(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水中に存在する清掃対象物表面に沿って移動しながら、この清掃対象物表面に向かって清掃ノズルユニットより高圧水を噴射して清掃対象物を清掃する水中清掃ロボットにおいて、
上記清掃ノズルユニットは、ロボット本体に回転自在に設けられた回転軸に取り付けられており、清掃対象物表面に対する高圧水の噴射の反力により、この回転軸と一体的に回転するようになっている一方、
上記回転軸には、この回転軸の回転に伴って回転して、ロボット本体を清掃対象物表面に向かって押し付けるための推進力を発生するプロペラが取り付けられており、
上記回転軸はロボット本体に設けられた軸受け部材によって回転自在に支持されていて、
この回転軸の回転に伴う軸受け部材との間の摺動抵抗によりロボット本体に発生する回転力を打ち消すための高圧水噴射を行う補助ノズルユニットが設けられていることを特徴とする水中清掃ロボット。
【請求項２】
水中に存在する清掃対象物表面に沿って移動しながら、この清掃対象物表面に向かって清掃ノズルユニットより高圧水を噴射して清掃対象物を清掃する水中清掃ロボットにおいて、
上記清掃ノズルユニットは、ロボット本体に回転自在に設けられた回転軸に取り付けられており、清掃対象物表面に対する高圧水の噴射の反力により、この回転軸と一体的に回転するようになっている一方、
上記回転軸には、この回転軸の回転に伴って回転して、ロボット本体を清掃対象物表面に向かって押し付けるための推進力を発生するプロペラが取り付けられており、
上記ロボット本体は、推進力発生用の水をプロペラに導入するための導入路を備えており、この導入路の流入側は回転軸の延長方向に対して略直交する方向のロボット本体外周囲に開放されていることを特徴とする水中清掃ロボット。
【請求項３】
水中に存在する清掃対象物表面に沿って移動しながら、この清掃対象物表面に向かって清掃ノズルユニットより高圧水を噴射して清掃対象物を清掃する水中清掃ロボットにおいて、
上記清掃ノズルユニットは、ロボット本体に回転自在に設けられた回転軸に取り付けられており、清掃対象物表面に対する高圧水の噴射の反力により、この回転軸と一体的に回転するようになっている一方、
上記回転軸には、この回転軸の回転に伴って回転して、ロボット本体を清掃対象物表面に向かって押し付けるための推進力を発生するプロペラが取り付けられており、
上記ロボット本体は、清掃ノズルユニット側に位置するノズル側本体と、プロペラ側に位置するプロペラ側本体とを備えており、
これらノズル側本体とプロペラ側本体との間には、推進力発生用の水をプロペラに導入するための導入空間が形成されていることを特徴とする水中清掃ロボット。
【請求項４】
水中に存在する清掃対象物表面に沿って移動しながら、この清掃対象物表面に向かって清掃ノズルユニットより高圧水を噴射して清掃対象物を清掃する水中清掃ロボットにおいて、
上記清掃ノズルユニットは、ロボット本体に回転自在に設けられた回転軸に取り付けられており、清掃対象物表面に対する高圧水の噴射の反力により、この回転軸と一体的に回転するようになっている一方、
上記回転軸には、この回転軸の回転に伴って回転して、ロボット本体を清掃対象物表面に向かって押し付けるための推進力を発生するプロペラが取り付けられている一方、
上記清掃ノズルユニットは、平板状の回転体を備え、この回転体に高圧水の噴射路が形成されて成っていることを特徴とする水中清掃ロボット。
【請求項５】
請求項１〜４のうち何れか一つに記載の水中清掃ロボットにおいて、
清掃ノズルユニットは、高圧水の噴射方向が、清掃対象物表面と平行な方向に対して清掃対象物に向かって５〜４５°傾斜し、且つ清掃対象物表面と垂直な方向に対して高圧水の噴射反力による回転方向とは反対方向に５〜９０°傾斜するよう構成されていることを特徴とする水中清掃ロボット。
【請求項６】
請求項１〜５のうち何れか一つに記載の水中清掃ロボットにおいて、
複数の車輪を有し、プロペラの回転により発生する推進力により各車輪が清掃対象物表面に当接すると共に、車輪の回転駆動によって、清掃対象物表面上を自動走行するように構成されていることを特徴とする水中清掃ロボット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、養殖魚網や船体等の清掃対象物を清掃するための水中清掃ロボットに係る。特に、本発明は、水中清掃ロボットを清掃対象物に向かって押し付ける力（以下この力を推進力と呼ぶ）を得るための構成の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、養殖魚網に付着した藻や貝類の除去、船体に付着した汚れの除去等を行うための水中清掃ロボットが知られている。
【０００３】
