(57)【要約】【課題】配管検査ロボット、配管検査システム、及びプログラムにおいて、配管の内部にロボットを進入させて配管の内部を検査する場合、ロボットの配管の内部での位置を正確に推定することを目的とする。【解決手段】配管検査ロボットは、配管の内部の異常箇所を検出して異常箇所まで自律走行させる走行装置と、異常箇所の画像を撮影するカメラと、配管の内壁に、異常箇所毎に異なる種類の振動を加える加振装置と、異常箇所において加振装置が加えた振動の種類と、カメラが撮影した異常箇所の画像とを、各異常箇所毎に紐付けて記憶するメモリとを備える。【選択図】図１
2018004312.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボット本体を、配管の内部を自律走行させる走行装置と、
前記配管の内部を撮影した画像から抽出した、前記配管の内壁の表面の粗さ及び色のうち少なくとも一方に基づき、腐食の度合、劣化の度合、及び肉厚の減少の度合のうち少なくとも１つが閾値を超えている、前記配管の内部の異常箇所を検出する検出手段と、
各異常箇所の画像を撮影する撮影手段と、
前記配管の内壁に、異常箇所毎に異なる種類の振動を加える加振装置と、
前記加振装置が加える振動の種類と、前記撮影手段が撮影した前記画像とを各異常箇所毎に紐付けて記憶する記憶手段と、
を備えたことを特徴とする、配管検査ロボット。
【請求項２】
前記加振装置は、前記内壁に打撃を加える圧電素子を含むことを特徴とする、請求項１記載の配管検査ロボット。
【請求項３】
前記振動の種類は、振動の周波数、振動の周期、及び振動のパターンのうち少なくとも１つを含むことを特徴とする、請求項１または２記載の配管検査ロボット。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項記載の配管検査ロボットと、
前記配管の外壁の複数箇所に設けられ、前記配管を伝搬する伝搬振動を検出する複数のセンサを有し、前記センサが検出した伝搬振動の種類と、前記センサの識別情報と、前記センサが前記伝搬振動を検出した時刻とを出力する位置検出装置と、
前記位置検出装置の出力から前記配管検査ロボットの前記配管の内部における位置を推定すると共に、前記配管検査ロボットが前記異常箇所において前記配管の内壁に加えた振動の種類と紐付けて記憶している前記画像を、前記配管検査ロボットの前記配管の内部における推定位置と紐付けて記憶する情報処理装置と、
を備えたことを特徴とする、配管検査システム。
【請求項５】
配管検査ロボットのコンピュータに、処理を実行させるプログラムであって、
カメラが撮影した配管の内壁の表面の粗さ及び色のうち少なくとも一方に基づき、腐食の度合、劣化の度合、及び肉厚の減少の度合のうち少なくとも１つが閾値を超えている、前記配管の内部の異常箇所を検出し、
走行装置が前記配管検査ロボットを前記異常箇所まで自律走行させ、
３次元カメラが前記異常箇所の画像を撮影し、
加振装置が前記配管の内壁に、異常箇所毎に異なる種類の振動を加え、
前記振動の種類と、撮影した前記画像とを各異常箇所毎に紐付けて記憶手段に記憶する、
処理を前記コンピュータに実行させることを特徴とする、プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配管検査ロボット、配管検査システム、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、火力発電プラント、原子力発電プラント、石油プラント、化学プラントなどのプラントには、配管設備が設けられており、配管設備を用いて冷却、加熱などが行われる。配管の内部では、配管の内部を流れる液体、ガスなどによる腐食、経年変化による劣化などが発生する。このため、プラントの連続稼働、安全性などを確保するため、配管設備を定期的に検査することが望ましい。
【０００３】
従来、配管設備の構造や用途に応じて決定される測定点において、配管の外側から超音波で配管の厚さを測定する方法がある。しかし、配管の外側からの超音波検査では、配管設備の構造によっては、配管の外側に足場などを設けなくてはならず、検査の作業効率を向上することは難しい。また、配管設備の設置場所によっては、危険な環境下で検査の作業を行わなくてはならない。さらに、配管の外側に保温材などが設けられている場合には、保温材などを解体してからでないと、超音波検査を行えず、作業効率を向上することは難しい。
【０００４】
従来、配管の内部にファイバスコープを挿入して、配管の内部を検査する方法もある。この場合、配管の内部の画像を得ることができるので、例えば超音波検査に比べると配管の内部の状態をより正確に知ることができる。しかし、多くの場合、配管は複数の湾曲部分を含む複雑な配管形状を有し、湾曲部分の湾曲方向も様々である。このため、ファイバスコープを挿入できる配管長、配管形状などには限界があり、大規模な配管設備の検査には適していない。
【０００５】
一方、配管の内部にロボットを進入させて、ロボットのカメラにより配管の内部の画像を得る方法が提案されている。この場合も、配管の内部の画像を得ることができるので、例えば超音波検査に比べると配管の内部の状態をより正確に知ることができる。しかし、金属で形成された配管の内部では、ロボットが金属で囲まれて電磁波が遮蔽されてしまうので、ロボットが外部と無線通信を行うことは難しい。このため、ロボットは、ロボットを外部から制御するための制御信号線、ロボットが外部とデータをやり取りするためのデータ信号線などを含むケーブルにより外部と接続される。この結果、ケーブルの重み、ケーブルと配管の内壁との摩擦などにより、ロボットが進入できる配管長、配管形状などには限界があり、大規模な配管設備の検査には適していない。
