(57)【要約】【課題】原子炉格納内の構成部材に対して部品を取り出す作業マニピュレータの低周波振動をキャンセルする原子炉内作業装置を提供する。【解決手段】原子炉格納容器内に挿入され、原子炉格納容器内の構成要素に対する処理を行う作業ツールが装着された作業マニピュレータ３２Ａ，３２Ｂと、作業マニピュレータの複数の関節の各々に設けられ、関節の位置および姿勢を検出するとともに作業マニピュレータの振動を検出する機器状態取得センサ群４０と、原子炉格納容器内での位置を可変とするように作業マニピュレータを移動可能に保持する搬送装置２００と、作業マニピュレータおよび搬送装置を遠隔操作する操作装置４２と、検出された関節の位置および姿勢と操作装置からの操作指令とに基づいて、検出された振動のうち所定の周波数域の振動を抑制するように搬送装置を駆動制御する振動抑制装置４５とを備える。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉格納容器内に挿入され、前記原子炉格納容器内の構成要素に対する処理を行う作業ツールが装着された作業マニピュレータと、
前記作業マニピュレータの複数の関節の各々に設けられ、関節の位置および姿勢を検出する位置姿勢検出装置と、
前記原子炉格納容器内での位置を可変とするように前記作業マニピュレータを移動可能に保持する搬送装置と、
前記作業マニピュレータおよび前記搬送装置を遠隔操作する操作装置と、
前記作業マニピュレータの振動を検出する振動検出装置と、
前記検出された関節の位置および姿勢と前記操作装置からの操作指令とに基づいて、前記検出された振動のうち所定の周波数域の振動を抑制するように前記搬送装置を駆動制御する振動抑制装置とを備えることを特徴とする原子炉内作業装置。
【請求項２】
請求項１に記載の原子炉内作業装置において、
前記操作装置から前記作業マニピュレータを操作する操作指令が出力されたとき、前記振動抑制装置は、前記振動検出装置で検出される振動を抑制するように前記操作指令を補正した補正指令信号で前記作業マニピュレータを駆動することを特徴とする原子炉内作業装置。
【請求項３】
請求項１に記載の原子炉内作業装置において、
前記搬送装置は、水平の面内のＸＹ方向に移動する少なくとも１つのＸＹテーブル装置を有し、前記作業マニピュレータを前記ＸＹテーブル装置に保持する移動台車を備え、
前記振動抑制装置は、前記振動検出装置からの振動信号と、前記位置姿勢検出装置から出力される前記作業マニピュレータの関節の位置および姿勢のデータとから、前記作業マニピュレータの先端の前記所定の周波数域の振動を抑えるように前記ＸＹテーブル装置の移動量と前記作業マニピュレータの各関節の動作量を算出して、前記ＸＹテーブル装置と前記作業マニピュレータの動作を制御することを特徴とする原子炉内作業装置。
【請求項４】
請求項３に記載の原子炉内作業装置において、
前記振動抑制装置は、
前記振動検出装置の出力信号から振動の周波数スペクトルを算出する振動量算出部と、
前記周波数スペクトルから、前記所定の周波数域の固有振動の周波数と振幅を、抑制すべき振動のデータとして算出する振動抑制量算出部と、
前記位置姿勢検出装置からの出力信号から前記作業マニピュレータの各関節の位置および姿勢を位置姿勢データとして算出する機器位置姿勢算出部と、
前記抑制すべき振動のデータと前記位置姿勢データとから、前記作業マニピュレータの各関節の動作量と、前記作業マニピュレータを移動するための前記ＸＹテーブル装置の移動量とを算出する作業マニピュレータ制御量算出部と、
前記作業マニピュレータの各関節の動作量と前記ＸＹテーブル装置の移動量とを前記作業マニピュレータおよび前記ＸＹテーブル装置のそれぞれの駆動装置に出力する動作量出力部とを備えることを特徴とする原子炉内作業装置。
【請求項５】
請求項１に記載の原子炉内作業装置において、
前記移動台車を吊り下げて原子炉格納容器内の水平面内での位置と高さ方向での位置を可変とする走行クレーンをさらに有し、
前記吊下げ移動台車は、原子炉圧力容器の内周面にガイドローラを介して突っ張り支持する突っ張り支持装置を備え、
前記走行クレーンで前記移動台車を高さ方向に上下動するとき、前記ガイドローラは前記原子炉圧力容器の内周面に接触して回転することを特徴とする原子炉内作業装置。
【請求項６】
請求項１に記載の原子炉内作業装置において、
前記搬送装置は、原子炉格納容器を覆うように設けられた走行クレーンと、
前記走行クレーンに基端が取り付けられ、前記原子炉格納容器の軸心方向に伸縮する伸縮管とを有し、
前記伸縮管の先端に前記少なくとも１つの作業マニピュレータが装着されていることを特徴とする原子炉内作業装置。
【請求項７】
請求項１に記載の原子炉内作業装置を制御する制御方法であって、
前記振動検出装置の出力信号から振動の周波数スペクトルを算出し、
前記周波数スペクトルから、所定の周波数域の周波数と振幅を、抑制すべき振動のデータとして算出し、
前記位置姿勢検出装置の出力信号から前記作業マニピュレータの関節の位置および姿勢を位置姿勢データとして算出し、
前記抑制すべき振動のデータと前記位置姿勢データとから、前記作業マニピュレータの各関節の動作量と、前記作業マニピュレータを移動するための前記搬送装置の移動量とを算出し、
前記作業マニピュレータの各関節の動作量と前記搬送装置の移動量とを前記作業マニピュレータの各関節および前記搬送装置のそれぞれの駆動装置に出力して、前記作業マニピュレータの先端での前記所定の周波数域の振動を抑えることを特徴とする原子炉内作業装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に、沸騰水型原子炉内からの炉内構造物の取出作業に好適な原子炉内作業装置およびその装置を使用した作業方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
沸騰水型原子力プラント等の原子力プラントでは、複数の構造物および核燃料物質を含む複数の燃料集合体が、原子炉内に内蔵されている。そして、原子炉内に装荷されてから所定の運転サイクル数での原子炉の運転を経験した燃料集合体は、使用済燃料集合体として原子炉内から原子炉外に搬出されている。また、構造物の取替えや補修も定期的に実施されている。
【０００３】
沸騰水型原子力プラントにおける原子炉圧力容器内構造物（炉内構造物）の撤去方法の一例が、特許文献１に記載されている。原子炉内の構造物あるいは部材は、原子炉建屋内の運転床に設置された移動台車に搭載した作業装置を用いて原子炉内から取り出され、原子炉建屋内に設けられた貯蔵プールに搬送される。
【０００４】
特許文献１に記載された構造物の原子炉内からの撤去方法は、沸騰水型原子力プラントの原子炉圧力容器内の核燃料物質が、健全な燃料集合体内に存在している場合において炉内から構造物を搬出する方法である。このような原子炉圧力容器内の部材や部品の取出は、原子炉建屋上部に設けられた天井クレーンに取り付けられた長尺の伸縮管や、天井クレーンに吊り下げられた作業マニピュレータや工具等によって行われる。
【０００５】
スリーマイル原子力発電所の原子力プラントのように、原子炉内の炉心に装荷している燃料集合体に含まれる核燃料物質が溶融する事故が発生した場合、あるいは燃料棒が破損したような場合は、溶融した核燃料物質、破損した燃料棒および原子炉内構造物の速やかな切除・取出を行い、放射線遮蔽ならびに冷却等が行える場所（容器）に移動する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第２９８７０７０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
