(57)【要約】本発明は深海多金属団塊鉱床採鉱作業システムを得ることにある。本発明は深海多金属団塊鉱床採鉱作業システムを開示する。揚鉱管システムは揚鉱管及びスラッジポンプを含み、揚鉱管の頂端は採鉱プラットフォームと接続し、揚鉱管の底端は自在継手を介して着座式鉱物積替処理センターと接続する。着座式鉱物積替処理センターの内部に多自由度プラットフォームを設置し、多自由度プラットフォームに尾鉱庫及び新規鉱物庫を上から下に順に設置し、尾鉱庫の出口及び新規鉱物庫の入口部分の上ベルトコンベアと下ベルトコンベアの端部は採鉱ロボットを介して繋げる。多自由度プラットフォームの下方に対応し合う複数の扇形採鉱エリアを設け、採鉱ロボットは扇形採鉱エリア内で作業を行う。鉱物の積替及び揚鉱を行い、ＤＳＡＭＶの荷卸と同時にバラストを提供し、電力補給及び双方向データ通信を提供する。ＤＳＡＭＶの重力と浮力の関係のバランスをとる。複数台のＤＳＡＭＶは並行して作業し、互いに干渉せず、アンビリカルケーブルや鉱物輸送用フレキシブルパイプを省き、採鉱管の動的変化にリアルタイムで適応し、積み替え時におけるＤＳＡＭＶのリアルタイムの状態に適応することができる。【選択図】  図１
2021515122.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
採鉱プラットフォーム、揚鉱管システム、採鉱ロボット、着座式鉱物積替処理センターを含み、前記揚鉱管システムは揚鉱管及びスラッジポンプを含み、前記揚鉱管内には新規鉱物上昇管及び尾鉱下降管がそれぞれ設置されており、前記揚鉱管の頂端は前記採鉱プラットフォームと接続されており、前記揚鉱管の底端は自在継手を介して前記着座式鉱物積替処理センターと接続されており、前記着座式鉱物積替処理センターの内部には多自由度プラットフォームが設置されており、前記多自由度プラットフォームには尾鉱庫及び新規鉱物庫が上から下に順に設置されており、前記尾鉱庫の出口及び前記新規鉱物庫の入口部分には上ベルトコンベア及び下ベルトコンベアがそれぞれ設置されており、前記上ベルトコンベア及び前記下ベルトコンベアの端部は前記採鉱ロボットを介して繋げられており、前記多自由度プラットフォームの下の方には対応し合う複数の扇形採鉱エリアが設けられており、前記採鉱ロボットは前記扇形採鉱エリア内で作業を行うことを特徴とする、深海多金属団塊鉱床採鉱作業システム。
【請求項２】
前記着座式鉱物積替処理センターは円柱体構造として設置され、前記採鉱ロボットが採集した鉱物の積替及び揚鉱を行い、その内部の前記多自由度プラットフォームは、幾つかのブロックに等分された、断面が扇形を呈する柱体構造として設置され、各自由度プラットフォームには積替センター出入口が設置されていることを特徴とする、請求項１に記載の深海多金属団塊鉱床採鉱作業システム。
【請求項３】
前記着座式鉱物積替処理センターの内部には、前記採鉱ロボットに電力を補充する、海底無線充電パイルが設置されていることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の深海多金属団塊鉱床採鉱作業システム。
【請求項４】
前記採鉱ロボットはクローラ式採鉱ロボットとして設置され、前記採鉱ロボットの上方には鉱物チャンバーが設けられ、前記鉱物チャンバーの内部には新規鉱物チャンバー及び尾鉱チャンバーがプッシュプレートによって隔てられて形成され、前記プッシュプレートの前後移動により前記新規鉱物チャンバーと前記尾鉱チャンバーの体積の相対的変化を制御することを特徴とする、請求項１に記載の深海多金属団塊鉱床採鉱作業システム。
【請求項５】
前記採鉱ロボットの前記鉱物チャンバーの底部には集鉱クローラが敷設され、前記集鉱クローラが開くと前記新規鉱物チャンバーが開かれ、前記集鉱クローラが閉じると前記新規鉱物チャンバーが閉じられることを特徴とする、請求項４に記載の深海多金属団塊鉱床採鉱作業システム。
【請求項６】