例えば、特開平８−１１６８２６号公報には、ロボット本体に清掃用ウォータジェットノズル及び推進力生成用ウォータジェットノズルが備えられた水中清掃ロボットが開示されている。つまり、この水中清掃ロボットを養殖魚網の清掃に使用する場合、清掃用ウォータジェットノズルからの高圧水を養殖魚網に向かって噴射して、この養殖魚網に付着している藻や貝類等を除去する。また、推進力生成用ウォータジェットノズルからの高圧水を養殖魚網に向かう方向とは反対方向に噴射して、ロボットを養殖魚網に向かって押し付けるための推進力を発生させる。これにより、ロボットを養殖魚網上で安定して走行させながら（ロボットが養殖魚網から離れてしまうことを回避しながら）養殖魚網の清掃が行えるようにしている。また、この公報には、ロボット本体に電動モータや油圧モータを搭載すると共に、その駆動軸にプロペラを取り付け、このプロペラの回転によって上記推進力を発生させる構成も開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の発明者は、上記推進力を発生させる機構として最適なものを提供することについて考察した。そして、推進力を発生させる機構として上述した高圧水の噴射によるものと、プロペラの回転によるものとに対して比較検討を行った。
【０００５】
表１及び表２は２００Ｎの推進力を得るための設計例である。表１はプロペラの回転によって推進力を得る場合であり、表２は高圧水の噴射によって推進力を得る場合である。
【０００６】
【表１】
0003592204.tif 000002
【０００７】
【表２】
0003592204.tif 000003
【０００８】
これら表から判るように、高圧水の噴射によって推進力を得る場合よりもプロペラの回転によって推進力を得る場合の方が遙かに少ない所要動力で上記推進力が得られる。このプロペラを設けたものの場合、上記公報にも開示されているように、プロペラの回転反力が発生して装置本体が回転するのを防止するために複数のプロペラを装備するのが普通である。また、高圧水の噴射によるものでは上記所要動力を得るために大型の高圧ポンプが必要になり、装置の大型化を招くと共に製造コストが高くなってしまうといった不具合もある。以上のことから、推進力を発生させる機構としては、プロペラの回転によるものを採用することが好ましいことが判る。
【０００９】
しかしながら、プロペラの回転によって推進力を得る機構を採用した場合、ロボット全体としての構成が複雑になるといった課題がある。つまり、高圧水の噴射によって推進力を得る構成の場合には、図１１（水中清掃ロボットの内部構造を示す断面図であって、養殖魚網Ｎの縦面を清掃している状態を示し、高圧水の噴射方向を矢印で示している）のように、清掃用ウォータジェットノズルａに繋がる高圧水ホースｂの一部を分岐させ、その先端に推進力生成用ウォータジェットノズルｃを取り付けるのみで推進力を発生させるための機構が実現できる。尚、本図におけるｄは清掃用ウォータジェットノズルａを回転させるための電動モータ、ｅは養殖魚網Ｎの表面を走行するための車輪である。
【００１０】
これに対し、プロペラの回転によって推進力を得るためには、プロペラの回転駆動力を得るための専用の電動モータまたは油圧モータをロボットに搭載せねばならなず、また、それに伴う給電ケーブルまたは油圧ホース等を備えさせる必要もあり、ロボット全体として構成が複雑化してしまう。また、それに伴い、ロボットの組立作業の煩雑化、故障発生要因箇所の増大、ロボットの製造コストの増大といった不具合をも招いてしまう。
【００１１】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、プロペラの回転によって推進力を得るようにした水中清掃ロボットに対し、プロペラの回転駆動力を得るための専用の駆動源を必要とせず、また、清掃ノズルユニットを、ロボット本体に回転自在に設けられた回転軸に取り付けて、この回転軸と一体に回転するようにする一方、この回転軸に、その回転に伴って回転してロボット本体を清掃対象物表面に向かって押し付けるための推進力を発生するプロペラを取り付けることにより、１個のプロペラの駆動であってもプロペラの反力を軽減することが可能になり、これによって水中清掃ロボットの構成の簡素化を図りながらも良好な推進力が得られるようにすることにある。
【００１２】
また、清掃対象物からの除去物（養殖魚網に付着していた藻や貝類）がロボット内部や生け簀内（養殖魚網の内側）に流入した場合、この除去物がウォータジェットノズルやプロペラに絡み付くなどして清掃作業に悪影響を与えたり、生け簀内の水が汚れて魚の飼育に影響を与えたりする不具合が懸念される。特に、汚れのひどい清掃対象物の清掃を行った場合には、このような状況が生じやすい。また、上記除去物以外の異物（養殖魚網に使用されているロープなど）がロボット内部に流入してウォータジェットノズルやプロペラに絡み付いた場合には、ロボットに損傷を招いてしまう可能性もある。図１２は、ウォータジェットノズルａの周辺に藻ＷやロープＲが絡み付いた状態を示している。
【００１３】
このため、本発明のもう一つの目的は、上記目的（プロペラの回転駆動力を得るための専用の駆動源を必要とすることなしに良好な推進力を得ること）に加えて、清掃対象物からの除去物等のロボット内部への流入等を阻止することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
