(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
遠隔操作によって移動、施工を行う作業装置の操作を支援する作業ナビゲーションシステムであって、前記作業装置に搭載され前記作業装置の状態を検出する状態検出センサユニットの計測情報を収集し、前記計測情報を用いて前記作業装置の位置を特定して前記作業装置の位置をグラフィック表示する作業装置表示手段と、
前記作業装置に搭載され前記作業装置の移動や施工を行う駆動機構ユニットへ入力操作に基づいて生成した制御信号を送信し前記駆動機構ユニットを制御する作業装置操作手段と、
前記作業装置に接続され前記制御信号を伝送するケーブルの状態を検出するケーブル状態検出手段と、
前記ケーブル検出手段の検出結果に基づいて前記ケーブルの位置をグラフィック表示するケーブル位置表示手段とを備え、
前記ケーブル状態検出手段は、前記ケーブルに複数取り付けられた発光素子を個別に点灯させる発光素子制御手段と、
前記発光素子が発光した位置を検出する撮影手段と、
前記撮影手段によって検出された前記発光素子の位置と前記発光素子制御手段が発光させた前記発光素子の前記ケーブルへの取り付け位置情報に基づいてケーブル状態を算出するケーブル状態算出手段と、
を備えることを特徴とする作業ナビゲーションシステム。
【請求項２】
前記発光素子と一体化された歪ゲージの検出結果に基づいて前記ケーブルの張力分布を表示するケーブル張力分布表示手段を備えることを特徴とする請求項１記載の作業ナビゲーションシステム。
【請求項３】
前記作業装置が投入された原子炉の設計情報に基づいて、前記原子炉、前記原子炉を構成する炉内構造物、前記作業装置の位置をグラフィック表示する周辺構造物表示手段を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の作業ナビゲーションシステム。
【請求項４】
前記駆動機構ユニットを駆動させない擬似制御信号を生成して前記表示部に送信するシミュレーション信号生成手段と、前記表示手段は前記擬似制御信号に基づいて前記作業装置の動作のシミュレーションを表示するシミュレーション表示手段と、を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項記載の作業ナビゲーションシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遠隔操作により原子炉内で作業を行う装置のオペレーションを支援する作業
ナビゲーションシステムに係る。
【背景技術】
【０００２】
一般に、人の立ち入ることが困難であり、複雑かつ狭隘な環境下における組立・点検・
補修等の作業では、遠隔駆動機構、遠隔制御装置を導入して行っている。特に製造プラン
ト等の現場では、遠隔駆動機構を監視するテレビカメラを備えて、オペレータが駆動機構
と周囲の状態を監視しながら遠隔制御装置を操作するケースが多い。
【０００３】
遠隔駆動機構と作業対象箇所および周囲構造物との位置関係が固定されており、その位
置関係があらかじめ明確に分かっている場合、必要最低限のテレビカメラによる監視と、
駆動機構の内部情報を計測するエンコーダ等の各種センサ情報のみの操作で、遠隔駆動機
構と作業対象箇所および周囲構造物とが干渉することなく、スムーズに作業を行うことが
できる。
【０００４】
しかし、原子炉圧力容器内部のように複雑かつ狭隘な環境下のプラント等では、駆動機
構形状が大きく、また、テレビカメラと監視対象の間に障害物が乱立している場合が多く
、監視映像から駆動機構の状態および周囲との位置関係を正確に把握することが困難とな
る。この対策として、テレビカメラの数を増やして、複数の任意の位置や角度から監視で
きるようにしている。
【０００５】
また、作業条件・作業内容に応じて駆動機構を移動させて設置位置を変更する場合、駆
動機構の監視を継続して行うため、複数の作業員を配置してテレビカメラの設置位置や角
度を移動させるケースが多い。
【０００６】
テレビカメラの数を増やした場合、取り付けた複数台のテレビカメラの位置や角度を把
握し、複数の監視映像に基づいて駆動機構の状態および周囲との位置関係を把握するのは
困難である。原子炉圧力容器内は同一の構造物が複数設置されており、カメラの映像だけ
で撮影箇所の位置を特定するのは困難である。したがって、オペレータに多くの経験と知
識や能力が必要であり、信頼性にも乏しい。また、オペレータやカメラ作業員に負担が大
きく、操作時間が多くかかる。
【０００７】
最近では、テレビカメラ映像のみの状態監視でなく、遠隔駆動機構に種種のセンサを取
付けて、遠隔制御装置で駆動機構自身の位置・姿勢および周囲との位置関係を検出して、
３次元コンピュータ・グラフィックスによるアニメーション表示する画像で状態監視する
装置を開発して用いるところも一部見られる。特に人の立ち入りが困難で複雑かつ狭隘な
環境で、高精度の位置決めや一定速度での走査作業を確実かつ短期間に実施させる必要が
あるプラント等では、コンピュータ・グラフィックスによる状態監視装置は有効である。
しかし、現在のところ製作費、表示性能等の課題が多い。
【０００８】
特に、駆動機構の状態検出する手段があっても、駆動機構と遠隔制御装置とを接続し、
制御情報、駆動源（電源、空気圧、油圧等）を伝送するケーブルの位置等の状態について
は着目されておらず、把握するための手段が殆ど開発されていない。しかしながら、ケー
ブルは構造物や他の装置用のケーブルとの干渉や、ケーブル自身の水中における挙動が装
