(57)【要約】【課題】  水中を移動可能なロボットの位置をより正確に計測可能な位置計測システムを提供する。【解決手段】一実施形態に係る位置計測システム１０は、水中を移動可能なロボットと１２水面との間に位置しておりロボットの位置を計測する位置計測装置１６と、ロボットと位置計測装置とを接続する接続ライン１４と、水底に固定された第１の位置決め部材２４と、位置計測装置と前記第１の位置決め部材とを接続する第１の位置調整ライン３２と、を備え、位置計測装置は、第１の位置調整ラインの張力を一定に維持するように第１の位置調整ラインの繰り出し量を調整すると共に、第１の位置調整ラインの繰り出し量に基づいて、ロボットの位置を算出する。【選択図】図１
2015141164.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水中を移動可能なロボットと水面との間に位置しており前記ロボットの位置を計測する位置計測装置と、
前記ロボットと前記位置計測装置とを接続する接続ラインと、
水底に配置された第１の位置決め部材と、
前記位置計測装置と前記第１の位置決め部材とを接続する第１の位置調整ラインと、
を備え、
前記位置計測装置は、前記第１の位置調整ラインの張力を一定に維持するように前記第１の位置調整ラインの繰り出し量を調整すると共に、前記第１の位置調整ラインの前記繰り出し量に基づいて、前記ロボットの位置を算出する、
位置計測システム。
【請求項２】
前記位置計測装置は、
前記接続ラインの鉛直方向に対する傾きを計測する傾き計測部と、
前記第１の位置調整ラインの張力を計測すると共に、前記第１の位置調整ラインの繰り出し量を調整する第１の繰出し量調整部と、
前記第１の繰出し量調整部における前記張力の計測結果が一定になるように前記第１の繰出し量調整部を制御する制御部と、
を有し、
前記制御部は、前記第１の位置調整ラインの前記繰り出し量と、前記傾き計測部の計測結果とから前記ロボットの位置を算出する、
請求項１記載の位置計測システム。
【請求項３】
水底に配置された少なくとも一つの第２の位置決め部材と、
前記少なくとも一つの第２の位置決め部材と前記位置計測装置とを接続する第２の位置調整ラインと、
を更に備え、
前記位置計測装置は、
前記接続ラインの鉛直方向に対する傾きを計測する傾き計測部と、
前記第１の位置調整ラインの張力を計測すると共に、前記第１の位置調整ラインの繰り出し量を調整する第１の繰出し量調整部と、
前記少なくとも一つの第２の位置調整ラインに対して設けられている少なくとも一つの第２の繰出し量調整部であって、前記少なくとも一つの第２の位置調整ラインの繰り出し量を調整する、前記少なくとも一つの第２の繰出し量調整部と、
前記第１の繰出し量調整部における前記張力の計測結果が一定になるように前記第１の繰出し量調整部を制御する制御部と、
を有し、
前記制御部は、前記第１の位置調整ライン及び前記少なくとも一つの第２の位置調整ラインそれぞれの前記繰り出し量と、前記傾き計測部の計測結果とから前記ロボットの位置を算出する、
請求項２記載の位置計測システム。
【請求項４】
水底に配置された少なくとも一つの第２の位置決め部材と、
前記少なくとも一つの第２の位置決め部材と前記位置計測装置とを接続する第２の位置調整ラインと、
を更に備え、
前記位置計測装置は、
前記接続ラインの鉛直方向に対する傾きを計測する傾き計測部と、
前記第１の位置調整ラインの張力を計測すると共に、前記第１の位置調整ラインの繰り出し量を調整する第１の繰出し量調整部と、
前記少なくとも一つの第２の位置調整ラインに対して設けられている少なくとも一つの第２の繰出し量調整部であって、前記少なくとも一つの第２の位置調整ラインの繰り出し量を調整する、前記少なくとも一つの第２の繰出し量調整部と、
前記第１の繰出し量調整部における前記張力の計測結果が一定になるように前記第１の繰出し量調整部を制御する制御部と、
を有し、
前記制御部は、前記傾き計測部の計測結果が、０を含む所定範囲内になるように、前記少なくとも一つの第２の繰出し量調整部を制御し、
前記制御部は、前記第１の位置調整ライン及び前記少なくとも一つの第２の位置調整ラインそれぞれの前記繰り出し量から前記ロボットの位置を算出する、
