(57)【要約】［課題］水中で活動することを目的とする密閉構造体の外殻体に穴を開けることがない水中通信システムを提供する。［解決手段］水中に配置される水密構造の外殻体５を有する密閉構造体２と、  密閉構造体２内に配置された無線送信可能な送信手段９と、  水密構造の外殻体５に穴を開けることなく、その外側に一端部を接触させた非導電性の伝達媒体４と、  送信手段９から無線により電気信号を送信し、外殻体５から遠位の伝達媒体４の他端部から電気信号を受信する受信手段１０と、を有する。
2013039222.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水密構造の外殻体を有し、かつ水中に配置される密閉構造体と、
前記密閉構造体内に配置された無線送信可能な送信手段と、
前記外殻体の外側に一端部を接触させた非導電性の伝達媒体と、
前記送信手段から無線により送信され、前記密閉構造体の外殻体および前記伝達媒体によって伝達された電気信号を、前記外殻体から遠位の前記伝達媒体の他端部から受信する受信手段と、
を備える水中通信システム。
【請求項２】
前記伝達媒体の一端部は、前記密閉構造体の外殻体に穴を開けることなく、前記外殻体に固定されている、請求項１記載の水中通信システム。
【請求項３】
前記伝達媒体の一端部に吸盤が一体的に形成され、前記伝達媒体は、前記外殻体に対してその外側から前記吸盤を吸着させるようにして固定されている、請求項２記載の水中通信システム。
【請求項４】
前記伝達媒体は、前記一端部の端面全体で前記密閉構造体の外殻体に密着している、請求項１記載の水中通信システム。
【請求項５】
前記伝達媒体は、可撓性を有し、前記外殻体に密着するように前記外殻体の外側の形状に応じて変形している、請求項４記載の水中通信システム。
【請求項６】
前記密閉構造体の外殻体のうち少なくとも前記伝達媒体と接触する部分は、非導電性の材料からなる、請求項１に記載の水中通信システム。
【請求項７】
前記非導電性の材料は、合成樹脂、ゴム、ガラス、またはセラミックからなる、請求項６記載の水中通信システム。
【請求項８】
前記電気信号を受信するところの前記伝達媒体の他端部は、水面から突出し、
前記送信手段から送信された電気信号は、前記水面から突出した前記伝達媒体の他端部の近傍に設けられた無線受信可能な受信手段によって受信される、請求項１記載の水中通信システム。
【請求項９】
前記受信手段は、水密構造の外殻体を有し、かつ水中に配置される第二の密閉構造体の内部に格納され、
前記伝達媒体の他端部は、前記第二の密閉構造体の外殻体の外側に接触している、請求項１記載の水中通信システム。
【請求項１０】
前記伝達媒体の他端部は、前記第二の密閉構造体の外殻体に穴を開けることなく、前記外殻体に固定されている、請求項９記載の水中通信システム。
【請求項１１】
前記伝達媒体の他端部に吸盤が一体的に形成され、前記伝達媒体は、前記第二の密閉構造体の外殻体に対してその外側から前記吸盤を吸着させるようにして固定されている、請求項１０記載の水中通信システム。
【請求項１２】
前記伝達媒体は、前記他端部の端面全体で前記第二の密閉構造体の外殻体に密着している、請求項９記載の水中通信システム。
【請求項１３】
前記伝達媒体は、可撓性を有し、前記第二の密閉構造体の外殻体に密着するように前記外殻体の外側の形状に応じて変形している、請求項１２記載の水中通信システム。
【請求項１４】
前記第二の密閉構造体の外殻体のうち少なくとも前記伝達媒体と接触する部分は、非導電性の材料からなる、請求項９記載の水中通信システム。
【請求項１５】
前記伝達媒体は、合成樹脂、ゴム、ガラス、またはセラミックからなる、請求項１記載の水中通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水中通信システムに関し、特に、外殻体の外部から非導電性の伝達媒体を接触させることにより、密閉容器内の発信装置から発せられた無線による電波の信号を外部に伝達することができる水中通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に水中では、電波は距離の増大と共に著しく減衰することが知られている。【０００３】
このため、水中における通信のシステムについては、従来から種々の提案がなされていた。【０００４】
電波は水中で減衰する性質を有するため、従前においては電波に代えて超音波や光を利用した通信システムが多く提案されている。【０００５】
超音波や光は水中においても減衰が電波ほどは著しくないため、超音波や光による通信システムおよび通信方法によれば、水中においても通信が可能となった。【０００６】
一方、電波を利用した水中通信システムも提案されている。【０００７】
電波を水中の通信に利用する場合、水による減衰を排除するため、通信装置間に有線の電気通信ケーブルを配置することが一般的に行われている。【０００８】
しかし、有線の通信ケーブルは取り扱いが不便であり、その不便さを避けるため、通信装置間に空気の通路を形成することも提案されていた（特開平１１−３５５２１９号公報）。【０００９】
あるいは、同様に有線の通信ケーブルの不便さを避ける目的で、通信装置間に自走式の中継装置を設ける提案もされていた（特開２００１−３０８７６６号公報）。【００１０】
ところで、水中で種々の作業を行う無人の自律型水中ロボットは従来から種々提案されている。【００１１】
一般的に、電池や制御装置やカメラ等の機器は、水に濡れると機能障害をきたす性質（非耐水性）を有しているため、初期の頃の水中ロボットは、共通の耐圧耐水の容器内（船体内）に全部の非耐水性の機器を収納し、必要な所から作業用のアームや推進装置を突出させる構造としていた。【００１２】
しかし、推進装置などは複数個距離をおいて配置することが必要であるため、全部の機器を収納する共通の耐圧耐水容器は大型化せざるを得ず、容器内に無駄な空間を含まざるを得ないという問題があった。【００１３】
そこで、次に開発・提案されたのがモジュール化された水中ロボットである。【００１４】
このモジュール化された水中ロボットは、作業装置と電源装置と制御装置などの単機能モジュールを可能な限り独立のユニットとして構成し、制御装置によって水中ロボットとしての全体の作動を統制・制御するというものであった。【００１５】
独立ユニットの構造はそれぞれの単機能モジュールを小型の耐圧耐水ケースに格納し、必要な所に配置し、各耐圧耐水ケース同士は耐圧防水ケースに設けられたコネクタにケーブルを接続することによって通信可能なように構成していた。ケーブルによって各単機能モジュールが通信し合うことにより、各独立ユニットが機能的に連携して作動するようにしていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２０１０−１７８２５５号公報
【特許文献２】特開２００９−５５４０８号公報
【特許文献３】特開２００９−２６０７５６号公報
【特許文献４】特開２００５−２０４２２号公報
【特許文献５】特開２００５−３２８３１９号公報
【特許文献６】特開平１１−３５５２１９号公報
【特許文献７】特開２００１−３０８７６６号公報
【特許文献８】特開平８−２０２４４５号公報
【特許文献９】特開平１１−２４９７３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
超音波や光通信を利用した水中通信システムおよびその方法は、水による減衰を受けることが少ないため、確かに水中の通信には好適であるといえる。【００１８】
しかし、通常の通信装置は、電気信号による通信が一般的であるため、電気信号を超音波や光信号に置き換えることは付加的な処理や装置を要するようになる。【００１９】
すなわち、電気信号による通信は、従来から種々の手法やプロトコルが確立しており、情報処理装置で生成した電気信号のやりとりは、電気信号のままで通信できれば、きわめて便利かつ好都合である。【００２０】
これに対して、超音波や光通信による方法は、情報処理装置で生成した電気信号を超音波や光通信による通信信号に置き換える必要があり、そのための変換器を介在して通信することになり、通信システムの複雑化を避けることは困難である。【００２１】
