(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水中を航行可能とする無人潜水機であって、内部駆動用電源から第１電源ラインを引き出し潜水機内機器に接続するとともに、計測値受信部と外部駆動用電源とが接続された操作用ケーブルが接続できる第２電源ラインを潜水機本体から引き出し前記潜水機内機器に接続し、前記第１電源ラインと前記第２電源ラインの途中に切換手段を設け、この切換手段の選択動作により前記潜水機内機器への電源供給を内外で切換可能にするとともに、前記切換手段を介して前記潜水機内機器に潜水機本体に設けた通信手段と前記操作用ケーブルに接続可能な信号送出線とを接続し、前記潜水機内機器からの計測値の送出を切換可能にしたことを特徴とする無人潜水機。
【請求項２】
前記操作用ケーブルを前記第２電源ラインと前記信号送出線とに接続すると前記切換手段は前記第２電源ラインと前記信号送出線を選択することを特徴とする請求項１に記載の無人潜水機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無人潜水機に係り、特に作業内容に応じて有索航行や無索航行をすることができる無人潜水機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、湖や海洋の水質や地形あるいは生物の調査などを行う方法として、無人の潜水機（以下、無人潜水機と称す）を用いた方法が知られている。そしてこの無人潜水機の形態としては、有索式のものと無索式のものとが存在している。
【０００３】
有索式の無人潜水機では、水上に位置する母船側に、無人潜水機からのデータの取り込みをなす受信部と前記無人潜水機への電力供給をなす電源装置とが設けられている。このため前記無人潜水機では、センサやカメラからのデータをケーブルを介して母船側に送出可能にしているとともに、母船側の電源装置から電力の供給を受けられるようになっている。
【０００４】
このような有索式の無人潜水機では、母船側からケーブルを介して電力供給を受けるので潮流に逆らっての航行を可能にしたり、あるいは照明を点灯させながらの水中観測を行うような消費電力の大きい作業を行うことができる。また無人潜水機１にて採取されたデータもケーブルを介してでの転送となるため母船側では大量のデータをリアルタイムで受信することができる。
【０００５】
一方、無索式の無人潜水機では、当該無人潜水機内に制御装置と電源装置を搭載しており、無人潜水機に取り付けられたセンサやカメラからの情報をもとに自走航行や水中作業を行えるようにしている。
そしてこのような無索式の無人潜水機では、ケーブルによる制約が無いので、母船から離れた場所まで行動範囲を広げることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで有索式の無人潜水機では、消費電力の大きい作業をこなすことができ、さらに高速なデータ転送を行うことができるものの、前述のとおりケーブルによる制約があるので無人潜水機の行動範囲が狭くなってしまうという問題点があった。
【０００７】
一方、無索式の無人潜水機では、有索式のようにケーブルによる制約がないので行動範囲を広げることができるものの、無人潜水機内に搭載する電池容量に限りがあるため消費電力の大きい作業を行うことは難しかった。また母船側との通信も超音波を用いて行うため、転送効率が悪く応答性が悪くなってしまうという問題点もあった。ここで有索式と無索式の無人潜水機の特性を一覧表として示す。
【表１】
0004233194.tif 000002
【０００８】
そして水質や地形あるいは生物の調査などでは、その調査目的に応じて無人潜水機に消費電力の大きい作業を要求したり、ある時には広範囲の移動を要求する場合がある。このため有索式または無索式の無人潜水機のどちらを用意しても調査に支障を起こすおそれがあった。
【０００９】
本発明は、上記従来の問題点に着目し、潜水機本体内部に電力および制御用の切換手段を設けることで、有索の無人潜水機としても、あるいは無索式の無人潜水機としても使用することができる複合型の無人潜水機を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、用途に応じて無人潜水機の内外に設けられた通信手段および駆動用電源を適宜選択するようにすれば、対象となる作業に対し適切な形態となりうることができるという知見に基づいてなされたものである。
