(57)【要約】【課題】不整地においても安定した自発歩行が可能な多足歩行ロボットを提供する。【解決手段】多足歩行ロボットである採鉱ステーション２０は、上下のフレームおよびその間に配置される中間フレームを有するプラットフォーム２１と、上下のフレームそれぞれに設けられた複数の支持脚２６とを備え、各支持脚２６が垂直方向への移動機構を介してＺ方向に個別に相対的スライド移動が可能に構成され、各支持脚２６の下端には着底状態を検出する着底検出センサが装備されたフート６０が設けられ、中間フレーム２１Ｍと上部フレーム２１Ｘとは、水平方向への移動機構を介して一の方向に相対的スライド移動可能であり、中間フレーム２１Ｍと下部フレーム２１Ｙとは、水平方向への移動機構を介して前記一の方向と直交する他の方向に相対的スライド移動できる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部フレーム、下部フレームおよびこれら上下のフレーム間に配置される中間フレームを有するプラットフォームと、前記上下のフレームそれぞれに設けられた複数の支持脚と、を備える多足歩行ロボットであって、
前記複数の支持脚は、各支持脚が、垂直方向への移動機構を介してＺ方向に個別に相対的スライド移動が可能に構成され、各支持脚の下端には、着底状態を検出する着底検出センサが装備されたフートが設けられており、
前記中間フレームと前記上部フレームとは、水平方向への移動機構を介して一の方向に相対的スライド移動が可能に構成され、
前記中間フレームと前記下部フレームとは、水平方向への移動機構を介して前記一の方向と直交する他の方向に相対的スライド移動が可能に構成されていることを特徴とする多足歩行ロボット。
【請求項２】
前記フートは、着底部にスパイクを備え、該スパイクは、下方に向けて突設する尖頭部と、該尖頭部の基端側に一体形成された円環状の着底面と、を有する請求項１に記載の多足歩行ロボット。
【請求項３】
前記プラットフォームの随時の姿勢を検出可能な姿勢検出センサと、前記プラットフォームの歩行による移動並びに歩行時および静止時の前記プラットフォームの姿勢を制御するコントローラと、を更に備え、
前記コントローラは、前記着底検出センサから取得された着底情報と、前記姿勢検出センサから取得された姿勢情報と、に基づいて、各支持脚が垂直方向への移動機構を介してＺ方向に個別に相対的スライド移動されたときの着底状態を確認する着底確認処理と、該着底確認処理を行って各支持脚の着底が確認された後に、前記プラットフォームの歩行時および静止時の姿勢が維持できる地盤か否かを判定する支持強度判定処理と、を実行可能に構成されている請求項１または２に記載の多足歩行ロボット。
【請求項４】
海底鉱床を採掘する採掘装置と、該採掘装置が装備されるとともに海底に立設される多足歩行ロボットと、を備える海中採鉱基地であって、
前記多足歩行ロボットとして、請求項１〜３のいずれか一項に記載の多足歩行ロボットを備えることを特徴とする海中採鉱基地。
【請求項５】
前記採掘装置は、前記多足歩行ロボットのプラットフォーム側からワイヤにて昇降可能に垂下される筐体と、該筐体下部に設けられて互いに対向する少なくとも一対のドラムカッタと、該対をなすドラムカッタを回転駆動させる駆動部と、前記ドラムカッタで掘削した掘削物を採鉱するための採鉱部と、を有する請求項４に記載の海中採鉱基地。
【請求項６】
前記多足歩行ロボットは、前記上部フレームまたは前記下部フレームに装備されて前記中間フレームの枠内用移動機構により移動可能な移動フレームを更に備え、
前記採掘装置は、前記枠内用移動機構の駆動により水平面で互いに直交するＸ方向およびＹ方向の少なくとも一方に移動可能に前記移動フレームに装着されている請求項４または５に記載の海中採鉱基地。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、不整地においても自発歩行を可能とし得る技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、海底鉱物中には、現在地上で採掘されている鉱物と比較して、高濃度で有用金属が存在していることが各種調査で明らかにされている。そこで、近年、様々な機関で試掘調査が行なわれ、また、海底鉱物の採鉱方法や採鉱システムも種々提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１には、海底鉱物の採鉱システムが開示されている。同文献記載の採鉱システムは、海底鉱床の表面を研削可能な研削ツールを有する海底移動装置を備える。海底移動装置は、海面側の供給源から電力および制御信号を受けて海底を移動しつつ、開放型の研削ツールにより海底鉱床の表面を研削する。研削によって生産された研削物は、分級手段によって所定のサイズを超えないように分級され、分級された研削物が海上まで運搬される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−２０１１１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、海底鉱床には海山と平坦地が存在し、海山は傾斜角が大きく、その表面は１ｍ前後に達する大きさの礫が被覆し、また、平坦地は軟弱な堆積地盤である。それ故、特許文献１記載の技術のように、クローラ型の掘削機では、傾斜角に対応した充分な登板能力が難しく、海山の裾野からの採鉱は落石による採鉱機の破損のおそれがある。
【０００６】
また、カッタ水平方式は、掘削反力に抗って車両を保持するため、生産量に従い車両重量が増大し、軟弱地盤における走行に支障を起こす可能性がある。さらに、クローラ型の掘削機では、海底地形の起伏に応じた操作が煩雑であり、掘削機の移動には高い操作技術を要する。そのため、掘削機操作の自動化が難しいという問題がある。
そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、海底鉱床の平坦地に堆積する軟弱な地盤や海山の傾斜や起伏等の不整地においても安定した自発歩行が可能な多足歩行ロボットおよびこれを備える海中採鉱基地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】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る多足歩行ロボットは、上部フレーム、下部フレームおよびこれら上下のフレーム間に配置される中間フレームを有するプラットフォームと、前記上下のフレームそれぞれに設けられた複数の支持脚と、を備える多足歩行ロボットであって、前記複数の支持脚は、各支持脚が、垂直方向への移動機構を介してＺ方向に個別に相対的スライド移動が可能に構成され、各支持脚の下端には、着底状態を検出する着底検出センサが装備されたフートが設けられており、前記中間フレームと前記上部フレームとは、水平方向への移動機構を介して一の方向に相対的スライド移動が可能に構成され、前記中間フレームと前記下部フレームとは、水平方向への移動機構を介して前記一の方向と直交する他の方向に相対的スライド移動が可能に構成されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明の一態様に係る多足歩行ロボットによれば、プラットフォームが複数の支持脚を有し、中間フレームと上部フレームとは水平方向への移動機構を介して一の方向に相対的スライド移動が可能とされ、中間フレームと下部フレームとは水平方向への移動機構を介して前記一の方向と直交する他の方向に相対的スライド移動が可能とされ、さらに、各支持脚は、垂直方向への移動機構を介してＺ方向に個別に相対的スライド移動が可能に構成されるとともに、着底状態を検出する着底検出センサが装備されたフートが設けられているので、プラットフォームの姿勢を安定させつつ歩行による移動を行うことができる。そのため、例えば海底鉱床の平坦地に堆積する軟弱な地盤や海山の傾斜や起伏等の不整地においても対応できる。
【０００９】
また、上記課題を解決するために、本発明の他の一態様に係る海中採鉱基地は、海底鉱床を採掘する採掘装置と、該採掘装置が装備されるとともに海底に立設される多足歩行ロボットと、を備える海中採鉱基地であって、前記多足歩行ロボットとして、本発明の一態様に係る多足歩行ロボットを備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明の他の一態様に係る海中採鉱基地によれば、海底に立設される多足歩行ロボットは、採鉱装置が装備されるとともに、Ｘ方向およびＹ方向の少なくとも一方に自ら移動可能なので、例えば海底鉱床の平坦地に堆積する軟弱な地盤や海山の傾斜や起伏等の不整地においても対応できる。
【発明の効果】
【００１１】
上述のように、本発明によれば、海底鉱床の平坦地に堆積する軟弱な地盤や海山の傾斜や起伏等の不整地においても自発歩行できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一態様に係る海底鉱物採掘システムの全体構成の一実施形態を説明する模式図である。
【図２】図１の海中採鉱基地の模式的説明図であり、同図(ａ)は平面視、(ｂ)は一の海中採鉱基地の正面視（但し、海底鉱床の部分は断面のイメージ（以下正面視にて同様））をそれぞれ模式的に示している。
【図３】図２の海中採鉱基地の一実施形態を説明する模式的斜視図である。
【図４】海中採鉱基地の一実施形態の説明図であり、同図（ａ）はその模式的平面図、（ｂ）は同図（ａ）でのＡ−Ａ断面図である。
