(57)【要約】【課題】ロストリスクを低減できるようにした、水中パイプライン検査用の自律型水中航走体を提供する。【解決手段】水中パイプラインを辿って航走しながら前記水中パイプラインを検査する、水中パイプライン検査用の自律型水中航走体であって、機体と、前記機体を航走方向に推進する推進手段と、前記航走方向にある前記水中パイプラインを探知するためのパイプライン探知手段５と、前記機体の設定速度を設定する速度設定手段１１と、前記設定速度となるように前記推進手段の出力を制御する推進制御手段１２と、パイプライン探知手段５の探知情報に基づいて前記水中パイプラインが探知されたことの確度を出力する確度出力手段５とを備える。速度設定手段１１は、確度出力手段５により出力された前記確度が低いほど、前記設定速度を低めに設定する。【選択図】図２
2016159662.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水中パイプラインを辿って航走しながら前記水中パイプラインを検査する、水中パイプライン検査用の自律型水中航走体であって、
機体と、
前記機体を航走方向に推進する推進手段と、
前記航走方向にある前記水中パイプラインを探知するためのパイプライン探知手段と、
前記機体の設定速度を設定する速度設定手段と、
前記設定速度となるように前記推進手段の出力を制御する推進制御手段と、
前記パイプライン探知手段の探知情報に基づいて前記水中パイプラインが探知されたことの確度を出力する確度出力手段とを備え、
前記速度設定手段は、前記確度出力手段により出力された前記確度が低いほど、前記設定速度を低めに設定する
ことを特徴とする、水中パイプライン検査用の自律型水中航走体。
【請求項２】
前記速度設定手段は、
前記確度が、減速しきい値よりも高い場合には、前記設定速度を通常速度に設定し、
前記確度が、前記減速しきい値以下であり、且つ、前記減速しきい値よりも低値である停止しきい値よりも高い場合には、前記設定速度を、前記通常速度よりも低い第１低速度に設定し、
前記確度が、前記停止しきい値以下の場合には、前記設定速度を零に設定する
ことを特徴とする、請求項１記載の水中パイプライン検査用の自律型水中航走体。
【請求項３】
前記パイプライン探知手段は、探知範囲内に存在する前記パイプラインの形状情報を取得し、
前記パイプライン探知手段により取得された前記パイプラインの形状情報に基づいて、前記パイプラインの前記航走方向に対する傾斜角度を推定する傾斜角度推定手段を備え、
前記速度設定手段は、前記傾斜角度推定手段により推定された前記傾斜角度が、減速角度よりも大きい場合には、前記設定速度を、通常速度よりも低い第２低速度に設定する
ことを特徴とする、請求項１又は２記載の水中パイプライン検査用の自律型水中航走体。
【請求項４】
前記パイプライン探知手段の前記航走方向に対する探知角度を変更する探知角度変更手段と、
前記パイプライン探知手段の設定角度を設定する探知角度設定手段と、
前記パイプライン探知手段の探知角度が前記設定角度へ向くように前記探知角度変更手段の作動を制御する探知角度制御手段とを備えた
ことを特徴とする、請求項１〜３の何れか一記載の水中パイプライン検査用の自律型水中航走体。
【請求項５】
目標位置を予め記憶する記憶手段とを備え、
前記探知角度設定手段は、前記確度がロストしきい値以下の場合には、現在の探知方向と前記目標位置の方向である目標方向との間の中間方向に対応する角度を、新たな設定角度として更新する
ことを特徴とする、請求項４記載の水中パイプライン検査用の自律型水中航走体。
【請求項６】
前記探知角度設定手段は、前記中間方向を、前記現在の探知方向と前記目標方向との加重平均により決定し、前記水中パイプラインの可撓性が低いほど、前記加重平均における前記現在の探知方向の重みづけを高めに設定する
ことを特徴とする、請求項５記載の水中パイプライン検査用の自律型水中航走体。
【請求項７】
前記探知角度設定手段は、
前記設定角度を前記中間方向に設定しても、前記確度が前記ロストしきい値以下の場合には、前記設定角度を所定範囲で順次変更する
ことを特徴とする、請求項５又は６記載の水中パイプライン検査用の自律型水中航走体。
【請求項８】
前記航走方向を変更する航走方向変更手段と、
航走方向を設定する航走方向設定手段と、
前記航走方向変更手段を、前記設定航走方向設定手段により設定された方向に制御する航走方向制御手段とを備え、
前記探知角度設定手段が前記設定角度を所定範囲で順次変更しても、前記確度がロストしきい値以下の場合には、
前記航走方向設定手段は、前記航走方向を前記中間方向に変更し、
前記推進制御手段は、前記推進手段の作動を制御して、前記機体を、前記パイプライン探知手段の探知距離だけ前進させる
ことを特徴とする、請求項７記載の水中パイプライン検査用の自律型水中航走体。
【請求項９】
前記パイプライン探知手段は、探知範囲内に存在する前記パイプラインの形状情報を取得し、
前記パイプライン探知手段により取得された前記形状情報に基づいて、前記探知範囲を画成する探知限界と前記パイプラインとの交点を検出する交点決定手段とを備え、
前記探知角度設定手段は、前記交点と、前記機体とを直線で結ぶことにより規定される方向に前記パイプライン探知手段が向くように前記設定角度を更新する
ことを特徴とする、請求項４〜８の何れか一項記載の水中パイプライン検査用の自律型水中航走体。
【請求項１０】
前記パイプライン探知手段は、探知範囲内に存在する前記パイプラインの形状情報を取得し、探知幅及び探知距離を変更することで前記探知範囲を変更可能であり、前記探知幅を広げると前記探知距離が短くなる一方で前記探知幅を狭くすると前記探知距離が長くなる特性を有し、
前記パイプライン探知手段により取得された前記パイプラインの形状情報が連続形状を示している場合は、前記探知幅の設定を狭める指令を前記パイプライン探知手段に出力し、前記パイプライン探知手段により取得された前記パイプラインの形状情報が不連続形状を示している場合は、前記探知幅の設定を広げる指令を前記パイプライン探知手段に出力する探知範囲制御手段を備えたことを
特徴とする、請求項１〜９の何れか一項記載の水中パイプライン検査用の自律型水中航走体。
【請求項１１】
水中パイプラインを辿って航走しながら前記水中パイプラインを検査する、水中パイプライン検査用の自律型水中航走体であって、
機体と、
前記機体を航走方向に推進する推進手段と、
前記航走方向にある前記水中パイプラインを探知するためのパイプライン探知手段と、
前記パイプライン探知手段の前記航走方向に対する探知角度を変更する探知角度変更手段と、
前記パイプライン探知手段の設定角度を設定する探知角度設定手段と、
前記パイプライン探知手段の探知角度が前記設定角度へ向くように前記探知角度変更手段の作動を制御する探知角度制御手段と、
目標位置を予め記憶する記憶手段とを備え、
前記探知角度設定手段は、前記確度がロストしきい値以下の場合には、現在の探知方向と前記目標位置の方向である目標方向との間の中間方向に対応する角度を、新たな設定角度として更新する
ことを特徴とする、水中パイプライン検査用の自律型水中航走体。
【請求項１２】
前記探知角度設定手段は、前記中間方向を、前記現在の探知方向と前記目標方向との加重平均により決定し、前記水中パイプラインの可撓性が低いほど、前記加重平均における前記現在の探知方向の重みづけを高めに設定する
ことを特徴とする、請求項１１記載の水中パイプライン検査用の自律型水中航走体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パイプラインを辿って航走しながら水中パイプラインを検査する、水中パイプライン検査用の自律型水中航走体に関する。
【背景技術】
【０００２】
水中パイプラインは、老朽化による腐食減肉や地盤沈下等による変形等の欠陥を定期的にまたは不定期に検査される。
従来、水中パイプラインの検査には、ＲＯＶ（Remotely Operated Vehicle）と呼ばれる遠隔操作型の無人水中航走体が使用されている。ＲＯＶは、母船から遠隔操作され、遠隔操作用のコントロールケーブルや電力供給用のパワーケーブルにより母船に繋がれているため移動できる範囲が制限されてしまい、広い範囲や深い深度で検査することが困難である。
