(57)【要約】海底地盤の広範囲のコアサンプリングを可能とする。遠隔操作によって海中を移動するメインロボット３と、メインロボット３に取り付けられたマニピュレータ７に連結されて海底地盤に対して移動可能となっているサンプリングロボット２とを備える。サンプリングロボット２は、回転及び給進によって海底地盤を掘削すると共に掘削によって海底地盤のコア１８を導入すると共に導入したコア１８を折ってコア片１７とするコアチューブ１１を備える。メインロボット３は、コアチューブ１１内のコア１７片を収納するコアラック９を備える。
2018056274.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
遠隔操作によって海中を移動するメインロボットと、前記メインロボットに取り付けられたマニピュレータに連結されて海底地盤に対して移動可能となっているサンプリングロボットとを備え、
前記サンプリングロボットは、回転及び給進によって前記海底地盤を掘削すると共に前記掘削によって海底地盤のコアを導入すると共に導入したコアを折ってコア片とするコアチューブを備え、
前記メインロボットは、前記コアチューブ内のコア片を収納するコアラックを備えていることを特徴とする海底地盤のコアサンプリング装置。
【請求項２】
前記コアチューブは、アウターチューブ及びコア通路が形成され前記アウターチューブ内で非回転となっているインナーチューブからなり、前記アウターチューブの回転状態で全体が給進して海底地盤を掘削することにより前記コア通路内に前記コアを導入すると共にコア通路内でコアを折ってコア片とする構造となっており、
前記サンプリングロボットは、前記コアチューブを回転させるドリルヘッドと、前記コアチューブを給進させる給進機構と、前記掘削時における前記ドリルヘッドの向きを検出するジャイロセンサと、を備えていることを特徴とする請求項1記載の海底地盤のコアサンプリング装置。
【請求項３】
前記コアチューブは、前記コア通路の内部に設けられコア通路に導入されるコアに印を付けるコアマーカー部と、前記コア通路の内部に傾斜状に突出しており前記コア通路に導入されたコアを折ってコア片とするコアキッカー部と、を備えていることを特徴とする請求項２記載の海底地盤のコアサンプリング装置。
【請求項４】
前記コアラックは、前記コアチューブで折られた前記コア片を収納するコアケースを複数保持すると共に、一のコアケースが前記コア片の収納位置に移動するようにコアケースの切り換えが可能となっていることを特徴とする請求項１記載の海底地盤のコアサンプリング装置。
【請求項５】
前記コアラックは、前記複数のコアケースが円周上の等間隔で取り付けられた回転可能なラック本体を備え、前記ラック本体が回転して前記コアケースの切り換えが行われることを特徴とする請求項４記載の海底地盤のコアサンプリング装置。
【請求項６】
前記サンプリングロボットは、前記掘削時に海底地盤に食い込んで掘削姿勢を保つ踊り防止機構をさらに備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の海底地盤のコアサンプリング装置。
【請求項７】
遠隔操作によって海中を移動するメインロボットにマニピュレータを介してサンプリングロボットを連結し、前記サンプリングロボットを海底地盤に対して移動させた状態で前記サンプリングロボットに設けたコアチューブを回転及び給進させて海底地盤を掘削することにより海底地盤のコアをコアチューブに導入すると共にコアを折ってコア片とした後、前記コア片を前記メインロボットに設けたコアラックに収納することを特徴とする海底地盤のコアサンプリング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海底地盤の地質調査のために試料としてのコアを海底地盤から採取するコアサンプリング装置及びコアサンプリング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
海底地盤からコアを採取するため、従来より海底地盤のコアサンプリング装置が数多く開発されている（特許文献１〜４参照）。これらの従来のコアサンプリング装置は、海底地盤上に鎮座した状態で海底地盤を掘削してコアを採取するものであり、海底地盤上に載置されるフレーム体を備えている。そして、コアチューブが取り付けられるスピンドル、スピンドルを回転させるモータやスピンドルを給進、後退させるモータ、モータに給電するバッテリー、その他の部品をフレーム体に取り付けることにより構成されている。【０００３】
