(57)【要約】【課題】  低接地圧型移動車両と低反動型マニピュレータを組み合わせることにより、対人地雷等の低荷重で爆発するような対人地雷等の地雷原でも走行して、地雷を探査できる地雷探査システムを提供する。【解決手段】  地雷探知装置において、接地圧力が１５ｈＰａ以上で３００ｈＰａ以下で接地可能な低接地圧型移動車両に、系外に対して発生する力とモーメントがゼロになるように相殺移動部を動かしながら移動部を移動させる低反動型移動ユニットを搭載し、該低反動型移動ユニットの前記移動部に地雷探知センサを配設する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
接地圧力が１５ｈＰａ以上で３００ｈＰａ以下で接地可能な低接地圧型移動車両に、系外に対して発生する力とモーメントがゼロになるように相殺移動部を動かしながら移動部を移動させる低反動型移動ユニットを搭載し、該低反動型移動ユニットの前記移動部に地雷探知センサを配設したことを特徴とする地雷探知装置。
【請求項２】
前記低接地圧型移動車両は、複数の空気入りタイヤを軸心方向に隣接して配設したタイヤ列で荷重を支持させると共に、前記空気入りタイヤの内部圧を０．３ｈＰａ以上１００ｈＰａ以下にしたことを特徴とする請求項１記載の地雷探知装置。
【請求項３】
前記低反動型移動ユニットは、移動部と相殺移動部を有し、前記移動部の動きによって生じる、重心の変化量、運動量の時間的変化量及び角運動量の時間的変化量の少なくとも一つを相殺するように、相殺移動部の動きを操作して、前記低反動型移動ユニットの系全体としては、重心の変化量、運動量の時間的変化量及び角運動量の時間的変化量の少なくとも一つがゼロになるように制御されることを特徴とする請求項１又は２記載の地雷探知装置。
【請求項４】
前記地雷探知装置の接地部分で囲われた範囲内において、地雷探査センサを水平方向の移動を含む移動を行って、地雷探知作業を行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の地雷探査装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の地雷探知装置を有線で支援装置に接続し、該支援装置によって、前記地雷探知装置の駆動部を有線で遠隔制御すると共に、該有線から地雷探知に関するデータを前記支援装置で受けて解析することを特徴とする地雷探知システム。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の地雷探知装置において、前記低接地圧型移動車両の代わりに、接地圧力が１５ｈＰａ以上で３００ｈＰａ以下で接地可能な低接地圧型支持構造体を設けると共に、前記低接地圧型支持構造体を移動する移動手段を設けた支援装置を備え、該支援装置によって、前記地雷探知装置の駆動部を有線で遠隔制御すると共に、該有線から地雷探知に関するデータを前記支援装置で受けて解析することを特徴とする地雷探知システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地雷原において、地雷を探知する地雷探知装置及び地雷探知システムに関する。より詳細には、低接地圧型移動車両や低接地圧型支持体と低反動型マニピュレータを組み合わせることにより、地雷原内で自走用や移動して地雷を探知することができる地雷探知装置及び地雷探知システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、多くの紛争地域や紛争終結地域においては、残されている地雷や不発弾等の爆発物を除去する必要があり、安全に効率よく除去する地雷処理装置及び地雷処理システムが求められている。この地雷処理を行うのに先立って、地雷の探知が必要であり、地雷原等の地雷が埋設してある地域で安全を確保しながら、地雷の有無及びその位置を探知する地雷探知装置や地雷探知システムが必要となる。
【０００３】
この地雷探知システムの一つとして、ヘリコプターあるいは飛行船あるいは気球等の飛行体を母船とし、その母船から光ファイバケーブルを垂らし、その先端にＴＮＴ蒸気による蛍光反応センサを搭載したセンサ部を固定して地雷を探査する地雷探査システムが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
この地雷探査システムでは、併設した距離センサの検出距離により、光ファイバケーブルの長さを自動調節し、地面との距離を地上数ｃｍ〜数十ｃｍの一定に保持させるので、地面と非接触であるという利点や誤爆による被害が母船にまで達せず被害を最小限に止めることができるという利点があるが、これらの利点を活かすためには、風等の影響を排除する必要があり、光ファイバケーブルの長さの自動調節機能や母船の位置及び高さ保持機能において、高い精度が要求され高度な制御技術が必要になるという問題がある。
【０００５】