−発明の概要−
上記の目的を達成するために、本発明は、清掃対象物に向かって高圧水を噴射させた場合の噴射反力を利用して清掃ノズルを回転させると共に、この回転力を利用してプロペラを回転させ、このプロペラの回転により、水中清掃ロボットを清掃対象物に向かって押し付けるための推進力を発生させるようにしている。
【００１５】
−解決手段−
具体的に、第１の解決手段では、水中に存在する清掃対象物表面に沿って移動しながら、この清掃対象物表面に向かって清掃ノズルユニットより高圧水を噴射して清掃対象物を清掃する水中清掃ロボットを前提とする。この水中清掃ロボットに対し、上記清掃ノズルユニットを、ロボット本体に回転自在に設けられた回転軸に取り付けて、この清掃ノズルユニットが、清掃対象物表面に対する高圧水の噴射の反力により、この回転軸と一体的に回転するようにする。一方、上記回転軸に、この回転軸の回転に伴って回転して、ロボット本体を清掃対象物表面に向かって押し付けるための推進力を発生するプロペラを取り付けている。また、回転軸をロボット本体に設けられた軸受け部材によって回転自在に支持する。そして、この回転軸の回転に伴う軸受け部材との間の摺動抵抗によりロボット本体に発生する回転力を打ち消すための高圧水噴射を行う補助ノズルユニットを設けている。
【００１６】
この特定事項により、清掃ノズルユニットから清掃対象物表面に向かって高圧水が噴射されると、その噴流により清掃対象物表面の汚れや付着物が除去される。また、その噴射の反力により、清掃ノズルユニット、回転軸及びプロペラが一体的に回転する。このプロペラの回転により、推進力が発生し、ロボット本体は清掃対象物表面に向かって押し付けられる。つまり、上記噴射反力を有効に利用して推進力を得るようにしているため、プロペラの回転駆動力を得るための専用の駆動源を必要とせず、水中清掃ロボットの構成が簡素化できる。
【００１８】
清掃ノズルユニット及び回転軸が回転した際にロボット本体に発生する回転反力はプロペラの回転によって打ち消される。ところが、上記回転軸と軸受け部材との間の摺動抵抗により、ロボット本体に僅かに回転反力が発生する。そこで、補助ノズルユニットから高圧水を噴射させることにより、この回転反力を打ち消すようにしている。このため、水中清掃ロボットが回転することなく清掃作業が安定して行われる。
【００２３】
第２の解決手段は、水中に存在する清掃対象物表面に沿って移動しながら、この清掃対象物表面に向かって清掃ノズルユニットより高圧水を噴射して清掃対象物を清掃する水中清掃ロボットを前提とする。この水中清掃ロボットに対し、上記清掃ノズルユニットを、ロボット本体に回転自在に設けられた回転軸に取り付けて、この清掃ノズルユニットが、清掃対象物表面に対する高圧水の噴射の反力により、この回転軸と一体的に回転するようにする。一方、上記回転軸に、この回転軸の回転に伴って回転して、ロボット本体を清掃対象物表面に向かって押し付けるための推進力を発生するプロペラを取り付けている。また、ロボット本体に、推進力発生用の水をプロペラに導入するための導入路を備えさせ、この導入路の流入側を回転軸の延長方向に対して略直交する方向のロボット本体外周囲に開放させている。
【００２４】
また、第３の解決手段は、水中に存在する清掃対象物表面に沿って移動しながら、この清掃対象物表面に向かって清掃ノズルユニットより高圧水を噴射して清掃対象物を清掃する水中清掃ロボットを前提とする。この水中清掃ロボットに対し、上記清掃ノズルユニットを、ロボット本体に回転自在に設けられた回転軸に取り付けて、この清掃ノズルユニットが、清掃対象物表面に対する高圧水の噴射の反力により、この回転軸と一体的に回転するようにする。一方、上記回転軸に、この回転軸の回転に伴って回転して、ロボット本体を清掃対象物表面に向かって押し付けるための推進力を発生するプロペラを取り付けている。また、ロボット本体に、清掃ノズルユニット側に位置するノズル側本体と、プロペラ側に位置するプロペラ側本体とを備えさせる。そして、これらノズル側本体とプロペラ側本体との間に、推進力発生用の水をプロペラに導入するための導入空間を形成している。
【００２５】
これら特定事項により、清掃ノズルユニットから噴射された高圧水によって清掃対象物から剥離除去された除去物は、プロペラの導入側には回り込み難くなる。このため、上記除去物がロボットの内部に流入して清掃ノズルユニットやプロペラに絡み付いて清掃作業に悪影響を与えるといったことは回避される。また、養殖漁網の清掃に使用した場合、上記除去物（藻や貝類等）が生け簀内に逆流することがなく、生け簀内の水が汚れることもない。
【００２６】
第４の解決手段は、水中に存在する清掃対象物表面に沿って移動しながら、この清掃対象物表面に向かって清掃ノズルユニットより高圧水を噴射して清掃対象物を清掃する水中清掃ロボットを前提とする。この水中清掃ロボットに対し、上記清掃ノズルユニットを、ロボット本体に回転自在に設けられた回転軸に取り付けて、この清掃ノズルユニットが、清掃対象物表面に対する高圧水の噴射の反力により、この回転軸と一体的に回転するようにする。一方、上記回転軸に、この回転軸の回転に伴って回転して、ロボット本体を清掃対象物表面に向かって押し付けるための推進力を発生するプロペラを取り付けている。また、清掃ノズルユニットに、平板状の回転体を備えさせ、この回転体に高圧水の噴射路を形成している。