【０００６】
また、ロボットの車輪の回転量からロボットの移動距離を推定することは可能であるが、配管の内部の状態、配管形状などによっては、車輪が配管の内部で容易にスリップしたりして、移動距離の推定精度が低下してしまう。ロボットの移動距離の推定精度が低下すると、ロボットの配管の内部での位置を正確に推定することは難しい。さらに、配管が、複数の流路に分岐するような複雑な配管形状を有する場合、ロボットの移動距離を推定しても、ロボットの移動方向を推定できないと、ロボットの配管の内部での位置を正確に推定することは難しい。しかし、金属で囲まれて電磁波が遮蔽された環境下で、配管の内部におけるロボットの移動方向を正確に推定することは難しい。ロボットの配管の内部での位置を正確に推定できないと、検査で発見した異常箇所の修理、交換などを効率的に行うことは難しい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平４−２９９２０８号公報
【特許文献２】特開昭６１−２５６２７０号公報
【特許文献３】特開平６−３２３８３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
配管の内部にロボットを進入させて配管の内部を検査する場合、ロボットの配管の内部での位置を正確に推定することは難しい。
【０００９】
そこで、１つの側面では、配管の内部にロボットを進入させて配管の内部を検査する場合、ロボットの配管の内部での位置を正確に推定することのできる配管検査ロボット、配管検査システム、及びプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
１つの案によれば、ロボット本体を、配管の内部を自律走行させる走行装置と、前記配管の内部を撮影した画像から抽出した、前記配管の内壁の表面の粗さ及び色のうち少なくとも一方に基づき、腐食の度合、劣化の度合、及び肉厚の減少の度合のうち少なくとも１つが閾値を超えている、前記配管の内部の異常箇所を検出する検出手段と、前記ロボット本体を前記走行装置により前記異常箇所まで自律走行させ、前記異常箇所の画像を撮影する撮影手段と、前記配管の内壁に、異常箇所毎に異なる種類の振動を加える加振装置と、前記加振装置が加える振動の種類と、前記撮影手段が撮影した前記画像とを各異常箇所毎に紐付けて記憶する記憶手段と、を備えた配管検査ロボットが提供される。
【発明の効果】
【００１１】
一態様によれば、配管の内部にロボットを進入させて配管の内部を検査する場合、ロボットの配管の内部での位置を正確に推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】一実施例における配管検査ロボットの一例を説明する模式図である。
【図２】図１の配管検査ロボットによる異常箇所の撮影を説明する模式図である。
【図３】一実施例における位置推定処理の一例を説明する図である。
【図４】一実施例における位置推定処理の一例を説明する図である。
【図５】一実施例における配管検査ロボットの動作の一例を説明する模式図である。
【図６】一実施例における配管検査ロボットの動作の一例を説明する模式図である。
【図７】一実施例における位置検出装置のセンサの配置の一例を説明する模式図である。
【図８】一実施例における配管検査ロボットの構成の一例を示すブロック図である。
【図９】一実施例における位置検出装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図１０】一実施例における配管検査システムの構成の一例を示すブロック図である。
【図１１】コンピュータのハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
【図１２】一実施例における配管検査ロボットの動作の一例を説明するフローチャートである。
【図１３】一実施例における位置検出装置の動作の一例を説明するフローチャートである。
【図１４】一実施例における情報処理装置の動作の一例を説明するフローチャートである。
【図１５】算出処理の一例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
開示の配管検査ロボットは、配管の内部の異常箇所を検出して異常箇所まで自律走行し、カメラが異常箇所の画像を撮影する。配管検査ロボットの加振装置は、配管の内壁に、異常箇所毎に異なる種類の振動を加える。加振装置が加えた振動の種類と、カメラが撮影した異常箇所の画像とは、各異常箇所毎に紐付けて記憶する。
【００１４】
開示の配管検査システムでは、位置検出装置が、配管の外壁の複数箇所に設けられ、配管を伝搬する伝搬振動の種類を検出して出力する複数のセンサを有する。また、情報処理装置が、位置検出装置が出力する、各センサが検出した伝搬振動の種類、各センサの識別情報、及び各センサが伝搬振動を検出した時刻に基づいて、配管検査ロボットの配管の内部における位置を推定すると共に、異常箇所において配管の内壁に加えた振動の種類と紐付けて配管検査ロボットが記憶している異常箇所の画像を、配管検査ロボットの配管の内部における推定位置と紐付けて記憶する。
【００１５】
以下に、開示の配管検査ロボット、配管検査システム、及びプログラムの各実施例を図面と共に説明する。
【実施例】
【００１６】
