(57)【要約】      （修正有）【課題】球状外殻内に推力発生機構を軸支し、水中移動を好適にする水中移動体を提供する。【解決手段】水中移動体２０は、スクリュー部２３を有する推力発生部２１と、推力発生部２１をＲ−ａｘ軸方向に内嵌する環状体２５と、環状体２５を内部に軸支する、互いに直交する回転軸２６１，２６３を有するジンバル機構２６と、ジンバル機構２６の回転軸２６３を直径として、その両端に回動可能に軸支された球状外殻２７とを備え、全体の比重が１以上であることを特徴とする。【選択図】図３
2016215709.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
推力発生機構部と、
前記推力発生機構部を第１の軸周りに回動可能に軸支する第１の回転軸部と、
前記第１の回転軸部を前記第１の軸とは異なる他の軸周りに回動可能に軸支する第２の回転軸部と、
前記第２の回転軸部の前記他の軸を直径として、その両端に回動可能に軸支された球状外殻とを備え、
全体の比重が１以上であることを特徴とする水中移動体。
【請求項２】
前記全体の比重が１を超えていることを特徴とする請求項１に記載の水中移動体。
【請求項３】
前記推力発生機構部は、前記第１の回転軸部の前記第１の軸より重力方向下方側に重心が設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の水中移動体。
【請求項４】
前記球状外殻は、ジオデシック形状を有し、直径の両端位置で前記第２の回転軸部の前記他の軸の両端に軸支されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の水中移動体。
【請求項５】
前記第２の回転軸部の前記他の軸は、前記第１の軸に直交する第２の軸であり、
前記球状外殻は、前記第２の軸の両端に１対の半球状の外殻が離間して対向配置されたものである請求項１〜４のいずれかに記載の水中移動体。
【請求項６】
前記第２の回転軸部は、ジンバル機構であり、
前記ジンバル機構は、前記第１の軸に直交する第２の軸と、前記第２の軸に直交する第３の軸を有し、
前記球状外殻は、前記第３の軸を直径として、その両端に回動可能に支持されたものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の水中移動体。
【請求項７】
前記推力発生機構は、前記第１の軸と前記第２の軸とで形成される面に配置され、前記面の法線方向に推力を発生することを特徴とする請求項６に記載の水中移動体。
【請求項８】
前記推力発生機構は、前記第１の軸と前記第２の軸との交点に対して点対称で、かつ前記第１の軸及び前記第２の軸の少なくとも一方に対して軸対称となる位置に設けられていることを特徴とする請求項７に記載の水中移動体。
【請求項９】
前記第１の軸と前記第２の軸との交点の周りに差動的な一対の浮力発生機構を備えたことを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載の水中移動体。
【請求項１０】
前記一対の浮力発生機構は、前記第１の軸と前記第２の軸との交点から軸方向両側に等距離で、かつ前記第１の軸及び前記第２の軸の少なくとも一方に対して軸対称となる位置に設けられたことを特徴とする請求項９に記載の水中移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、球状外殻等の内部に推力発生機構を備えた水中移動体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、上方からの情報収集を行うべく、穀体内に推進用のプロペラを内装して空中を飛行する無人の空中移動体が提案されている。例えば特許文献１及び非特許文献１には、球穀体にプロペラを内装し、後流を操舵用のエレベータやラダーで制御することで種々の方向に飛行でき、かつ不整地でも起き上がり小坊師のようにして離着陸を可能にする球形飛行機が記載されている。
【０００３】
非特許文献２には、円筒状のカバー内に４枚のプロペラを備えた推進機構を備え、飛行の他、円筒状カバーを受動回転用として地上を転動走行可能にした移動体が記載されている。非特許文献３には、球殻で被われたジンバル機構の中心に、二重反転ロータを備えた推進機構を備えた飛行体が記載されている。非特許文献３の球殻はジンバル機構を介して推進機構と独立して回転するため、障害物に衝突した時の衝撃を受け流すことができる。非特許文献４には、回転球殻内に３軸の自由度を持つ４枚のプロペラを有する推進機構を備え、飛行及び地上を転動走行可能なクアッドロータが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−５２７１３号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】佐藤文幸、“世界初!空も陸も自由自在、まるい未来型飛行物体”，防衛技術シンポジウム2010.
