きつきが解消される。
FIG. 8 shows the inside of the
異常時制御としては、図9に示した例に限られず、別の制御方法を採用してもよい。例えば、ステップA1において後方の車両の速度をVからV+ΔVに上昇する制御に替えて、前方の車両の速度をVからV−ΔVに低下する制御を行ってもよい。要するに、巻きつきケーブル3−1の前後の2台の車両2−1、2−2のうちの少なくとも一方の駆動部DRを制御して車間距離を小さくすることにより、ケーブル3を緩めることができる。
The control at the time of abnormality is not limited to the example shown in FIG. 9, and another control method may be adopted. For example, instead of the control for increasing the speed of the rear vehicle from V to V + ΔV in step A1, control for decreasing the speed of the front vehicle from V to V−ΔV may be performed. In short, the
[巻きつきの検出方法2:電流による検出]
以上の説明では、ケーブル3の張力を検出することによって巻きつき判定を行った。それに替えて、車両2のモータ12の消費電力によって巻きつき判定を行うこともできる。
[Winding detection method 2: detection by current]
In the above description, the winding determination is performed by detecting the tension of the
各車両2は、ケーブル3を介して配管10外のコントローラ5側に配置された電源から電力を供給される。モータ12は、その電力を用いて車輪9を駆動する。コントローラ5側に配置された電流計7は、車両群1に供給される電流Iをモニタする。あるいは必要に応じて、電流計7が各車両2のモータ12に供給される電流Ii(iは各車両2を特定する識別番号、車両がN台の場合はn個の値I1〜IN)を個別に検出し監視するようにしてもよい。
Each
巻きつきが発生すると、車両2が前進するために必要なトルクが増大する。そのためモータ12に流れる電流が増大する。従って、車輪9を駆動するモータ12に流れる電流を検出することで、間接的にベンド部20とケーブル3の間に発生した摩擦抵抗を検出することができる。
When the winding occurs, the torque necessary for the
このような巻きつき検知において、コントローラ5は、電流計7による電流の検出値が、正常時制御の電流値I0よりも所定の値ΔIだけ大きい閾値I0+ΔI=Ithを上回ると、異常時制御を実行する。この場合、図9のステップA2における判定は、電流の検出値とIthとの比較により行われる。電流の検出値がIth以下となったときには、正常時制御への復旧が行われる。電流計7が各車両2のモータ12に供給される電流Iiをモニタしている場合には、各車両2について個別に上記の異常時制御が実行される。
In such winding detection, the controller 5 detects that the current value detected by the ammeter 7 exceeds the threshold value I 0 + ΔI = I th larger than the normal control current value I 0 by a predetermined value ΔI. Execute hour control. In this case, the determination in step A2 of FIG. 9 is performed by comparing the detected value of the current and I th. Detection values of the current when it becomes less than I th are the recovery to the normal state control is performed. When the ammeter 7 is monitoring the current Ii supplied to the
正常時制御の電流値I0は、例えば車両群1の速度に依存する。従って、コントローラ5は、速度指令値と正常時制御の電流値とを対応づけて格納するテーブルを記憶していてもよい。その場合、コントローラ5は、現在の速度指令値に対応する正常時制御の電流値I0をテーブルから抽出し、それに所定のΔIを加えることによって、巻きつき判定の閾値Ithを生成する。
The current value I 0 for normal control depends on, for example, the speed of the
こうした電流に基づく巻きつき検出は、車両2にセンサやエンコーダ等の検出装置を取り付けなくても実行できる。そのため、車両2を小型化し、より小さい径の配管10を走行させたい場合に適している。
Such winding detection based on the current can be performed without attaching a detection device such as a sensor or an encoder to the
[巻きつきの検出方法3:回転数による検出]
巻きつきを検出するために、更に他の方法も考えられる。ベンド部20とケーブル3との間に摩擦抵抗が生じると、巻きつきが生じたケーブル3の前方側の車両2が、そのケーブル3によって後ろから引っ張られて車両2の負荷が増大する。その結果、モータ12の回転数が低下する場合がある。従って、回転数の低下を検出することによって、間接的に摩擦抵抗を検出することができる。