一方、電気信号のままで通信を行うため、有線の電気通信ケーブルを使用することも考えられるが、電気通信ケーブルはその末端で通信機器と接続して電気信号を伝達可能にする必要がある。情報処理装置が無線を利用する場合は、前記通信機器で無線に変換して情報処理装置に送信する必要がある。【００２２】
自走式の中継装置を設ける場合は、常に中継装置を適当な場所に移動させることが必要となり、取り扱いが困難であり、且つ、システムが複雑かつ大がかりなものになってしまう問題があった。【００２３】
水中に空気の通路を形成し、その空気の通路を通して無線通信する方法も提案されているが、水中に空気の通路を形成することは困難であった。【００２４】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、水中において、情報処理装置間で電気信号のままで通信でき、かつ、有線の電気通信ケーブルに比して、取り扱いが容易であり、構造が単純・安価な水中通信システムを提供することにある。【００２５】
また、本発明が解決しようとするもう一つの課題は、深海で活動する船艇等の密閉構造体の構造的強度を損なうことなく、前記密閉構造体との送受信を実現することにある。【００２６】
なおここで、「密閉構造体」とは深海艇や潜水艦や水中作業ロボットを含めて、水面下で活動する密閉構造の機器を指す。【００２７】
深海中における密閉構造体は、高い圧力を受けるため、その外殻体には可能な限り穴を開けないことが好ましい。【００２８】
有線の電気通信ケーブルを利用して水中の通信を行う場合は、該電気通信ケーブルを通信機器に接続するため、必要不可避的に前記密閉構造体の外殻体に穴を開ける必要がある。【００２９】
すなわち、密閉構造体の外殻体に通信機器を取り付けて電気通信ケーブルをその通信機器に接続する場合でも、密閉構造体の外殻体を貫通して密閉構造体内の通信機器に電気通信ケーブルを接続する場合でも、密閉構造体の外殻体に穴を開ける必要がある。【００３０】
しかし、特に深海で活動する密閉構造体の外殻体は、水圧に耐えるために、可能な限り穴を開けないことが好ましい。深海に限られず、圧力がかからない場合でも、水密構造のためには可能な限り外殻体に穴を開けないことが好ましいことは明らかである。【００３１】
このため、密閉構造体の外殻体に穴を開けることがない水中通信システムの開発が待たれていた。【００３２】
そこで、本発明が解決しようとするもう一つの課題は、水中で活動することを目的とする密閉構造体の外殻体に穴を開けることがない水中通信システムを提供することにある。【００３３】
ところで、上述した従来のモジュール化された水中ロボットは、耐圧耐水ケース同士は耐圧防水ケースに設けられたコネクタを介してケーブルで接続されていたが、ケーブルによる接続には種々の問題があった。【００３４】
まず、耐圧防水ケースにコネクタを設けるということは、耐圧防水ケースに穴を開けざるを得ないということであり、耐圧や耐水を求める耐圧防水ケースにとって本質的な短所になっていた。【００３５】
コネクタを設ける場合、耐圧防水ケースが構造的な継ぎ目を有するようになるため、耐圧性能や耐水性能の低下を防止する対策をとらざるを得なかった。コネクタを設けずにケーブルを貫通させる場合も同様である。継ぎ目の耐圧耐水の構造は複雑でありそれらの加工の手間も煩雑であった。【００３６】
また、従来のモジュール化された水中ロボットは、各独立ユニットをケーブルで接続するため、単機能モジュールを交換することが困難であった。単機能モジュールを交換する必要性は以下の理由による。【００３７】
水中ロボットは、一つの水中ロボットで種々の作業をこなせる方が好ましい。【００３８】
なお、本明細書にいう水中ロボットの「作業」とは、他のものに外的な作用を及ぼしてその状態を変化させる場合のみならず、他のものに外的な作用を及ぼさずにデータのみを収集する場合の双方を含む。【００３９】
一つの水中ロボットに種々の作業をこなす種々のツールを恒久的に搭載すると、水中ロボットが大型化したり、運動性能が低下したりする。【００４０】
そこで、モジュール化された水中ロボットでは、モジュール化されているという利点を生かして作業目的に応じてツールを交換し、大型化や運動性能低下を防止することが考えられる。【００４１】
しかし、従来のモジュール化された水中ロボットでは、独立ユニット同士がケーブルによって接続されているため、交換のための作業が繁雑であり、迅速なユニット交換、たとえばツール等の交換が困難であった。【００４２】
電源装置についても、従来は電源装置はパワーケーブルで各独立ユニットに接続されているため、電源装置の交換が困難であった。【００４３】
電源装置は水中ロボットの水中での作業時間に応じて積み替えたり、充電のために積み替えたりすることが比較的頻繁である。このため、電源装置は簡単に交換できることが好ましい。むろん、交換が容易になるように電源装置の配線は配慮されているが、水分を嫌うこともあって、交換が困難であり、さらなる改良が待たれていた。【００４４】
一方、上記ケーブルによる接続の欠点を考え、無線によるモジュール間の通信が考えられる。【００４５】
しかし、電波は水中で著しく減衰する性質を有している。発明者らの実験によれば、３０ｍｍ程度の距離を離すと、モジュール間で無線による通信は不能になってしまう。【００４６】
このため、水中では電波に代えて超音波や光を利用した通信システムが多く提案されていた。しかし、制御は一般的には電気信号によって行うため、メディアの変換を伴わない電気通信が好ましい。【００４７】
そこで、本発明のさらなる目的は、上記従来の水中ロボットが有する課題を解決し、無線による通信を実現することにより、結線のない完全な独立ユニットを構成することができるようにし、耐圧・耐水に優れ、且つ、各モジュールの交換が容易な水中ロボットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００４８】
本発明による水中通信システムは、
水密構造の外殻体を有し、かつ水中に配置される密閉構造体と、
前記密閉構造体内に配置された無線送信可能な送信手段と、
前記外殻体の外側に一端部を接触させた非導電性の伝達媒体と、
前記送信手段から無線により送信され、前記密閉構造体の外殻体および前記伝達媒体によって伝達された電気信号を、前記外殻体から遠位の前記伝達媒体の他端部から受信する受信手段と、
を備える。【００４９】
また、前記水中通信システムにおいて、
前記伝達媒体の一端部は、前記密閉構造体の外殻体に穴を開けることなく、前記外殻体に固定されていてもよい。【００５０】
また、前記水中通信システムにおいて、
前記伝達媒体の一端部に吸盤が一体的に形成され、前記伝達媒体は、前記外殻体に対してその外側から前記吸盤を吸着させるようにして固定されていてもよい。【００５１】
また、前記水中通信システムにおいて、
前記伝達媒体は、前記一端部の端面全体で前記密閉構造体の外殻体に密着していてもよい。【００５２】
また、前記水中通信システムにおいて、
前記伝達媒体は、可撓性を有し、前記外殻体に密着するように前記外殻体の外側の形状に応じて変形していてもよい。【００５３】
また、前記水中通信システムにおいて、
前記密閉構造体の外殻体のうち少なくとも前記伝達媒体と接触する部分は、非導電性の材料からなるようにしてもよい。【００５４】
また、前記水中通信システムにおいて、
前記非導電性の材料は、合成樹脂、ゴム、ガラス、またはセラミックからなるようにしてもよい。【００５５】
また、前記水中通信システムにおいて、
前記電気信号を受信するところの前記伝達媒体の他端部は、水面から突出し、
前記送信手段から送信された電気信号は、前記水面から突出した前記伝達媒体の他端部の近傍に設けられた無線受信可能な受信手段によって受信されるようにしてもよい。【００５６】
また、前記水中通信システムにおいて、
前記受信手段は、水密構造の外殻体を有し、かつ水中に配置される第二の密閉構造体の内部に格納され、
前記伝達媒体の他端部は、前記第二の密閉構造体の外殻体の外側に接触しているようにしてもよい。【００５７】
また、前記水中通信システムにおいて、
前記伝達媒体の他端部は、前記第二の密閉構造体の外殻体に穴を開けることなく、前記外殻体に固定されているようにしてもよい。【００５８】
また、前記水中通信システムにおいて、
