(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
クレーンに吊り下げ可能に設けられ、液体中の対象物を引き上げるリフティング装置を用いた引き上げ作業装置であって、
前記対象物を保持する保持体と、
ソナー技術を用いて、認識エリア内にある前記対象物の形状を認識する形状認識デバイスと、
前記保持体と前記形状認識デバイスとを接続するアーム部を有し、前記形状認識デバイスを支持し、前記アーム部の駆動により前記形状認識デバイスの姿勢を制御する支持機構と、
前記形状認識デバイスにより得られた前記対象物の形状情報を取得し、この形状情報に基づき画像を生成するコンピュータとを具備し、
前記コンピュータは、前記支持機構により異なる複数の姿勢で支持された形状認識デバイスによりそれぞれ認識された前記対象物の形状情報を取得し、それら形状情報に基づく複数の画像を合成し、または、前記複数の画像のうち少なくとも一の姿勢で認識された対象物の形状情報に基づく画像を、予め作成された前記保持体の画像と合成する機能を有する
引き上げ作業装置。
【請求項２】
請求項１に記載のリフティング装置であって、
前記保持体は、リフティングマグネットである
リフティング装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のリフティング装置であって、
前記アーム部は、前記保持体を前記クレーンに吊り下げて支持する吊り下げ支持体に接続されている
リフティング装置。
【請求項４】
クレーンに吊り下げ可能に設けられ、液体中の対象物を引き上げるリフティング装置であって、
前記対象物を保持するリフティングマグネットと、
ソナー技術を用いて、認識エリア内にある前記対象物の形状を認識する形状認識デバイスと、
前記リフティングマグネットと前記形状認識デバイスとを接続するアーム部を有し、前記形状認識デバイスを支持し、前記アーム部の駆動により、前記形状認識デバイスの退避位置と動作エリアとの間で、前記形状認識デバイスの姿勢を制御する支持機構とを具備し、
インターロック機能により、前記動作エリア内に、前記アーム部及び前記形状認識デバイスがある場合、前記リフティングマグネットの作動が停止された状態とされる
リフティング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水中等の液体中の対象物を引き上げる引き上げ作業装置及びこれに用いられるリフティング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、作業者（潜水士）が水中で作業をするための水中作業機が開示されている。水中作業機は、陸上用のバックホウ式の建設機械を水中作業用に改造されたものである。この水中作業機は、電力及び油圧を制御するための機械室（均圧室）を搭載している。作業時には、作業者がこの水中作業機に乗り込み、この水中作業機を操縦することで、防波堤や護岸等の建設作業を行う（例えば、特許文献１の明細書段落[００１６]参照）。
【０００３】
ところで、河川、湖沼、海等の水中にある物体を引き上げる場合、ダイバーが水中に潜ってその対象物を捜索し、その対象物にロープやフック等の吊り具を吊りつける玉掛け作業を行う。そして、クレーン船やクレーン車等が、玉掛けが行われたロープ等の吊り具を介してその対象物を引き上げる方法が一般的な方法である。
【０００４】
対象物の捜索には、魚群探知機及びマルチビーム音響測深装置等のソナーが用いられる場合がある。特に近年では、魚群探知機の性能が向上し、安価な魚群探知機でも、水底に沈んだ物体の形状を認識できるようになってきている。これらソナーが用いられる場合、対象物のおおよその位置を特定することができるので、ダイバーは特定された位置の近辺から水中に潜り、対象物の確認と玉掛け作業を行うだけでよく、対象物を捜索する負担が軽減される。
【０００５】
しかしながら、ダイバーによる玉掛け作業は危険な場合が多い。水が濁っている場合、夜間で視界が悪い時、あるいは、水の流れが速い場所等では特に危険であり、玉掛け作業を行うことはできないか、またはそれを行えたとしても作業効率が悪く、時間がかかるという問題がある。
【０００６】
引き上げられる対象物が自動車や鉄骨等の磁性体であれば、水中で動作可能なリフティングマグネットを用いて、磁力により対象物を吸着して吊り上げる方法もある。この場合、玉掛け作業は不要となる。しかし、水上から対象物を視認できない場合は、対象物の捜索及び確認のため、また、リフティングマグネットの対象物までの誘導のために、ダイバーが必要とされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−１１４９４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記した対象物の引き上げ作業に、特許文献１に記載の水中作業機を用いることも考えられる。しかしながら、この水中作業機では、作業者が水中に潜らなければならないという根本的な問題がある。作業者が水中に潜る方法は、作業者にとって危険であり、かつ、作業効率が悪い。
