(57)【要約】【課題】橋梁の狭窄部や輻輳箇所に自由に進入できるフレキシブルアーム装置、および該フレキシブルアーム装置を用いて橋梁等の点検を低コストで安全かつ容易に行える点検診断装置を提供する。【解決手段】フレキシブルアーム装置は、複数の関節モジュール３１を直列に連結してなるアーム部３０と、アーム部３０を、その連結方向に移動させる土台部１０およびスライド部２０とを有している。連結された関節モジュール３１同士は、その相対角度を回動部３１Ｂによって変化させることができる。アーム部３０の移動経路は先頭の関節モジュールに対してのみ入力され、後続の関節モジュールは先頭の関節モジュールの移動経路を追随するように動作する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の関節モジュールを直列に連結してなるアーム部を有しており、
上記各関節モジュールは、
本体部と、
連結された関節モジュール間の相対角度を変化させる回動部とを備えて構成されており、
先頭の関節モジュールの移動経路のみの入力に対して、先頭の関節モジュールが入力された移動経路に沿う移動を行い、後続の関節モジュールが先頭の関節モジュールの移動経路を追随するように動作することを特徴とするフレキシブルアーム装置。
【請求項２】
上記アーム部を、該アームの連結方向に移動させる移動部を有しており、
先頭の関節モジュールの移動経路のみの入力に対して、
前記移動部により前記アーム部の前進移動させる動作と、前記各回動部の回動動作を連動させることによって、先頭の関節モジュールが入力された移動経路に沿う移動を行い、後続の関節モジュールが先頭の関節モジュールの移動経路を追随するように動作することを特徴とするフレキシブルアーム装置。
【請求項３】
先頭の関節モジュールの移動経路のみの入力に対して、
前記各回動部の回動動作のみによって、先頭の関節モジュールが入力された移動経路に沿う移動を行い、後続の関節モジュールが先頭の関節モジュールの移動経路を追随するように動作することを特徴とするフレキシブルアーム装置。
【請求項４】
請求項１から３の何れか一項に記載のフレキシブルアーム装置の先端に撮影用カメラを取り付けたことを特徴とする点検診断装置。
【請求項５】
請求項４に記載の点検診断装置であって、
さらに、フレキシブルアーム装置の先端に、先端部全周囲の空間情報を取得するための空間情報取得部を備えており、
上記空間情報取得部によって取得された空間情報に基づき、周囲の構造物との距離が所定値以下となる動作を制限することを特徴とする点検診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高速道路等の橋梁等の底面や狭隘部を調査・点検する為の点検診断装置に適用可能なフレキシブルアーム装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高速道路等の社会基盤施設は、社会資本として経済に与える影響が大きいものであるにも係わらず、老朽化による事故も少なからず発生している。このため、このような社会基盤施設に対しては、定期的に調査・点検を行うことが必要とされる。このような調査・点検を必要とする社会基盤施設の一つとして、高速道路等の橋梁が挙げられる。
【０００３】
現在の橋梁点検においては、主に点検者の目視と写真撮影等によって得られた画像をもとに異常個所の有無を把握するとともに、各種変状の程度（ひび割れの幅や長さ）を計測するのが一般的である。この点検方法では、点検者が対処箇所に接近しないと必要な情報を得ることができない。そのため、接近困難な箇所においては足場の設置や橋梁点検車などで対処している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、足場の設置には多くの人手や手間を要し、また、橋梁点検車も極めて高額なものである。このため、従来の点検方法は高コストになりすぎるといった問題がある。
【０００５】