【図５】図４（ｂ）の要部の説明図であり、図５（ａ）は図４（ｂ）の要部の拡大平面図、図５（ｂ）は図４（ｂ）の要部拡大図（正面図）である。
【図６】海中採鉱基地を構成する多足歩行ロボットの模式的平面図である。
【図７】海中採鉱基地を構成する多足歩行ロボットの模式的正面図である。
【図８】多足歩行ロボットの中間フレームの模式的平面図である。
【図９】海中採鉱基地により海底鉱床を採鉱する手順の一例を説明する図（（ａ）〜（ｆ））である。
【図１０】支持脚の下端に設けられたフートを説明する図（（ａ）は着底検出センサがＯＦＦの状態、（ｂ）は着底検出センサがＯＮの状態）であり、同図では、フートの軸線に沿った断面を示している。
【図１１】多足歩行ロボットのコントローラが実行する歩行処理（着底確認処理を含む）のフローチャートである。
【図１２】多足歩行ロボットのコントローラが実行する歩行処理（支持強度判定処理を含む）のフローチャートである。
【図１３】海中採鉱基地の歩行動作を説明する模式的斜視図（（ａ）〜（ｄ））である（なお、同図では多足歩行ロボットの部分のみを示す。）。
【図１４】多足歩行ロボットの歩行動作を説明する模式図である。
【図１５】多足歩行ロボットの歩行動作を説明する模式図である。
【図１６】多足歩行ロボットの歩行動作を説明する模式図である。
【図１７】多足歩行ロボットの歩行動作を説明する模式図である。
【図１８】多足歩行ロボットの歩行動作を説明する模式図である。
【図１９】多足歩行ロボットの歩行動作を説明する模式図である。
【図２０】多足歩行ロボットの歩行動作を説明する模式図である。
【図２１】多足歩行ロボットの歩行動作を説明する模式図である。
【図２２】多足歩行ロボットの歩行動作を説明する模式図である。
【図２３】多足歩行ロボットの歩行動作を説明する模式図である。
【図２４】多足歩行ロボットの歩行動作を説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。本実施形態は、採掘装置で鉱床を掘削し、掘削された鉱物を海水とともに採鉱可能に構成されている採鉱ステーションを用いる採掘システムの例である。
なお、図面は模式的なものである。そのため、厚みと平面寸法との関係、比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記の実施形態に特定するものではない。
【００１４】
まず、本実施形態の採掘システムの全体構成について説明する。
この採掘システムは、図１に示すように、海上採鉱基地として海上ＳＬに配置される採鉱母船１と、海底ＳＢに配置される採鉱ステーション２０および揚鉱ユニット４とを有する。この採掘システムでは、複数の採鉱ステーション２０を海中採鉱基地とする。各採鉱ステーション２０には採掘装置３０がそれぞれ装備されている。
【００１５】
各採鉱ステーション２０は、有用金属含有鉱物が堆積する海底鉱床である海底熱水鉱床ＯＤに対し、各採掘装置３０に装備された対をなすドラムカッタ３２で鉱床を掘削し、掘削された鉱物を海水とともに採鉱可能に構成されている。そして、この採掘システムは、各採掘装置３０で採鉱された礫またはスラリー状の鉱物を、各採鉱ステーション２０から吸込管５を介して海中の揚鉱ユニット４に移送し、揚鉱ユニット４は、揚鉱管６を介して採鉱母船１に揚鉱するように構成されている。
【００１６】
詳しくは、本実施形態の例では、採鉱母船１、架設配置用母船２および運搬船３が目的とする海域の海上ＳＬに停泊される。架設配置用母船２は、揚鉱ユニット４および複数の採鉱ステーション２０を運搬するとともに、これらを海底ＳＢに架設配置するための架設配置用の母船である。
架設配置用母船２には、揚鉱ユニット４および採鉱ステーション２０を、海底ＳＢに架設配置するためのクレーン等の作業機１１が装備されている。架設配置用母船２は、海底熱水鉱床ＯＤの所定の位置まで採鉱ステーション２０を搬送し、作業機１１のワイヤ１１ｗで採鉱ステーション２０を垂下して海底ＳＢに立設する。また、同様にして、架設配置用母船２は、海底ＳＢの適切な位置に揚鉱ユニット４を配置する。
【００１７】
採鉱母船１には、発電機１２および貯蔵器１３、並びに不図示の管理コンピュータが搭載されている。貯蔵器１３は換装可能に船上に載置されている。管理コンピュータおよび発電機１２は、アンビリカルケーブル８を介して海底ＳＢに配置された採鉱ステーション２０および揚鉱ユニット４に接続され、採鉱ステーション２０および採掘装置３０、並びに揚鉱ユニット４の作動に必要な電力や制御信号を供給可能になっている。
【００１８】
揚鉱ユニット４は、揚鉱用ポンプ２５と、サイクロン装置を有する分級器２７とを備える。分級器２７は、その吐出側が、揚鉱ユニット４の内部で揚鉱用ポンプ２５の吸い込み側に接続される。分級器２７の吸入側は、吸込管５を介して採鉱ステーション２０と接続される。吸込管５内には海水が満たされる。分級器２７には、排出管７の一端が接続され、排出管７の他端が、分級で不要とされた鉱物の戻し置き場まで配管される。なお、吸込管５、揚鉱管６および排出管７にはフレキシブル管を用いている。
【００１９】
揚鉱用ポンプ２５は、上記揚鉱管６を介して採鉱母船１と接続される。揚鉱管６は、採鉱ステーション２０で採掘した礫またはスラリー状の鉱物を採鉱母船１まで揚鉱するためのフレキシブル性を有する円筒状管路である。揚鉱管６内には海水が満たされる。揚鉱管６の上部は、海上ＳＬの採鉱母船１まで到達し、採鉱母船１の船底を介して貯蔵器１３に接続される。貯蔵器１３は、揚鉱管６から揚鉱用ポンプ２５で揚鉱された鉱物を貯蔵する。運搬船３は、貯蔵器１３を採鉱母船１と換装して、採鉱母船１に揚鉱された鉱物を必要な場所に移送する。
【００２０】
次に、上記採鉱ステーション２０について、図２〜図８を適宜参照しつつ詳しく説明する。
図２に示すように、採鉱ステーション２０は、複数の矩形枠体を有するプラットフォーム２１と、プラットフォーム２１を構成する上下の枠体の四隅を支持する複数（この例では８脚）の支持脚２６と、ジャッキ機構４９と、を有する多足歩行ロボット２２を備える。各支持脚２６は、ジャッキ機構４９を介してプラットフォーム２１に昇降可能に固定されている。
【００２１】
図３に、採鉱ステーション全体の模式的斜視図を示す。同図に示すように、この採鉱ステーション２０は、上記採掘装置３０と、Ｘ方向およびＹ方向へ自走可能な多足歩行ロボット２２と、を備える海底鉱物資源開発用の自走式垂直採掘システムであり、また、自走式海底採鉱機械である。多足歩行ロボット２２を構成するプラットフォーム２１は、平面視が矩形枠状をなす上部フレーム（Ｕｐｐｅｒ  ｆｒａｍｅ）２１Ｘと、平面視が矩形枠状をなす下部フレーム（Ｌｏｗｅｒ  ｆｒａｍｅ）２１Ｙと、両プラットフォーム２１Ｘ、２１Ｙの中間に設けられ平面視が矩形枠状をなす中間フレーム（Ｍｉｄｄｌｅ  ｆｒａｍｅ）２１Ｍと、を有する。
【００２２】
この例では、上部フレーム２１Ｘには、図４に示すように、Ｙ方向に沿って二つのＸ移動フレーム４３が張り渡されている。Ｘ移動フレーム４３は、例えばトラス構造を有する。各Ｘ移動フレーム４３の両端は、Ｘ方向用移動機構５３を介して上部フレーム２１Ｘの上面にそれぞれ支持される。Ｘ方向用移動機構５３は、不図示のモータ、減速機構およびラック・ピニオン機構を有し、モータで減速機構を介してラック・ピニオン機構を駆動することにより、二つのＸ移動フレーム４３を上部フレーム２１Ｘに沿ってＸ方向に同時にスライド移動可能になっている。
【００２３】
二つのＸ移動フレーム４３の上部には、Ｙ移動フレーム４４が張り渡されて載置されている。Ｙ移動フレーム４４は、Ｙ方向用移動機構５４を介してＸ移動フレーム４３の上面に支持され、採掘装置３０のＹ方向の送り機構を構成している。Ｙ方向用移動機構５４は、不図示のモータ、減速機構およびラック・ピニオン機構を有し、モータで減速機構を介してラック・ピニオン機構を駆動することにより、採掘装置３０をＸ移動フレーム４３の延在方向に沿って（つまりＹ方向に沿って）スライド移動可能になっている。
【００２４】
さらに、Ｙ移動フレーム４４の上部には、基地制御ユニット４６が設けられている。基地制御ユニット４６には、上記アンビリカルケーブル８および吸込管５が接続される。基地制御ユニット４６の側面には、採掘装置３０の稼働により採掘された鉱物を吸入するための吸込管５の一端が上記揚鉱管の巻回器５１を介して接続される。吸込管５の他端は、分級器２７に接続される。
【００２５】
基地制御ユニット４６には、図５に示すように、採鉱ステーション２０および採掘装置３０を駆動するために、多足歩行ロボット２２の歩行動作を含む採鉱ステーション２０全体の作動を制御する制御部であるコントローラ４５と、ワイヤ３３の巻回用のウインチ４７、高圧管の巻回器４８および高圧の海水を供給する供給ポンプ４０、並びに揚鉱管の巻回器５１が内蔵されている。
【００２６】
これにより、各採鉱ステーション２０は、採鉱母船１からアンビリカルケーブル８を介して必要な電力や制御信号の供給を基地制御ユニット４６に受ける。基地制御ユニット４６のコントローラ４５は、採鉱母船１側の管理コンピュータの指令に基づいて、各ジャッキ機構４９の駆動により、採鉱ステーション２０の姿勢を制御する制御部として機能する。
【００２７】
さらに、各採鉱ステーション２０は、管理コンピュータの管理下、コントローラ４５によるＸ方向用移動機構５３およびＹ方向用移動機構５４の駆動制御により、採掘装置３０をプラットフォーム２１の所定区画内でＸ方向およびＹ方向に移動するとともに、供給ポンプ４０の駆動により、取水した海水を高圧の海水として高圧管３９から採掘装置３０に供給可能になっている。