このため、近年では、ＡＵＶ（Autonomous Underwater Vehicle）呼ばれる自律航行型の無人水中航走体が、水中パイプラインの検査用に種々開発されている（例えば特許文献１参照）。ＡＵＶは無索であるところからケーブルに拘束されず、自由に海中を移動できるため、広い範囲や深い深度での測定が必要な水中パイプラインの検査には好適と考えられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−０６７３５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＡＵＶにより水中パイプラインを検査するためには、パイプラインに沿って自動で航走させる必要があるため、ＡＵＶにはパイプラインを検出するためのソナーなどの探知機が設けられている。しかし、航走ルートがパイプラインの敷設ルートから外れる、或いは、水中パイプラインが海底や湖底の砂に部分的に埋もれると、探知機によりパイプラインを検出できなくなってしまう（パイプラインを見失ってしまう、以下、パイプラインロストともいう）。一旦パイプラインを検出できなくなってしまうと、再びパイプラインを検出することは困難であり、以降、ＡＵＶはパイプラインを辿って航走できなくなってしまう。ＡＵＶでは、このような航走中にパイプラインを見失うおそれ（以下、ロストリスクという）が高いため、ＡＵＶによる水中パイプラインの検査は実用化に至っていない。
【０００５】
ＡＵＶには探知機が設けられているにもかかわらず、ロストリスクが高い理由について説明する。ＡＵＶには、パイプラインの敷設ルートを予め記憶しておく機能が備えられるとともに、ＡＵＶの現在位置情報を検出する機能（以下、位置情報検出機能という）を有している。したがって、理論的には、パイプラインの敷設ルートと現在位置情報とに基づいて航走することで、水中パイプラインを辿って航走することは可能である。
【０００６】
しかしながら、海中にパイプラインを設ける場合、潮流の影響を受けてパイプラインの敷設ルートが変化するのでＡＵＶに予め記憶された敷設ルートと実際の敷設ルートとは異なることが一般的である。
さらに、ＡＵＶの位置情報検出機能は正確に位置情報を検出することができない。つまり、水中では電波の減衰が大きくＧＰＳの測位を使用して位置を直接検出できないため、ＡＵＶの位置情報検出機能は、航走開始位置に、慣性航法装置により検出されるＡＵＶの加速度を二階積分することで得た航走距離（移動量）を積算していくことにより現在位置を推測する。加速度の二階積分により得られる航走距離には比較的誤差が大きい上に、この航走距離を積算して現在位置を推測することから、特に水中パイプラインの検査のように検査範囲（すなわち航走範囲）が広いと誤差が非常に大きくなってしまう。
したがって、予め記憶されたパイプラインの敷設ルートが実際の敷設ルートから乖離していること及び位置情報検出機能の精度の低いことからロストリスクが高く、ＡＵＶによる水中パイプラインの検査は実用化に至っていない。
【０００７】
本発明は、上記のような課題に鑑み創案されたもので、ロストリスクを低減できるようにした、水中パイプライン検査用の自律型水中航走体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】
【０００８】
（１）上記の目的を達成するために、本発明の水中パイプライン検査用の自律型水中航走体は、水中パイプラインを辿って航走しながら前記水中パイプラインを検査する、水中パイプライン検査用の自律型水中航走体であって、機体と、前記機体を航走方向に推進する推進手段と、前記航走方向にある前記水中パイプラインを探知するためのパイプライン探知手段と、前記機体の設定速度を設定する速度設定手段と、前記設定速度となるように前記推進手段の出力を制御する推進制御手段と、前記パイプライン探知手段の探知情報に基づいて前記水中パイプラインが探知されたことの確度を出力する確度出力手段とを備えている。
前記速度設定手段は、前記確度出力手段により出力された前記確度が低いほど、前記設定速度を低めに設定する。
【０００９】
（２）前記速度設定手段は、前記確度が、減速しきい値よりも高い場合には、前記設定速度を通常速度に設定し、前記確度が、前記減速しきい値以下であり、且つ、前記減速しきい値よりも低値である停止しきい値よりも高い場合には、前記設定速度を、前記通常速度よりも低い第１低速度に設定し、前記確度が、前記停止しきい値以下の場合には、前記設定速度を零に設定することが好ましい。
【００１０】
（３）前記パイプライン探知手段は、探知範囲内に存在する前記パイプラインの形状情報を取得し、前記パイプライン探知手段により取得された前記パイプラインの形状情報に基づいて、前記パイプラインの前記航走方向に対する傾斜角度を推定する傾斜角度推定手段を備え、前記速度設定手段は、前記傾斜角度推定手段により推定された前記傾斜角度が、減速角度よりも大きい場合には、前記設定速度を、通常速度よりも低い第２低速度に設定するこが好ましい。
【００１１】
（４）前記パイプライン探知手段の前記航走方向に対する探知角度を変更する探知角度変更手段と、前記パイプライン探知手段の設定角度を設定する探知角度設定手段と、前記パイプライン探知手段の探知角度が前記設定角度へ向くように前記探知角度変更手段の作動を制御する探知角度制御手段とを備えることが好ましい。
【００１２】
（５）目標位置を予め記憶する記憶手段とを備え、前記探知角度設定手段は、前記確度がロストしきい値以下の場合には、現在の探知方向と前記目標位置の方向である目標方向との間の中間方向に対応する角度を、新たな設定角度として更新することが好ましい。
【００１３】
（６）前記探知角度設定手段は、前記中間方向を、前記現在の探知方向と前記目標方向との加重平均により決定し、前記水中パイプラインの可撓性が低いほど、前記加重平均における前記現在の探知方向の重みづけを高めに設定することが好ましい。
【００１４】
（７）前記探知角度設定手段は、前記設定角度を前記中間方向に設定しても、前記確度が前記ロストしきい値以下の場合には、前記設定角度を所定範囲で順次変更することが好ましい。
【００１５】
（８）前記航走方向を変更する航走方向変更手段と、航走方向を設定する航走方向設定手段と、前記航走方向変更手段を、前記設定航走方向設定手段により設定された方向に制御する航走方向制御手段とを備え、前記探知角度設定手段が前記設定角度を所定範囲で順次変更しても、前記確度がロストしきい値以下の場合には、前記航走方向設定手段は、前記設定航走方向を前記中間方向に変更し、前記推進制御手段は、前記推進手段の作動を制御して、前記機体を、前記パイプライン探知手段の探知距離だけ前進させることが好ましい。
【００１６】
（９）前記パイプライン探知手段は、探知範囲内に存在する前記パイプラインの形状情報を取得し、前記パイプライン探知手段により取得された前記形状情報に基づいて、前記探知範囲を画成する探知限界と前記パイプラインとの交点を検出する交点決定手段とを備え、前記探知角度設定手段は、前記交点と、前記機体とを直線で結ぶことにより規定される方向に前記パイプライン探知手段が向くように前記設定角度を更新することが好ましい。
【００１７】
（１０）前記パイプライン探知手段は、探知範囲内に存在する前記パイプラインの形状情報を取得し、探知幅及び探知距離を変更することで前記探知範囲を変更可能であり、前記探知幅を広げると前記探知距離が短くなる一方で前記探知幅を狭くすると前記探知距離が長くなる特性を有し、前記パイプライン探知手段により取得された前記パイプラインの形状情報が連続形状を示している場合は、前記探知幅の設定を狭める指令を前記パイプライン探知手段に出力し、前記パイプライン探知手段により取得された前記パイプラインの形状情報が不連続形状を示している場合は、前記探知幅の設定を広げる指令を前記パイプライン探知手段に出力する探知範囲制御手段を備えることが好ましい。
