JPH0346359B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は水中作業、特に深海底等有人潜水機器
による作業の困難な環境下の作業に適する水中作
業ロボツトに関する。

従来技術 近年、海底石油開発は漸次大深度の海域に及ん
できており、又、マンガン団塊や熱水鉱床等の新
規の海底鉱物資源の開発の必要性が高まつてきて
いる。このような大深度の海中、海底、あるいは
海底油田の暴噴等の危険な環境下の調査、作業は
従来の有人潜水作業機器では実施が不可能又は極
めて困難である。

上述のような高水圧、又は有人潜水作業機器で
の近接困難な海中、海底での調査、作業を行なわ
せる目的で、近年無人潜水機の発達は目覚しく、
海底石油開発作業のうち、監視やメインテナンス
等の単純な作業は無人潜水機に置き換えられつゝ
あり、水中作業の対象物である水中物体の感知機
能と感知した情報を処理するコンピユータと、そ
の信号により作動するマニプレータを備えたいわ
ゆる水中作業ロボツトも種々提案されている。

しかし、従来実現し、あるいは提案されている
水中作業ロボツトは、通常、推進装置としては前
後進用に通常の船舶のものと同様の主推進プロペ
ラ、上下移動用に垂直スラスタプロペラ、左右移
動用に水平スラスタプロペラが夫々設けられ、又
海底面への着底、移動あるいは母船甲板上への着
座用として本体に固定されたそりを有し、作業装
置として１基又は２基のマニプレータを備え、作
業時本体の位置を安定して保持するのにマニプレ
ータで水中構造物等を把持する方法によつてお
り、ロボツトの可動部分はこのマニプレータの他
には水中テレビカメラや水中照明灯など観察装置
の一部のみとなつている。

発明が解決しようとする課題 このため、従来実現し、提案されている水中作
業ロボツトは、推進装置などの重量、所要スペー
スが大きくなり、ロボツトのスペース、排水量の
制限から、作業装置や観察装置が制約される。
又、海中構造物等の存在する場所における作業時
の本体の安定が難しく、従つて作業性が劣る。特
に狭隘な空間での作業ではロボツトが作業場所に
接近することが出来ないことがしばしばあり、照
明、観察が困難であつたり、作業そのものが不可
能になる場合もあるなど、実用上種々の問題が存
在する。

本発明は上記の問題点を解決した、推進装置の
占めるスペースが少なく、結果として観測装置、
作業装置が制約されず、小型軽量で運用が容易で
あり、海底や母船の甲板上への着座が容易にで
き、海中構造物に対して確実に位置保持すること
ができ、本体が入ることのできない狭隘な場所で
の作業をすることのできる水中作業ロボツトを提
供することを課題とする。

課題を解決するための手段 本発明は、上記の課題を解決するための手段と
して、水中作業ロボツト本体の前後に取付けられ
付け根及び中間部に夫々関節を、一端に吸着部を
有し、該吸着部を水中固定物に吸着させて本体を
定位置に保持する作動状態と、本体の下部に折畳
み前記吸着部を本体に吸着させて保持した格納状
態とに変位可能な複数の脚と、本体の両側に設け
られ、三次元の各方向に所要の推進力を出力可能
なバリアブルベクトルプロペラと、本体前部に設
けられ、本体前後方向に伸縮可能な頚部の先端に
取付けられ、前記頚部の軸の回りの回動及び取付
点を中心とするすべての方向の首振りが可能であ
り、水中物体感知手段とマニプレータとを備えた
頭部とを有することを特徴とする。

作 用 本発明の水中作業ロボツトは、上記の如く、本
体の前後に、付け根と中間部とに関節を有し、一
端に吸着部を有する脚を有するので、作業時には
脚を適当に延ばし、先端の吸着部で水中固定物に
吸着することにより、本体及びこれから突出し、
マニプレータを備えた頭部を水中作業に適する位
置に確実に保持することができ、水中航走時及び
母船の甲板又は海底に着座する場合は脚を折畳
み、吸着部で本体下部に吸着保持することにより
安定して着座することができ、伸縮可能な頚部を
縮めることと相俟つて作業ロボツトの占有スペー
スを小さくすることができ、保管を容易にするこ
とができる。