原子炉内の部品を撤去する際に原子炉内部の部品の切除・取出を行う作業装置は、原子炉建屋上部のクレーンから長い距離離れて吊り下げられている。そのため、この作業装置が動作したり、クレーンが移動した場合、作業装置が低周波で揺れて移動（振動）する。その結果、作業装置が定位置で安定した動作を行うには揺れ（振動）が充分減少するまで待機しながら行っていた。すなわち、原子炉内部の部品の切除・取出に多大の時間を要していた。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）請求項１に記載の発明は、原子炉格納容器内に挿入され、原子炉格納容器内の構成要素に対する処理を行う作業ツールが装着された作業マニピュレータと、作業マニピュレータの複数の関節の各々に設けられ、関節の位置および姿勢を検出する位置姿勢検出装置と、原子炉格納容器内での位置を可変とするように作業マニピュレータを移動可能に保持する搬送装置と、作業マニピュレータおよび搬送装置を遠隔操作する操作装置と、作業マニピュレータの振動を検出する振動検出装置と、検出された関節の位置および姿勢と操作装置からの操作指令とに基づいて、検出された振動のうち所定の周波数域の振動を抑制するように搬送装置を駆動制御する振動抑制装置とを備えることを特徴とする。
（２）請求項７に記載の発明は、請求項１に記載の原子炉内作業装置を制御する制御方法であって、振動検出装置の出力信号から振動の周波数スペクトルを算出し、周波数スペクトルから、所定の周波数域の周波数と振幅を、抑制すべき振動のデータとして算出し、位置姿勢検出装置の出力信号から作業マニピュレータの関節の位置および姿勢を位置姿勢データとして算出し、抑制すべき振動のデータと位置姿勢データとから、作業マニピュレータの各関節の動作量と、作業マニピュレータを移動するための搬送装置の移動量とを算出し、作業マニピュレータの各関節の動作量と搬送装置の移動量とを作業マニピュレータの各関節および搬送装置のそれぞれの駆動装置に出力して、作業マニピュレータの先端での所定の周波数域の振動を抑えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、原子炉格納容器内の構成部材の切除・取出を行う作業マニピュレータの振動を抑制するようにしたので、原子炉格納容器内の構成部材の切除・取出を短時間に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態の原子炉内作業装置が適用される沸騰水型原子力プラントの一例を示す図である。
【図２】第１の実施形態の原子力プラントにおける核燃料物質および炉内構造物の搬出手順を説明する図である。
【図３】第１の実施形態の原子炉内作業装置の構成を示す図である。
【図４】第１の実施形態の原子炉内作業装置の作業マニピュレータと移動台車の正面図である。
【図５】第１の実施形態の原子炉内作業装置の作業マニピュレータと移動台車の平面図である。
【図６】第１の実施形態の原子炉内作業装置の制御ブロック図である。
【図７】図６の機器制御量生成部４９の詳細構成を示す図である。
【図８】第１の実施形態の原子炉内作業装置を構成する吊下げ移動台車の移動手順である。
【図９】第１の実施形態の原子炉内作業装置と走行クレーンを制御する制御装置の処理フローである。
【図１０】図９の処理フローのステップＳ２４（機器動作生成処理）の詳細フローである。
【図１１】第２の実施形態の原子炉内作業装置が適用される沸騰水型原子力プラントの一例を示す図である。
【図１２】第２の実施形態の原子炉内作業装置の伸縮管を説明する図である。
【図１３】第２の実施形態の原子炉内作業装置と走行クレーンを制御する制御装置の処理フローである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明による原子炉内作業装置の実施形態を図面を参照して説明する。
本発明による原子炉内作業装置は、原子炉格納容器内に設置されている機器や構成部材、あるいは、核燃料物質を炉外へ取り出すための装置である。原子炉内作業装置は、原子炉格納容器内で操作される各種工具付きの作業マニピュレータを搬送装置で保持し、搬送装置を原子炉格納容器内で移動させて作業マニピュレータで各種の処理、作業を行う。本発明はとくに、作業マニピュレータの振動抑制を行うものである。
（第１の実施形態）
本発明による原子炉内作業装置を沸騰水型原子力プラントに適用した第１の実施形態を、図１〜図１０を参照して説明する。
【００１２】
（沸騰水型原子力プラントの概略構造）
まず、第１の実施の形態である沸騰水型原子力プラントの概略構造を、図１を参照して説明する。
沸騰水型原子力プラントは、原子炉１および原子炉格納容器（以下、ＰＣＶという）２を備えている。ＰＣＶ２は、原子炉建屋３内に設置されて、上端部に上蓋４が取り付けられて密封されている。ＰＣＶ２は内部に形成されたドライウェル５、および冷却水が充填された圧力抑制プールが内部に形成された圧力抑制室６を有する。ドライウェル５に連絡されるベント通路の一端が、圧力抑制室６内の圧力抑制プールの冷却水中に浸漬されている。上蓋４の真上に複数に分割された放射線遮蔽体であるシールドプラグ７が配置され、これらのシールドプラグ７が、原子炉建屋３の運転床に設置されている。
【００１３】
原子炉１は、上蓋８が取り付けられて構成される原子炉圧力容器（以下、ＲＰＶという）９、核燃料物質を含む複数の燃料集合体が装荷された炉心１０、気水分離器１１および蒸気乾燥器１２等を備えている。炉心１０、気水分離器１１および蒸気乾燥器１２はＲＰＶ９内に配置される。ＲＰＶ９内に設置された炉心シュラウド１３が、炉心１０を取り囲んでいる。炉心１０内に装荷された各燃料集合体は、下端部が炉心支持板１４によって支持され、上端部が上部格子板（図示せず）によって保持される。
【００１４】
気水分離器１１は炉心１０の上端部に位置する上部格子板よりも上方に配置され、蒸気乾燥器１２が気水分離器１１の上方に配置される。複数の制御棒案内管１５が炉心１０の下方に配置され、複数の制御棒案内管１５を含むサポートシリンダ１６が形成されている。
【００１５】
炉心１０内の燃料集合体間に出し入れされて原子炉出力を制御する制御棒（図示せず）が、各制御棒案内管１５内に配置されている。複数の制御棒駆動機構ハウジング１７が、ＲＰＶ９の下鏡に取り付けられている。制御棒駆動機構（図示せず）が、それぞれの制御棒駆動機構ハウジング１７内に設置され、制御棒案内管１５内の制御棒と連結されている。
【００１６】
ＲＰＶ９内に設置された気水分離器１１、蒸気乾燥器１２、上部格子板、炉心シュラウド１３、炉心支持板１４、サポートシリンダ１６、制御棒案内管１５、炉心シュラウド下部胴は、炉内構造物である。ＲＰＶ９は、ＰＣＶ２内の底部に設けられたコンクリートマット１９上に設けられた筒状のペデスタル２０上に据え付けられている。筒状のγ線遮蔽体２１が、ペデスタル２１の上端に設置され、ＲＰＶ９を取り囲んでいる。
【００１７】
このような沸騰水型原子力プラントにおいて、原子炉がスクラムされて原子炉出力が低下した状態において、一時的に、沸騰水型原子力プラントの電流を供給する全部の電源が消失して非常用炉心冷却系が作動しなかった状態が生じたことを想定する。
【００１８】
全部の電源が消失して非常用炉心冷却系のポンプ等が作動しなくなり、炉心１０内の各燃料集合体内の冷却が損なわれた場合には、燃料集合体に含まれる核燃料物質が溶融し、溶融した核燃料物質がＲＰＶ９の底部に落下する可能性がある。万が一、このような溶融核燃料物質のＲＰＶ９の底部への落下が生じた場合には、この溶融核燃料物質のＲＰＶ９外への搬出が行われる。また、溶融核燃料物質の落下が生じている沸騰水型原子力プラントについては、廃炉処理が実施される。