【００２８】
次に、採鉱ステーション２０に装備された採掘装置３０について詳しく説明する。
図５に拡大図示するように、Ｙ移動フレーム４４の下方には、ワイヤ３３を介して採掘装置３０の筐体３１が昇降可能に垂下されている。筐体３１の上部には、筐体３１の側部に沿って採掘装置３０をＺ方向の初期の位置での案内するスライドガイド３８が設けられている。なお、採掘装置３０のＺ方向の初期位置は、スライドガイド３８の内側面に設けられたストッパ３８ｓで規制される。
【００２９】
ワイヤ３３は、基地制御ユニット４６に設けられたウインチ４７のワイヤドラム４７ｒに巻回され、ウインチ４７の駆動により繰り出しおよび巻き上げが行われ、スライドガイド３８に沿ってＺ方向での初期の範囲にて、筐体３１の側部をガイドしつつ、採掘装置３０を昇降可能になっている。上記ＸおよびＹ移動フレーム４３、４４とウインチ４７とにより、いわば天井クレーンが構成されている。なお、回転駆動を伴う管路の連結部は、スイベルジョイントを介して接続されている。
【００３０】
次に、上記採掘装置３０の掘削部本体の構成についてより詳しく説明する。
本実施形態の採掘装置３０は、いわゆるトレンチカッタと呼ばれるものであり、上部の基地制御ユニット４６に設けられた巻回器４８、５１およびウインチ４７等の昇降機器部と、海底を掘削するために昇降される筐体３１等の掘削部本体とを有する。掘削部本体は、掘削予定位置にて海底に着床されるとともに、ワイヤ３３による筐体３１の昇降動作と、ジャッキ機構４９によるプラットフォーム２１の昇降動作と、により掘削方向に給進可能に構成されている。
【００３１】
詳しくは、図５に示すように、採掘装置３０の掘削部本体は、ワイヤ３３にて昇降可能に垂下される筐体３１と、筐体３１下部に設けられた一対の水平軸３２ｇにそれぞれ回転自在に支持された一対のドラムカッタ３２と、筐体３１下部に設けられて一対のドラムカッタ３２を回転駆動させる駆動部を構成する流体駆動モータ（例えばマッドモータ）３５とを有する。
【００３２】
筐体３１には、進行方向両側面に、ドラムカッタ３２により掘削された掘削溝内およびスライドガイド３８の拘束部で筐体３１をスライド移動可能に保持するガイド部３１ａ，３１ｂが設けられている。
また、筐体３１の下部には、ドラムカッタ３２よりも上部の位置に、掘削した土砂を含む礫またはスラリー状の鉱物を採鉱するための採掘・吸引部であるサクションボックス３４および揚鉱ポンプ３７が装備されている。揚鉱ポンプ３７には、上記揚鉱管３６が接続される。なお、回転駆動を伴う連結部は、スイベルジョイントを介して接続されている。
【００３３】
基地制御ユニット４６のコントローラ４５は、オペレータの操作または自動制御によって、ウインチ４７のワイヤドラム４７ｒに巻回されたワイヤ３３により、掘削部本体を昇降させるとともに、その昇降動作に応じて、駆動流体を供給する高圧管３９を高圧管の巻回器４８に巻き取り、揚鉱管３６を揚鉱管の巻回器５１に巻き取らせる。
【００３４】
なお、第一実施形態では、これらワイヤ３３、高圧管３９および揚鉱管３６の巻き取りおよび繰り出しを行う昇降機器部が基地制御ユニット４６に設けられた例を示したが、これに限らず、後述する、図１１に示す第二実施形態のように、ワイヤ３３、高圧管３９および揚鉱管３６を、クレーンのブーム先端のシーブにてそれぞれ支持し、掘削部本体の垂直姿勢を保持しつつ昇降する構成としてもよい。
【００３５】
流体駆動モータ３５の上流側は、基地制御ユニット４６の高圧管３９に接続されている。高圧管３９は、基地制御ユニット４６に設けられた供給ポンプ４０の吐出側に接続される。さらに、揚鉱管３６の上端は、基地制御ユニット４６の側部に接続された吸込管５に揚鉱管の巻回器５１を介して連通しており、上記揚鉱用ポンプ２５が、吸込管５を介して巻回器５１の吐出側に接続されている。
【００３６】
流体駆動モータ３５は、例えば一軸偏心ねじポンプの作動原理の逆作動により回転駆動され、その回転駆動力が、下部に設けられたサクションボックス３４の動力伝達部を介して、一対のドラムカッタ３２の各水平軸３２ｇを回転可能に構成されている。また、サクションボックス３４には、流体駆動モータ３５を駆動した後の作動流体（つまり海水）を揚鉱管３６側に限って戻すように還流回路が構成されている。
これにより、採掘装置３０は、対をなすドラムカッタ３２の駆動で掘削された鉱物をサクションボックス３４から吸引し、海上の採鉱母船１に向けて揚鉱用ポンプ２５を介して揚鉱可能になっている。なお、回転駆動を伴う連結部は、スイベルジョイントを介して接続されている。
【００３７】
次に、図６〜図８に基づき、採鉱ステーション２０の移動機構を詳しく説明する。なお、図６〜図８は、上記架設配置用母船２から海底熱水鉱床ＯＤに採鉱ステーション２０が着底させられる時の多足歩行ロボット２２の着底準備姿勢を示すもので、多足歩行ロボット２２は、着底準備姿勢にあっては、上部フレーム２１Ｘ、中間フレーム２１Ｍおよび下部フレーム２１Ｙの水平面内の中心（重心）Ｇが一致している。なお、図７において符号ＣＬは、各支持脚２６の中心軸線を示している。
【００３８】
上部フレーム２１Ｘは、図６に示すように、平面視が矩形枠状をなし、Ｘ方向に離隔して互いに並行に設けられた矩形筒状をなす一対の縦ガーダーＸｂと、Ｙ方向に離隔して互いに並行に設けられた矩形筒状をなす一対の横ガーダーＸａとを有する。２つの横ガーダーＸａの各外側面には、横ガーダーＸａの延在方向に沿って、Ｘ移動用ラックＲｘが、中央から左右対称にそれぞれ取付けられている。
【００３９】
また、下部フレーム２１Ｙは、同図に示すように、平面視が矩形枠状をなし、Ｘ方向に離隔して互いに並行に設けられた矩形筒状をなす一対の横ガーダーＹｂと、Ｙ方向に離隔して互いに並行に設けられた矩形筒状をなす一対の縦ガーダーＹａとを有する。２つの縦ガーダーＹａの外側面には、縦ガーダーＹａの延在方向に沿って、Ｙ移動用ラックＲｙが、中央から左右対称にそれぞれ取付けられている。
【００４０】
中間フレーム２１Ｍは、図８に示すように、平面視が矩形枠状をなし、Ｘ方向に離隔して互いに並行に設けられた矩形筒状をなす一対の縦ガーダーＭｂと、Ｙ方向に離隔して互いに並行に設けられた矩形筒状をなす一対の横ガーダーＭａとを有する。中間フレーム２１Ｍの各横ガーダーＭａの延在方向の中央の位置には、横ガーダーＭａの矩形筒内に、Ｘ駆動モータＭｘがそれぞれ配置されている。また、中間フレーム２１Ｍの各縦ガーダーＭｂの延在方向の中央の位置には、縦ガーダーＭｂの矩形筒内に、Ｙ駆動モータＭｙがそれぞれ配置されている。
【００４１】
図６に示すように、上下のフレーム２１Ｘ、２１Ｙは、４本の支持脚２６と、各支持脚２６を昇降可能なジャッキ機構４９と、をそれぞれ有する。そして、中間フレーム２１Ｍと上下のフレーム２１Ｘ、２１Ｙとは、不図示の直動案内機構を介してスライド移動可能に支持されるとともにラック＆ピニオン機構を介して係合され、水平面で互いに直交するＸ方向およびＹ方向に相対的スライド移動可能に構成されている。
【００４２】
より詳しくは、多足歩行ロボット２２は、図６に示すように、上部フレーム２１Ｘの矩形状の枠体の四隅それぞれと、下部フレーム２１Ｙの矩形状の枠体の四隅それぞれとに支持脚２６を有する。各支持脚２６には、Ｚ方向のスライド移動機構であるジャッキ機構４９が昇降用のジャッキングユニットとして設けられている。
ジャッキ機構４９は、各支持脚２６の両側に１基ずつ、計二基が装備され、各支持脚２６には、図３に示すように、Ｚ移動用ラックＲｚが、各支持脚２６の軸方向に沿って周方向で対向する位置にそれぞれ取付けられている。
【００４３】
ジャッキ機構４９は、不図示のモータ、減速機構およびラック・ピニオン機構を有する。ラックは支持脚２６の軸方向に沿って形成されている。ジャッキ機構４９は、モータで減速機構を介してラック・ピニオン機構を駆動することにより、支持脚２６を上下方向（Ｚ方向）にスライド移動可能に且つその移動位置の保持が可能になっている。なお、ジャッキ機構４９の駆動用のモータとしては、流体圧による駆動（例えば油圧駆動）であっても、電力による駆動（例えば電磁式モータ）であってもよい（以下、他の駆動用のモータにおいて同様）。
【００４４】
各Ｚ移動用ラックＲｚに対応するジャッキ機構４９は、不図示のＺ駆動モータと、Ｚ駆動モータの出力軸に装着されたピニオンと、ピニオンに噛合された上記Ｚ移動用ラックＲｚを有してラック＆ピニオン機構が構成される。これにより、各支持脚２６は、自身が装着された上下の各フレーム２１Ｘ、２１Ｙに対しＺ方向に相対的スライド移動して、複数の支持脚２６の協働によって、上下のフレーム２１Ｘ、２１Ｙの上昇および下降が可能になっている。
【００４５】
上部フレーム２１Ｘの直動案内機構は、上部フレーム２１Ｘの横ガーダーＸａ底面に、横ガーダーＸａの延在方向に沿って取付けられた不図示のスキッディングレールを有する。スキッディングレールの上下はベアリングプレートで案内される。スキッディングレールは、上部フレーム２１Ｘの横ガーダーＸａに沿って上部フレーム２１Ｘの端から端まで取り付けられている。
【００４６】
ベアリングプレートは、中間フレーム２１Ｍの横ガーダーＭａの角部上面に取り付けられる。また、スキッディングレールを左右から覆うように、ベアリングプレートの配置位置と同じ位置に、ホールディングクローが取り付けられる。ホールディングクローは、上部フレーム２１ＸがＸ方向に移動する時に、その落下を防ぐようにスキッディングレールを両側から支持する。