さらに、橋梁には人の立ち入り困難な狭窄部や輻輳箇所が多く、また手前の支障物や屈曲部の陰に位置するため、視線や照明が届かない。現状ではこのような不可視部に対する有効な点検手段が無いため、診断や補修設計等に際して必ずしも十分な点検データが得られているとは言いがたい。このため、上記問題を解決して的確な診断や補修設計を行えるようにすることが急務である。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、橋梁等の狭窄部や輻輳箇所に自由に進入できるフレキシブルアーム装置、および該フレキシブルアーム装置を用いて橋梁等の点検を低コストで安全かつ容易に行える点検診断装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明に係るフレキシブルアーム装置は、複数の関節モジュールを直列に連結してなるアーム部を有しており、上記各関節モジュールは、本体部と、連結された関節モジュール間の相対角度を変化させる回動部とを備えて構成されており、先頭の関節モジュールの移動経路のみの入力に対して、先頭の関節モジュールが入力された移動経路に沿う移動を行い、後続の関節モジュールが先頭の関節モジュールの移動経路を追随するように動作することを特徴としている。
【０００８】
上記の構成によれば、上記フレキシブルアーム装置の操作時において、先頭の関節モジュールが入力された移動経路に沿う移動を行い、後続の関節モジュールが先頭の関節モジュールの移動経路を追随するように動作する。このため、オペレータは、先頭の関節モジュールの移動経路のみを入力すればよく、このような入力によっても後続モジュールが周囲の構造物に衝突するようなことは無い。したがって、特別な技能を持たないオペレータが操作する場合であっても、容易な調査作業が可能となり、また調査施設の損傷及びフレキシブルアームの破損を防止できる。
【０００９】
また、上記フレキシブルアーム装置は、上記アーム部を、該アームの連結方向に移動させる移動部を有しており、先頭の関節モジュールの移動経路のみの入力に対して、前記移動部により前記アーム部の前進移動させる動作と、前記各回動部の回動動作を連動させることによって、先頭の関節モジュールが入力された移動経路に沿う移動を行い、後続の関節モジュールが先頭の関節モジュールの移動経路を追随するように動作する構成とすることができる。
【００１０】
上記の構成によれば、上記アーム部は、上記移動部によって前進・後退運動が可能となり、この前進・後退運動に連動させて上記回動部を回動させることで、任意の移動経路に沿った移動が可能となる。このため、上記アーム部は、人が入れないような狭窄部にも自由に進入できる。
【００１１】
また、上記フレキシブルアーム装置は、先頭の関節モジュールの移動経路のみの入力に対して、前記各回動部の回動動作のみによって、先頭の関節モジュールが入力された移動経路に沿う移動を行い、後続の関節モジュールが先頭の関節モジュールの移動経路を追随するように動作する構成とすることができる。
【００１２】
上記の構成によれば、アーム部を前進・後退移動させるための移動部を省略することで、装置を軽量化できる。
【００１３】
また、本発明に係る点検診断装置は、上記フレキシブルアーム装置の先端に撮影用カメラを取り付けたことを特徴としている。
【００１４】
上記の構成によれば、フレキシブルアーム装置の先端に取り付けた撮影用カメラを、橋梁の狭窄部や輻輳箇所に自由に進入させることができ、橋梁の点検を低コストで安全かつ容易に行うことができる。
【００１５】
また、上記点検診断装置は、さらに、フレキシブルアーム装置の先端に、先端部全周囲の空間情報を取得するための空間情報取得部を備えており、上記空間情報取得部によって取得された空間情報に基づき、周囲の構造物との距離が所定値以下となる動作を制限する構成とすることができる。
【００１６】
上記の構成によれば、特別な技能を持たないオペレータが操作する場合であっても、先頭の関節モジュールが誤った操作によって周囲の構造物に衝突することを回避できる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のフレキシブルアーム装置は、アーム部を人が入れないような狭窄部に自由に進入させることができる。このため、アーム部の先端に撮影用カメラを取り付けた点検診断装置として用いれば、橋梁等の点検を低コストで安全かつ容易に行うことができる。
【００１８】
また、特別な技能を持たないオペレータが操作する場合であっても、アーム部が周囲の構造物に衝突するようなことは無く、容易な調査作業が可能となり、また調査施設の損傷及びフレキシブルアームの破損を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態を示すものであり、実施の形態１に係るフレキシブルアーム装置の概要を示す平面図である。
