(57)【要約】【課題】不定形の不審物あるいは危険物を検査対象としても検査対象に対する非破壊検査を安全に且つ確実に行うこと。【解決手段】遠隔操作装置１６からロボット本体１２に対して遠隔操作指令を送信すると、自走ロボット１０は遠隔操作指令にしたがって不審物あるいは危険物の近傍まで自走し、自走ロボット１０が不審物または危険物に接近したときには、エンドエフェクタ１４のＸ線源から検査対象に向けてＸ線が照射され、検査対象を透過したＸ線がエンドエフェクタ１４のＸ線検出器で検出され、この検出結果が計測データとしてデータ処理装置１６に送信され、データ処理装置１６において計測データが処理され、この処理結果が検査対象の内部構成または内部構造の画像として画像表示される。【選択図】　　　　図１
2004053475.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
遠隔操作指令を出力する遠隔操作指令出力手段と、前記遠隔操作指令出力手段と情報の授受を行うとともに前記遠隔操作指令に従って検査対象を臨む位置まで自走し前記検査対象に関する情報を送信する自走ロボットと、前記自走ロボットからの情報を受信して処理する処理手段とを備え、前記自走ロボットは、前記検査対象を臨む位置まで自走したときに、前記検査対象に向けてＸ線を照射する照射手段と、前記照射手段と相対向して配置されて前記検査対象を透過したＸ線を検出するＸ線検出手段と、前記Ｘ線検出手段の検出によるＸ線検出結果を前記処理手段に送信する送信手段とを含んで構成されてなる非破壊検査ロボットシステム。
【請求項２】
遠隔操作指令を出力する遠隔操作指令出力手段と、前記遠隔操作指令出力手段と情報の授受を行うとともに前記遠隔操作指令に従って検査対象を臨む位置まで自走し前記検査対象に関する情報を送信する複数の自走ロボットと、前記いずれかの自走ロボットからの情報を受信して処理する処理手段とを備え、前記複数の自走ロボットのうち少なくとも一方の自走ロボットは、前記検査対象を臨む位置まで自走したときに、前記検査対象に向けてＸ線を照射する照射手段を含んで構成され、少なくとも他方の自走ロボットは、前記検査対象を透過したＸ線を検出するＸ線検出手段と、前記Ｘ線検出手段のＸ線検出結果を前記処理手段に送信する送信手段とを含んで構成されてなる非破壊検査ロボットシステム。
【請求項３】
請求項１または２に記載の非破壊検査ロボットシステムにおいて、前記Ｘ線検出手段は、前記検査対象を透過したＸ線を検出したときに、この検出結果を二次元写真または二次元映像データとして出力してなることを特徴とする非破壊検査ロボットシステム。
【請求項４】
請求項３に記載の非破壊検査ロボットシステムにおいて、前記処理手段は、前記Ｘ線検出結果として二次元映像データを入力したときには、前記二次元映像データを処理して二次元画像を生成し、生成した二次元画像を画面上に表示してなることを特徴とする非破壊検査ロボットシステム。
【請求項５】
請求項３に記載の非破壊検査ロボットシステムにおいて、前記処理手段は、前記Ｘ線検出結果として二次元映像データを入力したときには、前記二次元映像データを処理して三次元モデルを生成し、生成した三次元モデルによる画像を画面上に表示してなることを特徴とする非破壊検査ロボットシステム。
【請求項６】
請求項１、２、３、４または５のうちいずれか１項に記載の非破壊検査ロボットシステムにおいて、前記処理手段と通信手段を介して情報の授受を行なうとともに、前記処理手段の処理を支援する処理支援手段を備え、前記処理支援手段は、前記処理手段から得られた情報と過去の事例を基にした知識データベースに従って前記検査対象の処理に関する支援情報を生成してなり、前記処理手段と前記遠隔操作指令出力手段は、前記処理支援手段と情報の授受を行う通信手段に接続され、前記遠隔操作指令出力手段は、前記通信手段の受信による支援情報に従って遠隔操作指令を生成してなることを特徴とする非破壊検査ロボットシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、非破壊検査ロボットシステムに係り、特に、内容や所有者が不明な不審物あるいは危険物を検査対象として、検査対象に接触することなく、検査対象の内部構成または内部構造を検査するに好適な非破壊検査ロボットシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