[Winding detection method 3: Detection by number of rotations]
Still other methods are conceivable for detecting the winding. When a frictional resistance is generated between the
具体的には、以下のように異常時制御を実行する。各車両2のエンコーダ13は、モータ12の(単位時間当りの)回転数の測定値をコントローラ5に送信する。エンコーダ13に替えて、車輪9の回転数を検出するエンコーダ15を用いてもよい。コントローラ5は、その測定値に基づいて、各車両2の移動速度を算出する。コントローラ5は更に、算出した移動速度に基づいて、各車両2について、その前方の車両2との相対速度である前側相対速度RVfと、その後方の車両2との相対速度である後側相対速度RVrとを算出する。巻きつきが無ければ、それらの相対速度は小さい値となるので、相対速度が所定の閾値よりも大きければ、巻きつきが発生したと判定できる。
Specifically, the abnormal time control is executed as follows. The
具体的には、コントローラ5は、以下のように巻きつき判定を行う。各車両2について、エンコーダ13の検出値に基づいて算出された速度の測定値をVownとする。その前側に隣接する車両2の速度の測定値をVfront,後側に隣接する車両2の速度の測定値をVrearとする。コントローラ5は、前側相対速度RVf=Vown−Vfrontと、後側相対速度RVr=Vown−Vrearとを算出する。
Specifically, the controller 5 performs the winding determination as follows. For each
RVf、RVrの絶対値|RVf|、|RVr|が所定の閾値Vthより大きい場合は、いずれかの箇所で巻きつきが発生していると推定される。従ってこのような場合、コントローラ5は、異常時制御に移行する。この場合、図9のステップA2における判定は、|RVf|、|RVr|とVthとの比較により行われる。|RVf|と|RVr|の両方がVth以下となったときには、正常時制御への復旧が行われる。 When the absolute values | RVf | and | RVr | of RVf and RVr are larger than a predetermined threshold value Vth, it is estimated that winding has occurred at any point. Therefore, in such a case, the controller 5 shifts to control at the time of abnormality. In this case, the determination in step A2 of FIG. 9 is performed by comparing | RVf |, | RVr | and Vth . When both | RVf | and | RVr | are equal to or lower than Vth , recovery to normal control is performed.
[蠕動走行]
次に、特に車両群1が3台以上の車両2を有する場合に適した制御について説明する。図10は、4台の車両2−1〜2−4を有する車両群1を配管10の内部に導入した状態を示す。先頭の車両2−1はベンド部20−1よりも奥に位置している。二番目の車両2−2はベンド部20−1よりも手前でベンド部20−2よりも奥に位置している。三番目の車両2−3はベンド部20−2よりも手前でベンド部20−3よりも奥に位置している。四番目(最後尾)の車両2−4はベンド部20−3よりも手前に位置している。
[Automatic driving]
Next, control suitable particularly when the
このような場合にも、配管10の内部のどこかでケーブル3−1〜3−4の巻きつきが発生した場合、巻きつきの検出方法1〜3のいずれか一つを用いて、又は二つ以上を併用して、ケーブル3の巻きつきが発生したことを検出することができる。巻きつきが検出された場合、コントローラ5は、複数の車両2のうち、車両の進行方向の後方側から順に、隣接する2台の車両の距離が小さくなるように、異常時制御を行う。このような走行を、以下では「蠕動走行」と呼ぶ。いも虫型の動作(caterpillar motion)もしくは尺取り虫型の動作(inchworm motion)と言い換えてもよい。図10の例では、四番目(最後尾)の車両2−4の速度を上げ、次に三番目の車両2−3の速度を上げ、次に二番目の車両2−2の速度を上げ、最後に一番目(先頭)の車両2−1の速度を上げる。このような蠕動走行により、配管10内のいずれの箇所で巻きつきが発生した場合にも、その巻きつきを解消することができる。
Even in such a case, when the winding of the cables 3-1 to 3-4 occurs somewhere inside the
図11は、既述の巻きつきの検出方法1〜3を全て併用した場合の、巻きつき判定の動作の一例を示すフローチャートである。コントローラ5は、正常時制御を実行しているとき、各車両2に対して一定の速度指令値を送信する。巻きつきが発生していなければ、車両群1はその速度指令値に示された一定速度で配管10内を走行する(ステップS1)。
FIG. 11 is a flowchart showing an example of the winding determination operation when all the above-described winding