【００２７】
この特定事項により、水中清掃ロボットによる清掃対象物の清掃時には、噴射路を経て高圧水が噴射され、その噴射反力により回転体が回転しながら清掃対象物の清掃が行われる。この際、従来のように清掃ノズルユニットを高圧水パイプにより構成した場合に比べて、清掃対象物から除去された除去物は回転体には絡み付き難いので、清掃対象物の清掃動作が円滑に行える。
第５の解決手段は、上記第１〜４のうち何れか一つの解決手段において、清掃ノズルユニットの高圧水の噴射方向を、清掃対象物表面と平行な方向に対して清掃対象物に向かって５〜４５°傾斜し、且つ清掃対象物表面と垂直な方向に対して高圧水の噴射反力による回転方向とは反対方向に５〜９０°傾斜するよう構成している。
この特定事項により、清掃対象物の清掃動作と、清掃ノズルユニットの回転力とを良好に得ることができる高圧水の噴射方向を具体的に特定することができる。
第６の解決手段は、上記第１〜５のうち何れか一つの解決手段において、複数の車輪を備えさせ、プロペラの回転により発生する推進力により各車輪が清掃対象物表面に当接すると共に、車輪の回転駆動によって、清掃対象物表面上を自動走行するように構成している。
この特定事項により、水中清掃ロボットを自走式のものとして実現できる。このため、清掃作業時の作業者の負担が軽減できる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本形態では、養殖魚網の清掃を行うための自走式の水中清掃ロボットとして本発明を適用した場合について説明する。
【００２９】
−水中清掃ロボットの構成説明−
図１は、本実施形態に係る水中清掃ロボット１を示す斜視図である。図２は図１におけるＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。図３は水中清掃ロボット１の底面図である。図４は水中清掃ロボット１の内部構成を示す平面図である。
【００３０】
これら図に示すように、水中清掃ロボット１は、ロボットケーシング２、清掃ノズルユニット３、推進力発生用プロペラ４（以下、単にプロペラという）を備えている。
【００３１】
ロボットケーシング２は、その中心部に、図１及び図２の上下方向に貫通する比較的大径の開口２１を備えている。また、このロボットケーシング２の側面には４個の車輪２２，２３，２４，２５が回転可能に取り付けられている。図４に示すように、ロボットケーシング２内には、一対の水中モータＭ１，Ｍ２が収容されており、各々の水中モータＭ１，Ｍ２の駆動軸は、図４において上側に位置する一対の車輪２２，２３にそれぞれ個別に接続されている。各車輪２２〜２５の回転軸にはそれぞれスプロケット２２ａ，２３ａ，２４ａ，２５ａが回転一体に取り付けられており、図４において上下方向で対向するスプロケット２２ａ，２４ａ及び２３ａ，２５ａ同士の間にはチェーン２６，２７が掛け渡されている。このため、水中モータＭ１，Ｍ２が駆動すると、その駆動力が各車輪２２〜２５に伝達されてこれら車輪２２〜２５が回転し、水中清掃ロボット１が走行するようになっている。
【００３２】
また、水中モータＭ１，Ｍ２には給電ケーブルＣ（図１参照）が接続されている。本水中清掃ロボット１が水中に沈められた状態では、陸上または船上の図示しない電源装置から水中清掃ロボット１に向けて給電ケーブルＣが延びて、各水中モータＭ１，Ｍ２への給電が行われる。これにより、これら水中モータＭ１，Ｍ２の駆動に伴ってロボットケーシング２の一方の側面に配設されている一対の車輪２２，２４同士が同一回転数で回転する一方、他方の側面に配設されている一対の車輪２３，２５同士も同一回転数で回転する。例えば、水中清掃ロボット１が前進走行（図４の矢印Ａ参照）している状況で、上記一対の水中モータＭ１，Ｍ２のうち図４において右側の水中モータＭ２の回転数を左側の水中モータＭ１の回転数よりも高くすれば、水中清掃ロボット１の走行方向が図中左方向へ向くようになっている（図４の矢印Ｂ参照）。逆に、図４において左側の水中モータＭ１の回転数を右側の水中モータＭ２の回転数よりも高くすれば、水中清掃ロボット１の走行方向が図中右方向へ向くようになっている。また、水中モータＭ１，Ｍ２を上記とは逆方向に回転させて水中清掃ロボット１を後退走行させている場合も同様にして進行方向を変えることが可能である。更に、各水中モータＭ１，Ｍ２を互いに逆方向に回転させれば、水中清掃ロボット１を転回させることもできる。
【００３３】
