JPH05329455A

JPH05329455A - 水中清掃ロボット

Info

Publication number: JPH05329455A
Application number: JP4135430A
Authority: JP
Inventors: Kazuhito Miwa; 一仁三輪; Yutaka Yamada; 山田　　豊; Kazushi Yamada; 一志山田; Akio Takahashi; 昭雄高橋; Kenzo Takase; 健三高瀬; Manabu Miura; 学三浦; Minoru Hiuga; 稔日向; Yasunobu Kotani; 安信小谷
Original assignee: Hitachi Zosen Corp; Hitachi Shipbuilding and Engineering Co Ltd
Current assignee: Kanadevia Corp
Priority date: 1992-05-28
Filing date: 1992-05-28
Publication date: 1993-12-14

Abstract

(57)【要約】【構成】水路の流体中で使用される水中清掃ロボット
であって、ロボット本体１に、流体の流れ方向46に対し
て傾動可能な移動用フィン2A〜2D，3A〜3Dと、清掃用ブ
ラシ4A〜4Hとを設け、ロボット本体１と地上側とをケー
ブル７で接続し、ケーブル７を繰出し，巻取りするリー
ル装置を設置した。流体中に投入されたロボット本体１
はケーブル７により水路内を所定箇所まで流れる。そし
て、フィン2A〜2D，3A〜3Dを傾動させることにより、ロ
ボット本体１は流体の圧力によって流れ方向46に対して
直交方向に移動するため、ロボット本体１は水路壁面の
清掃箇所に移動するとともに、ブラシ4A〜4Hが清掃箇所
に押付けられて清掃する。【効果】ロボット本体１の移動はフィン2A〜2D,3A 〜
3Dを傾動させ流体の圧力を利用して行われるため、移動
に要する電力の消費を低減することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば発電所などの取
水路壁面に付着した海生生物を流水中で清掃する水中清
掃ロボットに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の水中清掃ロボットとして
は、例えば図11，図12に示すものがある。すなわち、ロ
ボット本体70の後部左右端には、ロボット本体70を前後
移動および旋回させるプロペラ状の推進スラスタ71がそ
れぞれ設けられている。また、ロボット本体70の上部中
央には、ロボット本体70を上下移動させる吸着スラスタ
72が左右一対設けられている。そして、ロボット本体70
の後部中央部には、ロボット本体70を横移動させるサイ
ドスラスタ73が設けられている。これら各スラスタ71，
72，73はそれぞれ油圧モータ（図示せず）で各別に回転
駆動されている。上記ロボット本体70には、左右一対の
スイングアーム74を介して回転ブラシ75が下向きに設け
られている。地上側には水中清掃ロボットを遠隔操作す
る制御盤76が設置され、制御盤76とロボット本体70とは
上記油圧モータなどを制御するための制御用ケーブル78
により接続されている。

【０００３】これによると、上記油圧モータを駆動させ
て各スラスタ71，72，73を各別に回転させることによ
り、ロボット本体70を前後方向79，左右方向80および上
下方向81に推進させ水路内の清掃箇所まで遊泳させるこ
とができる。その後、回転ブラシ75を作動させて水路の
壁面77を清掃させる。この際、回転ブラシ75の壁面77へ
の押付力Ｆは、吸着スラスタ72の下方への推進力により
得られる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来形式によると、各油圧モータを駆動させて各スラス
タ71，72，73を各別に回転させることにより、ロボット
本体70を前後左右および上下に移動させているため、移
動時にはかなりの電力を消費した。また、清掃中は、回
転ブラシ75を壁面77へ押し付けなければならないため、
吸着スラスタ72を回転させておく必要があり、これは電
力の消費をさらに拡大した。以上のことから、水中清掃
ロボットの移動および清掃時における省エネルギーを図
ることは難しいという問題があった。