【００４７】
上記Ｘ駆動モータＭｘの駆動軸には、不図示のＸ移動用ピニオンが装着され、Ｘ移動用ラックＲｘのラック面に対向する位置に張り出している。Ｘ移動用ピニオンは、Ｘ移動用ラックＲｘに噛合され、Ｘ駆動モータにより同期駆動されて、上部フレーム２１ＸをＸ方向にスライド移動可能に構成されている。
【００４８】
一方、下部フレーム２１Ｙの直動案内機構は、下部フレーム２１Ｙの縦ガーダーＹａ上面に、縦ガーダーＹａの延在方向に沿って取付けられた不図示のスキッディングレールを有する。スキッディングレールは、下部フレーム２１Ｙの縦ガーダーＹａの端から端まで取り付けられている。
【００４９】
下部フレーム２１Ｙは、上部フレーム２１Ｘと同様に、中間フレーム２１Ｍの縦ガーダーＭｂの角部下面に、不図示のベアリングプレートが取付けられ、ベアリングプレートによりスキッディングレールの上下を案内している。また、ベアリングプレートの配置位置と同じ位置に、スキッディングレールを左右から覆うように、ホールディングクローが取り付けられ、下部フレーム２１ＹがＹ方向に移動する時に、その落下を防ぐようにスキッディングレールを両側から支持している。
【００５０】
上記Ｙ駆動モータＭｙの駆動軸には、Ｙ移動用ピニオンＰｙが装着され、Ｙ移動用ラックＲｙのラック面に対向する位置に張り出している。Ｙ移動用ピニオンＰｙは、それぞれＹ移動用ラックＲｙに噛合され、Ｙ駆動モータＭｙにより同期駆動されて、下部フレーム２１ＹをＹ方向にスライド移動可能に構成されている。
【００５１】
これにより、採鉱ステーション２０は、上下のフレーム２１Ｘ、２１ＹをＸ方向およびＹ方向にスライド移動させるスライド移動機構、並びに各支持脚２６をＺ方向にスライド移動させるスライド移動機構により、後述する歩行制御処理の手順に従い、予定採掘区域をＸ方向およびＹ方向それぞれに多足歩行ロボット２２により歩行するとともに、採掘装置３０をＸ方向およびＹ方向に移動させて、所定区画を順次に採鉱可能になっている。
【００５２】
なお、多足歩行ロボット２２の中間フレーム２１Ｍと上下のフレーム２１Ｘ、２１Ｙとは、ラック＆ピニオン機構を介して水平方向への移動が可能な例を示すが、多足歩行ロボット２２の移動機構はこれに限定されず、水平方向への移動が可能な移動機構であれば、種々の移動機構を採用可能である。
例えば、油圧シリンダ方式でスライドさせる移動機構を用いることができる。同様に、各支持脚２６は、ラック＆ピニオン機構を介してＺ方向に相対的スライド移動が可能な例を示すが、これに限定されず、例えば油圧シリンダ方式でスライドさせる移動機構とすることができる。また、油圧駆動に限定されず、電気駆動式としてもよい。
【００５３】
ここで、本実施形態の採鉱ステーション２０は、多足歩行ロボット２２の各支持脚２６の下端に、フート６０が設けられている。フート６０は、脚底部に設けられたスパイク７５と、着底状態を検出する着底検出センサ６１と、を備える。
詳しくは、図１０に要部拡大図を示すように、フート６０は、上下に離隔した円形のフートベース６２，６３と、上下のフートベース６２，６３相互を繋ぐ複数のスタッド６５と、を有する。上下のフートベース６２，６３のうち、上部に設けられた上部ベース６２が、フート固定ボルト６９によって支持脚２６の下端に同軸に固定されている。複数のスタッド６５の上部には、上部ベース６２の上面側に貫通する雄ねじが形成され、この雄ねじにスタッド固定ナット６６が螺合されて固定されている。
【００５４】
また、上下のフートベース６２，６３のうち、下部に設けられた下部ベース６３には、中央の上面側から検出部６１ｄを下方に向けた姿勢で着底検出センサ６１が装着されている。着底検出センサ６１は非接触型の近接センサであって、着底検出センサ６１の上部からはケーブル６１ｃが導出され、このケーブル６１ｃがコントローラ４５に接続されている。
【００５５】
上下のフートベース６２，６３の周囲は、中空円筒状のフート保護壁６４によって覆われており、フート保護壁６４の内側が保護されている。フート保護壁６４の上下は上下のフートベース６２，６３の外側面適所に、複数の保護壁固定ボルト６７で固定されている。
【００５６】
下部ベース６３の下面には、中空円筒状の検出子シリンダ７０が、複数のシリンダ固定ボルト６８によって同軸に固定されている。検出子シリンダ７０内には、ガイドブシュ７２を介して略円筒状の検出子７３が軸方向にスライド移動可能に収嵌されている。検出子７３と下部ベース６３の下面との間には、検出子７３を常に下方に向けて付勢するように円筒コイルばね７４が介装されている。
【００５７】
本実施形態の例では、検出子７３は、軸方向中央に径大部が設けられ、径大部よりも上部が円筒状凸部７３ｔとされ、径大部よりも下部が円筒状凸部７３ｓとされている。そして、下部ベース６３の下面中央に、平面視円形の凹の段部６３ｄが形成されるとともに、検出子７３の円筒状凸部７３ｔが同軸に形成されており、円筒コイルばね７４の外周面が凹の段部６３ｄに収嵌され、且つ円筒コイルばね７４の内周面が円筒状凸部７３ｔに同軸上に収嵌された状態で介装されている。
【００５８】
検出子７３の下端には、円筒状凸部７３ｓと同軸に、下方に張り出すスパイク装着軸７３ｊが同軸に形成され、スパイク装着軸７３ｊに嵌め込まれることで一体固定されたスパイク７５が脚底部に設けられている。スパイク７５は、耐摩耗性の高い合金鋼から製作されており、下方に向けて突設する尖頭部７６と、尖頭部７６の基端側に一体形成された円環状の着底面７７と、を有する。着底面７７の部分は、円筒状に形成されており、その周囲を覆うように、中空円筒状の防塵スリーブ７１がスパイク７５と一体で軸方向に移動可能に装着されている。
【００５９】
ここで、海底熱水鉱床ＯＤにおいては、海底鉱床の平坦地に堆積する軟弱な地盤や、海山の傾斜や起伏に対応する必要がある。本実施形態の多足歩行ロボット２２では、例えば、尖頭部７６の円錐台形状の角度（尖り角）が登坂能力を決める要件の一つとなる。そのため、尖頭部７６の円錐台形状として、想定される斜面の傾斜角を考慮して適切な尖り角を設定する。また、スパイク７５の平面視における面積は、垂直方向の面圧が着床点での土圧に対する抗力を決定するため、想定される土圧を考慮して適切な面積に設定する。
なお、本実施形態の多足歩行ロボット２２は、複数（この例では８脚）の支持脚２６を有するので、スパイク７５の尖頭部７６は、スパイク７５の平面視における中心部分に一箇所設ければ足りる。また、中心部分の一箇所に限って尖頭部７６を設けることにより、尖頭部７６の先端部分の接地座標が明確に判定する上で好適である。
【００６０】
本実施形態のフート６０は、上記構成において、同図（ａ）に示すように、スパイク７５が着床していない状態では、円筒コイルばね７４により下方に向けて押圧付勢された検出子７３の円筒状凸部７３ｓの基端面（径大部下面）が検出子シリンダ７０の下部ストッパ面７０ｓに当接した位置で保持される。
【００６１】
これにより、検出子７３と一体に固定されたスパイク７５も下方に向けて張り出した位置になり、このとき、スパイク７５上面７５ｕと検出子シリンダ７０の下面７０ｍとの間に、所定の対向隙間Ｗ１が設けられた状態となる。そして、この所定の対向隙間Ｗ１が設けられた状態のときには、着底検出センサ６１の検出部６１ｄの下面と検出子７３の上面との間の対向隙間Ｗ２は、対向隙間Ｗ１よりも広い隙間（Ｗ２＞Ｗ１）に設定されるとともに、着底検出センサ６１の検出状態は「ＯＦＦ」とされ、着底情報の検出信号が出力されないように構成されている。
【００６２】
一方、同図（ｂ）に示すように、スパイク７５が所定の押し込み位置まで押し込まれて着床した状態では、スパイク７５の押し込み動作によって、スパイク７５と一体固定されている検出子７３が、円筒コイルばね７４の押圧付勢力に抗して上方にスライド移動する。
ここで、本実施形態の所定の押し込み位置とは、スパイク７５上面７５ｕと検出子シリンダ７０の下面７０ｍとが当接した位置（つまり、Ｗ１＝０）とされている。このとき、対向隙間Ｗ２は、対向隙間Ｗ１よりも広い隙間（Ｗ２＞Ｗ１）に設定されているので、着底検出センサ６１の検出部６１ｄの下面と検出子７３の上面との間には所定の検出時隙間Ｗ３が確保される（Ｗ１−Ｗ２＝Ｗ３＞０）。そして、この検出時隙間Ｗ３が確保された状態では、着底検出センサ６１の検出状態は「ＯＮ」とされ、着底情報の検出信号が出力されるように構成されている。
【００６３】
さらに、本実施形態の採鉱ステーション２０は、基地制御ユニット４６が、多足歩行ロボット２２のプラットフォーム２１の随時の姿勢を検出する姿勢検出センサとしての慣性センサ８０を有する。また、本実施形態では、各支持脚２６を駆動するジャッキ機構４９には、不図示のトルク検出器が装備されている。
各トルク検出器は、対応する各ジャッキ機構４９のラック＆ピニオン機構のピニオンを駆動する各駆動モータのトルクを検出可能なトルク計である。各トルク検出器は、各駆動モータの随時のモータトルクを検出し、検出したトルク情報を基地制御ユニット４６のコントローラ４５に出力可能になっている。
【００６４】
コントローラ４５は、コンピュータと、姿勢制御処理を実行するためのプログラムとを含む採鉱ステーション自身の制御部である。コントローラ４５は、多足歩行ロボット２２の歩行制御処理および多足歩行ロボット２２の姿勢制御処理、並びに、採鉱ステーション２０の採鉱制御処理およびその他必要な処理を実行する。