【００１９】
このような廃炉処理において、図１に符号２９で示す原子炉内作業装置２９を構成する作業マニピュレータ３２Ａ，３２Ｂ（図４参照）を用いて炉内の構成部材を切除して外部へ排出したり、核燃料物質を把持して外部へ排出する。作業マニピュレータ３２Ａ，３２Ｂは移動台車３０（図４参照）に装着されている。
【００２０】
（原子炉内作業装置を用いた作業手順概略）
第１の実施の形態による原子炉内作業装置２９を用いて核燃料物質及び炉内構造物の搬出する手順を図２を参照して説明する。
核燃料物質の搬出を行うに当たり障害物を撤去する（ステップＳ１）。例えば、損傷を受けた原子炉建屋の運転床上に、核燃料物質の搬出を行うに際しての障害物が存在している場合には、クローラクレーン（図示せず）等を用いて、これらの障害物が撤去される。
【００２１】
原子炉建屋の上方に走行クレーン２５を設置する（ステップＳ２）。図１に示されるように、原子炉建屋３の対向する各側壁のうち１つの側壁の外側に、複数本の支持部材２２Ａ、２２Ｂを設置する。ガイドレール２３Ａがこれらの支持部材２２Ａの上端に設置される。各側壁のうち他の側壁の外側に、複数本の支持部材２２Ｂを設置する。ガイドレール２３Ｂがこれらの支持部材２２Ｂの上端に設置される。対向する支持部材２２Ａと支持部材２２Ｂが、原子炉建屋１の運転床上におかれた梁２８によって連結されている。門型の走行クレーン２５がクローラクレーンを用いてガイドレール２３Ａ、２３Ｂ上に設置される。走行クレーン２５は、ガイドレール２３Ａ、２３Ｂに沿って移動する走行台車２４、および走行台車２４に設けられて走行台車２４上をガイドレール２３Ａ、２３Ｂと直交する方向に移動する横行台車２６を有している。横行台車２６には、ワイヤ巻取り装置２７が設けられる。
【００２２】
ワイヤ巻取り装置２７で繰り出し繰り込まれるワイヤには、炉内作業用先端ツールを有する作業マニピュレータ３２Ａ，３２Ｂを搭載した移動台車３０が吊り下げられている。
【００２３】
核燃料物質の放出を抑制するために、シールドプラグ７の上部に遮蔽室（図示せず）を設置する（ステップＳ３）。なお、シールドプラグ７は、原子炉内での作業の説明を行うために示している。後述するように、図１のようにＲＰＶ（原子炉圧力容器）９内で核燃料物質および炉内構造物の撤去作業を行う装置は、当然ながらこのシールドプラグ７を取り去った状態で行う。
【００２４】
遮蔽室内でシールドプラグ７の撤去・搬出準備を完了後、遮蔽室外へ搬出する（ステップＳ４）。
ＰＣＶ２の上蓋４を取り外す（ステップＳ５）。本ステップでは、通常作業時に使用する専用機械を用いる。ただし、専用機械を利用できない場合は、別途ボルト切断・撤去等を行う特殊工具により対応する。
【００２５】
ＲＰＶ９の上蓋８を取り外す（ステップＳ６）。本ステップでも、通常作業時に使用する専用機械を用いる。ただし、専用機械を利用できない場合は、別途ボルト切断・撤去等を行う特殊工具により対応する。
【００２６】
原子炉１の上部が開放された後、走行台車２４および横行台車２６で移動台車３０の吊下げ位置を調整し、作業マニピュレータ３２Ａ，３２ＢをＲＰＶ９内へ挿入する（ステップＳ７）。
【００２７】
ＲＰＶ９の上部に内蔵された気水分離器１１および蒸気乾燥器１２を搬出する（ステップＳ８）。
【００２８】
その後、上部格子板とＲＰＶ９との接続部を作業マニピュレータ３２Ａと３２Ｂの先端ツールを用いて切断し、搬出する（ステップＳ９）。
【００２９】
さらに、今後の作業計画立案等へ利用するため、移動台車３０に取り付けられた各種の適切なセンサや測定器を用いて炉心状態の把握、例えば炉心およびその周辺の構造物等の形状計測や溶融した核燃料物質の位置情報取得等を実施する（ステップＳ１０）。
最後に、溶融した核燃料物質及びそれらが付着した炉内構造物の搬出作業を実施する（ステップＳ１１）。なお、原子炉内作業装置２９は、主にステップＳ１１の作業に用いるものである。
【００３０】
（振動抑制の必要性について）
本発明の原子炉内作業装置による作業は、移動台車３０をＲＰＶ９の内面に固定せずに行われる第１の作業と、移動台車３０をＲＰＶ９の内面に固定して行われる第２の作業が含まれる。
【００３１】
第１の作業では、固定した移動台車３０の上下高さ位置を変更する際は移動台車３０のＲＰＶ９への固定は解除し、ワイヤ巻取り装置２７によるワイヤ巻取り、巻き戻し操作を行う。移動台車３０の外周に設けたガイドローラ３３Ａ〜３３Ｈ（図５）がＲＰＶ９の内面に接して回転しながら移動台車３０がＲＰＶ９内を上下に移動する。この動作時には、ワイヤ巻取り装置２７によるワイヤ巻取り、巻き戻し開始、停止に伴い移動台車３０に上下、前後、左右方向の振動が発生する。
【００３２】
第２の作業では、移動台車３０がＲＰＶ９の内面に固定されているので、作業マニピュレータ３２Ａ，３２Ｂに加わる振動は、後述する作業マニピュレータ移動用ＸＹテーブル装置３７（図５）の起動、停止に伴う振動である。
【００３３】
本実施形態では、このような振動を抑制する動作を行うように作業マニピュレータ３２Ａと３２Ｂの姿勢を制御したり、ＸＹ移動テーブル装置３７を駆動して振動を速やかに減衰させる。
【００３４】
（原子炉内作業装置）
図３に示すように、原子炉内作業装置２９は、原子炉格納容器内で操作される各種工具である作業ツール付きの作業マニピュレータ３２Ａ，３２Ｂと、この作業マニピュレータ３２Ａ，３２Ｂを保持してＸＹ方向の位置制御を行う吊下げ移動台車３０と、吊下げ移動台車３０をＲＰＶ９内の適所に位置決めする移動装置２００と、作業マニピュレータ３２Ａ，３２Ｂの位置、振動などの状態を検出する各種センサ群である機器状態取得センサ群４０と、作業マニピュレータ３２Ａ，３２Ｂの原子炉格納容器内での位置、動作を制御する制御装置４５と、作業マニピュレータ３２Ａ，３２Ｂおよび吊下げ移動台車３０を操作する操作器４２と備えている。移動台車３０と移動装置２００により搬送装置が構成される。
【００３５】
以下、原子炉作業装置２９の構成要素のそれぞれについて説明する。
−吊下げ移動台車と作業マニピュレータ−
図４および図５は、移動台車３０と作業マニピュレータ３２Ａ，３２Ｂの詳細を説明する図である。図４は作業マニピュレータ３２Ａ，３２Ｂの正面図、図５は移動台車３０の上面図である。
吊下げ移動台車３０には作業マニピュレータ３２Ａ，３２Ｂが搭載されている。作業マニピュレータ３２Ａと３２Ｂは、それぞれ複数の関節を有する多関節ロボットアームで構成されている。関節には、関節駆動用のモータと、関節の角度を検出するロータリエンコーダとが設けられている。作業マニピュレータ３２Ａと３２Ｂの姿勢は、モータで関節の角度を制御して行われ、ロータリエンコーダで検出する関節の角度に基づいて、作業マニピュレータ３２Ａ，３２Ｂの先端のローカルな位置が検出される。
【００３６】
ローカルな位置は作業マニピュレータ３２Ａ，３２Ｂに定義した座標系で表される。たとえば、後述する作業マニピュレータ３２Ａ，３２Ｂが搭載された台車３０の中心軸、すなわち、ＲＰＶ９の軸心を原点としたグローバル座標系を定義するとき、作業マニピュレータのローカルな座標系の中心は、グローバル座標系の特定の座標位置で定義される。作業マニピュレータ３２Ａ，３２Ｂのローカル座標で表される位置は、グローバル座標系の座標位置に変換されて使用される。
【００３７】
吊下げ移動台車３０は、ワイヤ３１Ａ、３１Ｂによって、横行台車２６に設置したワイヤ巻き取り装置２７に吊り下げられている。吊下げ移動台車３０は、ＸＹテーブル装置３７と、ＸＹテーブル装置３７が搭載されたＸＹテーブル設置リング３５と、ＸＹテーブル設置リング３５に支持された伸縮リング３４と、伸縮リング３４の外周に４５度ピッチで設けられ、原子炉内作業装置２９をＲＰＶ９の内壁に沿って移動するためのガイドローラ３３Ａ〜３３Ｈと、ＲＰＶ９内壁の形状の変化に対応して伸縮リング３４の直径を変化させる伸縮リンク３６Ａ〜３６Ｄとを備えている。