（１１）上記の目的を達成するために、水中パイプラインを辿って航走しながら前記水中パイプラインを検査する、水中パイプライン検査用の自律型水中航走体であって、機体と、前記機体を航走方向に推進する推進手段と、前記航走方向にある前記水中パイプラインを探知するためのパイプライン探知手段と、前記パイプライン探知手段の前記航走方向に対する探知角度を変更する探知角度変更手段と、前記パイプライン探知手段の設定角度を設定する探知角度設定手段と、前記パイプライン探知手段の探知角度が前記設定角度へ向くように前記探知角度変更手段の作動を制御する探知角度制御手段と、目標位置を予め記憶する記憶手段とを備える。
前記探知角度設定手段は、前記確度がロストしきい値以下の場合には、現在の探知方向と前記目標位置の方向である目標方向との間の中間方向に対応する角度を、新たな設定角度として更新する。
【００１８】
（１２）前記探知角度設定手段は、前記中間方向を、前記現在の探知方向と前記目標方向との加重平均により決定し、前記水中パイプラインの可撓性が低いほど、前記加重平均における前記現在の探知方向の重みづけを高めに設定することが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、パイプライン探知手段の確度が低いほど、すなわち水中パイプラインを見失う危険性が高くなるほど、推進力が低めに設定されて機体の航走速度が低速になるので、低速下でパイプラインを安定して検出することができる。したがって、水中パイプラインのロストリスクを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１実施形態の自律型水中航走体の構成を示す模式図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は上面図である。
【図２】本発明の第１実施形態の自律型水中航走体の制御装置の構成を示す模式的なブロック図である。
【図３】本発明の第１実施形態の航走体の速度制御の要部を説明するための模式的なフローチャートである。
【図４】本発明の第２実施形態の自律型水中航走体の構成を示す模式図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は上面図である。
【図５】本発明の第２実施形態の自律型水中航走体の制御装置の構成を示す模式的なブロック図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る自律型水中航走体が、パイプラインの一端（検査の始点）から他端（検査の終点）に向かって航走している途中の様子を示す模式的な平面図である。
【図７】図６の自律型水中航走体廻りを図６よりも拡大して示す模式的な平面図であり、（ａ）はパイプラインロスト時の状態を示す図であり、（ｂ）は水中パイプラインを再探知したときの状態を示す図である。
【図８】本発明の第２実施形態の自律型水中航走体に係るパイプラインロストからの復帰制御を説明するための模式的なフローチャートである。
【図９】本発明の第２実施形態の変形例に係る自律型水中航走体が、湾曲点を有するパイプラインを航走している途中の様子を示す模式的な平面図である。
【図１０】本発明の第３実施形態の自律型水中航走体の制御装置の構成を示す模式的なブロック図である。
【図１１】（ａ），（ｂ）は本発明の第３実施形態の自律型水中航走体に係る探知角度の更新制御を説明するための模式的な平面図である。
【図１２】（ａ），（ｂ）は本発明の第３実施形態の自律型水中航走体に係る探知範囲の更新制御を説明するための模式的な平面図である。
【図１３】本発明の第３実施形態の自律型水中航走体に係る通常航走中の探知角度の更新制御を説明するための模式的なフローチャートである。
【図１４】本発明の第３実施形態の自律型水中航走体に係る通常航走中の探知範囲の更新制御を説明するための模式的なフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
以下に示す各実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。以下の実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができるとともに、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることが可能である。
なお、以下の説明では、自律型水中航走体の航走方向を前方とし、前方を基準に左右を定め、重力の方向を下方とし、その逆を上方として説明する。
【００２２】
また、水中パイプラインは基本的に海底などの平らな箇所を選択して敷設されているため、略同一水平面内に配置されることとなる。このため、自律型水中航走体が、水中パイプラインを辿って航走する場合には、略同一水平面内において左右方向に航走方向を変更すれば良い。したがって、各実施形態では、自律型水中航走体が航走方向を左右に変更しながら、且つ、パイプライン検知手段が検知角度（または検知方向）を左右に変更しながら水中パイプラインを辿っていく例を説明する。
【００２３】
［１．第１実施形態］
［１−１．自律型水中航走体の構成］
本発明の第１実施形態に係る水中パイプライン検査用の自律型水中航走体（以下、単に航走体ともいう）１の構成を、図１を参照して説明する。
図１は、本発明の第１実施形態の航走体の構成を示す模式図であって、（ａ）は航走体内部を模式化して示す側面図、（ｂ）は上面図である。
【００２４】
航走体１は、所定のプログラムに従って、自動的に潜水して、海底１００の付近に敷設された水中パイプライン（以下、単にパイプラインともいう）５０に対して非接触状態でこのパイプライン５０を辿りながら航走する。
航走体１は、機体２と、推進用のプロペラ（推進手段）３と、プロペラ３用のモータ３ａと、垂直舵４と、垂直舵４用のアクチュエータ４ａと、追従用センサ（パイプライン探知手段）５と、検査用センサ６と、機体１の速度（以下、航走速度ともいう）Vを検出するための速度センサ７と、航走体１の作動を制御する制御装置１０とを備えている。
なお、本実施形態では、推進手段としてプロペラを使用するものとしたが、推進手段はプロペラに限定されず種々のものを使用でき、例えば液体を噴射して推進力を得るジェット推進機、尾ひれを往復動させて推進力を得る尾ヒレ型推進機でも良い。
【００２５】
機体２は、本実施形態では、前端及び後端が丸みをおびた前後方向に長い略円柱形状のものである。
プロペラ３は、機体２の後端に取り付けられ、機体２に内蔵されたモータ３ａにより回転駆動される。これにより、航走体１は図１（ａ）に示すように、機体２の長手方向を水平に向けた姿勢で矢印ａ１で示す方向（以下、航走方向ａ１ともいう）に航走するようになっている。
垂直舵４は、航走体１の左右方向の航走方向を適宜変更するためのものである。垂直舵４は、本実施形態では、機体２の後部に、垂直軸廻りに所定範囲内で回動可能に取り付けられている。垂直舵４はステッピングモータに例示されるアクチュエータ４ａによって回動位置（以下、向きともいう）が変更される。
なお、垂直舵４は、機体２の後部のみならず機体２の前部に設けても良い。また、機体２は、図１に示すような形状に限定されず、種々の形状の機体を使用できる。例えば、双胴形状，箱型形状、扁平形状（例えば平面視で五角形や六角形などの多角形状）のものでも良い。
【００２６】
追従用センサ（以下、単にセンサともいう）５は、航走体１がパイプライン５０の敷設ルートに追従してパイプライン５０の鉛直上方を航走するために、前方のパイプライン５０を探知するためのものである。このため、センサ５は、機体２の前端下方に取り付けられ、その探知方向Dｓを前方下方に向けて前方のパイプライン５０を探知できるようにしている。
なお、本実施形態では、センサ５の向きは前方固定であり、探知方向Dｓは図１（ｂ）に示すように平面視では航走方向ａ１と重なることとなる（機体１の正面方向と一致する）。
【００２７】
