(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に液状物質または粒状物質を充填可能な袋状部材を複数連結して形成される放射線防護壁と、
自律走行と遠隔手動走行のモードを選択可能で、前記袋状部材の内部に液状物質又は粒状物質が充填されていない状態の当該袋状部材を搭載可能な複数台の無人のロボットと、
前記各袋状部材を連結するホース及びコネクタからなる連結手段と、
この連結手段によって連結された状態の前記袋状部材に液状物質または粒状物質を供給するポンプ、ホース及びコネクタからなる供給手段と、
前記各ロボットを制御する制御装置とを備え、
前記複数台のロボットは、無線式のカメラを備えた親機と、無線式のカメラを備えた複数の子機とからなり、
前記親機はそのカメラから得られた画像情報を基に遠隔操縦により走行が制御されるものであり、
前記各子機は、子機用の制御装置を備えており、それぞれに搭載されたカメラが認識したその直前の前記親機または他の子機の位置を目標にして自律的に追随走行するように制御されるものである
ことを特徴とする救助用ロボットシステム。
【請求項２】
前記複数台のロボットはクローラ式ロボットであり、このクローラ式ロボットが搬送可能な担架を救助用ロボットシステムは有し、各々に走行方向の前側にカメラと遠隔操作可能なアームとを有し、このアームを遠隔操作して負傷者を前記担架に載せるように制御されるものであることを特徴とする請求項１に記載の救助用ロボットシステム。
【請求項３】
前記担架は左右に分割可能な形状可変担架であり、この担架に載せた負傷者を移動可能にする担架台車を有し、この担架台車の両側部に庇を設けこの庇の下に前記複数のクローラ式ロボットを位置させることにより、前記担架台車を移動可能にしたことを特徴とする請求項２に記載の救助用ロボットシステム。
【請求項４】
前記担架は左右に分割可能な形状可変担架であり、この担架に装架するロープと、このロープの一端が固定され災害現場から離れた位置に据え置かれたウインチとを設け、前記ロープを牽引することにより負傷者を災害現場から搬送可能にしたことを特徴とする請求項２に記載の救助用ロボットシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、人間の接近が困難な災害現場から自力退避が困難な負傷者を救助する救助用ロボットシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
作業員の安全を確保するとともに様々な事故に対して迅速にまた柔軟に対応する事故対応ロボットシステムの例が、特開２００１−１７９６６８号公報に記載されている。この公報に記載のロボットシステムでは、環境情報を収集するセンサを搭載し事故地点までの移動経路と周辺状況を調査するモニタ用ロボットと、マニピュレータを搭載した作業用ロボットを含む複数の移動ロボットとを有している。そして、モニタ用ロボットの調査結果に基づいて、作業ロボットが選定され、指令者が選定されたロボットを事故現場に出動させている。
【０００３】
また、原子力関連施設で事故が発生した際に、放射線を安全かつ迅速に遮蔽するため、搬送装置を用いて遮蔽体を設置する例が、特開２００１−２８９９８０号公報に記載されている。この公報では、放射線遮蔽部剤を放射線遮蔽体に封入し、遠隔装置で操作される搬送装置がこの放射線遮蔽体を搬送している。
【０００４】
さらに、２０００年７月２１日付けの朝日新聞の第１３版の第３面には、「原子力災害に防災ロボ」と題した記事において、被災地の周りに防護壁ロボットを配置して、放射線を遮蔽することが記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
原子力関連施設内においては、事故防止のため現在予見できるあらゆる現象に対し、防護手段が施されている。そして、予見できない火災や臨界事故等により負傷者が災害現場に取り残されて放射線にさらされるおそれがある場合をも想定して、各種の予防策が計画および実施されている。
【０００６】