前記伝達媒体の他端部に吸盤が一体的に形成され、前記伝達媒体は、前記第二の密閉構造体の外殻体に対してその外側から前記吸盤を吸着させるようにして固定されているようにしてもよい。【００５９】
また、前記水中通信システムにおいて、
前記伝達媒体は、前記他端部の端面全体で前記第二の密閉構造体の外殻体に密着しているようにしてもよい。【００６０】
また、前記水中通信システムにおいて、
前記伝達媒体は、可撓性を有し、前記第二の密閉構造体の外殻体に密着するように前記外殻体の外側の形状に応じて変形しているようにしてもよい。【００６１】
また、前記水中通信システムにおいて、
前記第二の密閉構造体の外殻体のうち少なくとも前記伝達媒体と接触する部分は、非導電性の材料からなるようにしてもよい。【００６２】
また、前記水中通信システムにおいて、
前記伝達媒体は、合成樹脂、ゴム、ガラス、またはセラミックからなるようにしてもよい。【００６３】
本発明による水中ロボットは、
少なくとも作業装置と制御装置を含む単機能モジュールをそれぞれ耐圧防水ケースに格納した複数の独立ユニットと、
前記独立ユニットを着脱可能に取り付けることができるシャシーと、
前記独立ユニットの耐圧防水ケースに穴を開けることなく、前記耐圧防水ケースの外側に接触固定させることにより複数の独立ユニットを接続する非導電性の伝達媒体と、を有し、
前記独立ユニットは、それぞれの単機能モジュールの他に、送受信可能な通信手段と、前記単機能モジュールおよび前記通信手段に電力を供給する電池とを内蔵し、
前記制御装置を格納した独立ユニットの通信手段と、他の単機能モジュールを格納した独立ユニットの通信手段とを介して通信をすることにより、制御装置が他の単機能モジュールを制御して水中ロボットとしての全体の作動を制御する、ことを特徴とする。【００６４】
また、前記水中ロボットにおいて、
電源装置を格納した独立ユニットを有し、
前記単機能モジュールを有する他の独立ユニットは、それぞれの単機能のモジュールの他に、送受信可能な通信手段と、電力伝達レシーバーと、充電可能な充電池とを内蔵し、
前記電源装置が変動磁界を生成し、前記独立ユニットの電力伝達レシーバーが前記変動磁界を電力に変換し、直接あるいは前記充電池を介して各単機能モジュールに電力を供給するようにしてもよい。【００６５】
また、前記水中ロボットにおいて、
前記電源装置は、水中ロボットの作業時間や負荷に応じて積み増し可能に複数のユニットに構成されているようにしてもよい。【００６６】
また、前記水中ロボットにおいて、
前記シャシー自体が非導電性材料からなり、前記伝達媒体の機能を兼ねて各独立ユニット間の電気信号を伝達するようにしてもよい。【００６７】
また、前記水中ロボットにおいて、
前記シャシーは、合成樹脂、ゴム、ガラスまたはセラミックからなるようにしてもよい。【００６８】
また、前記水中ロボットにおいて、
前記制御装置を格納した独立ユニットは、異なる作業目的のための制御プログラムを搭載した他の独立ユニットに交換可能であり、該作業目的に応じて他の単機能モジュールが交換可能であるようにしてもよい。【００６９】
また、前記水中ロボットにおいて、
前記伝達媒体または前記シャシーは、電気信号を受信し増幅して送信する中継手段を有してもよい。【００７０】
また、前記水中ロボットにおいて、
前記伝達媒体は、合成樹脂、ゴム、ガラスまたはセラミックからなるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００７１】
本発明の水中通信システムによれば、送信手段は密閉構造体の内部に配置され、送信手段から無線により電気信号を送信することにより、電気信号が密閉構造体の外殻体と伝達媒体を伝わり、伝達媒体の他端部で受信手段によって受信される。【００７２】
このように本発明によれば、電気信号を電気信号のまま送信でき、超音波や光通信の方法に比して電気信号を超音波や光信号に変換する必要がなく、変換器等を省略でき、構造が単純なシステムを実現することができる。【００７３】
また、電気通信の既存のプロトコルを利用することができるため、使用しやすい水中通信システムを実現することができる。【００７４】
さらなる利点として、本発明の水中通信システムは、送信手段は無線で電気信号を送信することができるため、一般に広く利用されている無線通信ネットワークのシステムを利用することができるという点があげられる。【００７５】
すなわち、コンピュータなど最近の情報処理装置は、無線ＬＡＮの通信手段を内蔵していることが多く、このような情報処理装置を利用する場合、ケーブルを接続することなく前記情報処理装置を密閉構造体内に配置し、無線ＬＡＮの通信手段を利用して情報処理の結果を無線で送信すれば、通信を行うことができる。【００７６】
前記受信手段についても、無線ＬＡＮの通信手段を内蔵した情報処理装置を利用すれば、前記伝達媒体の他端部の近傍に設置することにより、通常の無線ＬＡＮのように前記電気信号を受信することができる。つまり、無線ＬＡＮの内蔵のコンピュータ同士で、そのまま通信を行うことができる。【００７７】
本発明の水中通信システムのもう一つの利点は、密閉構造体の外殻体に穴を開けることなく、外殻体の外側に伝達媒体の一端部を接触させることにより、密閉構造体内の送信手段から無線で送信された電気信号を外部に伝達することができるということである。【００７８】
これを一般の電気通信ケーブルと比較すると、電気通信ケーブルはその末端で外殻体に取り付けられた通信機器に接続するか、外殻体を貫通して密閉構造体内の通信手段に接続する必要がある。【００７９】
上記いずれの場合においても、有線の電気通信ケーブルでは外殻体の一部に構造的な継ぎ目が生じることになり、水密状態を維持する点でも、耐圧強度を維持する点でも好ましくない。【００８０】
これに対して本発明によれば、密閉構造体の外殻体に穴を開ける必要がない。このことは、水中に配置される密閉構造体の水密状態を確保するのにきわめて好都合である。【００８１】
特に、深海に配置される密閉構造体では、構造的な継ぎ目がなく、耐圧にすぐれた外殻体を形成することが容易である。【００８２】
なお、本発明は継ぎ目のある外殻体に対しても適用可能である。外殻体として、金属などの導電体からなり、一部に穴が開けられ、その穴に非導電性の部材が嵌め込まれたものであってもよい。例えば、金属容器の一部に窓が設けられた外殻体であってもよい。このような外殻体であっても、本発明によれば、窓に非導電性の伝達媒体を接触させることで水中通信を行うことができる。【００８３】
本発明の水中通信システムのもう一つの利点は、弾性および可撓性を有する伝達媒体を使用して通信できるようになることである。【００８４】
また、本発明によれば、電気通信ケーブルのような被覆材や芯材等の構造がなく、単純な構造の伝達媒体を用いることができる。【００８５】
また、伝達媒体は、一定の耐水性、弾性および可撓性を有する材料を用いて構成可能であるため、水中の使用にきわめて好適な伝達媒体を得ることができる。【００８６】
また、本発明の水中ロボットでは、各単機能モジュールが耐圧防水ケースに格納されて複数の独立ユニットが形成されている。各独立ユニットは共通のシャシーに着脱可能に取り付けられている。各独立ユニットは、耐圧防水ケースの壁体に穴を開けることなく耐圧防水ケースの外側に接触固定された非導電性の伝達媒体によって、他の独立ユニットに接続されている。【００８７】
さらに、独立ユニットは送受信可能な通信手段と電池を有し、制御装置が前記通信手段により他の単機能モジュールと無線で通信し、全体として水中ロボットとして作動するように制御を行う。【００８８】
このように、本発明の水中ロボットによれば、伝達媒体により各単機能モジュールが無線によって他の単機能モジュールと通信できるようになる。このため、単機能モジュールを格納する耐圧防水ケースは電気通信ケーブルのために穴を開けることなく、無線によって単機能モジュール間の通信を実現できる。【００８９】
耐圧防水ケースは電気通信ケーブルのための構造的な継ぎ目を設ける必要がない。このため、本発明によれば、各独立ユニットは耐圧性能や耐水性能を高く維持することができる。非耐水性の機器を保持して水面下で活動するように設計された水中ロボットにとって、好適な機能・特質を得ることができる。【００９０】
また、本発明によれば、無線によって通信を行うことにより、各独立ユニットの交換可能性が著しく改善される。【００９１】