【０００９】
また、水中の対象物の引き上げのために、このような水中作業機を用いることは現実的ではない。具体的には、この水中作業機では、把持した対象物を水上まで引き上げることはできず、この水中作業機の考え方を、対象物の引き上げ作業に応用することは困難である。また、この水中作業機は、電力及び油圧を制御するための均圧室を備え、さらにこの均圧室を含む各機構の大がかりな防水手段を備えるため、機械や設備が大がかりとなり、使用電力も大きくなる。
【００１０】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、大がかりな機械や設備を必要とせずに、作業に伴う危険を回避できるとともに作業効率を高めることができるリフティング装置及び引き上げ作業装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明に係るリフティング装置は、
クレーンに吊り下げ可能に設けられ、液体中の対象物を引き上げるリフティング装置であって、
前記対象物を保持する保持体と、
認識エリア内にある前記対象物の形状を認識する形状認識デバイスと、
前記保持体と前記形状認識デバイスとを接続するアーム部を有し、前記形状認識デバイスを支持し、前記アーム部の駆動により前記形状認識デバイスの姿勢を制御する支持機構と
を具備する。
【００１２】
本発明では、保持体に、支持機構のアーム部を介して形状認識デバイスが接続されているので、形状認識デバイスは、保持体周辺のエリア内にある対象物の形状を認識することができる。したがって、ダイバーが液体中に潜って探索する必要がないため、作業に伴う危険を回避でき、また、引き上げ作業のために大がかりな機械や設備を必要とせず、作業効率も向上する。特に、アーム部の駆動によって形状認識デバイスの姿勢を変えることにより、形状認識デバイスによる認識エリア、つまり観測エリアを変えることができるので、対象物の探索効率を高めることができる。
【００１３】
前記保持体は、リフティングマグネットであってもよい。リフティングマグネットは、電磁石による磁力により対象物を吸着するため、電磁石という簡単な構成で、対象物を大きく損傷させることなく引き上げることができる。また、リフティングマグネットが液体中で用いられることにより、浮力を利用して引き上げが可能となり、その分引き上げに必要とされるパワーを抑えることができる。さらに、リフティングマグネットが例えば水中等で用いられることにより、発熱する電磁石を冷却することができる。
【００１４】
前記アーム部は、前記保持体を前記クレーンに吊り下げて支持する吊り下げ支持体に接続されている。これにより、形状認識デバイスによる観測エリアを、アーム部が保持体に直接接続される場合における形状認識デバイスによる観測エリアと異ならせることができ、また、アーム部の動きによっては多彩な形状認識デバイスの動きが可能となる。
【００１５】
前記支持機構は、前記アーム部として、複数の関節軸を持つアームを有してもよい。本発明では、形状認識デバイスは、アームの関節軸の数の分の回転自由度で動くことが可能となる。これにより、形状認識デバイスは、複数の角度方向で見た対象物の形状を認識することができ、形状認識デバイスによる対象物の形状の認識精度を高めることができる。
【００１６】
前記形状認識デバイスは複数設けられていてもよい。複数の形状認識デバイスがそれぞれ異なる認識エリア内の物体を観測することができるので、対象物の探索効率、あるいは、対象物の形状の認識精度が向上する。
【００１７】
前記支持機構は、それら形状認識デバイスにそれぞれ接続された複数のアーム部を有してもよい。それぞれのアーム部の個別の駆動により、支持機構は、各形状認識デバイスの姿勢を個別に制御することができる。
【００１８】
本発明に係る引き上げ作業装置は、上記のリフティング装置を用いた引き上げ作業装置であって、前記形状認識デバイスにより得られた前記対象物の形状情報を取得し、この形状情報に基づき画像を生成するコンピュータを具備する。
【００１９】
本発明では、保持体に、支持機構のアーム部を介して形状認識デバイスが接続されているので、形状認識デバイスは、保持体周辺のエリア内にある対象物の形状を認識することができる。したがって、ダイバーが液体中に潜って探索する必要がないため、作業に伴う危険を回避でき、また、引き上げ作業のために大がかりな機械や設備を必要とせず、作業効率も向上する。また、コンピュータによって、対象物の形状情報に基づき画像を生成することにより、操作者がこれの画像を見ながら作業を行うことができ、対象物の探索作業を容易化し、作業効率を高めることができる。
【００２０】