このような対策の例が、上記特開２００１−２８９９９０号公報に記載されている。この公報では、負傷者を救助するためであっても人が安全に負傷者に接近することが困難な場合を想定して、操縦者が搭乗した比較的大型の搬送装置を、放射線遮蔽体の搬送のために主に屋外の現場で使用している。この装置を建屋内のような狭隘な環境で用いようとすると、障害物に阻まれるおそれがあり必ずしもその能力を発揮できない。
【０００７】
また、上記特開２００１-１７９６６８号公報には、機能の異なる複数のロボットを事故現場の状況に適応して運用することが記載されている。しかしこの公報では、屋内作業の場合に遭遇する狭隘な通路を通っての負傷者の救出等については、十分には考慮されていない。
【０００８】
さらに、上記新聞記事は概要のみであり、複数の小型の防護壁ロボットにより放射線遮蔽壁を形成することについては記載があるものの、具体的に質量の大きな多数の防護壁部材を素速く現場に運搬することについては開示されていない。
【０００９】
本発明は、上記従来技術の不具合に鑑みなされたものであり、その目的は、放射線にさらされる恐れのある原子力関連施設内の災害現場等の人が近づきにくい災害現場において、救助者が災害現場に立ち入ることなく、素速く現場に質量の大きな放射線防護壁を形成できるようにすることにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の救助用ロボットシステムは、内部に液状物質または粒状物質を充填可能な袋状部材を複数連結して形成される放射線防護壁と、自律走行と遠隔手動走行のモードを選択可能で、前記袋状部材の内部に液状物質又は粒状物質が充填されていない状態の当該袋状部材を搭載可能な複数台の無人のロボットと、前記各袋状部材を連結するホース及びコネクタからなる連結手段と、この連結手段によって連結された状態の前記袋状部材に液状物質または粒状物質を供給するポンプ、ホース及びコネクタからなる供給手段と、前記各ロボットを制御する制御装置とを備え、前記複数台のロボットは、無線式のカメラを備えた親機と、無線式のカメラを備えた複数の子機とからなり、前記親機はそのカメラから得られた画像情報を基に遠隔操縦により走行が制御されるものであり、前記各子機は、子機用の制御装置を備えており、それぞれに搭載されたカメラが認識したその直前の前記親機または他の子機の位置を目標にして自律的に追随走行するように制御される構成としたものである。
【００１２】
そして、好ましくは、前記複数台のロボットはクローラ式ロボットであり、このクローラ式ロボットが搬送可能な担架を救助用ロボットシステムは有し、各々に走行方向の前側にカメラと遠隔操作可能なアームとを有し、このアームを遠隔操作して負傷者を前記担架に載せるように制御されるものである。
【００１３】
また、好ましくは、前記担架は左右に分割可能な形状可変担架であり、この担架に載せた負傷者を移動可能にする担架台車を有し、この担架台車の両側部に庇を設けこの庇の下に前記複数のクローラ式ロボットを位置させることにより、前記担架台車を移動可能にしたものである。また、好ましくは、前記担架は左右に分割可能な形状可変担架であり、この担架に装架するロープと、このロープの一端が固定され災害現場から離れた位置に据え置かれたウインチとを設け、前記ロープを牽引することにより負傷者を災害現場から搬送可能にしたものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のいくつかの実施例を図面を用いて説明する。原子力関連施設内においては、事故防止のため現在予見できるあらゆる現象に対し、防護手段が施されている。そして、予見できない火災や臨界事故等により負傷者が災害現場に取り残されて放射線にさらされるおそれがある場合をも想定して、各種の予防策が計画および実施されている。
【００１５】
図１に本発明に係る救助用の自走ロボットシステム１を用いて、放射線源１６を有する事故現場１１から負傷者を搬送する様子を示す。自走ロボットシステム１は、同時に走行可能な複数台の自走車両を備えている。そして、自走ロボットシステム１は１台の親機９と少なくとも１台の子機１０とを有している。略直方体状の複数の袋３、３、…が防護壁を形成するように設けられている。各袋３には、給水用のホース２が連結されており、このホース２はコネクタ対８、１８を介して延長配管４に接続されている。延長配管は最終的に１本に纏められて親機９に搭載したポンプ７に接続されている。