【００３８】
ＸＹテーブル装置３７は、ベース部３７Ａと、ベース部３７Ａの上にＸ方向に移動可能に搭載されたＸ方向移動テーブル３８Ａ，３９Ａと、Ｘ方向移動テーブル３８Ａ，３９Ａの上にＹ方向に移動可能に搭載されたＹ方向移動テーブル３８Ｂ，３９Ｂと、ベース部３７ＡをＸＹテーブル設置リング３５に旋回可能に搭載するためのベース部回転支持部３７Ｂとを備える。ＸＹテーブル回転支持部３７Ｂは、例えばＸＹテーブル装置３７がＸＹテーブル設置リング３５上に設けられたレール（不図示）の上を回転移動できるような構造となっている。Ｘ方向移動テーブル３８Ａ，３９ＡとＹ方向移動テーブル３８Ｂ，３９ＢとによりＸＹ移動テーブル３８，３９を構成する。
【００３９】
Ｘ方向移動テーブル３８Ａに設置されたＹ方向移動テーブル３８Ｂには作業マニピュレータ３２Ａが、Ｘ方向移動テーブル３９Ａに設置されたＹ方向移動テーブル３９Ｂには作業マニピュレータ３２Ｂが取り付けられている。２つの作業マニピュレータ３２Ａと３２Ｂは独立に制御される。作業マニピュレータ３２Ａ、３２Ｂの先端には炉内作業用ツールが装着されている。この作業ツールは、切断、把持等の任意の作業を協調して実施することができる。
作業マニピュレータ３２Ａと３２Ｂの構造や先端の作業ツールは、目的とする作業によって交換される。図４では、搬出作業で発生する切断・切削等の作業ができる構成としている。
【００４０】
ガイドローラ３３Ａ〜３３Ｈは吊下げ移動台車３０の外周に複数個備えられている。ワイヤ巻き取り装置２７で吊り下げられた吊下げ移動台車３０が上下移動するとき、ガイドローラ３３Ａ〜３３ＨはＲＰＶ９の内壁に接触して回転する。そのため、吊下げ移動台車３０は安定して滑らかに上下動することができる。
【００４１】
ＲＰＶ９内壁の形状の変化に対応して伸縮リンク３６Ａ〜３６Ｄを伸縮して伸縮リング３４の直径を変化させ、ＸＹテーブル装置３７が搭載されたＸＹテーブル設置リング３５をＲＰＶ９の内面に固定することができる。ガイドローラ３３Ａ〜３３Ｈには、ＲＰＶ９内壁への圧力を検出する突っ張り力センサが組み込まれている。各ガイドローラ３３Ａ〜３３Ｈの突っ張り力センサの出力がほぼ同じ大きさとなるように、制御装置４５は伸縮リンク３６Ａ〜３６Ｄの長さを調節する。突っ張り力センサは、図６で後述する機器状態取得センサ群４０に含まれる。
【００４２】
ガイドローラは３個以上設けられていれば、吊下げ移動台車３０がＲＰＶ９内を安定して移動できるが、ＲＰＶ９の内壁への圧力を分散する目的から、３個以上の複数個備えることが好ましい。また、ＲＰＶ９のシャラグと干渉しないように設けることが好ましい。図５に示す例では、８個のガイドローラ３３Ａ〜３３Ｈを設けた吊下げ移動台車３０が示されているが、これは８個のシャラグが設けられているような原子炉格納容器に適合した構成である。
【００４３】
なお、図４の説明で述べたワイヤ３１Ａ、３１Ｂ（実施は４本のワイヤで吊り下げる）は、ＸＹテーブル装置３７が設置されたＸＹテーブル設置リング３５に９０°ピッチで円周上に固定されている。したがって、ＸＹテーブル装置３７全体の回転は９０°より狭い範囲である。
【００４４】
以上説明したように、作業マニピュレータ３２Ａ，３２Ｂは、走行クレーン２５と、移動台車３０に設けられたＸＹテーブル装置３７による搬送装置でグローバル座標系での位置が調整される。
【００４５】
−各種センサ群−
各種センサ群、すなわち、機器状態取得センサ群４０について具体的に説明する。
走行クレーン２５は走行台車２４と横行台車２６の電動モータにより、グローバル座標系のＸＹ水平面内で移動する。走行クレーン２５の位置情報は電動モータの回転数を検出する回転数センサからの信号で算出される。ワイヤ巻取り装置２７は、図示しない巻取り電動モータにより駆動される。吊下げ台車３０の原子炉格納容器内での高さ位置情報は、ワイヤ巻取り装置２７からのワイヤの繰り出し量、繰り込み量から算出される。したがって、吊下げ台車３０の高さ位置情報は巻取り電動モータの回転数を検出する回転数センサからの信号で算出される。
【００４６】
第１作業マニピュレータ３２Ａは第１Ｙテーブル３８Ｂに搭載され、第１Ｘテーブル用モータと第１Ｙテーブル用モータでＸＹ位置が制御される。第１Ｘテーブル用モータと第１Ｙテーブル用モータの回転軸にはロータリエンコーダが設けられ、各ロータリエンコーダにより各モータの回転量が検出される。これらのロータリエンコーダの出力値により第１作業マニピュレータ３２ＡのＸＹ位置情報が算出される。
【００４７】
第２作業マニピュレータ３２Ｂは第２Ｙテーブル３９Ｂに搭載され、第２Ｘテーブル用モータと第２Ｙテーブル用モータでＸＹ位置が制御される。第２Ｘテーブル用モータと第２Ｙテーブル用モータの回転軸にはロータリエンコーダが設けられ、各ロータリエンコーダにより各モータの回転量が検出される。これらのロータリエンコーダの出力値により第２作業マニピュレータ３２ＢのＸＹ位置情報が算出される。ＸＹテーブル設置リング３５には、移動台車３０の傾斜を検出する傾斜角センサが搭載されている。傾斜角センサからの出力信号は、ローカル座標系の位置座標をグローバル座標系の位置座標に変換する際に使用される。
【００４８】
作業マニピュレータ３２Ａ，３２Ｂの先端の作業ツールの振動量は、移動台車３０に設けた加速度センサ、あるいは、作移動台車３０に設けたひずみゲージにより検出することができる。あるいは、吊り下げ移動台車３０にレーザ距離計を設置し、ＲＰＶ９内面からの反射光を測定することにより、レーザ距離計とＲＰＶ９内面との距離に対応した信号が出力され、この出力信号により作業マニピュレータ３２Ａ，３２Ｂの先端作業ツールの振動を検出することができる。
機器状態取得センサ群４０は、以上説明した各種センサを含むものである。
【００４９】
振動センサで検出した振動に基づいて、作業マニピュレータ３２Ａ、３２Ｂの作業ツールの先端の振動を推定し、作業ツール先端の振動を抑制するように、各種アクチュエータに振動抑制制御量を与える。
【００５０】
各種センサ群には作業環境計測センサ４１も含まれる。
作業環境計測センサ４１は、ＲＰＶ９の内面をレザーで計測するレーザ距離計と、原子炉格納容器やＲＰＶ内を撮影するカメラを含み、レーザ距離計とカメラは吊下げ移動台車３０に設置されている。レーザ距離計からの検出信号に基づいて、ＲＰＶ９の内面形状が算出される。カメラにより原子炉格納容器やＲＰＶ９の内部が撮影される。原子炉格納容器やＲＰＶ９が損傷している可能性もあり、カメラにより撮影した画像に基づいて、原子炉格納容器やＲＰＶ９の内面の状況や、内部機器や構成部材の状況を撮影してモニタに表示される。
【００５１】
−制御系−
図６は原子炉内作業装置２９の制御ブロック図である。
制御装置４５は、操作器４２の操作量入力部４３からの操作情報に基づいて、走行クレーン２５と、ワイヤ巻取り装置２７と、第１および第２Ｘテーブル３８Ａ，３９Ａと、第１および第２Ｙテーブル３８Ｂ，３９Ｂと、伸縮リンク３６Ａ〜３６Ｄと、作業マニピュレータ３２Ａ、３２Ｂのそれぞれの駆動アクチュエータの動作量を算出してこれらを駆動する。
【００５２】
操作器４２は、操作量入力部４３と、作業マニピュレータ３２Ａ，３２Ｂの駆動状態や原子炉格納容器やＲＰＶ９内の映像を表示するモニタ４４とを備えている。操作器４２は、原子炉格納容器から離れた管理センタに設置され、作業マニピュレータ３２Ａ、３２Ｂは遠隔操作される。
【００５３】