置の移動に影響を与える。また、万一ケーブルが障害物に挟まる等して断裂する事例を想
定すると、装置が回収不能となる可能性が懸念される。また、駆動機構は自身が小型軽量
であれば駆動装置の出力も低く、原子炉圧力容器内での運動性も向上するが、一方でケー
ブルの挙動による影響が大きくなり、駆動機構の位置決め精度の低下やトルクオーバ等の
事象発生が懸念される。
【０００９】
現状、駆動機構の移動する周囲にケーブル状態を監視するテレビカメラを備えて、テレ
ビカメラの映像をオペレータが監視する手段をとっているものがある（例えば、特許文献
１参照。）。しかし、この方法は駆動機構の状態監視と同様に把握が困難であり、オペレ
ータの経験・能力が必要となり、また操作が複雑でオペレータの負担が大きい。
【００１０】
テレビカメラによる監視の他に、ケーブル状態を検出するアイデアの１つとしてケーブ
ルに沿ってたわみや張力を検出できる光ファイバーを取り付けて、ケーブルの健全性を確
認する手段が提案されている。しかしながら、これは構造物の変形やき裂を検出するもの
で、随時変形するケーブルの位置・姿勢の検出への適用は困難である。また、適用可能で
あるとしても非常に高価であるという問題がある。
【００１１】
人の立ち入りが困難で複雑かつ狭隘な環境での作業では、できる限り短時間で終わらせ
ることが要求されており、作業に用いる駆動機構を同時に複数台投入するケースが多い。
したがって、駆動機構同士や、上述したようにケーブル同士が干渉するトラブルのリスク
が上昇する。個々の駆動機構が自身の状態表示情報のみで、各個を独立に運用するシステ
ムでは、駆動機構同士や、ケーブル同士の干渉を回避するための対策がシステム上で成さ
れていない。現状、このような干渉が発生しないように監視員を増員している場合が多い
。この場合多くの工数が発生するため、監視員を増員しなくても、複数台の駆動装置を投
入して、スムーズに運用できるナビゲーションシステムの実用化が要望されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００５−２２１３８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上述したように、従来は原子炉圧力容器内で運用するビークル等の装置をカメラで監視
して作業を行っているが、これには多数の熟練した作業員が必要となる。また、カメラや
駆動機構のケーブル状態の監視についても同様に負担が大きく、信頼性のさらなる向上が
望まれていた。
【００１４】
上述した課題を鑑み、本発明の目的は、原子炉圧力容器内で作業を行う装置の位置、姿
勢等の状態を容易に知ることができ、操作の信頼性を高めることが可能な作業ナビゲーシ
ョンシステムの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するため、本発明による作業ナビゲーションシステムは、遠隔操作によって移動、施工を行う作業装置の操作を支援する作業ナビゲーションシステムであって、作業装置に搭載され作業装置の状態を検出する状態検出センサユニットの計測情報を収集し、計測情報を用いて作業装置の位置を特定して作業装置の位置をグラフィック表示する作業装置表示手段と、作業装置に搭載され作業装置の移動や施工を行う駆動機構ユニットへ入力操作に基づいて生成した制御信号を送信し駆動機構ユニットを制御する作業装置操作手段と、作業装置に接続され制御信号を伝送するケーブルの状態を検出するケーブル状態検出手段と、ケーブル検出手段の検出結果に基づいてケーブルの位置をグラフィック表示するケーブル位置表示手段とを備え、ケーブル状態検出手段は、ケーブルに複数取り付けられた発光素子を個別に点灯させる発光素子制御手段と、発光素子が発光した位置を検出する撮影手段と、撮影手段によって検出された発光素子の位置と発光素子制御手段が発光させた発光素子のケーブルへの取り付け位置情報に基づいてケーブル状態を算出するケーブル状態算出手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の作業ナビゲーションシステムによれば、原子炉圧力容器内で作業を行う装置の
状態を容易に知ることが可能となり、操作の信頼性を高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施例１による作業ナビゲーションシステムを原子炉圧力容器１に適用した概要を示す一部切欠き斜視図。
【図２】水中施工ビークルの制御システムの機能関連を示すブロック図。
【図３】状態表示コントローラによる画像の表示例を示す概略図。
【図４】水中施工ビークルのシステム構成を示すブロック図。
【図５】状態表示コントローラによるグラフィックデータの表示例を示す概略図。
【図６】コントローラの表示例を示し、（ａ）駆動コントローラの表示例を示す概略図、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は各々、状態表示コントローラの表示例を示す概略図。
【図７】実施例２によるケーブル状態センサの構成を示す概念図。
【図８】ケーブル状態センサの構成を示すブロック図。
【図９】傾斜センサチップの概要を示す一部切欠き図。
【図１０】実施例３によるビークル用ケーブルの構成を示す概念図。
【図１１】発光制御回路、発光モジュールの構成を示す概念図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１９】