【００１６】
各子機１０にはカメラ１５が、親機９にはカメラ１４が搭載されている。負傷者１３は専用の担架５に載置され、ベルト３３で腹部近くと足首部とを固定される。負傷者１３を載置した担架５は、子機１０の上部に形成した庇２６を利用して、子機１０上にその端辺を保持される。合計６個の子機１０が、担架５の角部および長手方向中間部を支えている。子機１０はクローラ式になっており、複数の車輪が無端ベルトを回転駆動する。事故現場１１から離れた安全な場所１２には、親機９および各子機１０を制御する制御装置６が置かれている。
【００１７】
このように構成した救助ロボットシステムの動作を、図２ないし図１１を用いて説明する。初めに、自走ロボットシステム１、複数の袋３、担架５およびポンプ７を事故現場１１の近くであって、放射線被曝に関しては安全な場所１２まで、人手または運搬車両等を用いて運搬する。この安全な場所１２を、建屋内であって事故現場１１と同一のフロア上に確保している。
【００１８】
安全な場所１２に自走ロボットシステム１が届いたら、図２に示すように、負傷者１３のいる位置を目標として、自走ロボットシステム１を隊列をなして走行させる。その際、親機９を隊列の先頭車両とする。複数の子機１０、１０、…は、この親機９の後続車両となる。親機９に車載された無線式のカメラ１４から得られた画像情報を基に、安全な場所にいる図示しない操縦者が、周囲環境を確認しながら遠隔操縦により自走ロボットシステム１を走行させる。
【００１９】
子機１０は制御装置を備えており、それぞれに搭載された無線式のカメラ１５が認識したその直前の親機９または子機１０の位置を目標にして自律的に追従走行するよう制御される。先頭車両である親機９は複数本の延長配管４を運搬する。後続の子機１０は、端部にコネクタ８が取付けられたホース２を連結した袋３を搬送する。
【００２０】
自走ロボットシステム１が負傷者１３の近くまで順次到着すると、自走ロボットシステム１は図３に示すように、袋３を負傷者１３と放射線源１６との間の床上に一列に並べる。次に、子機１０の中の少なくとも１台は先頭車両である親機９が搬送した延長配管４の先端部１７を、いずれか１つの袋３に接続されたホース２近くまで搬送する。そして延長配管４の先端部１７に設けたコネクタ１８を、ホース２のコネクタ８に接続する。このような動作を繰り返すかまたは複数台の子機９が一斉にこの動作を行うことにより、図４に示すように親機９に搭載されたポンプ７と複数の袋３、３、…との間に流路が形成される。
【００２１】
流路が形成されたら、ポンプ７から親機９、各延長配管４および各ホース２を介して複数の袋３、３、…に水を一斉に送給する。水が蓄えられた袋３は、放射線防護壁２０を形成する。次に、複数の子機１０は子機前部に取付けた姿勢制御用部材１５ａを用いて、負傷者の姿勢が仰向けに伸びた姿勢になるように、負傷者１３の手足の姿勢を共同して整える（図５参照）。
【００２２】
姿勢を整えた負傷者１３を事故現場１１から搬出可能にするため、子機１０が担架５を準備する。図６に示すように、担架５は左側部材５ａ、右側部材５ｂおよび引き寄せ機構２１を備えている。これらの左側部材５ａと右側部材５ｂとを、複数の子機１０、１０、…に分けて積載する。左側部材５ａと右側部材５ｂは、引き寄せ機構２１により連結されており、長手方向である身長方向には複数の板状部分が隙間をおいて配置されている。複数の板状部品は、最内側部分でつながっている。
【００２３】
手足を揃えられた負傷者１３の周りに、スペースをおいて担架５の左側部材５ａと右側部材５ｂとを、略負傷者１３に沿って配置する。その後、引き寄せ機構２１を用いて担架５の左側部材５ａと右側部材５ｂとを、負傷者１３の中心方向に引き寄せる。担架５の左側部材５ａと右側部材５ｂとの引き寄せの詳細を、図７を用いて説明する。
【００２４】