コントローラ４５は、採鉱ステーション２０の姿勢制御処理が実行されると、慣性センサ８０の出力に基づいて、採鉱ステーション２０自体の姿勢の不均衡の程度を判定し、ラック＆ピニオン機構のピニオンを駆動する各駆動モータの調整により、姿勢安定を維持する姿勢安定制御を行う。
【００６５】
特に、本実施形態の採鉱ステーション２０は、大きな礫がバラ積みされた上を歩くので、崩れ等により生じる動的姿勢変化を加速度計およびジャイロスコープ等の角加速度計を含めた慣性センサ８０で計測することが好ましい。なお、静的姿勢を計る傾斜センサを併せて用いることもできる。また、姿勢制御用として、スラスターやウォータジェットを用いて姿勢の安定性を維持する制御を行ってもよい。
【００６６】
また、コントローラ４５は、慣性センサ８０の検出した傾斜情報、および、複数の支持脚２６のモータのトルクを検出したモータトルク情報を、海上の曳航船である架設配置用母船２に装備された管理コンピュータに出力する。管理コンピュータは、オペレータに対して、ディスプレイ上に、随時の傾斜情報およびモータトルク情報を表示可能に構成される。
【００６７】
ここで、上記コントローラ４５は、着底検出センサ６１から取得された着底情報と、慣性センサ８０から取得された姿勢情報と、に基づいて、各支持脚２６が垂直方向への移動機構を介してＺ方向に個別に相対的スライド移動されたときの着底状態を確認する着底確認処理と、その着底確認処理を行って各支持脚２６の着底が確認された後に、採鉱ステーション２０の歩行時および静止時の姿勢が維持できる地盤か否かを判定する支持強度判定処理と、を実行可能に構成されている。コントローラ４５は、慣性センサ８０の姿勢検出情報に基づいて、採鉱ステーション２０の姿勢が水平になるように各支持脚２６の脚長を調整する。これにより、採鉱ステーション２０は、海底に安定した姿勢で着底できる。
【００６８】
詳しくは、本実施形態のコントローラ４５は、プラットフォーム２１の全ての支持脚２６が安定して着床している状態（図１３（ａ）参照）から、上部フレーム２１Ｘおよび下部フレーム２１Ｙのうちいずれか一方のフレームを移動させるときは、図１１に示す歩行処理を実行する。
歩行処理が実行されると、同図に示すように、ステップＳ１に移行して、まず、上部フレーム２１Ｘおよび下部フレーム２１Ｙのうち、移動対象となるいずれか一方のフレーム（以下、「移動対象フレーム」とも呼ぶ）について、当該移動対象フレームの４つの支持脚２６を上昇させる（図１３（ｂ）参照）。次いで、ステップＳ２に移行して、当該移動対象フレームを所期方向にスライド移動させ（図１３（ｃ）参照）、所望の位置にて停止後に、当該移動対象フレームの４つの支持脚２６を下降させる（図１３（ｄ）参照）。
【００６９】
続くステップＳ４の着底確認処理では、当該移動対象フレームの４つの支持脚２６の着底の有無を監視し、４つの支持脚２６の全てが着床したら、つまり上記着底検出センサ６１の検出状態が「ＯＮ」とされたら（Ｙｅｓ）ステップＳ５に移行し、そうでなければ（Ｎｏ）ステップＳ３に処理を戻す。ステップＳ５においては、本実施形態のコントローラ４５は、図１２に示す一連の支持強度判定処理を実行する。
【００７０】
コントローラ４５は、支持強度判定処理が実行されると、同図に示すように、ステップＳ１１に移行して、４つの支持脚２６のカウント数ｎを１に設定し、続くステップＳ１２にて、４つの支持脚２６のうちからカウント数ｎに対応する一の支持脚２６を更に下降させる。これにより、続くステップＳ１３で、各支持脚２６を駆動するジャッキ機構４９のトルク検出器または慣性センサ８０から反力を検出したか否かを判定し、所定を超える反力が検出されたときは（Ｙｅｓ）ステップＳ１４に移行し、そうでないときは（Ｎｏ）ステップＳ２０に移行する。
【００７１】
ステップＳ１４では、当該カウント数ｎに対応する一の支持脚２６を上昇させ、続くステップＳ１５にて慣性センサ８０から取得される姿勢情報に基づき、プラットフォーム２１の姿勢が水平に復帰したか否かを監視し、水平に復帰すれば（Ｙｅｓ）ステップＳ１６に移行し、そうでなければ（Ｎｏ）処理をステップＳ１４に戻す。ステップＳ１６では、当該カウント数ｎに対応する一の支持脚２６を停止し、続くステップＳ１７にてカウント数ｎを繰り上げて（ｎ＝ｎ＋１）、続くステップＳ１８にて４つの支持脚２６の支持強度判定処理を全て終えたか否か（ｎ＜４？）を判定し、４つの支持脚２６の全ての判定を終えていれば（Ｎｏ）ステップＳ１９に移行し、そうでなければ（Ｙｅｓ）ステップＳ１２に処理を戻す。
【００７２】
ステップＳ１９では、４つの支持脚２６の支持強度が全て十分であると判定して処理を歩行処理（図１１のステップＳ６に移行）に戻す。一方、ステップＳ２０では、当該カウント数ｎに対応する一の支持脚２６のフィード量（スライド移動量）を監視して、フィード量が所定長までフィードされていた場合には（Ｙｅｓ）ステップＳ２１に移行して、当該カウント数ｎに対応する一の支持脚２６の支持強度が不足していると判定して処理を歩行処理（図１１のステップＳ６に移行）に戻す。これに対し、フィード量が所定長未満の場合には（Ｎｏ）ステップＳ１３に処理を戻してフィードを継続する。
【００７３】
図１１に戻り、歩行処理のステップＳ１１に移行したら、支持強度判定処理での支持強度の確認結果に基づき、支持強度が十分であれば（Ｙｅｓ）、当該移動対象フレームの移動処理が完了したと判定して処理を戻す。一方、支持強度が不十分であれば（Ｎｏ）、ステップＳ７に移行して、他に移動候補とすることができる支持脚２６が有る（換言すれば、支持強度として着床確認を見込める着床位置がある）か否かを判定する。
【００７４】
つまり、本実施形態の歩行処理において、多足歩行ロボット２２を支持可能な土圧反力は、支持脚２６を下降させたときにフート６０が受ける反力でロボット自身が押し上げられてプラットフォーム２１の姿勢に変位（傾斜）が生じた場合に、支持可能な土圧反力が得られる地盤であると判定する。これにより、移動可能な領域か否かを判定することで、多足歩行ロボット２２が走行することが不可能な領域を回避できる。
【００７５】
上記判定に基づき、移動候補となる支持脚２６が有れば（Ｙｅｓ）処理をステップＳ１に戻し、そうでなければ（Ｎｏ）ステップＳ８に移行して、プラットフォーム２１の支持強度が不十分であり且つ他の移動可能な着床点も存在しないとの判断から、この場合には、非常事態信号を例えば採鉱母船１に向けて出力して歩行処理を終えて救済を待つ。
【００７６】
次に、上述の採鉱ステーション２０を備える採掘システムによって、海底熱水鉱床ＯＤから鉱物を採掘する手順、並びにこの採掘システム並びに採掘装置３０による鉱物の採掘方法の作用・効果について説明する。
まず、図１に示したように、採鉱母船１、および架設配置用母船２を目的とする海域の海上ＳＬに停泊する。次いで、架設配置用母船２に設置されているクレーン等の作業機１１を用い、採鉱ステーション２０および揚鉱ユニット４を海中に降ろし、これらの機材が図１に示す配置となるように海底ＳＢの適切な位置に設置する。これらの機材の設置前または設置後に、吸込管５、揚鉱管６および排出管７、並びにアンビリカルケーブル８等の必要な配管および配線を行い、各配管内には海水を満たす。
【００７７】
本実施形態において、採鉱ステーション２０を海底熱水鉱床ＯＤに配置する際は、海底ＳＢの凹凸形状に応じ、多足歩行ロボット２２の姿勢が水平になるように、プラットフォーム２１四隅の支持脚２６をジャッキ機構４９により上下にスライド移動させておく。各機材の設置後、採鉱母船１からアンビリカルケーブル８を介してコントローラ４５および揚鉱ユニット４に必要な電力や制御信号を供給し、採鉱ステーション２０および採掘装置３０並びに揚鉱ユニット４を駆動し、採掘された鉱物を海水とともに吸引する。
【００７８】
次に、採鉱ステーション２０による採鉱工程について図９を参照しつつ説明する。
採鉱ステーション２０のコントローラ４５は、管理コンピュータから採掘開始命令を受けると、中間フレーム２１Ｍの内側の所定領域（例えば１０ｍ×１０ｍ）を採掘装置３０により採掘する。なお、以下、この中間フレーム２１Ｍの内側の所定領域を「一の区画」とも称する。
【００７９】
本実施形態では、まず、図９（ａ）に示すように、採鉱ステーション２０のスライドガイド３８内に採掘装置３０の筐体３１を格納した状態で、全ての支持脚２６を相対的に上昇させることにより、多足歩行ロボット２２の水平姿勢を維持しつつ、プラットフォーム２１を全体的に下降させる（同図（ａ）の符号Ｄ１）。
これにより、プラットフォーム２１に対して採掘装置３０の垂直姿勢を確実に保持した状態で安定して掘削を開始することができる（口切掘削工程）。採掘装置３０は、掘削部本体は、対をなすドラムカッタ３２の動きにより、海底熱水鉱床ＯＤを略長方形断面に掘削し、懸濁状態の鉱物で満たされた竪穴状の掘削溝ＶＨが地中に形成される。
【００８０】
特に、海底熱水鉱床ＯＤにおいては、海底鉱床の平坦地に堆積する軟弱な地盤や、海山の傾斜や起伏に対応する必要がある。これに対し、本実施形態によれば、口切掘削工程を実施することにより、海底鉱床の平坦地に堆積する軟弱な地盤や、海山の傾斜や起伏に対応しつつ、多足歩行ロボット２２に対して採掘装置３０の垂直姿勢を確実に保持した状態で安定して掘削溝ＶＨを掘削できる。
【００８１】
ここで、鉱床の表層部分における軟弱地盤や傾斜や起伏等の不安定層から安定した掘削が可能な安定層に移行したことを判断する際に、ジャッキ機構４９に装備されたトルク検出器を用いることができる。つまり、口切掘削工程において、コントローラ４５は、掘削状態判定処理を実行し、トルク検出器から取得される各駆動モータの随時のモータトルクを監視する。そして、コントローラ４５は、検出したトルク情報に基づき、トルク情報の変化から、不安定層から安定層への移行を判定できる。