本発明の実施例１による作業ナビゲーションシステムについて、図面を用いて以下説明
する。
【００２０】
まず、図１を用いて本実施例による作業ナビゲーションシステムの概要を説明する。図
１は本実施例による作業ナビゲーションシステムにより制御される水中施工ビークル６、
水中検査ビークル７を原子炉圧力容器１内に投入した概要を示す一部切欠き斜視図である
。
【００２１】
原子炉圧力容器１は、底部に複数設置されたスタブチューブ２と、シュラウド３を備え
、炉水で満たされている。なお、上部格子板、炉心支持板等の一部の構造物や炉水につい
ては図示を省略している。図１においてはシュラウド３の点検・保守を行う水中施工ビー
クル６と、水中カメラを搭載し炉水中を遊泳して点検作業を行う水中検査ビークル７が原
子炉圧力容器１内に配置された状態を示している。水中施工ビークル６、水中点検ビーク
ル７はそれぞれビークル用ケーブル８ａ、８ｂを介してオペレーションフロア４上のビー
クル制御盤１２ａ、１２ｂに接続されている。ビークル用ケーブル８ａ、８ｂはそれぞれ
ビークル制御盤１２ａ、１２ｂからの制御信号や動力、および水中施工ビークル６と水中
点検ビークル７の出力を伝送するケーブルであり、原子炉圧力容器１の上に設置された作
業台５のケーブル送出し機構９ａ、９ｂによって炉水中への送り出しと巻き取りが行われ
る。また、水中施工ビークル６と水中検査ビークル７の姿勢、位置等を監視するための監
視カメラ１０ａ、１０ｂが原子炉圧力容器１内に吊り下げられている。監視カメラ１０ａ
、１０ｂはそれぞれ監視カメラケーブル１１ａ、１１ｂおよび通信機器１５ａ、１５ｂを
介してオペレーションフロア４上の状態表示コントローラ１４ａ、１４ｂと接続されてい
る。監視カメラ１０ａ、１０ｂはＬＡＮケーブルで映像を通信可能で、Ｐａｎ−Ｔｉｌｔ
雲台を装備し、拡大、絞り、ピントを遠隔操作できるネットワークカメラである。
【００２２】
ビークル用ケーブル８ａには複数のケーブル状態センサＳ１ａ〜Ｓ６ａが、ビークル用
ケーブル８ｂには複数のケーブル状態センサＳ１ｂ〜Ｓ６ｂが取り付けられている。これ
らケーブル状態センサＳ１ａ〜Ｓ６ａ、Ｓ１ｂ〜Ｓ６ｂは、ケーブルの傾き、張力等の状
態データを検出するセンサである。なお、図１においては、煩雑になるためケーブル状態
センサＳ１ａ、Ｓ１ｂのみ符号を付して図示している。また、ケーブル状態センサＳ１ａ
〜Ｓ６ａおよびケーブル状態センサＳ１ｂ〜Ｓ６ｂはそれぞれ、検出データを伝送するセ
ンサケーブル介してビークル制御盤１２ａ、１２ｂに装備されたケーブル状態検出回路と
接続されている。なお、センサケーブルはビークル用ケーブル８ａ、８ｂに組み込まれて
ビークル制御盤１２ａ、１２ｂに接続されており、図示を省略している。
【００２３】
オペレーションフロア４には、上述のビークル制御盤１２ａ、１２ｂの他、駆動コント
ローラ１３ａ、１３ｂ、状態表示コントローラ１４ａ、１４ｂ、通信機器１５ａ、１５ｂ
が設置され、それぞれビークル制御盤１２ａ、１２ｂに接続されている。また、通信機器
１５ａ、１５ｂはビークル制御盤１２ａ、１２ｂの他、駆動コントローラ１３ａ、１３ｂ
、状態表示コントローラ１４ａ、１４ｂとも接続されている。これらビークル制御盤１２
ａ、１２ｂ、駆動コントローラ１３ａ、１３ｂ、状態表示コントローラ１４ａ、１４ｂに
より、水中施工ビークル６、水中点検ビークル７の制御システムが構築されている。
【００２４】
以下、オペレーションフロア４に構築された制御システムについて、水中施工ビークル
６の制御システムを例に、図２を用いて以下説明する。図２は水中施工ビークル６の制御
システムＭ１の機能関連を示したブロック図である。
【００２５】
ビークル制御盤１２ａは水中施工ビークル６、監視カメラ１０ａ、ケーブル状態センサ
Ｓ１ａ〜Ｓ６ａと通信するとともに、共に収集した情報の処理を行う。具体的には、水中
施工ビークル６に搭載された各種センサの計測情報に基づいて水中施工ビークル６の位置
を算出する作業装置位置算出手段Ｍ１１、ケーブル状態センサＳ１ａ〜Ｓ６ａの計測信号
に基づいてビークル用ケーブル８ａの状態を算出するケーブル状態算出手段Ｍ１２、駆動
コントローラ１３ａから受信したシミュレーション信号に基づいてシミュレーション実行
結果を算出するシミュレーション結果算出手段Ｍ１３を備える。
【００２６】
駆動コントローラ１３ａはオペレータの操作が入力される装置で、入力された操作に基
づいて水中施工ビークル６を制御する信号や、シミュレーションを行うための信号の生成
を行う。具体的には、オペレータの入力操作に基づいて水中施工ビークル６の制御信号を
生成し、ビークル制御盤１２ａを介して水中施工ビークル６に送信する作業装置操作手段
Ｍ２１、水中施工ビークル６の動作シミュレーションを行うためのシミュレーション信号
を生成してビークル制御盤１２ａに送信するシミュレーション信号生成手段Ｍ２２を備え
る。
【００２７】
状態表示コントローラ１４ａは、主にビークル制御盤１２ａが処理した情報を受信し、
受信した情報に基づいた各種データのプロファイル表示や、水中施工ビークル６の位置等
を表すグラフィックを生成して表示する機能を備える。具体的には、作業装置位置算出手
段Ｍ１１やケーブル状態算出手段Ｍ１２の算出結果に基づいて水中施工ビークル６やビー
クル用ケーブル８ａの位置、姿勢を示すグラフィックを生成して表示する作業装置位置表
示手段Ｍ３１およびケーブル位置表示手段Ｍ３２、設計情報を基に原子炉圧力容器１や各