図７は、負傷者１３の頭部側から見た図である。初めに子機１０が、負傷者１３の一方の肩甲骨の下方に姿勢制御用部材１５ａを挿入する（同図（ａ））。次に子機１０が姿勢制御用部材１５ａを上方に持ち上げることにより、負傷者１３の半身を持ち上げる。それとともに、図示しない引き寄せ機構２１を用いて右側部材５ｂを負傷者１３の背骨付近まで引き寄せる（同図（ｂ））。次に左側半身についても、子機１０が同様の動作を行う（同図（ｃ））。この動作を交互に行い、担架５の左側部材５ａと右側部材５ｂとを接近させていく。これにより、最終的に負傷者１３を担架５の上に乗せる。この作業において、複数の子機１０、１０、…を左右に配置し、負傷者の各半身を持ち上げるのに異なる子機１０を用いれば、救助に要する時間を短縮できる。
【００２５】
担架５に載置された負傷者１３を移動可能にするため、２台ないし４台の子機１０が車輪２３とウインチ２４とを備えた担架台車２５を、負傷者１３の近くに搬入する（図９参照）。担架台車２５は、中央部に担架５を乗せる載置部が形成されている。この載置部の両側には、長手方向の複数箇所に間隔をおいて庇２６が形成されている。車輪２３は、載置部の長手方向両端部に取付けられている。
【００２６】
ウインチ２４は、担架台車２５の退避時の前進方向に当たる先端部に取付けられている。ウインチ２４からロープ３０を引き出し、負傷者１３が載置された担架５の引き寄せ機構２１に装架する。担架台車２５のウインチ２４を駆動して、負傷者１３の乗った担架５を担架台車２５の上に載せる。なお、引き寄せ機構２１は担架５の前後部にあり、その形状が円筒形であるので、担架５を担架台車２５に載せる際には車輪としても動作する。
【００２７】
担架５が担架台車２５の所定位置に位置決めされたら、子機１０が担架台車２５とともに搬送したベルト３３を、負傷者１３の体に巻きつけ、負傷者１３を担架台車２５に固定する（図１０参照）。その後、担架台車２５に形成した庇２６の下側に複数の子機１０が入り込み、担架台車２５を支持する。複数の子機１０を一斉に同じ方向に走行させ、負傷者１３を担架５ごと安全な場所まで搬送する（図１１参照）。
【００２８】
本実施例によれば、袋３を搬送した後に袋３に給水して放射線防護壁２０を形成したので、鉛板などの固形物を搬送する場合と比較して可搬質量の比較的軽い自走ロボットシステム１を用いて作業を実行できる。したがって、原子力施設の屋内のような複雑で狭隘な事故現場でも、進入が容易になる。
【００２９】
また、放射線防護壁２０を搬送する作業と負傷者１３を担架５上に乗せる作業とに、同一の自走ロボットシステム１を用いているので、自走ロボットシステムに必要な車両の台数を少なくできる。さらに、ロボットを小型軽量化できるので、作業中に誤ってロボットが負傷者に触れても、負傷者を傷つける恐れが無い。なお、上記実施例においては防護壁を形成する袋に水を供給していたが、水の代わりに様々な物質の水溶液や粒径が５ｍｍ以下程度の鉄等の粒状物質を用いても同様の効果が得られる。
【００３０】
本発明の他の実施例を、図１２を用いて説明する。上記実施例では担架台車２５にウインチを載置していたが、本実施例では安全な場所１２の床面に据え置いたウインチ２９で直接担架台車２５を引き寄せるようにしている。担架台車２５に担架５を搭載するまでは上記実施例と同様の手順で進める。その後ウインチ２９から子機１０がロープ３０を引き出し、ロープ３０を頭部側の引き寄せ機構２１に装架する。ウインチ２９を巻き上げることにより、迅速に負傷者１３を安全な場所１２へと退避させる。
【００３１】
本実施例によれば、事故現場から離れた場所に設置されたウインチ２９が担架台車２８を牽引するので、比較的に床面が平坦で単純な配置の事故現場においては、単純な動作により効率的に負傷者を遠隔救出できる。なお、以上の各実施例、防護壁を形成するのに水を使用しているが、水の代わりに水溶液等を使用しても良い。
【００３２】
本発明のさらに他の実施例を、図１３ないし図１５を用いて説明する。図１３は、救助ロボットシステムの中で防護壁を形成するロボット群３５Ａの図であり、同図（ａ）はその上面図、同図（ｂ）はその側面図である。また、図１４は救助ロボットシステムの中で送水用に用いられるロボット群３５Ｂの側面図である。本実施例は、防護壁を形成する各ロボットが、事故現場に着いてから、防護壁を形成する点において、上記各実施例と相違する。