【図２】本発明の一実施形態を示すものであり、実施の形態１に係るフレキシブルアーム装置の概要を示す側面図である。
【図３】本発明の一実施形態を示すものであり、実施の形態１に係るフレキシブルアーム装置の概要を示す斜視図である。
【図４】図１〜３に示すフレキシブルアーム装置における関節モジュールの斜視図である。
【図５】（ａ）〜（ｄ）は、図１〜３に示すフレキシブルアーム装置の動作を示す図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は、他のフレキシブルアーム装置の動作を示す図である。
【図７Ａ】フレキシブルアーム装置の制御手順を示す図である。
【図７Ｂ】フレキシブルアーム装置の制御手順を示す図である。
【図７Ｃ】フレキシブルアーム装置の制御手順を示す図である。
【図７Ｄ】フレキシブルアーム装置の制御手順を示す図である。
【図７Ｅ】フレキシブルアーム装置の制御手順を示す図である。
【図７Ｆ】フレキシブルアーム装置の制御手順を示す図である。
【図７Ｇ】フレキシブルアーム装置の制御手順を示す図である。
【図８】フレキシブルアーム装置における首振り動作を示す図である。
【図９】フレキシブルアーム装置の制御手段のブロック図である。
【図１０】フレキシブルアーム装置の動作制御を示すフローチャートである。
【図１１】ＴＳ測量によるフレキシブルアーム装置の座標設定動作を示す図である。
【図１２】ＴＳ測量によるフレキシブルアーム装置の座標設定動作を示す図である。
【図１３】本発明の一実施形態を示すものであり、（ａ）〜（ｃ）は、実施の形態２に係るフレキシブルアーム装置の構成及び動作を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
〔実施の形態１〕
以下、本発明の実施の形態１について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２１】
＜フレキシブルアーム装置の構成＞
図１〜３は、本実施の形態１に係るフレキシブルアーム装置（以下、本アーム装置と称する）の概要を示す平面図、側面図、および斜視図である。本アーム装置は、土台部１０、スライド部２０、およびアーム部３０から構成されている。
【００２２】
土台部１０は、端部板１１とスライド軸１２とからなる。具体的には、２枚の端部板１１の間に複数のスライド軸１２が平行に配置されて土台部１０を構成している。複数のスライド軸１２は、基本的には長さ及び太さが同じものであるが、その本数は特に限定されない。
【００２３】
スライド部２０は、スライド軸１２に沿ってスライド移動可能である。図示は省略しているが、スライド部２０の内部には、上記スライド移動のための駆動力を発生させる駆動部（モータ等）が内蔵されている。あるいは、スライド部２０は、本アーム装置の外部に設置された駆動部により、ワイヤ等を介して駆動力を受ける構成であってもよい。また、スライド部２０は、スライド軸１２に沿ったスライド移動の間、その向きを変化させること無く平行移動する。
【００２４】
アーム部３０は、複数の関節モジュール３１を直列に連結してなるフレキシブルアームである。各関節モジュール３１は、図４に示すように、略直方体形状の本体部３１Ａと、回動部３１Ｂと、駆動部３１Ｃとを有している。各関節モジュール３１は、直方体形状である本体部３１Ａの長手方向の端部同士が連結される。
【００２５】
回動部３１Ｂは、本体部３１Ａの長手方向の一方の端部に設けられており、該長手方向と直交する軸の周りに回動可能となっている。また、回動部３１Ｂは、回動板３１Ｂ１を有しており、この回動板３１Ｂ１に関節モジュール３１が連結される。すなわち、回動部３１Ｂの回動変位によって連結された２つの関節モジュール３１間の相対角度が変化させられる。尚、隣接する二つの関節モジュール３１において、上記長手方向の軸が平行になっている状態の相対角度を０°とすれば、回動部３１Ｂは±９０°の範囲で回動変位が可能である。無論、上記回動変位の可能範囲は、±９０°に限定されるものではなく、本発明において任意に設定可能である。
【００２６】
駆動部３１Ｃとしては、例えばステッピングモータ等の駆動部が備えられる。図１〜３に示す関節モジュール３１では、駆動部３１Ｃは本体部３１Ａの側面から突出して配置されている。しかしながら、本体部３１Ａおよび駆動部３１Ｃのサイズによっては、駆動部３１Ｃは本体部３１Ａに内蔵されていても良い。また、駆動部３１Ｃによる駆動力は、図示しないギア等を介して回動部３１Ｂに伝えられる。これにより、回動部３１Ｂには、駆動部３１Ｃによって適切な回転トルク及び適切な回転速度が与えられる。