センサ５は、例えば超音波を使用したソナーであり、音波を発射して、物体からの反射波を解析することによってその物体の形状に関する形状情報Ifを取得するとともに、この形状情報Ifに基づいてその物体がパイプライン５０であることの確率を示す確度Acを出力するものである。
確度Acは、形状情報Ifと教師データ（パイプラインであれば検出されるであろう具体的な形状情報）Itとの比較に基づいて、センサ５から制御装置１０に出力される。
すなわち、センサ５は、本発明のパイプライン探知手段と確度出力手段との二つの手段を構成するものである。
なお、制御装置１０に確度算出手段を備え、センサ５の探知情報を取得して、この確度出力手段によりセンサ５の探知により取得された形状情報Ifと教師データItとの比較に基づいて確度Acを算出するようにしても良い。
【００２８】
センサ５は、探知方向Dｓを中心とする円錐形状に近似した三次元の範囲（以下、探知範囲という）Rs内において、パイプライン５０の形状を三次元的に検出することができる。
探知範囲Rsは、図１（ｂ）に示すような平面視では、探知方向Dｓを中心とする扇形状となり、その両半径部分（上記円錐形状の円錐面に対応）をなす探知限界Lim_Cと、その円弧径部分をなす探知限界Lim_Fとにより画成される領域である。
【００２９】
垂直舵４の向きは、センサ５の情報If，Acに基づいて制御されるようになっており、航走体１の前方にあるパイプライン５０の位置にあわせて航走体１の航走方向が変更され、これにより航走体１がパイプライン５０の敷設ルートに追従して航走できるようになっている。
【００３０】
検査用センサ（以下、単にセンサともいう）６は、パイプライン５０の変形や表面状態など各種検査情報を取得するためのものであり、センサ５と同様に超音波を使用したソナーである。センサ６は、検査精度向上のため、パイプライン５０との距離が最も短くなるよう配置されている。具体的には、センサ６は、パイプライン５０に対面する機体２の下部に配置され、その鉛直下方を探知する（探知方向が鉛直下方に設定されている）。
センサ６により検出された情報は、制御装置１０に順次出力され制御装置１０の記憶手段２０に逐次蓄積される。
【００３１】
なお、センサ５，６には、超音波式のソナーに限らず光学式センサを使用することもできる。
【００３２】
速度センサ７は、航走体１の速度（以下、航走速度ともいう）Vを検出して、これを制御装置１０に出力する。制御装置１０は、この検出された航走速度Vに基づいて航走速度Vが設定速度Vsetとなるようにモータ３ａの出力をフィードバック制御する。
【００３３】
この他、航走体１には、航走体１の向き情報（ロール，ピッチ及びヨー）と航走体１に作用する加速度とを検出する慣性航法装置（図示略）を搭載している。
【００３４】
［１−２．制御構成］
本発明の第１実施形態に係る制御装置１０の構成を、図２を参照して説明する。
図２は、本発明の第１実施形態の航走体の制御装置の構成を示す模式的なブロック図である。
制御装置１０は、速度設定手段１１，プロペラ制御手段（推進制御手段）１２，航走方向設定手段１３，航走方向制御手段１４，傾斜角度推定手段１５及び記憶手段２０を備えている。
【００３５】
速度設定手段１１は、センサ５から取得したパイプライン探知の確度Acや、後述の傾斜角度推定手段１５から取得したパイプライン５０の傾斜角度（以下、パイプ傾斜角度ともいう）θpに応じて設定速度Vsetを設定する。
詳しくは、速度設定手段１１は、センサ５から取得した確度Acが低いほど設定速度Vsetを低めに設定する。本実施形態では、速度設定手段１１は、設定速度Vsetを、確度Acが減速しきい値Ac_Rdcよりも高い高確度域にある場合（Ac＞Ac_Rdc）には通常速度Vnに設定し（Vset=Vn）、確度Acが減速しきい値Ac_Rdc以下であり且つ停止しきい値（ロストしきい値）Ac_Stpよりも高い中確度域にある場合（Ac_Stp＜Ac≦Ac_Rdc）には、低速度（第１低速度，第２低速度）Vｌに設定し（Vset=Vｌ）、確度Acが停止しきい値Ac_Stp以下の低確度域の場合（Ac≦Ac_Stp）にはパイプライン５０を見失ったとして（以下パイプライン５０を見失うことをパイプラインロストともいう）、０（零）に設定する（Vset=０（零））。そこで、停止しきい値Ac_Stpをロストしきい値ともいう。
【００３６】
なお、減速しきい値Ac_Rdcは、停止しきい値Ac_Stpよりも大きな値である（Ac_Rdc＞Ac_Stp）。また、低速度（第１低速度，第２低速度）Vｌは、通常速度Vnよりも小さく且つ０（零）よりも大きい値である（０（零）＜Vｌ＜1＜Vn）。
【００３７】
速度設定手段１１は、さらに、確度Acが高確度域にある場合でも、パイプ傾斜角度θpが減速角度θp_Rdcよりも大きい急傾斜の場合（θ＞θ_Rdc）には、設定速度Vsetを前記低速度Vｌに設定する（Vset=Vｌ）。つまり、減速角度θp_Rdcとは、航走体１が通常速度Vnで航走しているとパイプライン５０のカーブに沿って曲がり切れないようなパイプ傾斜角度θpである。
なお、本実施形態では、確度Acが中確度域にある場合と、パイプライン５０が急傾斜する場合とで、共に設定速度Vsetを低速度Vｌとしているが、それぞれの場合の設定速度Vsetを、通常速度Vnよりも低い値であれば異なる値に設定しても良い。
【００３８】
プロペラ制御手段１２は、速度設定手段１１から設定速度Vsetを取得する。プロペラ制御手段１２は、速度センサ７により検出された航走速度Vが設定速度Vsetとなるようにモータ３ａの回転速度を制御する。
【００３９】
航走方向設定手段１３は、航走方向ａ１が、センサ５により探知された前方のパイプライン５０に向くように、垂直舵４の角度（設定角度、以下、操舵角度ともいう）θ_Rdrを設定する。
航走方向制御手段１４は、この操舵角度θ_Rdrとなるようにアクチュエータ４ａの作動を制御する。
【００４０】
傾斜角度推定手段１５は、センサ５からパイプライン５０の形状情報Ipを取得し、この形状情報Ipに基づいて航走方向ａ１に対するパイプライン５０の傾斜角度θsを推定するものである。すなわち、センサ５は、上述の通り探知範囲Rsにおいてパイプライン５０の形状情報Ipを三次元的に取得できるので、傾斜角度推定手段１５は、この形状情報Ipに基づいて前方のパイプ傾斜角度θpを推定することができる。
【００４１】
記憶手段２０は、各種プログラムや、各種プログラムの実行に必要なパラメータや、パイプライン５０の敷設ルート情報などを予め記憶させるとともに、検査用センサ６により取得した検査情報を記憶し蓄積するものである。
【００４２】
［１−３．フローチャート］
本実施形態の特徴である航走体１の速度制御について、図３を参照して説明する。
図３は、本発明の第１実施形態の航走体の速度制御の要部を説明するための模式的なフローチャートである。
速度制御は、航走体１の航走中、予め設定された所定の周期で繰り返し実施される。
【００４３】
図３に示すように、先ず、ステップＳ１で、パイプライン探知の確度（センサ確度）Acが停止しきい値Ac_Stp以下であるか否かが判定され、確度Acが停止しきい値Ac_Stp以下である場合にはステップＳ６に進み、設定速度Vsetが０（零）に設定される。これにより、モータ３ａが停止され、航走体１が停止するようになり、リターンする。
【００４４】
ステップＳ１において、確度Acが停止しきい値Ac_Stpよりも高い場合には、ステップＳ２に進む。ステップＳ２において、確度Acが減速しきい値Ac_Rdc以下であるか否かが判定され、確度Acが減速しきい値Ac_Rdc以下である場合にはステップＳ５に進み、設定速度Vsetが低速度Vｌに設定され、航走速度Vが低速にされ（低速モードとされ）、リターンする。
【００４５】
ステップＳ２おいて、確度Acが減速しきい値Ac_Rdcよりも高い場合にはステップＳ３に進む。ステップＳ３では、航走体１の前方のパイプ傾斜角度θpが減速角度θp_Rdcよりも大きいか否かが判定され、傾斜角度θpが減速角度θp_Rdcよりも大きいと判定された場合にはステップＳ５に進み、設定速度Vsetが低速度Vｌに設定される（低速モードとなる）。
【００４６】