コントローラ5は、或る車両2、例えば二番目の車両2−2について、張力センサ14で検出されるケーブル3−2の張力Tをモニタする。ケーブル3−2の張力Tが閾値Tth以下であれば、定速走行を続ける(ステップS2NO)。当該車両2−2に接続されたケーブル3−2の張力Tが閾値Tthを上回っていた場合は、ステップS3に移行する(ステップS2YES)。
The controller 5 monitors the tension T of the cable 3-2 detected by the
コントローラ5は更に、車両群1に供給している電流の検出値Iと、閾値Ithとを比較する。IがIth以下であれば、定常走行を続ける(ステップS3NO)。IがIthを上回っていたら、ステップS4に移行する(ステップS3YES)。コントローラ5は更に、相対速度V(既述のRVfとRVrの少なくとも一方)について、閾値Vthとの比較を行う。VがVth以下であれば、定速走行を続ける(ステップS4NO)。VがVthを上回っていたら、ステップS5に移行する(ステップS4YES)。
The controller 5 further compares the detected value I of the current supplied to the
ステップS2〜S4の全てにおいてYES判定の場合、コントローラ5は蠕動走行を実行する(ステップS5)。以上の処理が、複数の車両2−1〜2−4のすべてについて実行される。 In the case of YES determination in all of steps S2 to S4, the controller 5 executes peristaltic travel (step S5). The above process is executed for all of the plurality of vehicles 2-1 to 2-4.
図11のフローチャートでは、いずれかの車両2において、車両2の走行に掛かる負荷を示す複数の測定量(測定張力T、測定電流I、前後のいずれかの車両の相対速度V)のすべてが閾値を超えていた場合に、蠕動運動を行う。3つの条件についてAND判定されるため、蠕動運動を実行するために厳しい条件を掛けていることとなる。このような判定処理は、できるだけ正常時制御を保ち、いずれかの車両2の運動がかなり強く妨げられた時にのみ巻きつみ解除を行いたい場合に適している。
In the flowchart of FIG. 11, in any one of the
図12は、既述の巻きつきの検出方法1〜3を全て併用した場合の、巻きつき判定の動作の他の一例を示すフローチャートである。この例では、3つの条件がOR判定で用いられる。
FIG. 12 is a flowchart showing another example of the winding determination operation when all the above-described winding
コントローラ5が正常時制御を実行し、巻きつきが発生していないとき、車両群1は定速で配管10内を走行する(ステップS11)。コントローラ5は、或る車両2、例えば二番目の車両2−2について、張力センサ14で検出されるケーブル3−2の張力Tをモニタする。ケーブル3−2の張力Tが閾値Tth以下であれば、ステップS13に移行する(ステップS12NO)。当該車両2−2に接続されたケーブル3−2の張力Tが閾値Tthを上回っていた場合は、ステップS13に移行する(ステップS12YES)。
When the controller 5 executes normal control and no winding occurs, the
コントローラ5は、車両群1に供給している電流の検出値Iと、閾値Ithとを比較する。IがIth以下であれば、ステップS14に移行する(ステップS13NO)。IがIthを上回っていたら、ステップS15に移行する(ステップS13YES)。コントローラ5は更に、相対速度V(既述のRVfとRVrの少なくとも一方)について、閾値Vthとの比較を行う。VがVth以下であれば、定速走行を続ける(ステップS14NO)。VがVthを上回っていたら、ステップS15に移行する(ステップS14YES)。
The controller 5 compares the detected value I of the current supplied to the
ステップS12〜S14のいずれか一つにおいてYES判定の場合、コントローラ5は蠕動走行を実行する(ステップS15)。以上の判定処理が、複数の車両2の各々について実行される。
In the case of YES determination in any one of steps S12 to S14, the controller 5 executes peristaltic travel (step S15). The above determination process is executed for each of the plurality of
このような判定処理においては、測定張力T、測定電流I、相対速度Vのいずれかに異常が検出された段階で、蠕動走行が実行される。従って図12の処理は、巻きつきの可能性があれば少しでも早期に解消したい場合に適している。 In such a determination process, the peristaltic running is executed when an abnormality is detected in any of the measured tension T, the measured current I, and the relative speed V. Therefore, the process of FIG. 12 is suitable for a case where there is a possibility of wrapping and it is desired to eliminate it as soon as possible.