不審物や危険物を検査対象として、この検査対象に対して非破壊検査を行うようにしたシステムとしては、例えば、特表２０００−５１４１８３号公報に記載されているように、空港の手荷物検査などにおいて、Ｘ線を検査対象に照射し、検査対象を透過したＸ線を検知して２次元画像を画面上に表示し、画面上に表示された２次元画像によって検査対象の内部構成あるいは内部構造を確認するようにしたものが提案されている。このシステムによれば、画面上に表示された２次元画像を確認することで、爆発物や銃刀剣類などが機内に持ち込まれる前に摘発することが可能である。また、このシステムは、手荷物という規定の寸法以下の物品を検査対象としているとともに、持込み者が搬送できる寸法重量のものを検査対象としているので、機器寸法は固定でよく、しかも、検査対象が不審物あるいは危険物であることが少なく、検査対象に接近して検査しても危険性が低い。
【０００３】
一方、可搬型Ｘ線検査装置としては、例えば、医療用として既に実用化されているものが知られているが、この種のＸ線検査装置は、移動および位置決めフィルムを搭載したカセッタの交換などは人手に依っており、遠隔操作には対応していない。さらに、この装置の場合には、その場での確認あるいはフィルム現像処理後の確認を主としており、遠隔地からの指令を基に検査対象の内容を即座に確認したり、複数個所から同時に検査対象の内容を確認したりすることについては配慮されていない。
【０００４】
また非破壊検査装置として、ＣＴ（コンピュータトモグラフィ）装置を用いることもできる。しかし、このＣＴ装置においては、連続断層画像の利用による画像の３次元化、データのネットワークによる利用が行われているが、装置も大型で、不特定の場所における不特定の不審物や危険物に対応することは困難である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来のシステムでは、定形の構造体を検査対象としており、不定形の構造体に対しては検査を行うことはできない。さらに遠隔操作によって検査することについては配慮されておらず、不審物や危険物を非破壊検査のために検査システムに単に持ち込んだのでは、検査員の安全を確保できない恐れがある。また検査対象となるものを取り扱う際の適切な方法が不明であることが原因で、検査対象が爆発したり、あるいは検査対象の内部から溶液や気体などが漏洩したりする危険性がある。
【０００６】
本発明の課題は、不定形の不審物あるいは危険物を検査対象としても検査対象に対する非破壊検査を安全に且つ確実に行うことができる非破壊検査ロボットシステムを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明は、遠隔操作指令を出力する遠隔操作指令出力手段と、前記遠隔操作指令出力手段と情報の授受を行うとともに前記遠隔操作指令に従って検査対象を臨む位置まで自走し前記検査対象に関する情報を送信する自走ロボットと、前記自走ロボットからの情報を受信して処理する処理手段とを備え、前記自走ロボットは、前記検査対象を臨む位置まで自走したときに、前記検査対象に向けてＸ線を照射する照射手段と、前記照射手段と相対向して配置されて前記検査対象を透過したＸ線を検出するＸ線検出手段と、前記Ｘ線検出手段の検出によるＸ線検出結果を前記処理手段に送信する送信手段とを含んで構成されてなる非破壊検査ロボットシステムを構成したものである。
【０００８】
前記非破壊検査ロボットシステムを構成するに際しては、自走ロボットを複数台設け、一方の自走ロボットから検査対象に向けてＸ線を照射し、他方の自走ロボットで、検査対象を透過したＸ線を検出し、この検出結果を送信するように構成することもできる。
【０００９】
前記各非破壊検査ロボットシステムを構成するに際しては、以下の要素を付加することができる。
【００１０】
（１）前記Ｘ線検出手段は、前記検査対象を透過したＸ線を検出したときに、この検出結果を二次元写真または二次元映像データとして出力してなる。
【００１１】
（２）前記処理手段は、前記Ｘ線検出結果として二次元映像データを入力したときには、前記二次元映像データを処理して二次元画像を生成し、生成した二次元画像を画面上に表示してなる。
【００１２】