【００２７】
本アーム装置では、８個の関節モジュール３１が直列に接続されており、その一端の関節モジュール３１がスライド部２０に固定されている。無論、このように直列に接続される関節モジュール３１の個数は、本発明において限定されるものではない。土台部１０やスライド部２０がアーム部３０を支持できる範囲で任意の数の関節モジュール３１を接続しても良い
このように直列に接続される各関節モジュール３１では、スライド部２０から遠い側の端部に回動部３１Ｂが設けられる。すなわち、直列に接続された関節モジュール３１を、スライド部２０に近い側から１，２，…，ｎ，…番目とする場合、（ｎ−１）番目の関節モジュール３１の回動板３１Ｂ１に、ｎ番目の関節モジュール３１の本体部３１Ａの端部が接続される。
【００２８】
また、ｎ番目の関節モジュール３１における回動部３１Ｂの回転軸をｎ番目の回転軸とする場合、（ｎ−１）番目の回転軸とｎ番目の回転軸とは以下の関係を有する。
(1) （ｎ−１）番目の回転軸とｎ番目の回転軸とは、共にｎ番目の関節モジュール３１の長手軸に対して直交する。
(2) （ｎ−１）番目の回転軸とｎ番目の回転軸とは、互いに直交する。
【００２９】
上記例では、各回動部３１Ｂは１軸稼動（回転軸が１軸）としたものを示しているが、これはアーム部３０を小型化するために適した構成であって、一例に過ぎない。すなわち、機構的に大型化することが許容できるのであれば、各回動部３１Ｂは２軸稼動のものを用いることが望ましい。ここでの２軸稼動とは、各回動部３１Ｂの回転軸として、本体部３１Ａの長手軸に対して直交すると共に、互いに直交する２軸を有するものを指す。また、アーム部３０が狭い場所に入り込むためには、回動部３１Ｂ間の距離を短くすることが重要である。さらには、本アーム装置の生産コストを抑えるためには、モータやフレーム等の制作費を考慮して、各関節モジュール３１を同一の仕様とすることが望ましい。
【００３０】
アーム部３０の先端（スライド部２０から最も離れた側）の関節モジュール３１では、その回動板３１Ｂ１において、任意の器具を取り付けることができる。例えば、本アーム装置を橋梁の点検診断装置として用いる場合、先端の関節モジュール３１にはカメラ等の点検器具を取り付けることが好適である。すなわち、本アーム装置によってカメラを橋梁内の狭窄部や輻輳箇所に侵入させ、人が直接視認できない不可視部を撮影して点検することができる。
【００３１】
＜フレキシブルアーム装置の動作＞
続いて、本アーム装置の動作について説明する。以下の説明では、本アーム装置を点検診断装置に適用し、橋梁点検の際にカメラ等の点検器具を不可視部に近接させる為のアプローチツールとして用いる場合の動作を例示する。また、本発明に係る点検診断装置は、橋桁と橋脚との間の支承部分の点検を好適に実施することができる。尚、本アーム装置を橋梁の点検診断装置に適用する場合、本アーム装置の土台部１０が高所作業車等に取り付けられる。
【００３２】
本アーム装置は、スライド部２０のスライド軸１２に沿ったスライド移動と、各関節モジュール３１における回動部３１Ｂの回転移動とを連動させることにより、アーム部３０の先端に取り付けられたカメラを支承内の不可視部に近接させる。
【００３３】
本アーム装置の動作においては、アーム部３０をスライド部２０のスライド移動によって前進移動させ、このとき、回動部３１Ｂの回転移動を適切に制御することによって先頭の関節モジュール３１の移動軌跡をそれ以降の関節モジュール３１に追従させる。この動作を図にて示すと、図５（ａ）〜（ｄ）のようになる。
【００３４】
図５（ａ）は、アーム部３０が点検対象の支承内に入り込む寸前の初期状態を示す図である。この初期状態は、高所作業車等によって本アーム装置を支承近くまで持ち上げることで実現できる。また、初期状態では、スライド部２０は最も後端側に位置している。
【００３５】
この初期状態から、アーム部３０をスライド部２０のスライド移動によって前進移動させる。また、このスライド移動に伴って、アーム部３０における先頭の関節モジュール３１を所定の軌跡に沿って支承内に進入させる。このときの関節モジュール３１の移動経路は、オペレータの操作によって与えられる。例えば、地上にいるオペレータは、アーム部３０の先端に取り付けられたカメラ４０からリアルタイム伝送される画像を見ながら、タブレット機器等の画面操作により関節モジュール３１の移動経路を指示する。さらに、オペレータは、アーム部３０の前進移動のみならず、先頭モジュールの首振り動作をも操作することができる。図５（ａ）〜（ｄ）では、オペレータによって指示された移動経路は、破線にて示されている。