図１は、一実施例における配管検査ロボットの一例を説明する模式図である。図１は、例えば水平方向に沿って延在する配管１の、配管１の中心軸を含む垂直断面を模式的に示す。この例では、配管１は円筒状の金属で形成されている。配管１の直径は、例えば５０ｍｍ以上であり、配管１の肉厚は、例えば３ｍｍ〜４ｍｍであるが、配管１の寸法はこれらに限定されるものではない。
【００１７】
図１では、配管１の内部を自律走行可能な配管検査ロボット２を模式的に示す。この例では、配管検査ロボット２は、ロボット本体２１を有する。ロボット本体２１には、光源２２Ａ，２２Ｂと、カメラ２３と、３次元カメラ２４と、車輪２５Ａを含む走行装置２５と、加振装置２６と、制御装置２７と、メモリ２８とが設けられているが、配管検査ロボット２の構成は、自律走行型であれば、上記の構成に限定されるものではない。走行装置２５は、モータなどの駆動部を含み、車輪２５Ａを駆動する周知の構成を有する。ロボット本体２１に設けられる車輪２５Ａの数は、３個以上であれば特に限定されず、車輪２５Ａの配置は、配管検査ロボット２が配管１の内部を走行可能とするものであれば、特に限定されない。車輪２５Ａの周りに無限軌道を設けても良い。つまり、配管検査ロボット２は、装輪車両を形成しても、装軌車両を形成しても良い。
【００１８】
制御装置２７の制御下で、光源２２Ａが配管１の内部で例えば配管検査ロボット２の前方（図１中、右方向）を細い破線で示すように照らし、カメラ２３が配管１の内部で前方の画像を細い実線で示すように撮影する。配管１の内壁には、配管１の内部を流れる液体、ガスなどによる腐食、経年変化による劣化などにより、異常箇所が発生し得る。この例では、配管検査ロボット２の前方の配管１の内部に、異常箇所１１−１〜１１−４が発生している。異常箇所１１−１〜１１−４における配管１の肉厚は、多くの場合、部分的に元の肉厚より減少しているが、肉厚が減少していなくても、強度が低下している場合などもある。従って、異常箇所１１−１〜１１−４に対しては、腐食、劣化などの度合に応じて、配管１の修理、交換などが行われる。
【００１９】
図２は、図１の配管検査ロボットによる異常箇所の撮影を説明する模式図である。配管検査ロボット２の制御装置２７は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサで形成可能であり、例えばメモリ２８に記憶されたプログラムを実行することで、各種機能の処理を実行可能である。メモリ２８は、磁気記憶媒体、光記憶媒体、光磁気記憶媒体、半導体記憶装置などで形成可能であり、メモリ２８は、ロボット本体２１に対して着脱可能に設けられたリムーバブルな記憶媒体で形成しても良い。
【００２０】
光源２２Ａと、カメラ２３と、制御装置２７とは、配管１の内部の異常箇所１１−１〜１１−４を検出する検出手段の一例を形成する。一方、光源２２Ｂと、３次元カメラ２４とは、異常箇所の画像を撮影する撮影手段の一例を形成する。
【００２１】
制御装置２７は、カメラ２３が撮影した配管１の内壁の画像から、異常箇所１１−１〜１１−４などの異常箇所を検出する異常検出機能を有する。異常検出機能は、周知の方法で、配管１の内壁の異常箇所を検出可能である。異常検出機能は、カメラ２３が撮影した配管１の内壁の画像から、例えば配管１の内壁表面の粗さ（または、凹凸）、内壁表面の粗さ（または、凹凸）の分布、内壁表面の色、内壁表面の色分布などの情報を抽出し、抽出した情報に基づいて異常箇所１１−１〜１１−４などの異常箇所を検出することができる。カメラ２３は、周知の自動焦点装置を含み、自動焦点装置が自動的に焦点を合わせた、カメラ２３から配管１の内壁表面の各位置までの距離を認識できる。従って、制御装置２７は、自動焦点装置が認識した距離に基づいて配管１の内壁表面の粗さ（または、凹凸）を抽出できる。また、配管１を形成する金属に腐食、劣化などが発生した場合の色または色分布は予めわかっているので、配管１の内壁表面の色または色分布から、配管１の内壁の腐食、劣化などの度合を検知できる。さらに、使用前の配管１の内壁表面の粗さ（または、凹凸）及び配管１の肉厚は予めわかっているので、配管１の内壁表面の粗さ（または、凹凸）から、配管１の内壁の腐食、劣化などによる配管１の肉厚の減少の度合を検知できる。つまり、異常検出機能は、カメラ２３が撮影した配管１の内部の領域の画像から抽出した、配管１の内壁表面の粗さ及び色のうち少なくとも一方に基づき、腐食の度合、劣化の度合、及び肉厚の減少の度合のうち少なくとも１つが閾値を超えていると、撮影された領域が異常箇所であると判断して、異常箇所を検出する。
【００２２】
制御装置２７は、走行機能と、撮影機能とを有する。制御装置２７の走行機能は、走行装置２５を制御して、ロボット本体２１を配管１の内部を走行させ、異常検出機能が検出した各異常箇所まで順次走行させる。制御装置２７は、異常検出機能が検出した異常箇所までの距離を認識できるので、走行装置２５を制御して、ロボット本体２１を各異常箇所まで走行させることができる。図２に示す例では、ロボット本体２１は、矢印で示す方向（即ち、右方向）へ走行する。制御装置２７の撮影機能は、ロボット本体２１が各異常箇所に到達すると、光源２２Ｂ及び３次元カメラ２４を制御して、光源２２Ｂが各異常箇所を細い破線で示すように照らす状態で、３次元カメラ２４に各異常箇所の３次元画像を撮影させる。この例では、各異常箇所の３次元画像を撮影することで、各異常箇所の３次元情報を取得可能であるが、３次元カメラ２４の代わりに、カメラ２３と同様の２次元カメラを用いても２次元情報を取得しても良い。図２は、一例として、光源２２Ｂが異常箇所１１−１を照らし、３次元カメラ２４が異常箇所１１−１の３次元画像を撮影している状態を示す。
