【手続補正書】
【提出日】平成29年3月7日(2017.3.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行距離を計測して走行距離情報を出力する走行距離計測手段、計測車の姿勢を計測して姿勢情報を出力する姿勢計測手段または慣性計測手段、および、管路の内面形状を計測して内面形状情報を出力する内面形状計測手段を備えて管路内を走行可能な計測車と、
計測開始位置における前記計測車の位置と姿勢を特定して計測開始位置情報を出力する開始位置特定手段と、
計測終了位置における前記計測車の位置と姿勢を特定して計測終了位置情報を出力する終了位置特定手段と、
前記管路内を走行中に、所定の時間間隔ごとに、前記走行距離計測手段により得られる走行距離情報と前記姿勢計測手段または慣性計測手段により得られる姿勢情報を用いて、前記計測開始位置を基準とした前記計測車の逐次位置情報を逐次推定演算する逐次位置推定演算手段と、
所定の時間間隔ごとに、前記逐次位置推定演算手段により得られる前記計測車の逐次位置情報を、前記内面形状計測手段により得られる内面形状情報を用いて逐次補正演算する逐次位置補正演算手段と、
前記計測終了位置に到達後において、前記逐次補正演算された前記逐次位置情報を、前記計測開始位置情報と前記計測終了位置情報に基づいて、位置推定と地図作製を並行して実行する三次元ＳＬＡＭ（Simultaneous Localization And Mapping）アルゴリズムによって全補正演算処理して、前記計測車が走行した経路の三次元空間における位置推定を行う全補正演算手段と、を備えたことを特徴とする埋設管路の計測装置。
【請求項２】
前記全補正演算手段により得られる、前記計測車が走行した経路の全体位置推定情報と、前記内面形状計測手段により得られる、前記管路の内面形状情報に基づいて、前記管路の内面の位置を推定することにより、前記管路の地理座標を推定する管路地理座標推定手段を備えたことを特徴とする、請求項１に記載の埋設管路の計測装置。
【請求項３】
前記内面形状計測手段として、前記管路の内面を走査するレーザー計測装置が用いられることを特徴とする、請求項１、２の何れか１項に記載の埋設管路の計測装置。
【請求項４】
前記内面形状計測手段は、互いに非平行な３つの平面内を走査して前記管路の内面形状情報を得るように構成されていることを特徴とする、請求項３に記載の埋設管路の計測装置。
【請求項５】
前記内面形状計測手段は、前記管路の管軸に垂直な平面内を走査して、少なくとも前記管路の断面形状を計測するように構成されていることを特徴とする、請求項４に記載の埋設管路の計測装置。
【請求項６】
前記内面形状計測手段は、前記管路の管軸方向成分と、当該管軸に直交する水平方向成分とで特定される平面内を走査して、少なくとも前記管路の管軸方向の横断面形状を計測するように構成されていることを特徴とする、請求項４に記載の埋設管路の計測装置。
【請求項７】
前記内面形状計測手段は、前記管路の管軸方向成分を含む垂直平面内を走査して、少なくとも前記管路の管軸方向の縦断面形状を計測するように構成されていることを特徴とする、請求項４に記載の埋設管路の計測装置。
【請求項８】
前記内面形状計測手段が配設された架台を昇降させる昇降機構を備えていることを特徴とする、請求項１〜７の何れか１項に記載の埋設管路の計測装置。
【請求項９】
前記三次元ＳＬＡＭアルゴリズムとして、
特定された前記計測開始位置と特定された前記計測終了位置をランドマークとし、  前記計測開始位置と特定された前記計測終了位置の間における計測車の逐次位置情報を、その間のリンクとノードとし、
前記リンクのつながりの強さを計測誤差とするグラフを作成し、当該グラフが最も当てはまる形を推定することで、前記計測車の位置および姿勢の推定と、地図作製を並行して実行するGraph-SLAMアルゴリズムを用いることを特徴とする、請求項１に記載の埋設管路の計測装置。
【請求項１０】
走行距離を計測して走行距離情報を出力する走行距離計測手段、計測車の姿勢を計測して姿勢情報を出力する姿勢計測手段または慣性計測手段、および、管路の内面形状を計測して内面形状情報を出力する内面形状計測手段を備えて管路内を走行可能な計測車を用いた埋設管路の計測方法であって、
計測開始位置における前記計測車の位置と姿勢を特定して計測開始位置情報を得る第１のステップと、