種の炉内構造物のグラフィックを生成して表示する周辺構造物表示手段Ｍ３３、シミュレ
ーション結果算出手段Ｍ１３が算出したシミュレーション結果を基にグラフィックを生成
して表示するシミュレーション結果表示手段Ｍ３４、監視カメラ１０ａの撮影映像を表示
するカメラ映像表示手段Ｍ３５、水中施工ビークル６やケーブル状態センサＳ１ａ〜Ｓ６
ａから収集したデータを表示するプロファイル表示手段Ｍ３６等を備える。
【００２８】
状態表示コントローラ１４ａは、作業装置位置表示手段Ｍ３１、ケーブル位置表示手段
Ｍ３２、周辺構造物表示手段Ｍ３３にて生成するグラフィックを集約して、水中施工ビー
クル６、ビークル用ケーブル８ａ、および周辺の炉内構造物を１つの画像で表示すること
が可能である。グラフィックデータの表示例を図３に示す。図３は水中施工ビークル６と
ビークル用ケーブル８ａについて生成された３種類の画像例を示しており、図３（ａ）が
上面図、図３（ｂ）が側面図、図３（ｃ）が３Ｄグラフィックによる斜視図である。なお
、各図とも炉内構造物を一部省略する等、簡略的に図示している。
【００２９】
以上が水中施工ビークル６の制御システムの概要である。水中点検ビークル７の制御シ
ステムも概ね同様の機能を有する構成である。さらに、水中施工ビークル６と水中点検ビ
ークル７の制御システムはそれぞれ通信機器１５ａ、１５ｂを介して接続されている。通
信機器１５ａ、１５ｂは接続された複数の装置に対して信号の送受信を行うＨＵＢ、ルー
タ等のネットワーク機器で、制御システム同士を接続することにより、例えばビークル制
御盤１２ｂで算出された水中点検ビークル７やビークル用ケーブル８ｂの位置情報を状態
表示コントローラ１４ａに送信し、状態表示コントローラ１４ａで水中施工ビークル６等
に加えて水中点検ビークル７やビークル用ケーブル８ｂの位置を同一の画像に表示するこ
とが可能である。
【００３０】
次に、水中施工ビークル６のシステム構成について、図４を用いて以下説明する。図４
は水中施工ビークル６のシステム構成を示すブロック図である。
【００３１】
水中施工ビークル６のシステムは、水中施工ビークル６と作業対象箇所および周辺構造
物との位置関係を求めるための各種センサを備える状態検出センサユニット２１と、水中
施工ビークル６の駆動や位置決めを制御する駆動機構ユニット２２に大別される。また、
状態検出センサユニット２１、駆動機構ユニット２２はそれぞれコントローラ２５と接続
され、コントローラ２５はビークル用ケーブル８ａと接続された通信機２６に接続されて
いる。
【００３２】
状態検出センサユニット２１は、水中施工ビークル６の向きや傾き角度を検出するジャ
イロ３１、加速度センサ３２、推進位置を検出する深度計３３、構造物との距離を計測す
る距離センサ３４、および目標物との接触を検出するタッチセンサ３５等から構成される
。状態検出センサユニット２１を構成する各センサの検出データはコントローラ２５に逐
次送信される。
【００３３】
駆動機構ユニット２２は、ビークルを上下、回転、傾き駆動させる推進器４１、検査・
補修を行う施工ヘッドの位置決めを行う施工ヘッド位置決め機構４２、施工ヘッドを任意
の領域に走査する施工ヘッド走査機構４３から構成される。駆動機構ユニット２２を構成
する各駆動機構は、コントローラ２５から送信される信号に基づいて駆動される。
【００３４】
また、水中施工ビークル６には、状態検出センサユニット２１、駆動機構ユニット２２
のほか、カメラ２３ａ、２３ｂ、レーザマーカ２４が搭載されており、それぞれ通信機２
６に接続されている。
【００３５】
次に、制御システムＭ１による水中施工ビークル６の状態検出および制御について以下
説明する。
【００３６】
コントローラ２５から出力を受信したビークル制御盤１２ａは、受信した出力に基づい
て、水中施工ビークル６の位置、向き、傾きのデータを算出する。具体的には、ジャイロ
３１、加速度センサ３２の出力に基づいて向き、傾きのデータを、深度計３３、距離セン
サ３４の出力に基づいて周辺構造物との相対距離から位置のデータを求める。求めた水中
施工ビークル６のデータは状態表示コントローラ１４ａへ送信する。
【００３７】
この際、ビークル制御盤１２ａはコントローラ２５から収集した状態検出センサユニッ
ト２１の出力から緊急を要する情報を検出し、設定されたインターロック処理を行う。具
体的には、状態検出センサユニット２１から収集した各種センサの出力のうち、設定され
たしきい値を超えるものがあった場合にインターロック処理を行い、ビークルを自動停止
させる。また、通信機２６を介して受信した駆動コントローラ１３ａの信号に基づいて駆
動機構ユニット２２の作業指令データを生成し、駆動機構ユニット２２に送信する。
【００３８】
状態表示コントローラ１４ａは、駆動コントローラ１３ａから受信した水中施工ビーク
ル６の位置、向き、傾き、作業指令データに基づき、各種のデータ表示を行うとともに、
位置向き、傾きデータに基づいて、図３に示したような水中施工ビークル６と作業対象箇
所、周辺構造物の状態を描画したグラフィックデータを生成し、表示する。
【００３９】
また、上述したように、状態表示コントローラ１４ａは駆動コントローラ１３ａが生成
したシミュレーション信号に含まれる水中施工ビークル６の目標位置、姿勢データ、各駆
動機構位置データを基に、水中施工ビークル６と周辺構造物の位置関係を示すシミュレー
ショングラフィックデータを生成し、表示することができる。状態表示コントローラ１４
ａは、原子炉圧力容器１の設計情報と、水中施工ビークル６の出力から得られた水中施工