【非特許文献２】A.Kalantari, M.Spenko, “Design andExperimental Validation of HyTAQ, a Hybrid Terrestrial and Aerial Quadrotor”,IEEEInternational Conference on Robotics and Automation, pp.4430-4435, 2013.
【非特許文献３】A.Briod, P.Kornatowski,J.-C.Zufferey, and D.Floreano, “A collision Resilient Flying Robot”, J. FieldRobotics, doi:10.1002/rob.21495,2014.
【非特許文献４】水谷将馬、大野和則、柳村一成、岡田佳都、竹内栄二、田所諭（東北大） "錯雑した構造体中での飛行が可能な回転球穀を有するクアッドロータ”、日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会 2A1-E04,Robomech 2014.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、水中を探査及び調査のために活動環境として移動する水中移動体の開発の要請がある。一方、狭隘部や障害物が散在する海中、海底等の環境状況下では、水中移動体の移動は困難となる。狭隘部への進入を容易にするだけであれば、機体のサイズを極力小さくすることで衝突等の可能性は減るものの、結局それは相対的なものであり、接触や衝突が起きた際には、機体の他、対象物乃至は環境も傷つけてしまうことになる。
【０００７】
また、空中と水中との環境条件の違いや探査・調査の目的、方法の相違から、前記した従来の空中飛行体をそのまま水中移動体に適用することは困難であり、種々の工夫を要する。例えば、水中での用途としては、（１）岸壁が存在する水中内の外部障害物近傍での探査、（２）沈没船や難破船の内部および底船壁の探査、（３）水中地下洞窟内の探査、（４）海藻が生い茂った場所での探査・生体調査、（５）水中内での複雑な移動体や浮遊物との接触・衝突（例えば、船や潜水艇が自己で大破下場合の、散在・混沌環境における生存者の迅速な探索活動など）、その他が想定され、これらは単に上方からの情報収集ではなく、入り組んだ環境下でもスムーズな移動態様が求められる。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、球状外殻内に推力発生機構を軸支した、水中移動に好適な水中移動体を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る水中移動体は、推力発生機構部と、前記推力発生機構部を第１の軸周りに回動可能に軸支する第１の回転軸部と、前記第１の回転軸部を前記第１の軸とは異なる他の軸周りに回動可能に軸支する第２の回転軸部と、前記第２の回転軸部の前記他の軸を直径として、その両端に回動可能に軸支された球状外殻とを備え、全体の比重が１以上であることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明によれば、球状外殻は、推力発生機構に対して第１の軸と他の軸の各軸周りに回動可能であり、少なくとも２軸に対して自由度を有する。また、水中移動体は、全体の比重が１以上であるので、水中に浮揚し乃至は沈下する。推力発生機構部が作動すると、水中移動体は、発生する推力方向に移動し、推力の発生方向に応じて、容易に海底を這ったり、海中に浮揚したりする。球状外殻は、海底に接して受動回転しながら海底を移動する。受動回転によって推力方向が殆ど変わらないため、水中移動体の移動方向が安定し、探査、調査に好適となる。また、海中障害物に接触する（衝突する）と、衝突力を受け流し、接触位置に留まったり、接した状態で安定して移動したりするので、一定距離での観察などに好適である。