請求項１記載の位置計測システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置計測システムに関し、特に、水中を移動するロボットの位置計測システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
水中内で作業するロボット（以下、水中ロボットと称す）として、水中を探査するロボット及び水底を掘削して資源（例えば、レアメタル鉱及びメタンハイドレートなど）を採掘するロボット等が知られている。特許文献１には、このような水中ロボットの一例として、海底を掘削してメタンハイドレードを採掘するロボットが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１６１５３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
水中ロボットの作業のため或いは作業領域の確認のために、水中ロボットの位置を把握する必要がある。地上では、位置情報の把握の一つのツールとして、ＧＰＳの利用が知られている。しかしながら、水中ロボットは、水面下に位置するため、ＧＰＳ衛星電波を受信することができない。また、水中ロボットが、例えば、水深１０００ｍ以上の深さを移動する場合、母船との通信等によってロボットの位置を把握することも難しい。
【０００５】
そこで、本発明は、水中を移動可能なロボットの位置をより正確に算出可能な位置計測システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一側面に係る位置計測システムは、水中を移動可能なロボットと水面との間に位置しておりロボットの位置を計測する位置計測装置と、ロボットと位置計測装置とを接続する接続ラインと、水底に配置された第１の位置決め部材と、位置計測装置と第１の位置決め部材とを接続する第１の位置調整ラインと、を備え、位置計測装置は、第１の位置調整ラインの張力を一定に維持するように第１の位置調整ラインの繰り出し量を調整すると共に、第１の位置調整ラインの前記繰り出し量に基づいて、ロボットの位置を算出する。
【０００７】
上記構成では、位置計測装置とロボットとは接続ラインを介して接続されているので、ロボットが移動すると、水底に固定された第１の位置決め部材と位置計測装置とを接続する第１の位置調整ラインの張力が変化する。位置計測装置は、上記のように、第１の位置調整ラインの張力が一定になるように、第１の位置調整ラインの繰り出し量を調整するので、ロボットの移動に位置計測装置は追従し得る。そのため、第１の位置調整ラインの繰り出し量に基づいて、水中であってもロボットの位置を計測可能である。
【０００８】
一実施形態において、位置計測装置は、接続ラインの鉛直方向に対する傾きを計測する傾き計測部と、第１の位置調整ラインの張力を計測すると共に、第１の位置調整ラインの繰り出し量を調整する第１の繰出し量調整部と、第１の繰出し量調整部における上記張力の計測結果が一定になるように第１の繰出し量調整部を制御する制御部と、を有し、制御部は、第１の位置調整ラインの繰り出し量と、傾き計測部の計測結果とからロボット位置を算出してもよい。
【０００９】
上記構成では、第１の繰出し量調整部によって、第１の位置調整ラインの張力が計測される。その計測結果に基づいて、制御部が、張力が一定になるように、第１の繰出し量調整部を制御する。そのため、ロボットに位置計測装置が追従できる。そして、制御部が、第１の位置調整ラインの繰り出し量に加えて、傾き計測部の計測結果を利用して、ロボット位置を算出するので、位置計測装置がロボットのほぼ真上に位置していなくても、ロボットの位置を算出し得る。
【００１０】