前記管路内を走行中に、所定の時間間隔ごとに、前記走行距離計測手段により得られる走行距離情報と前記姿勢計測手段または慣性計測手段により得られる姿勢情報を用いて、前記計測開始位置を基準とした前記計測車の逐次位置情報を逐次推定演算する第２のステップと、
所定の時間間隔ごとに、前記第２のステップにおいて得られる前記計測車の逐次位置情報を、前記内面形状計測手段により得られる前記管路の内面形状情報を用いて逐次補正演算する第３のステップと、
前記計測終了位置に到達後において、計測終了位置における前記計測車の位置と姿勢を特定して計測終了位置情報を得る第４のステップと、
前記計測終了位置に到達後において、前記逐次補正演算された前記計測車の逐次位置情報を、前記計測開始位置情報と前記計測終了位置情報に基づいて、位置推定と地図作製を並行して実行する三次元ＳＬＡＭ（Simultaneous Localization And Mapping）アルゴリズムによって全補正演算処理して、前記計測車が走行した経路の三次元空間における位置推定を行う第５のステップと、を含んでいることを特徴とする埋設管路の計測方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明の請求項１に係る埋設管路の計測装置は、
走行距離を計測して走行距離情報を出力する走行距離計測手段、計測車の姿勢を計測して姿勢情報を出力する姿勢計測手段または慣性計測手段、および、管路の内面形状を計測して内面形状情報を出力する内面形状計測手段を備えて管路内を走行可能な計測車と、
計測開始位置における前記計測車の位置と姿勢を特定して計測開始位置情報を出力する開始位置特定手段と、
計測終了位置における前記計測車の位置と姿勢を特定して計測終了位置情報を出力する終了位置特定手段と、
前記管路内を走行中に、所定の時間間隔ごとに、前記走行距離計測手段により得られる走行距離情報と前記姿勢計測手段または慣性計測手段により得られる姿勢情報を用いて、前記計測開始位置を基準とした前記計測車の逐次位置情報を逐次推定演算する逐次位置推定演算手段と、
所定の時間間隔ごとに、前記逐次位置推定演算手段により得られる前記計測車の逐次位置情報を、前記内面形状計測手段により得られる内面形状情報を用いて逐次補正演算する逐次位置補正演算手段と、
前記計測終了位置に到達後において、前記逐次補正演算された前記逐次位置情報を、前記計測開始位置情報と前記計測終了位置情報に基づいて、位置推定と地図作製を並行して実行する三次元ＳＬＡＭ（Simultaneous Localization And Mapping）アルゴリズムによって全補正演算処理して、前記計測車が走行した経路の三次元空間における位置推定を行う全補正演算手段と、を備えたことを特徴としている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
請求項２では、さらに、前記全補正演算手段により得られる、前記計測車が走行した経路の全体位置推定情報と、前記内面形状計測手段により得られる、前記管路の内面形状情報に基づいて、前記管路の内面の位置を推定することにより、前記管路の地理座標を推定する管路地理座標推定手段を備えたことを特徴としている。
請求項３では、前記内面形状計測手段として、前記管路の内面を走査するレーザー計測装置が用いられている。
請求項４では、前記内面形状計測手段は、互いに非平行な３つの平面内を走査して前記管路の内面形状情報を得るように構成されている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
請求項５では、前記内面形状計測手段は、前記管路の管軸に垂直な平面内を走査して、少なくとも前記管路の断面形状を計測するように構成されている。
請求項６では、前記内面形状計測手段は、前記管路の管軸方向成分と、当該管軸に直交する水平方向成分とで特定される平面内を走査して、少なくとも前記管路の管軸方向の横断面形状を計測するように構成されている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
請求項７では、前記内面形状計測手段は、前記管路の管軸方向成分を含む垂直平面内を走査して、少なくとも前記管路の管軸方向の縦断面形状を計測するように構成されている
。
請求項８では、前記内面形状計測手段が配設された架台を昇降させる昇降機構を備えている。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