本発明の水中ロボットによれば、各独立ユニットが電気通信ケーブルによって結線されていないため、各独立ユニットの交換に際して、ケーブルの接続解除や再接続がなく、独立ユニットの交換がきわめて容易になる。【００９２】
この場合、各独立ユニットに動力用の電池を内蔵する場合は交換容易であることは言うまでもない。各独立ユニットに充電可能な電池を内蔵している場合も、本発明の一態様によれば、電源装置と各独立ユニットの間を無線によって電力を供給することができる。【００９３】
この態様の水中ロボットは、電源装置を格納した独立ユニットを有し、各独立ユニットは、それぞれの単機能モジュールと通信手段の他に、電力伝達レシーバーと、充電可能な電池とを内蔵している。【００９４】
上記構成において、電源装置が変動磁界を生成することにより、他の独立ユニットの電力伝達レシーバーがその変動磁界を電力に変換し、電池を充電し、あるいは直接的に各単機能モジュールに電力を供給する。【００９５】
従来においては、電源装置はパワーケーブルで各独立ユニットに接続されていたため、電源装置や独立ユニットの交換が困難であった。【００９６】
無線で電力を供給する本発明の態様によれば、パワーケーブルで接続されていないことにより独立ユニットの交換が容易であることは言うに及ばず、電源装置を格納する独立ユニットの交換もきわめて容易である。【００９７】
この態様によれば、水中ロボットの水中での作業時間や作業負荷に応じて電源装置の独立ユニットを簡単に積み替えて対応することができる。【００９８】
また、一定時間電力を供給することができる電源装置を複数ユニット備えることにより、水中ロボットの作業時間や負荷に応じて電源装置を積み増し可能になる。【００９９】
電源装置は水分を嫌うため、完全に密閉された耐圧防水ケースに格納することにより、電源装置の取り扱いがきわめて容易な水中ロボットを得ることができる。【０１００】
さらに、本発明によれば、モジュール化された水中ロボットにおいて、各独立ユニットが容易に交換できるため、作業目的に応じて異なる制御プログラムを搭載した制御装置に交換し、その作業目的に応じて他の単機能モジュールを交換することができる。これにより、一機の水中ロボットを全く異なる作業目的の水中ロボットとして使用することができる。【０１０１】
また、本発明によれば、非導電性材料でシャシーを構成することにより、シャシーが伝達媒体を兼ねることができる。【０１０２】
この場合、電気信号が水の減衰を著しく受けることなく、シャシーを通じて各単機能モジュール間で電気信号がやり取りされ、きわめて構造が単純な水中ロボットを得ることができる。【０１０３】
シャシーや伝達媒体のところどころに電気信号を受信し増幅して送信する中継手段を設けることにより、各単機能モジュールの通信機能がより確実になる。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】本発明の一実施形態による水中通信システムの構成図。
【図２Ａ】本発明の伝達媒体の一端部の外殻体への接続方法の一例を示す断面図。
【図２Ｂ】本発明による水中通信システムの構成例を示す図。
【図３Ａ】本発明の水中通信システムにより、水中において受信電波強度が改善される実験結果を示す説明図。
【図３Ｂ】本発明の水中通信システムにより、水中において受信電波強度が改善される実験結果を示す説明図。
【図３Ｃ】本発明の水中通信システムにより、水中において受信電波強度が改善される実験結果を示す説明図。
【図４】本発明の他の実施形態による水中通信システムの構成図。
【図５】本発明のさらに他の実施形態による水中通信システムの構成図。
【図６】本発明のさらに他の実施形態による水中通信システムの構成図。
【図７】本発明の一実施形態による水中ロボットの斜視図。
【図８】図７の水中ロボットを分解して示した斜視図。
【図９】本発明の一実施形態による水中ロボットのブロック構成図。
【図１０】伝達媒体の接続例を示した説明図。
【図１１】無線で電力を供給する電源装置を有する水中ロボットのブロック構成図。
【図１２】シャシーが伝達媒体として作用する水中ロボットのブロック構成図。
【発明を実施するための形態】
【０１０５】
以下に添付図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
【０１０６】
図１に本発明の一実施形態による水中通信システムを示す。
【０１０７】
本実施形態の水中通信システム１は、２つの密閉構造体２，３を有し、密閉構造体２と密閉構造体３の間を伝達媒体４で接続している。
【０１０８】
伝達媒体４は、非導電性であり、外殻体５の外側に一端部を接触させている。
【０１０９】
密閉構造体２は、水密構造の外殻体５を有し、必須の構成要素ではないが、移動手段６と作業手段７とを有している。
【０１１０】
密閉構造体２は水中で活動するように設計された装置であり、使用時には水中に配置される。密閉構造体２は以下にあげるものに限られることはないが、たとえば潜水艇、深海探査艇、水中作業ロボット等が該当する。また、密閉構造体２，３は近接距離に配置されたモジュール同士としても良い。
【０１１１】
移動手段６や作業手段７は、密閉構造体２の使用目的によって異なり、場合により省略することができる。たとえばデータ収集のために定置される密閉構造体は、移動手段６や作業手段７を省略することができる。
【０１１２】
外殻体５の内部には、情報処理装置８と送信手段９が格納されている。
【０１１３】
情報処理装置８は、通常のコンピュータを含む情報処理装置である。情報処理装置８は作業手段７で収集したデータを処理したり、密閉構造体２の全体を制御したり、外部と通信を行うための制御を行う。
【０１１４】
送信手段９は、データを入力して無線により送信する手段であり、好ましくは情報処理装置８の制御によってデータ送信する手段である。
【０１１５】
一方の密閉構造体３は密閉構造体２と同様の構成を有している。
【０１１６】
密閉構造体３のうち密閉構造体２と同様の部分には同じ符号を付して説明を省略する。
【０１１７】
密閉構造体３と密閉構造体２の相違点は、密閉構造体２が送信手段９を有しているのに対し、密閉構造体３は受信手段１０を有している点のみである。
【０１１８】
送信手段９または受信手段１０の少なくとも一方は、情報処理装置８の通信手段とすることができる。むろん、送信手段９と受信手段１０は一体として送受信手段とすることもできる。たとえば、送信手段９と受信手段１０は、コンピュータの無線ＬＡＮ用の通信手段とすることができる。その場合、情報処理装置と送信手段と受信手段は一つの装置として構成することができる。
【０１１９】
図１では密閉構造体２の送信手段９から密閉構造体３の受信手段１０に送信する場合のみを示しているが、これは密閉構造体２から密閉構造体３に一方向にのみ送信できるシステムに構成するという意味ではなく、送信の流れを説明するために密閉構造体２から密閉構造体３に送信する場合をかりて説明しているのみである。むろん、送信手段９と受信手段１０を送受信可能な通信手段とした場合には、当然に密閉構造体３から密閉構造体２に送信することができることは明らかである。
【０１２０】
伝達媒体４は、非導電性の材料からなり、例えば、合成樹脂、ゴム、ガラス、またはセラミックからなる。
【０１２１】
合成樹脂としては、例えば、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、アクリル、ポリアセタール、ポリカーボネート、ベークライト、またはポリエステルを用いることが可能である。
【０１２２】
また、ゴムとしては、天然ゴム、または合成ゴム（例えば、スチレン・ブタジエン・ラバー、アクリロニトル・ブタジエン・ラバー、クロロブレン・ラバー、エチレン・プロピレン・ラバー、またはメチル・ビニル・シリコーン・ラバー）を用いることが可能である。
【０１２３】
また、ガラスとしては、例えば、エポキシガラスを用いることが可能である。
【０１２４】
また、上記材料を適宜組み合わせて使用することもできる。「材料の組合せ」とは、非導電性の材料であれば水中通信の伝達媒体とすることができるため、複数の材料をつなぎ合わせるようにして伝達媒体を形成したり、あるいは、伝達媒体の部分の形状により適当な材料を使用して複数の材料を組み合わせたり、あるいは、複数の材料を並列的に組み合わせて使用したりすることをいう。