清掃ノズルユニット３は、後述する高圧水ホースＨから供給された高圧水を養殖魚網に向かって噴射し、その噴流によって養殖魚網の清掃を行うものである。具体的には、図２に示すように、清掃ノズルユニット３は、ロボットケーシング２に形成された上記開口２１の中心部に配設されて鉛直方向に延びる回転軸５の下端に一体的に取り付けられている。この回転軸５はロータリジョイント５１によって回転自在に支持されており、上記高圧水ホースＨの一端は、このロータリジョイント５１に接続している。この高圧水ホースＨの他端は、陸上または船上の図示しない高圧ポンプに接続され、この高圧ポンプから圧送される高圧水が清掃ノズルユニット３に供給されるようになっている。尚、この回転軸５の内部には、高圧水ホースＨからロータリジョイント５１を経て供給された高圧水を清掃ノズルユニット３へ送るための高圧水通路５２が形成されている。
【００３４】
また、清掃ノズルユニット３は、回転軸５の下端から水平方向に延びる一対の水平延長管３１，３２を備え、この各水平延長管３１，３２の先端に清掃ノズル３３，３４が取り付けられている。これら清掃ノズル３３，３４は高圧水の噴射方向が養殖魚網の表面に対して所定角度だけ傾斜するようになっている。具体的には、図５（清掃ノズル３３の斜視図）に示すように水平方向（図中Ｘ軸）に対して養殖魚網の表面に向かって（図中下方に向かって）所定角度（例えば５〜４５°）だけ傾斜し、鉛直方向（図中Ｙ軸）に対して清掃ノズルユニット３の反回転方向に沿って所定角度（例えば５〜９０°）だけ傾斜している。これにより、清掃ノズル３３，３４から高圧水が噴射された場合、この高圧水が養殖魚網の表面に吹き付けられることに伴って発生する噴射反力により、清掃ノズルユニット３が回転軸５と共に回転するようになっている。言い換えると、この清掃ノズルユニット３は、回転軸５の軸心回りに回転しながら養殖魚網の表面に高圧水を噴射することによって、養殖魚網に付着している藻や貝類等を広範囲に亘って除去できるように構成されている。
【００３５】
本形態の特徴として、上記プロペラ４は回転軸５と一体的に設けられている。つまり、プロペラ４は、ロボットケーシング２に形成された開口２１内の上端部付近に収容されており、その中心部分が上記回転軸５の上端に一体的に取り付けられている。従って、清掃ノズル３３，３４から高圧水が噴射され、その噴射反力によって清掃ノズルユニット３と共に回転軸５が回転した場合、このプロペラ４も一体的に回転し（図１及び図３に実線で示す矢印参照）、水中清掃ロボット１を図１及び図２の下側へ押し付けるための水流（図１及び図２に破線で示す矢印参照）を発生させるようになっている。これにより、清掃動作時に、水中清掃ロボット１を養殖魚網に向かう方向へ押し付ける推進力が発生する構成となっている。
【００３６】
このように、本形態に係る水中清掃ロボット１は、清掃ノズルユニット３とプロペラ４とを回転軸５を介して回転一体に構成し、清掃ノズル３３，３４から高圧水が噴射された際の噴射反力によって、これら三者３，４，５を回転させ、プロペラ４の回転によって推進力が得られるようにしている。
【００３７】
また、本水中清掃ロボット１は、回転軸５の回転によってロボットケーシング２に発生する回転反力を打ち消すための補助ノズルユニット６が設けられている。つまり、清掃ノズルユニット３及び回転軸５が回転した際にロボットケーシング２に発生する回転反力はプロペラ４の回転によって打ち消されるが、上記回転軸５とロータリジョイント５１との間の摺動抵抗により、ロボットケーシング２に僅かに回転反力が発生する。補助ノズルユニット６は、この回転反力を打ち消すためのものである。
【００３８】
この補助ノズルユニット６は、図２及び図４に示すように、高圧水ホースＨのうちロボットケーシング２の内部に位置する部分に取り付けられた分岐ジョイント６１に接続された分岐ホース６２，６３と、この各分岐ホース６２，６３の先端に取り付けられた補助ノズル６４，６５とを備えている。これら補助ノズル６４，６５の高圧水噴射方向は、上記回転反力によるロボットケーシング２の回転を阻止する方向で、且つ僅かに上方に向けられている。補助ノズル６４，６５の高圧水噴射方向を僅かに上方に向ける理由は、これら補助ノズル６４，６５の水平方向の両側には車輪２２，２３，２４，２５が存在するため、補助ノズル６４，６５からの高圧水がこれら車輪２２，２３，２４，２５に向かって噴射されて上記反力による回転を阻止する機能が阻害されてしまうことをなくすためである。
【００３９】
−水中清掃ロボット１の動作説明−
次に、上述の如く構成された水中清掃ロボット１による養殖魚網の清掃動作について図６を用いて説明する。この図６は、養殖魚網Ｎの縦面を清掃している水中清掃ロボット１の断面を示している。
【００４０】
この清掃時には、陸上または船上から水中清掃ロボット１が養殖魚網Ｎの内側（養殖用スペースＳ）に沈められる。そして、給電ケーブルＣからの各水中モータＭ１，Ｍ２への給電及び高圧水ホースＨからの清掃ノズルユニット３及び補助ノズルユニット６への高圧水の供給が行われる。
【００４１】