また、地雷探知装置の一つとして、上部本体とスライド可能な下部本体と、伸縮自在の歩行脚とを有する歩行型埋設爆発物探知装置において、上部本体に埋設爆発物探知用複合センサを設けると共に、上部本体と下部本体の歩行脚の着地部材に埋設爆発物回避センサを設けて、直進歩行しながら、無線により離れた地域に配置された受信手段に情報を伝達し、有人による危険な爆発物探知作業に代わってロボット技術的による無人作業を行う歩行型埋設爆発物探知装置が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００６】
しかしながら、この歩行型埋設爆発物探知装置においては、歩行脚の着地前に、磁気センサなどからなる埋設爆発物回避センサで一々爆発物の探知作業を行って、爆発物を探知した場合には、爆発物が無い領域まで下部本体を移動させるという回避行動をする必要がある。
【０００７】
また、地雷探知装置の一つとして、複数脚で不整地歩行するロボット本体に、地雷探知器を設けたマニピュレータを備えて、ロボット本体の前方の地雷探知を行いながら、探知された地雷を避ける歩行制御を行って所定の領域の地雷を探知する地雷探知ロボットも提案されている（例えば、特許文献３参照。）。
【０００８】
しかしながら、この探知された地雷を回避しながら歩行するためには、高度な制御が必要となる上に、探査領域に対する地雷探知ロボットの位置が、地雷回避のために計画時の位置からずれてしまうという問題がある。
【０００９】
一方、複数の空気入りタイヤを取り付け、この空気入りタイヤの内部圧力を大気圧と同等又は若干高くし、また、接地面積を大きくして、接地圧力を著しく小さくして、万一、地雷に乗り上げても地雷の爆発を回避できる低接地圧型の地中探査装置用移動台車が提案されている（例えば、特許文献４参照。）。
【００１０】
この低接地圧型の移動車両は地雷原の移動に適しているが、搭載した地雷探知センサ等を移動させると、この移動に伴い系全体の重心位置が変化してしまうため、静止状態に対してモーメントが発生し、各空気入りタイヤに加わる荷重が異なってくる。また、地雷探知センサを移動させる時に、この移動に伴う反動が生じるため、この反動に起因する力やモーメントによる荷重も各空気入りタイヤに加わることになる。
【００１１】
これらの荷重により、内部空気圧が低い空気入りタイヤに歪みが生じ、探知センサと地面との距離が変化したりして正確に計測ができなくなるという問題や荷重が大きい場合には、踏み付けた地雷が爆発するおそれも生じるという問題がある。
【特許文献１】特開２００１−２２１５９６号公報
【特許文献２】特開２００２−１３１４４４号公報
【特許文献３】特開２００３−１４８８９９号公報
【特許文献４】特開平８−１７８６００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、低接地圧型移動車両又は低接地圧型支持体と低反動型マニピュレータを組み合わせることにより、対人地雷等の低荷重で爆発するような爆発物がある地雷原でも自走や移動して、地雷を探知できる地雷探知装置及び地雷探知システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の目的を達成するための本発明の地雷探知装置は、接地圧力が１５ｈＰａ以上で３００ｈＰａ以下で接地可能な低接地圧型移動車両に、系外に対して発生する力とモーメントがゼロになるように相殺移動部を動かしながら移動部を移動させる低反動型移動ユニットを搭載し、該低反動型移動ユニットの前記移動部に地雷探知センサを配設して構成される。
【００１４】
接地圧力が、１５ｈＰａより小さいと、容易に移動できず、３００ｈＰａより大きいと、地雷を踏んだ時に爆発する可能性が生じる。
【００１５】
この構成によれば、低接地圧型移動車両によって、地雷原等の地雷探査領域を走行することができ、また、低接地圧であるので、地雷に乗り上げても爆発を回避できる。更に、低反動型移動ユニットを使用して、この移動部に配設した地雷探知センサを走査（スキャン）させて地雷探知を行うので、地雷探知センサの移動時に、低反動型移動ユニットから系の外、即ち、低接地圧型移動車両に作用する力とモーメントをゼロ又はゼロに近い状態にすることができるので、この走査時において低接地圧型移動車両の接地部位における荷重増加を回避できる。従って、例え、地雷に乗り上げた状態で地雷探知センサを移動させて、地雷探知用の走査を行っても荷重の増加が殆ど無いので、その地雷の爆発を回避できる。
【００１６】
そのため、特別な地雷回避のための制御を行う必要がなくなるので、歩行脚用の地雷回避のための地雷探知センサや回避用の機構や制御プログラムが不要になり、システムを簡素化でき、軽量化及び低コスト化を図ることができる。
【００１７】
そして、上記の地雷探知装置における低接地圧型移動車両は、内部圧力が小さい風船タイヤ等を車軸に装着することで実現できるが、好ましくは、低接地圧型移動車両は、複数の空気入りタイヤを軸心方向に隣接して配設したタイヤ列で荷重を支持させると共に、前記空気入りタイヤの内部圧を０．３ｈＰａ以上１００ｈＰａ以下にして構成する。
【００１８】