（３）前記処理手段は、前記Ｘ線検出結果として二次元映像データを入力したときには、前記二次元映像データを処理して三次元モデルを生成し、生成した三次元モデルによる画像を画面上に表示してなる。
【００１３】
（４）前記処理手段と通信手段を介して情報の授受を行なうとともに、前記処理手段の処理を支援する処理支援手段を備え、前記処理支援手段は、前記処理手段から得られた情報と過去の事例を基にした知識データベースに従って前記検査対象の処理に関する支援情報を生成してなり、前記処理手段と前記遠隔操作指令出力手段は、前記処理支援手段と情報の授受を行う通信手段に接続され、前記遠隔操作指令出力手段は、前記通信手段の受信による支援情報に従って遠隔操作指令を生成してなる。
【００１４】
前記した手段によれば、不審物あるいは危険物を検査対象として非破壊検査を実施するに際して、遠隔操作指令にしたがって自走ロボットを、検査対象を臨む位置（検査対象の近傍）まで移動させ、この自走ロボットから検査対象に向けてＸ線を照射するとともに、検査対象を透過したＸ線を検出し、このＸ線検査結果を送信し、送信したＸ線結果を受信側で処理するようにしたため、不定形の不審物あるいは危険物を検査対象としても、検査対象の内部構造あるいは内部構成を確実に把握することができる。
【００１５】
また、複数の自走ロボットを用いるときには、一方の自走ロボットから検査対象に向けてＸ線を照射し、検査対象を透過したＸ線を他方の自走ロボットで検出し、この検出結果を送信し、受信用でＸ線検出結果を処理することで、不定形の不審物あるいは危険物を検査対象としても、この検査対象の内部構成あるいは内部構造を確実に把握することができる。さらに、複数の自走ロボットを用いているため、検査対象を間にしてその両側に自走ロボットをそれぞれ配置することで、不定形の不審物あるいは危険物の大きさに制限されることなく、不定形の不審物あるいは危険物の内部構造または内部構成を確実に把握することができる。
【００１６】
また自走ロボットから得られた情報や過去の事例を基にした知識データベースにしたがって検査対象の処理に関する支援情報を生成し、この支援情報にしたがって遠隔操作指令を生成することで、検査対象に対する処理計画を支援することが可能になる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の一実施形態を示す非破壊検査ロボットシステムの全体構成図である。図１において、非破壊検査ロボットシステムは、自走ロボット１０として、車輪やクローラなどの移動機構とマニュプレータを有するロボット本体１２と、Ｘ線源とＸ線検出器を有するエンドエフェクタ１４とを備えているとともに、ロボット本体１２と無線または有線で情報の授受を行う遠隔操作装置１６と、ロボット本体１２からの計測データを処理するデータ処理装置１８と、処理データを有線または無線で伝送する通信装置２０と、遠隔操作装置１６とデータ処理装置１８および通信装置２０に対して電力を供給する電源システム２２と、通信装置２０と無線または有線で情報の授受を行う通信装置２４と、通信装置２４の受信による情報に基づいて、不審物または危険物を検査対象としたときの処理計画の立案を支援する処理支援装置２６を備えて構成されている。
【００１８】
遠隔操作装置１６はキーボードなどの入力装置や通信装置（図示省略）を備えており、自走ロボット１０を操作するための操作情報がキーボードなどから入力されたときに、入力された情報を基に遠隔操作指令を生成し、生成した遠隔操作指令を通信装置を介して有線または無線で自走ロボット１０に出力する遠隔操作指令出力手段として構成されている。
【００１９】
自走ロボット１０のロボット本体１２は、遠隔操作装置１６およびデータ処置装置１８と情報の授受を行うための受信手段と送信手段としての機能を備えているとともに、遠隔操作装置１６から出力された遠隔操作指令を受信したときには、この遠隔操作指令にしたがって、不審物あるいは危険物を検査対象として、この検査対象を臨む位置あるいは検査対象近傍の位置まで自走するように構成されている。すなわち、自走ロボット１０は、自身の移動機構を用いて検査対象の近傍まで移動するように構成されている。なお、自走ロボット１０の移動機構のみでは移動が困難なときには、輸送車や輸送用航空機など他の移動手段を用いることも可能である。
【００２０】