前記リフティング装置は、複数の形状認識デバイスを有してもよい。その場合、前記コンピュータは、前記支持機構により異なる姿勢でそれぞれ支持された前記複数の前記形状認識デバイスにより得られた、前記対象物の視差のある形状情報を取得し、この取得した情報に基づき、３次元画像を生成してもよい。コンピュータにより、３次元画像が生成されることにより、例えばリフティング装置を操作する操作者は、この３次元画像を見ることにより、対象物の３次元形状を把握することができ、その操作が容易になる。
【００２１】
前記引き上げ作業装置は、前記アーム部の駆動状態を検出し、前記アーム部の駆動によって前記形状認識デバイスによる探索が行われる時の、前記アーム部及び前記形状認識デバイスが動くエリアである動作エリア内に、前記アーム部及び前記形状認識デバイスがある時に、前記リフティングマグネットの電磁石の作動を停止させた状態とするインターロック手段をさらに具備してもよい。形状認識デバイスは、支持機構に支持されてリフティングマグネットの近傍に位置するため、前記保持体としてのリフティングマグネットの電磁石が作動して、リフティングマグネットによる対象物の吸着作業が行われる時に、アーム部及び形状認識デバイスが動作エリアにあっては、吸着作業と干渉するおそれがある。インターロック装置により、アーム部及び形状認識デバイスが動作エリア内にある時には、前記リフティングマグネットの電磁石の作動を停止させた状態となるので、対象物の探索作業及びその吸着作業を安全に行うことができる。
【発明の効果】
【００２２】
以上、本発明によれば、大がかりな機械や設備を必要とせずに、作業に伴う危険を回避できるとともに作業効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態に係る引き上げ作業装置を示す図である。
【図２】図２は、リフティング装置を示す斜視図である。
【図３】図３Ａ〜Ｄは、この形状認識デバイス及びアーム部の動きを説明するための図であり、その動きの例を示した図である。
【図４】異なる複数の角度から形状認識デバイスが形状認識を行う様子を示す図である。
【図５】アーム部及び形状認識デバイスが初期位置へ戻り、リフティングマグネットが対象物を吸着した様子を示す図である。
【図６】図６Ａ及びＢは、モニターに表示される画像のうち、形状認識デバイスにより得られた情報に基づいて、コンピュータが作成した画像の例をそれぞれ示す。
【図７】図７は、本発明の第２の実施形態に係るリフティング装置を示す図である。
【図８】図８は、本発明の第３の実施形態に係るリフティング装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
【００２５】
[第１の実施形態]
【００２６】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る引き上げ作業装置を示す図である。
【００２７】
図１に示すように、水上の作業船２０にはクレーン５が搭載されている。クレーン５は、操縦室５５と、操縦室５５から延びるジブ５３とを有している。引き上げ作業装置１００は、ジブ５３に吊り下げられたリフティング装置１０と、例えば操縦室５５内に設けられた図示しないコンピュータとを備える。
【００２８】
図２は、リフティング装置１０を示す斜視図である。リフティング装置１０は、リフティングマグネット８と、形状認識デバイス６と、リフティングマグネット８に取り付けられ、形状認識デバイス６を支持する支持機構３とを備える。
【００２９】
リフティングマグネット８は、ジブ５３に、吊り下げ支持体としてのワイヤー５７によって吊り下げ可能に設けられている。吊り下げ支持体として、ワイヤー５７に限られず、チェーンまたはロープ等であってもよい。
【００３０】
リフティングマグネット８は、図１に示すように、液体中、本実施形態では水中Ｌにある引き上げ対象物（以下、単に対象物という。）Ｂ（Ｂ１）を磁力により吸着して保持する保持体である。図１では、対象物Ｂ１として自動車を示している。リフティングマグネット８は、円柱状のハウジング８２内に図示しない電磁石が収容されて構成されている。ハウジング８２の上面には、電装ボックス８３が設けられており、電装ボックス８３には電気ケーブル１１が接続されている。電装ボックス８３内には、電磁石、支持機構３及び形状認識デバイス６を駆動する電気回路、その他必要な電気部品が収容されている。電気ケーブル１１は、例えば、作業船２０上のクレーン５の操縦室５５内まで延び、操縦室５５内にあるコンピュータに接続されている。コンピュータとしては、例えばパーソナルコンピュータが用いられる。
【００３１】
形状認識デバイス６は、イメージングソナー（例えばブルービュー社製のイメージングソナー）、あるいは、音響カメラ（例えばサウンドメトリクス社製のDIDSON）等、ソナー技術を用いたデバイスが用いられる。形状認識デバイス６は、所定の認識エリア、すなわち所定の観測エリア内の物体の形状を認識することができる。