【０００５】本発明は上記問題を解決するもので、移動
時および清掃時において省エネルギーを図ることができ
る水中清掃ロボットを提供することを目的とするもので
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に本発明は、水路の流体中で使用される水中清掃ロボッ
トであって、ロボット本体に、流体の流れ方向に対して
傾動可能な移動用フィンと、上記水路壁面を清掃可能な
清掃用ブラシとを設け、上記ロボット本体を流体の流れ
方向に位置規制するケーブルを設けたものである。

【０００７】

【作用】上記構成によると、流体とともにロボット本体
を上流側から下流側へと流して、ロボット本体が所定箇
所に到達した際、ロボット本体はケーブルにより位置規
制され所定箇所に停止する。そして、流体中で移動用フ
ィンを傾斜させることにより、移動用フィンの周囲に旋
回流が生じ、この旋回流によって生じる揚力によりロボ
ット本体が側方や上下方向に移動する。したがって、ロ
ボット本体を水路壁面の目的とする清掃箇所に移動させ
ることができるとともに、移動用フィンによる揚力によ
り清掃用ブラシを清掃箇所に確実に押し付けて清掃箇所
を清掃することができる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の水中清掃ロボットの一実施例
を図１〜図10に基づいて説明する。

【０００９】図１に示すように、この水中清掃ロボット
は、例えば発電所などの取水路や排水路などの壁面に付
着した海生生物を流水中で清掃するもので、ロボット本
体１に、ロボット本体移動用の前部フィン２Ａ〜２Ｄ及
び後部フィン３Ａ〜３Ｄと、清掃用の回転ブラシ４Ａ〜
４Ｈと、ロボット本体支持用の前部車輪５Ａ〜５Ｄ及び
後部車輪６Ａ〜６Ｄと、ロボット本体１の位置を規制す
るためのケーブル７とが配設されている。

【００１０】上記ロボット本体１は、前後端部が半球状
でかつ中間部が円筒状である浮力保持用の耐圧容器10
と、耐圧容器10の前端から前方に設けられた前部フレー
ム11と、耐圧容器10の後端から後方に設けられた後部フ
レーム12とで形成される。前，後部フレーム11，12は、
それぞれ、平面視でＵ形状をした二本の棒材を前面視
（又は後面視）で十字状に交差して形成したものであ
る。また、図３に示すように、前，後部フレーム11，12
には、それぞれ、相対向する棒材間に連結された左右方
向の横フレーム13と上下方向の縦フレーム14とが十字状
に交差して取付けられるとともに、上記棒材間に連結さ
れた環状フレーム25が取付けられている。

【００１１】前部フィン２Ａ〜２Ｄは、図２，図３に示
すように、前部フレーム11の先端部内に設けられ、前面
視において、円盤を四等分した扇形状に形成されてい
る。このうち、第１フィン２Ａは上部かつ左右一端部に
設けられ、第２フィン２Ｂは下部かつ左右一端部に設け
られ、第３フィン２Ｃは下部かつ左右他端部に設けら
れ、第４フィン２Ｄは上部かつ左右他端部に設けられて
いる。上記対称位置の第１フィン２Ａと第３フィン２Ｃ
とは、それぞれ、上記縦フレーム14の両端部に設けられ
たアクチュエータ15により左右方向軸心16を中心にして
上下方向に傾動可能に設けられている。上記第２フィン
２Ｂと第４フィン２Ｄとは、それぞれ、上記横フレーム
13の両端部に設けられたアクチュエータ15により上下方
向軸心17を中心にして左右方向に傾動可能に設けられて
いる。また、上記後部フレーム12の先端部内にも、後部
第１フィン３Ａ〜第４フィン３Ｄが同様に配設されてい
る。

【００１２】図４に示すように、上記清掃用の回転ブラ
シ４Ａ〜４Ｈは耐圧容器10の外周面に複数本（実施例で
は八本）配設され、これら回転ブラシ４Ａ〜４Ｈは全周
にわたって振り分けられている。各回転ブラシ４Ａ〜４
Ｈは耐圧容器10内に設けられた油圧モータ18により各別
に回転される。