なお、トルク検出器は、ジャッキ機構４９に限定されず、例えば、採掘装置３０の流体駆動モータ３５を駆動する供給ポンプ４０の吐出側にトルク検出器を設け、このトルク検出器から取得した情報により、流体駆動モータ３５の駆動情報を得ることによっても、掘削状態を判定できる。
【００８２】
具体的には、検出されたトルクの値が所定よりも低かったときや、トルク変動が所定以上に振幅するようなときは、不安定層を掘削中であると判定できる。また、検出されたトルクの値が、所定値を超えたときや、トルク変動が所定未満に収まっているときには、安定層を掘削中であると判定できる。掘削状態判定処理において、そして、安定層を掘削中であると判定した場合には、続く「垂下掘削工程」に速やかに移行できる。
【００８３】
すなわち、続く掘削および採鉱に際しては、同図（ｂ）に示すように、ワイヤ３３を繰り出し、採掘装置３０の掘削部本体のみを垂下させながら掘削する（垂下掘削工程（同図（ｂ）の符号Ｄ２））。このとき、ドラムカッタ３２の押付け力はワイヤ３３の張力で調整する。垂下掘削工程では、掘削および採鉱の進行にあわせてワイヤ３３を伸ばして予定の深さ（多足歩行ロボット２２の支持脚２６が届く範囲）まで掘削および採鉱をする。
【００８４】
次いで、採掘装置３０の掘削部本体を同図（ａ）の初期位置まで引き上げ、さらに、図４（ｂ）に示す着床時の高さまでジャッキ機構４９の駆動によりプラットフォーム２１を引き上げる。その後に、ＸおよびＹ移動フレーム４３、４４によるＸないしＹ方向への移動により、採掘装置３０を最初の掘削位置から特定距離（掘削溝の壁面が掘削動作で崩壊しない壁面残厚を残す位置）だけ一の区画内で移動する（図９（ｃ）での符号Ｍ１）。その後に、上記口切掘削工程から垂下掘削工程における掘削手順と同様の手順を繰り返すことにより一の区画内での掘削を継続する（区画内移動工程）。
【００８５】
その後、ＸおよびＹ移動フレーム４３、４４による一の区画内での移動により（図９（ｄ）の符号Ｍ２）、掘削溝の間に残った壁を採掘装置３０で掘削して崩す（同図（ｄ））。掘削溝内に落ちた掘削片は、一対のドラムカッタ３２で噛み込みつつカッタ間のサクションボックス３４に接続された揚鉱管３６から回収する（区画内壁面除去工程）。
なお、上記区画内移動工程において、隣接する掘削溝間の壁の厚さは、一対のドラムカッタ３２の中心間距離よりも狭い幅とするように上記特定距離を設定することが、ドラムカッタ３２が掘削溝間の壁面に安定して噛み込める厚さとする上で好ましい。
【００８６】
但し、区画内移動工程での移動後、口切掘削工程から垂下掘削工程による掘削手順による掘削で隣り合う掘削溝間に「仕切り壁」を残すところ、この仕切り壁が「薄い」または「無い」場合は、区画内壁面除去工程において、掘削溝側へ仕切り壁が崩壊し易くなる。そのため、掘削溝側へ仕切り壁が崩壊しないように、掘削手順を管理する必要がある。仕切り壁が一旦崩れると、上記口切掘削工程から垂下掘削工程における垂直掘りが難しくなる場合があるからである。
【００８７】
区画内壁面除去工程以降の掘削において、各支持脚２６を立設する位置は、掘削溝の幅や海底地山の状況に応じて適宜昇降させる。つまり、同図において、掘削溝の溝幅が狭いとき（同図（ｅ））や、掘削溝の溝幅が拡がったとき（同図（ｆ））の例をそれぞれ示すように、掘削溝の幅や海底地山の状況に応じて、多足歩行ロボット２２の着底姿勢が安定するように各支持脚２６を接地させる。
そして、姿勢が安定している状態で、口切掘削工程から垂下掘削工程による掘削手順を繰り返すことにより、一の区画内での掘削を安定して継続することができる。さらに、区画内移動工程および壁面除去工程を繰り返すことで、一段下の高さにて、上述した各工程での掘削を継続することができる。
【００８８】
そして、上述した採掘と同時に揚鉱ポンプ３７、揚鉱用ポンプ２５が駆動されることにより、揚鉱管３６先端のサクションボックス３４内部に負圧を生じさせ、これにより、採掘された鉱物が揚鉱管３６の先端から吸引され、揚鉱管３６から吸込管５を介して採鉱することができる。また、これと同時に、ウインチ４７によるワイヤ３３の繰り出しにより採掘装置３０の掘削部本体の給進動作がなされるため、掘削および採鉱で形成された掘削溝ＶＨ内に採掘装置３０の掘削部本体のみを深く侵入させることができる。
【００８９】
次いで、吸込管５で吸入された鉱物は分級器２７に移送される。分級器２７は、鉱物粒子の比重差によって遠心力により所望の鉱物とそうでない不要な鉱物とを分離する。分級で不要とされた鉱物は、図１に示すように、分級器２７に接続された排出管７を介して海底の戻し置き場に導かれる。
一方、分離された鉱物のうち、所望の比重の鉱物は、揚鉱用ポンプ２５に送られ、揚鉱管６を介して採鉱母船１の貯蔵器１３に揚鉱される。採鉱母船１では、貯蔵器１３に貯蔵するときに、鉱物を海水と分離し、鉱物が貯蔵器１３内部に貯蔵される。
【００９０】
各採鉱ステーション２０は、採掘装置３０それぞれの最大採鉱深度まで採鉱したら採掘装置３０の掘削部本体を後退した後に、採掘装置３０を一の区画でのＸ−Ｙ平面で移動して、一の区画でのＸ−Ｙ平面全体を走査するように順次に採鉱を行う。一の区画でのＸ−Ｙ平面での移動および移動後の採鉱は、本実施形態のように、コンピュータ（上記管理コンピュータ、およびコントローラ４５等）により自動的に行ってもよいし、各採鉱ステーション２０の状況をオペレータが海上の採鉱母船１から監視しつつ、オペレータの手動操作によって行ってもよい。
【００９１】
このようにして、この採掘装置３０によれば、一の区画において、海底熱水鉱床ＯＤから掘削された鉱物の採鉱を継続することができる。そして、この採掘装置３０によれば、掘削溝ＶＨ内に採掘装置３０の掘削部本体が存在しているので、掘削溝ＶＨの開口側を塞いだ状態のまま鉱物を掘削しつつ採鉱を進めることができる。したがって、採掘された鉱物が海水中に舞い上がって飛散し、海中に流出することが防止または抑制される。そのため、海水の懸濁が防止または抑制される。
【００９２】
次に、採鉱ステーション２０が備える多足歩行ロボット２２による自走方法について説明する。なお、以下説明する採鉱ステーション２０の自走動作は、上記管理コンピュータの監視下、図１１および図１２等に示した処理を含む、コントローラ４５が実行する所定のプログラムに基づき行われるが、これに限定されず、オペレータのマニュアル操作によって行ってもよい。
【００９３】
採鉱ステーション２０は、初期着底状態では、図４（ｂ）に示すように、多足歩行ロボット２２の上部フレーム２１Ｘおよび下部フレーム２１Ｙの全ての支持脚２６が着底している。コントローラ４５は、管理コンピュータから採掘命令を受けると、まず、上部フレーム２１Ｘの全ての支持脚２６を一旦離底させ、次いで、中間フレーム２１Ｍと下部フレーム２１Ｙを結合した状態で上部フレーム２１ＸをＸの正方向に一杯に移動させる。その後、コントローラ４５は、上部フレーム２１Ｘの全ての支持脚２６を着底させて、上述した一の区画での採掘開始状態とする。
【００９４】
一の区画においては、上述したように、採鉱ステーション２０のコントローラ４５は、管理コンピュータから採掘開始命令を受け、中間フレーム２１Ｍの内側の所定領域を上述した一連の工程により採掘する。コントローラ４５は、一の区画の採鉱時には、多足歩行ロボット２２の歩行を停止した状態で、中間フレーム２１Ｍの内側の所定領域を、図９に示した採鉱方法で、中間フレーム２１Ｍの内側の区画内での採掘装置３０のＸ方向およびＹ方向の移動により順次に採掘・吸引して採鉱を行っていく（以下、歩行後の他の区画において同様）。
【００９５】
一の区画での所期の採鉱を終えたら、コントローラ４５は、中間フレーム２１Ｍの内側の所定領域を、次の区画に対応する位置となるように、図１３（ａ）〜（ｄ）に示すように各部を駆動制御して多足歩行ロボット２２のプラットフォーム２１を移動させる。
つまり、一の区画の採鉱を終えた状態では、同図（ａ）に示すように、上部フレーム２１Ｘおよび下部フレーム２１Ｙの全ての支持脚２６が着底している。そのため、この例では、コントローラ４５は、まず、同図（ｂ）に示すように、上部フレーム２１Ｘの支持脚２６を着底させたまま、下部フレーム２１Ｙの４つの支持脚２６を、これに対応するジャッキ機構４９の駆動により離底させる。
【００９６】
次いで、コントローラ４５は、同図（ｃ）に示すように、下部フレーム２１Ｙと中間フレーム２１Ｍを結合した状態で、水平方向への移動機構の駆動により、下部フレーム２１Ｙと中間フレーム２１ＭをＸの正方向一杯に移動させる。その後、コントローラ４５は、同図（ｄ）に示すように、下部フレーム２１Ｙの４つの支持脚２６を、これに対応するジャッキ機構４９の駆動により下方に伸長してそれぞれ着底させる。これにより、多足歩行ロボット２２の上下のフレーム２１Ｘ、２１Ｙの内側の所定領域が次の区画となる。
【００９７】
次の区画において、採鉱ステーション２０のコントローラ４５は、管理コンピュータから採掘開始命令を受けると、中間フレーム２１Ｍの内側の所定領域を採掘する。そして、次の区画での所期の採鉱を終えたら、コントローラ４５は、以下、同様にして、上下のフレーム２１Ｘ、２１Ｙを交互に移動させてＸ方向に自走することができる。また、同様にして、上下のフレーム２１Ｘ、２１Ｙを交互に移動させてＹ方向にも自走することができる。
【００９８】