この空気入りタイヤを複数、好ましくは多数、隣接配置する構成によって、小石や地雷等を踏んで凹部が発生し，内部圧力が増加した空気入りタイヤにおける圧力増加分を隣接する空気入りタイヤを通じて分散できるので、局部的な接地圧力の増加を回避できる。
【００１９】
なお、内部圧を０．３ｈＰａより小さくすると、空気入りタイヤの形状維持が難しくなり、移動に支障を来すようになり、１００ｈＰａより大きくすると、地雷を踏んだ時に、爆発する可能性が生じる。
【００２０】
また、上記の地雷探知装置において、前記低反動型移動ユニットは、移動部と相殺移動部を有し、前記移動部の動きによって生じる、重心の変化量、運動量の時間的変化量及び角運動量の時間的変化量の少なくとも一つ、好ましくは全部を相殺するように、相殺移動部の動きを操作して、前記低反動型移動ユニットの系全体としては、重心の変化量、運動量の時間的変化量及び角運動量の時間的変化量の少なくとも一つがゼロになるように、好ましくは、全部がゼロになるように、制御されるように構成される。
【００２１】
そして、２方向の移動に関して低反動となるように構成する場合には、前記低反動型移動ユニットは、直線移動する第１移動部と第１相殺移動部を有し、前記第１移動部の動きによって生じる、重心の変化量、運動量の時間的変化量及び角運動量の時間的変化量の少なくとも一つ、好ましくは全部を相殺するように、前記第１相殺移動部の動きが操作され、前記低反動型移動ユニットの系全体としては、重心の変化量、運動量の時間的変化量及び角運動量の時間的変化量の少なくとも一つがゼロになるように、好ましくは、全部がゼロになるように、制御される第１直線移動ユニットを備えて構成する。
【００２２】
２方向の移動に関して低反動となるように構成する場合には、前記低反動型移動ユニットは、前記第１直線移動ユニットにおける第１移動部の移動方向と直交する方向に直線移動する第２移動部と第２相殺移動部を有し、前記第２移動部の動きによって生じる、重心の変化量、運動量の時間的変化量又は角運動量の時間的変化量の少なくとも一つ、好ましくは全部を相殺するように、前記第２相殺移動部の動きが操作され、前記低反動型移動ユニットの系全体としては、重心の変化量、運動量の時間的変化量及び角運動量の時間的変化量の少なくとも一つがゼロになるように、好ましくは、全部がゼロになるように、制御される第２直線移動ユニットを備えて構成する。
【００２３】
３方向の移動に関して低反動となるように構成する場合には、前記低反動型移動ユニットは、前記第１直線移動ユニットにおける第１移動部の移動方向と前記第２直線移動ユニットにおける第２移動部の移動方向とのそれぞれに直交する方向に直線移動する第３移動部と第３相殺移動部を有し、前記第３移動部の動きによって生じる、重心の変化量、運動量の時間的変化量及び角運動量の時間的変化量の少なくとも一つ、好ましくは全部を相殺するように、前記第３相殺移動部の動きが操作され、前記低反動型移動ユニットの系全体としては、重心の変化量、運動量の時間的変化量及び角運動量の時間的変化量の少なくとも一つがゼロになるように、好ましくは、全部がゼロになるように、制御される第３直線移動ユニットを備えて構成する。
【００２４】
なお、これらの移動部、相殺移動部、第１移動部、第１相殺移動部、第２移動部、第２相殺移動部、第３移動部、第３相殺移動部の動きの指令を出す制御装置は低接地圧型移動車両に搭載してもよいが、必ずしも、低接地圧型移動車両に搭載する必要はなく、低接地圧型移動車両とは別体で構成される支援装置に配置し、この支援装置側から有線や無線で指令を低接地圧型移動車両側に伝達してもよい。
【００２５】
これらの構成により、低反動型ユニットの系全体としては、移動部の移動によって生じる力やモーメントの発生をゼロ又はゼロに近い値にすることができる。つまり、移動部の移動における反動をゼロまたはゼロに近い低反動とすることができる。
【００２６】
つまり、重心の変化量は、静的なモーメントの発生となるので、これを回避する。また、「質点の運動量の時間的な変化の割合は、これに作用する力に等しい」というニュートンの法則により、力と運動量の時間的変化量との関係及びモーメントと角運動量の時間的変化量が導かれ、運動量の時間的変化に発生する力が等しく、また、角運動量の時間的変化量に発生するモーメントが等しくなるので、低反動型移動ユニットの系全体として運動量の時間的変化及び角運動量の時間的変化量をゼロにすれば，系全体から系外に対して発生する力及びモーメントが殆どゼロになる。
【００２７】
従って、前記移動部の動きによって生じる運動量の時間的変化量及び角運動量の時間的変化量の少なくとも一つ、好ましくは全部を相殺するように、相殺移動部の動きを操作して、前記低反動型移動ユニットの系全体としては、運動量の時間的変化量及び角運動量の時間的変化量の少なくとも一つがゼロになるように制御すれば良いことになる。
【００２８】