【０１２５】
伝達媒体４の接続は、外殻体５に穴を開けることなく、外殻体５の外側にその一端部を接触固定させるようにする。図２Ａに伝達媒体４の固定の一例を示す。
【０１２６】
図２Ａの例では、伝達媒体４の一端部に吸盤４ａが一体的に形成されており、伝達媒体４は外殻体５に対してその外側から吸盤４ａを吸着させるようにして固定されている。
【０１２７】
このような固定方法によれば、外殻体５に穴を開けることがない。すなわち、伝達媒体４の接続部において、外殻体５は構造的な継ぎ目を有しないようにすることができる。伝達媒体４の固定方法は上記に限らない。例えば、接着剤等を用いて、伝達媒体４を外殻体５に固定してもよい。
【０１２８】
なお、送信手段９は図２Ａに示すように外殻体５に接触していなくてもよい。
【０１２９】
伝達媒体４の他端部は、一端部の場合と同様にして、密閉構造体３の外殻体５に穴を開けることなく、その外側に接触固定される。
【０１３０】
なお、伝達媒体４は、一端部および他端部において外殻体の外側に接触していればよく、必ずしも外殻体５に固定されている必要はない。例えば、後述の図２Ｂ（ｃ）の構成例のように、略直方体状の外殻体５の上面に伝達媒体４を載置するだけでもよい。
【０１３１】
ここで、本発明による水中通信システムのいくつかの構成について説明する。図２Ｂは、本発明による水中通信システムの構成例を示している。図２Ｂにおいて、移動手段６および作業手段７は省略している。
【０１３２】
図２Ｂ（ａ）に示す構成例では、密閉構造体２，３は略直方体状の外殻体５を有し、伝達媒体４はＬ字状に構成されている。このように伝達媒体４に曲げ部を設けた場合、受信電波強度が低下するが、図２Ｂ（ａ）の破線Ｒに示すように、伝達媒体４の角を落として曲面を形成することで受信電波強度を改善することができる。
【０１３３】
図２Ｂ（ｂ）に示す構成例では、密閉構造体２，３は球状の外殻体５を有し、伝達媒体４が２つの球状の外殻体５を接続している。外殻体５は、例えばガラス製の球殻である。
【０１３４】
図２Ｂ（ｃ）に示す構成例では、密閉構造体２，３は略直方体状の外殻体５を有し、外殻体５の上面に伝達媒体４が載置されている。
【０１３５】
受信電波強度を向上させるためには、図２Ｂ（ａ）〜（ｃ）に示すように、伝達媒体４は、端部の端面全体で外殻体５に密着していることが好ましい。
【０１３６】
また、図２Ｂ（ｂ）に示す構成例のように外殻体５が曲面を有する形状の場合には、伝達媒体４として、可撓性を有する材料からなるものを適用することが好ましい。これにより、可撓性の伝達媒体４が外殻体５の外側の形状に応じて変形して、伝達媒体４がその端面全体で外殻体５に密着する。その結果、受信手段１０が受信する電波強度を向上させることができる。
【０１３７】
外殻体５のうち少なくとも伝達媒体４と接触する部分は、非導電性の材料（例えば、合成樹脂、ゴム、ガラス、またはセラミック）からなることが好ましい。合成樹脂としては、例えば、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、アクリル、ポリアセタール、ポリカーボネート、ベークライト、またはポリエステルを用いることが可能である。ゴムとしては、天然ゴム、または合成ゴム（例えば、スチレン・ブタジエン・ラバー、アクリロニトル・ブタジエン・ラバー、クロロブレン・ラバー、エチレン・プロピレン・ラバー、またはメチル・ビニル・シリコーン・ラバー）を用いることが可能である。このように接触部分を非導電性の材料で構成することにより、受信手段１０が受信する電波強度を向上させることができる。
【０１３８】
水中通信システム１によれば、水による減衰に比して著しく少ない減衰の下で通信を行うことができる。
【０１３９】
使用時において、水中通信システム１は全体として水中に配置され、密閉構造体２の内部の送信手段９から無線で電気信号が送信され、該電気信号は密閉構造体２の外殻体５と伝達媒体４によって伝達され、密閉構造体３の外殻体５に伝達して密閉構造体３の内部に無線送信される。密閉構造体３の内部においては、受信手段１０によって電気通信を傍受することができる。
【０１４０】
ここで、本発明によった場合の電波強度の減衰を水中の電波強度の減衰と比較する。
【０１４１】
図３Ａ〜図３Ｃは、海水中で発信された無線の電波強度が伝達媒体によってどの程度減衰するかを種々の材料ごとに示している。図３Ａ〜図３Ｃでは、実験結果を示す表の上に、各々の測定に用いた水中通信システムの概略的な構成を示している。
【０１４２】
発信源として小型のパーソナルコンピュータを使用し、水密構造の外殻体として樹脂（ポリプロピレン）製の防水ケースを使用した。防水ケースのサイズは200[mm]*150[mm]*55[mm]である。コンピュータに付属の無線ＬＡＮの通信手段を使用して一定の強度の電波を発信させ、防水ケース内にコンピュータを格納した。
【０１４３】
まず、伝達媒体を設けずに、空気中で500[mm]の距離で受信したところ、受信電波強度は -30[dB]であった。次に、伝達媒体を設けずに海水中に30[mm]浸漬したところ、電波を受信することができなかった。
【０１４４】
次に、種々の材料の伝達媒体を使用し、図３Ａに示すように、コンピュータを格納した防水ケース（密閉構造体）を水面下100[mm]（煉瓦の場合は80[mm]）に沈め、コンピュータの通信手段から電波を送信させ、水面上で受信電波強度を計測した。図３Ａの表は、計測された受信電波強度を伝達媒体の材料ごとに示している。ここで、煉瓦以外の伝達媒体は、大きさが200[mm]*200[mm]*20[mm]の板状のものを使用した。伝達媒体と密閉構造体との接触面積は200*20[mm2]である。煉瓦の場合の接触面積は50*80[mm2]である。
【０１４５】
図３Ａに示すように、実験したところ、伝達媒体が天然ゴム、あるいは合成ゴム（スチレン・ブタジエン・ラバー、アクリロニトル・ブタジエン・ラバー、クロロブレン・ラバー、エチレン・プロピレン・ラバー、メチル・ビニル・シリコーン・ラバー）のいずれの場合も、水面下100[mm]に容器とコンピュータを沈めたとき、-60[dB]程度の受信電波強度を計測することができた。ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレンの場合は、-77[dB]程度の受信電波強度を計測することができた。
【０１４６】
また、伝達媒体がセラミック（煉瓦）の場合についても、-70[dB]程度の受信電波強度を計測することができた。
【０１４７】
次に、図３Ｂに示すように、長さ200[mm]の伝達媒体で接続された２つの密閉構造体を海水中に沈めた。そして、一方の密閉構造体に電波を送信させ、他方の密閉構造体に伝達媒体を介して伝播した電波を受信させた。図３Ｂの表は、計測された受信電波強度を伝達媒体の材料ごとに示している。ここで、伝達媒体は図３Ａの場合と同様、伝達媒体は大きさが200[mm]*200[mm]*20[mm]の板状のものを使用した。伝達媒体と密閉構造体との接触面積は200*20[mm2]である。
【０１４８】
図３Ｂに示すように、伝達媒体が天然ゴム、あるいは合成ゴム（スチレン・ブタジエン・ラバー、アクリロニトル・ブタジエン・ラバー、クロロブレン・ラバー、エチレン・プロピレン・ラバー、メチル・ビニル・シリコーン・ラバー）のいずれの場合も、-72[dB]以上の受信電波強度を計測することができた。また、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレンの場合は、-77[dB]程度の受信電波強度を計測することができた。
【０１４９】
次に、図３Ｃに示すように、100mmの距離を隔てた２つの密閉構造体の上に伝達媒体を載置した。そして、一方の密閉構造体に電波を送信させ、他方の密閉構造体に伝達媒体を介して伝播した電波を受信させた。図３Ｃの表は、計測された受信電波強度を伝達媒体の材料ごとに示している。ここで、伝達媒体は大きさが200[mm]*200[mm]*8[mm]の板状のものを使用した。伝達媒体と密閉構造体との接触面積は200*50[mm2]である。
【０１５０】