制御装置４５は、機器状態データ算出部４６と、作業環境認識部４７と、操作量算出部４８と、機器制御量生成部４９と、機器状態送信部５０とを備えている。制御装置４５は、各種センサ群４０からの信号に基づいて、作業マニピュレータ３２Ａ，３２Ｂの先端工具の振動を抑制するための抑制制御量を算出し、駆動アクチュエータへ駆動抑制動作を指令する。振動抑制は、一または二以上の駆動アクチュエータに抑制制御量を与えて行われる。
【００５４】
制御装置４５の各構成要素について説明する。
機器状態データ算出部４６は、機器状態取得センサ群４０に含まれる各種モータの回転量を検出するセンサ出力に基づいて、後述する機器制御量生成部４９で各機器の位置姿勢を算出するための機器状態データを算出する。また、機器状態取得センサ群４０に含まれる振動センサのセンサ出力に基づいて、後述する機器制御量生成部４９で作業マニピュレータ先端の振動を算出するための機器状態データを算出する。
作業環境認識部４７は、作業環境計測センサ４１からの信号に基づいて作業環境、たとえば原子炉内壁の形状を認識して、原子炉内面の壁面形状データを算出する。
【００５５】
操作量算出部４８は、操作器４２の操作量入力部４３からの入力データに基づき、操作量を算出する。操作量入力部４３から入力されるデータは、たとえば作業マニピュレータ３２Ａ、３２Ｂの位置や動作を指定するデータであり、これに基づいて作業マニピュレータ３２Ａ、３２Ｂの現在位置からの移動量や作業マニピュレータ先端の動作量が操作量算出部４８で算出される。作業マニピュレータ３２Ａ、３２Ｂを所定の位置に移動するためには、上記の複数の機器を駆動する必要があり、これらの機器の制御量が機器制御量生成部４９で算出される
【００５６】
機器制御量生成部４９は、機器状態データ算出部４６から機器状態データを、作業環境認識部４７からＲＰＶ９の内面形状データを、操作量算出部４８から操作量をそれぞれ入力して、上記の各機器を駆動するための制御量を生成する。
すなわち、機器制御量生成部４９は、操作量入力部４３からの操作量データに基づき、走行クレーン２５、ワイヤ巻取り装置２７、吊下げ移動台車３０、作業マニピュレータ３２Ａ、３２Ｂ等をそれぞれ駆動するための制御量を生成し、これらの各機器を駆動する制御信号を各機器に送信する。
【００５７】
機器制御量生成部４９の詳細構成を図７に示す。
機器制御量生成部４９は、機器状態データ算出部４６、作業環境認識部４７、操作量算出部４８からの出力データを格納する記憶部６６を備える。
機器状態データ算出部４６から出力される振動をあらわす機器状態データに基づいて、作業マニピュレータ３２Ａ、３２Ｂの作業ツール先端の振動量を算出する振動量算出部６１と、算出された振動量から振動抑制制御量を算出する振動抑制制御量算出部６２と、機器状態データから各機器の位置や姿勢を算出する機器位置姿勢算出部６３と、振動抑制制御量および各機器の位置姿勢に対応して、作業マニピュレータ３２Ａ、３２Ｂの各関節の駆動部の駆動量を算出する作業マニピュレータ動作量算出部６４と、算出された作業マニピュレータ関節の各駆動部の駆動量の信号を作業マニピュレータ３２Ａ、３２Ｂの各関節の駆動部に出力する動作量出力部６５とを備える。
【００５８】
後述するように、振動算出部６１、振動抑制制御量算出部６２、機器位置姿勢算出部６３、作業マニピュレータ動作量算出部６４での算出処理では、記憶部６６に格納された各種データが読み出されて処理される。
【００５９】
（制御装置の動作と各機器の駆動制御の概略）
上記で説明した原子炉内作業装置２９の駆動動作について概略を説明する。
走行クレーン２５、ワイヤ巻取り装置２７、吊下げ移動台車３０、作業マニピュレータ３２Ａ、３２Ｂの各駆動部に設置した移動量および振動量を検出する機器状態取得センサ群４０の出力が、機器状態データ算出部４６へ供給される。
【００６０】
各機器の位置は、機器毎に設定されたローカル座標系から見た値で算出され、操作員が任意に設定したグローバル座標系の原点、例えば、吊下げ移動台車３０のリング中心を原点とする座標系の値へと座標変換される。また、吊下げ移動台車３０に設置した壁面形状計測用の作業環境計測センサ４１の出力が、作業環境認識部４７へ供給される。
【００６１】
一方、操作器４２の操作量入力部４３から、目標とする作業マニピュレータ３２の先端位置姿勢が操作量算出部４８へ入力され、作業マニピュレータ３２の位置および姿勢を表わす目標位置姿勢データが算出される。また、機器状態データ算出部４６では、機器状態取得センサ群４０の複数のセンサからの出力に基づいて、各機器の位置姿勢を算出するための機器状態データを算出する。作業環境認識部４７では、壁面形状などのデータが算出される。
機器状態データ、壁面形状データ、目標位置データは、機器制御量生成部４９へ入力され、後述するように各機器の動作指令値が算出される。
【００６２】
算出された動作指令値は、走行クレーン２５、ワイヤ巻取り装置２７、吊下げ移動台車３０、作業マニピュレータ３２Ａ、３２Ｂのそれぞれの制御装置（不図示）へ供給され、各機器が連成動作する。なお、各機器の動作中の位置姿勢や目標位置姿勢は、機器状態送信部５０を介して、操作器４２に設置された機器状態モニタ部４４へ供給され、操作員へ提示される。
【００６３】
以下、作業マニピュレータ３２Ａ，３２Ｂを炉内に搬送して各種作業を行う手順を説明する。
（吊下げ台車移動手順）
図８を参照して、吊下げ移動台車３０の移動手順について述べる。
吊下げ移動台車３０の上下位置および姿勢を取得する（ステップＳ１２）。上下位置は、横行台車２６のケーブル巻き取り装置２７に設置したロータリエンコーダ、すなわち回転角度検出センサで検出した回転角度に基づいて機器状態データ算出部４６で算出したワイヤ巻き取り量により算出する。移動台車３０の傾斜角度、すなわち姿勢は、吊下げ移動台車３０のＸＹテーブル設置リング３５に設置した傾斜計（図示せず）で検出した角度に基づいて、機器状態データ算出部４６で算出される。
【００６４】
次に、図２のステップＳ１０で事前に計測したＲＰＶ９の壁面形状データを取り込み、機器制御量生成部４９の記憶部に記憶する（ステップＳ１３）。そして、機器制御量生成部４９は、取り込んだ壁面形状データと突っ張り力センサからの出力に基づいて、図４に示した伸縮リンク３６Ａ〜３６Ｄの長さを調節して伸縮リング３４の直径を変化させる（ステップＳ１４）。
【００６５】
その後、操作器４２の操作量入力部４３からの入力データ、ここでは作業マニピュレータ３２Ａ、３２Ｂの位置を上下方向へ移動することを指令するデータに基づいて、作業マニピュレータ３２Ａ、３２Ｂの現在位置からの移動量が操作量算出部４８で算出される。操作量算出部４８で演算された移動量に基づいて、機器制御量生成部４９は、ワイヤ巻き取り装置２７でワイヤを所定長繰り出し、繰り込むための制御量を算出する。この制御量によりワイヤ巻き取り装置２７のモータが駆動され、吊下げ移動台車３０が上下動される（ステップＳ１５）。この上下動において、機器制御量生成部４９は、機器状態データ算出部４６から受信する突っ張り力が一定になるように、図６には図示しない伸縮リンク３６Ａ〜３６Ｄのそれぞれを駆動するためのアクチュエータを伸縮動作させ、ＲＰＶ９内壁へのガイドローラ３３Ａ〜Ｈの突っ張り力を一定に維持しつつ台車３０が降下される。
【００６６】
操作量入力部４３で指令した目標位置に移動台車３０が到達したことを機器制御量生成部４９が検出すると、機器制御量生成部４９は、作業箇所付近で移動台車３０を固定するため、伸縮リンク３６Ａ〜３６Ｄを駆動し、ガイドローラ３３Ａ〜３３Ｈの回転をクランプし、さらにこのガイドローラ３３Ａ〜３３ＨにＲＰＶ９の内壁面に対する突っ張り力を加える（ステップＳ１６）。なお、作業中に、吊下げ移動台車３０を上下させる場合は、突っ張り力を弱め、クランプを解除して移動する。