請求項９では、前記三次元ＳＬＡＭアルゴリズムとして、
特定された前記計測開始位置と特定された前記計測終了位置をランドマークとし、  前記計測開始位置と特定された前記計測終了位置の間における計測車の逐次位置情報を、その間のリンクとノードとし、
前記リンクのつながりの強さを計測誤差とするグラフを作成し、当該グラフが最も当てはまる形を推定することで、前記計測車の位置および姿勢の推定と、地図作製を並行して実行するGraph-SLAMアルゴリズムを用いることを特徴としている。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
請求項１０に係る埋設管路の計測方法は、
走行距離を計測して走行距離情報を出力する走行距離計測手段、計測車の姿勢を計測して姿勢情報を出力する姿勢計測手段または慣性計測手段、および、管路の内面形状を計測して内面形状情報を出力する内面形状計測手段を備えて管路内を走行可能な計測車を用いた埋設管路の計測方法であって、
計測開始位置における前記計測車の位置と姿勢を特定して計測開始位置情報を得る第１のステップと、
前記管路内を走行中に、所定の時間間隔ごとに、前記走行距離計測手段により得られる走行距離情報と前記姿勢計測手段または慣性計測手段により得られる姿勢情報を用いて、前記計測開始位置を基準とした前記計測車の逐次位置情報を逐次推定演算する第２のステップと、
所定の時間間隔ごとに、前記第２のステップにおいて得られる前記計測車の逐次位置情報を、前記内面形状計測手段により得られる前記管路の内面形状情報を用いて逐次補正演算する第３のステップと、
前記計測終了位置に到達後において、計測終了位置における前記計測車の位置と姿勢を特定して計測終了位置情報を得る第４のステップと、
前記計測終了位置に到達後において、前記逐次補正演算された前記計測車の逐次位置情報を、前記計測開始位置情報と前記計測終了位置情報に基づいて、位置推定と地図作製を並行して実行する三次元ＳＬＡＭ（Simultaneous Localization And Mapping）アルゴリズムによって全補正演算処理して、前記計測車が走行した経路の三次元空間における位置推定を行う第５のステップと、を含んでいることを特徴としている。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
本発明によれば、計測対象の管路の計測開始位置座標を特定しておき、走行距離計測手段、姿勢計測手段または慣性計測手段、および、管路の内面形状を計測する内面形状計測手段を備えた計測車を管路内を移動させて、
前記走行距離計測手段により得られる走行距離情報と前記姿勢計測手段または慣性計測手段により得られる姿勢情報を用いて、前記管路内を走行中に、前記計測開始位置を基準とした前記計測車の逐次位置情報を逐次推定演算し、前記内面形状計測手段による管路の内面形状情報に基づいて、前記管路内を走行中における前記計測車の逐次位置情報を逐次補正演算する。
そして、前記計測終了位置に到達後においては、計測終了位置座標を特定して、前記補正演算された前記逐次位置情報を、前記計測開始位置情報と前記計測終了位置情報に基づいた三次元ＳＬＡＭアルゴリズムによって全補正して、前記計測車が走行した経路の三次元空間における位置推定を行うので、ＧＰＳを直接利用できない埋設管路内の走行経路を正確に推定することができる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
請求項２によれば、上記構成に加えて、さらに、前記全補正演算手段にて得られた、前記計測車が走行した経路の全体位置推定情報と、前記内面形状計測手段による前記管路の内面形状情報に基づいて、前記管路の内面の位置を推定することにより、前記管路の地理座標を推定する管路地理座標推定手段を備えているので、前記走行経路に基づいて管路の位置を正確に推定することが可能となる。
請求項３によれば、前記内面形状計測手段として、前記管路の内面を走査するレーザー計測装置が用いられているので、小型且つ低コストで埋設管路の計測装置を構成できる。
請求項４によれば、前記内面形状計測手段は、互いに非平行な３つの平面内を走査して前記管路の内面形状情報を得るので、管路の内面形状情報を、より詳細に得ることができ、管路の不陸、蛇行等の状況をより正確に把握することができる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