以上の従来のコアサンプリング装置は、いずれも海底地盤上に鎮座した状態でコアサンプリングを行うものであり、モータが駆動することによりスピンドルが回転しながら給進し、この給進によってコアチューブが海底地盤を掘進してコアチューブ内にコアを採取している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−２９３１８２号公報
【特許文献２】特開平７−２１７３６１号公報
【特許文献３】特開２００６−８３５５２号公報
【特許文献４】特開２０１１−２２６０８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
コバルトクラスト層やメタンハイドレート層等は海底地盤の表層部分に存在しており、これらの調査研究では海底地盤の表層部分から広範囲にコアを採取することが求められている。これに対し、従来のコアサンプリング装置は、大型且つ大重量であるため、海底地盤に対する頻繁な移動に適していない問題がある。このため、深さ１００〜３００ｍｍ程度の海底地盤の表層部分の広範囲をサンプリングするには適していない。
又、従来のコアサンプリング装置では、採取したコアの方位を確認することができない。このためコバルトクラスト層やメタンハイドレート層等の調査対象地盤の分布を知ることができない問題を有している。【０００６】
本発明は、以上の問題点を考慮してなされたものであり、海底地盤に対して広範囲のコアサンプリングが可能な海底地盤のコアサンプリング装置及びコアサンプリング方法を提供することを目的とする。又、本発明は、採取したコアの方位の確認を可能とすることにより調査対象地盤の分布を知ることが可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の海底地盤のコアサンプリング装置は、遠隔操作によって海中を移動するメインロボットと、前記メインロボットに取り付けられたマニピュレータに連結されて海底地盤に対して移動可能となっているサンプリングロボットとを備え、前記サンプリングロボットは、回転及び給進によって前記海底地盤を掘削すると共に前記掘削によって海底地盤のコアを導入すると共に導入したコアを折ってコア片とするコアチューブを備え、前記メインロボットは、前記コアチューブ内のコア片を収納するコアラックを備えていることを特徴とする。【０００８】
本発明の海底地盤のコアサンプリング装置においては、前記コアチューブは、アウターチューブ及びコア通路が形成され前記アウターチューブ内で非回転となっているインナーチューブからなり、前記アウターチューブの回転状態で全体が給進して海底地盤を掘削することにより前記コア通路内に前記コアを導入すると共にコア通路内でコアを折ってコア片とする構造となっており、前記サンプリングロボットは、前記コアチューブを回転させるドリルヘッドと、前記コアチューブを給進させる給進機構と、前記掘削時における前記ドリルヘッドの向きを検出するジャイロセンサと、を備えている。
又、前記コアチューブは、前記コア通路の内部に設けられコア通路に導入されるコアに印を付けるコアマーカー部と、前記コア通路の内部に傾斜状に突出しており前記コア通路に導入されたコアを折ってコア片とするコアキッカー部と、を備えている。
又、海底地盤のコアサンプリング装置においては、前記コアラックは、前記コアチューブで折られた前記コア片を収納するコアケースを複数保持すると共に、一のコアケースが前記コア片の収納位置に移動するようにコアケースの切り換えが可能となっている。
さらに、前記コアラックは、前記複数のコアケースが円周上の等間隔で取り付けられた回転可能なラック本体を備え、前記ラック本体が回転して前記コアケースの切り換えが行われる。
又、前記サンプリングロボットは、前記掘削時に海底地盤に食い込んで掘削姿勢を保つ踊り防止機構をさらに備えている。【０００９】