一実施形態において、水底に配置された少なくとも一つの第２の位置決め部材と、少なくとも一つの第２の位置決め部材と位置計測装置とを接続する第２の位置調整ラインと、を更に備え、位置計測装置は、接続ラインの鉛直方向に対する傾きを計測する傾き計測部と、第１の位置調整ラインの張力を計測すると共に、第１の位置調整ラインの繰り出し量を調整する第１の繰出し量調整部と、少なくとも一つの第２の位置調整ラインに対して設けられている少なくとも一つの第２の繰出し量調整部であって、少なくとも一つの第２の位置調整ラインの繰り出し量を調整する、上記少なくとも一つの第２の繰出し量調整部と、第１の繰出し量調整部における上記張力の計測結果が一定になるように第１の繰出し量調整部を制御する制御部と、を有し、制御部は、第１の位置調整ライン及び少なくとも一つの第２の位置調整ラインそれぞれの繰り出し量と、傾き計測部の計測結果とからロボットの位置を算出してもよい。
【００１１】
この場合、第１の繰出し量調整部によって、第１の位置調整ラインの張力が計測される。その計測結果に基づいて、制御部が、張力が一定になるように、第１の繰出し量調整部を制御する。そのため、ロボットに位置計測装置が追従できる。そして、位置計測装置は、第１の位置調整ライン及び少なくとも一つの第２の位置調整ラインの繰り出し量によって、第１の位置決め部材及び少なくとも一つの第２の位置決め部材に対する位置計測装置の相対位置を算出し得る。更に、傾き計測部の計測結果を用いることで、位置計測装置がロボットのほぼ真上に位置していなくても、ロボットの位置を特定し得る。
【００１２】
一実施形態において、水底に配置された少なくとも一つの第２の位置決め部材と、少なくとも一つの第２の位置決め部材と位置計測装置とを接続する第２の位置調整ラインと、を更に備え、位置計測装置は、接続ラインの鉛直方向に対する傾きを計測する傾き計測部と、第１の位置調整ラインの張力を計測すると共に、第１の位置調整ラインの繰り出し量を調整する第１の繰出し量調整部と、少なくとも一つの第２の位置調整ラインに対して設けられている少なくとも一つの第２の繰出し量調整部であって、少なくとも一つの第２の位置調整ラインの繰り出し量を調整する、上記少なくとも一つの第２の繰出し量調整部と、第１の繰出し量調整部における上記張力の計測結果が一定になるように第１の繰出し量調整部を制御する制御部と、を有し、制御部は、傾き計測部の計測結果が、０を含む所定範囲内になるように、少なくとも一つの第２の繰出し量調整部を制御し、制御部は、第１の位置調整ライン及び少なくとも一つの第２の位置調整ラインそれぞれの繰り出し量からロボットの位置を算出してもよい。
【００１３】
この場合、第１の繰出し量調整部によって、第１の位置調整ラインの張力が計測される。その計測結果に基づいて、制御部が、張力が一定になるように、第１の繰出し量調整部を制御する。そのため、ロボットに位置計測装置が追従できる。そして、位置計測装置は、第１及び第２の位置調整ラインの繰り出し量によって、第１及び第２の位置決め部材に対する位置計測装置の相対位置を算出し得る。傾き計測部の計測結果に応じて、その計測結果が、上記所定範囲になるように制御部が第２の位置決めラインの繰り出し量を調整するので、位置計測装置は、ロボットのほぼ真上に位置する。従って、上記相対位置がわかれば、ロボットの位置が特定され得る。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、水中を移動可能なロボットの位置をより正確に計測可能な位置計測システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、一実施形態に係る位置計測システムの模式図である。
【図２】図２は、海面（水面）上からみたロボットの作業領域の一例を示す模式図である。
【図３】図３は、位置計測装置の概略構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。以下の説明においては、同一の要素には同一の符号を用いると共に、重複する説明を省略する。
【００１７】
図１は、一実施形態に係る位置計測システムの模式図である。位置計測システム１０は、海中を移動しながら作業するロボット１２の海中での位置を計測するシステムである。海中の意味には、海底も含む。ロボット１２は、海中において、所定の作業を行う機能を備えたロボット１２であれば特に限定されない。所定の作業の例は、海中探査、海底掘削及び資源（例えば、メタンハイドレート及びレアメタル鉱等）採掘などを含む。これらの所定の作業を行うロボット１２の例は、海中探査ロボット、海底掘削ロボット、及び資源採掘ロボットを含む。図１では、一例として、水深Ｄが１０００ｍ以上の深さの海底を移動しながら作業するロボット１２を模式的に示している。このようなロボット１２は、海底を移動可能なようにキャタピラといった移動装置と、所定の作業を行うための機構及びロボットの各要素の制御を行う制御装置を備えている。