これにより、各水中モータＭ１，Ｍ２が駆動し、各車輪２２〜２５が回転して水中清掃ロボット１は養殖魚網Ｎに沿って走行する。また、清掃ノズルユニット３の各清掃ノズル３３，３４及び補助ノズルユニット６の各補助ノズル６４，６５から高圧水の噴射が行われる。清掃ノズル３３，３４からの高圧水の噴射により、養殖魚網Ｎに付着した藻や貝類等が除去されて養殖用スペースＳの外に排出され養殖魚網Ｎが清掃される。この高圧水の噴射に伴う噴射反力により、清掃ノズルユニット３、駆動軸５及びプロペラ４は一体的に回転する。このプロペラ４の回転によって図６に破線の矢印で示すように、開口２１から吹き出される水流が発生し、これによって水中清掃ロボット１には推進力が得られ、各車輪２２〜２５が養殖魚網Ｎに所定の圧力で当接した状態が維持される。このため、各車輪２２〜２５が養殖魚網Ｎから浮き上がってしまうことがなく、水中清掃ロボット１が養殖魚網Ｎに沿って安定して走行（例えば走行速度５ｍ／ｍｉｎ）しながら養殖魚網Ｎの清掃が行われる。
【００４２】
この清掃動作時、回転軸５とロータリジョイント５１との間の摺動抵抗により水中清掃ロボット１には回転力が発生するが、上記補助ノズル６４，６５からの高圧水の噴射により、この回転力は打ち消され、水中清掃ロボット１の回転は阻止されている。
【００４３】
−実施形態の効果−
以上説明したように、本形態では、養殖魚網Ｎに向かって高圧水を噴射させた際の噴射反力を利用して清掃ノズルユニット３を回転させると共に、この回転力を利用してプロペラ４を回転させ、このプロペラ４の回転により、水中清掃ロボット１に推進力を得るようにしている。このため、プロペラ４の回転駆動力を得るための専用の電動モータや油圧モータ、それに伴う給電ケーブルや油圧ホースを必要とせず、高圧水の噴射力を有効に利用して推進力を得ることができる。従って、水中清掃ロボット１全体として構成の簡素化を図ることができる。その結果、ロボットの組立作業の簡略化、故障発生要因箇所の削減、ロボットの製造コストの削減を図ることができ、実用性の高い水中清掃ロボット１を提供することができる。
【００４４】
また、高圧水の噴射によって推進力を得るものではないので、清掃用の高圧水を得るための高圧ポンプの小型化を図ることができ、高圧水ホースＨの径も小さくて済む。
【００４５】
更には、回転軸５とロータリジョイント５１との間の摺動抵抗により発生する回転力を打ち消すための高圧水噴射を行う補助ノズルユニット６を設けているため、清掃作業中に水中清掃ロボット１が回転してしまうことがなく、安定した清掃作業を行うことができる。
【００４６】
−実験例−
次に、本形態に係る水中清掃ロボット１と、高圧水の噴射によって推進力を得るようにした従来の水中清掃ロボットとを比較するために行った実験について説明する。本例で用いた各水中清掃ロボットは、共に清掃に要する動力を２．９×１０４Ｗに設定したものである。つまり、同一の清掃性能を有する水中清掃ロボットについて比較を行った。
【００４７】
以下の表３は本形態に係る水中清掃ロボット１について行った測定結果である。表４は従来の水中清掃ロボットについて行った測定結果である。
【００４８】
【表３】
0003592204.tif 000004
【００４９】
【表４】
0003592204.tif 000005
【００５０】
これら表から判るように、高圧水の噴射によって推進力を得るものよりも本形態に係る水中清掃ロボット１の方が遙かに少ない（半分以下）所要動力で同様の清掃能力を発揮することができることが確認された。
【００５１】
−変形例−
次に、本発明の第１及び第２の変形例について説明する。これら変形例は、養殖魚網Ｎから除去した藻や貝類等がロボット１の内部に流入して清掃ノズルユニット３やプロペラ４に絡み付いたり、養殖用スペース（生け簀）Ｓ内に流入したりする状況を回避するための改良に係る。
【００５２】
（第１変形例）
先ず、第１変形例について説明する。本例はロボットケーシング２の変形例であって、その他の構成は上述した実施形態のものと同様である。このため、ここではロボットケーシング２の構成についてのみ説明する。
【００５３】
図７は本例に係る水中清掃ロボット１によって養殖魚網Ｎの縦面を清掃している状態を示す断面図である。図８は水中清掃ロボット１の底面図である。これら図に示すように、本例に係る水中清掃ロボット１のロボットケーシング２は、ノズル側本体７１と、プロペラ側本体７２と、これら各本体７１，７２同士を連結する連結パイプ７３とを備えている。
【００５４】
上記ノズル側本体７１は、ロータリジョイント５１、分岐ジョイント６１及び分岐ホース６２，６３を収容している。また、このノズル側本体７１の上面及び底面には回転軸５の外径寸法に略一致した径の貫通孔が形成されており、この貫通孔に回転軸５が挿通されている。また、この回転軸５の下端（養殖魚網Ｎ側端）には上述した実施形態のものと同様の清掃ノズルユニット３が取り付けられている。
【００５５】
一方、プロペラ側本体７２は、上記ノズル側本体７１との間に所定距離を存して配設されており、このノズル側本体７１との間に水の導入路として機能する導入空間Ｄを形成している。また、このプロペラ側本体７２は、中央部に比較的大径の開口７２ａが形成されていて、この開口７２ａの内部にプロペラ４が収容されている。つまり、このプロペラ４の回転によって、上記導入空間Ｄからプロペラ４に向けて水が導入される構成となっている（図７の破線で示す矢印参照）。