本発明の海底地盤のコアサンプリング方法は、遠隔操作によって海中を移動するメインロボットにマニピュレータを介してサンプリングロボットを連結し、前記サンプリングロボットを海底地盤に対して移動させた状態で前記サンプリングロボットに設けたコアチューブを回転及び給進させて海底地盤を掘削することにより海底地盤のコアをコアチューブに導入すると共にコアを折ってコア片とした後、前記コア片を前記メインロボットに設けたコアラックに収納することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、海中を移動するメインロボットにマニピュレータを介してサンプリングロボットを連結し、サンプリングロボットが海底地盤に対して移動してコアチューブに海底地盤のコアを採取するため、広範囲の海底地盤からのコアサンプリングが可能となる。
又、インナーチューブを非回転とし、このインナーチューブに採取されるコアに印を付けてコア片とすると共に掘削時のドリルヘッドの向きを検出するため、採取したコア片の方位を確認することができ、調査対象の地盤の分布を確実に知ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態のコアサンプリング装置の全体構成を示す概念図である。
【図２】コアサンプリング装置によるサンプリング状態を示す斜視図である。
【図３】サンプリングロボットを移動させる状態を示す側面図である。
【図４】海底地盤を掘削する姿勢を示す側面図である。
【図５】海底地盤を掘削している状態を示す側面図である。
【図６】コアチューブ、ドリルヘッド、ジャイロセンサの組み付け状態を示す一側面からの断面図である。
【図７】図６と異なった方向の側面からの断面図である。
【図８】コアチューブを示す断面図である。
【図９】コアチューブの内部を示す部分断面図である。
【図１０】コアラックを示す分解斜視図である。
【図１１】コアラックの動作を示す斜視図である。
【図１２】（Ａ）及び（Ｂ）は踊り防止機構を示す底面図及び側面図である。
【図１３】本発明の別の実施形態の全体を示す概念図である。
【図１４】別の実施形態のコアサンプリング装置によるサンプリング状態を示す斜視図である。
【図１５】海底地盤を掘削する姿勢を示す側面図である。
【図１６】海底地盤を掘削している状態を示す側面図である。
【図１７】別の掘削姿勢を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、本発明の一実施形態のコアサンプリング装置１の全体構成を示す。この実施形態のコアサンプリング装置１は海底地盤６の本来のコアサンプリングを行うサンプリングロボット２に加えて、メインロボット３を備えている。メインロボット３はケーブル５を介して操作船４に連結されており、操作船４からの遠隔操作によってケーブル５を介して海中を移動する。メインロボット３はサンプリングロボット２が駆動するための電力、油圧等をサンプリングロボット２に供給する。これらの供給は操作船４からの指令によって行われる。
【００１３】
図２はサンプリング状態を示す。図１及び図２に示すように、メインロボット３は第１マニピュレータ７及び第２マニピュレータ８を備えている。いずれか一方のマニピュレータ７又は８（図示例では第１マニピュレータ７）がサンプリングロボット２を掴んでサンプリングロボット２を海底地盤６に対して移動させる。これによりサンプリングロボット２が海底地盤６のサンプリング位置まで移動してコアサンプリング動作を行う。他方のマニピュレータ７又は８（図示例では第２マニピュレータ８）は、後述するコアラック９の切り換え動作を行う。この実施形態では、コアラック９がメインロボット３に取り付けられるものである。２基のマニピュレータ７、８の動作は操作船４からの指令によって制御されている。
【００１４】
それぞれのマニピュレータ７、８は複数のアーム部７１、８１が関節部７２、８２によって連結されており、基端側のアーム部７１、８１がブラケット部７４、８４を介してメインロボット３に取り付けられ、先端側のアーム部７１、８１にクランプ爪７３、８３が取り付けられている。複数のアーム部７１、８１が関節部７２、８２を介して連結されることによりマニピュレータ７、８は屈曲、旋回、伸縮動作可能となっている。各クランプ爪７３、８３は油圧によって開閉動作する。後述するように第１マニピュレータ７のクランプ爪７３はサンプリングロボット２に対して動作し、第２マニピュレータ８のクランプ爪８３はコアラック９に対して動作する。
【００１５】