【００３３】
防護壁を形成する各ロボット３６は、幅方向略中央であって上部にパイプ３７を積載しながら走行する。このロボット群３５Ａの最後部のロボット３６Ａは上部にリール３９を備えている。さらにこのロボット３６Ａは、リール３９の側面部中央に一端が接続され、直前を走行するロボット３６が備えるパイプ３７に他端が接続されるパイプ３７Ａを積載している。
【００３４】
一方、送水用のロボット群３５Ｂの各ロボット３８には、リール３９が搭載されている。そして、隣り合うロボット３８、３８間をリール３９に巻かれたホース４０で距離をあけて接続することにより、複数のロボット３８により災害現場までホースを搬送可能になっている。
【００３５】
防護壁を形成するロボット群３５Ａのロボット３６、３６Ａは、隊列走行する。そして、放射線源１６の近くにいる負傷者１３の近傍まで接近すると、積載したパイプ３７、３７Ａを、図１５に示すように直列に連結する。その後、ポンプ１９を用いてホース４０に送水すると、各ロボット３６に搭載した袋３に水が満たされる。水が満たされた袋は、一体になって防護壁４１を形成する。
【００３６】
本実施例によれば、走行する複数のロボットを連結して防護壁４１の一部としたので、より効率的に防護壁４１を形成できる。なお、上記各実施例では特定の放射線源により放射線被ばくの恐れがある環境について述べたが、建屋内が放射性物質に汚染されたような場合には、防護壁を形成しないで負傷者の搬出を優先することにより、人命確保を図るようにしても良いことは言うまでも無い。
【００３７】
【発明の効果】
以上述べたように本発明の救助用ロボットシステムによれば、放射線にさらされる恐れのある原子力関連施設内の災害現場等の人が近づきにくい災害現場において、救助者が災害現場に立ち入ることなく、素速く現場に質量の大きな放射線防護壁を形成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る救助用ロボットシステムの一実施例の稼動状態を説明する図。
【図２】図１に示した救助用ロボットシステムの動作方法を説明する図。
【図３】図１に示した救助用ロボットシステムの動作方法を説明する他の図。
【図４】図１に示した救助用ロボットシステムの動作方法を説明するさらに他の図。
【図５】図１に示した救助用ロボットシステムの動作方法を説明するさらに他の図。
【図６】図１に示した救助用ロボットシステムの動作方法を説明するさらに他の図。
【図７】図１に示した救助用ロボットシステムの動作方法を説明するさらに他の図。
【図８】図１に示した救助用ロボットシステムの動作方法を説明するさらに他の図。
【図９】図１に示した救助用ロボットシステムの動作方法を説明するさらに他の図。
【図１０】図１に示した救助用ロボットシステムの動作方法を説明するさらに他の図。
【図１１】図１に示した救助用ロボットシステムの動作方法を説明するさらに他の図。
【図１２】本発明に係る救助用ロボットシステムの他の実施例の稼動状態を説明する図。
【図１３】本発明に係る救助用ロボットシステムのさらに他の実施例の上面図および側面図。
【図１４】図１３に示した救助用ロボットシステムが備える送水作業用ロボットの詳細図。
【図１５】図１３に示した救助用ロボットシステムの動作を説明する図。
【符号の説明】
１…自走ロボットシステム、２…ホース、３…袋、４…延長配管、５…担架、６…制御装置、７…送水装置、８…コネクタ、９…親機、10…子機、11…事故現場、12…安全な場所、13…負傷者、14…カメラ、15…カメラ、16…放射線源、17…延長配管の先端部、18…コネクタ、20…防護壁、21…引き寄せ機構、23…車輪、24…ウインチ、25…担架台車、26…庇、27…車輪、28…担架台車、29…巻き上げ機構、30…ロープ、31…車両、33…ベルト、34…制御装置、36…ロボット、39…リール、40…ホース、41…防護壁。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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