【００１１】
すなわち本発明に係る無人潜水機は、水中を航行可能とする無人潜水機であって、内部駆動用電源から第１電源ラインを引き出し潜水機内機器に接続するとともに、計測値受信部と外部駆動用電源とが接続された操作用ケーブルが接続できる第２電源ラインを潜水機本体から引き出し前記潜水機内機器に接続し、前記第１電源ラインと前記第２電源ラインの途中に切換手段を設け、この切換手段の選択動作により前記潜水機内機器への電源供給を内外で切換可能にするとともに、前記切換手段を介して前記潜水機内機器に潜水機本体に設けた通信手段と前記操作用ケーブルに接続可能な信号送出線とを接続し、前記潜水機内機器からの計測値の送出を切換可能にするよう構成した。
なお前記操作用ケーブルを前記第２電源ラインと前記信号送出線とに接続すると前記切換手段は前記第２電源ラインと前記信号送出線を選択することが好ましい。
【００１２】
【作用】
上記構成によれば、切換手段は第１電源ラインと第２電源ラインとのいずれか一方を選択可能にしている。
ここで無人潜水機を無索で航行させる際には、船内機器を内部駆動用電源に接続するよう切換手段にて第１電源ラインを選択するようにすればよい。このように第１電源ラインを選択すれば、船内機器は通信手段と内部駆動用電源とに接続され、潜水機内部で全ての処理を行うことできるので行動範囲の広い自走航行を行うことができる。
【００１３】
また無人潜水機を有索で航行させる際には、船内機器を外部駆動用電源に接続するよう切換手段にて第２電源ラインを選択するとともに、計測値受信部と外部駆動用電源とが接続された操作用ケーブルを信号送出線と第２電源ラインに接続すればよい。このように第２電源ラインを選択し、信号送出線と第２電源ラインとに操作用ケーブルを接続すれば、船内機器は計測値受信部と外部駆動用電源とに接続がなされ、この場合の無人潜水機は採取データを高速で転送できるとともに消費電力の大きな作業を行わせることができる。
そして水中作業を行う場合は、その作業内容によって有索式を用いるか無索式を用いるか適宜選択すればよい。
【００１４】
なお操作用ケーブルを潜水機本体に接続する際には、前記操作用ケーブルの端部に接続された計測値受信部と外部駆動用電源を使用し（遠隔操作ケーブルを接続して通信手段と内部駆動用電源を用いる形態はない）、また操作用ケーブルを接続しない場合は無人潜水機は、通信手段と内部駆動用電源を使用する。このため操作用ケーブルの装着の有無に切換手段の選択を連動させれば、切換手段の選択を確実なものにすることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に本発明に係る無人潜水機に好適な具体的実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図２は、本実施の形態に係る無人潜水機の斜視図であり、図３は、同無人潜水機の側面図であり、図４は、同無人潜水機の平面図である。これらの図に示すように本実施の形態に係る無人潜水機１０は、中空の金属からなる円筒タンク状の耐圧容器１２と、この耐圧容器１２の下部に設けたフェアリング１４とから構成されている。そして耐圧容器１２の先端には透過性を有したプラスチックからなる透明ドーム１６が取り付けられており、当該透明ドーム１６の内部には水中観察をなすためのカメラ１８が収められている。またフェアリング１４の先端には照明灯２０が取り付けられ、カメラ１８による撮影の光量補助を行うようにしている。さらに図示しないが、フェアリング１４の先端内部には、前方障害物の検知をなす前方ソナーや、水圧をもとに深度を算出する深度計が設けられ、後述する無人潜水機１０の演算装置にデータを送出可能にしている。
【００１６】
一方、耐圧容器１２の後端側には、無人潜水機１０において垂直尾翼の役割をなすブリッジ２２が設けられている。ここで前記ブリッジ２２の上部には種々のアンテナ２４が設けられており、超音波を用いて母船側へのデータの転送等を行えるようにしている。
【００１７】