図３〜図７はサンプリングロボット２を示す。これらの図及び図２に示すように、サンプリングロボット２は、中空の連結チューブ１０を備え、この連結チューブ１０にコアチューブ１１が着脱自在に連結され、このコアチューブ１１の周囲にドリルヘッド６０、給進機構１３、ジャイロセンサ１４、踊り防止機構１５が配置されることにより構成されている。
【００１６】
図６及び図７に示すように、中空の連結チューブ１０にはコアチューブ１１が同軸的に連結されることにより連結チューブ１０の内部とコアチューブ１１のインナーチューブ２１の内部（コア通路２２）とが連通する。又、連結チューブ１０におけるコアチューブ１１との反対側の端部には、サクションホース１６が連結される（図２参照）。サクションホース１６はメインロボット３側に配置されたサクションポンプ４８（図３及び図４参照）に連結されている。これによりコア通路２２内に導入されたコア片１７を連結チューブ１０からサクションホース１６に移動させた後、後述するコアラック９へ移送させることができる。
【００１７】
図８及び図９はコアチューブ１１を示す。コアチューブ１１は、アウターチューブ２０の内部にインナーチューブ２１が挿入された二重管構造となっている。アウターチューブ２０の先端部には海底地盤６を掘削するチップ２３が複数取り付けられている。
【００１８】
インナーチューブ２１はアウターチューブ２０に対し非回転の状態で同チューブ２０内に挿入される。インナーチューブ２１はコア通路２２が軸方向に貫通した中空状となっており、海底地盤６への掘削により海底地盤６のコア１８がコア通路２２内に導入される。インナーチューブ２１の先端部分にはコアマーカー部２４が形成され、コアマーカー部２４の上部にはコアキッカー部２５が形成されている。
【００１９】
コアマーカー部２４はインナーチューブ２１のコア通路２２の内部に突出する刃体からなり、掘削によってコア通路２２内に導入されるコア１８の外面を傷つけて印１９を形成する。コアマーカー部２４によってコア１８（コア片１７）に形成する印１９はインナーチューブ２１が非回転となっているため、軸方向に沿った直線状の傷となる。かかるコアマーカー部２４による印１９と後述するジャイロセンサ１４が検出するドリルヘッド１２の向きとによってコア片１７の方位を知ることができる。
【００２０】
コアキッカー部２５はコア通路２２におけるコアマーカー部２４の上部の一部を傾斜状に突出させることにより形成されている。コアキッカー部２５はコア１８がコア通路２２に導入されてコアマーカー部２４を通過した後にコア１８を偏心させるものであり、この偏心によってコア１８が折られてコア片１７となる。従って、コア片１７の外面にはコアマーカー部２４によって傷つけられた直線状の印１９が付されている。なお、コアキッカー部２５によって折られるコア片１７としては、１００〜２００ｍｍ程度の長さで得られるものである。
【００２１】
図２、図６及び図７に示すように、ドリルヘッド６０は油圧モータ１２、ギアボックス２７、駆動ギア２８、従動ギア２９を有している。油圧モータ１２はコアチューブ１１のアウターチューブ２０を回転させる回転駆動源となる。油圧モータ１２はギアボックス２７に取り付けられ、この取り付け状態でアウターチューブ２０に回転力を付与する。このため、ギアボックス２７の内部には油圧モータ１２の駆動軸に取り付けられた駆動ギア２８が設けられると共に、駆動ギア２８に噛合した従動ギア２９が設けられている。アウターチューブ２０の上部にはカップリング筒３０がねじ止めにより取り付けられており、従動ギア２９はこのカップリング筒３０に取り付けられている。これにより、油圧モータ１２が駆動すると、駆動ギア２８、従動ギア２９及びカップリング筒３０を介して回転力がアウターチューブ２０に伝達されアウターチューブ２０が回転する。図２〜図４において、符号５３はメインロボット３からドリルヘッド６０の油圧モータ１２に作動油を供給する油圧ホースである。
これに対し、インナーチューブ２１は上端のフランジ部３１が固定ブロック３２にねじ止めされており、この固定ブロック３２がギアボックス２７にねじ止めされているため、インナーチューブ２１はアウターチューブ２０に対して非回転の状態となっている。従って、海底地盤６の掘削に際しては、アウターチューブ２０だけが回転し、インナーチューブ２１は回転することがない状態でコアチューブ１１が給進する。
【００２２】