【００５６】
連結パイプ７３は、内径寸法が上記回転軸５の外径寸法に略一致（僅かに大きく）設定されており、その内部に回転軸５が挿通されている。つまり、清掃ノズルユニット３とプロペラ４とは、この連結パイプ７３内を挿通された回転軸５によって回転一体に連結されている。
【００５７】
このような構成により、本例における水中清掃ロボット１による養殖魚網Ｎの清掃時には、藻や貝類等を除去すべく清掃ノズルユニット３の清掃ノズル３３，３４から噴射される高圧水の水流（図７に一点鎖線で示す矢印参照）と、推進力を得るべくプロペラ４の周辺を流れる水流（図７に破線で示す矢印参照）とをノズル側本体７１によって完全に遮断することができる。このため、清掃ノズル３３，３４から噴射された高圧水によって養殖魚網Ｎから剥離除去された藻や貝類等は養殖用スペースＳの外に完全に排出され、プロペラ４の導入側に回り込むことはない。一方、プロペラ４に導入される水は、養殖用スペースＳ内の水のみであり、上記剥離除去された藻や貝類等を含まないものとなる。
【００５８】
その結果、養殖魚網Ｎから剥離除去された藻や貝類等の除去物が水中清掃ロボット１の内部や養殖用スペースＳ内に流入（逆流）し、この除去物が清掃ノズル３３，３４やプロペラ４に絡み付いて清掃作業に悪影響を与えたり、養殖用スペースＳ内の水が汚れて魚の飼育に影響を与えたりするといった不具合を回避することができる。特に、汚れのひどい養殖魚網Ｎの清掃を行う場合にあっては有効である。また、プロペラ４へ水を導入する導入空間Ｄは養殖魚網Ｎから離れた位置に存在することになるため、上記除去物以外に養殖魚網Ｎに使用されているロープなどの異物が水中清掃ロボット１内部に流入してしまうことも抑制でき、このロープなどが清掃ノズル３３，３４やプロペラ４に絡み付いてロボット１に損傷を招いてしまうといった状況の発生も回避することができる。
【００５９】
尚、本第１変形例では、ロボットケーシング２にノズル側本体７１とプロペラ側本体７２とを備えさせ、この両本体７１，７２同士の間の空間Ｄを、プロペラ４へ水を導入する導入路として機能させていた。この構成に限らず、上記実施形態の構成（ロボットケーシング２の中央部に上下方向に貫通する開口２１を設けたもの）において、ロボットケーシング２の側壁に水平方向（回転軸５の延長方向に対して直交する方向）に延びる流路を形成し、この流路によりプロペラ４へ水を導入する構成としてもよい。
【００６０】
（第２変形例）
次に、第２変形例について説明する。本例は清掃ノズルユニット３の変形例であって、その他の構成は上述した実施形態のものと同様である。このため、ここでは清掃ノズルユニット３の構成についてのみ説明する。
【００６１】
図９は本例に係る水中清掃ロボット１の清掃ノズルユニット３の斜視図であり、図１０は水中清掃ロボット１の下端部分の側面図である。これら図に示すように、本例に係る水中清掃ロボット１の清掃ノズルユニット３は、円盤状の回転体３５を備え、この回転体３５の内部に高圧水の噴射路３６が形成されている。この噴射路３６の外側端には、上述した実施形態のものと同様の清掃ノズル３３，３４が取り付けられている。
【００６２】
この構成により、本例における水中清掃ロボット１による養殖魚網Ｎの清掃時には、各清掃ノズル３３，３４から高圧水が噴射され、その噴射反力により回転体３５が回転しながら高圧水によって養殖魚網Ｎの清掃が行われる。この際、清掃ノズルユニット３に水平延長管３１，３２を備えさせた場合に比べて、養殖魚網Ｎから剥離除去された藻や貝類等の除去物は、回転体３５には絡み付き難くなっており、養殖魚網Ｎの清掃動作が円滑に行える。
【００６３】
尚、この第２変形例に係る清掃ノズルユニット３は、上記実施形態及び第１変形例の双方の水中清掃ロボット１に適用可能である。
【００６４】
−その他の実施形態−
上述した実施形態では、養殖魚網Ｎの清掃を行うための自走式の水中清掃ロボットとして本発明を適用した場合について説明した。本発明はこれに限らず、吊り下げ式水中清掃ロボット（船体等からワイヤロープによって吊り下げた状態で清掃を行うもの）に適用することも可能である。また、清掃対象物として養殖魚網Ｎに限らず、橋脚、船体、プール等の清掃にも使用可能である。
【００６５】
また、上記実施形態では、清掃ノズルユニット３、プロペラ４、回転軸５をそれぞれ１個ずつ備えさせていたが、この三者３，４，５を一組とするユニットを複数組備えさせるようにしてもよい。特に、このユニットを偶数個備えさせ、一方向に回転するユニットと、それとは反対方向に回転するユニットとの個数を同一にすれば、回転軸５とロータリジョイント５１との間の摺動抵抗によりロボットケーシング２に生じる回転反力を相殺することが可能になる。これにより、補助ノズルユニット６を不要とすることが可能になる。
【００６６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、以下のような効果が発揮される。
【００６７】