【００１３】上記ロボット本体支持用の前部車輪５Ａ〜
５Ｄは、図４に示すように、耐圧容器10と前方のフィン
２Ａ〜２Ｄとの間に複数個（実施例では四個）配設され
ている。このうち、上下部に配設された第１，第２車輪
５Ａ，５Ｂは、それぞれ、左右方向軸心19を中心に遊転
自在であり、ブラケット20を介して上下方向に出退自在
な油圧シリンダー22の先端に取り付けられている。ま
た、左右部に配設された第３，第４車輪５Ｃ，５Ｄは、
それぞれ、上下方向軸心21を中心に遊転自在であり、ブ
ラケット20を介して左右方向に出退自在な油圧シリンダ
ー22の先端に取り付けられている。これら油圧シリンダ
ー22は上記耐圧容器10の前面に設置されている。尚、各
車輪５Ａ〜５Ｄは上記前部フレーム11に接触しないよう
に周方向にずらして設けられている。また、上記耐圧容
器10と後方のフィン３Ａ〜３Ｄとの間にも、上記と同様
に、後部第１〜第４車輪６Ａ〜６Ｄが配設されている。

【００１４】図５に示すように、上記各車輪５Ａ〜５
Ｄ，６Ａ〜６Ｄは、それぞれ、１２０度づつに振分けら
れた三本のアームから成る車輪本体39と、車輪本体39の
アーム間に設けられかつ上記各軸心19，21に直交する回
転軸心40を中心にして遊転自在な複数個（実施例では三
個）のローラ24とで形成されている。これにより、各車
輪５Ａ〜５Ｄ，６Ａ〜６Ｄは、各軸心19，21を中心にし
て遊転方向23に遊転自在であるとともに、上記ローラ24
が遊転することにより遊転方向23に対して直角方向に移
動自在である。

【００１５】また、ロボット本体１の前後部には、水中
の状況を地上側モニター（図示せず）で監視するため
の、水中ライト付ＴＶカメラ27（図１参照）が取付けら
れている。さらに、ロボット本体１の各所には、姿勢，
方位および清掃面までの距離などを計測してリアルタイ
ムに地上側モニターに表示する各種計測装置（図示せ
ず）が設けられている。

【００１６】図６，図７に示すように、上記ロボット本
体１の位置を規制するためのケーブル７は、その一端部
が後部フレーム12の後端部に接続され、他端部は地上側
に設置されたリール装置28に接続されている。このリー
ル装置28はケーブル７を自動的に繰出し，巻取りするも
のである。上記ケーブル７内には、流水の圧力に抗して
ロボット本体１を引っ張るテンションワイヤ29と、上記
各アクチュエータ15，油圧モータ18，油圧シリンダ22な
どの駆動制御信号や映像信号および検出信号などを送信
する電気−光複合ケーブル30とが挿通されている。

【００１７】上記ケーブル７と後部フレーム12との接続
部は以下の構造を有する。すなわち、図７に示すよう
に、後部フレーム12の後端には円筒状のケース31が形成
され、このケース31にはボルト，ナットを介してカバー
32が着脱自在に取付けられている。このカバー32には先
端側からケース31内に貫通する貫通孔33が形成され、ケ
ーブル７の一端部はこの貫通孔33に差込まれてケース31
内に挿入されている。上記ケース31内は、フランジ部に
設けられたＯ−リング34と、ケーブル７に外嵌されて上
記貫通孔33内に設けられたシールゴム35と、このシール
ゴム35を押さえ付ける押え金物36とにより、外部とシー
ルされている。そして、上記テンションワイヤ29の一端
部は、ケーブル７の一端から突出して、コネクター37に
差し込まれ、台形ナット37ａにより固定されている。こ
のコネクター37はケース31内にねじ込まれて連結固定さ
れている。また、制御用の各電気−光複合ケーブル30の
一端部は、ケーブル７の一端から導出され、ケース31の
側面に取り付けられた水中コネクター38を介して、ケー
ス31の外方に延長され、各アクチュエータ15，油圧モー
タ18，油圧シリンダ22およびＴＶカメラ27などに接続さ
れている。