ジャイロセンサ１４はドリルヘッド６０における油圧モータ１２の下方に位置するようにギアボックス２７に固定される。ジャイロセンサ１４はドリルヘッド６０のギアボックス２７の外側に固定されており、掘削時におけるドリルヘッド６０の向きを検出する。なお、図示例においては、ジャイロセンサ１４は圧力容器内にセットされた状態で配置されている。
【００２３】
図２、図６及び図７に示すように、給進機構１３は連結チューブ１０を挟むように配置された一対の給進シリンダ３３によって形成されている。この給進機構１３及び周辺部材の構造を説明する。
一対の給進シリンダ３３と平行となって直線方向に延びるようにクランプ用ロッド３４が設けられている。図２に示すように、クランプ用ロッド３４は第１マニピュレータ７のクランプ爪７３にクランプされる。第１マニピュレータ７にクランプされることにより、第１マニピュレータ７の作動によりサンプリングロボット２の全体が海底地盤６に対して移動可能となる。
クランプ用ロッド３４の上部及び給進シリンダ３３のピストンロッド３３ａの上部には、アッパープレート３５が連結されている。アッパープレート３５には連結チューブ１０が上下動可能に挿通している。一方、クランプ用ロッド３４の下部及び給進シリンダ３３のピストンロッド３３ａの下部には、踊り防止機構１５のアンカープレート３６が連結されている。アンカープレート３６にはコアチューブ１１が上下動可能に挿通している。
このような構造では、第１マニピュレータ７がサンプリングロボット２を海底地盤６のサンプリング位置に接地した後、一対の給進シリンダ３３が伸長動作すると、連結チューブ１０及びコアチューブ１１が給進する。これと共に、ドリルヘッド６０及びジャイロセンサ１４が一体的に給進する。
【００２４】
図１２は踊り防止機構１５を示す。踊り防止機構１５はアンカープレート３６及びアンカーレッグ３７によって形成されている。アンカープレート３６はクランプ用ロッド３４の下端及び給進シリンダ３３のピストンロッド３３ａ下端に掛け渡されるように配置されている。アンカーレッグ３７はコアチューブ１１周囲の三等分位置に位置するようにアンカープレート３６に形成されている（図１２参照）。踊り防止機構１５はサンプリングのためにサンプリングロボット２が海底地盤６に接地されたとき、第１マニピュレータ７による押し込み力によってアンカーレッグ３７が海底地盤６に食い込む。これにより、掘削時のサンプリングロボット２の姿勢を保つことができる。
【００２５】
この実施形態においては、コア片１７を収容するためのコアラック９が設けられる。図２に示すように、コアラック９はメインロボット３に取り付けられている。コアラック９はコアケース３８を切り換え可能に保持するものである。コアケース３８はコア片１７を個々に収容するものであり、透明樹脂によって形成されている。
【００２６】
図１０及び図１１はコアラック９を示す。複数本（例えば１０本）の筒状のコアケース３８が円周上に等間隔に取り付けられたラック本体３９と、ラック本体３９を挟む一対のラック板４０と、ラック本体３９を回転させるためのレバー４１と、レバー４１を一方向に回動させるための操作ボール４２とを備えている。操作ボール４２は操作ワイヤ４７を介してレバー４１に連結される。操作ボール４２は水に浮く材料によって形成されており、海中内で浮遊した状態となる。このコアラック９はサンプリングロボット２からのサクションホース１６に接続されるものであり、サクションホース１６側のラック板４０はサクションホース１６とコアケース３８とを連通させるための連通孔４６が形成されている。この連通によりラック本体３９に保持されたコアケース３８はサクションホース１６を介してインナーチューブ２１のコア通路２２と連通する。これによりインナーチューブ２１に導入されたコア片１７がコアケース３８に入り込んで採取される。
【００２７】
ラック本体３９の回転軸にはラチェット歯４３が形成されており、レバー４１の対向部分にはラチェット歯４３に噛み込むラチェットレバー（図示省略）が形成されている。これによりラック本体３９は一方向にのみ回転する。図１０において、符号４４はラチェットレバーの回転を所定範囲の角度（例えば３６°）とするための一対のストッパピン、符号４５はレバー４１を復帰させるためのリターンスプリングである。一対のストッパピン４４の間隔は、ラック本体３９の回転によって、次に隣接するコアケース３８が連通孔４６（サクションホース１６）に臨むようにコアケース３８を切り換えるように設定される。