図３Ｃに示すように、伝達媒体がアクリル、ポリアセタール、ポリカーボネート、ベークライト、ポリエステルのいずれかの場合も、-85[dB]以上の受信電波強度を計測することができた。また、伝達媒体がガラス（エポキシガラス）の場合は、-82.5dB程度の受信電波強度を計測することができた。
【０１５１】
受信電波強度が-88[dB]程度までは受信成功率は85%を超え、十分実用に耐えることが他の実験で確認されている。このため、上記のように非導電性の伝達媒体を使用することにより、減衰が著しく少なくなり水中通信が可能となることが分かる。
【０１５２】
特に、海水中では30[mm]程度で電波が計測不能になる程度まで減衰するのに対して、本発明の構成によれば、200[mm]の距離においても、まだ余裕がある電波強度で受信することができた。
【０１５３】
図４は本発明の他の実施形態を示している。
【０１５４】
図４の実施形態は、密閉構造体同士の通信ではなく、水中で活動する密閉構造体１１の情報を水面上の受信手段に送信する水中通信システムを示している。
【０１５５】
なお、図１の場合と同様に、図４では水中から水面に送信する場合のみを示しているが、送受信手段を設けることにより、水面から水中に送信することができる。
【０１５６】
この水中通信システムは、水中に密閉構造体１１を有し、水面上に受信基地１２を有し、その間を伝達媒体１３で接続している。
【０１５７】
密閉構造体１１は、図１に示した実施形態同様に、外殻体５と、必須の構成要素ではない移動手段６と、作業手段７を有している。
【０１５８】
外殻体５内には、情報処理装置８と送信手段９が格納されている。
【０１５９】
受信基地１２は、浮遊体１４と、受信手段１５とを有している。
【０１６０】
伝達媒体１３の一端部は、密閉構造体１１の外殻体５に穴を開けることなく、外殻体５の外側に接触している。なお、伝達媒体１３の一端部は外殻体５の外側に固定されていることが好ましく、固定の方法は例えば図２Ａに示したものを使用することができる。
【０１６１】
伝達媒体１３の他端部は、浮遊体１４によって、水面から突出するように支持されている。受信手段１５は、伝達媒体１３の他端部近傍の、浮遊体１４の上に設けられている。
【０１６２】
この実施形態によれば、水中の密閉構造体１１によって収集された情報が、送信手段９によって無線送信され、その電気信号は伝達媒体１３を伝わって水面上の浮遊体１４の他端部から送信され、受信手段１５によって受信されることができる。
【０１６３】
図５は、浮遊体１４を用いない本発明の他の実施形態による水中通信システムを示している。
【０１６４】
図５の実施形態では、密閉構造体１６を有し、密閉構造体１６上に伝達媒体１７を立てている。密閉構造体１６の構造は密閉構造体２，１１と同様であるため、重複する説明を省略する。
【０１６５】
この実施形態では、浮遊体１４を用いず、密閉構造体１６が低深度の水面下で航行し、伝達媒体１７を水面上に突出させるようにしている。
【０１６６】
この実施形態でも、密閉構造体１６が収集した情報を、送信手段９から無線送信し、この電気信号は伝達媒体１７を伝わって水面上に突出した伝達媒体１７の端部から空気中に無線送信される。
【０１６７】
図６は本発明のさらに他の実施形態を示している。
【０１６８】
図６の実施形態は、図４に示した実施形態と同様の構成を有し、このため、図４と同様の構成部分については同じ符号を付して重複する説明を省略する。
【０１６９】
ただし、図６の実施形態は、図４の水中通信システムに比して、伝達媒体１３が所定長さごとに電気信号を受信して増幅する中継手段１８を有している点で異なる。
【０１７０】
また、受信基地１２上の受信手段１５に代えて、中継手段１９を有している点でも異なる。
【０１７１】
この実施形態によれば、伝達媒体１３の一定長さごとの部分に中継手段１８が備えられているため、長距離の伝達媒体１３を介して電気信号を伝達することができる。
【０１７２】
さらに、受信基地１２上の中継手段１９は、比較的高出力のものを使用することにより、遠距離にある受信基地に、情報を送信することができる。
【０１７３】
次に、上記の水中通信システムを応用した水中ロボットについて説明する。この水中ロボットは、作業装置、電源装置および制御装置などの単機能モジュールをそれぞれ独立のユニットとして共通のシャシーに取り付け、各独立ユニットの非耐水部分は耐圧防水ケース内に格納し、各独立ユニット間は無線によって通信を行うようにし、各独立ユニットの作動を制御装置によって制御するようにしたものである。
【０１７４】
以下に添付図面を参照して、本発明の実施形態に係る水中ロボットについて説明する。
【０１７５】
図７に本発明の一実施形態による水中ロボットを示す。
【０１７６】
本実施形態の水中ロボット２１は、作業装置の独立ユニット２２と、水平方向推進装置の独立ユニット２３と、垂直方向推進装置の独立ユニット２４と、これらの独立ユニットを着脱可能に取り付けることができるシャシーとを有している。本実施形態ではシャシーは下部シャシー２５と上部シャシー２６に分割可能に構成されている。
【０１７７】
作業装置の「作業」とは、既述したように、他のものに外的な作用を及ぼしてその状態を変化させる場合と、他のものに外的な作用を及ぼさずにデータのみを収集する場合の双方を含む。このため、作業装置の独立ユニット２２は、例えば視覚的映像を得る目的であればカメラを搭載し、特定のデータを取得する目的であれば各種センサーを搭載し、ものを採取する目的であればマニピュレータを搭載することができる。
【０１７８】
水平方向推進装置の独立ユニット２３は、４つのユニットを有し、水平方向の推進を行い、かつ、角度をつけて推進できるように左右にも上下にも分割して備えられている。
【０１７９】
水平方向推進装置の独立ユニット２３はそれぞれ円柱状に形成され、下部シャシー２５後部の円筒形部分に嵌着できるように形成されている。
【０１８０】
垂直方向推進装置の独立ユニット２４は、円筒状ケーシング内にスクリューを設けたものからなり、上部シャシー２６の円筒形部分の内側に嵌着できるように形成されている。
【０１８１】
推進装置はその上位概念の移動手段に含まれ、移動手段は必要に応じてスクリューに代えて車輪やキャタピラー等でもよいが、定置型の水中ロボット等のように省略することもできる。
【０１８２】
図８は、図７の水中ロボット２１を分解して示している。図８において、上部シャシー２６は分解して上方に位置するように示している。
【０１８３】
図８に示すように、上部シャシー２６も一部において、垂直方向推進装置の独立ユニット２４を連結しているが、下部シャシー２５は全部の独立ユニットを連結している。
【０１８４】
図８に示されているように、水中ロボット２１は内部に制御装置の独立ユニット２７を有している。
【０１８５】
作業装置の独立ユニット２２は、全体として円柱状に形成され、下部シャシー２５の前部のリング２８内に着脱可能に嵌着されている。
【０１８６】
制御装置の独立ユニット２７は、全体として扁平な円柱状に形成され、下部シャシー２５の中心部分の凹部２９に着脱可能に嵌着される。
【０１８７】
上述した作業装置や推進装置や制御装置はそれぞれ特定の機能を発揮する部品装置であり、一つの部品にまとめられており、本明細書では「単機能モジュール」という。
【０１８８】
単機能モジュールは耐圧防水ケースに格納され、物理的に独立したユニットに構成されている。本明細書ではこの物理的に独立なユニットを「独立ユニット」という。
【０１８９】
図９に水中ロボット２１のブロック構成を示す。図９において、推進装置の独立ユニット２３，２４は、概念的に示すため、２つのブロックで示す。
【０１９０】
図９に示すように、作業装置の独立ユニット２２は、耐圧防水ケース２２ａ内に、作業装置２２ｂの他、送受信可能な通信手段２２ｃと、電池２２ｄを格納している。
【０１９１】
同様に推進装置の独立ユニット２３，２４は、耐圧防水ケース２３ａ，２４ａ内に、推進装置２３ｂ，２４ｂの他、送受信可能な通信手段２３ｃ，２４ｃと、電池２３ｄ，２４ｄを格納している。
【０１９２】
また同様に、制御装置の独立ユニット２７は、耐圧防水ケース２７ａ内に、制御装置２７ｂの他、通信手段２７ｃと、電池２７ｄを格納している。
【０１９３】