【００３２】
形状認識デバイス６により得られた情報は、電気ケーブル１１を介して、上記操縦室５５内にあるコンピュータに送信されるようになっている。この形状認識デバイス６を作動させるためのアプリケーションソフトウェア、及び、形状認識デバイス６から送られた情報に基づき画像情報を生成して可視化するためのアプリケーションソフトウェア等を備えている。生成された画像情報は、このコンピュータに接続された図示しないモニターに表示されるようになっている。なお、クレーン５の操縦室５５内ある操縦機に上記コンピュータが一体的に組み込まれていてもよい。
【００３３】
支持機構３は、リフティングマグネット８のハウジング８２の上面と形状認識デバイス６とを接続するアーム部３０を有し、このアーム部３０により形状認識デバイス６を支持する。アーム部３０は、複数の関節軸を有する多関節型のアームである。具体的には、アーム部３０は、回転ベース３０１、取付ベース３０２、第１アーム３０３及び第２アーム３０４を有する。
【００３４】
回転ベース３０１は、例えばリフティングマグネット８のハウジング８２の上面に設置されている。回転ベース３０１は、図示しないモータ及び減速機等を内蔵しており、取付ベース３０２をＺ軸の周りで回転させる。取付ベース３０２の一端部が回転ベース３０１に固定され、取付ベース３０２の他端部は、第１アーム３０３の一端部に、第１軸３０６を介して回転可能に接続されている。第１アーム３０３の他端部は、第２アーム３０４の一端部に、第２軸３０７を介して回転可能に接続されている。そして、形状認識デバイス６の筺体６４は、取付部材３０５及び第３軸３０８を介して、第２アーム３０４の他端部に、回転可能に接続されている。
【００３５】
リフティングマグネット８のハウジング８２、電装ボックス８３、支持機構３、形状認識デバイス６には防水シールによる防水加工が施されている。
【００３６】
図３Ａ〜Ｄは、この形状認識デバイス６及びアーム部３０の動きを説明するための図であり、その動きの例を示した図である。アーム部３０の第１軸３０６、第２軸３０７及び第３軸３０８には、それぞれ図示しないモータ及び減速機が接続され、それらが個別に回転するようになっている。第１軸３０６、第２軸３０７及び第３軸３０８は、Ｘ−Ｙ平面に平行であり、それらの軸を中心として、第１アーム３０３、第２アーム３０４及び形状認識デバイス６がそれぞれ回転する。回転ベース３０１は、上述したように、Ｚ軸を中心として回転する。回転ベース３０１の回転範囲は例えば全周（３６０°）であり、第１〜３軸の回転範囲は、例えば９０°〜２４０°に設定されているが、これらの範囲に限られない。
【００３７】
形状認識デバイス６の筺体６４内にはソナーセンサー６１が設けられている。また、筺体６４には、このソナーセンサー６１を、第１〜３軸の方向（図３ＡではＹ軸）に直交する軸（Ｘ軸）の周りに回転させるモータ及び減速機が内蔵されている。そのモータによるソナーセンサー６１の回転範囲は、例えば全周（３６０°）であるが、これに限られない。
【００３８】
形状認識デバイス６を駆動するデバイスドライバー、ソナーセンサー６１を回転駆動するためのモータドライバー、及び、アーム部３０を駆動するためのモータドライバー等は、上記電装ボックス８３内に収められている。アーム部３０を駆動するためのモータやこのモータドライバーは、支持機構３の一部として機能する。上記操縦室５５内に設けられたコンピュータにより、これらのドライバーへの制御信号が生成される。
【００３９】
支持機構３が備える各モータは、ステッピングモータでもよいし、サーボモータでもよい。各モータがステッピングモータである場合、その制御形式はオープンループ制御であるので、コンピュータは、例えば次の情報を記憶していればよい。すなわち、コンピュータは、各ステッピングモータへの制御信号である指令値の組み合わせの情報と、形状認識デバイス６に姿勢の情報（つまり、３次元空間内でどのエリアを認識エリア（観測エリア）とするかの情報）とを、ルックアップテーブルにより記憶しておけばよい。
【００４０】
以上のように構成されたリフティング装置１０の支持機構３は、アーム部３０が駆動されることにより、形状認識デバイス６の姿勢を制御することができる。
【００４１】
以上のように構成された引き上げ作業装置１００を用いて、対象物Ｂの引き上げ作業を行う場合の動作を説明する。以下に説明する作業の主体を「操縦者」として説明するが、クレーン５の操縦以外の作業、例えばモニターの監視等を、操縦者とは別の作業者が行ってもよい。すなわち、複数の作業者の協働によって引き上げ作業が行われてもよい。
【００４２】
クレーン５の操縦者が、クレーン５を操縦することにより、リフティング装置１０を水中Ｌに沈める。形状認識デバイス６及びアーム部３０の初期位置（初期姿勢）は、例えば図３Ａに示した姿勢とすることができる。しかし、この初期姿勢は、もちろんその他の姿勢であってもよい。