【００２８】
図１１はコアケース３８を切り換える動作を示す。第２マニピュレータ８のクランプ爪８３によって操作ワイヤ４７をクランプし、第２マニピュレータ８を上方に回動させる。これにより、操作ワイヤ４７に連結されたレバー４１がストッパピン４４の範囲内を同方向に回動する。この回動により次段のコアケース３８がサクションホース１６との連通位置に移動してコア片１７導入の待機状態となる。第２マニピュレータ８のクランプ爪８３によるクランプを解除すると、リターンスプリング４５のばね力によりレバー４１が元の位置に復帰する。
【００２９】
次に、海底地盤６からコア片１７を採取する動作について説明する。
図１に示すように、第１マニピュレータ７がクランプ用ロッド３４をクランプすることによりサンプリングロボット２を保持した状態とし、この状態でメインロボット３を海底地盤６の採取現場付近に移動させる。図３は第１マニピュレータ７がサンプリングロボット２を保持した状態であり、この状態で第１マニピュレータ７の旋回、伸縮動作によってサンプリングロボット２を採取位置に移動させる。図４はサンプリングロボット２が採取位置に達した状態であり、第１マニピュレータ７は海底地盤６に対してサンプリングロボット２を起立状態とする。
【００３０】
この状態で第１マニピュレータ７はサンプリングロボット２を海底地盤６に接地させる。その後、図５に示すように第１マニピュレータ７はクランプしているクランプ用ロッド３４を介してサンプリングロボット２を海底地盤６に押し付け、踊り防止機構１５のアンカーレッグ３７を海底地盤６に食い込ませて掘削姿勢を安定させる。このとき第１マニピュレータ７はクランプ用ロッド３４をクランプした状態を維持しており、このクランプによっても掘削姿勢が安定する。
【００３１】
その後、ドリルヘッド６０の油圧モータ１２を駆動してアウターチューブ２０を回転させると共に給進機構１３の給進シリンダ３３を伸長させる。これによりアウターチューブ２０が回転しながらコアチューブ１１が給進して海底地盤６を掘削し、非回転状態のインナーチューブ２１のコア通路２２内にコア１８が導入される。このとき、メインロボット３側のサクションポンプ４８が作動しており、サクションホース１６及びコア通路２２内に吸引力が作用している。かかる掘削時におけるドリルヘッド６０の向きはジャイロセンサ１４によって検出されており、この検出情報が操作船４に送信される。
【００３２】
図９に示すように、インナーチューブ２１のコア通路２２内に導入されたコア１８は、コア通路２２に設けたコアマーカー部２４を通過し、この通過時にコアマーカー部２４によって外面が傷付けられ、これによりコア１８には軸方向に沿った直線状の印１９が付される。さらなるコアチューブ１１の給進によってコア１８がコア通路２２を移動すると、コアキッカー部２５に到達し、コアキッカー部２５によって折られてコア片１７となる。このコア片１７にはコアマーカー部２４による印１９が付けられている。コア片１７はサクションポンプ４８の吸引力によってサクションホース１６及びコア通路２２内に生じた水流によってコア通路２２からサクションホース１６内に移動する。そして、サクションホース１６の終端でコアラック９のコアケース３８内に移送され、コアケース３８内に収容される（図２参照）。
【００３３】
このようなサンプリングでは、掘削によって海底地盤６から採取されるコア片１７に印１９を付けると共に、掘削時のドリルヘッド６０の向きをジャイロセンサ１４が検出するため、採取したコア片１７の方位を特定することができる。
【００３４】
以上の動作の後においては、サンプリングロボット２を別の場所に移動させることにより別の場所でのコア片１７の採取を行うことができる。又、コアチューブ１１を長くしたり、連結チューブ１０を継ぎ足すことにより同一掘削孔でのサンプリングを連続して行うことも可能である。
【００３５】
このような実施形態によれば、サンプリングロボット２が海底地盤６に対して移動し、移動した採取場所でドリルヘッド６０の駆動によりコアチューブ１１のインナーチューブ２１内にコア片１７を採取するため、広範囲の海底地盤６からのコアサンプリングを行うことができる。又、インナーチューブ２１を非回転とし、インナーチューブ２１に採取されるコア１８に印１９を付けてコア片１７とすると共に掘削時のドリルヘッド６０の向きを検出するため、これらにより採取したコア片１７の方位を確認することができ、調査対象の地盤の分布を確実に知ることができる。