次に、蠕動走行の詳細について説明する。図13は、図11のステップS5又は図12のステップS15でコントローラ5が実行する蠕動運動の動作を示すフローチャートである。但し、説明を単純にするために、張力Tのみを用いて巻きつき判定を行う場合について説明している。 Next, details of the peristaltic travel will be described. FIG. 13 is a flowchart showing the operation of the peristaltic motion performed by the controller 5 in step S5 of FIG. 11 or step S15 of FIG. However, in order to simplify the description, the case where the winding determination is performed using only the tension T is described.
車両群1がN台の車両2−1〜2−Nから成っていたとする。まず、定速走行において、コントローラ5は車両2−1〜2−Nのすべてに対して、同一の速度Vで走行することを指令する信号を送信する。蠕動運動を開始すると、最後尾のN番目の車両2−Nの速度がV+ΔVとなるように制御される(ステップS21)。
It is assumed that the
車両2−Nの速度をΔVだけ上げた結果、N番目の車両2−Nの前側に接続されたケーブル3(先頭側から見て(N−1)番目のケーブル)の巻きつきが解消される可能性がある。そのため、(N−1)番目のケーブル3の張力を監視することにより、巻きつき解消の判定処理を行う(ステップS22)。(N−1)番目のケーブル3の張力Tが所定値よりも大きければ、車両2−Nの速度V+ΔVが維持される(ステップS22YES)。この所定値としては、図11、図12で用いられた閾値Tthを用いることができる。但し、制御のチャタリングが問題となる場合は、閾値Tthよりも小さい所定値を用いて、ヒステリシスを持たせることが望ましい。
As a result of increasing the speed of the vehicle 2-N by ΔV, the winding of the
(N−1)番目のケーブル3の張力Tが所定値以下となったら、巻きつきが解消されたと判断し、ステップS23に移行する(ステップS22NO)。
When the tension T of the (N-1) -
(N−1)番目のケーブルの巻きつきが解消したら、N番目の車両2−Nの速度はV+ΔVを維持したまま、次の(N−1)番目の車両2−(N−1)の速度がVからV+ΔVに増加するように、指令信号を送信する(ステップS23)。 When the winding of the (N-1) th cable is resolved, the speed of the next (N-1) th vehicle 2- (N-1) is maintained while maintaining the speed of the Nth vehicle 2-N at V + ΔV. A command signal is transmitted so that increases from V to V + ΔV (step S23).