【００２３】
また、制御装置２７は、異常検出機能が検出した各異常箇所において、加振装置２６を制御して配管１の内壁に振動を加えさせる加振機能を有する。加振装置２６は、配管１の内壁に打撃を加える圧電素子、配管１の内壁に接触して振動を加えるダイナミックスピーカなどで形成可能である。制御装置２７は、異常箇所毎に異なる種類の振動を加えるように加振装置２６を制御する。この場合、振動の種類は、振動の周波数、振動の周期、及び振動のパターンのうち少なくとも１つを含み、予めメモリ２８に記憶されている。
【００２４】
さらに、制御装置２７は、加振装置２６が各異常箇所において配管１の内壁に加えた振動の種類と、３次元カメラ２４が撮影した各異常箇所の３次元画像とを、各異常箇所毎に紐付けてメモリ２８に記憶する記憶機能を有する。つまり、制御装置２７とメモリ２８とは、異常箇所において配管１の内壁に加えた振動の種類と、異常箇所の３次元画像とを、各異常箇所毎に紐付けてメモリ２８に記憶する記憶手段の一例を形成する。
【００２５】
なお、この例では、カメラ２３，２４が配管１の内壁のうち、図１中下側に図示された内壁の領域を撮影しているが、カメラ２３，２４を３６０度回転可能としてロボット本体２１に取り付けたり、配管検査ロボット２自体を配管１の内部で３６０度回転させることで、配管１の内壁を３６０度の範囲で撮影可能である。また、カメラ２３，２４を３６０度パノラマカメラで形成して、配管１の内壁を３６０度の範囲で撮影するようにしても良い。
【００２６】
図３及び図４は、一実施例における位置推定処理の一例を説明する図である。図３は、加振装置２６がある時刻で配管１の内壁に振動を加える位置と、配管１の外壁に設けられたセンサ１２の位置とが、配管１の中心軸と垂直な方向（または、半径方向）に沿って対応している場合を示す。図４は、加振装置２６がある時刻で配管１の内壁に振動を加える位置と、配管１の外壁に設けられたセンサの位置とが、配管１の中心軸と垂直な方向（または、半径方向）に沿って対応していない場合を示す。この例では、加振装置２６は、圧電素子２６−１と、圧電素子２６−１により駆動されて配管１の内壁を叩くハンマ２６−２とを有する。
【００２７】
加振装置２６が配管１に加えた振動（この例では、打音）は、配管１を伝搬する。配管１の振動を検出するセンサ１２は、配管１の外壁の複数箇所（図３及び図４では１箇所のみを図示）に設けられており、配管１を伝搬する伝搬振動を検出する。センサ１２は、検出した伝搬振動の種類（または、パターン）を、対応する送信装置１３へ出力する。センサ１２は、例えば配管１の外壁に、配管１が延在する方向に沿って一定間隔で配置されている。センサ１２は、圧電素子などの振動センサにより形成可能である。送信装置１３は、対応するセンサ１２が検出した伝搬振動の種類（または、パターン）を、センサ１２の識別情報と時刻と共に、無線または有線で後述する情報処理装置３へ送信する。ここで、送信装置１３が情報処理装置３へ送信する時刻とは、センサ１２が伝搬振動を検出した時刻、または、送信装置１３が、センサ１２からの伝搬振動の種類を受信した時刻を表す。複数のセンサ１２と、複数のセンサ１２に対応して設けられた複数の送信装置１３とは、位置検出装置４を形成する。
【００２８】
例えば、時刻ｔ１では、加振装置２６（即ち、配管検査ロボット２）が図３に示すようにセンサ１２の直下の位置にあり、時刻ｔ１に加振装置２６が配管１に加えた振動は、時刻ｔ２（≒ｔ１）にセンサ１２により検出される。一方、加振装置２６（即ち、配管検査ロボット２）が図４に示すようにセンサ１２の直下以外の位置にあり、時刻ｔ１に加振装置２６が配管１に加えた振動は、時刻ｔ２（＞ｔ１）にセンサ１２により検出される。配管検査ロボット２は、図３に示すセンサ１２の真下の位置から、図４中右方向へ距離Ｘだけ離れた位置まで移動している。配管１を形成する金属内における音速をｃで表すと、距離Ｘは、Ｘ＝（ｔ２−ｔ１）／ｃで表すことができる。
【００２９】
情報処理装置３は、配管検査ロボット２のメモリ２８が異常箇所において加振装置２６が配管１の内壁に加えた振動の種類と紐付けて記憶している異常箇所の画像を、配管１の外部へ脱出した配管検査ロボット２と無線または有線の通信を行い取得する。或いは、配管検査ロボット２のメモリ２８がリムーバブルな記憶媒体で形成されている場合、情報処理装置３は、配管検査ロボット２のリムーバブルな記憶媒体が振動の種類と紐付けて記憶している異常箇所の画像を、配管検査ロボット２から取り外したリムーバブルな記憶媒体から読み取る。そして、情報処理装置３は、位置検出装置４が出力する伝搬振動の種類と、センサ１２の識別情報と、センサ１２が伝搬振動を検出した時刻とに基づいて、配管検査ロボット２の配管１の内部における位置を推定する。また、情報処理装置３は、異常箇所において加振装置２６が配管１の内壁に加えた振動の種類と紐付けて配管検査ロボット２が記憶している異常箇所の画像を、配管検査ロボット２の配管１の内部における推定位置と紐付けて、情報処理装置３のメモリに記憶する。
【００３０】
従って、配管１の内部に配管検査ロボット２を進入させて配管１の内部を検査する場合、配管検査ロボット２の配管１の内部での位置、具体的には異常箇所の位置を正確に推定することができる。また、配管検査ロボット２の配管１の内部での位置、具体的には異常箇所の位置を正確に推定できるため、検査で発見した異常箇所の画像に応じて、配管１の異常箇所の修理、交換などを効率的に行うことができる。