【００１８】
位置計測システム１０は、ロボット１２にケーブル（接続ライン）１４によって接続された位置計測装置１６を備える。位置計測装置１６は、浮力生成部としての浮体ボール１８によってロボット１２と海面との間に配置されている。浮体ボール１８は、位置計測装置１６の上面に直接取り付けられても良いし、或いは、浮体ボール１８は、ワイヤによって位置計測装置１６と接続されていてもよい。
【００１９】
位置計測装置１６は海底から離れている。位置計測装置１６と海底との間の距離ｄの例は５０ｍ〜１００ｍである。これは、ケーブル１４の長さを調整することによって実現され得る。一実施形態において、位置計測装置１６は、海面上の母船２０とケーブル２２によって接続されていてもよい。一実施形態において、ケーブル１４，２２は連続した一つのケーブルでもよい。以下の説明において、ケーブルは、例えば、通信線及び電力線の少なくとも一方を必要な本数含み、それらが保護部材で被覆されたものを意味し、ワイヤは、鉄索又は鋼索などのように、一定の強度を確保した金属線を意味する。
【００２０】
位置計測装置１６の周囲の海底には支柱（第１の位置決め部材）２４、支柱（第２の位置決め部材）２６及び支柱（第２の位置決め部材）２８が配置されている。３つの支柱２４，２６，２８の位置は、海底の所定位置に配置されていれば特に限定されない。一実施形態において、支柱２４，２６，２８は、予定しているロボット１２の作業領域３０の周縁上に配置されている。図２は、ロボットの作業領域の一例を示す模式図である。図２において、破線で囲まれる領域がロボット１２の作業領域である。図２は、海面上からみた作業領域３０を模式的に示している。図２の例では、作業領域３０は四角形状である。このような作業領域３０であれば、支柱２４，２６，２８は、例えば、作業領域３０の４つの角部３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄの任意の３つにそれぞれ配置されてもよい。
【００２１】
再度、図１を利用して、支柱２４，２６，２８について説明する。支柱２４，２６，２８は、海底に接する基部と、基部から伸びた柱状部とを有する。支柱２４は、ワイヤ（第１の位置調整ライン）３２によって位置計測装置１６と接続されている。同様に、支柱２６は、ワイヤ（第２の位置調整ライン）３４によって位置計測装置１６と接続されている。同様に、支柱２８は、ワイヤ（第２の位置調整ライン）３６によって位置計測装置１６と接続されている。支柱２４，２６，２８は、海流など及びワイヤ３２，３４，３６による引張りによって位置が移動しないような重量を有する。支柱２４，２６，２８は、水圧に耐えうると共に、後述するワイヤ３２，３４，３６などの引張り力によって変形しにくい材料から構成されていればよい。
【００２２】
図３を利用して位置計測装置１６について詳細に説明する。図３は、位置計測装置の概略構成を示すブロック図である。位置計測装置１６は、位置調整部３８と、傾き計測装置（傾き計測部）４０と、制御装置（制御部）４２と、通信装置４４とを有する。
【００２３】
位置調整部３８は、ワイヤ３２，３４，３６の繰り出し量を調整して位置計測装置１６の位置を調整する。ワイヤ３２，３４，３６の繰り出し量は、位置計測装置１６と対応する支柱２４，２６，２８との間の距離に対応する。位置調整部３８は、ワイヤ３２，３４，３６それぞれに対応して設けられる３つの繰出し量調整部４６，４８，５０を有する。
【００２４】