前記採鉱ロボットの前記尾鉱チャンバーのチャンバー開口部には前記集鉱クローラと対応し合う尾鉱プレートが設置されており、前記尾鉱プレートの頂端は回転軸により前記尾鉱チャンバーに可動的に取り付けられることを特徴とする、請求項４に記載の深海多金属団塊鉱床採鉱作業システム。
【請求項７】
前記採鉱ロボットの前記鉱物チャンバーの前記プッシュプレートと対応し合う位置にはスライドレールが設置されており、前記プッシュプレートは前記スライドレール内に可動的に嵌設され、前記プッシュプレートはモーターにより駆動され、前記スライドレールに沿って前後移動することを特徴とする、請求項４に記載の深海多金属団塊鉱床採鉱作業システム。
【請求項８】
前記採鉱ロボットには浮力調節装置が設置されており、前記浮力調節装置は連通し合う２方向シリンダ及びオイルブラダを含み、電磁弁により前記２方向シリンダと前記オイルブラダの間の油路の開閉を制御し、前記２方向シリンダと前記オイルブラダの間の油量を変えることにより、浮力の大きさを調節することを特徴とする、請求項１又は請求項４に記載の深海多金属団塊鉱床採鉱作業システム。
【請求項９】
前記採鉱ロボットには推進器も設置され、前記推進器は前記採鉱ロボットの両側に沿って対称に配置して設置された２組のプロペラであり、前記プロペラの回転が前記採鉱ロボットの姿勢及び重量を補助制御することを特徴とする、請求項１又は請求項４に記載の深海多金属団塊鉱床採鉱作業システム。
【請求項１０】
前記採鉱ロボットには無線受電モジュール及び無線結合型電力搬送波双方向通信モジュールが取り付けられ、電力搬送波方式により、前記採鉱ロボットと外界の双方向高速データ伝送及び通信を実現することを特徴とする、請求項１に記載の深海多金属団塊鉱床採鉱作業システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は採鉱設備技術分野に属し、具体的には深海多金属団塊鉱床採鉱作業システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
世界経済の持続的な発展に伴い、鉱物資源に対する需要が増々高まるなか、大量の資源開発によって地球の陸地における鉱物資源が枯渇に向かっている。陸地の鉱物資源が枯渇する前に、資源の新たな供給経路を早急に開拓することは、目下、各国共通の課題である。探査によって太平洋が鉱物資源の宝庫であることが判明したため、人類の生存と発展における鉱物資源への需要を満たそうと、世界各国が海洋に注目するようになった。海洋の様々な深部には大量の海底鉱物資源が眠っており、その資源量や含有量は大陸とは比べ物にならず、鉱物を海底から陸上へ輸送する方法も大きく異なる。１つの面として、輸送方法が全く異なり、輸送の難易度が高い。別の面として、生産効率や経済性も重要な判断要素になると同時に、深海における採掘は、技術的難易度や複雑性が非常に高い。これらは、技術的要求事項に対する大きな課題となっている。
【０００３】
パイプで引き上げる方式の採鉱モデルは、高効率であり、商業化の見込みを最も有する深海採鉱作業モデルであると見なされているが、以下の問題も存在する。（１）アンビリカルケーブルや鉱物輸送用フレキシブルパイプには海底採鉱ロボットのロバスト制御に対する高非線形結合の影響が存在し、且つ作業半径の変化に伴ってアンビリカルケーブルや鉱物輸送用フレキシブルパイプの水中形状に変化が生じ、動的挙動の記述難易度が増加する。海底採鉱ロボット対するそれらの動的外乱は、レオロジー特性を有する超軟底質の圧縮せん断支持力に複雑な動的変化を生じさせ、それらの要素の連成作用が海底採鉱ロボットにおける動的挙動の応答メカニズムを極めて複雑にさせる。アンビリカルケーブルや鉱物輸送用フレキシブルパイプの存在は、海底採鉱ロボットの力学モデルやロバスト制御を制約するボトルネックとなっている。