次に、ステップS22と同様に、車両2−(N−1)の前側のケーブル3−(N−2)の張力Tを監視することにより、巻きつきの解消判定を行う(ステップS24)。以上のような処理を、車両群1の先頭側に向かって繰り返す。
Next, similarly to step S22, the tension determination of the cable 3- (N-2) on the front side of the vehicle 2- (N-1) is monitored to determine whether the wrapping is eliminated (step S24). The above process is repeated toward the head side of the
2番目のケーブル3−2の巻きつきが解消したと判定されると、3番目の車両2−3の速度はV+ΔVを維持したまま、2番目の車両2−2の速度がV+ΔVに上げられる(ステップS31)。1番目のケーブル3−1の巻きつきが解消したと判定されると(ステップS32NO)、すべてのケーブル3−1〜3−Nの巻きつきが解消したと判定され、正常時制御に復旧する(ステップS33)。正常時制御においては、全車両2−1〜2−Nの速度がVに戻される。 If it is determined that the winding of the second cable 3-2 has been resolved, the speed of the second vehicle 2-2 is increased to V + ΔV while maintaining the speed of the third vehicle 2-3 at V + ΔV ( Step S31). If it is determined that the winding of the first cable 3-1 has been resolved (step S32 NO), it is determined that the winding of all the cables 3-1 to 3-N has been resolved, and the normal control is restored ( Step S33). In the normal control, the speeds of all the vehicles 2-1 to 2-N are returned to V.
以上に説明した蠕動運動の動作は、張力に替えて、モータ12の回転数や、モータ12に供給される電流の検出値によって巻きつき判定を行うことによっても同様に実行できる。
The operation of the peristaltic motion described above can be similarly executed by performing the winding determination based on the rotation speed of the
蠕動運動は、必ずしも全ての車両2−1〜2−Nについて実行しなくてもよい。例えば、図11や図12のような蠕動運動の開始判定を各車両2について行った際に、ある特定の車両2(例えば図10の車両2−3)よりも後方側でのみ巻きつきが発生していることが判定されたとする。そのような場合には、図13の蠕動運動の動作は、最後尾の車両2−4から、その特定の車両2−3まで実行すれば十分である。このような場合には、その特定の車両よりも前方の車両2−1、2−2については定速走行を続け、蠕動運動を行わなくてもよい。
The peristaltic motion does not necessarily have to be executed for all the vehicles 2-1 to 2-N. For example, when the start determination of the peristaltic movement as shown in FIGS. 11 and 12 is performed for each
1 車両群
2、2−1〜2−4 車両
3、3−1〜3−4 ケーブル
4 ケーブルドラム
5 コントローラ
6 コンピュータ
7 電流計
8 車両本体
9 車輪
10 配管
11 内壁
12 モータ
13 エンコーダ
14 張力センサ
15 エンコーダ
20、20−1〜20−3 ベンド部
102 カメラユニット
103 駆動車ユニット
104 ギアドモータユニット
106 フレキシブルジョイント
107 フレキシブルジョイント
110 カメラヘッドジョイント
111 ケーブルジョイント
112 ケーブル
115 ケーブルドラム
116 コントローラ
117 コンプレッサ
118 電源
120 パーソナルコンピュータ
130 配管
131 ベンド部
132 車両
133 ケーブル
134 摩擦部
DR 駆動部
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記複数の車両の各々は、配管内の経路を進行方向に向かって移動するための駆動力を生成する駆動部を具備し、
更に、前記複数の車両のうちの少なくとも一つに異常が発生したことを検出する検出部と、
前記異常が検出されたとき、前記複数の車両のうちの少なくとも一組の隣接する2台の車両の距離が小さくなるように、前記隣接する2台の車両のうちの少なくとも一方の前記駆動部を制御する異常時制御を行う制御部と
を具備する配管内移動システム。 A piping moving system comprising a plurality of vehicles connected to each other by cables,
Each of the plurality of vehicles includes a driving unit that generates a driving force for moving the route in the pipe in the traveling direction,
Furthermore, a detection unit that detects that an abnormality has occurred in at least one of the plurality of vehicles;
When the abnormality is detected, the drive unit of at least one of the two adjacent vehicles is set such that a distance between at least one pair of the two adjacent vehicles among the plurality of vehicles is reduced. An in-pipe movement system comprising: a control unit that performs control in case of abnormality to be controlled.
