JP2009248062A - 水中清掃ロボット - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、水中清掃ロボットを昇降させる際に、水中清掃ロボットを垂直に傾くことなく略水平に吊り下げることができ、この結果、人的補助が不要で且つ安全に昇降することができる水中清掃ロボットを提供することを課題とする。
【解決手段】水中に存在する清掃対象物表面に沿って移動するロボット本体２と、該ロボット本体内に設けられ、清掃対象物表面に向かって高圧水を噴射して清掃対象物を清掃する清掃ノズルユニット３とを備えた水中清掃ロボットにおいて、前記ロボット本体には、ロープ等の昇降手段６５に着脱自在に連結される係止部６４を有する昇降用取手６が設けられ、該昇降用取手は、前記係止部６４が、前記ロボット本体の上方に位置してロボット本体を昇降可能な吊下姿勢Ａと、前記連結部が吊下姿勢Ａよりも前記ロボット本体側に移動する収納姿勢Ｂとに位置変更自在に設けられ、前記昇降用取手を収納姿勢に付勢する付勢手段６７が設けられていることにある。
【選択図】 図１

Description

本発明は、養殖魚網や船体等の清掃対象物を、高圧水の噴射により清掃する水中清掃ロボットに関する。

例えば養殖魚網に付着した藻や貝類の除去、船体に付着した汚れの除去等を行うための水中清掃ロボットが知られている（例えば、特許文献１参照）。

かかる水中清掃ロボットは、水中に存在する清掃対象物表面に沿って移動しながら、この清掃対象物表面に向かって清掃ノズルユニットより高圧水を噴射して清掃対象物を清掃するものである。清掃ノズルユニットは、ロボット本体に回転自在に設けられた回転軸に取り付けられており、清掃対象物表面に対する高圧水の噴射の反力により、この回転軸と一体的に回転するようになっている。

また、回転軸には、この回転軸の回転に伴って回転して、ロボット本体を清掃対象物表面に向かって押し付けるための推進力を発生するプロペラが取り付けられている。そして、水中清掃ロボットには、回転するプロペラが水を導入できるように導入空間が設けられている。この導入空間からプロペラに向けて水が導入され、ロボット本体に設けられた開口から外部に吹き出される水流が発生し、これによって水中清掃ロボットには推進力が得られ、養殖魚網に所定の圧力で当接した状態が維持される。

かかる水中清掃ロボットは、陸と海水中に設けられた養殖魚網との間を養殖魚網洗浄専用舶により搬送される。このため、図６（ａ）〜（ｃ）に示すようにロボット本体１０１の前部には、取手１０２が設けられており、その取手１０２にクレーン側ロープ１０３を連結し、このロープ１０３を介して小型クレーンで吊り下げて適宜陸１０５や海上の筏に降ろしている。
特開２００７―２４４９４０号公報

前記従来の水中清掃ロボット１００は、ロボット本体の進行方向の前部に昇降のための取手が設置されている。また、清掃ノズルユニットに高圧水を供給するホースや車輪を駆動させるモータに電力を送るケーブル（ケーブル類）１０６が、ロボット本体１０１の後部側に接続されている。

この結果、水中清掃ロボット１００をクレーンで積み降ろす際に、ロープ１０３でロボット本体１０１の前部を吊るため、水中清掃ロボット１００は前部を上向きにして垂直に傾いてしまう（図６（ａ）参照）。このため、この垂直な状態で水中清掃ロボット１００を陸や筏に接地させると、後輪１０７等で下方のケーブル類１０６を地面１０５との間で挟んでしまい、ケーブル類１０６を潰したり、破損したりするおそれがある。

そのため、図６（ｂ）および（ｃ）に示すように、水中清掃ロボット１００の昇降の際には、クレーンを操作する作業者とは別に補助作業者が、水中清掃ロボット１００の後方側に立ちその昇降の補助を行う必要があった。このように、補助作業者が水中清掃ロボット１００の昇降を補助するのは、人手を要するとともに、危険を伴う。

そこで、本発明は、水中清掃ロボットを昇降させる際に、水中清掃ロボットを垂直に傾くことなく略水平に吊り下げることができ、この結果、人的補助が不要で且つ安全に昇降することができる水中清掃ロボットを提供することを課題とする。

本発明は、前記課題を解決するためになされたもので、水中に存在する清掃対象物表面に沿って移動するロボット本体と、該ロボット本体内に設けられ、清掃対象物表面に向かって高圧水を噴射して清掃対象物を清掃する清掃ノズルユニットとを備えた水中清掃ロボットにおいて、前記ロボット本体には、ロープ等の昇降手段に着脱自在に連結される係止部を有する昇降用取手が設けられ、該昇降用取手は、前記係止部が、前記ロボット本体の上方に位置してロボット本体を昇降可能な吊下姿勢と、前記連結部が吊下姿勢Ａよりも前記ロボット本体側に移動する収納姿勢Ｂとに位置変更自在に設けられ、前記昇降用取手を収納姿勢に付勢する付勢手段が設けられていることにある。