【００４３】
操縦者の操縦によって、アーム部３０の駆動を介して、形状認識デバイス６を任意の姿勢に動かすことで、任意の観測エリアを選択する。これにより、当該観測エリア内にある物体等の形状の情報が、操縦室５５のモニターに画像として表示される。ここで、操縦者は、形状認識デバイス６を用いてモニターによる監視によって、対象物（あるいは障害物）とリフティングマグネットとの位置関係を確認しながら、対象物を吸着する位置までリフティングマグネットを移動させてもよい。モニターによる監視により、操縦者が、引き上げ対象物Ｂらしき物体を発見した場合、例えば以下のように作業が行われる。
【００４４】
図４に示すように、例えば形状認識デバイス６が、複数の異なる角度から、つまり複数の異なる姿勢でその対象物Ｂ（Ｂ２）を認識することにより、操縦者は、リフティングマグネット８を動かす必要がなく、観測エリアを広げることができる。この図４に示す例では、対象物Ｂ２は鉄骨等の瓦礫を表している。このように複数の異なる角度から観測が行われることにより、一方向からだけでは、死角になって認識できない形状や対象物Ｂ２同士の重なり具合等を、操縦者が認識することができる。これにより、例えば複数の対象物Ｂ２をどのような順序で引き上げるか、あるいは、引き上げの可否等の判断がしやすくなる。
【００４５】
また、角度を変えながら連続的に対象物Ｂ２を観測することにより、コンピュータは、対象物Ｂ２の視差のある形状情報を取得することができる。コンピュータは、取得した情報に基づき、具体的には取得した複数の画像を合成して３次元画像を作成することができる。これにより、操縦者はこの３次元画像を見ることにより、対象物Ｂ２の３次元内での位置及び形状を把握することができ、リフティングマグネット８による対象物Ｂ２の吸着位置の判断を容易にする等、引き上げ作業が容易になる。
【００４６】
操縦者は、形状認識デバイス６による対象物Ｂ２の観測の結果、これを引き上げ可能と判断した場合、リフティングマグネット８を吸着位置へ近づける。吸着位置では、操縦者の操縦によって、形状認識デバイス６及びアーム部３０が退避位置へ退避する（図５参照）。
【００４７】
しかし、吸着位置においてその周りの障害物や対象物の位置関係によって、形状認識デバイス６の退避に支障がある場合は、リフティングマグネット８が吸着位置に位置する前に、形状認識デバイス６及びアーム部３０が退避位置へ移動すればよい。この場合、操縦者は、リアルタイムの状況は観測できないので、コンピュータは、形状認識デバイス６を退避する直前の観測画像データに、リフティングマグネット６の動きを重ね合わせた画像を生成してもよい。操縦者はこの画像を見ながら操縦を行えばよい。この場合、リフティングマグネット６に水深を測るセンサーや加速度センサーを設けることにより、リフティングマグネット６の動きをクレーン５７の繰り出し量から把握することができる。
【００４８】
退避位置とは、形状認識デバイス６及びアーム部３０と、リフティングマグネット８による対象物Ｂ２の吸着作業とが干渉しない、形状認識デバイス６及びアーム部３０の位置である。この退避位置は、典型的には図３Ａに示したような初期位置であるが、これに限られず吸着作業に干渉しない位置であれば、どのような位置であってもよい。
【００４９】
形状認識デバイス６及びアーム部３０が退避後、図５に示すように、操縦者は、リフティングマグネット８の電磁石の作動開始のためのスイッチをONとして、対象物Ｂを吸着させる。吸着後、操縦者によるジブ５３の操縦により、リフティングマグネット８を上昇させて対象物Ｂ２を回収する。
【００５０】
ここで、リフティングマグネット８の電磁石のスイッチに、インターロック手段が設けられていてもよい。すなわち、コンピュータが、アーム部３０の駆動状態を検出し、対象物Ｂの探索時においてアーム部３０の駆動によって形状認識デバイス６が動くエリアである動作エリア内に、アーム部３０及び形状認識デバイス６がある時に、リフティングマグネット８の電磁石の作動を停止させた状態とする。例えばアーム部３０のモータドライバーが、そのモータの回転位置をエンコーダー等によりコンピュータに出力することにより、コンピュータはそのアーム部３０の駆動状態を検出することができる。動作エリアは、初期位置以外のエリアの少なくとも一部のエリアであるが、これは適宜設定可能である。
【００５１】
なお、コンピュータは、形状認識デバイス６のフィードバック制御による姿勢制御に、そのアーム部３０の駆動状態の検出信号を用いることもできる。
【００５２】