【００３６】
図１３〜図１７は、本発明の別の実施形態のコアサンプリング装置１を示し、上記実施形態と同一の部材には同一の符号を付してある。図１３は上記実施形態の図１に、図１４は図２に、図１５は図４に、図１６は図５にそれぞれ対応している。図１７は海底地盤６における立ち上がり地盤に対し横方向に掘削してコアをサンプリングする状態を示す。この実施形態においては、第１マニピュレータ７がサンプリングロボット２をクランプする箇所が上記実施形態と異なるものであり、その他の構成は上記実施形態と同様である。
【００３７】
サンプリングロボット２においては、アッパープレート３５とアンカープレート３６とが平板状の連結プレート５２に一体的に形成され、連結プレート５２、アッパープレート３５及びアンカープレート３６の全体でコ字形の支持フレーム５４を形成している。コ字形の支持フレーム５４はサンプリングロボット２の骨格を形成するものである。
【００３８】
アッパープレート３５には、クランプ用筒体５０が突出するように設けられている。クランプ用筒体５０には、中空の連結チューブ１０が上下動可能に挿通し、この連結チューブ１０にコアチューブ１１が着脱自在に連結されている。
コアチューブ１１はコア通路２２を形成するインナーチューブ２１がアウターチューブ２０の内部に非回転状態で挿入されており、ドリルヘッド６０の駆動によってアウターチューブ２０が回転し、この回転状態で給進機構１３の駆動によってコアチューブ１１の全体が給進することにより海底地盤６を掘削する。この掘削によりコア通路２２内にコア１８が導入され、コア通路２２内でコア１８が折られることによりコア片１７となる。又、コア片１７にはコアマーカー部２４によって印１９が付けられる。さらにはジャイロセンサ１４がドリルヘッド６０の向きを検出する。以上の構造は上記実施形態と同様である。符号５３は、メインロボット３からドリルヘッド６０の油圧モータ１２に作動油を供給するための油圧ホースである。
【００３９】
この実施形態において、第１マニピュレータ７はクランプ用筒体５０をクランプする。クランプ用筒体５０は図１４〜図１６に示すように、上下の鍔部５０ａと、鍔部５０ａの間の筒状のクランプ部５０ｂとによって形成されており、第１マニピュレータ７のクランプ爪７３はクランプ部５０ｂをクランプする。
このクランプ状態では、上下の鍔部５０ａによってクランプ爪７３の位置ずれを防止できる。又、クランプ部５０ｂは外径が大きくなっており、強い力でクランプすることができる。さらにクランプ用筒体５０がサンプリングロボット２の骨格を形成する支持フレーム５４に設けられているため、第１マニピュレータ７の作動によるサンプリングロボット２の海中内の移動、海底地盤６への接地、海底地盤６の掘削姿勢の保持を確実に行うことができる。例えば、海底地盤６に対してサンプリングロボット２を立ち上がり状態とした掘削（図１６参照）や海底地盤６の立ち上がり地盤に対して横方向からの掘削（図１７参照）、さらには、斜め状態での掘削を安定して行うことができる。
【００４０】
以上の図１３〜図１７に示す実施形態においても、サンプリングロボット２が海底地盤６に対して移動し、移動した採取場所でドリルヘッド６０の駆動によりコアチューブ１１のインナーチューブ２１内にコア片１７を採取するため、広範囲の海底地盤６からのコアサンプリングを行うことができる。又、インナーチューブ２１を非回転とし、インナーチューブ２１に採取されるコア１８に印１９を付けてコア片１７とすると共に掘削時のドリルヘッド６０の向きを検出するため、これらにより採取したコア片１７の方位を確認することができ、調査対象の地盤の分布を確実に知ることができる。
【符号の説明】
【００４１】
１…コアサンプリング装置、２…サンプリングロボット、３…メインロボット、６…海底地盤、７…第１マニピュレータ、８…第２マニピュレータ、９…コアラック、１０…連結チューブ、１１…コアチューブ、１２…油圧モータ、１３…給進機構、１４…ジャイロセンサ、１５…踊り防止機構、１６…サクションホース、１７…コア片、１８…コア、１９…印、２０…アウターチューブ、２１…インナーチューブ、２２…コア通路、２４…コアマーカー部、２５…コアキッカー部、３３…給進シリンダ、３７…アンカーレッグ、６０…ドリルヘッド