【００３６】
尚、オペレータによる操作方法は、上記のようにタブレット機器を用いた方法に限定されるものではなく、任意の操作方法を用いることができる。但し、オペレータは、先頭モジュールの移動経路のみを指示するだけで良く、後続モジュールの移動経路は考慮する必要が無い。このため、オペレータには特別な技能は必要とされず、容易に操作ができる。
【００３７】
上述の動作方法を、図１〜３に示すアーム装置（各回動部３１Ｂが１軸稼動のもの）に適用した場合、図５（ａ）〜（ｄ）に示すように、先頭から数えて３番目以降の後続モジュールの位置は、２つ前の先行モジュールの２ストローク前の位置と完全に一致させることができる。尚、ここでの１ストロークとは、関節モジュール３１を１つ分進めた場合を意味する。さらに、この２ストローク分の移動の間も、各関節モジュール３１は、オペレータによって指示された移動経路から大きくずれることは無い。
【００３８】
また、上述の動作方法を、各回動部３１Ｂが２軸稼動のアーム装置に適用した場合には、先頭から数えて２番目以降の後続モジュールの位置を、１つ前の先行モジュールの１ストローク前の位置と一致させることができる（図６（ａ）〜（ｃ）参照）。
【００３９】
＜フレキシブルアーム装置の制御＞
続いて、本アーム装置を上述のように動作させるための制御方法について説明する。以下の説明では、操作は地上（または高所作業車上部）にいるオペレータが、タブレット機器に表示される画像を見ながら行うものとする。例えば、タブレット機器に表示される画像において、進みたい方向をタッチすることでアーム部３０の前進動作を行わせることができる。また、タブレット機器に内蔵されているジャイロに同期させて、カメラが取り付けられた先頭の関節モジュールを首振り動作させることができる。
【００４０】
また、制御プログラムを実行するためのＣＰＵ（Central Processing Unit）や、該制御プログラム及び各種の制御用データを格納するためのメモリは、本アーム装置自身が備えていても良いが、制御デバイス（例えば、操作用のタブレット機器）が備えていても良い。
【００４１】
図７〜図８を用いて、より具体的に説明すると以下の通りである。尚、図７〜図８および後述する図９，１０で示される本アーム装置は、アーム部３０における各回動部３１Ｂが２軸稼動のものである。
【００４２】
図７Ａに示すように、本アーム装置は高所作業車などに固定された状態で、点検対象の近傍まで移動させられる。その後、ＴＳ（Total Station）による測量を行い、支承付近のローカル座標を得る。得られた座標はメモリに格納され、その後の動作制御において用いられる。
【００４３】
また、本制御では、１ストロークの動作毎に３Ｄレーザスキャナ（空間情報取得部：図示せず）によって先端部全周囲（３６０°）の空間情報が取得される。このため、本アーム装置では、アーム部３０の先端に、カメラのみならず、先端部全周囲の空間情報を取得するための３Ｄレーザスキャナが備えられている。この空間情報に基づき、周囲の構造物との距離が予め設定しておいたクリアランス以下となる動作を制限する。すなわち、オペレータによって指示された動作であっても、アーム部３０が周囲の構造物と衝突する虞があるような動作は禁止される。したがって、特別な技能を持たないオペレータが操作する場合であっても、容易な調査作業が可能となり、また調査施設の損傷及びフレキシブルアームの破損を防止できる。
【００４４】
本アーム装置が高所作業車などに固定された状態で移動される際、アーム部３０は展開した状態（関節モジュール３１が直線状に配列された状態）とせずに、一部を折り曲げた状態としておくことが望ましい。これは、アーム部３０がスライド部２０に対して片持ち支持された状態であるため、アーム部３０を展開した状態で移動させると、慣性力によってアーム部３０の根元に掛かるトルクが過大となり、破損が生じることも考えられるためである。これに対し、アーム部３０を折り曲げた状態で移動させれば、アーム部３０の根元に掛かるトルクを軽減でき、上記破損を回避できる。
【００４５】