【００１１】
また、全体の比重が１を超えることで、推力を要することなく海底に沈下するので、海底乃至は海底付近での探査、調査に適したものとなる。
【００１２】
また、前記推力発生機構部は、前記第１の回転軸部の前記第１の軸より重力方向下方側に重心が設定されていることを特徴とする。この構成によれば、推力発生機構の姿勢が所定の向きに設定し得るので、推力の方向が安定、すなわち水中移動方向が安定する。
【００１３】
また、前記球状外殻は、ジオデシック形状を有し、直径の両端位置で前記第２の回転軸部の前記他の軸の両端に軸支されていることを特徴とする。この構成によれば質量の低減が図れる他、推力を隙間から効果的に外界に作用させることが可能となる。
【００１４】
また、前記第２の回転軸部の前記他の軸は、前記第１の軸に直交する第２の軸であり、前記球状外殻は、前記第２の軸の両端に１対の半球状の外殻が離間して対向配置されたものである。この構成によれば、各半球状の外殻が別々の障害物に接しても、それぞれ独立して受動回転するので、推力方向が安定維持される。
【００１５】
また、前記第２の回転軸部は、ジンバル機構であり、前記ジンバル機構は、前記第１の軸に直交する第２の軸と、前記第２の軸に直交する第３の軸を有し、前記球状外殻は、前記第３の軸を直径として、その両端に回動可能に支持されたものであることを特徴とする。この構成によれば、球状外殻は、推力発生機構部に対して３軸の自由度を有するので、多様な障害物との接触に対しても推力方向が安定維持される。
【００１６】
また、前記推力発生機構は、前記第１の軸と前記第２の軸とで形成される面に配置され、前記面の法線方向に推力を発生することを特徴とする。この構成によれば、面上の複数箇所に分散して配置することが可能となり、所望する推力を得る構成の作成が可能となる。
【００１７】
また、前記推力発生機構は、前記第１の軸と前記第２の軸との交点に対して点対称で、かつ前記第１の軸及び前記第２の軸の少なくとも一方に対して軸対称となる位置に設けられていることを特徴とする。この構成によれば、軸対称の位置に分散配置することで、充分な推力が得られる他、推力差を与えることで推力方向の調整も可能となる。
【００１８】
また、前記第１の軸と前記第２の軸との交点の周りに差動的な一対の浮力発生機構を備えたことを特徴とする。この構成によれば、浮力のバランスを調整するだけで推力方向の調整が可能となる。
【００１９】
また、前記一対の浮力発生機構は、前記第１の軸と前記第２の軸との交点から軸方向両側に等距離で、かつ前記第１の軸及び前記第２の軸の少なくとも一方に対して軸対称となる位置に設けられたことを特徴とする。この構成によれば、推力方向が第１の軸周り及び第２の軸周りの一方乃至は両方で調整可能となる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、球状外殻内に推力発生機構を軸支した、水中移動に好適な水中移動体を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る水中移動体の第１の実施形態に係る構成図で、（ａ）は概略斜視図、（ｂ）は（ａ）の外殻を透明化した状態の図である。
【図２】（ａ）は図１の水中移動体の平面図、（ｂ）は図１に示す水中移動体の正面図である。
【図３】本発明に係る水中移動体の第２の実施形態に係る構成図で、（ａ）は外殻の外縁以外を省略した状態の概略斜視図、（ｂ）は外郭の一例を示す外観図である。