【００１８】図６に示すように、上記各電気−光複合ケ
ーブル30の他端部は地上側に設置された制御盤41に接続
されている。この制御盤41には、ロボット本体１を遠隔
操作するための操作盤42が設けられている。

【００１９】尚、地上側には、水中清掃ロボットを水路
43内に投入揚収するための投入揚収装置（図示せず）が
設置され、この投入揚収装置は、水中清掃ロボットを載
置して地上側と水路43内との間を昇降する昇降台45を有
している。この昇降台45には、載置された水中清掃ロボ
ットをロックする遠隔ロック装置（図示せず）が取り付
けられている。

【００２０】また、図８に示すように、上記水路43の断
面は四角形状に形成され、四隅には傾斜面44Ａ〜44Ｄが
形成されている。水路43内には例えば冷却水として使用
される海水などが流れている。

【００２１】以下、上記構成における作用を説明する。
図６の仮想線で示すように、水中清掃ロボットを投入揚
収装置の昇降台45に載置して遠隔ロック装置でロック
し、この昇降台45を下降させる。これにより、水中清掃
ロボットは水路43内の上流側に投入される。そして、水
中清掃ロボットを制御作動状態にした後、遠隔ロック装
置を解除する。これにより、図６の実線で示すように、
水中清掃ロボットは流水の圧力により下流に向かって移
動するとともに、ケーブル７が流速に応じて所定速度で
リール装置28から繰り出される。例えば、流水の流速が
０．５〜３ｍ／秒の場合、ケーブル７の繰り出し速度は
０〜５０ｍ／分に制御される。そして、水中清掃ロボッ
トは、繰り出されたケーブル７の長さ分だけ下流に移動
すると、ケーブルにより引っ張られて位置規制され所定
箇所に繋ぎ止められる。

【００２２】その後、前後に設けられた第１〜第４フィ
ン２Ａ〜２Ｄ，３Ａ〜３Ｄを傾動させることにより、第
１〜第４フィン２Ａ〜２Ｄ，３Ａ〜３Ｄの周囲に旋回流
が生じ、この旋回流によって生じる揚力によりロボット
本体１は流れ方向に対して直交方向に移動する。例え
ば、図６，図８に示すように、流れ方向を前後方向46と
し、水路43内の各壁面をそれぞれ上面47，下面48，右面
49，左面50とした場合、図２，図３に示すように、前後
それぞれの第１フィン２Ａ，３Ａと第３フィン２Ｃ，３
Ｃとを前後方向46に水平姿勢にするとともに第２フィン
２Ｂ，３Ｂと第４フィン２Ｄ，３Ｄとを左右一方に傾動
させると、水中清掃ロボットは、揚力により左方向56に
移動し、一定の押付力Ｆで水路43の左面50に押し付けら
れる。同様に、第２フィン２Ｂ，３Ｂと第４フィン２
Ｄ，３Ｄとを左右他方に傾動させると水中清掃ロボット
は、右方向55に移動し、水路43の右面49に押し付けられ
る。また、第２フィン２Ｂ，３Ｂと第４フィン２Ｄ，３
Ｄとを前後方向46に水平姿勢にするとともに第１フィン
２Ａ，３Ａと第３フィン２Ｃ，３Ｃとを上下一方に傾動
させると水中清掃ロボットは上方向53に移動し水路43の
上面47に押し付けられ、第１フィン２Ａ，３Ａと第３フ
ィン２Ｃ，３Ｃとを上下他方に傾動させると水中清掃ロ
ボットは下方向54に移動し水路43の下面48に押し付けら
れる。さらに、第１，第３フィン２Ａ，２Ｃ，３Ａ，３
Ｃおよび第２，第４フィン２Ｂ，２Ｄ，３Ｂ，３Ｄの両
組を同時に傾動させることにより、水中清掃ロボットは
上下左右方向53〜56で形成される面上を任意の方向に移
動する。