又、推進装置として、バリアブルベクトルプロ
ペラを本体の両側に設けたので、これのみで三次
元の各方向に推進力を出力することが可能とな
り、各方向に対する推進装置を個別に設けた場合
に比して、推進装置の占有スペース、重量を小さ
くすることができるとともに、マニプレータによ
る水中作業及び水中物体感知手段による観測作業
に対する制約を少なくすることができる。

又、水中作業の対象物である水中物体の感知手
段とマニプレータとが、本体に前後方向に伸縮可
能に設けられた頸部の先端に、頸部の軸の回りの
回動及び取付け点を中心とするあらゆる方向の首
振りが可能な頭部に取付けられているので、水中
ロボツト本体が入らないような狭く複雑な空間に
も頸部と頭部のみを突込んで、水中作業及び観測
作業を行なうことができる。

実施例 以下、本発明の実施例を図面に基いて詳細に説
明する。

第１図は海中構造物に固着して作業態勢になつ
た本発明の水中作業ロボツトの実施例を示す図で
ある。本実施例のロボツトは大まかに云つて、本
体１とその前部に取付けられた頭部２と、本体１
の両側部に設けられた推進装置としてのバリアブ
ルベクトルプロペラ３と、２本の前脚４と、１本
の後脚７と、頭部２に設けられた２本のマニプレ
ータ９とにより構成されている。

本体１はその内部に推進用バリアブルベクトル
プロペラ３及び各種機器に電力を供給する電池、
コンピユータ、母船との間の通信装置その他の機
器を格納する他、空所には耐圧浮力材を充填し、
ロボツト全体の比重が海水の比重とほゞ等しくな
るように調整されている。本体１の後部には後方
監視用水中テレビカメラ１４が本体１に収納され
た状態と突出した状態との間に変位可能に設けら
れている。又、本体１の頂部には超音波通信装置
１６が固定されている。

本体１の両側に設けられたバリアブルベクトル
プロペラ３は、本体１の左右方向に延びる回転軸
に複数枚（図の例では４枚）の翼が設けられ、各
翼は自身の中心軸の回りにある角度回転可能とな
つており、プロペラの一回転の間に各翼は同じ位
置で、同じ角度回動する如く制御される。翼の回
転位置に対する翼自身の軸回りの回転角度を適宜
コントロールすることにより、プロペラ全体の推
力の方向を三次元の所望の方向にすることができ
るものである。したがつて、この形式のプロペラ
を左右に各１基装備し、夫々を互いに独立に制御
すれば、ロボツトは前後方向、左右方向、上下方
向、横傾斜方向、縦傾斜方向、水平面内回転方向
の運動の６自由度について制御可能となる。これ
を通常の固定翼プロペラで実現しようとするなら
ば７乃至８基のプロペラが必要となる。従つて、
バリアブルピツチプロペラを採用したことにより
推進器の数量が減少するばかりでなく、ロボツト
の微妙な運動制御が可能となる。

３本の脚４，７は夫々下端に吸着部５，８を有
し、該吸着部の取付部、脚の付け根及び中間部に
夫々関節を有し、人間や動物の脚の如く折り曲げ
ることができるようになつている。吸着部はゴム
等の弾性体により作られ、その下面が吸盤状とな
つており脚の内部を通してポンプで水を吸引する
ことにより、構造物等の表面に確実に吸付くこと
ができる。前脚４の下腿部の「すね」に相当する
部分にはそり６が固定されている。

頭部２を支持する頚部１８はテレスコピツクに
その軸方向に伸縮可能となつている。又、本体１
及び頭部２に夫々頚部１８の取付部よりやゝ下方
で取付けられたリンク機構として頭部駆動装置１
９が形成されており、その本体側リンクの角度を
左右独立に変化させることにより、頭部２を頚部
１８の軸線の回りにある範囲内で回動させ、又頭
部２の頚部１８への取付部を中心としてあらゆる
方向に首を振ることが可能となる。