【図４】（ａ）は図３（ａ）の水中移動体の平面図、（ｂ）は図３（ａ）の水中移動体をローリング軸から見た図、（ｃ）は図３（ａ）に示す水中移動体のピッチ軸から見た図である。
【図５】浮力を利用した水中移動体の構成を示すもので、（ａ）は姿勢変更機構を含む外観斜視図、（ｂ）は（ａ）の姿勢変更機構を備えた水中移動体の外殻を透明化した状態の概略斜視図である。
【図６】姿勢変更の方法を説明する図で、（ａ）はフロートの移動の一例を示す図、（ｂ）は浮力の差による姿勢変更を示す図である。
【図７】水中移動体の水中での移動を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１、図２に示す第１の実施形態では、水中移動体１０は、内部の推力発生部１１と外部の球状外殻１５とを備えている。推力発生部１１と球状外殻１５とは、２軸周りの相対回転を実現するための環状体１３を介して連結されている。すなわち、推力発生部１１は、環状体１３に内嵌され、軸受１２を介して環状体１３に回動自在に軸支されている。また、環状体１３と球状外殻１５とは、環状体１３の円周方向の対称位置から左右外方に延設された所定長の回動軸１４の先端に、相対回転可能な接合部１４１を介して連結されている。以下、環状体１３を貫通する軸をロール軸Ｒ−ａｘ、回転軸１４をピッチ軸Ｐ−ａｘと称する。
【００２３】
まず、推力発生部１１は、各種の推力発生機構が採用可能であり、ここでは長尺の本体１１１と、その先端に冠設された回転部１１２とを備えたものである。本体１１１には、回転部１１２を作動させるモータ、その他の電源や制御基板類が防水して内装されている。制御基板は、例えば水中移動体１０に探査・調査のための、例えば撮像手段、その他の各種センサが搭載されているような場合に、撮像手段等の動作を制御する。また、自立移動動作を実行する場合の制御部、あるいは遠隔制御式の場合には超音波や光を通信媒体とした遠隔動作信号を少なくとも受信したりする受信部を備えている。
【００２４】
回転部１１２は、スクリュー１１３を備えていて、中心がモータの出力軸に連結されて回転可能にされている。スクリュー１１３はカウンタトルクを低減するべく、公知の２重反転ロータ方式を採用している。
【００２５】
推力発生部１１は、長手方向の例えば重心位置で軸受１２を介して環状体１３に軸支され、ロール軸Ｒ−ａｘ周りに回転可能になっている。回転軸１４は、ピッチ軸Ｐ−ａｘが球状外殻１５の中心を通るもので、これによって、球状外殻１５は、ピッチ軸Ｐ−ａｘ周りに回動自在に軸支される。かかる構造により、球状外殻１５は、ロール軸Ｒ−ａｘとピッチ軸Ｐ−ａｘとの２軸について自由度を有する。
【００２６】
球状外殻１５は、本実施形態では、回転軸１４方向で均等に２分割された半球形状を球状外殻として適用している。１対の半球外殻１５Ｌ，１５Ｒは、環状体１３の左右側から外方に延設された各回転軸１４にそれぞれ軸支されたものとなる。半球外殻１５Ｌ，１５Ｒは、対面する円周端縁側が回転軸１４方向において所定距離だけ離間した状態で回転軸１４に支持されている。半球外殻１５Ｌ，１５Ｒを所定距離だけ離間させることで、その隙間からスクリュー１１３による推力を外方に効果的に作用させて、推進可能にしている。
【００２７】
また、球状外殻１５、また半球外殻１５Ｌ，１５Ｒは、多数の正三角形等を均質な棒状構造材で組み上げて、球に近い正多面体、半正多面体としたジオデシック・ドーム（図３（ｂ）参照）としてもよい。ジオデシック形状では、高い推進効率を得ることが可能となる。なお、半球外殻１５Ｌ，１５Ｒの場合には、両者の隙間から外方に推力が作用可能となるため、半球を一面覆ったような面部材で形成してもよく、あるいは部分的に面部材で形成してもよい。
【００２８】