ここで、多足歩行ロボット２２の移動に際し、海底鉱床の平坦地に堆積する軟弱な地盤や海山の傾斜や起伏等の不整地においては、各支持脚２６の着底した位置の地盤強度が基本的に不明である場合が多い。その場合に、地盤強度が不十分であると、採鉱ステーション２０の姿勢が不安定になるおそれがある。そこで、本実施形態では、多足歩行ロボット２２の歩行処理時の移動に際し、上述した着底確認処理および支持強度判定処理を実行する。つまり、図１３（ｃ）から同図（ｄ）に示す歩行処理に際し、着底確認処理および支持強度判定処理が実行される。
【００９９】
以下、図１４から図２４を参照しつつ着底確認処理および支持強度判定処理での動作について説明する。各図にて示す例は、移動対象フレームとして上部フレーム２１Ｘが移動する例である。なお、歩行処理では当然に、当該移動対象フレームの４つの支持脚２６の全ての着底状態を制御するものであるが、ここでは説明の簡便のために、４つの支持脚２６のうち、図１４〜２４に示す模式図において手前側に見える、左右二つの支持脚をそれぞれ２６Ａ、２６Ｂと呼称してこれら二つの支持脚の動作を説明する。また、ここでの説明は、各図の左側に示す支持脚２６Ａについては地盤強度が不十分である例として説明し、各図の右側に示す支持脚２６Ｂについては地盤強度が十分である例として説明する。
【０１００】
図１３（ｃ）から同図（ｄ）に示す歩行処理に際しては、まず、図１４に下降動作のイメージを符号Ｄｍで示すように（以下他の図において同じ）、上部フレーム２１Ｘの４つの支持脚２６が下降される（図１１のステップＳ３）。下降が継続されると４つの支持脚２６のスパイク７５が着底し、所定の押し込み位置まで押し込まれたときに、着底検出センサ６１の検出状態が「ＯＮ」とされ、着底情報の検出信号Ｓが出力される（図１１のステップＳ４）。図１５に示す記号「×」は、スパイク７５が着底して所定の押し込み位置まで押し込まれた状態のイメージを示している（以下他の図において同じ）。また、同図に符号ＳＢｗで示すハッチング部は、地盤強度が不十分である地層のイメージであり、また、同図に符号ＳＢｓで示すハッチング部は、地盤強度が十分である地層のイメージである（以下他の図において同じ）。
【０１０１】
全ての支持脚２６が着底したら、支持強度判定処理が実行される（ステップＳ５→図１２のステップＳ１１）。支持強度判定処理では、図１２のフローで説明したように、一脚ずつ順に判定が行われる。
まず、地盤強度が十分な地層に支持脚２６Ｂが着底している例について図１６から図１９を参照しつつ説明する。図１６に示す例では、まず、同図右側の支持脚２６Ｂが下降される（ステップＳ１２）。この例では、同図右側の支持脚２６Ｂが着底している位置の地層は、地盤強度が十分である想定なので、下降開始間もなく地層側からの反力が大きくなる。
そのため、その反力によるプラットフォーム２１の随時の姿勢に変化が生じると、基地制御ユニット４６に内蔵された慣性センサ８０が姿勢の変化を検出してコントローラ４５に出力する。同図に示す符号Ａの矢印は、慣性センサ８０が姿勢の変化を検出してコントローラ４５に姿勢が傾いたとの傾斜情報を出力しているイメージを示している（以下他の図において同じ）。
【０１０２】
コントローラ４５は、傾斜情報を受け次第、図１８に示すように、支持脚２６Ｂの昇降駆動を下降から上昇に転じる（図１２のステップＳ１４）。図１８に上昇動作のイメージを符号Ｕｍで示す（以下他の図において同じ）。そして、コントローラ４５は、支持脚２６Ｂの上昇時、プラットフォーム２１の随時の姿勢変化を監視する。
図１９に示すように、コントローラ４５は、慣性センサ８０から姿勢が水平であるとの水平情報を取得したら（ステップＳ１５：Ｙｅｓ）、直ちに支持脚２６Ｂの昇降駆動を停止する（ステップＳ１６）。同図に示す符号Ｈは、慣性センサ８０から水平情報が出力されたイメージを示し、また、同図に示す記号「○」は、地盤強度が十分な地層においてプラットフォーム２１の姿勢が水平に支持されているイメージを示している（以下他の図において同じ）。
【０１０３】
以降同様にして、他の支持脚２６についても順に上記手順によって地盤強度を確認しつつ、プラットフォーム２１の姿勢が水平に支持された状態としたら（ステップＳ１９→ステップＳ６：Ｙｅｓ）、当該移動対象フレームとしての上部フレーム２１Ｘの移動および各支持脚２６の着底動作を終了し、次の移動対象フレームについての歩行処理に移行する。
【０１０４】
次に、地盤強度が不十分な地層に支持脚２６Ａが着底している例について図２０から図２４を参照しつつ説明する。図２０に示す例では、まず、同図左側の支持脚２６Ａが下降される（ステップＳ１２）。この例では、同図左側の支持脚２６Ａが着底している位置の地層は、地盤強度が不十分である想定である。そのため、同図では、下降開始後もしばらくは地層側から十分な反力が得られず、同図右側の支持脚２６Ｂに比べて、支持脚２６Ａが潜り込んでしまっているイメージを示している。
【０１０５】
ここで、「地盤強度が不十分な地層」としては、種々の地層を想定できる。例えば、上層部は、堆積層のように地盤強度が不十分なものの、下層部には盤強度が十分な地層がある場合（地層例１）や、上層部から下層部の深い位置まで地盤強度が不十分な地層の場合（地層例２）、支持脚２６のスパイク７５が着底した初期には十分な反力が得られないものの押し込み量が増えるにつれて次第に反力が増加するような地層の場合（地層例３）等が考えられる。本実施例では、図２１以下に示すように、地層例１の場合を例に説明する。
【０１０６】
図２１に示すように、地層例１の場合において、下層部の地盤強度が十分な地層ＳＢｓまでの深さが、ステップＳ１２での所定長未満であれば、図２２に示すように、スパイク７５が地盤強度が十分な地層ＳＢｓに着底し、間もなく地層側からの反力が大きくなる。この場合、以下上述した同図右側の支持脚２６Ｂの例と同様に、慣性センサ８０が姿勢の変化を検出してコントローラ４５に姿勢が傾いたとの傾斜情報を出力し、コントローラ４５は、傾斜情報を受け次第、図２３に示すように、支持脚２６Ａの昇降駆動を下降から上昇に転じる（図１２のステップＳ１４）。そして、コントローラ４５は、慣性センサ８０から姿勢が水平であるとの水平情報を取得したら（ステップＳ１５：Ｙｅｓ）、図２４に示すように、直ちに支持脚２６Ａの昇降駆動を停止する（ステップＳ１６）。これにより、同図左側の支持脚２６Ａの位置においても、地盤強度が十分な地層においてプラットフォーム２１の姿勢が水平に支持される。
【０１０７】
このように、この採鉱ステーション２０によれば、海底鉱床の平坦地に堆積する軟弱な地盤や、海山の傾斜や起伏に対応できる上、採鉱ステーション２０を自走可能な構成とすることにより、採鉱ステーションの位置替え（リロケーション）を行う支援船である架設配置用母船２を不要または使用を要する状態を大幅に少なくすることができる。そのため、採鉱操作の自動化が容易であり、プロジェクトの工期とコストを大幅に減少することができる。
【０１０８】
特に、この採掘装置３０を備える採鉱ステーション２０、および、海底鉱物の採掘システム並びにこれらの設備を用いた揚鉱方法によれば、各採鉱ステーション２０は、複数の支持脚２６を有する多足歩行ロボット２２を備え、各支持脚２６は、垂直方向への移動機構であるジャッキ機構４９を介してＺ方向に個別に相対的スライド移動が可能に構成されるとともに、着底状態を検出する着底検出センサ６１が装備されたフート６０が設けられているので、プラットフォーム２１の姿勢を安定させつつ歩行による移動を安定して行うことができる。そのため、海底鉱床の平坦地に堆積する軟弱な地盤や海山の傾斜や起伏等の不整地においても対応できる。
【０１０９】
さらに、本実施形態の多足歩行ロボット２２によれば、フート６０は、着底部にスパイク７５を備え、このスパイク７５は、下方に向けて突設する尖頭部７６と、尖頭部７６の基端側に一体形成された円環状の着底面７７と、を有するので、スパイク７５によって、例えば礫が堆積した不安定地盤からなる急斜面に対する登坂能力を担保することができる。
また、このようなスパイク７５をフート６０に備えることにより、各支持脚２６の着底確認判定の精度が向上するとともに着底位置の座標が明瞭になる。また、尖頭部７６の基端側の円環状の着底面７７によって面圧を確保できるため、着底時のプラットフォーム２１の姿勢をより安定させるとともに不安定地盤での沈み込みを防止することができる。特に、海底熱水鉱床は、礫が堆積した不安定地盤からなる急斜面を有するとともに、起伏が多い上、強固な地盤や軟弱な地盤が偏在するため、海底熱水鉱床での使用に好適である。
【０１１０】
さらに、本実施形態の多足歩行ロボット２２によれば、フート６０に内蔵された着底検出センサ６１と、プラットフォーム２１の随時の姿勢を検出可能な姿勢検出センサとしての慣性センサ８０と、多足歩行ロボット２２の歩行による移動並びに歩行時および静止時のプラットフォーム２１の姿勢を制御するコントローラ４５と、を備え、コントローラ４５は、着底検出センサ６１から取得された着底情報と、慣性センサ８０から取得された姿勢情報と、に基づいて、各支持脚２６がジャッキ機構４９でＺ方向に個別に相対的スライド移動されたときの着底状態を確認する着底確認処理と、この着底確認処理を行って各支持脚２６の着底が確認された後に、多足歩行ロボット２２の歩行時および静止時の姿勢が維持できる地盤か否かを判定する支持強度判定処理と、を実行するので、安定した歩行および着底姿勢を担保する上で優れている。
【０１１１】