繰出し量調整部（第１の繰出し量調整部）４６は、ワイヤ３２の巻き取り及び繰り出しを行う装置であるリール機構４６ａと、ワイヤ３２の張力を計測する張力計測センサ４６ｂとを有する。リール機構４６ａは、制御装置４２の制御に基づいて、ワイヤ３２の繰り出し量を調整する。リール機構４６ａは、繰り出し量に関する情報を、制御装置４２に入力する。張力計測センサ４６ｂは、ワイヤ３２の張力を計測可能に設けられていればよい。図３では、便宜的に、リール機構４６ａと、張力計測センサ４６ｂとを分けて示しているが、例えば、張力計測センサ４６ｂは、リール機構４６ａに取り付けられている又は内蔵されていてもよい。張力計測センサ４６ｂは、制御装置４２に計測結果を入力する。繰出し量調整部４６は、ワイヤ３２の繰り出し方向が振られ得るような機構、すなわち、位置計測装置１６と支柱２４とを繋ぐ直線方向を変更可能な機構を有してもよい。これにより、ロボット１２の移動範囲の自由度が向上する。
【００２５】
同様に、繰出し量調整部（第２の繰出し量調整部）４８は、ワイヤ３４の巻き取り及び繰り出しを行うリール機構４８ａと、ワイヤ３４の張力を計測する張力計測センサ４８ｂとを有する。リール機構４８ａは、制御装置４２の制御に基づいて、ワイヤ３４の繰り出し量を調整する。リール機構４８ａは、繰り出し量に関する情報を、制御装置４２に入力する。張力計測センサ４８ｂは、ワイヤ３４の張力を計測可能に設けられていればよい。図３では、便宜的に、リール機構４８ａと、張力計測センサ４８ｂとを分けて示しているが、例えば、張力計測センサ４８ｂは、リール機構４８ａに取り付けられている又は内蔵されていてもよい。張力計測センサ４８ｂは、制御装置４２に計測結果を入力する。繰出し量調整部４８は、ワイヤ３４の繰り出し方向が振られ得るような機構、すなわち、位置計測装置１６と支柱２４とを繋ぐ直線方向を変更可能な機構を有してもよい。これにより、ロボット１２の移動範囲の自由度が向上する。
【００２６】
同様に、繰出し量調整部（第２の繰出し量調整部）５０は、ワイヤ３６の巻き取り及び繰り出しを行うリール機構５０ａと、ワイヤ３６の張力を計測する張力計測センサ５０ｂとを有する。リール機構５０ａは、制御装置４２の制御に基づいて、ワイヤ３６の繰り出し量を調整する。リール機構５０ａは、繰り出し量に関する情報を、制御装置４２に入力する。張力計測センサ５０ｂは、ワイヤ３６の張力を計測可能に設けられていればよい。図３では、便宜的に、リール機構５０ａと、張力計測センサ５０ｂとを分けて示しているが、例えば、張力計測センサ５０ｂは、リール機構５０ａに取り付けられている又は内蔵されていてもよい。張力計測センサ５０ｂは、制御装置４２に計測結果を入力する。繰出し量調整部５０は、ワイヤ３６の繰り出し方向が振られ得るような機構、すなわち、位置計測装置１６と支柱２４とを繋ぐ直線方向を変更可能な機構を有してもよい。これにより、ロボット１２の移動範囲の自由度が向上する。
【００２７】
傾き計測装置４０は、ケーブル１４の鉛直方向からの傾きを計測するセンサである。傾斜姿勢計測装置４１は、鉛直方向（重力方向）に対する位置計測装置１６の傾きを計測する傾斜センサである。傾斜姿勢計測装置４１の一例は、加速度センサである。
【００２８】
制御装置４２は、位置計測装置１６の構成要素、例えば、位置調整部３８、傾き計測装置４０、傾斜姿勢計測装置４１及び通信装置４４等を制御する。位置調整部３８から入力される情報及び傾き計測装置４０から入力される情報に基づいて、ロボット１２の移動に合わせて位置調整部３８の位置を調整すると共に、入力される上記情報を利用してロボット１２の位置を算出する。
【００２９】
通信装置４４は、位置計測装置１６で得られたロボット１２の位置を母船２０に送る。母船２０と通信装置４４との通信は、ケーブル２２を利用して行ってもよいし、無線通信を利用して行ってもよい。
【００３０】
位置計測装置１６は、位置計測装置１６の構成要素、例えば、上述した、位置調整部３８、傾き計測装置４０、傾斜姿勢計測装置４１、制御装置４２、及び通信装置４４等に電力を供給するために、蓄電池といった電力装置を備えてもよい。位置調整部３８と、傾き計測装置４０、傾斜姿勢計測装置４１と、制御装置４２と、通信装置４４それぞれが電池といった電力供給部を備えていてもよい。或いは、位置計測装置１６の構成要素への電力の供給は、例えば、ロボット１２からケーブル１４を介して行ってもよい。
【００３１】