ステップＳ３において、傾斜角度θpが減速角度θp_Rdc以下であると判定された場合にはステップＳ４に進み、設定速度Vsetが通常速度Vnに設定される。これにより、航走体１の速度が通常速度とされ（通常モードとなり）、リターンする。
【００４７】
［１−４．効果］
第１実施形態の航走体１によれば、追従用センサ５のパイプ探知の確度Acが低いほど航走体１の速度Vが低めに設定されるので、パイプライン５０の一部が砂に埋もれるなどして追従用センサ５によりパイプライン５０を迅速に探知するのが困難になる場合（確度Acが低下する場合）でも、追従用センサ５によりパイプライン５０を検出することが可能となる。
つまり、航走体１が低速になるほどパイプライン５０を検出するのに時間を掛けることができるため追従用センサ５の検出精度は相対的に向上し、パイプライン５０の一部が砂に埋もれるなどして確度Acが低下しても、この低下を相殺してパイプライン５０を検出することが可能となる。したがってロストリスクを低減できる。
【００４８】
また、追従用センサ５の確度Acが停止しきい値Ac_Stp以下となった場合には、パイプライン５０を見失ったとして航走体１を停止させるので、航走体１がパイプライン５０から離隔することを抑制できる。したがって、航走体１は、パイプライン５０の近辺に留まり、且つ、停止した安定状態でパイプライン５０を探索できるので、パイプライン５０を検出してパイプラインロストから復帰することが可能となる。
さらに、航走体１がパイプラインロストしたままでも航走体１はパイプライン５０の近辺に留まるので、航走体１を探し出して回収する手間を少なくすることができる。
【００４９】
さらに、航走方向ａ１に対する前方のパイプ傾斜角度θpが、減速角度θp_Rdcよりも大きいとき、すなわち水中パイプライン５のカーブが急な場合は、航走体１の速度Vが低めに設定されて航走体１は減速する。これにより、パイプライン５０が急カーブしている場合でも航走体１はパイプライン５０に沿って曲がることができる。したがって、航走体１がパイプライン５０の敷設ルートから外れてパイプラインロストすることを抑制できる。
【００５０】
［１−５．その他］
上記実施形態では、航走速度Vを、確度Acやパイプ傾斜角度θpに応じて段階的に変更したが、確度Acやパイプ傾斜角度θpに応じて連続的に変更しても良い。例えば、航走体１の設定速度Vを、確度Acやパイプ傾斜角度θpの関数とすれば良い。
【００５１】
［２．第２実施形態］
第２実施形態の航走体１Ａは、第１実施形態の航走体１に対し、追従用センサ５Ａの探知範囲を変更する機能と、追従用センサ５Ａを左右に揺動（以下、首振りともいう）する機能と、パイプラインロスト時におけるパイプラインの再発見機能とが追加されたものである。以下、この追加された機能を中心に航走体１Ａついてさらに説明する。
【００５２】
［２−１．自律型水中航走体の構成］
本発明の第２実施形態に係る水中パイプライン検査用の自律型水中航走体（以下、航走体ともいう）１Ａの構成を、図３を参照して説明する。なお、第１実施形態と同一要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。
図４は、本発明の第２実施形態の航走体の構成を示す模式図であって、（ａ）は航走体内部を模式化して示す側面図、（ｂ）は上面図である。
【００５３】
航走体１Ａは、図４（ａ），（ｂ）に示すように、機体２と、プロペラ３と、プロペラ３用のモータ３ａと、垂直舵４と、垂直舵４用のアクチュエータ４ａと、追従用センサ５Ａと、追従用センサ５用のアクチュエータ５ａと、検査用センサ６と、速度センサ７と、航走体１Ａの作動を制御する制御装置１０Ａとを備えている。
【００５４】
追従用センサ５Ａは、図４（ｂ）に実線と二点鎖線とで示すようにその探知範囲（以下、センサ範囲ともいう）Rsを調節することができ、探知幅（以下、センサ幅ともいう）Wsを広げると探知距離（以下、センサ距離ともいう）Lsが短くなる一方、探知幅Wsを狭くすると探知距離Lsが長くなる特性を有している。
【００５５】
さらに、追従用センサ５Ａは、図４（ｂ）に矢印ａ２，ａ３で示すように、左右に揺動（首振り）可能に機体２に取り付けられている。追従用センサ５Ａにはアクチュエータ５ａが連結されており、このアクチュエータ５ａの作動により追従用センサ５の探知角度（以下、センサ角度ともいう）θｓが所定範囲内において左右に調整される。換言すれば、追従用センサ５Ａの探知方向Dsを航走方向ａ１（すなわち機体２の正面方向）に対して角度をつけることができる。
ここで、センサ角度θsとは、図４（ｂ）に示すような平面視における航走方向ａ１を基準とする追従用センサ５の探知方向Dsの角度をいう。追従用センサ５Ａのセンサ角度θsはポジションセンサ（図示略）により検出され制御装置１０Ａに出力される。
追従用センサ５Ａの他の点は第１実施形態の追従用センサ５と同様であるので説明を省略する。
また、航走体１Ａの他のハードの構成も第１実施形態の航走体１Ａと同様であるので説明を省略する。
【００５６】
［２−２．制御構成］
本発明の第２実施形態に係る制御装置１０Ａの構成を、図５を参照して説明する。
図５は、本発明の第２実施形態の航走体の制御装置の構成を示す模式的なブロック図である。
制御装置１０Ａは、速度設定手段１１，プロペラ制御手段（推進制御手段）１２Ａ，航走方向設定手段１３，航走方向制御手段１４，傾斜角度推定手段１５，探知角度設定手段１６，探知角度制御手段１７，探知範囲制御手段１８及び記憶手段２０を備えて構成されている。
つまり、本実施形態の制御装置１０Ａは、第１実施形態の制御装置１０に対し、プロペラ制御手段１２をプロペラ制御手段１２Ａに置き換えるとともに、探知角度設定手段１６，探知角度制御手段１７及び探知範囲制御手段１８が追加された構成となっている。以下、プロペラ制御手段１２Ａ，探知角度設定手段１６，探知角度制御手段１７及び探知範囲制御手段１８について説明する。
【００５７】
プロペラ制御手段１２Ａは、第１実施形態のプロペラ制御手段１２の機能に加え、パイプラインロスト時に水中パイプライン５０を再探知するための機能を有している。この機能は、後述の探知角度設定手段１６，探知角度制御手段１７及び探知範囲制御手段１８の各制御による探知を行ったにも拘わらず水中パイプライン５０を再探知できなかった場合に実施されるものである。具体的には、航走体１Ａを、追従センサ５Ａの探知距離Lsだけ前進させるものである。
【００５８】
探知角度設定手段１６は、追従用センサ５Ａのセンサ角度θsを設定する（設定角度を設定する）。探知角度設定手段１６によるセンサ角度θsの設定方法を図６及び図７を参照して説明する。
図６は、航走体１Ａがパイプライン５０の一端（検査の始点、以下、始点という）５０Ｓから他端（検査の終点、以下、終点という）５０Ｅに向かって検査のために航走している途中の様子を示す模式的な平面図である。
図７は、図６の航走体１Ａ廻りを図６よりも拡大して示す模式的な平面図であり、（ａ）はパイプラインロスト時の状態を示す図であり、（ｂ）は水中パイプラインを再探知したときの状態を示す図である。
なお、図６及び図７では、便宜的にパイプライン５０を細い線形状で示している。
【００５９】
パイプライン５０ではその一部が砂に埋もれることがあり、図６及び図７では砂に埋もれたパイプライン５０の一部５０Ｘ（以下、パイプライン５０Ｘとも表記する）を破線で示している。
図７（ａ）に示す状態では、航走体１Ａの追従用センサ５Ａの探知範囲Rs内にあるパイプライン５０Ｘは砂に埋もれているので、追従用センサ５Ａによりパイプライン５０Ｘを探知できない。つまり、パイプライン検出の確度ACが、停止しきい値とロストしきい値とを兼ねるしきい値Ac_Stp以下となる。このため、速度設定手段１１により、パイプライン５０を見失ったとして設定速度Vsetが０（零）に設定され、航走体１Ａは停止状態にある。
【００６０】
探知角度設定手段１６は、速度設定手段１１からパイプラインロスト情報（確度Acが停止しきい値Ac_Stpよりも低くなったとの情報）を取得すると、パイプラインロストから復帰するためにセンサ角度θsを以下のようにして変更する。
【００６１】