【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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【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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【手続補正書】
【提出日】平成30年2月16日(2018.2.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
遠隔操作によって海中を移動するメインロボットと、前記メインロボットに取り付けられた第１マニピュレータに連結されて海底地盤に対して移動可能となっているサンプリングロボットとを備え、
前記サンプリングロボットは、回転及び給進によって前記海底地盤を掘削すると共に前記掘削によって海底地盤のコアを導入すると共に導入したコアを折ってコア片とするコアチューブを備え、
前記メインロボットは、前記コアチューブ内のコア片を収納するコアラックを備え、
前記コアラックは複数のコアケースが円周上に取り付けられ前記メインロボットに回転可能に設けられたラック本体と、操作ワイヤが連結され前記ラック本体を回転させる回動操作可能なレバーとを備え、
前記メインロボットは、前記操作ワイヤをクランプして前記レバーを回動することにより前記ラック本体を回転させてコアケースの切り換えを行なう第２マニピュレータが設けられ、
前記サンプリングロボット側のコアチューブと前記メインロボット側のコアラックとがサクションホースを介して連結され、前記メインロボットに設けられたサクションポンプの吸引力によって前記コア片がコアチューブからコアラックに移送されることを特徴とする海底地盤のコアサンプリング装置。
【請求項２】
前記コアチューブは、アウターチューブ及びコア通路が形成され前記アウターチューブ内で非回転となっているインナーチューブからなり、前記アウターチューブの回転状態で全体が給進して海底地盤を掘削することにより前記コア通路内に前記コアを導入すると共にコア通路内でコアを折ってコア片とする構造となっており、
前記サンプリングロボットは、前記コアチューブを回転させるドリルヘッドと、前記コアチューブを給進させる給進機構と、前記掘削時における前記ドリルヘッドの向きを検出するジャイロセンサと、を備えていることを特徴とする請求項１記載の海底地盤のコアサンプリング装置。
【請求項３】
前記コアチューブは、前記コア通路の内部に設けられコア通路に導入されるコアに印を付けるコアマーカー部と、前記コア通路の内部に傾斜状に突出しており前記コア通路に導入されたコアを折ってコア片とするコアキッカー部と、を備えていることを特徴とする請求項２記載の海底地盤のコアサンプリング装置。
【請求項４】
（削除）
【請求項５】
（削除）
【請求項６】
前記サンプリングロボットは、前記掘削時に海底地盤に食い込んで掘削姿勢を保つ踊り防止機構をさらに備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の海底地盤のコアサンプリング装置。
【請求項７】
遠隔操作によって海中を移動するメインロボットに第１マニピュレータを介してサンプリングロボットを連結し、前記サンプリングロボットを海底地盤に対して移動させた状態で前記サンプリングロボットに設けたコアチューブを回転及び給進させて海底地盤を掘削することにより海底地盤のコアをコアチューブに導入すると共にコアを折って
コア片とした後、前記コア片を前記メインロボットに設けたコアラックに収納するコアサンプリング方法であって、
前記コアラックに複数のコアケースを切り換え可能に設け、前記コアケースの切り換えを前記メインロボットに設けた第２マニピュレータによって行い、
前記コアチューブとコアラックとをサクションホースを介して連結し、前記メインロボットに設けたサクションポンプの吸引力によって前記コア片をコアチューブからコアラックに移送することを特徴とする海底地盤のコアサンプリング方法。
【国際調査報告】
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