なお、図では示していないが、推力発生部１１の重心位置を環状体１３の中心よりも低い位置に設定することで、推力発生部１１の姿勢を、例えば水平方向あるいは斜め上方等の向きに安定させることが可能となる。推力発生部１１の重心は、推力発生部１１の下部側適所に錘を取付ける方法でもよいが、水中使用態様であることから、推力発生部１１の上部側適所に空気袋等の浮力発生部材を取付けてずらすようにしてもよい。
【００２９】
さらに、水中移動体１０は、全体の比重は１の前後であり、好ましくは１以上、より好ましくは１を超えるものである。さらに好ましくは、１を僅かに超える程度がよい。なお、ここに比重は、作業環境となる液中の液体に対するものとする。
【００３０】
水中移動体１０の動作の一例について、図７を用いて説明する。まず、全体の比重が１を超える場合として、海底（水底）５０１にある状態から説明する。スクリュー１１３が回転すると、矢印（図１（ａ）参照）で示す方向に推進する。半球外殻１５Ｌ，１５Ｒの一方あるいは両方が海底５０１に接する間、半球外殻１５Ｌ，１５Ｒは受動回転する。このとき、スクリュー１１３の向き（推力方向）はほとんど変化しない。この結果、水中移動体１０は、海底（水底）５０１を進行することが可能となる。また、傾斜した海底を斜めに進む場合、半球外殻１５Ｌ，１５Ｒの一方が受動回転し、あるいは斜め方向に転動しながら進行するが、この場合でもスクリュー１１３の向きはほとんど変化しない。特に、各半球外殻１５Ｌ，１５Ｒが別々の障害物に接しながら移動しても、それぞれが独立して受動回転するので、推力方向自体が安定維持される。
【００３１】
スクリュー１１３の向きが斜め上方に向けて設定されている態様では、推力を上げることで海底５０１から浮揚し、水中を進行する。推力を調整することで、深さ調整が可能となる。ここで、海中の障害物、例えば岸壁５０２、沈没船５０３、その他水中浮遊物、構造物に衝突あるいは接触した場合、半球外殻１５Ｌ，１５Ｒは受動回転するため、衝撃力を受け流すことができ、破損等の虞が小さく、かつ衝突位置に停止したり、衝突物の表面に沿って移動することもできる。従って、衝突による反動によってスクリュー１１３の向きが大きく変わったりすることのない安定推進が期待できる。また、海底を這いながらも、必要時に水中浮揚して移動することで沈没船５０３の破損箇所５０４から内部に出入りできる。さらに、魚介類の養殖場の海底まで伸びる網５０５に接して、上下方向乃至は水平方向に進行することが可能なため、網５０５からの一定距離での養殖対象物の成長状況等観察を高い精度で行うことが期待できる。
【００３２】
図３、図４に示す第２の実施形態では、水中移動体２０は、内部の推力発生部２１と外部の球状外殻２７とを備えている。推力発生部２１と球状外殻２７とは、３軸周りの相対回転を実現するために、環状体２５及びジンバル機構２６を介して連結されている。すなわち、推力発生部２１は、環状体２５に内嵌され、軸受２４を介して環状体２５に回動自在に軸支されている。環状体２５を貫通する軸をロール軸Ｒ−ａｘという。
【００３３】
また、環状体２５と球状外殻２７とは、ジンバル機構２６を介して連結されている。ジンバル機構は、公知のように、互いに直交する回転軸周りに回転する機構体であって、図３に示すように、ピッチ軸Ｐ−ａｘに相当する回転軸２６１と、回転軸２６１に軸支され、回転軸２６１周りに回転する環状体２６２と、環状体２６２に設けられた、回転軸２６１と直交するヨー軸Ｙ−ａｘに相当する回転軸２６３とを備えている。そして、回転軸２６３の両端に、全体を覆う球状外殻２７が取り付けられている。回転軸２６１，２６３は、それぞれ途中に相対回転可能な接合部２６１１，２６３１を備えている。従って、球状外殻２７は、推力発生部２１に対して３軸の自由度を有する。球状外殻２７は、図３（ｂ）に示すように、多数の棒状構造体２７１によって組み上げられたジオデシック形状を有するものが採用可能である。