また、自走ロボット１０は、マニュプレータあるいはクレーンによって移動可能なエンドエフェクタ１４を備えており、このエンドエフェクタ１４は、Ｘ線源とＸ線検出器とが一定の間隔を保って相対向して配置されている。Ｘ線源は、自走ロボット１０が検査対象を臨む位置あるいは検査対象近傍まで自走したときに、検査対象に向けてＸ線を照射する照射手段として構成されており、Ｘ線検出器は、検査対象を間にしてＸ線源と相対向して配置され、検査対象を透過したＸ線を検出するＸ線検出手段として構成されている。このＸ線検出器としては、Ｘ線に感応するフィルムによるカセッタ方式あるいはＸ線に感応するＣＣＤ素子による撮撮像方式のいずれの方式のものでも構成することができる。Ｘ線検出器として、フィルムによるカセッタ方式を用いたときには、Ｘ線検出器からはＸ線検出結果として２次元写真が出力されることになり、Ｘ線検出器として、電子撮像方式を採用したときには、Ｘ線検出器からはＸ線検出結果として２次元映像データが出力されることになる。
【００２１】
また、ロボット本体１２は、エンドエフェクタ１４のＸ線検出器によって、検査対象を透過したＸ線を検出したときには、このＸ線検出結果を計測データとしてデータ処理装置１８に送信するようになっている。なお、ロボット本体１２と遠隔操作装置１６およびデータ処理装置１８との間における情報の授受は、銅線あるいは光ファイバによる有線または電磁波による無線を用いて行われるようになっている。
【００２２】
また、このエンドエフェクタ１４としては、Ｘ線源とＸ線検出器との距離が相異なるものを複数種類予め用意しておき、検査対象の大きさに応じていずれかのエンドエフェクタを選択することもできる。
【００２３】
なお、ロボット本体１２は、電灯線等の施設設置の電源からの有線給電あるいはバッテリまたは発動機から動作用エネルギーを得ることができるようになっている。
【００２４】
データ処理装置１８は、ロボット本体１２から計測データを受信したときには、受信した計測データを処理し、この処理結果を画面上に表示するようになっている。例えば、Ｘ線結果として２次元映像データを計測データとして入力したときには、二次元映像データを処理して２次元画像を生成し、生成した２次元画像を画面上に表示するようになっている。また、Ｘ線検出結果として２次元映像データを入力したときに、この２次元映像データを処理して３次元モデルを生成し、生成した３次元モデルによる画像を画面上に表示するようになっている。
【００２５】
また通信装置２０は有線または無線で通信装置２４と情報の授受を行うようになっている。処理支援装置２６は、通信装置２４の受信による情報と過去の事例に基づいた知識データベースにしたがって検査対象の処理に関する支援情報を生成する処理支援手段として構成されている。処理支援装置２６の生成による支援情報は通信装置２４を介して通信装置２０に送信されるようになっており、支援情報が通信装置２０によって受信されると、遠隔操作装置１６は、受信された支援情報にしたがって遠隔操作指令を生成するようになっている。
【００２６】
なお、遠隔操作装置１６、データ処理装置１８、通信装置２０および電源システム２２は検査対象から十分離れた位置に個別に設置されたりあるいは別個に移動用車両などに搭載された状態で検査対象から十分離れた位置に設置されるようになっている。また処理支援装置２６は遠隔操作装置１６などとは離れた場所に設置して運用することも可能である。
【００２７】
次に、本発明に係る非破壊検査ロボットシステムの動作について説明する。不審物あるいは危険物を検査対象として、検査対象に接触することなく、非破壊で検査するに際して、オペレータの操作により遠隔操作指令を生成し、この遠隔操作指令を遠隔操作装置１６からロボット本体１２に対して送信する。ロボット本体１２が遠隔操作指令を受信すると、自走ロボット１０は遠隔操作指令にしたがって検査対象の近傍まで自走する。自走ロボット１０が検査対象近傍まで接近したときには、オペレータの指令あるいは自動でエンドエフェクタ１４のＸ線源から検査対象に向けてＸ線が照射され、検査対象を透過したＸ線がＸ線検出器で検出される。Ｘ線検出器により検出されたＸ線検出結果は計測データとしてデータ処理装置１８に送信される。この場合、検査対象の形状に応じて、エンドエフェクタ１４の位置および姿勢を変化させることにより、各種の方向から検査対象に向けてＸ線を照射することで、ＣＴ用の計測データあるいは３次元モデルを生成するための計測データを取得することができる。