これらの独立ユニット２２，２３，２４，２７は、下部シャシー２５と上部シャシー２６に取り付けられ、各独立ユニット２２，２３，２４，２７は非導電性の伝達媒体３０によって接続されている。
【０１９４】
独立ユニット２２，２３，２４，２７のうち少なくとも伝達媒体３０と接触する部分は、非導電性の材料（例えば、合成樹脂、ゴム、ガラス、またはセラミック）からなることが好ましい。合成樹脂としては、例えば、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、アクリル、ポリアセタール、ポリカーボネート、ベークライト、またはポリエステルを用いることが可能である。ゴムとしては、天然ゴム、または合成ゴム（例えば、スチレン・ブタジエン・ラバー、アクリロニトル・ブタジエン・ラバー、クロロブレン・ラバー、エチレン・プロピレン・ラバー、またはメチル・ビニル・シリコーン・ラバー）を用いることが可能である。このように接触部分を非導電性の材料で構成することにより、受信電波強度を向上させることができる。
【０１９５】
伝達媒体３０は下部シャシー２５と上部シャシー２６上に適宜敷設することができる。
【０１９６】
伝達媒体３０は、非導電性の材料からなり、例えば、合成樹脂、ゴム、ガラス、またはセラミックからなる。
【０１９７】
合成樹脂としては、例えば、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、アクリル、ポリアセタール、ポリカーボネート、ベークライト、またはポリエステルを用いることが可能である。
【０１９８】
また、ゴムとしては、天然ゴム、または合成ゴム（例えば、スチレン・ブタジエン・ラバー、アクリロニトル・ブタジエン・ラバー、クロロブレン・ラバー、エチレン・プロピレン・ラバー、またはメチル・ビニル・シリコーン・ラバー）を用いることが可能である。また、ガラスとしては、例えば、エポキシガラスを用いることが可能である。
【０１９９】
伝達媒体３０の接続は、耐圧防水ケース２２ａ，２３ａ，２４ａ，２７ａに穴を開けることなく、耐圧防水ケース２２ａ，２３ａ，２４ａ，２７ａの外側に接触固定させるようにする。
【０２００】
図１０に伝達媒体３０の固定の一例を示す。
【０２０１】
図１０の例では、伝達媒体３０の一端部を吸盤３０ａに形成し、耐圧防水ケース２２ａ，２３ａ，２４ａ，２７ａに対してその外側から吸盤３０ａを吸着させるようにして固定する。
【０２０２】
このような固定方法によれば、耐圧防水ケース２２ａ，２３ａ，２４ａ，２７ａに穴を開けることがない。すなわち、伝達媒体３０の接続部において、耐圧防水ケース２２ａ，２３ａ，２４ａ，２７ａは構造的な継ぎ目を有しないようにすることができる。
【０２０３】
なお、通信手段２２ｃ，２３ｃ，２４ｃ，２７ｃは図１０に示すように耐圧防水ケース２２ａ，２３ａ，２４ａ，２７ａに接触していなくてもよい。
【０２０４】
使用時において、水中ロボット２１は全体として水中に配置され、独立ユニットの内部の通信手段２２ｃ，２３ｃ，２４ｃ，２７ｃから無線で電気信号が送受信され、該電気信号は耐圧防水ケース２２ａ，２３ａ，２４ａ，２７ａと伝達媒体３０によって伝達され、他の独立ユニットの耐圧防水ケース２２ａ，２３ａ，２４ａ，２７ａに伝達して内部に無線送信され、他の独立ユニットの通信手段２２ｃ，２３ｃ，２４ｃ，２７ｃによって傍受される。
【０２０５】
前述の図３Ａおよび図３Ｂの実験結果が示すように、本発明によれば、独立ユニット間の通信が伝達媒体３０によって水による減衰を免れ、実用的な水中ロボットの大きさでは、独立ユニット間で通信を行うことができる。
【０２０６】
図９に示すように、本発明の水中ロボット２１は、制御装置の独立ユニット２７の通信手段２７ｃと、他の独立ユニット２２，２３，２４の通信手段２２ｃ，２３ｃ，２４ｃが互いに通信することにより、制御装置２７ｂが他の単機能モジュール２２ｂ，２３ｂ，２４ｂを制御して水中ロボット２１としての全体の作動を制御することができる。
【０２０７】
図９の水中ロボット２１は、電気通信ケーブルがないため、各耐圧防水ケースがケーブルのための穴を有しておらず、耐圧耐水に優れている。また、吸盤３０ａによれば伝達媒体３０の着脱が容易である利点を有する。
【０２０８】
さらに、本発明によれば、各独立ユニットを完全に独立したものとして構成することができる。「完全に独立」とは、伝達媒体の接続ケーブルもなく、電力を供給するパワーケーブルもないということである。
【０２０９】
図１１は、各独立ユニットを完全に独立にした水中ロボットのブロック図を示している。
【０２１０】
図１１において、理解を容易にするため、図９と同一の部分については同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【０２１１】
図１１に示す水中ロボット３１では、伝達媒体の接続ケーブル（図９における伝達媒体３０）がない代わりに、シャシー２５，２６が非導電性材料、例えば、合成樹脂、ゴム、ガラスまたはセラミックからなる。
【０２１２】
合成樹脂としては、例えば、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、アクリル、ポリアセタール、ポリカーボネート、ベークライト、またはポリエステルを用いることが可能である。
【０２１３】
また、ゴムとしては、天然ゴム、または合成ゴム（例えば、スチレン・ブタジエン・ラバー、アクリロニトル・ブタジエン・ラバー、クロロブレン・ラバー、エチレン・プロピレン・ラバー、またはメチル・ビニル・シリコーン・ラバー）を用いることが可能である。また、ガラスとしては、例えば、エポキシガラスを用いることが可能である。
【０２１４】
また、図１１に示す水中ロボット３１は、各独立ユニットが電池の代わりに充電池を有し、かつ、独立ユニットに電力を供給する電源装置の独立ユニット３２を有している。
【０２１５】
水中ロボット３１は大容量の電源装置を使用することにより、長時間活動でき、しかも、電力を供給するパワーケーブルを有していない。
【０２１６】
具体的には、電源装置の独立ユニット３２は、耐圧防水ケース３２ａの内部に、電源装置３２ｂと、通信手段３２ｃと、変動磁界を生成する変動磁界生成手段３２ｄとを格納している。
【０２１７】
これに対して、作業装置の独立ユニット２２は、充電池２２ｄ’と、電力伝達レシーバー２２ｅとを有している。
【０２１８】
また、推進装置の独立ユニット２３，２４は、充電池２３ｄ’，２４ｄ’と、電力伝達レシーバー２３ｅ，２４ｅとを有している。
【０２１９】
制御装置の独立ユニット２７は、充電池２７ｄ’と、電力伝達レシーバー２７ｅとを有している。
【０２２０】
本実施形態の水中ロボット３１によれば、各独立ユニットの通信手段２２ｃ，２３ｃ，２４ｃ，２７ｃ，３２ｃの電気信号は、非導電性材料からなるシャシー２５，２６を介してやり取りされるため、伝達媒体の接続ケーブルを省略することができる。
【０２２１】
また、電力は以下のようにパワーケーブルを要することなく各単機能モジュールに供給することができる。
【０２２２】
すなわち、電源装置の独立ユニット３２は、通信手段３２ｃを介して制御装置２７ｂの指令により、変動磁界生成手段３２ｄによって変動する磁界を生成する。
【０２２３】
一方、各独立ユニットの電力伝達レシーバー２２ｅ，２３ｅ，２４ｅ，２７ｅは、前記変動磁界を電力に変換し、各単機能モジュールに直接的または間接的に電力を供給する。
【０２２４】
間接的に各単機能モジュールに電力を供給するとは電力伝達レシーバーで取得した電力で充電池２２ｄ’，２３ｄ’，２４ｄ’，２７ｄ’を充電し、充電池２２ｄ’，２３ｄ’，２４ｄ’，２７ｄ’によって各単機能モジュールに電力を供給することである。
【０２２５】
本実施形態の水中ロボット３１によれば、各独立ユニットは単にシャシー２５，２６に嵌着されているだけで、通信をすることができ、かつ、電力の供給を受けることができる。
【０２２６】
このため、各独立ユニットの交換がきわめて容易になる。すなわち、各独立ユニットは電気通信ケーブルや伝達媒体の接続ケーブルやパワーケーブルによって結線されていないため、単に独立ユニットを取り替えればよい。
【０２２７】
また、電源装置についても、パワーケーブルで各独立ユニットに接続されていないため、容易に電源装置の独立ユニット３２ものを交換することができる。