形状認識デバイス６は、支持機構３に支持されてリフティングマグネット８の近傍に位置するため、リフティングマグネット８の電磁石が作動して、リフティングマグネット８による対象物Ｂの吸着作業が行われる時に、アーム部３０及び形状認識デバイス６が動作エリアにあっては、吸着作業と干渉するおそれがある。このようなインターロック機能により、アーム部３０及び形状認識デバイス６が動作エリア内にある時には、操縦者がたとえ上記スイッチをONとしても、前記リフティングマグネット８の電磁石の作動を停止させた状態となる。これにより、対象物Ｂの探索作業及びその吸着作業を安全に行うことができる。
【００５３】
インターロック手段は、コンピュータのソフトウェアを利用して実現されてもよいが、ハードウェアのみにより実現されてもよい。
【００５４】
ここで、図６Ａ及びＢは、本実施形態においてモニターに表示される画像のうち、形状認識デバイス６により得られた情報に基づいて、コンピュータが作成した画像の例をそれぞれ示す。
【００５５】
例えば図６Ａでは、形状認識デバイス６により認識された画像と、予め作成されたリフティングマグネット８の一部の画像とが合成されて表示されている。図６Ａにおいて、認識エリアＦで示すように形状認識デバイス６により認識された画像は、例えばリフティングマグネット８の斜め上の角度からの画像である。この認識エリアＦ内には、リフティングマグネット８は入っていないが、コンピュータは、リフティングマグネット８の一部の画像Ｇを当該認識エリアＦ内で得られる画像に合成し、この合成画像を１つの画面内に表示している。コンピュータは、この合成画像を、視差を持つ３次元画像として表示してもよい。
【００５６】
図６Ｂに示す画像は、例えば図６Ａに示した姿勢にある形状認識デバイスＧ１、リフティングマグネットＧ２及び対象物Ｇ３を含む画像を、形状認識デバイス６で得られた情報に基づき、コンピュータによって作成された画像である。つまりコンピュータは、予め作成してメモリ等に記憶している形状認識デバイス６及びリフティングマグネット８自体の画像Ｇ１及びＧ２と、実際に形状認識デバイス６により観測された対象物Ｂの画像Ｇ３とを合成することにより、このような画像をモニターに表示することができる。ソナー技術により、コンピュータは、形状認識デバイス６から対象物Ｂまでの距離の情報も取得することができるので、このような図６Ｂに示す画像を作成することができる。このように本来カメラ等のセンサーがない位置の視点からの画像を作成することが可能となる。図６Ａに示す画像と、図６Ｂに示す画像とが、モニターの画面内に分割画面として表示されてもよい。
【００５７】
以上のように、実際には撮影されない画像をコンピュータが作成し、この画像がモニターに表示されることにより、操縦者による形状認識デバイス６の操作や吸着操作等を容易に行うことができ、作業効率が向上する。
【００５８】
以上のように、本実施形態に係るリフティング装置１０によれば、リフティングマグネット８にアーム部３０を介して形状認識デバイス６が接続されているので、形状認識デバイス６は、リフティングマグネット８の周辺のエリア内にある対象物Ｂの形状を認識することができる。したがって、従来のようにダイバーが液体中に潜って探索する必要がないため、作業に伴う危険を回避でき、また、引き上げ作業のために大がかりな機械や設備を必要とせず、作業効率も向上する。特に、アーム部３０の駆動によって形状認識デバイス６の姿勢を変えることにより、形状認識デバイス６による観測エリアを変えることができるので、対象物Ｂの探索効率を高めることができる。
【００５９】
本実施形態では、対象物Ｂを保持する保持体として、リフティングマグネット８が用いられることにより、以下のようなメリットを得ることができる。リフティングマグネット８は、電磁石による磁力により対象物Ｂを吸着するため、電磁石という簡単な構成で、対象物Ｂを大きく損傷させることなく引き上げることができる。また、リフティングマグネット８が水中で用いられることにより、浮力を利用して引き上げが可能となり、その分引き上げに必要とされるパワーを抑えることができる。さらに、リフティングマグネット８が水中で用いられることにより、発熱する電磁石を冷却することができる。また、ダイバーが潜ってロープ等で玉掛け作業を行う必要もない。
【００６０】
本実施形態に係る支持機構３のアーム部３０は、多関節型のアームで構成されるため、その関節軸の数の分の回転自由度で動くことが可能となる。これにより、図４を用いて上で説明したように、形状認識デバイス６は複数の角度方向で見た対象物Ｂの形状を認識することができ、形状認識デバイス６による対象物Ｂの形状の認識精度を高めることができる。
【００６１】
本実施形態に係る形状認識デバイス６として、ソナー装置が用いられることにより、例えば作業中に水底の泥や砂が舞い上がって、水の濁度が高くなったとしても、正確な対象物Ｂの形状の情報を得ることができる。
【００６２】
[第２の実施形態]
【００６３】
図７は、本発明の第２の実施形態に係るリフティング装置を示す図である。これ以降の説明では、上記第１の実施形態に係るリフティング装置１０が含む部材や機能等について同様のものは説明を簡略化または省略し、異なる点を中心に説明する。