【００２８】
ロボット本体１２からデータ処理装置１８に対して計測データが送信されると、データ処理装置１８は計測データを処理し、計測データをＸ線写真あるいはＣＴデータまたは２次元映像データに変換する。これによりデータ処理装置１８の画面上には検査対象の内部構成あるいは内部構造に関する画像が２次元画像で表示される。
【００２９】
一方、検査対象の内部構造が複雑あるいは処理経験者が現場にいない場合などのときには、得られた情報を通信装置２０を介して通信装置２４に送信し、処理支援装置２６による処理支援を仰ぐことができる。
【００３０】
本実施形態によれば、非破壊検査を行なうための装置が遠隔操作可能な自走ロボット１０に搭載されているため、検査要員は、不審物あるいは危険物から離れて検査を行うことができるとともに、不意の爆発あるいは気体・液体の漏洩によって負傷する危険を避けることができる。また不審物あるいは危険物が不定形のものであっても、不審物あるいは不審物を移動させることなく、非接触で不審物あるいは危険物に対する非破壊検査を確実にかつ安全に行うことができる。
【００３１】
前記実施形態においては、自走ロボット１０を１台用いるものについて述べたが、自走ロボット１０を２台以上用いることも可能である。この場合、各自走ロボットを同一の機能を有するもので構成し、一方の自走ロボットから検査対象に向けてＸ線を照射し、他方の自走ロボットで、検査対象を透過したＸ線を検出する構成を採用することもできる。
【００３２】
一方、エンドエフェクタ１４をＸ線源とＸ線検出器とに分け、Ｘ線源をロボット本体１２に搭載し、Ｘ線検出器を別の自走ロボットに搭載し、ロボット本体１２と別の自走ロボットとの間で協調動作を行って、不定形の不審物あるいは危険物に対する検査を行うことで、より柔軟に検査対象に対する検査を行うことが可能になる。
【００３３】
具体的には、図２に示すように、ロボット本体１２にＸ線源を有するエンドエフェクタ１４を搭載し、別の自走ロボット５０のロボット本体５２にＸ線検出器を有するエンドエフェクタ５４を搭載する。そしてロボット本体１２とロボット本体５２を協調動作させることにより、エンドエフェクタ１４から検査対象に向けてＸ線を照射し、検査対象を透過したＸ線をエンドエフェクタ５４で検出し、検出結果を計測データとしてデータ処理装置１８に送信する。この場合、不定形の検査対象が大型であっても、検査対象を間にしてその両側にエンドエフェクタ１４とエンドエフェクタ５４を配置することで、大型の不審物や危険物に対する検査を非接触で確実にかつ安全に行うことができる。
【００３４】
前記各実施の形態においては、処理支援装置２６を通信装置２４に接続したものについて述べたが、処理支援装置２６を通信装置２０側に配置し、処理支援装置２６を遠隔操作装置１６とデータ処理装置１８および電源システム２２に接続する構成を採用することもできる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、不審物あるいは危険物を検査対象として非破壊検査を実施するに際して、遠隔操作指令にしたがって自走ロボットを、検査対象を臨む位置まで移動させ、この自走ロボットから検査対象に向けてＸ線を照射するとともに、検査対象を透過したＸ線を検出し、このＸ線検査結果を送信し、送信したＸ線結果を受信側で処理するようにしたため、不定形の不審物あるいは危険物を検査対象としても、検査対象の内部構造あるいは内部構成を確実に把握することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す非破壊検査ロボットシステムのブロック構成図である。
【図２】本発明の他の実施形態を示す非破壊検査ロボットシステムのブロック構成図である。
【符号の説明】
１０　自走ロボット
１２　ロボット本体
１４　エンドエフェクタ
１６　遠隔操作装置
１８　データ処理装置
２０　通信装置
２２　電源システム
２４　通信装置
２６　処理支援装置
５０　自走ロボット
５２　ロボット本体
５４　エンドエフェクタ
【図１】
2004053475.tif 000003
【図２】
2004053475.tif 000004