（２）海底には無線信号の遮蔽、電磁信号の重大な減衰、作業現場の混濁、光透過性の悪さなどの不利な要素が存在しており、従来の感知原理に頼るセンサでは採鉱ロボットの精確な姿勢や位置情報を取得できず、又は測定に大きなバイアスが存在するため、これらから提供されるフィードバック情報に頼るなら、採鉱ロボットのロバスト制御を実現することはできない。上述の問題が存在する故に、採鉱ロボットのロバスト制御は多くの課題に直面している。そのため、自律式深海採鉱ロボットによる新型深海採鉱作業モデルの実施により、採鉱ロボットのロバスト制御に対するアンビリカルケーブルや鉱物輸送用フレキシブルパイプの影響を排除することができる。海底採鉱ロボットには、荷重をサーボ制御する重力制御方法、姿勢及び位置感知技術などのシステムが搭載されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来技術において、アンビリカルケーブルや鉱物輸送用フレキシブルパイプの存在が海底採鉱ロボットの力学モデルやロバスト制御を制約するボトルネックとなっていることを鑑み、本発明は、深海多金属団塊鉱床採鉱作業システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は以下の技術案を採用している。
【０００６】
深海多金属団塊鉱床採鉱作業システムであって、具体的には、採鉱プラットフォーム、揚鉱管システム、採鉱ロボット、着座式鉱物積替処理センターを含み、揚鉱管システムは揚鉱管及びスラッジポンプを含み、揚鉱管内には新規鉱物上昇管及び尾鉱下降管がそれぞれ設置されている。揚鉱管の頂端は採鉱プラットフォームと接続され、揚鉱管の底端は自在継手を介して着座式鉱物積替処理センターと接続されている。着座式鉱物積替処理センターの内部には多自由度プラットフォームが設置されており、多自由度プラットフォームには尾鉱庫及び新規鉱物庫が上から下に順に設置されており、尾鉱庫の出口及び新規鉱物庫の入口部分には上ベルトコンベア及び下ベルトコンベアがそれぞれ設置されており、上ベルトコンベア及び下ベルトコンベアの端部は採鉱ロボットを介して繋げられる。多自由度プラットフォームの下方には対応し合う複数の扇形採鉱エリアが設けられており、採鉱ロボットは扇形採鉱エリア内で作業を行う。
【０００７】
さらに、着座式鉱物積替処理センターは円柱体構造として設置され、採鉱ロボットが採集した鉱物の積替及び揚鉱を行い、その内部の多自由度プラットフォームは、幾つかのブロックに等分された、断面が扇形を呈する柱体構造として設置され、各自由度プラットフォームには積替センター出入口が設置されている。
【０００８】
さらに、着座式鉱物積替処理センターの内部には、採鉱ロボットに電力を補充する、海底無線充電パイルが設置されている。
【０００９】
さらに、採鉱ロボットはクローラ式採鉱ロボットとして設置され、採鉱ロボットの上方には鉱物チャンバーが設けられ、鉱物チャンバーの内部には新規鉱物チャンバー及び尾鉱チャンバーがプッシュプレートによって隔てられて形成され、プッシュプレートの前後移動により新規鉱物チャンバーと尾鉱チャンバーの体積の相対的変化が制御される。
【００１０】
さらに、採鉱ロボットの鉱物チャンバーの底部には集鉱クローラが敷設され、集鉱クローラが開くと新規鉱物チャンバーが開き、集鉱クローラが閉じると新規鉱物チャンバーが閉じる。
【００１１】
さらに、採鉱ロボットの尾鉱チャンバーのチャンバー開口部には集鉱クローラと対応し合う尾鉱プレートが設置されており、尾鉱プレートの頂端は回転軸により尾鉱チャンバーに可動的に取り付けられている。
【００１２】
さらに、採鉱ロボットの鉱物チャンバーのプッシュプレートと対応し合う位置にはスライドレールが設置されており、プッシュプレートはスライドレール内に可動的に嵌設され、プッシュプレートはモーターにより駆動され、スライドレールに沿って前後移動する。
【００１３】
さらに、採鉱ロボットには浮力調節装置が設置されており、浮力調節装置は連通し合う２方向シリンダ及びオイルブラダを含み、電磁弁により２方向シリンダとオイルブラダの間の油路の開閉を制御し、２方向シリンダとオイルブラダの間の油量を変えることにより、浮力の大きさを調節する。