本アーム装置が高所作業車などによって所定の位置まで移動させられると、続いて図７Ｂに示すように、アーム部３０を展開させる。これにより、点検のための動作開始が可能な初期状態となる。
【００４６】
オペレータが本アーム装置の操作を行うにあたっては、操作デバイスであるタブレット機器上に表示される先端部の画像を見ながら、前進／後退の動作を行う。また、タブレット機器に内蔵されるジャイロに同期し、先頭の関節モジュール３１を首振り動作させることが可能である。この操作では、画面をタッチすることで、図７Ｃに示すように、現在向いている方向にあらかじめ設定されているストローク分前進させることができる。すなわち、先頭モジュールの首振り動作によって進めたい方向を決定し、方向決定後に前進させることによって、移動経路を入力することができる。
【００４７】
前進動作を行った後は、図７Ｄに示すように、すぐに３Ｄレーザースキャニングが始まる。３Ｄレーザースキャナによる空間情報を元に、現在の位置から動作できる範囲が求められる。これにより、次の動作において、アーム部３０が周囲の構造物等に衝突する場所への移動や首振り動作は禁止される。
【００４８】
上記の前進動作および３Ｄレーザースキャニング動作を繰り返すことで、目的の点検箇所まで先端部のカメラを移動させることができる（図７Ｅ、図７Ｆ参照）。
【００４９】
目的の点検箇所では、首振り動作にてカメラによる点検を行う（図７Ｇ、図８参照）。カメラにて撮影された画像データには、各関節の角度と距離から計算される座標値や姿勢情報を記録する。調査後は、これまでの経路を自動後退し、引き抜く動作が完了する。
【００５０】
上記一連の制御においては、３Ｄレーザースキャナの位置は各関節の旋回角度と関節間の設計距離により座標化することができるので、各３Ｄレーザースキャニング動作にて得られる全ての空間情報を結合することが可能である。
【００５１】
さらに、本アーム装置の制御の具体例について、図９のブロック図および図１０のフローチャートを参照して説明する。尚、以下の説明は、各回動部３１Ｂが１軸稼動のアーム装置における制御例を示すものであるが、各回動部３１Ｂが２軸稼動のアーム装置においても基本的には同様の制御が可能である。
【００５２】
図９に示すように、本アーム装置は、移動制御を行うための機能部として、操作入力部６１、制御部６２、記憶部６３を有している。操作入力部６１としては、上述したように、操作デバイスとしてのタブレット機器等が使用される。また、制御部６２は、判定部６２Ａと演算部６２Ｂとを有している。
【００５３】
以下の説明では、アーム部３０が備える関節モジュール３１の数をｎ個とし、スライド部２０に近い側から１，２，…，ｎ番目とする。また、ｉ番目の関節モジュール３１が有する回動部３１Ｂをｉ番目の回動部３１Ｂとする。ｉ番目の回動部３１Ｂの変位量はφｉで表されるものとし、φｉは±９０°の範囲で変位可能とする。最初に、各回動部３１Ｂの変位量の初期設定が行われる（Ｓ１）。ここで、動作開始時の初期状態を図１に示す状態とすれば、各回動部３１Ｂの回動量が０°に設定される。初期設定された各回動部３１Ｂの回動量は、記憶部６３に記憶される。
【００５４】
操作入力部６１から操作入力がなされると、判定部６２Ａによって、該入力が移動操作であるのか、首振り操作であるのかが判定される（Ｓ２）。この判定結果は、演算部６２Ｂに送られ、演算部６２Ｂはこの判定結果に応じた演算処理を行う。
【００５５】
操作入力部６１からの入力が移動操作であった場合、演算部６２Ｂは、オペレータから入力される先頭ブロックの移動経路に基づいて、現在の位置から２ストローク分移動後のφ（ｎ−１）’およびφ（ｎ−２）’を演算する（Ｓ３）。本具体例では、各回動部３１Ｂが１軸稼動のものを想定しているため、２ストローク分の移動を移動制御の一単位としている。このため、Ｓ３のステップでは、先頭の関節モジュール３１と先頭から２番目の関節モジュール３１とが、オペレータから入力された移動経路に沿う場合の、先頭から２番目と３番目との回動部３１Ｂの変位量を演算する。尚、先頭の回動部の変位量φｉは、首振り操作時にカメラの首振り量を与えるものであるため、移動操作の場合には必要とされない。また、各回動部３１Ｂが２軸稼動のアーム装置においては、１ストローク分の移動を移動制御の一単位とすることができるため、先頭から２番目の変位量を演算するのみでよい。
【００５６】