また耐圧容器１２における側面片側には無人潜水機１０を遠隔操作させるためのケーブル取込部３８が突出するよう設けられており、このケーブル取込部３８の後端側から接続用ケーブル４０が引き出されている。そしてケーブル取込部３８から引き出されたケーブル先端は、耐圧容器１２とブリッジ２２との間から当該ブリッジ２２の内部に取り込まれ、母船側より引き出された操作用ケーブル４２を装着する際には（図３を参照）ブリッジ２２の上部から繰り出すことが可能になっている。そして操作用ケーブル４２を装着せず無索式として航行させる際には、接続用ケーブル４０をブリッジ２２の内部に収めるとともに、当該ブリッジ２２に形成されたケーブル繰り出し用の開口部を栓を用いて封止すればよい。
【００１８】
無人潜水機１０の中央部には、耐圧容器１２とフェアリング１４とを貫通するよう貫通孔２６が形成され、当該貫通孔２６の途中には無人潜水機１０の昇降を可能にする垂直推進装置２８が取り付けられている。さらにフェアリング１４の側方両側にはブラケット３０が設けられており、当該ブラケット３０の先端には水平推進装置３２が取り付けられている。そして前記垂直推進装置２８と前記水平推進装置３２の動作を組み合わせることで、無人潜水機１０の前後進、旋回、昇降といった水中動作を可能にしている。なお無人潜水機１０の先端には、バンパ３４が透明ドーム１６より突出するよう設けられており（本実施の形態においては３本）、無人潜水機１０が水中を移動する際に透明ドーム１６に水中の障害物等が衝突するのを防止しているとともに、耐圧容器１２の前後には流木センサ３６が取り付けられ無人潜水機１０の浮上時に流木等の浮遊物に衝突するのを防止するようにしている。
【００１９】
このような外観を有した無人潜水機１０の制御構造を以下に示す。
図１は、各センサの値をもとに制御手段が船内機器を動作させる手順を示したブロック図である。同図（１）に示すように、無人潜水機１０の内部にはソナーや圧力計といった各種センサ４３からの出力を取込可能とする演算装置４４が設けられており、この演算装置４４によって障害物の有無や水深を算出可能にしている。さらに前記無人潜水機１０の内部（同図においては破線内側）には内部制御装置４６が設けられており、前記演算装置４４と内部駆動用電源４８とが接続されている。また内部駆動用電源４８からは第１電源ライン５０が引き出されており、この第１電源ライン５０を介して照明灯２０や垂直推進機器２８や水平推進機器３２などの船内機器の電力を供給可能にしている。
【００２０】
また無人潜水機１０の外部、すなわち陸地に設けられた操作部５２（図５を参照）には、前記無人潜水機１０からのデータ受信をなす計測値受信部５４と、船内機器への電力供給をなす外部駆動用電源５６とが設けられている。そして外部駆動用電源５６からは第２電源ライン５８が引き出されており、この第２電源ライン５８を介して内部駆動用電源４８と同様、船内機器を稼働可能にしている。
【００２１】
ここで第１電源ライン５０と第２電源ライン５８との途中には切換手段となる切換スイッチ６０が設けられており、無人潜水機１０の内外に設けられた駆動用電源に対していずれか一方を選択し、船内機器側に電力を供給可能にしている。
【００２２】
また同図（２）に示すように切換スイッチ６０には船内機器となるカメラ１８等が接続されており、切換スイッチ６０を介して無人潜水機１０の内部に取り付けられた通信手段となる超音波送信機６１や操作用ケーブル４２に撮像データ等を送出可能にしている。なお超音波送信機６１と操作用ケーブル４２との選択は、内外に設けられた駆動用電源の選択に連動してなされることはいうまでもない。
【００２３】
ところで遠隔操作ケーブル４２を、信号送出線６３と第２電源ライン５８とで構成する接続用ケーブル４０に接続する際には、計測値受信部５４と外部駆動用電源５６を使用し、遠隔操作ケーブル４２を接続しない場合は無人潜水機１０は、超音波送信機６１と内部駆動用電源４８を使用する。このため遠隔操作ケーブル４２の装着の有無にスイッチ６０の選択を連動させれば、切換の選択を確実なものにすることができる。
【００２４】
図５は、無人潜水機の使用形態を示す説明図である。同図（１）に示すように無人潜水機１０に遠隔操作ケーブル４２を取り付け有索式とする場合では、遠隔操作ケーブル４２を無人潜水機１０に装着すると遠隔操作ケーブル４２の端部側、すなわち陸地（あるいは母船）に設置された計測値受信部５４と外部駆動用電源５６とが切換スイッチ６０によって自動的に選択される。
【００２５】