【００１４】
さらに、採鉱ロボットには推進器も設置され、推進器は採鉱ロボットの両側に沿って対称に配置して設置された２組のプロペラであり、プロペラの回転が採鉱ロボットの姿勢及び重量を補助制御する。
【００１５】
さらに、採鉱ロボットには無線受電モジュール及び無線結合型電力搬送波双方向通信モジュールが取り付けられ、電力搬送波方式により、採鉱ロボットと外界の双方向高速データ伝送及び通信を実現する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は次の有利な効果を有する。
【００１７】
本発明中、深海多金属団塊鉱床採鉱作業システムは、複数台のＤＳＡＭＶが各自指定されたエリア内で並行して作業し、互いに干渉せず、採集した鉱物はいずれも着座式鉱物積替処理センターで積み替えられ、一式の揚鉱システムだけで鉱物を採鉱作業プラットフォームまで揚げて処理することができ、着座式鉱物積替処理センターは、海底における集鉱、揚鉱、エネルギー供給及び通信のコアユニットであり、アンビリカルケーブルや鉱物輸送用フレキシブルパイプを排除し、採鉱管の動的変化にリアルタイムで適応し、積み替え時におけるＤＳＡＭＶのリアルタイムの状態に適応することが可能である。当該部分の主な機能には、ＤＳＡＭＶが採集してきた鉱物の積替及び揚鉱が含まれており、ＤＳＡＭＶが鉱物を降ろすと同時に、並行して等重量の尾鉱が着座式鉱物積替処理センターの尾鉱チャンバーに注入されてＤＳＡＭＶにバラストが供され、且つ海底無線充電パイルによりＤＳＡＭＶに電気エネルギーが補充され、ＤＳＡＭＶには無線受電モジュール及び無線結合型電力搬送波双方向通信モジュールが取り付けられ、電力搬送波方式により、採鉱ロボットと外界の双方向高速データ伝送及び通信を実現する。浮力調節装置によりＤＳＡＭＶの重力と浮力の関係のバランスをとり、推進器により姿勢及び重量の補助制御を行い、さらには沈降によって回収不能となる問題を解決することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の全体構造概略図である。
【図２】本発明の着座式鉱物積替処理センターの全体構造概略図である。
【図３】本発明の着座式鉱物積替処理センターの局所構造概略図である。
【図４】本発明の自律式採鉱ロボット（ＤＳＡＭＶ）の集鉱クローラが閉じている構造概略図である。
【図５】本発明の自律式採鉱ロボット（ＤＳＡＭＶ）の集鉱クローラが開いている構造概略図である。
【００１９】
図３は揚鉱、荷卸、バラスト積載、充電及び通信の過程を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を基に本発明についてさらに説明する。
【実施例１】
【００２１】
図１、図２及び図３に示す通り、深海多金属団塊鉱床採鉱作業システムであって、具体的には、採鉱プラットフォーム１、揚鉱管システム２、採鉱ロボット３（ＤＳＡＭＶ）、着座式鉱物積替処理センター５を含み、揚鉱管システム２は揚鉱管６及びスラッジポンプ１３を含み、揚鉱管６内には新規鉱物上昇管７及び尾鉱下降管８がそれぞれ設置されており、新規鉱物上昇管７及び尾鉱下降管８はいずれも垂直方向に沿って配置して設けられ、スラッジポンプ１３は着座式鉱物積替処理センター５の底部の中心位置（及び新規鉱物庫１２内）に設置されて、新規鉱物上昇管７と接続され、ＤＳＡＭＶが採集した鉱物資源を採鉱プラットフォーム１まで揚げて加工処理が行われる。揚鉱管６の頂端は採鉱プラットフォーム１と接続され、揚鉱管６の底端は自在継手を介して着座式鉱物積替処理センター５と接続されている。
【００２２】