次に、Ｓ４では、記憶部に格納されているφ（ｎ−１）およびφ（ｎ−２）を、Ｓ３にて演算されたφ（ｎ−１）’およびφ（ｎ−２）’に置き換える。さらに、φｉ（ｉ＝１,〜,ｎ−３）をφ（ｉ＋２）（ｉ＝１,〜,ｎ−３）に置き換える。こうして再設定されたφｉ（ｉ＝１,〜,ｎ−１）は、記憶部６３に記憶される。
【００５７】
その後、Ｓ４にて再設定されたφｉ（ｉ＝１,〜,ｎ−１）によって、各モジュールの回動制御を行う（Ｓ５）。すなわち、１〜（ｎ−１）番目の回動部３１Ｂの回動量が、φ１〜φ（ｎ−１）となるように制御する。また、Ｓ５の回動制御を行うときには、同時に、スライド部２０を２ストローク分前進移動させるスライド制御を行う（Ｓ６）。
【００５８】
これにより、上記移動操作では、先頭から２つ分の関節モジュール３１をオペレータから入力された移動経路に沿って移動させると共に、先頭から３番目以降の後続モジュールの位置を２つ前の先行モジュールの２ストローク前の位置と完全に一致させることができる。
【００５９】
Ｓ２において、操作入力部６１からの入力が首振り操作であった場合、演算部６２Ｂは、オペレータから入力に基づいて、カメラの首振り量、すなわち先頭の回動部３１Ｂの回動量φｎを演算する（Ｓ７）。そして、演算されたφｎに基づいて、カメラの首振り制御を行う（Ｓ８）。
【００６０】
Ｓ５およびＳ６、またはＳ８の処理が終わった後は、再びＳ２へ移行し、Ｓ２〜Ｓ８のステップを繰り返すことで、本アーム装置の制御が行える。
【００６１】
＜複数の支承を連続して点検する時の制御＞
実際に橋梁の点検を行う際には、複数の支承を連続して点検して行うことが必要となる。このとき、最初の支承を点検したときに得られた座標データを記憶しておけば、二本目以降の点検では、この座標データを元に半自動の操作で同じ箇所の撮影をすることが可能となる。これにより、点検作業の効率を大幅に向上させることができる。この方法について以下に説明する。
【００６２】
狭窄部や輻輳箇所において撮影を行った時の座標や姿勢の情報は、撮影された画像データに埋め込まれる。さらに、先頭の関節モジュール３１の座標データを所定のストローク毎に記憶しておけば、先頭の関節モジュール３１の移動経路を座標データとして記憶することができる。また、同一の橋梁内において存在する全ての支承の内部構造は、ほぼ同じである。
【００６３】
このため、最初の支承の点検時に得られた座標データを記憶しておけば、各支承で共通となるローカル座標内で、上記記憶された座標データに基づいてアーム部３０を他の支承内においても最初の支承の点検時と同じ移動経路で半自動での撮影動作を行わせることができる。
【００６４】
上述のような半自動での撮影動作を行うためには、各支承の点検動作時には、最初にローカル座標の設定動作が必要となる。この設定動作を行うためには、基準となる既知点を、点検を行う支承が存在する橋脚の所定の（少なくとも）２箇所にリフレクターシール（測量用の反射状のシール）を用いて設置する。各支承の点検時には、この２つの既知点をＴＳを用いて測量することで、ローカル座標を定義することができる。
【００６５】
さらに、本アーム装置の土台部１０には基準点となる測量用のプリズムが設置されている。根元に近いほうのプリズムをＰ１、先端部寄りのプリズムをＰ２とし、毎回の点検前にＴＳを用いてＰ１，Ｐ２を測量すれば、常に同じ座標系で制御することが可能となる。
【００６６】
図１１は、ＴＳを用いてプリズムＰ１，Ｐ２を測量しているイメージ図である。さらに、図１１には、橋脚に設置された既知点（リフレクターシール）５０を示す。
【００６７】
通常、本アーム装置は、支承を点検する毎に上記ローカル座標内での設置位置が異なる。このため、点検前にＰ１，Ｐ２を測量し制御プログラムに入力することで、初回の点検時に先端部が取ったルート（線形）をトレースするように動作させることが可能となる。図１２は２回目以降の点検時のアーム部３０の移動経路のイメージであり、図１１と同様の経路を進んでいる様子を表している。
【００６８】
また、狭隘部の内部において撮影を行った位置や姿勢情報も同座標系に基づいて記憶されているので、自動的に同撮影位置の同じ姿勢の写真を撮影することが可能となる。
【００６９】
さらに、上記のような半自動での撮影動作を行う場合であっても、所定ストローク毎に３Ｄレーザースキャニングによる空間情報を得ることが好ましい。これにより、万一、付帯設備が増えるなど状況が変わっている時でも、衝突回避することができる。こうした座標系の概念、制御アルゴリズムにより、特別な技能を持たない作業員であっても点検作業を容易に且つ間違えずに行うことができるようになる。