さらにフート６０は、着底部となるスパイク７５のスライド機構と、着底状態を検出する近接センサである着底検出センサ６１と、を接地検出部として有し、スパイク７５のスライド機構のスライド量に応じた着底検出センサ６１の出力から着底状態を判断できるので、接地面の地盤の状態を判断する構成として好適である。
【０１１２】
そして、オペレータがカメラ等によって監視しつつ手動操作を行う場合でも、この採掘装置３０を備える採鉱ステーション２０であれば、海水中への鉱物の飛散が防止または抑制されているため、採鉱作業の効率を向上させる上で好適である。また、採鉱ステーション２０、および、採掘装置３０が比較的に簡素な構成なので、深海のような過酷な環境下であっても、故障のおそれが低く信頼性の高い採掘システムを提供できる。
【０１１３】
このように、本実施形態の採掘装置３０を備える採鉱ステーション２０、および、採掘システム並びにこれらの設備を用いた揚鉱方法によれば、海底鉱床の平坦地に堆積する軟弱な地盤や海山の傾斜や起伏等の不整地においても対応可能である。
さらに、掘削された鉱物を掘削溝ＶＨ内にある掘削部本体に装備されたサクションボックス３４から揚鉱管３６に吸い込むので、鉱物が海水中に舞い上がって飛散してしまうことが防止または抑制される。また、本実施形態の採掘システムは、採掘装置３０で掘削された鉱物を掘削溝ＶＨ内部から揚鉱管３６を介して吸込管５に直接導入するので、揚鉱時の海水中への飛散も防止または抑制できる。
【０１１４】
特に、従来提案されているトレンチカッタでは、船上からトレンチカッタの位置をコントロールするものなので、船上からトレンチカッタを精度良く制御することは困難である。
これに対し、本実施形態では、採鉱ステーション２０の採掘装置３０として、トレンチカッタを採用するところ、本実施形態の採掘装置３０は、海底に立設するプラットフォーム２１上をＸＹ方向にスライド移動でき、また、スライドガイド３８の内に筐体３１を格納すれば、採掘装置３０の掘削部本体を垂下時の揺動を防止または抑制できる。
【０１１５】
さらに、クローラ型掘削機や海上の船からワイヤ吊りする掘削機と比較して、海底における掘削機のリロケーションや、掘削機のポジショニングが採鉱ステーション２０の機構的動作のみで実現できるため、海中採鉱基地の自動化が容易である。これにより、海上支援船からのアンビリカルケーブルおよびコントロール以外は独立でき、安価な支援船で済むことから開発コストの大幅な低減が可能となる。よって、海底熱水鉱床ＯＤでの鉱物の採鉱に好適であるといえる。
【０１１６】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能なことは勿論である。
例えば、上記実施形態では、姿勢検出センサとしての慣性センサ８０を基地制御ユニット４６に備えた例を説明したが、これに限定されず、この種の姿勢検出センサを複数備える構成とすることができる。
この場合に、多足歩行ロボット２２のプラットフォーム２１を構成する上部フレーム２１Ｘおよび下部フレーム２１Ｙのそれぞれに慣性センサ８０等の３軸の姿勢検出センサと、各支持脚２６のフート６０にそれぞれ設けられた着底検出センサ６１と、を設けることが好ましい。
プラットフォーム２１を構成する上部フレーム２１Ｘおよび下部フレーム２１Ｙのそれぞれに姿勢検出センサを設けることにより、各フレーム２１Ｘ、２１Ｙの移動状況や姿勢を個別に管理でき、特に、各フレーム２１Ｘ、２１Ｙのスライド移動中の姿勢変化（移動によるものなのか、それとも重心移動により姿勢が不安定になったものなのか等）をきめ細かく監視できる。
【０１１７】
また、例えば、上記実施形態では、多足歩行ロボット２２が、着底検出センサ６１および慣性センサ８０による検出情報に基づいて、所定の着底確認処理および支持強度判定処理を実行するプログラムを実装して、接地面の地盤の状態を判断する例を説明したが、これに限らず、更に種々の処理を盛り込むことができることは勿論である。
例えば、着底確認処理および支持強度判定処理にて地盤の状態を判断する際に、４つの支持脚２６がつくる矩形面内に多足歩行ロボット２２の重心が位置していれば転倒することはない。そのため、着底確認処理および支持強度判定処理において、重心位置の相対移動状況を監視しつつ安定度を判定するプログラムを実装することはより好ましい。
【０１１８】
また、例えば上記実施形態では、海上採鉱基地として採鉱母船１を例に説明したが、これに限定されず、海上揚鉱基地として機能すれば、例えば海上に建設されたプラットフォームなどであってもよい。
また、例えば上記実施形態では、採鉱された鉱物を、採鉱母船１内に設けられた貯蔵器１３まで運搬する例で説明したが、これに限定されず、海上の近傍や海面下（例えば船底近くに貯蔵器を設ける）で揚鉱もしくは貯蔵、または分級を行ってもよい。
【０１１９】
また、例えば上記実施形態では、揚鉱ユニット４が分級器２７を有し、この分級器２７により海中で鉱物を分級する例を示したが、これに限定されず、本発明に係る採掘装置によれば、採掘した鉱物を分級することなしに揚鉱してもよい。
また、例えば上記実施形態では、採鉱ステーション２０は、複数台を用いて広範囲を同時に採鉱する例を示したが、勿論、一台のみを稼働することができる。また、採鉱ステーション２０が装備する採掘装置３０についても、小型のものから大型のものまで、種々の採掘装置３０を用いることができる。
【０１２０】
また、本発明においては、採掘・吸引部を稼働させるために用いるポンプの基数や流路の系統数も限定されず、複数のポンプによって稼働してよいし、また、一基のポンプのみによって一系統の流路構成で稼働してもよい。
但し、本発明においては、採掘・吸引部が取り扱う圧力媒体は「海水」のみであることから、採掘・吸引部の稼働機構部を１系統に限って設けることは好ましい。このような構成とすれば、ポンプのような複雑な構造を有する稼働機構を最少限の一基のみとし、また、ポンプを通過する圧力媒体が海水のみとすることで、コストを抑制するとともに信頼性を向上させる上で好適である。
【０１２１】
また、例えば上記実施形態では、採掘装置３０がＹ移動フレーム４４上に設けられている例を示したが、これに限らず、例えば採掘装置３０をＸ移動フレーム４３の側に設けることもできる。また、採掘装置３０が中間フレーム２１Ｍに固定されている構成としてもよい。この場合、ＸおよびＹ移動フレーム４３、４４を設けずに、中間フレーム２１Ｍを一枚板にして、採掘装置３０を中間フレーム２１Ｍに直接固定する。そして、この構成において、掘削動作は、支持脚２６の下降または中間フレーム２１Ｍ上の昇降機構（上記符号４７、４８、５１等が対応）、および中間フレーム２１Ｍのスライド機構を使うことによって行うことができる。
【０１２２】
また、例えば上記実施形態では、本実施形態の多足歩行ロボット２２を用いて海底鉱床を採鉱する使用例を説明したが、これに限らず、本発明に係る多足歩行ロボットは、例えばダムのメンテナンス、治水の安定、災害の防止および発電能力の向上等を目的として、ダムの内部の堆積土壌の清掃用ロボットとしても使用できる。この場合に、トレンチカッタを備える採掘装置３０に替えて、ジェットポンプ（水流式イジェクタ）などを装備した清掃用の装置などに換装できる。
【符号の説明】
【０１２３】
１    採鉱母船（海上採鉱基地）
２    架設配置用母船
３    運搬船
４    揚鉱ユニット
５    吸込管
６    揚鉱管
７    排出管
８    アンビリカルケーブル
１１  作業機
１１ｗ    作業機のワイヤ
１２  発電機
１３  貯蔵器
２０  採鉱ステーション（海中採鉱基地）
２１  プラットフォーム
２１Ｍ    中間フレーム
２１Ｘ    上部フレーム
２１Ｙ    下部フレーム
２２  多足歩行ロボット
２５  揚鉱用ポンプ
２６  支持脚
２７  分級器
３０  採掘装置（トレンチカッタ）
３１  筐体
３１ａ，３１ｂ    ガイド部
３２  ドラムカッタ
３２ｇ    水平軸
３３    ワイヤ
３４    サクションボックス
３５    流体駆動モータ（駆動部）
３６    揚鉱管（採鉱部）
３７    揚鉱ポンプ
３８  スライドガイド
３９    高圧管
４０    供給ポンプ
４３    Ｘ移動フレーム
４４    Ｙ移動フレーム
４５    コントローラ
４６    基地制御ユニット
４７ｒ    ワイヤドラム
４７    ウインチ
４８ｒ    高圧管ドラム
４８    高圧管の巻回器
４９    ジャッキ機構（垂直方向への移動機構）
５１    揚鉱管の巻回器
５３    Ｘ方向用移動機構
５４    Ｙ方向用移動機構
６０    フート
６１    着底検出センサ
６２    フートベース（上部ベース）
６３    フートベース（下部ベース）
６４    フート保護壁
６５    スタッド
６６    スタッド固定ナット
６７    保護壁固定ボルト
６８    シリンダ固定ボルト
６９    フート固定ボルト
７０    検出子シリンダ
７１    防塵スリーブ
７２    ガイドブシュ
７３    検出子
７４    ばね
７５    （着底部の）スパイク
７６    尖頭部
７７    着底面
８０    慣性センサ（姿勢検出センサ）
ＳＬ    海上
ＳＢ    海底
ＯＤ    海底熱水鉱床（海底鉱床）
ＶＨ    竪穴（掘削溝）
【図１】
2019138072.tif 000003
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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