ビークル６の位置から、水中施工ビークル６と周辺構造物の位置関係を求めることが可能
であり、水中施工ビークル６が駆動される際の水中施工ビークル６の出力をシミュレーシ
ョンにより求めることが可能である。換言すると、水中施工ビークル６の移動開始位置か
ら移動完了位置までの状態検出センサ２１の出力を予測することが可能である。
【００４０】
オペレータは、実際に水中施工ビークル６を移動させる際に、状態検出センサ２１の実
際の出力とシミュレーションによって求めた予測値の偏差を参照することが可能である。
すなわち、実際の値と予測値が大幅に異なる場合、水中施工ビークル６が予定通りの動作
をしていないことを示唆しており、この偏差を参照することで水中施工ビークル６の移動
処理の信頼性を高めることが可能である。この偏差が所定の値を超えた場合に警告を表示
する、あるいは警報を発するように構成することも可能である。
【００４１】
また、駆動コントローラ１３ａと状態表示コントローラ１４ａは、例えば駆動コントロ
ーラ１３ａが実際に水中施工ビークル６を駆動させない擬似制御信号を生成して状態表示
コントローラ１４ａに入力することにより、一連の作業指令データをシミュレーションす
ることが可能である。
【００４２】
さらに、上述したように、状態表示コントローラ１４ａ、１４ｂはそれぞれが表示する
グラフィックデータを相互に通信し、双方に水中施工ビークル６、水中検査ビークル７、
ビークル用ケーブル８ａ、８ｂの状態を含むグラフィックデータを表示することが可能で
ある。水中施工ビークル６、水中検査ビークル７、ビークル用ケーブル８ａ、８ｂの状態
を含む状態表示コントローラ１４ａ、１４ｂのグラフィックデータの表示例を図５に示す
。左上欄に上面図、右上欄に側面図、左下欄に３Ｄグラフィックによる斜視図が表示され
ており、右下欄には水中施工ビークル６または水中点検ビークル７の各種の出力データが
表示されている。このように複数のビークルの状態を一括表示可能とすることにより、周
辺構造物に加えて他のビークルおよび他のビークル用ケーブルとの干渉を回避するように
オペレータが制御することが容易となる。
【００４３】
水中施工ビークル６、水中検査ビークル７をオペレータが操作する場合に監視する情報
は、駆動コントローラ１３ａ、１３ｂの操作画面、状態表示コントローラ１４ａ、１４ｂ
の表示画面、および水中検査ビークル７が搭載するカメラの映像である。水中検査ビーク
ル７のカメラ映像は、状態表示コントローラ１６ｂに表示させても、別途に専用のモニタ
を用意してもよい。
【００４４】
駆動コントローラ１３ａ、１３ｂおよび状態表示コントローラ１４ａ、１４ｂの表示例
を図６に示す。図６（ａ）は駆動コントローラの表示例、図６（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は
状態表示コントローラの図５と異なる表示例である。状態表示コントローラ１４ａ、１４
ｂは表示する情報が多く、また一度に全ての情報を表示する必要もないので、図６（ｂ）
、（ｃ）、（ｄ）に示すように任意に表示情報を切り替えることが可能である。
【００４５】
図６（ａ）の表示例では、水中施工ビークル６ないし水中検査ビークル７の操作方法や
手順、注意事項、エラー情報等を表示するガイダンスが画面上部に、水中施工ビークル６
ないし水中検査ビークル７に搭載された各種センサの計測情報が画面左下に、水中施工ビ
ークル６ないし水中検査ビークル７を操作するための入力画面が画面右下に表示されてい
る。
【００４６】
図６（ｂ）の表示例では、水中施工ビークル６ないし水中検査ビークル７の現在の姿勢
が画面左側に、水中施工ビークル６ないし水中検査ビークルの姿勢のシミュレーション表
示が画面右側に表示される。水中施工ビークル６ないし水中検査ビークル７を操作するに
あたりシミュレーションを実行する場合等に用いる画面構成である。
【００４７】
図６（ｃ）の表示例では、水中施工ビークル６および水中検査ビークル７の全体の状態
を示す図面が画面左上に表示される。これは、２つ以上のビークルが原子炉内に投入され
た際に、各ビークルの位置情報等から作業環境全体の状況を示す画面である。例えば、図
５の左下に表示した３Ｄ画像を表示する。画面左下と右下には、原子炉内に投入された複
数のビークルの何れか単体の状態を示す。これは、同一のビークルを異なる視点から撮影
した画像等を表示しても、異なるビークルの状態を並べて表示することもでき、例えば図
３に示した画像の何れかを表示する。画面右上には、水中施工ビークル６および水中検査
ビークル７やビークル用ケーブル８ａ、８ｂの制御や状態について、その時点までの制御
データ等の履歴をリアルタイムで表示する。
【００４８】
図６（ｄ）の表示例では、監視カメラ１０ａ、１０ｂの撮影映像を画面左上、作業対象
箇所の図面、形状、特徴等の情報を画面右上に、その作業対象箇所における作業手順、作
業情報等を画面右下に表示する。画面左下には、図６（ｃ）と同様にビークルの状態を表
示する。
【００４９】
この他、必要に応じて各ビークルの組立図、部品図、原子炉内におけるビークルの移動
経路、作業履歴等を表示する構成としてもよい。
【００５０】
このように、従来はオペレータが水中検査ビークル７や監視カメラ１０ａ、１０ｂの撮
影した映像に基づいてビークルの移動、位置決め作業を行なっていたのに対し、本実施例
の作業ナビゲーションシステムによれば状態表示コントローラ１４ａ、１４ｂに表示され