【００７０】
さらに、これまで足場の設置や橋梁点検車を利用しなければならなかった箇所について、自動飛行が可能な電動無人自動ヘリコプター（以後ＵＡＶ）により近接画像を撮影し、スクリーニング後に対象を絞り込んだ点検を実施すれば、予算・時間とも大幅に効率化できる。また運用ルール及び計測までの操作をマニュアル化することで汎用性を持たせることができる。
【００７１】
〔実施の形態２〕
上記実施の形態１に係る本アーム装置は、アーム部３０を前進移動させるために、土台部１０およびスライド部２０を備えた構成となっている。これに対し、実施の形態２に係る本アーム装置は、アーム部３０の動きのみでアーム部の前進移動をも行わせる構成である。以下、本発明の実施の形態２について、図面を参照して詳細に説明する。
【００７２】
＜フレキシブルアーム装置の構成＞
図１３（ａ）〜（ｃ）は、本実施の形態２に係るフレキシブルアーム装置（以下、本アーム装置と称する）構成及び動作を説明する概略図である。図１３（ａ）〜（ｃ）において、左側の図は本アーム装置を上方から見た図であり、右側の図は本アーム装置を側方から見た図である。本アーム装置は、図１〜３に示す土台部１０およびスライド部２０を省略しており、アーム部３０のみから構成されている。但し、ここでは、各回動部３１Ｂは２軸稼動のものを例示する。
【００７３】
本アーム装置を橋梁の点検診断装置に適用する場合、最も根元側（先端のカメラ４０から離れた側）の関節モジュール３１が土台となる高所作業車等に直接取り付けられる。図１３（ａ）は、本アーム装置の初期状態での姿勢を示すものであり、アーム部３０は、その全体がコの字型に折れた姿勢をとっている。この姿勢により、先頭の関節モジュール３１は、土台に最も近づいた状態で保持される。
【００７４】
本アーム装置を動作させるに当たって、オペレータの操作入力方法は、実施の形態１と基本的に同じである。すなわち、オペレータは、先頭の関節モジュール３１の移動経路を指示するのみでよい。そして、先頭の関節モジュール３１を前進させるためには、初期状態でアーム部３０のコの字型の部分の長さが短くなるように変位させる。すなわち、アーム部３０のコの字型の部分の長さが短くなる分、先頭の関節モジュール３１を前進移動させることが可能となる。尚、前進移動するアーム部３０の制御方法は、実施の形態１と基本的に同じである。
【００７５】
このように、本実施の形態２に係るフレキシブルアーム装置では、図１〜３に示す土台部１０およびスライド部２０が無くても、先頭の関節モジュール３１を前進移動させることが可能となる。これにより、本実施の形態１に係るフレキシブルアーム装置に比べ、土台部１０およびスライド部２０を省略できる分、装置を軽量化できる。
【００７６】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明は、高速道路等の橋梁の底面や狭隘部を調査・点検する為の点検診断装置に利用することができる。
【符号の説明】
【００７８】
１０    土台部（移動部）
２０    スライド部（移動部）
３０    アーム部
３１    関節モジュール
３１Ａ  本体部
３１Ｂ  回動部
３１Ｃ  駆動部
４０    カメラ
５０    リフレクタシール
６１    操作入力部
６２    制御部
６２Ａ  判定部
６２Ｂ  演算部
６３    記憶部
６４    出力部
【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７Ａ】
2015171735.tif 000009
【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図７Ｅ】
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【図７Ｆ】
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【図７Ｇ】
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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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