また、上記の地雷探知装置において、前記地雷探知装置の接地部分で囲われた範囲内において、地雷探査センサを水平方向の移動を含む移動を行って、地雷探知作業を行うように構成すると、低反動型ユニットを接地部分で囲われた範囲内に配置でき、各接地部分における荷重の均等化及び各接地部分における接地圧力の均等化が容易となる。つまり、前方調査を行う探査装置の場合には、地雷探知センサや移動用の機器が前方に配置されるため、前輪側の荷重が後輪側の荷重よりも大きくなるのに対して、接地部分の内側で移動させる前輪側と後輪側の荷重を略同じにすることができる。そのため、構造がシンプルになる。
【００２９】
そして、上記の目的を達成するための本発明の地雷探知システムは、上記の地雷探知装置を有線で支援装置に接続し、該支援装置によって、前記地雷探知装置の駆動部を有線で遠隔制御すると共に、該有線から地雷探知に関するデータを前記支援装置で受けて解析するように構成される。
【００３０】
地雷探知装置を無線で支援装置に接続してもよく、また、自律型として、地雷探知装置に搭載した制御装置により自己完結型の制御と探知を行い、探知後に探査データを支援装置に転送してもよいが、有線で支援装置に接続することにより、電源や制御装置を地雷探知装置に搭載する必要がなくなるので、著しく軽量化できるようになる。この軽量化は地雷の誤爆に関係する接地圧力の低減に直接関係するのでシステムの成否に関係する非常に重要な要因となる。
【００３１】
あるいは、上記の目的を達成するための本発明の地雷探知システムは、上記の地雷探知装置において、前記低接地圧型移動車両の代わりに、接地圧力が１５ｈＰａ以上で３００ｈＰａ以下で接地可能な低接地圧型支持構造体を設けると共に、前記低接地圧型支持構造体を移動する移動手段を設けた支援装置を備え、該支援装置によって、前記地雷探知装置の駆動部を有線で遠隔制御すると共に、該有線から地雷探知に関するデータを前記支援装置で受けて解析するように構成する。
【００３２】
この構成によれば、地雷探知装置に走行機能が不要になるので、更に軽量化が可能となる。また、走行せずに、クレーン等の地雷探知装置の系外の移動手段を使用するので、走行が困難な場所や途中に走破できない場所があっても、地雷探知作業が可能となる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明の地雷探知装置によれば、接地圧力が１５ｈＰａ以上で３００ｈＰａ以下で接地可能な低接地圧型移動車両によって、地雷原等の地雷探査領域を走行するので、地雷に乗り上げても爆発を回避できる。また、系外への力とモーメントの発生がゼロになるように相殺移動部を動かしながら移動部を移動させる低反動型移動ユニットを使用して、この移動部に配設した地雷探査センサを走査させて地雷探知を行うので、走査時において低接地圧型移動車両の接地部位における荷重増加を回避できる。従って、地雷に乗り上げた状態で地雷探知用の走査を行ってもその地雷の爆発を回避できる。
【００３４】
従って、対人地雷等の低荷重で爆発するような対人地雷等の地雷原でも走行して、安全かつ効率よく地雷探知作業を行うことができる。また、特別な地雷回避のための制御を行う必要がなくなるので、歩行脚用の地雷回避のための地雷探知センサ、回避用の機構、制御プログラムが不要になり、システムを簡素化でき、軽量化及び低コスト化を図ることができる。
【００３５】
そして、本発明の地雷探知システムによれば、地雷探査装置を有線で支援装置に接続して駆動及びデータの収集を行うことにより、電源や制御装置を地雷探知装置に搭載する必要がなくなるので、著しく軽量化できるようになる。
【００３６】
また、低接地圧型支持構造体とこれを移動する移動手段を設けた支援装置を設けて、この支援装置によって地雷探知装置の駆動及びデータの収集を行うことにより、地雷探知装置に走行機能が不要になるので、更に軽量化が可能となる。また、走行せずに、クレーン等の地雷探知装置の系外の移動装置を使用するので、走行が困難な場所や途中に走破できない場所があっても、探知作業が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下図面を参照して本発明に係る地雷探知装置及び地雷探知システムの実施の形態について説明する。
【００３８】
図１に示すように、本発明に係わる第１の実施の形態の地雷探知システム１は、地雷探知装置２とこれを支援する支援装置３とからなり、地雷探知装置２は有線４で支援装置３に接続し、この支援装置３は例えば，クレーン車等の指令車両（図示しない）に搭載され、この支援装置３によって、地雷探知装置２の駆動部を有線で遠隔制御し、また、地雷探知装置２で検出した地雷探知に関するデータを有線４を通じて支援装置２で受けて解析するように構成される。
【００３９】
そして、この地雷探知装置２は、低接地圧型移動車両１０に低反動型移動ユニット２０を搭載し、この低反動型移動ユニット２０の移動部に地雷探知センサ３０を配設して構成される。この地雷探知センサ３０は、小型・高性能ベクトルレーダ型センサである超広帯域ベクトル型複合センサを使用する。このセンサは磁気センサと地中レーダの複合型センサである。
【００４０】