上記構成の位置計測システム１０では、傾斜姿勢計測装置４１の計測結果に基づいて、制御装置４２は、位置計測装置１６が鉛直方向に対して傾いているか否か、すなわち、位置計測装置１６が水平状態を維持できているかを判定する。位置計測装置１６が水平でない場合、制御装置４２は、リール機構４６ａ，４８ａ，５０ａを制御して、位置計測装置１６が水平になるようにワイヤ３２，３４，３６の繰り出し量を調整する。このようにして、位置計測装置１６は水平状態を維持する。
【００３２】
ロボット１２が移動すると、ワイヤ３２の張力が変わるので、張力計測センサ４６ｂからの計測結果に基づいて、制御装置４２がワイヤ３２の張力が一定になるようにリール機構４６ａを制御して、リール機構４６ａにワイヤ３２の繰り出し又は巻き取りを行わせる。ワイヤ３２の張力が一定とは、ワイヤ３２の張力がある一定の値であることが好ましいが、上記一定の値に対して予め決められた許容範囲内にあればよい。
【００３３】
ロボット１２の移動に伴い、或いは、海流などによって位置計測装置１６がロボット１２の真上から横ずれが生じたとき、すなわち、傾き計測装置４０の計測結果が所定範囲を超えたならば、制御装置４２は、リール機構４８ａ，５０ａを制御して、ワイヤ３４，３６の繰り出し又は巻き取りを行わせて、位置計測装置１６をロボット１２のほぼ真上に維持する。上記所定範囲は、傾き計測装置４０で計測される傾斜角の所定範囲は、海中におけるケーブル１４の傾斜角の許容範囲に対応し、予め決定しておけばよい。所定範囲の例は、±２０度、好ましくは±１０度である。
【００３４】
位置計測装置１６がロボット１２のほぼ真上にある状態で、制御装置４２は、リール機構４６ａ，４８ａ，５０ａからのワイヤ３２，３４，３６の繰り出し量に基づいて、既知の支柱２４，２６，２８の位置に対する位置計測装置１６の相対位置を算出することによって、ロボット１２の位置を算出する。ロボット１２の位置の算出において、傾き計測装置４０の計測結果は、上記所定範囲内にある（位置計測装置１６がロボット１２のほぼ真上にある）ので、傾き計測装置４０の計測結果は使用しなくてもよいが、傾き計測装置４０の計測結果を更に利用してもよい。支柱２４，２６，２８の位置は制御装置４２に事前に入力されていればよい。
【００３５】
なお、繰出し量調整部４６，４８，５０がワイヤ３２，３４，３６の繰り出し方向を振り得る機構を有する場合は、制御装置４２は、ロボット１２の位置の算出に、基準角度に対するワイヤ３２，３４，３６の繰り出し方向、すなわち、位置計測装置１６に対する各支柱２４，２６，２８の方位角も利用してもよい。
【００３６】
位置計測システム１０によれば、位置計測装置１６とロボット１２とはケーブル１４で接続されている。そして、ワイヤ３２の張力が一定になるようにワイヤ３２の繰り出し量が調整される。これにより、位置計測装置１６はロボット１２が移動しても、ロボット１２に追従する。そのため、位置計測装置１６は、ロボット１２との位置関係を維持できる。位置計測装置１６は、上記のようにロボット１２に追従しながら、水中において、ワイヤ３２，３４，３６の繰り出し量に基づいて、ロボット１２の位置を計測する。そのため、位置計測システム１０によれば、ＧＰＳ衛星電波を受信できない水中であってもロボット１２の位置をより正確に計測できる。
【００３７】
位置計測装置１６で計測したロボット１２の位置を母船２０に送ることで、ロボット１２が実際に作業した作業領域を把握できる。母船２０がロボット１２の位置を把握できるので、ロボット１２の位置が作業領域３０からずれた場合等は、ロボット１２の位置を修正できる。これは、例えば、ケーブル１４，２２を介して、母船２０からロボット１２の位置を修正するための指示信号をロボット１２に送ってもよいし、或いは、ロボット１２自体を改めて所定の作業領域３０内に配置し直しても良い。その結果、ロボット１２が作業領域３０を適切に作業可能である。
【００３８】
水深Ｄが１０００ｍ以上の海底でロボット１２が作業する場合、例えば、母船２０とロボット１２とをワイヤ或いはケーブルで繋いで、ロボット１２の位置を把握することも考えられる。しかしながら、この場合、海流などよるワイヤ又はケーブルの状態把握が困難なため、ロボット１２の位置の計測が困難であると共に、誤差も大きくなる。
【００３９】
これに対して、位置計測システム１０では、ロボット１２から所定距離ｄ（例えば、５０ｍ〜１００ｍ）程度の上方でロボット１２の位置を計測するため、ロボット１２の位置をより正確に計測できる。