着座式鉱物積替処理センター５は円柱体構造として設置され、採鉱ロボット３が採集した鉱物の積替及び揚鉱を行い、着座式鉱物積替処理センター５の内部には６自由度プラットフォームが設置されており、内部の６自由度プラットフォームは６つのブロックに等分された、断面が扇形を呈する柱体構造として設置され、各自由度プラットフォームには積替センター出入口１４が設置されており、６自由度プラットフォームの下の方には対応し合う６つの扇形採鉱エリア４が設けられており、採鉱ロボット３は扇形採鉱エリア４内で作業を行い、ＤＳＡＭＶは積替センター出入口１４に沿って出入りする。
【００２３】
６自由度プラットフォームには尾鉱庫９及び新規鉱物庫１２が上から下に順に設置されており、尾鉱庫９の出口及び新規鉱物庫１２の入口部分には上ベルトコンベア１０及び下ベルトコンベア１１がそれぞれ設置されており、上ベルトコンベア１０の前端は尾鉱庫９の出口に面して設置され、下ベルトコンベア１１の末端は新規鉱物庫１２の入口に面して設置され、上ベルトコンベア１０の末端及び下ベルトコンベア１１の前端は採鉱ロボット３を介して繋げられる。着座式鉱物積替処理センター５は、ＤＳＡＭＶの荷卸と同時に、並行して等重量の尾鉱をバラストチャンバー内に注入し、採鉱中は、鉱物量の変化に基づき、ベルトコンベアの輸送方式を用いて、尾鉱を海底にまいて埋戻しを行う。この種のバラスト調節方式はバラストチャンバーを密封する必要がなく、大きな範囲で浮力調節を行うことができ、回数制限なしに繰り返し利用でき、且つ尾鉱が均等に埋め戻されるため、海底の環境保護に有利である。
【００２４】
着座式鉱物積替処理センター５の内部には、採鉱ロボット３に電力を補充する、海底無線充電パイルが設置されている。
【００２５】
採鉱ロボット３はクローラ式採鉱ロボット３として設置され、ＤＳＡＭＶは新型深海採鉱システムのコア装備であり、海底多金属団塊鉱床の採集及び輸送の任務を担い、それにはクローラ駆動方式及び自律式作業モードを採用し、採鉱ロボットのアンビリカルケーブルや鉱物輸送用フレキシブルパイプを排除しており、採鉱ロボット３のＤＳＡＭＶの底部にはバッテリーチャンバー２４及び制御センター２５が設置されており、作業時にはバッテリーチャンバー２４内にバッテリーを携帯し、採集した鉱物は鉱物チャンバーで担う。採鉱ロボット３の上方には鉱物チャンバーが設けられ、鉱物チャンバーの内部には新規鉱物チャンバー１６及び尾鉱チャンバー１８がプッシュプレート１７によって隔てられて形成され、採鉱ロボット３の鉱物チャンバーのプッシュプレート１７と対応し合う位置にはスライドレールが設置されており、プッシュプレート１７はスライドレール内に可動的に嵌設され、プッシュプレート１７はモーターにより駆動され、スライドレールに沿って前後移動し、プッシュプレート１７の前後移動により新規鉱物チャンバー１６と尾鉱チャンバー１８の体積の相対的変化が制御される。
【００２６】
採鉱ロボット３の鉱物チャンバーの底部には集鉱クローラ１５が敷設され、集鉱クローラ１５が開くと新規鉱物チャンバー１６が開かれ、集鉱クローラ１５が閉じると新規鉱物チャンバー１６が閉じられる。
【００２７】
採鉱ロボット３の尾鉱チャンバー１８のチャンバー開口部には集鉱クローラ１５と対応し合う尾鉱プレート１９が設置されており、尾鉱プレート１９の頂端は回転軸により尾鉱チャンバー１８に可動的に取り付けられている。
【００２８】
採鉱ロボット３には浮力調節装置２２が設置されており、浮力調節装置２２は連通し合う２方向シリンダ及びオイルブラダを含み、電磁弁により２方向シリンダとオイルブラダの間の油路の開閉を制御し、２方向シリンダとオイルブラダの間の油量を変えることにより、浮力の大きさを調節する。マニュアルラインセンサ２０によりＤＳＡＭＶの姿勢情報、上部荷重情報を取得し、マニュアルラインセンサ２０の情報及び超軟底質の圧縮せん断支持力モデルに基づき、浮力及び重力並びに浮力中心位置の調節を行い、本プログラムではスライディングモード制御アルゴリズム及び調整ポリシーを採用し、ＤＳＡＭＶの姿勢制御の安定性を確保する。
【００２９】