この低接地圧型移動車両１０は、図３〜図７に示すように、タイヤ列１１で荷重を支持させる。このタイヤ列１１は、図１に示すように、大型の低圧タイヤ１２を複数個並列に配置して形成したり、図３〜図５に示すように、複数の空気入りタイヤ１３を軸心方向に隣接して連続的に併設したり、図６及び図７に示すように、横長の中空円筒体１４の内部を多数のドーナツ板状の隔壁１４ａによって仕切り、複数の空気室１５を隣接させたりして、形成される。なお、この空気入りタイヤ１３や中空円筒体１４は合成ゴム等の気密性と可撓性を有する材料で形成される。
【００４１】
そして、その対象とする地雷の種類によって厳密な接地圧力は異なるが、接地圧力が１５ｈＰａ以上で３００ｈＰａ以下で接地可能となるように、タイヤ列１１を形成する低圧タイヤ１２，空気入りタイヤ１３，中空円筒体１４の内部圧を設定する。この範囲内の接地圧力により、容易に移動することができ、しかも、地雷を踏んだ時に爆発しないようにすることができる。なお、この範囲内の低い方に設定すれば、３ｋｇ程度の荷重（７８．５ｈＰａ程度の圧力）で爆発する対人地雷に対しても、十分対応できる。
【００４２】
また、低圧タイヤ１２，空気入りタイヤ１３，中空円筒体１４の内部圧は、接地面積と、地雷探知装置２の重量と接地圧力とタイヤの形状保持の抗力等によって定まるが、０．３ｈＰａ以上１００ｈＰａ以下の範囲内に設定する。この範囲内の内部圧により、タイヤの形状維持が可能になり、移動に支障が生じることがなくなる。また、地雷を踏んだ時の爆発を回避できるようになる。
【００４３】
そして、この空気入りタイヤ１３や空気室１５を隣接させて配置する構成によって、小石や地雷等を踏んで凹部が発生して、空気入りタイヤ１３や空気室１５の内部圧力が増加するが、この圧力増加分を、隣接する空気入りタイヤ１３や空気室１５を通じて分散できるので、局部的な接地圧力の増加を回避できる。
【００４４】
つまり、空気入りタイヤ１３（又は空気室１５）が隣接していることにより、一つの空気入りタイヤ１３が凹んで、圧力が高くなるとこの圧力が隣接する空気入りタイヤ１３に伝達し、各空気入りタイヤ１３に分散するので、各空気入りタイヤ１３の内部圧力が均等化し、局部的に大きな接地圧力が生じるのを防止できる。
【００４５】
なお、低接地圧型移動車両１０として、実験用であるが、低圧タイヤ１２を用いて、例えば、前部移動モジュールをステアリング駆動用のステアリングモータ（１００Ｗ）、ロール軸受け関節、アッカーマンリンク機構ステアリング等で構成し、後部移動モジュールを動輪駆動用の駆動モータ（７５０Ｗ）、デファレンシャルギア等で構成し、直径４３ｃｍ、幅１９ｃｍ、空気圧１００ｈＰａの低圧タイヤ１２を前後それぞれ４輪設けて、全長２４５ｃｍ、全幅１６０ｃｍ、全高９０ｃｍ、質量２００ｋｇ、移動速度２ｋｍ／ｈのセンサ運用移動装置を製作し、満足する走行性能や対地雷性能を得た。
【００４６】
この構成の低接地圧型移動車両１０によれば、接地圧力が小さいので、地雷に乗り上げても爆発を回避できる。また、低圧タイヤ１２，空気入りタイヤ１３，中空円筒体１４のにより振動を吸収できるので、車両移動時の地雷探知センサ３０に対する振動を減少して、このセンサ等への悪影響を未然に回避できる。また、逆に地雷探知センサ３０の移動によって生じる微細な振動等を吸収できるので、接地部分に対する圧力伝播を減少し、接地圧の変化を防止できる。
【００４７】
また、図５及び図７に示すように、タイヤ列１１が地面５の凹凸を吸収できるので、低反動型移動ユニット２０と地面５との間を略一定に保持することができる。例えば、地面５に小石等の障害物５ａが有った場合に、この障害物５ａに接するタイヤ部分が空気圧及びタイヤ自体の抗力に抗して凹み、それ以外のタイヤは地面に接しているので、地面５と搭載した低反動型移動ユニット２０との距離をほぼ一定に保持することができる。
【００４８】
次に低反動型移動ユニットについて説明する。
【００４９】
先ず、最初に低反動型移動ユニットの原理について、直線移動の場合の説明図である図８及び図９を参照しながら説明する。図８は、移動部２１に対して相殺移動部２２が一つの場合であり、図９は移動部２１に対して相殺移動部２２が二つの場合である。この直線移動を実現する機構としては、ボールネジ、ラックアンドピニオン、あるいは、ベルト等の利用が考えられる。
【００５０】
図８では、移動部２１が矢印ａ方向に移動すると同時に、それと反対方向の矢印ｂ方向に相殺移動部２２が移動し、図９では、移動部２１が矢印ａ方向に運動すると同時に、それと反対の矢印ｂ方向に２個の相殺移動部２２が移動する。
【００５１】
この低反動型移動ユニット２０は、移動部２１を移動させる時に、この移動部２１の動きによって生じる、重心の変化量、運動量の時間的変化量及び角運動量の時間的変化量の少なくとも一つ、好ましくは全部を相殺するように、相殺移動部２２の動きを操作して、低反動型移動ユニット２０の系全体としては、重心の変化量、運動量の時間的変化量及び角運動量の時間的変化量の少なくとも一つ、好ましくは、全部がゼロになるように、制御するように構成される。
【００５２】
低反動型ユニット２０の系全体として、重心の変化量をゼロにすると、移動部２１の移動によって生じる重心の変化に伴うモーメントの発生をゼロにすることができる。