【００３４】
推力発生部２１は、支持部２２とスクリュー部２３とを備えている。推力発生部２１は、第１の実施形態と異なり、４個のスクリュー部２３を備えている。支持部２２は、前後左右を有する形状、例えば全体としてＨ字形状を有する板状体で、長尺の基部２２１と、基部２２１の両端から左右に延設された延設部２２２とを備えている。長尺の基部２２１が環状体２５に内嵌され、基部２２１の長手方向の中央位置で軸受２４を介して、ロール軸Ｒ−ａｘ周りに、環状体２５に相対回転可能に軸支されている。
【００３５】
４箇所の延設部２２２の同一面側にはスクリュー部２３が取り付けられている。スクリュー部２３は、本実施形態では、ロール軸Ｒ−ａｘとピッチ軸Ｐ―ａｘとで形成される面の法線方向に推力を発生する。図３（ａ）では、上方に推力を発生する。左右一対、及び前後一対のスクリュー部２３は、互いに反転方向に回転することでカウンタトルクを低減している。図３（ａ）では、回転方向に応じてスクリュー部２３１，２３２として表している。また、スクリュー部２３１，２３２に付した符号Ｆ，Ｂ、またＬ，Ｒは、４個の位置を指しており、Ｆは前方、Ｂは後方、またＬは左、Ｒは右の意味である。なお、特に区別をしない場合には、単にスクリュー部２３、あるいはスクリュー部２３１，２３２という。
【００３６】
なお、図では示していないが、推力発生部２１の重心位置を環状体２５の中心よりも低い位置に設定することで、推力発生部２１の姿勢を、例えば上方の向きに安定させることが可能となる。推力発生部２１の重心は、推力発生部２１の下部側適所に錘を取付ける方法でもよいが、水中使用態様であることから、推力発生部２１の上部側適所に空気袋等の浮力発生部材を取付けてずらすようにしてもよい。
【００３７】
さらに、水中移動体２０は、全体の比重は１の前後であり、好ましくは１以上、より好ましくは１を超えるものである。さらに好ましくは、１を僅かに超える程度がよい。なお、ここに比重は、作業環境となる液中の液体に対するものとする。
【００３８】
次に、推力発生部２１の姿勢制御と移動動作について説明する。推力発生部２１の４個のスクリュー部２３を同一条件で回転駆動させると、上方に推力が発生して浮揚し、回転力を弱めると沈下する。
【００３９】
一方、前方側のスクリュー部２３１ＦＬ、２３２ＦＲを同一速度ｖｆで回転させ、かつ後方側のスクリュー部２３１ＢＲ、２３２ＢＬを同一速度ｖｂで回転させ、ｖｆ＞ｖｂとすることで、ピッチ軸Ｐ−ａｘ周りに回転を与えて、推力方向を斜め前方に設定することが可能となる。逆に、ｖｆ＜ｖｂとすることで、ピッチ軸Ｐ−ａｘ周りに逆向きに回転を与えて、推力方向を斜め後方に設定することが可能となる。なお、ｖｆ＝ｖｂのときは、上下方向への移動指示となる。図４（ｃ）に示すように、推力発生部２１による推力発生方向は上下方向であり、一方、球状外殻２７は障害物等に接触するなどしてピッチ軸Ｐ−ａｘ周りに受動回転している。
【００４０】
また、左側のスクリュー部２３１ＦＬ、２３２ＢＬを同一速度ｖｌで回転させ、かつ右側のスクリュー部２３１ＢＲ、２３２ＦＲを同一速度ｖｒで回転させ、ｖｌ＞ｖｒとすることで、ロール軸Ｒ−ａｘ周りに回転を与えて、推力方向を斜め右方に設定することが可能となる。逆に、ｖｌ＞ｖｒとすることで、ロール軸Ｒ−ａｘ周りに回転を与えて、推力方向を斜め左方に設定することが可能となる。また、前記制御を合成することで、全方向について推力方向の設定が可能となる。なお、図では示していないが、基部２２１あるいは基部２２１の適所には、各スクリュー部２３を作動させる電源や制御基板類が防水して内装されている。動作制御に関する構成は、推進方向の制御の他は、第１の実施形態と同様である。