採鉱過程において担う鉱物量は常に変化するうえに、衝撃も存在するため、ＤＳＡＭＶ全体の重量を一定又は小さな範囲内の変動に維持し、超軟底質の圧縮せん断支持力に対する外乱を減らすことは、車体の傾斜及び沈降を回避するうえで極めて重要である。採鉱ロボット３には推進器２１も設置され、推進器２１は採鉱ロボット３の両側に沿って対称に配置して設置された２組のプロペラであり、ＤＳＡＭＶ上部の４角に追加した４つのプロペラ推進器２１により、姿勢及び重量の補助制御を行えるだけでなく、沈降によって回収不能となる問題を解決することもできる。
【００３０】
採鉱ロボット３には無線受電モジュール及び無線結合型電力搬送波双方向通信モジュールが取り付けられ、電力搬送波方式により、採鉱ロボット３と外界の双方向高速データ伝送及び通信を実現する。
【００３１】
図４及び図５に示す通り、具体的な稼働過程は次の通りである。
【００３２】
着座式鉱物積替処理センター５の出入り口が開き、自律式採鉱ロボット３のＤＳＡＭＶが積替センター出入口１４に沿って扇形採鉱エリア４に入り、このとき、採鉱ロボット３のＤＳＡＭＶのプッシュプレート１７は鉱物チャンバーの最先端にあり、ＤＳＡＭＶの尾鉱チャンバー１８には尾鉱が満載されている。ＤＳＡＭＶの鉱物チャンバーの集鉱クローラ１５が開くと、新規鉱物チャンバー１６が開いた状態になり、ＤＳＡＭＶが扇形採鉱エリア４内で採鉱作業を行い、採集した新規鉱物は集鉱クローラ１５に沿って新規鉱物チャンバー１６内に向かって輸送され、新規鉱物チャンバー１６の鉱物量が増加するにつれて、鉱物チャンバー内のプッシュプレート１７がモーターの駆動下でスライドレールに沿って後方へ移動し、これにより、尾鉱チャンバー１８内の尾鉱が尾鉱プレート１９の底部の開かれた開口部に沿ってチャンバーの外に排出され、集鉱しながら放出することが実現する。マニュアルラインセンサ２０は、新規鉱物チャンバー１６及び尾鉱チャンバー１８のチャンバー底部の応力状況をリアルタイムで検出し、且つ情報をＤＳＡＭＶの制御センター２５に伝達し、プッシュプレート１７のプッシュ速度を制御して、集鉱及び放出の動的平衡を保証する。
【００３３】
採鉱中、採鉱ロボット３のＤＳＡＭＶの重力と浮力の関係に変化が生じた場合、ロボットの両側に対称に配置された浮力調節装置２２が作動を開始し、オイルブラダの大きさを調節することにより浮力を制御する。浮力の増大が必要な場合、電磁弁は中央位置にあり（各油口部は閉じた状態にある）、駆動モーターがポンプの作動を駆動し、圧力センサが検出した圧力値が要求に達したとき、電磁弁に変位が生じて油路が導通し、ポンプが油を２方向シリンダのオイルチャンバーからオイルブラダに汲み上げ、オイルブラダの体積が増大し、浮力調節装置２２の体積が増大して浮力が増加し、変位センサがピストンの位置をリアルタイムで検出し、油量の変化を精確に制御して、要求が満たされると、電磁弁に変位が生じて油路が閉じ、駆動モーターが停止する。
【００３４】
浮力の減少が必要な場合、電磁弁は中央位置にあり、駆動モーターがポンプの作動を駆動し、圧力センサが検出した圧力値が要求に達したとき、電磁弁に変位が生じて油路が導通し、２方向シリンダのオイルチャンバーの低圧油がピストンチャンバーの高圧海水を押動することができ、これによりポンプが作動を必要とせず、一方向絞り弁により流速を制御するだけで、オイルブラダからオイルチャンバーへの油液輸送を実現することができる。
【００３５】
浮力調節装置２２の体積が減少して浮力が減少すると、変位センサがピストンの位置をリアルタイムで検出し、油量の変化を精確に制御して、要求が満たされると、電磁弁に変位が生じて油路が閉じ、電磁弁が中央位置に移動して、駆動モーターが停止する。そのうち、圧力センサと圧力センサは、オイルブラダと２方向シリンダのオイルチャンバーの油圧に対するリアルタイムモニタリングを行うことができる。
【００３６】
採鉱中、採鉱ロボット３のＤＳＡＭＶが海底に沈み、駆動クローラ２３が正常作動できなくなった場合には、推進器２１のプロペラが作動を開始してＤＳＡＭＶを穴から出させる。採鉱ロボット３のＤＳＡＭＶの駆動クローラ２３が海底から引き出され、駆動クローラ２３が正常作動可能である場合、推進器２１のプロペラが作動を停止する。