【００５３】
また、運動量の時間的変化量、即ち、移動部２１の質量と加速度の積を相殺するように、相殺移動部２２の動きを操作して、系全体としての運動量の時間的変化量をゼロになるように、制御するように構成される。この系全体として運動量の時間的変化をゼロにすると、「質点の運動量の時間的な変化の割合は、これに作用する力に等しい」というニュートンの法則により、系全体として外部に作用する力がゼロとなる。
【００５４】
この移動部２１の重心の変化量と運動量の時間的変化量をゼロにするには、例えば、相殺移動部２２の質量の和、即ち、全体の質量を移動部２１の質量と同じにし、相殺移動部２２の移動方向を移動部２１の移動方向ａと逆方向ｂにして、相殺移動部２２の移動に際しての加速度を移動部２１の加速度と同じにする制御をすれば良いことになる。移動部２１の移動機構への指令と同時に相殺移動部２２の移動機構へ指令を出すことにより、このことは容易に実現できる。
【００５５】
次に、移動部２１の移動に伴う角運動量の時間的変化量についてであるが、移動部２１が直線移動する場合には、この移動部２１の移動よって直接には、角運動量の時間的変化は生じないが、この移動部２１を移動するためのメカニズムである移動手段に回転部分、即ち、モータやボールネジ部等を用いている場合には、この移動手段に角運動量の時間的変化が生じるので、この角運動量の時間的変化量を、相殺移動部２２の移動手段の角運動量の時間的変化量で相殺するように構成する。
【００５６】
この系全体として角運動量の時間的変化をゼロにすると、運動量の時間的変化と同様に、系全体として外部に作用するモーメントがゼロとなる。
【００５７】
この移動部２１の角運動量の時間的変化量をゼロにするには、例えば、相殺移動部２２の移動手段の慣性モーメントの和を移動部２１の移動手段の慣性モーメントと同じにし、相殺移動部２２の回転方向を移動部２１の回転方向と逆方向ｂにして、相殺移動部２２の移動に際しての角加速度を移動部２１の角加速度と同じにする制御をすれば良いことになる。移動部２１の移動機構への指令と同時に相殺移動部２２の移動機構へ指令を出すことにより、このことは容易に実現できる。なお、地雷探知センサ３０を回転させる等で移動部２１を回転させる場合には、この移動部２１の角運動量の時間的変化量についても、相殺移動部２２の回転等によって相殺するように構成する。
【００５８】
また、通常は、重心の変化量、運動量の時間的変化量、角運動量の時間的変化量の順で、低反動型ユニット２０から系外に作用する力やモーメントのが小さくなるので、この順で、系全体としてはそれぞれがゼロになるような構成を行う。なお、全部をゼロにすることが難しい場合や発生する力やモーメントの大きさが問題とならない場合は、一つ又は二つをゼロにする。
【００５９】
この場合に、相殺移動部２２が一つの場合には、図８に示すように、移動部２１と相殺移動部２２が同一直線上を逆方向に動くように構成し、相殺移動部２２が二つの場合には、図９に示すように、移動部２１と相殺移動部２２を同一平面上に配置して、移動部２１と相殺移動部２２が逆方向に動くように構成すると、移動手段等も単純化でき、構成及び制御を単純化できる。
【００６０】
次に、直交３自由度の低反動型ユニット２０について説明する。
【００６１】
図１０〜図１２は、直交３自由度の低反動型ユニット２０の構成を示す図であり、Ｘ方向とＹ方向に関しては、相殺移動部２２ｘ，２２ｙがそれぞれ二つで、Ｚ方向に関しては、相殺移動部２２ｚは一つで構成される。
【００６２】
そして、図１０及び図１１では、Ｘ及びＹ方向に関しては、ボールネジを３本用い、移動部２１ｘ，２１ｙ用のボールネジ２５ｘ，２５ｙと相殺移動部２２ｘ，２２ｙ用のボールネジ２６ｘ，２６ｙをそれぞれ反対方向に回転させることにより、移動部２１や相殺移動部２２の直線運動を実現している。これにより、ボールネジやこのボールネジを駆動するためのモータ（図示せず）の回転に関しても各角運動量の時間的変化量をゼロにして、低反動を実現できる。
【００６３】
また、Ｚ方向に関しては、ラックアンドピニオン方式を採用し、第５正逆回転モータ２３ｚを時計及び反時計方向に回転させることにより、一方のラック２７とその下端に取り付けた磁気探知センサ３０からなる移動部２１ｚが昇降すると同時に、他方のラック２８とカウンタウエイト２９からなる相殺移動部２２ｚが、反対方向に運動する。
【００６４】
この図１０及び図１１の低反動型ユニット２０の動作について説明する。
【００６５】
図１１において、Ｘ方向の移動のために配置した第１正逆モータ２３ｘを正転させると同時に第２正逆モータ２４ｘを逆転させると、第１移動部２１ｘがｘ方向に移動し、同時に２個の第１相殺移動部２２ｘがｘ方向とは反対のｘ’方向に重心の変化量及び運動量の時間的変化量がゼロになるように移動する。
【００６６】
また、第１移動部２１ｘにおいて、Ｙ方向の移動のために配置した第３正逆モータ２３ｙを正転させると同時に第４正逆モータ２４ｙを逆転させると、第２移動部２１ｙがｙ方向に移動し、同時に２個の第２相殺移動部２２ｙがｙ方向とは反対のｙ’方向に重心の変化量及び運動量の時間的変化量がゼロになるように移動する。