【００３１】
図５及び図６は、一実施例における配管検査ロボットの動作の一例を説明する模式図である。図５及び図６中、図１乃至図４と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。図５は、配管１の、配管１の中心軸を含む垂直断面を模式的に示す。一方、図６は、配管１の、配管１の中心軸と垂直な方向に沿った断面を模式的に示す。
【００３２】
各異常箇所において加振装置２６が振動を加える配管１の内壁の位置は、特に限定されない。しかし、配管１の内壁の異常箇所に振動を加えると、異常箇所で配管１の内壁にさらなるダメージを与えたり、腐食または劣化した内壁の一部が剥離したりする可能性もある。そこで、各異常箇所において加振装置２６が振動を加える配管１の内壁の位置は、例えば図５または図６に示すように、３次元カメラ２４が撮影する異常箇所以外の位置であることが好ましい。また、異常箇所で配管１の内壁にさらなるダメージを与えたり、内壁の一部が剥離したりする可能性を低減するため、加振装置２６が振動を加える配管１の内壁の位置は、図５に示すように、３次元カメラ２４が撮影する異常箇所と、配管１の直径方向上、対向する位置（即ち、異常箇所からできるだけ離れた位置）であることがさらに好ましい。
【００３３】
図５は、一例として、時刻ｔ１で３次元カメラ２４による異常箇所１１−１の撮影と、加振装置２６による配管１の内壁への加振とを行う場合を示す。時刻ｔ１で加振装置２６が配管１の内壁に加えた振動（または、打音）は、配管１を伝搬して各センサ１２−１，１２−２により検出される。この例では、時刻ｔ２（＞ｔ１）にセンサ１２−２により検出され、その後の時刻ｔ２（＞ｔ２）にセンサ１２−１により検出される。配管１に設けたセンサ１２−１，１２−２の識別情報及び配置は予めわかっているので、情報処理装置３は、位置検出装置４の各送信装置１３から送信されてくる各センサ１２−１，１２−２からの伝搬振動の種類と、センサ１２−１，１２−２の識別情報と、センサ１２−１，１２−２が伝搬振動を検出した時刻とに基づいて、配管検査ロボット２の配管１の内部での位置を正確に推定することができる。
【００３４】
配管１の外壁に複数のセンサ１２を例えば一定間隔で配置することで、情報処理装置３は、配管１が複数の流路に分岐するような複雑な配管形状を有する場合であっても、位置検出装置４の各送信装置１３から送信されてくる伝搬振動の種類と、センサ１２の識別情報と、センサ１２が伝搬振動を検出した時刻とに基づいて、配管検査ロボット２の配管１の内部での位置を正確に推定することができる。
【００３５】
なお、３次元カメラ２４による異常箇所の撮影と、加振装置２６による配管１の内壁への加振とは、並行して行っても、順に行っても良い。また、３次元カメラ２４による異常箇所の撮影と、加振装置２６による配管１の内壁への加振とを順に行う場合、撮影と加振の順番は特に限定されない。
【００３６】
図７は、一実施例における位置検出装置のセンサの配置の一例を説明する模式図である。図７に示す例では、配管検査ロボット２は、自律走行して、この例では配管１の入口側１Ａから進入し、配管１の出口側１Ｂから配管１の外部へ脱出する。特定の形状を有する配管１の外壁に、１２個のセンサ１２−１〜１２−１２が、配管１が延在する方向に沿って規則的に配置されている。この例では、配管１の各直線部分に、２個のセンサが一定間隔で配置されている。また、各センサ１２−１〜１２−１２の出力は、対応する送信装置１３−１〜１３−１２から情報処理装置３へ無線送信される。位置検出装置４は、センサ１２−１〜１２−１２と、送信装置１３−１〜１３−１２とを有する。位置検出装置４の送信装置１３−ｉ（ｉ＝１，...，１２）は、センサ１２−ｉが検出した伝搬振動の種類を、センサ１２−ｉの識別情報と、センサ１２−ｉが伝搬振動を検出した時刻と共に情報処理装置３へ無線送信する。この例では、配管検査ロボット２が管理する時刻と、位置検出装置４が管理する時刻と、情報処理装置３が管理する時刻とは、互いに同期している。
【００３７】
なお、１個の送信装置１３が、複数のセンサ１２の出力を情報処理装置３へ送信するようにしても良い。この場合、例えば１個の送信装置１３が、図７に示す２個〜１２個のセンサ１２の出力を情報処理装置３へ送信することができる。
【００３８】
図８は、一実施例における配管検査ロボットの構成の一例を示すブロック図である。図８に示すように、配管検査ロボット２は、ロボット本体２１に設けられた光源２２Ａ，２２Ｂと、カメラ２３と、３次元カメラ２４と、車輪２５Ａを含む走行装置２５と、加振装置２６と、ＣＰＵ２７０と、メモリ２８とを有する。ＣＰＵ２７０は、メモリ２８に記憶されたプログラムを実行することで、制御装置２７の各種機能の処理を実行可能である。ＣＰＵ２７０は、光源２２Ａ，２２Ｂのオン及びオフを制御すると共に、カメラ２３，２４の撮影状態及び非撮影状態を制御することができる。ＣＰＵ２７０は、カメラ２３が撮影した画像から、配管１の内部の異常箇所を検出することができる。ＣＰＵ２７０は、走行装置２５を制御して車輪２５Ａを駆動することで、ロボット本体２１を配管１の内部で自律走行させることができ、検出した各異常箇所まで走行させることもできる。ＣＰＵ２７０は、検出された各異常箇所において、加振装置２６を制御して、メモリ２８に記憶されている振動の種類の振動を配管１の内壁に加えることができる。
【００３９】