請求項１記載の発明では、清掃対象物に向かって高圧水を噴射させた場合の噴射反力を利用して清掃ノズルユニットを回転させると共に、この回転力を利用してプロペラを回転させ、このプロペラの回転により、水中清掃ロボットを清掃対象物に向かって押し付けるための推進力を発生させるようにしている。このため、プロペラの回転駆動力を得るための専用の電動モータや油圧モータ、それに伴う給電ケーブルや油圧ホースを必要とせず、高圧水の噴射力を有効に利用して推進力を得ることができ、水中清掃ロボット全体として構成の簡素化を図ることができる。その結果、ロボットの組立作業の簡略化、故障発生要因箇所の削減、ロボットの製造コストの削減を図ることができ、実用性の高い水中清掃ロボットを提供することができる。また、高圧水の噴射によって推進力を得るものではないので、清掃用の高圧水を得るための高圧ポンプの小型化を図ることができ、高圧水ホースの径も小さくて済む。
【００６８】
また、回転軸と軸受け部材との間の摺動抵抗により発生する回転力を打ち消すための高圧水噴射を行う補助ノズルユニットを設けている。このため、清掃作業中に水中清掃ロボットが回転することがなく、安定した清掃作業を行うことができ、清掃対象物の清掃効率の向上を図ることができる。
【００７１】
請求項２及び請求項３記載の発明では、清掃ノズルユニットから噴射された高圧水と、プロペラに導入される推進力発生用の水とを分離させるようにしている。つまり、推進力発生用の水をプロペラに導入するための専用の導入路（導入空間）を備えさせている。このため、清掃対象物から剥離除去された除去物やその他の異物が水中清掃ロボットの内部に流入して清掃ノズルユニットやプロペラに絡み付いて清掃作業に悪影響を与えるといったことが回避でき、安定した清掃作業を行うことができる。また、本発明に係る水中清掃ロボットを養殖漁網の清掃用として使用した場合、上記除去物である藻や貝類等が生け簀内に逆流することも阻止でき、生け簀内の水が汚れることがなくなって、魚の飼育に悪影響を与えることもなくなる。
【００７２】
請求項４記載の発明では、清掃ノズルユニットに、平板状の回転体を備えさせ、この回転体に高圧水の噴射路を形成している。従来のように清掃ノズルユニットを高圧水パイプにより構成した場合、清掃対象物から除去された除去物（養殖漁網から除去された藻など）が絡み付く可能性があったが、本発明によれば、清掃ノズルユニットを平板状としたことで、この除去物は絡み付き難く、清掃対象物の清掃動作が円滑に行え、水中清掃ロボットの信頼性の向上を図ることができる。
請求項５記載の発明では、清掃対象物の清掃動作と、清掃ノズルユニットの回転力とを良好に得ることができる高圧水の噴射方向を具体的に特定することができ、水中清掃ロボットの実用性の向上を図ることができる。
請求項６記載の発明では、水中清掃ロボットに複数の車輪を備えさせて自走式に構成している。このため、上記各請求項に記載の発明に係る効果を維持しながら清掃作業時の作業者の負担を軽減でき、清掃作業性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係る水中清掃ロボットを示す斜視図である。
【図２】図１におけるＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【図３】水中清掃ロボットの底面図である。
【図４】水中清掃ロボットの内部構成を示す平面図である。
【図５】清掃ノズルからの高圧水の噴射方向を説明するための図である。
【図６】水中清掃ロボットによる養殖魚網の清掃動作を説明するための断面図である。
【図７】第１変形例における図６相当図である。
【図８】第１変形例における図３相当図である。
【図９】第２変形例における清掃ノズルユニットの斜視図である。
【図１０】第２変形例における水中清掃ロボットの下端部分の側面図である。
【図１１】従来の水中清掃ロボットによる養殖魚網の清掃動作を説明するための断面図である。
【図１２】ウォータジェットノズルの周辺に藻やロープが絡み付いた状態を示す図である。
【符号の説明】
１          水中清掃ロボット
２          ロボットケーシング（ロボット本体）
２２〜２５  車輪
３          清掃ノズルユニット
３５        回転体
３６        噴射路
４          プロペラ
５          回転軸
５１        ロータリジョイント（軸受け部材）
６          補助ノズルユニット
７１        ノズル側本体
７２        プロペラ側本体
Ｎ          養殖魚網（清掃対象物）
Ｄ          導入空間（導入路）
【図１】
0003592204.tif 000006
【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７】
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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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