【００６７】
そして、第２移動部２１ｙにおいて、Ｚ方向の移動のための配置した第５正逆回転モータ２３ｚを時計及び反時計方向に回転させることにより、第３移動部２１ｚが昇降して磁気探知センサ３０を昇降すると同時に、第３相殺移動部２２ｚが、反対方向に運動し、重心の変化量と運動量の時間的変化量がゼロになるように移動する。なお、第５正逆回転モータ２３ｚが発生する角運動量の時間的変化量はこの構成ではゼロにできないが、第６正逆回転モータ２４ｚを設けて第３相殺移動部２２ｚを移動させる構成にすれば、第６正逆回転モータ２４ｚの回転によって第５正逆回転モータ２３ｚが発生する角運動量の時間的変化量を容易に相殺させることができる。
【００６８】
この構成により、第１〜第５正逆回転モータ２３ｘ，２４ｘ，２３ｙ，２４ｙ，２３ｚを、制御装置部４０からの指令により制御することにより、地雷探知センサ３０をＸ，Ｙ，Ｚの方向に移動することができる。この制御部４０は、通常は低接地圧型移動車両２に搭載せずに、低接地圧型移動車両２とは別体で構成される支援装置３に配置し、この支援装置３側からの指令を低接地圧型移動車両側に伝達して制御する。なお、地雷探知センサ３０の昇降は、地面５から一定の距離を保つように、図示しない距離センサからの検知信号に基づいて制御される。
【００６９】
次に、図１２のベルト駆動の低反動型ユニット２０Ａについて説明する。この場合では、Ｘ及びＹ方向に関してベルト駆動方式を用い、また、Ｚ方向に関しても、ベルト駆動方式を採用してある。そして、ベルト駆動でＹ方向に延びる第１支持軸３１をＸ方向に移動し、また、ベルト駆動でＸ方向に延びる第２支持軸３２をＹ方向に移動し、この交点にある移動体２１ｘｙをＸ方向及びＹ方向に移動させる。この移動体２１ｘｙは、Ｚ方向の移動部２１ｚと相殺移動部２２ｚとからなる。
【００７０】
移動体２１ｘｙをＸ方向に移動させる時に、相殺移動部２２ｘを同時に移動させ、Ｙ方向に移動させる時に相殺移動部２２ｙを同時に移動させて、重心の変化量、運動量の時間的変化量、角運動量の時間的変化量を系全体として、略ゼロにすることは、図１０及び図１１のボルトネジ駆動による低反動型ユニット２０と同様である。この低反動型ユニット２０Ａは、並進３自由度で、スチールベルト駆動で防塵対策や結露対策を行った軽量な構造で形成される。
【００７１】
そして、この第１の実施の形態の地雷探知システム１において、地雷探知装置２の走行を停止して地雷探知を行う場合は、地雷探知センサ３０がＹ方向の移動を行って、端部に到達した時に、Ｚ方向に予め設定された距離だけ移動してから、折り返しのＹ方向の移動を行うことを順次繰り返すことにより、地雷探知センサ３０が移動可能な平面を走査（スキャン）できる。また、地雷探知装置２走行させながら地雷探知を行う場合は、地雷探知センサ３０がＹ方向の移動を行って、端部に到達した時に折り返す移動を繰り返すことにより、走行方向に対して連続的に地雷探知センサ３０が移動可能な幅で走査できる。
【００７２】
この第１の次の地雷探知システム１によれば、低接地圧の低圧タイヤ１２等を利用することにより、地雷を爆発させること無く地雷原を走行することが可能となる。また、地雷探知センサ３０が配設されるセンサヘッドの操作による反動を、カウンタウエイトを用いた相殺移動部の操作のよる反動で打ち消すことによって、高速・高精度な操作が可能となる。
【００７３】
次に、第２の実施の形態の地雷探知システム１Ａについて、説明する
図２に示すように、本発明に係わる第２の実施の形態の地雷探知システム１Ａは、地雷探知装置２Ａとこれを支援する支援装置３とからなり、地雷探知装置２Ａは有線４で支援装置３に接続し、この支援装置３は例えば，クレーン車等の指令車両（図示しない）に搭載され、この支援装置３によって、地雷探知装置２の駆動部を有線で遠隔制御し、また、地雷探知装置２で検出した地雷探知に関するデータを有線４を通じて支援装置２で受けて解析するように構成される。
【００７４】
そして、第２の実施の形態の地雷探知システム１Ａにおいては、この地雷探知装置２Ａは、低接地圧型移動車両１０の代わりに、接地圧力が１５ｈＰａ以上で３００ｈＰａ以下で接地可能な低接地圧型支持構造体５０を設けると共に、この低接地圧型支持構造体５０をクレーン車等の支援装置３Ａに備えた移動手段（クレーン）６０によって移動する。また、この支援装置３Ａと地雷探知装置２Ａとは有線（図示しない）で接続し、地雷探知装置２Ａの駆動部を有線で遠隔制御すると共にこの有線から地雷探知に関するデータを支援装置３Ａで受けて解析するように構成される。
【００７５】
この低接地圧型支持構造体５０は、図１３に示すように、伸縮自在に構成された支持脚５１の下端に、設けた低接地圧支持部５２で荷重を支持させる。この低接地圧支持部５２は、空気袋等で形成でき、その対象とする地雷の種類によって厳密な接地圧力は異なるが、接地圧力が１５ｈＰａ以上で３００ｈＰａ以下で接地可能となるように、この空気袋の内部圧を設定する。
【００７６】