る各ケーブル状態センサや状態検出センサユニット２１等の情報を参照することができる
。
【００５１】
以上説明したように、本実施例による作業ナビゲーションシステムによれば、原子炉圧
力容器内で作業を行う複数のビークルと、各ビークルに接続されたケーブルの状態をセン
サによって読み取り、グラフィックデータを生成して表示することで、オペレータが容易
に状態を把握可能である。また、各ビークルの動作による各センサの出力の変化をシミュ
レーションによって予測して実測値と比較することにより、各ビークルが予定通りの動作
をしているか容易に確認することが可能となり、各ビークルの遠隔制御の確実性を高める
ことが可能である。
【００５２】
なお、本実施例においては原子炉圧力容器１内に水中施工ビークル６と水中検査ビーク
ル７の計２機のビークルを投入した例を説明したが、投入するビークルは１機もしくは３
機以上のビークルを投入するものとしてもよく、また各ビークルの種類はどのようなもの
であってもよい。
【００５３】
また、ケーブル用ビークル８ａ、８ｂのそれぞれに６つのケーブル状態センサを取り付
けるものとして説明したが、当然ながらケーブル状態センサの数は問わない。
【００５４】
また、本実施例で説明した制御システムＭ１については、システム全体として各機能が
備わっていれば本発明による効果を発揮するものであり、システムを構成するビークル制
御盤１２ａ、駆動コントローラ１３ａ、状態表示コントローラ１４ａ等の各構成要素の詳
細は問わない。また、これらのシステムを構築するにあたっては、専用のハードウェアや
、汎用的なパーソナルコンピュータにソフトウェアを組み込んだものを用いたシステム構
成とすることが可能である。
【実施例２】
【００５５】
本発明の実施例２による作業ナビゲーションシステムについて、図面を用いて以下説明
する。なお、実施例１と同じ構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。本実
施例においては、ケーブル状態センサＳ１ａ〜Ｓ６ａ、Ｓ１ｂ〜Ｓ６ｂを用いたビークル
用ケーブル８ａ、８ｂの状態監視について、ケーブル状態センサＳ１ａを例に図面を用い
て詳細に説明する。
【００５６】
図７を用いて、ケーブルセンサ８ａに取り付けられたケーブル状態センサＳ１ａの構成
について説明する。図７はケーブル状態センサＳ１ａの構成を示す概念図である。図７に
示すように、ケーブル状態センサＳ１ａは、取付けバンド５１を用いてビークル用ケーブ
ル８ａの中途に固定されている。取付けバンド５１は防水性のバンドで、ケーブル状態セ
ンサＳ１ａを巻き込むようにビークル用ケーブル８ａに巻きつけられており、ケーブル状
態センサＳ１ａを固定している。
【００５７】
ケーブル状態センサＳ１ａは、ビークル用ケーブル８ａに取り付けられた漏洩同軸アン
テナ６１に状態センサ通信ケーブル６２を介して接続された状態センサモジュール６３か
ら構成される。本実施例においては、センサケーブルはビークル用ケーブル８ａの被覆の
内側を通された漏洩同軸ケーブルである。したがって、漏洩同軸アンテナ６１とセンサケ
ーブルとは非接触で通信することが可能である。
【００５８】
状態センサモジュール６３の構成について、図８を用いて以下説明する。図８はケーブ
ル状態センサＳ１ａの構成を示すブロック図である。
【００５９】
状態センサモジュール６３は、傾斜センサチップ７１、加速度センサチップ７２、傾斜
センサチップ７１と加速度センサチップ７２のデータを収集し通信制御するＣＰＵ７３、
ＣＰＵ７３が収集したデータをシリアル変換し漏洩同軸伝送可能な任意の周波数に変調し
、またビークル制御盤１２ａから送信されてきた信号を復調する通信チップ７４、および
漏洩同軸伝送を介して地上局から送信された信号から電力を発生させる電源回路チップ７
５をモジュール化したものである。
【００６０】
傾斜センサチップ７１と加速度センサチップ７２が計測した傾斜データ、加速度データ
はＣＰＵ７３に収集され、通信チップ７４によって漏洩同軸伝送のために変調されて漏洩
同軸アンテナ６１、センサケーブルを介してビークル制御盤１２ａに送信される。
【００６１】
ケーブル状態センサＳ２ａ〜Ｓ６ａも同様の構成により、それぞれ計測した傾斜データ
、加速度データをビークル制御盤１２ａへ送信する。状態表示コントローラ１４ａは、ビ
ークル制御盤１２ａから送信されたケーブル状態センサＳ１ａ〜Ｓ６ａの傾斜データ、加
速度データに基づき、ビークル用ケーブル８ａの状態を図３の例に示すようにグラフィッ
ク表示することが可能となる。
【００６２】
次に、図９を用いてケーブル状態センサＳ１ａ〜Ｓ６ａ、Ｓ１ｂ〜Ｓ６ｂによるセンシ
ングの原理を説明する。図９はケーブル状態センサＳ１ａ〜Ｓ６ａ、Ｓ１ｂ〜Ｓ６ｂに内
蔵された傾斜センサチップ７１の概要を示す一部切欠き図であり、図９（ａ）は通常の状
態を、図９（ｂ）は傾いた状態を示している。
【００６３】
傾斜センサチップ７１は、概ね中空の円筒形状をしている。傾斜センサチップ７１は、
下げ振りのように垂直に吊るした発光素子８１と、発光素子８１を取り囲むように複数配
置された受光素子８２と、受光素子の受光位置を検出する光位置検出素子（図示せず）に
よりセンシングを行う。発光素子８１の先端からは、図中に矢印で示すように光線が出射
し、受光素子８２に照射される。ケーブル状態センサＳ１ａが傾くと、傾斜センサチップ
７１も傾き、図９（ｂ）に示すように、受光素子８２における光線の照射位置（図中の黒
点で示す）が変化する。この光線の照射位置を光位置検出素子によって検出することで、