探知角度設定手段１６は、先ず、終点５０Ｅを目的地として、航走体１Ａから終点５０Ｅへ向かう方向（以下、目的方向ともいう）Dpを推測する。これは、終点５０Ｅの位置情報と、現状の航走体１Ａの位置情報とを比較することにより得られる。
終点５０Ｅの位置情報は、記憶手段２０に予め記憶されたパイプライン５０の敷設ルート情報から取得することができる。
また、航走体１Ａは、上述のとおり航走体１Ａの向き情報（ロール，ピッチ及びヨー）と航走体に作用する加速度とを検出する慣性航法装置を搭載している。これにより、航走開始時の位置に、慣性航法装置により検出される航走体１Ａの加速度を二階積分することで得た航走距離（移動量）を積算していくことにより航走体１Ａの現在の位置情報を概略推測することができる。
【００６２】
次いで、探知角度設定手段１６は、航走体１Ａの現在の探知方向Ds0を算出する。探知方向Ds0は、航走体の現在の向き（航走方向ａ１）に、センサ角度（すなわち航走方向ａ１に対する探知方向Ds0の角度）θsを加味することで推測できる。現在の航走方向ａ１は、航走開始時の航走体１Ａの向きに、慣性航法装置により検出された航走体１Ａの向き情報を積算していくことにより概略推測することができる。また、センサ角度θsはセンサ５ａのポジションセンサにより検出される。なお、図７（ａ）に示す例ではセンサ角度θsは０（零）であり（センサ５は正面を向いており）、探知方向Ds0と航走方向ａ１は一致している。
慣性航法装置の検出値に基づいて推測した現在の位置や向きに関する情報は、パイプライン５０を辿るには精度が不十分であるが、終点５０Ｅの方向Dpを推測する程度には十分な精度である。
【００６３】
そして、探知角度設定手段１６は、下式（１）により、重み係数αを使用して、目的方向Dpと現在の探知方向Ds0との加重平均を新たな探知方向（設定方向）Ds1として決定する。重み係数αは、０（零）〜１の範囲で設定される。
Ds1=α×Ds0+（１−α）×Dp      ・・・（１）
パイプライン５０は海底１００に崖や隆起などの障害がない限り最短距離に近づくように、図６に示すように、パイプライン５０の敷設ルートは、一端５０ｓと他端５０ｓとを結んだ直線に近似したルートに設定されている。このため、パイプライン５０の敷設ルートにおける殆ど全ての箇所において、パイプライン５０は終点５０Ｅへ向かって延在する確率が高い。逆の言い方をすれば、パイプライン５０の敷設ルートにおいて、終点５０Ｅから離隔する方向に延在する箇所は略存在しないといえる。
【００６４】
そこで、探知角度設定手段１６は、上式（１）により現在の探知方向Ds0と目的方向Dpとの加重平均を新たな探知方向Ds1とし、この探知方向Ds1となるようにセンサ角度θsを再設定している。つまり、探知角度設定手段１６は、探知方向Dsがパイプライン５０Ｘから終点５０Ｅへ延在するパイプライン５０Ｎが存在する確率の高い目的方向Dp寄りになるように、センサ角度θsを修正している。
探知方向Ds0を新たな探知方向Ds1に変更すると、探知角度制御手段１７の制御により、図７（ｂ）に示すように追従用センサ５Ａの向きがこの探知方向Ds1に向けられ、その探知範囲Rsにおいて、砂に埋まったパイプライン５０Ｘよりも前方のパイプライン５０Ｎを探知できるようになる。
【００６５】
上式（１）で使用される重み係数αについて説明する。重み係数αは、０（零）〜１の範囲で設定される。上式（１）から明らかなうように、重み係数αの数値が大きいほど、新たな探知方向Ds1は、現在の探知方向Ds0に近い値として算出され、重み係数αの数値が小さいほど、新たな探知方向Ds1は、目的方向Dpに近い値として算出される。
そして、重み係数αは、パイプライン５０の可撓性が低いほど大きな値に設定される。これは、パイプライン５０の可撓性が低くなるほどパイプライン５０の曲がり（パイプラインＸ，Ｎの相互間の傾斜角度）は緩やかになる傾向があるので、パイプラインＮの向きはそれよりも後方のパイプライン５０の向きから大きく変化していない可能性が高いからである。また、パイプライン５０の可撓性が高いほどパイプライン５０の曲がりは急になる傾向があり、パイプラインＮの向きはそれよりも後方のパイプライン５０の向きから大きく変化している可能性が高いからである。
なお、パイプライン５０の可撓性は、パイプライン５０を形成する材料特性、パイプライン５０の径、パイプライン５０の構造（波付き管であるか否かなど）から決定することができる。
【００６６】
さらに、探知角度設定手段１６は、上式（１）により、センサ角度θsを変更しても、パイプラインロストから復帰できない場合には、センサ角度θsを許容範囲内で順次変更する。これにより探知角度制御手段１７の制御により追従センサ５Ａが首振りを行い、広い範囲でパイプライン５０の探知が行われる。
【００６７】
探知角度制御手段１７は、アクチュエータ５ａの作動を制御することで追従用センサ５のセンサ角度θsを、探知角度設定手段１６により設定された設定角度に位置制御するものである。
【００６８】
探知範囲制御手段１８は、追従用センサ５Ａに制御指令を出力して、追従用センサ５Ａの探知範囲Rsを制御するものである。探知範囲制御手段１８は、速度設定手段１１からパイプラインロスト情報を取得すると、探知範囲Rsの探知幅Wsを最大に設定する。これにより、探知範囲Rsの探知距離Lsは短くなるものの、パイプライン５０の敷設ルートの急カーブによりパイプラインロストしたような場合には、パイプライン５０を探知することができる。
【００６９】
［２−３．フローチャート］
本実施形態の特徴であるパイプラインロストからの復帰制御について、図８を参照して説明する。
図８は、本発明の第２実施形態に係るパイプラインロストからの復帰制御を説明するための模式的なフローチャートである。
【００７０】
センサ５Ａから出力された確度Acがしきい値Ac_Stp以下になると、パイプラインロストが生じたとして、航走体１Ａを停止させるとともにパイプラインロストからの復帰制御がスタートする。この制御は、航走体１Ａのパイプラインロスト中、予め設定された所定の周期で繰り返し実施される。
パイプラインロストからの復帰制御がスタートすると、図８に示すように、ステップＳ１１で、追従用センサ５Ａの探知範囲Rsの探知幅Wsが最大に設定される（これに伴い探知距離Lsが最小に設定される）。
【００７１】
次に、ステップＳ１２において、目的地としての終点５０Ｅの位置情報と現状の航走体１Ａの位置情報との比較により、目的方向Dpが推測され、ステップＳ１３において、重み係数αを使用して、目的方向Dpと現在の探知方向Ds0との加重平均により新たな探知方向Ds1が決定され、この探知方向Ds1となるようにセンサ角度θsが変更され、ステップＳ１４へと進む。
【００７２】
ステップＳ１４へと進むと水中パイプライン５０が再探知されたか否かが判定される。すなわち、追従用センサ５Ａから出力される確度Acがロストしきい値Ac_Stpよりも大きいか否かが判定され、確度Acがロストしきい値Ac_Stpよりも大きければパイプライン５０が再探知されたと判定され、確度Acがロストしきい値Ac_Stp以下であればパイプライン５０が再探知されなかったと判定される。
【００７３】
パイプライン５０が再探知されたと判定された場合には、ステップＳ１５へ進み、航走体１Ａを探知したパイプライン５０に向かって前進させる。すなわち、航走方向設定手段１３及び航走方向制御手段１４の各制御により、センサ５Ａにより検出された前方のパイプライン５０へ向かうように（すなわち新たに設定された）操舵角度θ_Rdrが変更されるとともに、プロペラ制御手段１２Ａの制御によりプロペラの作動が開始される。
【００７４】
ステップＳ１４において、パイプライン５０が最探知されなかったと判定された場合には、ステップＳ１６に進み、ステップ１６では、探知角度設定手段１６及び探知角度制御手段１７の各制御により追従センサ５Ａにより首振りが行われる。
次いで、ステップＳ１７において、パイプライン５０が探知されたか否かが判定される。つまり、追従用センサ５Ａから出力される確度Acがロストしきい値Ac_Stpよりも大きいか否かが判定され、確度Acがロストしきい値Ac_Stpよりも大きければパイプライン５０を探知したとする。そして前記ステップＳ１５へ進んで、探知したパイプライン５０に向かって航走体１Ａを前進させる。