【００３７】
採鉱終了時には、採鉱ロボット３のＤＳＡＭＶの新規鉱物チャンバー１６が既に満杯となり、尾鉱チャンバー１８が空にされて尾鉱プレート１９が閉じ、集鉱クローラ１５がしまわれて閉じる。このとき、ロボットは着座式鉱物積替処理センター５の出入口から着座式鉱物積替処理センター５に入り、揚鉱、荷卸、バラスト積載、充電及び通信を行う。即ち、採鉱ロボット３のＤＳＡＭＶが着座式鉱物積替処理センター５の指定位置に入った後、チャックに固定され、対応する新規鉱物庫１２の入口と尾鉱庫９の出口が開き、充電、通信を行いつつ、海底無線充電パイルにより採鉱ロボット３に電力を補充し、且つ荷卸及びバラスト積載が行われる。即ち、ＤＳＡＭＶは上ベルトコンベア１０の右端及び下ベルトコンベア１１の右端に停まり、ＤＳＡＭＶの新規鉱物チャンバー１６の集鉱クローラ１５が開き、新規鉱物チャンバー１６が開いた状態となり、ＤＳＡＭＶが採集した新規鉱物を下ベルトコンベア１１上に降ろし、下ベルトコンベア１１に沿って新規鉱物庫１２内まで輸送され、粉砕、攪拌を経ると、スラッジポンプ１３が稼働して採集した新規鉱物を新規鉱物上昇管７に沿って海上の採鉱プラットフォーム１まで揚げる。これと同時に、海上の採鉱プラットフォーム１で生じた等量の尾鉱がロボットの尾鉱チャンバー１８に運ばれる。即ち、採鉱プラットフォーム１上の採鉱船が選鉱処理した後の尾鉱が尾鉱下降管８を通って着座式鉱物積替処理センター５の尾鉱庫９内に降ろされ、上ベルトコンベア１０に沿ってＤＳＡＭＶの尾鉱チャンバー１８内まで水平輸送されることで、ＤＳＡＭＶの荷卸と同時に、並行して等重量の尾鉱を尾鉱チャンバー１８内に注入してバラスト積載を行うことが実現し、採鉱中は、鉱物量の変化に基づき、ベルトコンベアの輸送方式を用いて、尾鉱を海底にまいて埋戻しを行うが、このときロボット内のプッシュプレート１７は一番左端まで移動しており、新規鉱物チャンバー１６は空にされ、新規鉱物チャンバー１６の体積は０であり、ロボットには尾鉱が満たされている。この種のバラスト調節方式はバラストチャンバー（尾鉱チャンバー１８）を密封する必要がなく、大きな範囲で浮力調節を行うことができ、回数制限なしに繰り返し利用でき、且つ尾鉱が均等に埋め戻されるため、海底の環境保護に有利である。
【００３８】
なお、上述は本発明を限定するものでは決してなく、本技術分野の当業者であれば本発明の実質的な範囲を逸脱せずにいくらかの変更、改造、追加又は置換を行うことが可能であり、それらの改良及び修飾は本発明の保護範囲に属すると見なされるべきである。
【符号の説明】
【００３９】
１  採鉱プラットフォーム
２  揚鉱管システム
３  採鉱ロボット
４  扇形採鉱エリア
５  着座式鉱物積替処理センター
６  揚鉱管
７  新規鉱物上昇管
８  尾鉱下降管
９  尾鉱庫
１０  上ベルトコンベア
１１  下ベルトコンベア
１２  新規鉱物庫
１３  スラッジポンプ
１４  積替センター出入口
１５  集鉱クローラ
１６  新規鉱物チャンバー
１７  プッシュプレート
１８  尾鉱チャンバー
１９  尾鉱プレート
２０  マニュアルラインセンサ
２１  推進器
２２  浮力調節装置
２３  駆動クローラ
２４  バッテリーチャンバー
２５  制御センター
【図１】
2021515122.tif 000003
【図２】
2021515122.tif 000004
【図３】
2021515122.tif 000005
【図４】
2021515122.tif 000006
【図５】
2021515122.tif 000007
【国際調査報告】
2021515122.tif 000008
2021515122.tif 000009
2021515122.tif 000010
2021515122.tif 000011
2021515122.tif 000012