このように無人潜水機１０を有索式にすると、まず各種センサ４３によって採取されたデータは演算装置４４によって演算がなされ、内部制御装置４６へと入力される。そして操作用ケーブル４２を介して計測値受信部５４に画像データ等を送出するため、操作部５２側では大量のデータをリアルタイムに得ることができる。また制御とともに無人潜水機１０には電力も外部駆動用電源５６から供給されるので、消費電力の大きい水中作業も長時間にわたって行うことができる。有索式の無人潜水機１０を用いた具体的作業には同図（２）に示すように水中の建造物の壁面６４を観察する作業などが挙げられる。すなわちこうした作業は、比較的深いところで行われるのでカメラ１８による撮影では光量が不足する場合が多い。このため照明灯２０を点灯させる必要があったり、また潮流が速いところでは観察位置から流されないようにするため垂直推進装置２８や水平推進装置３２を稼働させる必要があるが、消費電力の大きいこれら船内機器は、外部駆動用電源５６から電力を供給されるので、消費電力を気にすることなく長時間の作業を行うことができる。
【００２６】
一方、無人潜水機１０を無索式にすると、まず各種センサ４３によって採取されたデータは演算装置４４によって演算がなされ、内部側に選択された第２切換スイッチ６２を経由して演算値は内部制御装置４６へと入力される。そして内部制御装置４６にあらかじめ設定されたプログラムに沿って船内機器を稼働させ、無人潜水機１０を任意の航路に沿って自走させることができる。無索式の無人潜水機１０を用いた具体的作業には、水中の植物プランクトンなどの量を検出したり、水のｐＨ値や濁度などを検出する作業などが挙げられる。こうした水中作業は、広い領域からデータを採取する必要であるため無人潜水機１０にも広範囲の移動が要求される。このため無人潜水機１０を無索式とすればケーブルに制限されることなく広い領域を移動することができ、データ採取を効率的に行うことができる。なお植物プランクトンの量の検出や水のｐＨ値や濁度などを検出する作業は、リアルタイム性を要求するものではないので転送速度の小さな超音波送信機６１を用いても十分に対応することができる。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、水中を航行可能とする無人潜水機であって、内部駆動用電源から第１電源ラインを引き出し船内機器に接続するとともに、計測値受信部と外部駆動用電源とが接続された操作用ケーブルが接続できる第２電源ラインを潜水機本体から引き出し前記船内機器に接続し、前記第１電源ラインと前記第２電源ラインの途中に切換手段を設け、この切換手段の選択動作により前記船内機器への電源供給を内外で切換可能にするとともに、前記切換手段を介して前記船内機器に潜水機本体に設けた通信手段と前記操作用ケーブルに接続可能な信号送出線とを接続し、前記船内機器からの計測値の送出を切換可能にしたことから、有索の無人潜水機としても、あるいは無索式の無人潜水機としても使用することができ、水中作業を円滑に進めることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】各センサの値をもとに制御手段が船内機器を動作させる手順を示したブロック図である。
【図２】本実施の形態に係る無人潜水機の斜視図である。
【図３】同無人潜水機の側面図である。
【図４】同無人潜水機の平面図である。
【図５】無人潜水機の使用形態を示す説明図である。
【符号の説明】
１０………無人潜水機、１２………耐圧容器、１４………フェアリング、
１６………透明ドーム、１８………カメラ、２０………照明灯、
２２………ブリッジ、２４………アンテナ、２６………貫通孔、
２８………垂直推進装置、３０………ブラケット、３２………水平推進装置、
３４………バンパ、３６………流木センサ、３８………ケーブル取込部、
４０………接続用ケーブル、４２………操作用ケーブル、
４３………各種センサ、４４………演算装置、４６………内部制御装置、
４８………内部駆動用電源、５０………第１電源ライン、５２………操作部、
５４………計測値受信部、５６………外部駆動用電源、
５８………第２電源ライン、６０………切換スイッチ、
６１………超音波送信機、
６３………信号送出線、６４………建造物の壁面
【図１】
0004233194.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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