又、頭部２の前端下部には、あたかも昆虫の触
角の如く一対の高能力、智能型マニプレータ９が
取付けられている。図示の如くマニプレータ９は
関節を持つた指を備え、夫々の指先に圧力センサ
を有し、物を掴んだ場合の圧力を検知して指の動
きを制御し、つかんだものを取落さないでしかも
握りつぶすことのない適当な押圧力で把持するこ
とが可能となつている。

この他、頭部２には水中作業及び観測の対象物
としての水中物体感知手段として出没可能な前方
監視テレビカメラ１１、固定された超音波式中長
短離用視覚センサ１２、前方障害物探知ソーナー
２１、１対の水中照明灯１３及び上記の１対のマ
ニプレータ９の取付部の間に位置する水中スチル
カメラ、水中ストロボライト、水中マイクロホン
等の機器１４が設けられている。又、潜水作業ロ
ボツト自身の位置検知のため、トランスポンダ１
７が設けられ、水中中継局２０を介して水中の位
置を検知するようになつている。

この水中作業ロボツトは以上の如く構成されて
いるので、水中航走時及び母船又は海底に降した
ランチヤー等に保管する場合は、第２図に示す如
く、３本の脚４，７を折り曲げて夫々の吸着部
５，８を本体１の下面に当接させた状態に格納す
る。この状態でそり６は折畳まれた脚４の下に水
平に保持されるので、海底に着底したり母船上に
着座して保持する場合及び海底を滑走して移動す
る場合に都合がよい。

又、第２図に示す如く頚部１８を縮めて頭部２
を本体１に近接させ、水中テレビカメラ１１，１
５、マニプレータ９を夫々本体１及び頚部２内に
収納することにより、ロボツト全体の占有スペー
スが小さくなり収納に便利であり、水中航走時の
水中抵抗が減少し、推進器の所要動力を小さくす
ることができる。

作業時は脚４，７は適当に伸ばしてその下端の
吸着部５，８で海中構造物等に吸着して確実に定
着し、脚の曲げ方を適宜調整することにより、マ
ニプレータ９の位置を作業に都合の良い位置にも
たらすことができる。

又、頚部１８が伸縮可能で、しかも頭部が回
転、首振りが可能であるので、ロボツト本体が入
らないような狭く複雑な空間内の作業でも頭部だ
けを突込んで監視及び作業を行なうことができ
る。

図に示した実施例では、母船からの通信指令を
音響などにより受信し、本体内に塔載した電池に
より推進器及び各機器の電力を賄うようにした場
合を示すが、本発明はこれに限らず、母船又は海
底に降したランチヤーとの間に接続された電線、
通信線を含むアンビリカルケーブルにより電力、
通信指令を供給する場合、あるいは通信指令のみ
を電気的通信線や光フアイバーを用いたアンビリ
カルケーブルにより送受信する場合にも適用する
ことができる。

効 果 以上の如く、本発明によれば、狭隘な場所での
水中作業ロボツトによる作業が可能になり、又、
推進器の数及び占有スペースを減少することがで
き、その分必要な機器を塔載することができ機能
を充実させることができるのみならず、微妙な運
動の制御が容易になる等優れた効果を得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の水中作業ロボツトの
作業時の状態を示す斜視図、第２図はその格納時
及び航走時の状態を示す側面図である。 １……本体、２……頭部、３……バリアブルベ
クトルプロペラ、４，７……脚、５，８……吸着
部、６……そり、９……マニプレータ、１１，１
２，１３，１４，２１……対象物検知手段、１８
……頚部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 本体の前後に取付けられ、付け根及び中間部
   に夫々関節を、一端に吸着部を有し、該吸着部を
   水中固定物に吸着させて本体を定位置に保持する
   作動状態と、本体の下部に折畳み前記吸着部を本
   体に吸着させて保持した格納状態とに変位可能な
   複数の脚と、本体の両側に設けられ三次元の各方
   向に所要の推進力を出力可能なバリアブルベクト
   ルプロペラと、本体前部に設けられ本体前後方向
   に伸縮可能な頚部の先端に取付けられ前記の頚部
   の軸の回りの回動及び取付点を中心とするすべて
   の方向の首振りが可能であり、水中物体感知手段
   とマニプレータとを備えた頭部とを有することを
   特徴とする水中作業ロボツト。