【００６７】
図９および図１０を参照して、作業マニピュレータ３２Ａ，３２Ｂを制御する制御装置４５の処理フローを説明する。
ステップＳ１７において  機器状態データ算出処理を実行して各機器の位置、姿勢、振動を表す機器状態データを算出する。すなわち、制御装置４５は、作業マニピュレータ３２Ａ、３２Ｂの機器状態取得センサ群４０の出力信号を取得し、機器状態データ算出部４６に入力する。機器状態データ算出部４６では機器の位置、姿勢を表す機器状態データと振動を表す機器状態データを算出する。
【００６８】
ステップＳ１８において振動抽出処理を実行し、機器状態データ算出部４６から出力される振動データに基づいて作業マニピュレータ３２Ａ，３２Ｂの先端工具の振動量を抽出する。また、算出された振動を抑制するための振動抑制制御量を算出する。すなわち、機器状態データ算出部４６からの振動データは機器制御量生成部４９の振動量算出部６１に入力される。振動量算出部６１は振動量を算出する（ステップＳ１９）。ステップＳ１９では振動量として振動周波数スペクトルが算出される。この振動スペクトラムは振動抑制量算出部６２に入力され、振動周波数スペクトルで大きな振幅を持つ所定周波数の振動を、キャンセルすべき振動、すなわち抑制すべき振動として抽出する。そして、この振動を抑制するための振動抑制制御量が演算される（ステップＳ２０）。
【００６９】
ステップＳ２１において機器連成制御処理を実行し、ステップＳ１７で算出された各機器の位置、姿勢のデータと、ステップＳ１８で抽出された振動抑制制御量と、操作器４２から指令された先端工具の動作指令とに基づいて各機器の制御量を決定する。
【００７０】
―ステップＳ１８の振動抽出処理―
ステップＳ１８の振動抽出処理を詳細に説明する。
上述したように、作業マニピュレータ３２Ａ、３２Ｂの動作中、たとえば対象部材の切断中、あるいは対象部材の把持中は、吊下げ移動台車３０は、ガイドローラ３３Ａ〜３３ＨをＲＰＶ９の内壁面に対して押圧して固定されている。そのため、移動台車３０それ自体は振動せず、作業マニピュレータ３２Ａ、３２Ｂの振動のみ抑制すればよい。
【００７１】
また、吊下げ移動台車３０の振動も考慮した作業マニピュレータ３２Ａ、３２Ｂ先端の振動抑制制御は、たとえば切断した原子炉内部材を把持した状態で、ワイヤ巻取り装置２７や走行クレーン２５により吊下げ移動台車３０が、上昇および移動する場合に行われる。
【００７２】
上述したように、作業マニピュレータ３２Ａ，３２Ｂの先端の作業ツールの振動量は、移動台車３０に設けた加速度センサ、あるいは、移動台車３０に設けたひずみゲージにより検出することができる。あるいは、吊り下げ移動台車３０にレーザ距離計を設置し、ＲＰＶ９内面からの反射光を測定することにより、レーザ距離計とＲＰＶ９内面との距離に対応した信号が出力され、この出力信号により作業マニピュレータ３２Ａ，３２Ｂの先端作業ツールの振動を検出することができる。
【００７３】
加速度センサの出力信号は、入力加速度に比例して、一定の基準電圧から正負の電圧が出力される。この出力電圧に、予めスペックで示されている電圧−加速度変換係数を乗じて、加速度を算出する。そして、算出された加速度データをフーリエ変換して、振動の周波数スペクトラムを得る。
【００７４】
ひずみゲージでは、振動によりひずみゲージの貼り付け部分に微小変位が生じた場合、その変位量に比例した電圧が出力される。この出力電圧に、予めスペックで示されている電圧−変位変換係数を乗じて、変位量を算出する。そして、算出された変位量をフーリエ変換して、振動の周波数スペクトルを得る。       
【００７５】
レーザ距離計を用いる場合、次のように振動およびこの振動の周波数スペクトルを取得する。たとえば、吊り下げ移動台車３０は、移動式クレーン２５から長いワイヤ３１Ａ、３１Ｂにより吊り下げられているので、クレーン２５と横行台車２６が移動した際に低周波の固有振動数で振動する。レーザ距離計からの出力信号をフーリエ変換して周波数スペクトルを得ることによりこの低周波の振動が感度良く検出される。
【００７６】
以上のように、種々の振動センサを用いて、吊り下げ移動台車３０や作業マニピュレータ３２Ａ、３２Ｂの振動のスペクトルを取得することが可能である。
【００７７】
図６に戻って説明すると、振動抑制量算出部６２は、ステップＳ１９で取得した振動周波数スペクトルで大きな振幅を持つ所定周波数域の振動を、キャンセルすべき振動として抽出する（ステップＳ２０）。上記のように、振動ピークが複数の周波数域で現れる場合もあるが、その場合は所定の大きさ以上の振幅の振動のみキャンセルすべき振動とする。たとえば、作業マニピュレータ先端に切断治具等を取り付けた場合、振動の振幅が１ｃｍ程度で既に作業に影響が生じる。したがって、作業の種類によってもキャンセルすべき振動の基準は異なる。
【００７８】
以上のようにしてキャンセルすべき振動が抽出されたら、これらの抽出された振動の最も高い振動数より高い振動数をｆとする。
【００７９】
(振動抑制方法)
抑制すべき振動のキャンセル方法、すなわち振動抑制処理について説明する。
ステップＳ２０では、算出した振動周波数ｆより大きい周波数Ｆを設定し、振動センサからの出力で、この周波数Ｆ以上の振動の信号は例えばフィルタ等を用いて除去し、振動キャンセルの対象としない。
【００８０】
周波数Ｆは機器の構成、たとえば作業マニピュレータ、ワイヤの長さ、作業治具、あるいは作業の種類により異なるので、予め予備試験により周波数Ｆを求めておき、制御装置４５に値を入力しておく。そして、周波数Ｆ以下の振動、すなわち所定の周波数帯域の振動を抑制すべき振動として、この信号を用いてステップＳ２０で振動抑制量を算出する。
【００８１】
―ステップＳ２１の機器連成制御処理―
各機器の制御量を決定するステップＳ２１の機器連成制御処理を詳細に説明する。この処理は、機器制御量生成部４９で行われる。
振動抑制量算出部６２は、機器状態取得センサ群４０からの振動信号や作業マニピュレータの関節の位置・姿勢の信号をリアルタイムで取得して、このキャンセルすべき周波数の振動の振幅および位相を算出する。またこれに基づいて、各機器の動作がリアルタイムに制御される。
【００８２】
まず、操作入力部４３で入力された作業マニピュレータ３２Ａ、３２Ｂの操作量と、ステップＳ２０の処理で算出した各機器の振動量抑制量を取得する（ステップＳ２２）。また、ステップＳ１８での処理と同様に各機器の振動量を取得する。
【００８３】
なお、上で説明したように、走行クレーンに吊下げられた吊下げ移動台車３０はガイドローラ３３Ａ〜３３ＨのＲＰＶ９の内壁面への押圧により固定されるので、作業マニピュレータ３２Ａ、３２Ｂの動作中における振動量抑制では、吊下げ移動台車３０全体の振動、すなわち長周期の揺れは考えなくてよい。
【００８４】
後述するように、この各機器の振動量と振動抑制量および各機器の位置とから、制御装置４５の機器制御量生成部４９は、各機器の振動を抑制するための制御量を算出して各機器を駆動制御する。
【００８５】
つぎに、走行クレーン２５、ワイヤ巻取り装置２７、吊下げ移動台車３０、作業マニピュレータ３２Ａ、３２Ｂの各駆動部に設置した機器状態取得センサ群４０の信号を基に、機器位置姿勢算出部６３は各機器の位置姿勢を算出する（ステップＳ２３）。
【００８６】
ここで、上記ステップＳ２３で実行される各機器の位置情報算出の内容を説明する。