この接地圧力をこの範囲内とすることにより、移動毎の接地作業が容易となると共に、接地作業時に地雷に乗った時でも爆発しないようにすることができる。なお、この接地圧力をこの範囲内の低い方に設定することにより、３ｋｇ程度の荷重（７８．５ｈＰａ程度の圧力）で爆発する対人地雷に対しても十分対応できる。また、地雷探知センサ３０の移動によって生じる微細な振動等を吸収できるので、接地部分に対する圧力伝播を減少し、接地圧の変化を防止できる。
【００７７】
また、伸縮する支持脚５１により地面５の大きな凹凸を吸収でき、低接地圧支持部５２で小さな凹凸を吸収できるので、低反動型移動ユニット２０と地面５との間を略一定に保持することができる。
【００７８】
この構成によれば、地雷探知装置２Ａに走行機能が不要になるので、更に軽量化が可能となる。また、走行せずに、クレーン等の地雷探知装置の系外の移動手段６０を使用するので、急斜面等の走行が困難な場所や途中に走破できない場所があっても、地雷探知作業が可能となる。この地雷探知装置２Ａを使用する場合には、長尺アームを利用することで、急勾配の丘陵斜面等の地雷探知作業が可能となる。また、地雷原からの距離を確保することで、作業の安全性を高めることができる。
【００７９】
そして、地雷原を走行する低接地圧型移動車両１０に搭載した低反動型移動ユニット２０で構成されるマニピュレータを用いて、超広帯域ベクトル型複合センサからなる地雷探知センサ３０を高精度に走査することにより、これまで得られなかった様々な情報が収集可能となる。これらの情報から総合的に地雷を判定することにより、確実な地雷探査を行うことができる。更に、地雷探査作業のシステム化を行うことができ、探査・除去作業情報のデジタル化及び管理が可能となる。
【００８０】
また、移動部２１には、地雷探知センサ３０を取り付ける以外にも、各種センサやテレビカメラ等を低接地圧移動車両１０や低接地圧支持構造体５０に搭載することができ、支援装置３も、電磁石ユニット等の様々なユニットを搭載でき、移動車両の操作やセンシング情報の処理・管理を行うことができる操作車で構成してもよい。また、この操作車は、タイヤ仕様でも、クローラ仕様でもよい。
【００８１】
なお、第１及び第２の実施の形態の地雷探知システム１，１Ａにおいて、クレーン等の移動手段６０を用いることにより、センサ運用移動装置である地雷探知装置２や斜面走査ユニットである地雷探知装置２Ａを地雷原に接近させて、地雷探査をサポートすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】第１の実施の形態の地雷探知システムの構成を示す図である。
【図２】第２の実施の形態の地雷探知システムの構成を示す図である。
【図３】低接地圧移動車両のタイヤ列の構成を示す図である。
【図４】図３のタイヤ列の断面図である。
【図５】図３のタイヤ列により地面の凹凸を吸収する様子を示す断面図である。
【図６】低接地圧移動車両のタイヤ列の他の構成を示す断面図である。
【図７】図６のタイヤ列により地面の凹凸を吸収する様子を示す断面図である。
【図８】第１の低反動移動ユニットの原理図である。
【図９】第２の低反動移動ユニットの原理図である。
【図１０】直交３自由度の低反動移動ユニットの構成を示す図である。
【図１１】図１０の低反動移動ユニットの動作の説明用の斜視図である。
【図１２】ベルト駆動方式の直交３自由度の低反動移動ユニットの構成を示す図である。
【図１３】低接地圧支持構造体の構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００８３】
１，１Ａ  地雷探知システム
２，２Ａ    地雷探知装置
３，３Ａ    支援装置
４    有線
５    地面
１０    低接地圧型移動車両
１１    タイヤ列
２０，２０Ａ    低反動型移動ユニット
２１，２１ｘ，２１ｙ，２１ｚ  移動部
２１ｘｙ  移動体
２２，２２ｘ，２２ｙ，２２ｚ  相殺移動部
３０    地雷探知センサ
３１  第１支持軸
３２  第２支持軸
４０  制御部
５０  低接地圧型支持構造体
５１  支持脚
５２  低接地圧支持部
６０  移動手段（クレーン）
【図１】
2005351512.tif 000003
【図２】
2005351512.tif 000004
【図３】
2005351512.tif 000005
【図４】
2005351512.tif 000006
【図５】
2005351512.tif 000007
【図６】
2005351512.tif 000008
【図７】
2005351512.tif 000009
【図８】
2005351512.tif 000010
【図９】
2005351512.tif 000011
【図１０】
2005351512.tif 000012
【図１１】
2005351512.tif 000013
【図１２】
2005351512.tif 000014
【図１３】
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