図９は、一実施例における位置検出装置の構成の一例を示すブロック図である。図９に示すように、位置検出装置４は、配管１の外壁に設けられた複数のセンサ１２−ｉ（ｉ＝１，...，Ｎ、Ｎは２以上の自然数）と、センサ１２−ｉと接続された複数の送信装置１３−ｉとを有する。この例では、１個のセンサ１２に対して１個の送信装置１３が設けられているが、上記の如く、例えば１個の送信装置１３が、複数個のセンサ１２の出力を情報処理装置３へ送信するようにしても良い。
【００４０】
図１０は、一実施例における配管検査システムの構成の一例を示すブロック図である。図１０に示すように、配管検査システム５は、配管１の内部を自律走行可能な配管検査ロボット２と、情報処理装置３と、位置検出装置４とを有する。配管検査ロボット２は、例えば図８に示す如き構成を有しても良い。位置検出装置４は、例えば図９に示す如き構成を有しても良い。情報処理装置３は、汎用コンピュータにより形成可能であり、例えば図１１に示す如き構成を有しても良い。
【００４１】
図１１は、コンピュータのハードウェア構成の一例を示すブロック図である。図１５に示すコンピュータ１００は、情報処理装置３を形成可能である。コンピュータ１００は、バス１１０により接続されたＣＰＵ１０１と、メモリ１０２と、通信装置１０３と、入力装置１０４と、表示装置１０５とを有する。ＣＰＵ１０１は、メモリ１０２に記憶されたプログラムを実行し、コンピュータ１００全体を制御すると共に、配管検査ロボット２の配管１の内部での位置を推定する算出処理を行う。算出処理は、位置検出装置４から受信した伝搬振動の種類と、センサ１２の識別情報と、センサ１２が伝搬振動を検出した時刻とに基づいて、配管検査ロボット２の配管１の内部での位置を推定する。メモリ１０２は、ＣＰＵ１０１が実行するプログラムの他、プログラムが用いるパラメータ、ＣＰＵ１０１が実行する算出処理の中間データなどの各種データを記憶する。メモリ１０２が記憶する各種データには、算出処理が算出した配管検査ロボット２の配管１の内部での推定位置と、位置検出装置４から受信した伝搬振動の種類とを含む位置データ、配管検査ロボット２のメモリ２８に紐付けて記憶されている、異常箇所において加振装置２６が配管１の内壁に加えた伝搬振動の種類と異常箇所の画像とを含む画像データなども含まれる。また、メモリ１０２は、後述するように、異常箇所の画像と配管検査ロボット２の配管１の内部での推定位置とを紐付けて記憶する。
【００４２】
通信装置１０３は、例えば位置検出装置４と無線通信を行ったり、例えば配管１の外部に脱出した配管検査ロボット２と無線通信を行うことができる。入力装置１０４は、ユーザにより操作されるキーボードなどで形成可能であり、コンピュータ１００にコマンドを入力したり、データを入力したりすることができる。表示装置１０５は、ユーザに対するメッセージ、異常箇所の画像などを表示することができる。
【００４３】
なお、コンピュータ１００は、図１１に示す如きバス１１０により接続された構成に限定されるものではない。
【００４４】
図１２は、一実施例における配管検査ロボットの動作の一例を説明するフローチャートである。図１２に示す配管検査処理は、例えば制御装置２７を形成する図８に示すＣＰＵ２７０により実行可能である。図１２において、ステップＳ１では、ＣＰＵ２７０が、ロボット本体２１が走行して配管１の内部に進入するように走行装置２５を制御する。ステップＳ２では、ＣＰＵ２７０が、光源２２Ａが照らす配管１の内部の領域の画像をカメラ２３が撮影するように、光源２２Ａ及びカメラ２３を制御すると共に、撮影した画像から異常箇所の探索する探索処理を開始する。ステップＳ３では、ＣＰＵ２７０が、異常箇所を検出したか否かを判定し、判定結果がＮＯであると、処理はステップＳ２へ戻る。一方、ステップＳ３の判定結果がＹＥＳであると、ステップＳ４では、ＣＰＵ２７０が、ロボット本体２１が検出した異常箇所まで走行するように走行装置２５を制御すると共に、光源２２Ｂが照らす異常箇所の画像を３次元カメラ２４が撮影するように、光源２２Ｂ及び３次元カメラ２４を制御する。
【００４５】
ステップＳ５では、ＣＰＵ２７０が、メモリ２８に記憶されている複数の振動の種類から、１つの振動の種類を選択する。ステップＳ６では、ＣＰＵ２７０が、ロボット本体２１が検出した異常箇所に位置する状態で、選択された種類の振動を配管１の内壁に加えるように加振装置２６を制御する。ステップＳ７では、ＣＰＵ２７０が、加振装置２６が配管１の内壁に加えた振動の種類と、３次元カメラ２４が撮影した異常箇所の３次元画像とを、各異常箇所毎に紐付けてメモリ２８に記憶する。
【００４６】
ステップＳ８では、ＣＰＵ２７０が、配管検査処理を終了するか否かを判定し、判定結果がＮＯであると、処理はステップＳ２へ戻る。この場合、２回目に実行されるステップＳ６では、ＣＰＵ２７０が、１回目に実行されたステップＳ６で選択された振動の種類とは異なる振動の種類を選択する。つまり、異常箇所毎に異なる振動の種類が選択される。一方、ステップＳ８の判定結果がＹＥＳであると、ステップＳ９では、ＣＰＵ２７０が、ロボット本体２１が走行して配管１の外部へ脱出するように走行装置２５を制御し、処理は終了する。
【００４７】
図１３は、一実施例における位置検出装置の動作の一例を説明するフローチャートである。図１３に示す処理は、位置検出装置４の各センサ１２が配管１を伝搬してくる伝搬振動の種類を検出して対応する送信装置１３へ出力する度に、各送信装置１３により実行可能である。図１３において、ステップＳ１１では、例えば図９に示す各送信装置１３が、対応するセンサ１２が検出した伝搬振動の種類を受信したか否かを判定し、判定結果がＮＯであると、処理はステップＳ１１へ戻る。一方、ステップＳ１１の判定結果がＹＥＳであると、ステップＳ１２では、各送信装置１３が、各センサ１２から受信した伝搬振動の種類を、各センサ１２の識別情報と、各センサ１２から伝搬振動の種類を受信した時刻（または、各センサ１２が伝搬振動を検出した時刻）と共に情報処理装置３へ送信する。