【００７５】
なお、図８に示すフローチャートでは簡略化して示しているが、ステップＳ１６において追従用センサ５のセンサ角度θsが変更される毎にステップ１７に進み水中パイプ５０が探知されたか否かが判定され、探知可能範囲の全範囲で探知を行っても水中パイプライ５が再探知できなかった場合にはステップＳ１８に進む。
ステップＳ１８では、プロペラ制御手段１２Ａの制御により、航走体１Ａを、追従センサ５Ａの探知距離Lsだけ前進させる。この際、ステップＳ１３において設定されたセンサ方向Ds0に向かって航走体１Ａが進むように操舵角度θ_Rdr制御される。
【００７６】
［２−４．効果］
第２実施形態の航走体によれば、第１実施形態の航走体に加え、以下のような効果が得られる。
追従用センサ５Ａを左右に揺動して追従用センサ５Ａのセンサ角度θsを変更できるので、追従用センサ５Ａによる実質的な探知範囲を、追従用センサ５Ａ自体の探知範囲Rsよりも拡大することができる。
また、パイプラインロストが生じたとき、追従用センサ５Ａのセンサ角度θsを、パイプライン５０が延在する確率の高い終点５０Ｅ側に修正するので、パイプライン５０を再探知することができる。
【００７７】
また、上式（１）により目的方向Dpと現在の探知方向Ds0との加重平均に基づいて新たな探知方向Ds1（ひいては新たなセンサ角度θs）を求める際に、重み係数αを水中パイプラインの可撓性が低いほど高めに設定する（現在の探知方向の重みづけを高めに設定する）ので、精度よく前方のパイプライン５０を再探知することができる。つまり、パイプライン５０の可撓性とパイプライン５０のカーブとの曲率とは一定の相関関係があるので、パイプライン５０の可撓性に応じて新たなセンサ角度θs1を求めることでパイプライン５０を再探知できる可能性が高くなる。
【００７８】
追従用センサ５Ａのセンサ角度θsを終点５０Ｅ側に修正してもパイプライン５０を再探知できない場合には、追従用センサ５Ａを左右に揺動させて追従用センサ５Ａによる実質的な探知範囲を拡大するので、パイプライン５０の再探知を期待できる。
追従用センサ５Ａを左右に揺動させてもパイプライン５０を再探知できない場合には、航走体１Ａを追従センサ５Ａの探知距離Lsだけ前進させるので、それまで探知していない新たな範囲について再探知動作が繰り返されるのでパイプライン５０の再探知を期待できる。
【００７９】
［２−５．その他］
上記実施形態では、パイプラインロスト時の目的地を終点５０Ｅとしたがこれに限定されない。
例えば、図９に示すように、崖や隆起などパイプライン５０を敷設する上での障害１００Ａを迂回するために、パイプライン５０の敷設ルートに終点と５０Ｅとは逆方向にカーブする湾曲点５０Ｃがある場合には、この湾曲点５０Ｃを目的地としても良い。
これは、開始点５０Ｓから湾曲点５０Ｃに掛けては、終点５０Ｅから離隔する方向にパイプライン５０が延設されているため、追従用センサ５の探知方向Dsを終点５０Ｅ寄りに変更するとパイプライン５０を探知するのが却って困難になる為である。
パイプライン５０の敷設ルートは資料として残されているので、パイプラインロスト時の目的地はこの資料に記載されたパイプライン５０の敷設ルートに基づいて適宜決定されるものである。
【００８０】
なお、図９に示すような敷設ルートの場合、目的地を、湾曲点５０Ｃに到達するまでは湾曲点５０Ｃとし、湾曲点５０Ｃ到達後は終点５０Ｅに切り替えるようにしても良い。湾曲点５０Ｃに到達したか否かは、記憶手段２０に予め記憶させたパイプライン５０の敷設ルート情報と、慣性航法装置の検出結果との比較により推測することができる。
或いは、航走体１Ａの位置にかかわらず、先ず目的地を湾曲点５０Ｃとして追従用センサ５の探知方向Dsを変更し、それでもパイプライン５０を発見できない場合に、目的地を終点５０Ｅとして追従用センサ５の探知方向Dsを再変更するようにしても良い。
また、パイプライン５０を見失った場合には、プロペラ３を反転させるなどしてパイプライン５０を見失う前の位置に戻るようにしても良い。
【００８１】
［３．第３実施形態］
第３実施形態の航走体は、第２実施形態の航走体１Ｂに対し、通常航走中において追従用センサ５Ａの角度変更制御及び探知範囲制御を行う機能を追加したものである。
制御装置以外の構成は、図４に示す第２実施形態の航走体１Ｂと同様なので説明を省略する。
【００８２】
［３−１．制御構成］
本発明の第３実施形態に係る制御装置１０Ｂの構成を、図１０を参照して説明する。
図１０は、本発明の第３実施形態の航走体の制御装置の構成を示す模式的なブロック図である。
【００８３】
制御装置１０Ｂは、速度設定手段１１，プロペラ制御手段（推進制御手段）１２Ａ，航走方向設定手段１３，航走方向制御手段１４，傾斜角度推定手段１５，探知角度設定手段１６Ａ，探知角度制御手段１７，探知範囲制御手段１８Ａ，交点決定手段１９及び記憶手段２０を備えて構成されている。
つまり、本実施形態の制御装置１０Ｂは、第２実施形態の制御装置１０Ａに対し、探知角度設定手段１６及び探知範囲制御手段１８が探知角度設定手段１６Ａ及び探知範囲制御手段１８Ａに置き換えられるとともに交点決定手段１９が追加された構成となっている。以下、探知角度設定手段１６Ａ，探知範囲制御手段１８Ａ及び交点決定手段１９について説明する。
【００８４】
探知角度設定手段１６Ａ及び交点決定手段１９について図１１を参照して説明する。なお、図１１では便宜的にパイプライン５０を線状に示している。探知角度設定手段１６Ａ及び交点決定手段１９は以下のようにして通常の航走中に探知角度θｓを更新する。
交点決定手段１９は追従センサ５Ａからの検出結果を取得して、機体１の先端又は先端近傍（或いは追従センサ５Ａの揺動中心）を原点P0とする計算上の座標を使用して、上述した追従センサ５Ａの探知限界Lim_Fとパイプライン５０との交点座標P1を求め、これを記憶手段２０に記憶させる。
探知角度設定手段１６Ａは、記憶手段２０より交点座標P1を取得し、上記の計算上の座標を使用して、原点P0と上記交点座標P1とを通る直線L1を規定し、この直線L1により規定される角度θs1を新たなセンサ角度（設定角度）θsとして設定する（θs=θs1）。
【００８５】
これにより、図１１（ｂ）に示すように、探知角度制御手段１７の制御によって追従用センサ５Ａのセンサ角度θsが変更される。そして、所定の制御周期が過ぎ航走体１が前進すると、同様に、交点決定手段１９は、再び、追従センサ５Ａの探知限界Lim_Fとパイプライン５０との交点座標P1を求め、これを記憶手段２０に記憶させる。探知角度設定手段１６Ａは、記憶手段２０より交点座標P1を取得し、原点P0と上記交点座標P1とを通る直線L1を規定し、この直線L1により規定される角度θs1を新たなセンサ角度θsとして設定する。なお、図１１（ｂ）中の符号P1′，L1′，θs1´は、一制御周期前の交点P1，直線L1及び角度θs1（すなわち図１１（ａ）の交点，P1直線L1及び角度θs1）を表す。
【００８６】
探知範囲制御手段１８Ａについて図１２を参照して説明する。探知範囲制御手段１８Ａは以下のようにして通常の航走中に探知範囲Rsを更新する。
追従用センサ５Ａはセンサ範囲Rs内で、パイプライン５０の形状を３次元的に探知できるものであり、探知範囲制御手段１８Ａは、追従用センサ５Ａからのパイプラインの形状に関する情報を取得して、この情報に基づいてセンサ範囲Rs内でパイプライン５０の形状が連続か不連続かを先ず判定する。
【００８７】
図１２（ａ）に示すように、実線で示す現状のセンサ範囲Rs内でパイプライン５０の形状が連続している場合には、探知範囲制御手段１８Ａは、所定量だけセンサ幅Wsを狭くするように追従用センサ５Ａに制御指令を出力する。追従用センサ５Ａは、センサ幅Wsを狭くするとセンサ距離Lsが長くなる特性を有することから、実線で示す現状のセンサ範囲Rsに対し、二点鎖線で示すようにセンサ幅Wsが狭い分、センサ距離Lsが長いセンサ範囲Rsとなる。
【００８８】