【００４０】
ロボット１２が、海底を掘削して、メタンハイドレート及びレアメタル鉱といった資源を採掘するロボットである場合、ロボット１２が備える採掘装置による海底の泥・砂の巻き上げによりロボット１２の周囲が懸濁しやすい。或いは、ロボット１２が海底火山近傍を探査する場合などにおいては、ロボット１２の周囲が懸濁しやすい。このような場合でも、位置計測システム１０では、位置計測装置１６がロボット１２から離されて配置されるので、上記懸濁状態の影響を回避してロボット１２の位置を計測できる。その結果、ロボット１２の位置をより正確に同定できる。
【００４１】
以上、本発明の種々の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
【００４２】
例えば、繰出し量調整部４６，４８，５０それぞれの構成は、同様の構成、すなわち、リール機構４６ａ，４８ａ，５０ａと、張力計測センサ４６ｂ，４８ｂ，５０ｂと、を有する構成に限定されない。張力計測センサ４６ｂの結果のみを利用する場合は、第２及び繰出し量調整部４８，５０は、張力計測センサ４８ｂ，５０ｂを有さなくてもよい。ただし、繰出し量調整部４６，４８，５０の構成を同じとすることで、位置計測装置１６の製造が容易である。また、繰出し量調整部４６，４８，５０の構成を同じであることで、どの張力計測得センサを使用するかの選択の幅が広がる。
【００４３】
リール機構４８ａ，５０ａによってワイヤ３４，３６の巻き取り及び繰り出しを行う際には、張力計測センサ４８ｂ，５０ｂによる計測結果が一定になるように、制御装置４２がリール機構４８ａ，５０ａを制御してもよい。これにより、ワイヤ３４，３６のたるみなどが低減できるので、より正確にロボット１２の位置を特定できる。
【００４４】
位置計測装置１６は、傾き計測装置４０を有さなくてもよい。この場合、例えば、リール機構４６ａ，４８ａ，５０ａからのワイヤ３２，３４，３６の繰り出し量に基づいて、ロボット１２の位置を算出すればよい。また、位置計測装置１６は、傾斜姿勢計測装置４１を含む形態に限定されない。
【００４５】
位置計測装置１６は、傾き計測装置４０の計測結果が所定範囲内になるときのみにロボット１２の位置を算出しなくてもよい。例えば、リール機構４６ａ，４８ａ，５０ａからのワイヤ３２，３４，３６の繰り出し量と、傾き計測装置４０の計測結果とから、ロボット１２の位置を算出してもよい。この場合、制御装置４２は、傾き計測結果４０が所定範囲になるようにリール機構４８ａ，５０ａを制御せずに、ワイヤ３２の張力が一定になるようにワイヤ３２の繰り出し量と共に、ワイヤ３４，３６の繰り出し量を調整してもよい。ワイヤ３４，３６の繰り出し量は、リール機構４８ａ，５０ａを制御して行う。
【００４６】
或いは、位置計測装置１６は、傾き計測装置４０の計測結果が所定範囲内になるまでの間もロボット１２の位置を計測し続けても良い。この場合は、傾き計測装置４０の計測結果が所定範囲内になるまでの間、上述のように、例えば、リール機構４６ａ，４８ａ，５０ａからのワイヤ３２，３４，３６の繰り出し量と、傾き計測装置４０の計測結果とから、ロボット１２の位置を算出してもよい。そして、傾き計測装置４０の計測結果が所定範囲内になれば、リール機構４６ａ，４８ａ，５０ａからのワイヤ３２，３４，３６の繰り出し量によって、ロボット１２の位置を特定すればよい。
【００４７】
位置計測装置１６の種々の実施形態を説明したが、位置計測装置１６の構成は、一つの支柱に接続されたワイヤの張力を一定に維持するように、そのワイヤの繰り出し量を調整すると共に、そのワイヤの繰り出し量に基づいて、ロボット１２の位置を算出する構成であれば、特に限定されない。
【００４８】
支柱２４，２６，２８と位置計測装置１６とを接続するラインをワイヤとして説明したが、支柱２４，２６，２８と位置計測装置１６とを接続可能であって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば、支柱２４，２６，２８と位置計測装置１６とを接続するラインはワイヤに限定されない。同様に、ロボット１２と位置計測装置１６とを接続するラインは、ケーブルに限定されず、例えば、ワイヤであってもよい。海底に配置される位置決め部材も支柱に限定されず、海底に配置され得る重り（アンカー）であればよい。