【００２３】次に清掃の手順を説明する。すなわち、上
述したように第１〜第４フィン２Ａ〜２Ｄ，３Ａ〜３Ｄ
を傾動させて、図８の実線に示すように、水中清掃ロボ
ットを左上コーナ部57Ａに移動させる。そして、油圧モ
ータ18を駆動させることにより、回転ブラシ４Ａ，４
Ｇ，４Ｈは、回転しながら、それぞれ水路43の上面47，
左面50，および傾斜面44Ａに水中清掃ロボットとともに
一定の押付力Ｆで押し付けられ付着した海生生物などを
取り除く。この際、上側と左側の車輪５Ａ，５Ｄ，６
Ａ，６Ｄがそれぞれ上面47と左面50とに当接しているた
め、水中清掃ロボットは安定した姿勢で清掃作業を行え
る。

【００２４】次に、図９に示すように、油圧シリンダー
22を駆動させて左側の車輪５Ｄ，６Ｄを本体１側から突
出させる。これにより、水中清掃ロボットは上面47に沿
って左端から中間部58へと移動するため、上側の回転ブ
ラシ４Ａが上面47の左端から中間部58までの間を往動し
清掃する。この際、上側の車輪５Ａ，６Ａのローラ24が
上面47に当接した状態で、左端から中間部58へと遊転す
るため、水中清掃ロボットは常に上側と左側の車輪５
Ａ，５Ｄ，６Ａ，６Ｄにより姿勢を安定に保持される。
そして、図９の仮想線に示すように、左側の車輪５Ｄ，
６Ｄを本体１側に退入させて、水中清掃ロボットを左上
コーナ部57Ａに戻す。これにより、上側の回転ブラシ４
Ａが上面47の中間部58から左端までの間を復動し清掃す
る。この際、左側の車輪５Ｄ，６Ｄの出退速度は上側の
回転ブラシ４Ａにかかる負荷に応じて自動的に調節され
る。

【００２５】次に、図10に示すように、上側の車輪５
Ａ，６Ａを本体１側から突出させる。これにより、水中
清掃ロボットは左面50に沿って上端から中間部59へと移
動するため、左側の回転ブラシ４Ｇが左面50の上端から
中間部59までの間を往動し清掃する。この際、左側の車
輪５Ｄ，６Ｄのローラ24が左面50に当接した状態で、上
端から中間部59へと遊転するため、水中清掃ロボットは
常に上側と左側の車輪５Ａ，５Ｄ，６Ａ，６Ｄにより姿
勢を安定に保持される。そして、図10の仮想線に示すよ
うに、上側の車輪５Ａ，６Ａを本体１側に退入させて、
水中清掃ロボットを左上コーナ部57Ａに戻す。これによ
り、左側の回転ブラシ４Ｇが左面50の中間部59から上端
までの間を復動し清掃する。

【００２６】そして、ケーブル７を一定長さ分繰り出す
ことにより、水中清掃ロボットは上側と左側との車輪５
Ａ，５Ｄ，６Ａ，６Ｄを介して上面47と左面50とに案内
されながら左上コーナ部57Ａを下流側に移動し、上記と
同様の手順を繰り返して水路43の左上範囲を清掃してい
く。

【００２７】また、水路43の左下範囲，右上範囲および
右下範囲も各車輪５Ａ〜５Ｄ，６Ａ〜６Ｄを出退させる
ことにより同様に清掃されるため、清掃幅を拡大するこ
とができる。この際、水中清掃ロボットは各コーナ部57
Ａ〜57Ｄを下流側に移動するため、姿勢が安定し易い。