ケーブル状態センサＳ１ａの傾きを計測することが可能である。
【００６４】
本実施例によれば、上述した構成のケーブル状態センサＳ１ａ〜Ｓ６ａ、Ｓ１ｂ〜Ｓ６
ｂを用いることにより、ビークル用ケーブル８ａ、８ｂの状態を検出することが可能であ
る。また、上述したように、ビークル用ケーブル８ａ、８ｂの任意の箇所に漏洩同軸アン
テナをとりつけ、さらに取付けバンド５１で巻きつけるという構成であるため、ビークル
用ケーブル８ａ、８ｂにセンサやセンサケーブルを組み込む必要がなく、センサの数や取
り付け位置を容易に変更することが可能である。
【実施例３】
【００６５】
本発明の実施例３による作業ナビゲーションシステムについて、図面を用いて以下説明
する。なお、実施例１と同じ構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。本実
施例においては、実施例２と異なる構成によるケーブルの状態検出を、ビークル用ケーブ
ル８ａを例に説明する。
【００６６】
図１０を用いて本実施例によるビークル用ケーブル８ａの構成について説明する。図１
−はビークル用ケーブル８ａの構成を示す概念図である。本実施例においては、ケーブル
状態センサＳ１ａ〜Ｓ６ａに代えて、ビークル用ケーブル８ａに発光素子を備えた発光モ
ジュールＳ１１ａ〜Ｓ１６ａが取り付けられており、図１０においては発光モジュールＳ
１１ａのみを図示している。また、ビークル用ケーブル８ａの被覆内をセンサケーブルに
代えて２芯の発光モジュール用ケーブル（図示せず）が通っており、発光モジュール用ケ
ーブルはオペレーションフロア４側で発光制御回路１０１に接続されている。発光モジュ
ール用ケーブルは、発光制御回路１０１の制御信号と電力を発光モジュールＳ１１ａ〜Ｓ
１６ａに伝送する。また、通信機器１５ａはビークル制御盤１２ａ等に加えて画像処理装
置９１と接続されている。
【００６７】
図１１に発光制御回路１０１、発光モジュールＳ１１ａの構成を示す。発光モジュール
Ｓ１１ａ〜Ｓ１６ａは同様の構成である。発光制御回路１０１は、コントローラ１０２と
、コントローラ１０２からの指示により、弁別した任意の周波数を発生する周波数変調器
１０３と、ＤＣ電源回路１０４を備える。発光制御回路１０１は、直流電圧に高周波信号
を重畳した波形を出力する。
【００６８】
発光モジュールＳ１１ａは、所定の周波数を検出できるように設定した周波数検知回路
Ｃ１、発光素子９３、および電源回路９４を有する。発光モジュールＳ１２ａ〜Ｓ１６ａ
にはそれぞれ周波数検知回路Ｃ２〜Ｃ６が装備されている。これらの周波数検知回路Ｃ１
〜Ｃ６は、それぞれが異なる周波数を検出するように設定されている。周波数検知回路Ｃ
１〜Ｃ６が設定された周波数の信号を検出すると、スイッチ９５が切り替えられて発光モ
ジュールＳ１２ａ〜Ｓ１６ａの発光素子９３が発光するように構成されている。
【００６９】
本実施例におけるビークル用ケーブル８ａの状態検出は、発光モジュールＳ１１ａ〜Ｓ
１６ａと監視カメラを用いて以下の手順によって行う。監視カメラについては実施例１に
て説明した監視カメラ１０ａ、１０ｂを用いても、新たにケーブル監視用のカメラを投入
してもよい。以下、監視カメラ１０ａ、１０ｂとは別に投入されたケーブル監視用カメラ
９２を用いるものとして説明する。
【００７０】
まず、発光制御回路１０１から周波数検知回路Ｃ１に設定された周波数の信号を、発光
モジュール用ケーブルを用いて送信する。この信号により、発光モジュールＳ１１ａが点
灯する。周波数検知回路Ｃ２〜Ｃ６は周波数検知回路Ｃ1と異なる周波数に設定されてい
るため、発光モジュールＳ１２ａ〜Ｓ１６ａは点灯しない。
【００７１】
発光モジュールＳ１１ａが点灯した状態のビークル用ケーブル８ａをケーブル監視用カ
メラ９２で撮影し、画像処理装置９１に取り込む。そして、映像から発光モジュールが点
灯する画像を取り込むとともに、発光モジュールＳ１１ａのビークル用ケーブル８ａにお
ける取り付け位置のデータをビークル制御盤１２ａから取り込む。さらに、発光モジュー
ルＳ１１ａが点灯した画像における発光箇所の座標データと、ケーブル監視用カメラ９２
の位置、姿勢、カメラレンズ情報を用い、点灯させた発光モジュールＳ１１ａの位置を算
出する。
【００７２】
以上のように、周波数検知回路Ｃ１〜Ｃ６にそれぞれ異なる周波数を設定することで、
発光モジュールＳ１１ａ〜Ｓ１６ａのうち選択された発光モジュールのみを点灯させ、発
光モジュールＳ１１ａ〜Ｓ１６ａの位置を確認することが可能となる。上記手順を発光モ
ジュールＳ１１ａ〜Ｓ１６ａそれぞれについて繰り返し行うことで、発光モジュールＳ１
１ａ〜Ｓ１６ａの位置を求め、トータルとしてビークル用ケーブル８ａの位置、姿勢の状
態を検出することが可能である。
【００７３】
なお、本実施例では発光制御回路１０１で発光モジュールの制御を行なうものとしたが
、発光制御回路１０１の機能をビークル制御盤１２ａに組み込むことも可能である。
【００７４】
以上の本実施例によるケーブルの状態検出の構成では、発光モジュールＳ１１ａ〜Ｓ１
６ａおよび発光モジュール用ケーブルが簡素な構成であるため、ビークル用ケーブルを太
くする等の悪影響を及ぼすことがなく、取付け取外しが容易である。
【００７５】
また、新たにケーブル監視用カメラ９２を投入するものとして説明したが、上述したよ
うに従来から監視用として使用している監視カメラ１０ａ、１０ｂの映像を用いてケーブ