前記制御部は、前記異常が検出されていないとき、前記複数の車両が互いに同じ速度で移動する正常時制御を行うための指令信号を前記複数の車両の各々の前記駆動部に送信し、
前記制御部は、前記異常時制御を行っているときに前記異常が解消されたことを前記検出部が検出したとき、前記正常時制御に復旧する
配管内移動システム。 The in-pipe movement system according to claim 1,
The control unit transmits a command signal for performing normal-time control in which the plurality of vehicles move at the same speed when the abnormality is not detected to each of the driving units of the plurality of vehicles,
The in-pipe movement system, wherein the control unit is restored to the normal time control when the detection unit detects that the abnormality has been eliminated during the abnormal time control.
前記検出部は、前記ケーブルの張力が所定値を超えたときに、前記異常が発生したことを検出する
配管内移動システム。 The in-pipe movement system according to claim 1 or 2,
The detection unit detects that the abnormality has occurred when the tension of the cable exceeds a predetermined value.
前記検出部は、前記複数の車両のうちのいずれかの前記駆動部が前記駆動力を生成するために消費する電力が所定値を超えたときに、前記異常が発生したことを検出する
配管内移動システム。 A movement system in a pipe according to any one of claims 1 to 3,
The detection unit detects that the abnormality has occurred when power consumed by any one of the plurality of vehicles to generate the driving force exceeds a predetermined value. Moving system.
前記検出部は、前記複数の車両のうちのいずれかの前記駆動部の駆動輪の回転数が所定値を下回ったとき、前記異常が発生したことを検出する
配管内移動システム。 A movement system in a pipe according to any one of claims 1 to 4,
The detection unit detects that the abnormality has occurred when the number of rotations of the drive wheels of the drive unit of any of the plurality of vehicles falls below a predetermined value.
前記制御部は、前記進行方向の後方側から順に、前記複数の車両のうちの前記隣接する2台の車両の距離が小さくなるように、前記異常時制御を行う
配管内移動システム。 A moving system in a pipe according to any one of claims 1 to 5,
The in-pipe movement system that performs the abnormal time control so that the distance between the two adjacent vehicles among the plurality of vehicles decreases in order from the rear side in the traveling direction.
前記複数の車両の各々は、配管内の経路を進行方向に向かって移動するための駆動力を生成する駆動部を具備し、
前記複数の車両のうちの少なくとも一つに異常が発生したことを検出する工程と、
前記異常が検出されたとき、前記複数の車両のうちの少なくとも一組の隣接する2台の車両の距離が小さくなるように、前記2台の車両のうちの少なくとも一方の前記駆動部を制御する異常時制御を行う工程と
を具備する配管内移動システムの制御方法。 A method for controlling an in-pipe movement system comprising a plurality of vehicles connected to each other by cables,
Each of the plurality of vehicles includes a driving unit that generates a driving force for moving the route in the pipe in the traveling direction,
Detecting that an abnormality has occurred in at least one of the plurality of vehicles;
When the abnormality is detected, the drive unit of at least one of the two vehicles is controlled so that the distance between at least one pair of two adjacent vehicles of the plurality of vehicles is reduced. A control method for the in-pipe movement system comprising the step of performing control at the time of abnormality.
前記複数の車両の各々は、配管内の経路を進行方向に向かって移動するための駆動力を生成する駆動部を具備し、
前記複数の車両のうちの少なくとも一つに異常が発生したことを検出する工程と、
前記異常が検出されたとき、前記複数の車両のうちの少なくとも一組の隣接する2台の車両の距離が小さくなるように、前記2台の車両のうちの少なくとも一方の前記駆動部を制御する異常時制御を行う工程と
をコンピュータに実行させるための制御用プログラム。 A program for controlling an in-pipe movement system comprising a plurality of vehicles connected to each other by cables,
Each of the plurality of vehicles includes a driving unit that generates a driving force for moving the route in the pipe in the traveling direction,
Detecting that an abnormality has occurred in at least one of the plurality of vehicles;
When the abnormality is detected, the drive unit of at least one of the two vehicles is controlled so that the distance between at least one pair of two adjacent vehicles of the plurality of vehicles is reduced. A control program for causing a computer to execute a process of performing control at the time of abnormality.
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