【００６４】
このリフティング装置１１０は、複数の、例えば２つの形状認識デバイス６を備えている。この２つの形状認識デバイス６を支持する支持機構１０３は、ワイヤーに接続された２つのアーム部３１を有する。すなわち、上記第１の実施形態のように、アーム部３１がリフティングマグネット１８に直接接続されているわけではなく、本実施形態に係るアーム部３１は、ワイヤー５７に接続されている。
【００６５】
具体的にはアーム部３１は、回転ベース３１３、回転ベース３１３に第１軸３１４を介して回転可能に接続された第１アーム３１１、第１アーム３１１に第２軸３１５を介して回転可能に接続された第２アーム３１２、第２アーム３１２と形状認識デバイス６とを回転可能に接続する第３軸３１６を有する。
【００６６】
回転ベース３１３は、このアーム部３１全体をＺ軸方向に回転させる。回転ベース３１３は、例えばリフティングマグネット１８を吊っている３本のワイヤーの合流点より上部に取り付けられている。これにより、回転ベースは、第１アーム３１１を３６０°回転させることができる。２つの第１アーム３１１同士は、Ｚ軸方向で見て１８０°の方向に、つまり互いに反対方向に向くように設けられている。
【００６７】
第１軸３１４、第２軸３１５及び第３軸３１６は、図７では簡略化して球状に示しているが、それぞれ、第１の実施形態における第１〜３軸と同様の構造であり、例えば図７に示す状態においてＹ軸方向の１つの軸の周りに回転可能に構成されていればよい。しかし、これら第１軸３１４、第２軸３１５及び第３軸３１６は、それぞれ２軸以上の構造を有していてもよい。あるいは、各アーム３１１及び３１２のうち少なくとも一方は、その長さ方向に伸縮する構造を有していてもよい。
【００６８】
これらアーム部３１の駆動は、それぞれ個別に制御されてもよいし、例えばＺ軸で線対称な動きとなるように制御されてもよい。
【００６９】
以上のような支持機構１０３の構成によれば、形状認識デバイス６による観測エリアを、上記第１の実施形態のようにアーム部がリフティングマグネットに直接接続される場合における形状認識デバイス６による観測エリアと異ならせることができ、また、アーム部の動きによっては多彩な形状認識デバイス６の動きが可能となる。特に、回転ベース３１３の回転によって、形状認識デバイス６がリフティングマグネット１８の周囲を旋回することができる。したがって、形状認識デバイス６のそれぞれ認識エリアの、リフティングマグネット１８による死角を少なくし、あるいはなくすことができる。特に、複数の形状認識デバイス６が設けられることにより、リフティングマグネット１８による死角をカバーし合うことができる。これにより、観測エリアを広げることができる。これにより、対象物Ｂの探索効率、あるいは、対象物Ｂの形状の認識精度が向上する。
【００７０】
また、２つの形状認識デバイス６の観測エリアが重なるように、これら形状認識デバイス６の姿勢が設定されることにより、コンピュータは、これら２つの形状認識デバイス６間の距離から、視差のある３次元画像を作成することができる。したがって、操縦者による形状認識デバイス６の操作や吸着操作等を容易に行うことができ、作業効率が向上する。
【００７１】
本実施形態では、複数の形状認識デバイス６が設けられる形態を示したが、これら形状認識デバイスは、それぞれ異なる種類、すなわち異なる形状認識原理を持つデバイスであってもよい。例えば、それらのうち一方が、ソナー装置を用いたデバイスであり、他方が光学カメラを用いたデバイスであってもよい。光学カメラは、可視光に限られず赤外線を受光できるカメラであってもよい。
【００７２】
あるいは、リフティング装置は、３つ以上の同じまたは異なる種類の形状認識デバイスを備えていてもよい。
【００７３】
[第３の実施形態]
【００７４】
図８は、本発明の第３の実施形態に係るリフティング装置を示す図である。本実施形態に係るリフティング装置２１０における支持機構２０３のアーム部３２は、回転ベース３１３、第１軸３１４、第１アーム３１１、第２軸３２５、第２アーム３２２、第３アーム３２３、第３軸３１６を有する。回転ベース３１３、第１軸３１４、第１アーム３１１及び第３軸３１６の機能及び構造は、図７で示した第２の実施形態と実質的に同一である。
【００７５】
第２アーム３２２と、第３アーム３１６とは固定されるように、かつ、互いの長さ方向が直交するように接続されている。第２軸３２５は、Ｚ軸を中心として、第２アーム３２２を回転させる構造を有している。２つの形状認識デバイス６は、第３アーム３１６の両端部に、第３軸３１６を介して接続されている。
【００７６】
このような支持機構２０３の構成によっても、上記第２の実施形態に係る支持機構１０３を持つリフティング装置１１０と同様の効果が得られる。特に、回転ベース３１３及び第２アーム３２２をそれぞれ軸中心として、各形状認識デバイス６が回転することができるので、それらの回転だけで、広範囲な観測エリアを確保することができる。