請求項５によれば、前記内面形状計測手段は、前記管路の管軸に垂直な平面内を走査するので、管軸に垂直な管路の断面形状を計測しやすい。
請求項６によれば、前記内面形状計測手段は、前記管路の管軸方向成分と、当該管軸に直交する水平方向成分とで特定される平面内を走査するので、管路の内面の側面部分の形状を計測しやすい。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
請求項７によれば、前記内面形状計測手段は、前記管路の管軸方向成分を含む垂直平面内を走査するので、管路の内面の天井と床の形状を計測しやすい。
請求項８によれば、前記内面形状計測手段が配設された架台を昇降させる昇降機構を備えているので、異なる管の内部においても、前記内面形状計測手段の高さを前記管軸と一致させて配設しやすく、管内面の形状を把握しやすい。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
請求項９では、前記三次元ＳＬＡＭアルゴリズムとしては、特定された前記計測開始位置と特定された前記計測終了位置をランドマークとするGraph-SLAMアルゴリズムを用いるので、実際の埋設管路の位置をさらに正確に推定することができる。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
請求項１０に係る埋設管路の計測方法は、
前記管路内を走行中に、所定の時間間隔ごとに、前記走行距離計測手段により得られる走行距離情報と前記姿勢計測手段または慣性計測手段により得られる姿勢情報を用いて、前記計測開始位置を基準とした前記計測車の逐次位置情報を逐次推定演算する第２のステップと、
所定の時間間隔ごとに、前記第２のステップにおいて得られる前記計測車の逐次位置情報を、前記内面形状計測手段により得られる前記管路の内面形状情報を用いて逐次補正演算する第３のステップと、
前記計測終了位置に到達後において、計測終了位置における前記計測車の位置と姿勢を特定して計測終了位置情報を得る第４のステップと、
前記計測終了位置に到達後において、前記逐次補正演算された前記計測車の逐次位置情報を、前記計測開始位置情報と前記計測終了位置情報に基づいて、位置推定と地図作製を並行して実行する三次元ＳＬＡＭ（Simultaneous Localization And Mapping）アルゴリズムによって全補正演算処理して、前記計測車が走行した経路の三次元空間における位置推定を行う第５のステップとを含んでいるので、ＧＰＳを直接利用できない埋設管路内の走行経路を正確に推定することができ、さらに、前記走行経路に基づいて管路の位置を正確に推定することが可能となる。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
以上のようにして、計測車１を、計測開始位置から埋設された管路内を移動させながら、計測開始位置を基準とした自己位置情報を前記逐次位置推定演算（Ａ）によって逐次計測し、さらに、前記逐次位置補正演算（Ｂ）によって逐次補正しつつ、計測終了位置へ向かう。
計測終了位置となるマンホールｍ２の底部に到達すると、地上に設置したＧＰＳ装置もしくはトータルステーション等の位置特定手段を用いて計測車１の終焉位置と終焉姿勢（方向）を計測する。
このようにして得られた計測車１の終焉位置と姿勢に基づいて、前記逐次位置補正演算（Ｂ）によって得られた全ての自己位置情報と姿勢情報を、Graph-SLAMアルゴリズムを用いて補正する。この補正演算処理を全補正Graph-SLAM（Ｃ）と称する。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４６】
なお、前記ステップＳ１は特許請求の範囲に記載された第１のステップに、
前記ステップＳ２、Ｓ３は特許請求の範囲に記載された第２のステップに、
前記ステップＳ４、Ｓ５は特許請求の範囲に記載された第３のステップに、
前記ステップＳ６は特許請求の範囲に記載された第４のステップに、
前記ステップＳ７、Ｓ８は特許請求の範囲に記載された第５のステップにそれぞれ対応している。
なお、前記ステップＳ９は、特許請求の範囲に記載された管路地理座標推定手段における処理に対応している。