一方、図１１（ｂ）に示すように、実線で示す現状のセンサ範囲Rs内でパイプライン５０の形状が不連続の場合（パイプライン５０が探知限界Lim_Cからはみ出すような場合）には、探知範囲制御手段１８Ａは、所定量だけセンサ幅Wsを広げるように追従用センサ５Ａに制御指令を出力する。追従用センサ５Ａは、センサ幅Wsを広げるとセンサ距離Lsが短くなる特性を有することから、実線で示す現状のセンサ範囲Rsに対し、二点鎖線で示すようにセンサ幅Wsが広い分、センサ距離がLsが短いセンサ範囲Rsとなる。
【００８９】
［３−２．フローチャート］
［３−２−１．センサ角度θsの更新制御］
本実施形態の特徴である通常航走中（パイプライン５０の正常追従中）のセンサ角度θsの更新制御（以下、通常時センサ角度更新制御ともいう）について、図１３を参照して説明する。
図１３は、本発明の第３実施形態に係る通常時センサ角度更新制御を説明するための模式的なフローチャートである。この制御は、航走体１の通常走行中、予め設定された所定の周期で繰り返し実施される。
【００９０】
先ず、ステップＳ２０で、交点決定手段１９により、パイプライン５０と追従センサ５Ａの探知限界Lim_F，Lim_Cとの交点座標P1が決定される。
次に、探知角度設定手段１６Ａにより、ステップＳ２１で、原点P0と交点座標P1とを通る直線L1により角度θs1が規定されるとともに、ステップＳ２２で、この角度θs1が新たなセンサ角度θsとして設定され、リターンする。
【００９１】
［３−２−２．センサ範囲Rsの更新制御］
本実施形態の特徴である通常航走中のセンサ範囲Rsの更新制御（以下、通常時センサ範囲更新制御ともいう）について、図１４を参照して説明する。
図１４は、本発明の第３実施形態に係る通常時センサ範囲更新制御を説明するための模式的なフローチャートである。この制御は、探知範囲制御手段１８Ａにより、航走体１の通常走行中、予め設定された所定の周期で繰り返し実施される。
【００９２】
先ず、ステップＳ３０で、センサ範囲Rs内でパイプライン５０の形状が連続しているか否か（すなわち、探知されたパイプライン５０の形状が連続しているか否か）が判定され、パイプライン５０の形状が連続していると判定されると、ステップＳ３１に進み、追従センサ５Ａのセンサ幅WSが狭められるとともにセンサ距離Lsが長くされてリターンする。
一方、ステップＳ３０で、パイプライン５０の形状が連続していない（不連続である）と判定されると、ステップＳ３２に進み、追従センサ５Ａのセンサ幅WSが広げられるとともにセンサ距離Lsが短くされ、リターンする。
【００９３】
［３−３．効果］
第３実施形態の通常時センサ角度更新制御によれば、パイプライン５０と追従センサ５Ａの探知限界Lim_F，Lim_Cとの交点座標P1に向くようにセンサ角度θsが更新される。交点座標P1は、追従センサ５Ａで探知できる最も前方に位置するパイプライン５０の位置座標なので、センサ角度θsが前方のパイプライン５０の形状に応じて先行的に更新される。したがって、ロストリスクを低減できる。
【００９４】
第３実施形態の通常時センサ範囲更新制御によれば、センサ範囲Rs内でパイプライン５０の形状が連続している場合には、追従センサ５Ａのセンサ幅WSが狭められるとともにセンサ距離Lsが長くされ、パイプライン５０の形状が連続していない（不連続である）場合、すなわち、パイプライン５０が、センサ範囲Rs内からセンサ幅方向Wsにはみ出している場合には、追従センサ５Ａのセンサ幅WSが広げられるとともにセンサ距離Lsが短くされる。
これにより、パイプライン５０が略直線形状の場合には、追従センサ５Ａのセンサ距離Lsが長くすることで、遠くのパイプライン５０を早くから探知することが可能となり、パイプライン５０が湾曲形状の場合には、センサ幅Wsを広げることで湾曲の大きなパイプライン５０でも探知できるようになる。したがって、ロストリスクを低減できる。
【００９５】
［４．その他］
（１）上記の第二実施形態では、速度制御及びパイプラインロストからの復帰制御が行われ、上記の第三実施形態では、速度制御，パイプラインロストからの復帰制御，通常時センサ角度更新制御及び通常時センサ範囲更新制御が行われたが、速度制御，パイプラインロストからの復帰制御，通常時センサ角度更新制御及び通常時センサ範囲更新制御は、それぞれ単独で行うこともできる。要するに、速度制御，パイプラインロストからの復帰制御，通常時センサ角度更新制御及び通常時センサ範囲更新制御の内の少なくとも１つの制御を実行すればよい。
【００９６】
（２）上記各実施形態では、パイプライン５０が水平面内で曲折するものとして、航走体１が航走方向１を左右に変更しながら且つセンサ角度θsを左右に変更しながらパイプライン５０を辿っていく態様を説明した。すなわち航走方向変更手段として左右に航走方向を変更する態様を説明した。パイプライン５０が上下に曲折するような場合には、航走体１が航走方向１を上下に変更できるよう、上下に航走方向を変更するものを装備させてもよい。上下に航走方向を変更する航走方向変更手段としては、例えば縦方向に回動可能な水平舵や、上下方向に推進力を出力できる補助的な推進装置である。補助的な推進装置としては、スラスタ，ジェット推進機、尾ヒレ型推進機など種々の推進装置を使用することができる。
また、追従用センサ５，５Ａを横方向とともに縦方向にも揺動可能な構成としても良い。
【００９７】
（３）上記第１実施形態では、傾斜角度推定手段１５を、センサ５から取得したパイプライン５０の形状情報Ipに基づいてパイプ傾斜角度θpを推定するものとしたが、これに限定されない。例えば制御装置１０に、第３実施形態の交点決定手段１９を追加して、この交点決定手段１９により追従センサ５の探知限界Lim_Fとパイプライン５０との交点座標P1を求める。傾斜角度推定手段１５は、交点決定手段１９から交点座標P1を取得する。その上で、傾斜角度推定手段１５は、機体１の先端又は先端近傍を原点P0として、原点P0と上記交点座標P1とを通る直線L1を規定し、この直線L1により規定される角度をθpとすればよい。
【００９８】
（４）上記実施形態では、航走方向変更手段として垂直舵４を使用したが、航走方向変更手段は垂直舵に限定されない。例えば、左右方向に推進力を出力できる補助的な推進装置を航走方向変更手段として装備してもよい。補助的な推進装置としては、スラスタ，ジェット推進機、尾ヒレ型推進機など種々の推進装置を使用することができる。
【００９９】
（５）上記各実施形態では、航走体により点検する水中パイプラインを、海底に敷設した水中パイプラインとしたが、湖底に敷設した水中パイプラインの点検にも勿論使用できる。
【符号の説明】
【０１００】
１，１Ａ  自律型水中航走体（航走体）
２  機体
３  プロペラ（推進手段）
４  垂直舵（航走方向変更手段）
５，５Ａ  追従用センサ
６  検査用センサ
１０，１０Ａ，１０Ｂ  制御装置
１１  速度設定手段
１２，１２Ａ  プロペラ制御手段（推進制御手段）
１３  航走方向設定手段
１４  航走方向制御手段
１５  傾斜角度推定手段
１６，１６Ａ  探知角度設定手段
１７  探知角度制御手段
１８，１８Ａ  探知範囲制御手段
１９  交点決定手段
５０  水中パイプライン（パイプライン）
５０Ｅ  水中パイプライン５０の他端（検査のための航走の終点）
１００  海底
ａ１  航走方向
Dｓ,Ds0,Ds1  追従用センサ５の探知方向
Dp  目的方向
L1，L1′  新たなセンサ角度θs（設定角度）を規定するための直線
Ls  探知距離
Lim_F，Lim_C  探知限界
P0  計算上の空間座標の原点
P1，P1′   探知限界Lim_Fとパイプライン５０との交点座標
Rs  追従用センサ５の探知範囲
Ws  探知幅
θp  航走方向ａ１に対するパイプライン５０の傾斜角度（パイプ傾斜角度）
θs  追従用センサ５Ａの角度（センサ角度）
【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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