【００４１】
水中移動体２０は、推力方向を制御することで、また、推進力を増減制御することで、海底５０１（図７参照）を這ったり、水中を浮揚したりして移動する。海底を這う場合には、球状外殻２７は、推力発生部２１に対して３軸周りで相対回転可能なので、海底の形状と推進方向との兼ね合いによって、種々の方向に受動回転しながらも、推力方向は維持するようにしている。一方、推力を上げることで海底５０１から浮揚し、かつ水中において、推力の増減も含めて方向制御することで、全方向への移動が設定可能となる。従って、第１の実施形態の場合と同様の探査、調査を可能とし、さらに移動設定の細かさから、探査、調査の範囲、精度が向上する。
【００４２】
図５，図７は、第３の実施形態を示す図である。第３の実施形態に係る水中移動体３０は、図１に示す第１の実施形態の水中移動体１０に対して、浮力を利用して推力方向を調整し得る構成を備えたものである。水中移動体３０は、２重反転スクリュー３１１１，３１１２を備えた推力発生部３１１が環状体３１３に内装されている。推力発生部３１１には、スクリュー駆動用のモータの電源、制御基板等の必要な構成が内装されている。推力発生部３１１は、例えば十字状の固定部材３１２によって環状体３１３の内部に固設されている。スクリューの軸と環状体３１３の軸とは一致している。
【００４３】
環状体３１３の外径方向には、浮力発生機構４０が配設されている。浮力発生機構４０は、環状体３１３の外径方向であって、互いに直交する４方向に放射状に立設された同一長を有する棒状の支持軸４２と、支持軸４２の各先端に取り付けられたシリンダ４１（４１Ｆ，４１Ｂ，４１Ｌ，４１Ｒ）とを備えている。シリンダ４１Ｆと４１Ｂ、及びシリンダ４１Ｌと４１Ｒの各１対のシリンダで浮力調整が行われる。なお、各１対のシリンダ４１の一方を加圧、減圧制御する駆動源（ポンプ）、また各１対のシリンダ４１の間を連通して、予めの所定量のエアの分配を行うための配管（共に図略）を備えている。
【００４４】
シリンダ４１は、基部４１１に対して出没する可動部４１２を備え、エアの供給に応じた寸法だけ出没して内部（フロート部）の容積を変更するものである。シリンダ４１は、エアが送られると、加圧されてエア容積が増大する（浮力増大）。逆にエアが抜かれると、減圧されてエア容積が減少する（浮力低下）。そして、エア配管で両者（１対のシリンダ）を連通することで、予め内蔵されているエアの差分的な配分で左右間（前後間）の浮力調整が可能となる。
【００４５】
なお、推力発生部３１１は、後述するように、未調整状態、例えば各１対のシリンダに等分のエアが供給されている状態で所定方向、例えば上方を向くように重心位置が設定されている。
【００４６】
左右の１対のシリンダ４１Ｌ，４１Ｒには、内部を貫通する軸３１４を有し、この軸３１４は外方に所定長だけ延設されている。軸３１４は、Ｐ−ａｘ軸として機能し、図５（ｂ）に示すように、接合部３１４１を介して、その先端に半球外殻１５Ｌ，１５Ｒが対向して取付けられている。上記において、前後のシリンダ４１Ｆ，４１Ｂを支持する支持軸４２はＲ−ａｘ軸として機能する。なお、半球外殻１５Ｌ，１５Ｒの他、ジオデシック形状を有する球状外殻１５でもよい。また、軸３１４に代えて、環状体３１３における支持軸４２の取付け位置に対して４５°だけ位相をずらした位置に、半球外殻１５Ｌ，１５Ｒを取付ける軸を設けるようにしてもよい。
【００４７】
かかる水中移動体３０において、図６（ａ）に示すように、エアが右のシリンダ４１Ｒの方に、より多く配分供給された場合、図６（ｂ）（iii）に示すように、シリンダ４１Ｒの方が相対的に浮力が大きくなり、環状体３１３が鉛直面上でエア増大量に応じた角度だけ（図６（ｂ）の反時計回り方向に）回って、推力方向を左斜め上方に変更することが可能となる。