【００４８】
図１４は、一実施例における情報処理装置の動作の一例を説明するフローチャートである。図１４に示す処理は、例えば情報処理装置３を形成する図１１に示すコンピュータ１００のＣＰＵ１０１により実行可能である。図１４において、ステップＳ２１では、ＣＰＵ１０１が、位置検出装置４から各センサ１２が検出した伝搬振動の種類と、各センサ１２の識別情報と、各センサ１２が伝搬振動を検出した時刻、または、各送信装置１３が、各センサ１２からの伝搬振動の種類を受信した時刻を受信する。ステップＳ２２では、ＣＰＵ１０１が、受信した伝搬振動の種類と、センサ１２の識別情報と、センサ１２が伝搬振動を検出した時刻とに基づいて、配管検査ロボット２の配管１の内部での位置を推定する算出処理を行う。ステップＳ２３では、ＣＰＵ１０１が、算出した配管検査ロボット２の配管１の内部での推定位置と、受信した伝搬振動の種類とを含む位置データを生成する。
【００４９】
ステップＳ２４では、ＣＰＵ１０１が、配管検査ロボット２のメモリ２８に紐付けて記憶されている振動の種類と異常箇所の画像とを含む画像データを取得し、位置データに含まれる振動の種類を用いて、同じ振動の種類に紐付けられた異常箇所の画像と配管検査ロボット２の配管１の内部での推定位置とを紐付ける。ステップＳ２５では、ＣＰＵ１０１が、紐付けた異常箇所の画像と配管検査ロボット２の配管１の内部での推定位置とを、情報処理装置３のメモリ１０２に記憶し、処理は終了する。
【００５０】
図１５は、図１４に示すステップＳ２２の算出処理の一例を説明する図である。図１５中、図５と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。図１５において、ｔ０＜ｔ１＜ｔ２＜ｔ３＜ｔ４である。図１５は、一例として、時刻ｔ０で３次元カメラ２４による異常箇所１１−１の撮影と、加振装置２６による配管１の内壁への加振とが並行して行われる場合を示す。
【００５１】
時刻ｔ０で加振装置２６が配管１の内壁に加えた振動（または、打音）は、配管１を伝搬して各センサ１２−１，１２−２，１２−３，１２−４により検出される。この例では、時刻ｔ１にセンサ１２−２により検出され、その後の時刻ｔ２にセンサ１２−３により検出され、その後の時刻ｔ３にセンサ１２−１により検出され、その後の時刻ｔ４にセンサ１２−４により検出される。この例では、センサ１２−２は、センサ１２−１，１２−３よりも距離（ｔ２−ｔ３）／ｃだけ異常箇所１１−１から近い。配管１に設けたセンサ１２−１，１２−２，１２−３，１２−４の識別情報及び配置は予めわかっているので、情報処理装置３は、位置検出装置４の各送信装置１３から送信されてくる各センサ１２−１，１２−２，１２−３，１２−４からの伝搬振動の種類と、センサ１２−１，１２−２，１２−３，１２−４の識別情報と、センサ１２−１，１２−２，１２−３，１２−４が伝搬振動を検出した時刻とに基づいて、配管検査ロボット２の配管１の内部での位置を正確に推定することができる。
【００５２】
図１５の例の場合、算出処理は、センサ１２−２，１２−３が検出した伝搬振動の種類と、センサ１２−２，１２−３の識別情報と、センサ１２−２，１２−３が伝搬振動を検出した時刻ｔ１，ｔ２とに基づいて、配管検査ロボット２の配管１の内部での位置を正確に推定することができる。算出処理は、センサ１２−１，１２−４が検出した伝搬振動の種類と、センサ１２−１，１２−４の識別情報と、センサ１２−１，１２−４が伝搬振動を検出した時刻ｔ３，ｔ４とをさらに用いることで、配管検査ロボット２の配管１の内部での位置をさらに正確に推定することができる。
【００５３】
上記の各実施例によれば、配管の内部にロボットを進入させて配管の内部を検査する場合、ロボットの配管の内部での位置を正確に推定することができる。また、ロボットの配管の内部での位置を正確に推定できるため、検査で発見した異常箇所の修理、交換などを効率的に行うことができる。
【００５４】
以上の実施例を含む実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
ロボット本体を、配管の内部を自律走行させる走行装置と、
前記配管の内部を撮影した画像から抽出した、前記配管の内壁の表面の粗さ及び色のうち少なくとも一方に基づき、腐食の度合、劣化の度合、及び肉厚の減少の度合のうち少なくとも１つが閾値を超えている、前記配管の内部の異常箇所を検出する検出手段と、
各異常箇所の画像を撮影する撮影手段と、
前記配管の内壁に、異常箇所毎に異なる種類の振動を加える加振装置と、
前記加振装置が加える振動の種類と、前記撮影手段が撮影した前記画像とを各異常箇所毎に紐付けて記憶する記憶手段と、
を備えたことを特徴とする、配管検査ロボット。
（付記２）
前記加振装置は、前記内壁に打撃を加える圧電素子を含むことを特徴とする、付記１記載の配管検査ロボット。
（付記３）
前記加振装置は、前記内壁に接触して振動を加えるダイナミックスピーカを含むことを特徴とする、付記１記載の配管検査ロボット。
（付記４）
前記振動の種類は、振動の周波数、振動の周期、及び振動のパターンのうち少なくとも１つを含むことを特徴とする、付記１乃至３のいずれか１項記載の配管検査ロボット。