ルの状態を検出する構成とすることが可能であり、適用・運用が容易であり、またコスト
の負担が小さい。
【００７６】
さらに、発光モジュールＳ１１ａ〜Ｓ１６ａに歪ゲージを追加することにより、ビーク
ル用ケーブル８ａの張力の検出を可能とすることができる。発光モジュールＳ１１ａ〜Ｓ
１６ａは、ビークル用ケーブル８ａに接着して取り付けられ、実施例１の傾斜センサおよ
び加速度センサデータを送信する方法と同様にビークル制御盤１２ａへ送信するものであ
る。ビークル用ケーブル８ａの張力を検出可能とすることで、ビークル用ケーブル８ａが
許容曲げ半径のしきい値を超える前に異常を検知し、破損を防ぐことが可能となる。
【００７７】
以上本発明の実施例について説明したように、本発明の作業ナビゲーションシステムに
よれば、人の立ち入りが困難で複雑かつ狭隘な環境での作業において、現場で運用してい
る駆動機構およびケーブルの状態をグラフィック画像で監視可能とすることにより、確実
かつスムーズな操作が可能となる。
【００７８】
また、３Ｄグラフィックによるシミュレーション機能を備えているため、操作する前に
、制御データの確認、操作手順の確認、および操作のシミュレーションを行うことが可能
であり、熟練でないオペレータでも確実かつスムーズな操作が可能となる。
【００７９】
さらに、水中施工ビークル６等の目標位置への位置決めや通過ポイントで、３Ｄグラフ
ィックによるシミュレーション機能を用いることで、シミュレーションと実際の位置のズ
レを算出・表示することにより、ビークルの異動が正常に行われているか判断することが
でき、作業の信頼性を高めることが可能である。
【００８０】
また、本発明提案は、システムのうち原子炉圧力容器１内に投入する構成要素は従来の
ビークル用ケーブル８ａに取り付けるケーブル状態センサＳ１〜Ｓ６あるいは発光モジュ
ールＳ１１ａ〜Ｓ１６ａと、ビークル用ケーブル８ａの被覆内部に追加されるセンサケー
ブルあるいは発光モジュール用ケーブルのみと簡素な構成であり、適用・運用が容易であ
り、低コストで実現することが可能である。
【００８１】
また、各実施例においては、人の立ち入ることの困難な複雑かつ狭隘な環境での作業と
して原子力発電所の原子炉の炉底部（水深３０ｍ）の点検・補修施工向けの装置について
説明したが、当然に原子炉への適用に限定されるものではない。水中環境でなく、気中に
おいても成り立つ。
【００８２】
また、上記複数の実施例に説明した特徴を任意に組み合わせたところの構成であっても
よく、当業者にあっては本発明の趣旨を逸脱しない範囲で色々の変形を取ることが可能で
ある。例えば実施例２と実施例３の構成両方を備えたものして、ケーブル状態検出の信頼
性を高めた構成とする、あるいは水中施工ビークル６にも発光モジュールを取り付けた構
成とすることが可能である。また、実施例２、実施例３では水中施工用ビークル６のビー
クル用ケーブル８ａを例に説明したが、ビークル用ケーブル８ｂへの適用はもちろん、あ
らゆる種類のビークルに接続されたケーブルに対して本発明を適用することが可能である
。
【符号の説明】
【００８３】
１  原子炉圧力容器
２  スタブチューブ
３  シュラウド
４  オペレーションフロア
５  作業台車
６  水中施工ビークル
７  水中検査ビークル
８ａ、８ｂ  ビークル用ケーブル
９ａ、９ｂ  ケーブル送出し機構
１０ａ、１０ｂ  監視カメラ
１１ａ、１１ｂ  監視カメラケーブル
１２ａ、１２ｂ  ビークル制御盤
１３ａ、１３ｂ  駆動コントローラ
１４ａ、１４ｂ  状態表示コントローラ
１５ａ、１５ｂ  通信機器
２１  状態検出センサユニット
２２  駆動機構ユニット
２３ａ、２３ｂ  カメラ
２４  レーザマーカ
２５  コントローラ
２６  通信機
３１  ジャイロ
３２  加速度センサ
３３  深度計
３４  距離センサ
３５  タッチセンサ
４１  推進器
４２  施工ヘッド位置決め機構
４３  施工ヘッド走査機構
５１  取付バンド
６１  漏洩同軸アンテナ
６２  状態センサ通信ケーブル
６３  状態センサモジュール
７１  傾斜センサチップ
７２  加速度センサチップ
７３  ＣＰＵ
７４  通信チップ
７５  電源回路チップ
８１  発光素子
８２  受光素子
９１  画像処理装置
９２  ケーブル監視用カメラ
９３  発光素子
９４  電源回路
９５  スイッチ
１０１  発光制御回路
１０２  コントローラ
１０３  周波数変調機
１０４  ＤＣ電源回路
Ｓ１ａ、Ｓ２ａ，Ｓ３ａ、Ｓ４ａ、Ｓ５ａ、Ｓ６ａ、Ｓ１ｂ、Ｓ２ｂ、Ｓ３ｂ、Ｓ４ｂ、
Ｓ５ｂ、Ｓ６ｂ  ケーブル状態センサ
Ｓ１１ａ、Ｓ１２ａ、Ｓ１３ａ、Ｓ１４ａ、Ｓ１５ａ、Ｓ１６ａ  発光モジュール
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６  周波数検知回路 
【図１】
0005503948.tif 000002
【図２】
0005503948.tif 000003
【図３】
0005503948.tif 000004
【図４】
0005503948.tif 000005
【図５】
0005503948.tif 000006
【図６】
0005503948.tif 000007
【図７】
0005503948.tif 000008
【図８】
0005503948.tif 000009
【図９】
0005503948.tif 000010
【図１０】
0005503948.tif 000011
【図１１】
0005503948.tif 000012