【０２２８】
これにより、水中ロボット３１によれば、水中での作業時間や作業負荷に応じて電源装置の独立ユニット３２単に積み替えて対応することができる。
【０２２９】
さらに、電源装置の独立ユニット３２を、一定時間電力を供給することができるユニットにし、かかる電源装置を複数ユニット備えれば、水中ロボットの作業時間や負荷に応じて電源装置を積み増したり、減らしたりすることができる。
【０２３０】
また、各独立ユニットが、結線されておらず交換が容易であるため、本実施形態の水中ロボット３１では、異なる作業目的のために、制御装置の独立ユニット２７を交換することができる。
【０２３１】
すなわち、作業目的に応じて、制御装置の独立ユニット２７を、異なる制御プログラムを搭載した他の制御装置の独立ユニットに簡単に交換することができる。むろん、その作業目的に応じて他の単機能モジュールの独立ユニットも簡単に交換することができる。
【０２３２】
これにより、一機の水中ロボットを複数の作業目的に適宜使用することができる。
【０２３３】
図１２は、図１１の水中ロボット３１の変形例を示す。
【０２３４】
図１２の水中ロボットは、中継手段３３を有している点において図１１の水中ロボット３１と異なるのみである。
【０２３５】
中継手段３３は、電気信号を受信し増幅して送信する機能を有している。
【０２３６】
この変形例の水中ロボット３１によれば、シャシーのところどころに中継手段３３を設けることにより、各単機能モジュールの通信機能がより確実になる。
【０２３７】
なお、図１２の例では、中継手段３３がシャシー２５，２６に設けられているが、伝達媒体の接続ケーブルを使用し、伝達媒体のところどころに中継手段３３を設けるようにしてもよい。
【０２３８】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【０２３９】
１  水中通信システム
２  密閉構造体
３  密閉構造体
４  伝達媒体
４ａ  吸盤
５  外殻体
６  移動手段
７  作業手段
８  情報処理装置
９  送信手段
１０  受信手段
１１  密閉構造体
１２  受信基地
１３  伝達媒体
１４  浮遊体
１５  受信手段
１６  密閉構造体
１７  伝達媒体
１８  中継手段
１９  中継手段
２１  水中ロボット
２２  作業装置の独立ユニット
２２ａ  耐圧防水ケース
２２ｂ  作業装置
２２ｃ  通信手段
２２ｄ  電池
２２ｄ’  充電池
２２ｅ  電力伝達レシーバー
２３  水平方向推進装置の独立ユニット
２３ａ  耐圧防水ケース
２３ｂ  推進装置
２３ｃ  通信手段
２３ｄ  電池
２３ｄ’  充電池
２３ｅ  電力伝達レシーバー
２４  垂直方向推進装置の独立ユニット
２４ａ  耐圧防水ケース
２４ｂ  推進装置
２４ｃ  通信手段
２４ｄ  電池
２４ｄ’  充電池
２４ｅ  電力伝達レシーバー
２５  下部シャシー
２６  上部シャシー
２７  制御装置の独立ユニット
２７ａ  耐圧防水ケース
２７ｂ  制御装置
２７ｃ  通信手段
２７ｄ  電池
２７ｄ’  充電池
２７ｅ  電力伝達レシーバー
２８  リング
２９  凹部
３０  伝達媒体
３０ａ  吸盤
３１  水中ロボット
３２  電源装置の独立ユニット
３２ａ  耐圧防水ケース
３２ｂ  電源装置
３２ｃ  通信手段
３２ｄ  変動磁界生成手段
３３  中継手段
【図１】
2013039222.tif 000003
【図２Ａ】
2013039222.tif 000004
【図２Ｂ】
2013039222.tif 000005
【図３Ａ】
2013039222.tif 000006
【図３Ｂ】
2013039222.tif 000007
【図３Ｃ】
2013039222.tif 000008
【図４】
2013039222.tif 000009
【図５】
2013039222.tif 000010
【図６】
2013039222.tif 000011
【図７】
2013039222.tif 000012
【図８】
2013039222.tif 000013
【図９】
2013039222.tif 000014
【図１０】
2013039222.tif 000015
【図１１】
2013039222.tif 000016
【図１２】
2013039222.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成26年6月9日(2014.6.9)
【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】
水密構造の外殻体を有し、かつ水中に配置される密閉構造体と、
前記外殻体の外側に一端部を接触させた非導電性の伝達媒体と、
前記密閉構造体内に配置され、前記伝達媒体を介して電気信号を無線送信および／または無線受信する送受信手段と、
を備える水中通信システム。
【請求項２】
前記伝達媒体の一端部は、前記密閉構造体の外殻体に穴を開けることなく、前記外殻体に固定されている、請求項１記載の水中通信システム。
【請求項３】
前記伝達媒体の一端部に吸盤が一体的に形成され、前記伝達媒体は、前記外殻体に対してその外側から前記吸盤を吸着させるようにして固定されている、請求項２記載の水中通信システム。
【請求項４】
前記伝達媒体は、前記一端部の端面全体で前記密閉構造体の外殻体に密着している、請求項１記載の水中通信システム。
【請求項５】
前記伝達媒体は、可撓性を有し、前記外殻体に密着するように前記外殻体の外側の形状に応じて変形している、請求項４記載の水中通信システム。
【請求項６】
前記密閉構造体の外殻体のうち少なくとも前記伝達媒体と接触する部分は、非導電性の材料からなる、請求項１に記載の水中通信システム。
【請求項７】
前記非導電性の材料は、合成樹脂、ゴム、ガラス、またはセラミックからなる、請求項６記載の水中通信システム。
【請求項８】
前記伝達媒体は、合成樹脂、ゴム、ガラス、またはセラミックからなる、請求項１記載の水中通信システム。
【請求項９】
水面から突出した前記伝達媒体の他端部の近傍に設けられた受信手段をさらに備え、
前記受信手段は、前記送受信手段から無線送信され、前記密閉構造体および前記伝達媒体によって伝達された電気信号を前記伝達媒体の他端部から受信する、請求項１記載の水中通信システム。
【請求項１０】
前記伝達媒体の他端部が外側に接触している水密構造の外殻体を有し、かつ水中に配置される第二の密閉構造体と、
前記第二の密閉構造体の内部に格納された受信手段と、
をさらに備え、
前記受信手段は、前記送受信手段から無線送信され、前記密閉構造体および前記伝達媒体によって伝達された電気信号を前記伝達媒体の他端部から前記第二の密閉構造体の外殻体を介して受信する、請求項１記載の水中通信システム。
【請求項１１】
前記伝達媒体の他端部は、前記第二の密閉構造体の外殻体に穴を開けることなく、前記外殻体に固定されている、請求項１０記載の水中通信システム。
【請求項１２】
前記伝達媒体の他端部に吸盤が一体的に形成され、前記伝達媒体は、前記第二の密閉構造体の外殻体に対してその外側から前記吸盤を吸着させるようにして固定されている、請求項１１記載の水中通信システム。
【請求項１３】
前記伝達媒体は、前記他端部の端面全体で前記第二の密閉構造体の外殻体に密着している、請求項１０記載の水中通信システム。
【請求項１４】
前記伝達媒体は、可撓性を有し、前記第二の密閉構造体の外殻体に密着するように前記外殻体の外側の形状に応じて変形している、請求項１３記載の水中通信システム。
【請求項１５】
前記第二の密閉構造体の外殻体のうち少なくとも前記伝達媒体と接触する部分は、非導電性の材料からなる、請求項１０記載の水中通信システム。
【請求項１６】
前記伝達媒体を介して無線によって電力を供給する、請求項１に記載の水中通信システム。
【請求項１７】
前記密閉構造体内に配置された変動磁界生成手段と、
前記変動磁界生成手段により生成され、前記密閉構造体の外殻体および前記伝達媒体によって伝達された変動磁界を、前記伝達媒体の他端部から受信して電力に変換する電力伝達レシーバーと、
をさらに備える、請求項１に記載の水中通信システム。
【国際調査報告】
2013039222.tif 000018
2013039222.tif 000019