まず、走行クレーン２５の駆動装置であるモータの回転センサ出力から、ワイヤ巻取り装置２７の平面上の位置（左右、前後）を算出する。ワイヤ巻取り装置２７の巻き取り量は、たとえばワイヤ巻取り装置２７のモータの回転センサの出力が機器状態データ算出部４６に入力されて積算され、記憶部６６に格納されている。この積算されたモータの回転センサ出力から吊下げ移動台車３０の上下位置が容易に算出される。吊下げ移動台車３０に対しては、２つのＸ方向移動テーブル３８Ａ、３９Ａと２つのＹ方向移動テーブル３８Ｂ、３９Ｂの駆動装置であるそれぞれのモータの回転センサ出力の積算値が算出されて記憶部６６に格納されている。それぞれの回転センサ出力の積算値から、２つの作業マニピュレータのＸ方向移動テーブル３８Ａ、３９ＡとＹ方向移動テーブル３８Ｂ、３９Ｂの前後、左右の位置を算出する。作業マニピュレータ３２Ａ、３２Ｂの各駆動部に設置したモータの回転角度から、一般的にロボット工学で用いられている順運動学計算を実施し、６自由度を有する多関節ロボットアームの手先位置姿勢を算出する。
【００８７】
次に、ステップＳ２２で取得した操作量と振動量、ステップＳ２３で算出した機器の現在位置から、操作対象である作業マニピュレータ３２Ａ、３２Ｂの手先振動を抑制するための各機器の制御量を算出する（ステップＳ２４）。この各機器の制御量は、たとえば作業マニピュレータ３２Ａ，３２Ｂの各関節の回転角の変化量とＸＹ移動テーブル３８，３９の変位量であり、各機器の振動の位相、振動抑制量、各機器の位置とから各機器の制御量が算出されるが、これについては図９を参照して後述する。
【００８８】
例えば、作業マニピュレータ３２Ａ、３２Ｂで作業を行いながら、吊下げ移動台車３０が上下する場合は、吊下げ移動台車３０の起動・停止時の左右、前後、上下のそれぞれの振動量を、２つのＸステージ３８Ａ、３９Ａと２つのＹステージ３８Ｂ、３９Ｂを左右、前後に移動させ、作業マニピュレータ３２Ａ、３２Ｂを上下に移動させることで抑制する。この振動抑制のための振動抑制制御量は、上記の説明のようにステップ２０で機器制御量生成部４９により算出される。この振動抑制制御量は、操作量と現在位置を基に算出した制御量へ、振動方向と逆方向へ振動量分移動させるための制御量を加算したものである。
【００８９】
最後に、算出された各機器の位置情報や振動量の情報を保存して処理を終了する（ステップＳ２５）。この算出された各機器の位置情報や振動量の情報に関するデータは記憶部６６に保存される。なお、これらの保存された情報は、図６に示した機器状態送信部５０を介して、ディスプレイ等を有する機器情報モニタ部４４へ送信され、操作員へ提示される。
【００９０】
−ステップＳ２４の機器動作生成処理―
図９を参照して、図９のステップＳ２４での機器動作生成処理を詳細に説明する。
ステップＳ２０１において、操作量入力部４３から入力された作業マニピュレータ３２Ａ、３２Ｂの操作量、図９のステップＳ２０で算出された振動量、図９のステップＳ２３で算出された作業マニピュレータ３２Ａ、３２Ｂの現在位置を記憶部６６から読み出す。
【００９１】
そして、ステップＳ２０２の目標制御量算出処理において、振動がない場合の作業マニピュレータ３２Ａ、３２Ｂの先端の目標制御量を算出する。この目標制御量の算出では、まずステップＳ２０３で操作量と現在位置の差分を計算し、ステップＳ２０４で予め設定したゲインを乗じて目標位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ｒｏｌｌ，Ｐｉｔｃｈ，Ｙａｗ）を算出する。 
【００９２】
次に、ステップＳ２０５の振動抑制量算出処理において、移動台車３０で発生した振動を作業マニピュレータ座標系での振動量へ変換する。その手順は、ステップＳ２０６で吊下げ移動台車３０のＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の振動量を、作業マニピュレータ３２Ａ、３２Ｂの手先の振動量へと変換する。そして、ステップＳ２０７で予め設定したゲインを乗じて目標抑制量へと変換する。 
【００９３】
最後に、ステップＳ２０８の作業マニピュレータ３２Ａ、３２Ｂの制御量算出処理において、ステップＳ２７で算出した目標位置と、ステップＳ２０５で算出した目標抑制量から、最終的な作業マニピュレータ３２Ａ、３２Ｂの制御量を算出する。その手順は、目標位置へ目標抑制量を加算し（ステップＳ２０９）、作業マニピュレータ３２Ａ、３２Ｂの各関節の目標角度へ変換するために逆運動学計算をし（ステップＳ２１０）、予め設定したゲインを乗じて指令電圧へ変換し（ステップＳ２１１）、作業マニピュレータ３２Ａ、３２Ｂの制御装置４５へ送信する。
以上のとおり、操作器４２から作業マニピュレータ３２Ａ，３２Ｂを操作する操作指令が出力されたとき、振動センサで検出された振動に基づいて推定した作業ツールの振動を抑制するように操作指令を補正した補正指令信号で作業マニピュレータ３２Ａ，３２Ｂが駆動される。
【００９４】
なお、上記の第１の実施形態では、吊下げ移動台車３０に第１および第２のＸＹ移動テーブル３８，３９を有するＸＹテーブル装置３７が設けられ、各々のＸＹ移動テーブルに作業マニピュレータ３２Ａ、３２Ｂが設けられる構成として説明した。
しかしながら、１つのＸＹ移動テーブルに２つ以上の複数の作業マニピュレータを設けることも可能である。また、２つ以上のＸＹ移動テーブルを備え、各々のＸＹ移動テーブルに１つ以上の作業マニピュレータを設けることも可能である。
すなわち、本発明は、少なくとも１つのＸＹ移動テーブルに設けられた少なくとも１つの作業マニピュレータを有する原子炉内作業装置にも適用可能である。
【００９５】
以上説明した第１の実施の形態の原子炉内作業装置によれば以下のような作用効果を奏する。
（１）第１の実施の形態の原子炉内作業装置は、原子炉格納容器内の構成要素に対する処理を行う作業ツールが装着された多関節式の作業マニピュレータ３２Ａ、３２Ｂの振動を検出する機器状態取得センサ群４０を有し、検出された関節の位置および姿勢と操作器４２からの操作指令とに基づいて、検出された振動のうち所定の周波数域の振動を抑制するように、作業マニピュレータ３２Ａ，３２ＢとＸＹテーブル装置３７を制御するようにした。したがって、第１の実施の形態の原子炉内作業装置では、作業中の作業マニピュレータ３２Ａ，３２Ｂの振動を抑制することができるので、原子炉内での作業時間が短縮化される。
【００９６】
（２）検出した振動信号から振動の周波数スペクトルを算出し、周波数スペクトルから振動抑制対象である周波数域の振動と振幅を抽出し、抑制すべき振動のデータとして算出した。抑制すべき振動のデータと作業マニピュレータ３２Ａ，３２Ｂの位置姿勢データとから、作業マニピュレータ３２Ａ、３２Ｂの各関節の動作量とＸＹテーブル装置３７の移動量とを算出して作業マニピュレータ３２Ａ、３２ＢおよびＸＹテーブル装置３７のそれぞれを駆動するようにした。
したがって、作業中に発生する種々の周波数成分の振動のうち、不所望な所定の周波数域の振動だけを抑制することができ、作業ツールの作業に影響を与えることがない。
【００９７】
（３）走行クレーン２５のワイヤ巻き取り装置２７から吊り下げられた移動台車３０は、圧力容器９の内周面にガイドローラ３６Ａ〜３６Ｈを介して突っ張り支持することができる。移動台車３０を高さ方向に上下動するときはガイドローラ３６Ａ〜３６Ｈは圧力容器９の内周面に接触して回転する。
したがって、作業マニピュレータ３２Ａ、３２Ｂでの作業中に移動台車３０を固定することができ、ワイヤで吊持された作業マニピュレータ３２Ａ，３２Ｂの振動を低減させることができる。
【００９８】
（第２の実施形態）
本実施形態は、吊下げ移動台車に作業マニピュレータを搭載せず、走行クレーンから伸縮管で作業マニピュレータを吊り下げた装置である。図１１〜図１３を参照して説明する。また、制御装置や各種のセンサは、第１の実施形態と同様に設けられており、図３〜７に示す構成の制御装置４５および機器制御量生成部４９を参照して説明する。