【００４９】
これまでの説明では、海中で作業するロボットについて説明したが、ロボットは、海中に限らず、水中で作業するロボットであればよい。そのため、例えば、湖沼又は河川中において作業するロボットに対しても位置計測システムは適用され得る。
【００５０】
位置計測装置１６で計測したロボット１２の位置を母船２０に送信する代わりに又は母船２０への送信に加えて、ケーブル１４を介して又は無線通信でロボット１２に送信してもよい。このような形態では、例えば、ロボット１２が有する制御装置（又は制御システム）に、入力されるロボット１２の位置に応じてロボット１２の移動を制御する機能を持たせておけば、ロボット１２がより正確に、所定の作業領域３０内で作業が可能である。
【００５１】
位置計測装置１６で計測したロボット１２の位置を母船２０及びロボット１２の少なくとも一方に送信する形態を例示したが、例えば、位置計測装置１６が、適宜計測したロボット１２の位置を記録する記憶装置を有していてもよい。この場合、ロボット１２の作業が終了した後に、その記録装置のデータを参照することで、ロボット１２の作業領域を把握できる。
【００５２】
支柱２４，２６，２８の位置は、予め指定しておけば作業領域３０の周縁上に限らない。位置決め部材としての支柱２４，２６，２８の数は３つに限らず、１つ又は２つでもよいし、４個以上でもよい。ロボット１２の位置をより正確に得るためには、位置決め部材の支柱の数は２個以上が好ましく、３個以上が好ましい。位置計測装置１６が有する繰出し量調整部の数は、支柱の数に応じた数であればよい。
【００５３】
ロボット１２と、位置計測装置１６とを、通信用の導線を含むケーブル１４で接続した形態を例示したが、ロボット１２と位置計測装置１６とを接続する接続ラインは、ワイヤであってもよい。
【００５４】
図３に示した形態に基づいて、位置計測装置１６が一つの制御装置４２を有するとして説明したが、例えば、繰出し量調整部４６，４８，５０、傾き計測装置４０、傾斜姿勢計測装置４１等をそれぞれ制御する制御装置を備えていてよい。この場合、図３に示した制御装置４２は、それらの制御機能をまとめて示していることになる。
【００５５】
更に、位置計測装置１６は、慣性センサ（例えば、ジャイロスコープ又は加速度センサ）及び地磁気センサを更に備えていてもよい。この場合、慣性センサ及び地磁気センサからのデータに基づいて、制御装置４２が位置調整部３８を制御して、位置計測装置１６の姿勢制御を行うと共に、ロボット１２の位置を計測する際のデータの補間に使用され得る。その結果、より正確にロボット１２の位置を計測可能である。
【００５６】
例示した種々の実施形態などは、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜組み合わせられ得る。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明は、水中（水底を含む）で作業するロボット、例えば、水中探査ロボット、水底掘削ロボット、資源探査ロボット又は資源掘削ロボットの位置を計測するために利用され得る。特に、ロボットが水深１０００ｍ以上で作業するために有効である。
【符号の説明】
【００５８】
１０…位置計測システム、１２…ロボット、１４…ケーブル（接続ライン）、１６…位置計測装置、２４…支柱（第１の位置決め部材）、２６…支柱（第２の位置決め部材）、２８…支柱（第２の位置決め部材）、３２…ワイヤ（第１の位置調整ライン）、３４…ワイヤ（第２の位置調整ライン）、３６…ワイヤ（第２の位置調整ライン）、４０…傾き計測装置（傾き計測部）、４２…制御装置（制御部）、４６…繰出し量調整部（第１の繰出し量調整部）、４８…繰出し量調整部（第２の繰出し量調整部）、５０…繰出し量調整部（第２の繰出し量調整部）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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