【００２８】水中清掃ロボットの移動および清掃状態な
どはＴＶカメラ27で地上側のモニターにより監視されて
いる。清掃後は、リール装置28によりケーブル７を巻き
取って水中清掃ロボットを下流側から上流側に移動させ
投入揚収装置の昇降台45に載置しロックする。その後、
昇降台45を上昇させることにより、水中清掃ロボットは
水路43内から地上側に揚収される。

【００２９】上記実施例では、図３に示すように、前後
部にそれぞれ第１〜第４フィン２Ａ〜２Ｄ，３Ａ〜３Ｄ
を四枚づつ設けたが、これは、左右方向軸心16を中心に
して傾動可能なフィンと上下方向軸心17を中心にして傾
動可能なフィンとの二枚を前後部にそれぞれ設けたもの
でもよい。

【００３０】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、ロボット
本体に、流体の流れ方向に対して傾動可能な移動用フィ
ンと、水路壁面を清掃可能な清掃用ブラシとを設け、上
記ロボット本体を流体の流れ方向に位置規制するケーブ
ルを設けたことにより、ロボット本体は、上流側から下
流側へ流されて、ケーブルにより位置規制され所定箇所
に停止した後、移動用フィンを傾動させることにより、
移動用フィンの周囲に生じる旋回流の揚力によって、流
体の流れ方向に対して直交方向に移動する。このため、
ロボット本体は水路壁面の清掃箇所に移動するととも
に、清掃用ブラシが清掃箇所に確実に押し付けられて清
掃箇所を清掃する。

【００３１】このように、ロボット本体の移動は移動用
フィンを傾動させ流体の圧力を利用して行われるため、
移動時には移動用フィンを傾動させるだけでよく、移動
に要する電力の消費を低減することができる。また、移
動用フィンを傾動させ流体の圧力を利用することによ
り、清掃用ブラシを清掃箇所に確実に押し付けることが
できるため、より一層の消費電力の低減を行うことがで
きる。これらにより、水中清掃ロボットの移動時および
清掃時における省エネルギーを図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例におけるロボット本体の平面
図である。

【図２】ロボット本体の前部の拡大平面図である。

【図３】図２におけるＡ−Ａ矢視図である。

【図４】図１におけるＢ−Ｂ矢視図である。

【図５】ロボット本体に設けられた車輪の詳細図であ
る。

【図６】地上側に設置されたリール装置と水路内に投入
されたロボット本体とを示す概略側面図である。

【図７】ロボット本体とケーブルとの接続部を示す縦断
側面図である。

【図８】清掃手順を説明するために下流側から見た水路
の断面図である。

【図９】清掃手順を説明するために下流側から見た水路
の断面図である。

【図10】清掃手順を説明するために下流側から見た水路
の断面図である。

【図11】従来例におけるロボット本体の平面図である。

【図12】図11におけるＣ−Ｃ矢視図である。

【符号の説明】

１ロボット本体２Ａ〜２Ｄフィン３Ａ〜３Ｄフィン４Ａ〜４Ｈブラシ７ケーブル 43 水路 46 前後方向（流れ方向） 47〜50 壁面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者高橋昭雄大阪府大阪市此花区西九条５丁目３番28号日立造船株式会社内 (72)発明者高瀬健三大阪府大阪市此花区西九条５丁目３番28号日立造船株式会社内 (72)発明者三浦学大阪府大阪市此花区西九条５丁目３番28号日立造船株式会社内 (72)発明者日向稔大阪府大阪市此花区西九条５丁目３番28号日立造船株式会社内 (72)発明者小谷安信大阪府大阪市此花区西九条５丁目３番28号日立造船株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水路の流体中で使用される水中清掃ロボ
ットであって、ロボット本体に、流体の流れ方向に対し
て傾動可能な移動用フィンと、上記水路壁面を清掃可能
な清掃用ブラシとを設け、上記ロボット本体を流体の流
れ方向に位置規制するケーブルを設けたことを特徴とす
る水中清掃ロボット。