【００９９】
図１１は、第２の実施形態における、原子炉内作業装置５１（５１Ａ、５１Ｂ）を用いた炉内作業の様子を示したものである。図１２において、既に説明した図１に示された同一の符号を付された構成と、同一の機能を有する部分については、説明を省略する。
【０１００】
原子炉内作業装置５１Ａ、５１Ｂは、それぞれ横行台車２６Ａ、２６Ｂに固定され、伸縮管５２Ａ、５２Ｂ（図１１参照）と作業マニピュレータで構成される。この伸縮管５２Ａ、５２Ｂは、特許文献１に記載の伸縮管と同様の構成と機能を有しており、また従来一般的に燃料交換台車に備えられているものと同様の構成および機能を有している。そして、その先端には、第１の実施形態の作業マニピュレータ３２Ａ、３２Ｂが取り付けられている。
【０１０１】
図１２を参照して、原子炉内作業装置５１Ａ、５１Ｂに内蔵する振動検出用すなわち作業マニピュレータ移動量検出用のセンサの動作を説明する。
第２の実施形態では、振動検出用センサとして、たとえばひずみゲージ５３Ａ、５３Ｂ、５４Ａ、５４Ｂを用いる。ひずみゲージは、ひずみ量を検出するのでレーザ距離計と同様に低周波振動の検出に適している。このひずみゲージ５３Ａ、５３Ｂは伸縮管上部の根元に設置され、伸縮管を取り付けている横行台車２６Ａ、２６Ｂが動作した際の伸縮管５２Ａ、５２Ｂへの作用力および振動を検出する。一方、ひずみゲージ５４Ａ、５４Ｂは伸縮管と作業マニピュレータ３２Ａ、３２Ｂの結合部に設置され、作業マニピュレータ３２Ａ、３２Ｂが動作した際の伸縮管への作用力および振動を検出する。
【０１０２】
作業マニピュレータ３２Ａ、３２Ｂの先端の振動量を算出するには、このひずみゲージから得られた振動データと、作業マニピュレータ３２Ａ、３２Ｂの各アームの長さ、質量、重心位置、各関節の姿勢、すなわちアーム相対角度に基づいて計算するが、詳細な説明は省略する。
【０１０３】
図１３を参照して、原子炉内作業装置５１と走行クレーン２５を制御する場合の制御装置４５の処理フローを説明する。
処理動作を開始後、まず機器状態取得センサ群４０（図６参照）の出力信号を取得する（ステップＳ２６）。
【０１０４】
次に、作業マニピュレータ３２Ａ、３２Ｂの先端の振動を抽出する振動抽出処理に移る（ステップＳ２７）。
【０１０５】
そして、振動量算出処理において、機器状態取得センサ群４０のうち振動量を検出するセンサ（ひずみゲージ５３Ａ、５３Ｂ、５４Ａ、５４Ｂ）を利用した振動検出装置の出力信号を用いて、第１の実施形態の場合と同様に振動のスペクトルを取得して、除去すべき振動の周波数ｆを算出する。（ステップＳ２８）。
【０１０６】
第１の実施形態と同様に、ステップＳ２８で算出した振動周波数ｆより大きい周波数Ｆを設定し、振動センサからの出力で、この周波数Ｆ以上の振動の信号は例えばフィルタ等用いて除去し、振動キャンセルの対象としない。周波数Ｆは、予め予備試験により求めて、制御装置に値を入力しておく。そして、周波数Ｆ以下の振動。すなわち、所定の周波数帯域の周波数を抑制すべき振動量として抽出し、この信号を用いて機器制御量生成部４９で振動抑制制御量を算出する。
【０１０７】
次に、各機器の制御量を決定するステップＳ３０の機器連成制御処理に移る。まず、操作入力部４３で入力された作業マニピュレータ３２Ａ、３２Ｂの操作量とステップＳ２７の処理で算出した各機器の振動量を取得する（ステップＳ３１）。
【０１０８】
そして、走行クレーン２５、伸縮管５２Ａ、５２Ｂ、作業マニピュレータ３２Ａ、３２Ｂの各駆動部に設置した移動量（位置、姿勢）を検出する機器状態取得センサ群４０（図３、６参照）の信号を基に、各機器の位置姿勢を算出する（ステップＳ３２）。走行クレーン２５は、ＸＹ水平面内でのＸＹ位置を算出する。伸縮管５２Ａ、５２Ｂの機器状態取得センサ群４０（図３、６参照）は、伸縮管５２Ａ、５２Ｂの上下方向の直動移動量を検出して作業マニピュレータ３２Ａ、３２Ｂの上下位置を算出する。
【０１０９】
作業マニピュレータ３２Ａ、３２Ｂの機器状態取得センサ群４０（不図示）は、それぞれ各関節駆動部に設置したモータの回転角度から、一般的にロボット工学で用いられている順運動学計算を実施し、それぞれの手先位置姿勢（６自由度）を算出する。
【０１１０】
次に、ステップＳ３１で取得した操作量と振動量、ステップＳ３２で算出した機器現在位置から、操作対象である作業マニピュレータ３２Ａ、３２Ｂの手先振動を抑制するための各機器の制御量を算出する（ステップＳ３３）。例えば、第２の実施形態で最も発生すると考えられる作業、すなわち、作業マニピュレータ３２Ａ、３２Ｂで作業しながら、走行クレーン２５が並進移動する場合は、走行クレーン２５の起動・停止時の左右、前後のそれぞれの振動量を、作業マニピュレータ３２Ａ、３２Ｂを駆動することで抑制する。抑制するための制御量は、操作量と現在位置を基に算出した制御量へ、振動方向と逆方向へ振動量分移動させるための制御量を加算したものである。
【０１１１】
最後に、各機器の位置情報や振動量の情報を保存して処理を終了する（ステップＳ３４）。なお、保存した情報は、図６に示した機器状態送信部５０を介して、機器情報モニタ部４４へ送信され、操作員へ提示される。
【０１１２】
以上説明した第２の実施の形態の原子炉内作業装置によれば、第１の実施の形態の原子炉内作業装置の作用効果に加えて以下のような作用効果を奏する。
（１）伸縮管先端に作業マニピュレータを装着した形態は、従来から用いられている燃料棒の搬出作業に使用されており、信頼性があり、また、設計や施工も容易である。
【０１１３】
なお、上記の第２の実施形態では、１つの横行台車２６に２つの作業マニピュレータ３２Ａ、３２Ｂおよび伸縮管５２Ａ、５２Ｂが設けられる構成として説明した。
しかしながら、横行台車２６を２つ以上備え、それぞれに１つ以上の作業マニピュレータを設けることも可能である。すなわち、本発明による原子炉内作業装置の特徴である上記で説明した構成および動作は、少なくとも１つの横行台車に設けられた少なくとも１つの作業マニピュレータを有する原子炉内作業装置であれば適用可能である。
【０１１４】
以上の説明は本発明の実施形態および変形実施の例であり、本発明はこれらの実施形態や変形実施例に限定されない。当業者であれば、本発明の特徴を損なわずに様々な変形実施が可能である。
【符号の説明】
【０１１５】
２５…走行クレーン
２６…横行台車
２７…ワイヤ巻き取り装置
２９…原子炉内作業装置
３０…吊下げ移動台車
３１Ａ、３１Ｂ…吊り下げワイヤ
３２Ａ、３２Ｂ…作業マニピュレータ
３３Ａ〜３３Ｈ…ガイドローラ 
３４…伸縮リング 
３５…ＸＹテーブル設置リング 
３６Ａ〜３６Ｄ…伸縮リンク 
３７…ＸＹテーブル装置
３７Ａ…ＸＹテーブルベース
３７Ｂ…ＸＹテーブル回転支持部
３８、３９…ＸＹ移動テーブル
３８Ａ、３９Ａ…Ｘテーブル
３８Ｂ、３９Ｂ…Ｙテーブル 
４０…機器状態取得センサ
４１…作業環境計測センサ
４２…操作器
４３…操作量入力部
４４…機器状態モニタ部
４５…制御装置
４６…機器状態データ算出部
４７…作業環境認識部
４８…操作量算出部
４９…機器制御量生成部
５０…機器状態送信部
５１、５１Ａ、５１Ｂ…原子炉内作業装置
５２Ａ、５２Ｂ…伸縮管
５３Ａ、５３Ｂ、５４Ａ、５４Ｂ…ひずみセンサ
６１…振動量算出部
６２…振動抑制量算出部
６３…機器位置姿勢算出部
６４…作業マニピュレータ動作量算出部
６５…動作量出力部
６６…記憶部
２００…移動装置
【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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