【００４８】
逆に、エアが左のシリンダ４１Ｌの方に、より多く配分供給された場合、図６（ｂ）（i）に示すように、シリンダ４１Ｌの方が相対的に浮力が大きくなり、環状体３１３が鉛直面上でエア増大量に応じた角度だけ（図６（ｂ）の時計回り方向に）回って、推力方向を右斜め上方に変更することが可能となる。なお、エア配分が半分ずつの場合には、図６（ｂ）（ii）に示すように左右の浮力がバランスするので、推力方向は上方となる。
【００４９】
また、前後方向のシリンダ４１Ｆ，４１Ｂにも同様にしてエアの送受を制御することで、前方斜め上方、後方斜め上方に推力方向を向けさせることが可能となる。なお、図６において、推進力を低下させた場合には、設定した方向に移動しつつ沈下させることも可能となる。
【００５０】
水中移動体３０は、全体の比重は１の前後であり、好ましくは１以上、より好ましくは１を超えるものである。さらに好ましくは、１を僅かに超える程度がよい。
【００５１】
第３の実施形態では、前後左右の各１対のシリンダを設けたが、いずれか一方の１対のシリンダのみでもよい。あるいは、３個のシリンダを円周上で均等に配置して前後左右の推力方向を調整することも可能である。また、軸３１４をシリンダ４１Ｌ，４１Ｒの支持軸４２の延長上に設定したが、固定部材３１２を設けた方向の延長上としてもよい。
【００５２】
また、第２の実施形態では、スクリューの推力バランスを利用して推力方向を調整したが、これに代えて、図５のようなエアバランスで推力方向を調整してもよい。あるいは、１対のシリンダ４１を、支持部２２の前後、左右の対称位置に適宜設けることも可能である。
【００５３】
また、スクリュー部２３は、ロール軸Ｒ−ａｘとピッチ軸Ｐ―ａｘの一方の軸上に１対設ける構成としてもよい。この場合、他方の軸には浮力発生機構４０の１対のシリンダ４１を設ければ、一方軸では推力差で、他方軸では浮力差を利用して、全方向への推力方向の調整が可能となる。
【００５４】
また、前記各実施形態において、球状外殻１５，２７（半球外殻１５Ｌ，１５Ｒ）を球形状乃至は多面球形状として説明したが、楕円球等の非完全球の形状を含めて球形状としてもよい。
【００５５】
また、前記各実施形態において、全体の比重が１より小さい場合、電源切れが生じても、自然に浮上してくるので、回収上は好ましい。一方、電源切れ前に推力を利用して海上まで浮上させるようにしてもよい。さらに電源切れを生じる前（電源残量を検知、あるいは動作時間の計時に基づいて自立的に）に、あるいは、海上からの遠隔制御に基づいて稼働可能な浮上用のエア等を発生する浮力発生器、例えば化学反応で気体を発生する発生器を装備することで、回収は可能となる。あるいは探査、調査環境においては、引き上げ用の紐付きとしてもよい。
【符号の説明】
【００５６】
１０，２０，３０  水中移動体
１１，２１，３１１  推力発生部（推力発生機構部）
１３，２５，３１３  環状体（第１の回転軸部）
１４  回転軸（第２の回転軸部）
３１４  軸（第２の回転軸部）
２６  ジンバル機構（第２の回転軸部）
２６１，２６３  回転軸（第２の回転軸部の一部）
２６３  環状体（第２の回転軸部の一部）
１５，２７  球状外殻（球状外殻）
１５Ｌ，１５Ｒ  半球外殻（球状外殻）
４０  浮力発生機構
【図２】
2016215709.tif 000003
【図１】
2016215709.tif 000004
【図３】
2016215709.tif 000005
【図４】
2016215709.tif 000006
【図５】
2016215709.tif 000007
【図６】
2016215709.tif 000008
【図７】
2016215709.tif 000009