【００７７】
また、第３アーム３１６の両端部に形状認識デバイス６が設けられているため、形状認識デバイス６のソナーセンサー間の距離は、実質的に一定、あるいは所定の範囲となる。したがって、コンピュータはその距離である一定値、またはその距離範囲である一定範囲の値を用いて、３次元画像を作成することができるので、演算処理の負担を軽減することができる。形状認識デバイス６の各観測エリアが重ならない場合は、コンピュータは３次元画像を作成することができないが、観測エリアを広げることができる。
【００７８】
[その他の実施形態]
【００７９】
本発明は、以上説明した実施形態に限定されず、他の種々の実施形態を実現することができる。
【００８０】
上記実施形態では、対象物を保持する保持体として、リフティングマグネットを例に挙げたが、これに代えて、グラブバケットまたはパワーグラブが用いられてもよい。
【００８１】
液体中での対象物Ｂの探索範囲が広い場合、リフティング装置の他、マルチビーム音響測深装置等の広範囲探索に有効なデバイスを用いることもできる。このマルチビーム音響測深装置を用いて、ある程度の探索範囲を絞った上で、リフティングマグネットが水中に投入される。そして、対象物Ｂが発見された場合に、形状認識デバイス６によるその対象物Ｂの形状認識が行われてもよい。このようなマルチビーム音響測深装置が、リフティングマグネットに搭載された、リフティング装置に一体の装置であってもよい。
【００８２】
図３に示したように、支持機構３のアーム部３０の第１〜３軸には、モータがそれぞれ接続されて個別に駆動可能であるとした。しかし、これらのうち少なくとも１軸のみにモータが接続され、かつ、ベルトや平行リンク等のリンク機構によってアーム部３０が連動するように駆動されてもよい。その場合は、アーム部３０の動きは、図３で説明した動きとは異なり、その動きの自由度はその図３で説明した動きの自由度に比べ制限されたものとなる。このことは、第２及び第３の実施形態においても同様である。
【００８３】
上記第１の実施形態において、形状認識デバイスはソナー装置を用いたデバイスではなく、光学カメラであってもよい。あるいは、形状認識デバイスに加え、対象物が磁性体であるか否かを検出するセンサーがリフティング装置に設けられることにより、操縦者は、引き上げ対象物であるか否かを容易に判断することができる。他にも、マイクロフォン等がリフティング装置に設けられていてもよい。
【００８４】
上記各実施形態において、１つまたは複数の形状認識デバイスが光学カメラである場合、リフティング装置は、照明装置を備えていてもよい。照明装置は、アーム部に接続された光学カメラに取り付けられていてもよい。
【００８５】
あるいは、１つのアームに、ソナー装置を用いたデバイスと、光学カメラとを並べて接続することにより、ほぼ同じ観測エリアでの画像を得ることができる。例えば、コンピュータは、これらの画像を一画面内に分割して表示し、あるいは別々のモニターにそれぞれ表示することにより、操縦者は、これらの画像を比較することができ、対象物の形状の把握が容易となる。
【００８６】
形状認識デバイス６に加速度センサー及び／または角速度センサが設けられていてもよい。これにより、形状認識デバイス６の揺動や、アーム部３０等の駆動によって、コンピュータは、それらの動き（加速度、角速度、移動量、移動角度）の情報を得ることができる。その結果、これらのセンサーの移動による複数視点を利用した対象物の形状認識が容易になる。また、この場合、アーム部の関節部に必要な別途のセンサーを省略または簡略化できる。さらに、形状認識デバイス６及びアーム部を、リフティングマグネットに対して静止している場合、それら加速度センサー及び／または角速度センサによって、リフティングマグネットの動きを計測することも可能となり、その計測情報をリフティングマグネットの操作に利用することもできる。
【００８７】
上記各実施形態では、液体として水を例に挙げたが、液体は、油あるいは２種以上の液体であってもよい。
【００８８】
以上説明した各形態の特徴部分のうち、少なくとも２つの特徴部分を組み合わせることも可能である。
【符号の説明】
【００８９】
３、１０３、２０３…支持機構
５…クレーン
６…形状認識デバイス
８、１８…リフティングマグネット（保持体に相当）
１０、１１０、２１０…リフティング装置
１１…電気ケーブル
３０、３１、３２…アーム部
５７…ワイヤー（吊り下げ支持体に相当）
１００…引き上げ作業装置
【図１】
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【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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