（付記５）
加振装置は、各異常箇所において、前記撮影手段が撮影する異常箇所以外の位置で、前記配管の内壁に振動を加えることを特徴とする、付記１乃至４のいずれか１項記載の配管検査ロボット。
（付記６）
付記１乃至５のいずれか１項記載の配管検査ロボットと、
前記配管の外壁の複数箇所に設けられ、前記配管を伝搬する伝搬振動を検出する複数のセンサを有し、前記センサが検出した伝搬振動の種類と、前記センサの識別情報と、前記センサが前記伝搬振動を検出した時刻とを出力する位置検出装置と、
前記位置検出装置の出力から前記配管検査ロボットの前記配管の内部における位置を推定すると共に、前記配管検査ロボットが前記異常箇所において配管の内壁に加えた振動の種類と紐付けて記憶している前記画像を、前記配管検査ロボットの前記配管の内部における推定位置と紐付けて記憶する情報処理装置と、
を備えたことを特徴とする、配管検査システム。
（付記７）
前記位置検出装置の前記複数のセンサは、前記配管の外壁に、前記配管が延在する方向に沿って規則的に配置されており、
前記位置検出装置の出力は、無線で前記情報処理装置に送信されることを特徴とする、付記６記載の配管検査システム。
（付記８）
前記情報処理装置は、前記異常箇所において前記配管の内壁に加えた前記振動の種類と紐付けて前記配管検査ロボットの前記記憶手段が記憶している前記画像を、前記配管の外へ脱出した前記配管検査ロボットと無線または有線の通信を行い取得することを特徴とする、付記６または７記載の配管検査システム。
（付記９）
前記配管検査ロボットの前記記憶手段は、リムーバブルな記憶媒体を含み、
前記情報処理装置は、前記異常箇所において前記配管の内壁に加えた前記振動の種類と紐付けて前記配管検査ロボットの前記記憶手段が記憶している前記画像を、前記配管検査ロボットから取り外した前記リムーバブルな記憶媒体から読み取ることを特徴とする、付記６または７記載の配管検査システム。
（付記１０）
配管検査ロボットのコンピュータに、処理を実行させるプログラムであって、
カメラが撮影した配管の内壁の表面の粗さ及び色のうち少なくとも一方に基づき、腐食の度合、劣化の度合、及び肉厚の減少の度合のうち少なくとも１つが閾値を超えている、前記配管の内部の異常箇所を検出し、
走行装置が前記配管検査ロボットを前記異常箇所まで自律走行させ、
３次元カメラが前記異常箇所の画像を撮影し、
加振装置が前記配管の内壁に、異常箇所毎に異なる種類の振動を加え、
前記振動の種類と、撮影した前記画像とを各異常箇所毎に紐付けて記憶手段に記憶する、
処理を前記コンピュータに実行させることを特徴とする、プログラム。
（付記１１）
前記振動の種類は、振動の周波数、振動の周期、及び振動のパターンのうち少なくとも１つを含むことを特徴とする、付記１０記載のプログラム。
（付記１２）
付記１乃至５のいずれか１項記載の配管検査ロボットと、
前記配管の外壁の複数箇所に設けられたセンサが検出した、前記配管を伝搬する伝搬振動の種類と、前記センサの識別情報と、前記センサが前記伝搬振動を検出した時刻とを出力する位置検出装置と、
情報処理装置とを備えた配管検査システムにおいて、前記情報処理装置のコンピュータに処理を実行させるプログラムであって、
前記位置検出装置の出力から前記配管検査ロボットの前記配管の内部における位置を推定し、
前記異常箇所において前記配管の内壁に加えた振動の種類と紐付けて前記配管検査ロボットが記憶している各異常箇所における前記画像を、前記配管検査ロボットの前記配管の内部における推定位置と紐付けて記憶する、
処理を前記コンピュータに実行させることを特徴とする、プログラム。
（付記１３）
前記振動の種類は、振動の周波数、振動の周期、及び振動のパターンのうち少なくとも１つを含むことを特徴とする、付記１２記載のプログラム。
【００５５】
以上、開示の配管検査ロボット、配管検査システム、及びプログラムを実施例により説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００５６】
１      配管
２      配管検査ロボット
３      情報処理装置
４      位置検出装置
５      配管検査システム
１２，１２−１〜１２−１２      センサ
１１，１１−１〜１１−１２      送信装置
２１      ロボット本体
２２Ａ，２２Ｂ      光源
２３      カメラ
２４      ３次元カメラ
２５      走行装置
２６      加振装置
２７      制御装置
２７０，１０１      ＣＰＵ
２８，１０２      メモリ
【図１】
2018004312.tif 000003
【図２】
2018004312.tif 000004
【図３】
2018004312.tif 000005
【図４】
2018004312.tif 000006
【図５】
2018004312.tif 000007
【図６】
2018004312.tif 000008
【図７】
2018004312.tif 000009
【図８】
2018004312.tif 000010
【図９】
2018004312.tif 000011
【図１０】
2018004312.tif 000012
【図１１】
2018004312.tif 000013
【図１２】
2018004312.tif 000014
【図１３】
2018004312.tif 000015
【図１４】
2018004312.tif 000016
【図１５】
2018004312.tif 000017