前記水中清掃ロボットにおいて、前記清掃ノズルユニットは、清掃対象物表面に対する高圧水の噴射の反力により回転するように、前記ロボット本体に回転自在に設けられた回転軸に取り付けられ、該回転軸には、ロボット本体を清掃対象物表面に向かって押し付けるための推進力を発生するプロペラが設けられ、前記ロボット本体には、回転するプロペラが水を導入できるように導入空間と、プロペラ４が収容される開口とが形成されており、前記昇降用取手は、収納姿勢において前記開口の外側に位置する構成である。

前記水中清掃ロボットにおいて、前記付勢手段が、前記ロボット本体と前記昇降用取手との間に連結されたスプリングからなる。

本発明の水中清掃ロボットは、ロープ等の昇降手段で係止部を連結して吊り下げると、その係止部がロボット本体の上方に位置する吊下姿勢となるため、水中清掃ロボットを昇降させる際に、水中清掃ロボットを垂直に傾くことなく略水平に吊ることができ、この結果、人的補助が不要で且つ安全に昇降することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施の形態では、養殖魚網の清掃を行うための自走式の水中清掃ロボットとして本発明を適用した場合について説明する。
−水中清掃ロボットの構成説明−
図１〜図４は、本一実施形態に係る水中清掃ロボット１を示す。本実施の形態にかかる水中清掃ロボット１は、図１〜図３に示すようにロボット本体２と、清掃ノズルユニット３と、推進力発生用プロペラ４（以下、単にプロペラという）を備えている。

ロボット本体２は、下方のノズル側本体２Ａと、上方のプロペラ側本体２Ｂと、これら各本体同士を連結する連結体２Ｃとを備えている。プロペラ側本体２Ｂは、ノズル側本体２Ａとの間に所定距離を有して配設されており、このノズル側本体２Ａとの間に水の導入路として機能する導入空間Ｄを形成している。

プロペラ側本体２Ｂは、中央部に比較的大径の開口２１が形成されており、この開口２１の内部にプロペラ４が収容されている。

ノズル側本体２Ａの左右側面には４個の車輪（前後左右車輪）２２，２３，２４，２５が回転可能に取り付けられている。図３において、矢印Ｆで示す方向が水中清掃ロボット１の前方を示す。また水中清掃ロボット１の前方に向かって右側を矢印Ｒで示し、左側を矢印Ｌで示す。

ノズル側本体２Ａ内には、例えば４個の水中モータＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４が収容されており、各々の水中モータＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４の駆動軸は、各車輪２２，２３，２４，２５にそれぞれ接続されている。

各水中モータＭ１，Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４は、モータ・制御コード（ケーブル）Ｃを介して陸上または船上に配置された制御ボックス（図示省略）に接続されている。水中清掃ロボット１が水中に沈められた状態では、制御ボックスから水中清掃ロボット１に向けてケーブルＣが延びて、各水中モータＭ１，Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４への給電が行われる。これにより、これら水中モータＭ１，Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４の駆動に伴って各車輪２２〜２５が回転する。

例えば、水中清掃ロボット１が前進走行（図３の矢印Ｆ方向に走行）している状況で、右側の水中モータＭ２、Ｍ４の回転数を左側の水中モータＭ１、Ｍ３の回転数よりも高くすれば、水中清掃ロボット１の走行方向が図３中左方向（矢印Ｌ方向）へ向くようになっている。逆に、左側の水中モータＭ１、Ｍ３の回転数を右側の水中モータＭ２、Ｍ４の回転数よりも高くすれば、水中清掃ロボット１の走行方向が図３中右方向（矢印Ｒ方向）へ向くようになっている。

水中モータＭ１，Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４を上記とは逆方向に回転させて水中清掃ロボット１を後退走行させている場合も同様にして進行方向を変えることが可能である。更に、各水中モータＭ１、Ｍ３と、水中モータＭ２、Ｍ４を互いに逆方向に回転させれば、水中清掃ロボット１を転回させることもできる。

なお、水中モータは左右の前車輪２２、２３を回転駆動するように２個の水中モータＭ１、Ｍ２を設け、左側の前後車輪２２、２４をベルト機構またはチェーン機構で連動連結し、右側の前後車輪２３、２５を同様に連動連結してもよい。

清掃ノズルユニット３は、高圧水ホースＨから供給された高圧水を清掃対象物としての養殖魚網に向かって噴射し、その噴流によって養殖魚網の清掃を行うものである。清掃ノズルユニット３は、ノズル側本体２Ａから鉛直上向きに固定された支持筒内１１に挿通された回転軸５の下部に取り付けられている。この回転軸５は、プロペラ側本体２Ｂに形成された前記開口２１の中心部に位置するように、ロータリジョイント５１によって回転自在に支持されている。

ノズル側本体２Ａ後部の上面には、高圧水ホース接続口部２７が設けられ、この高圧水ホース接続口部２７とロータリジョイント５１とが配管またはパイプ等の接続管５２を介して接続されている。高圧水ホース接続口部２７に高圧水ホースＨの一端は接続されている。高圧水ホースＨの他端は、陸上または船上に配置された高圧ポンプ（図示省略）に接続され、この高圧ポンプから圧送される高圧水が清掃ノズルユニット３に供給されるようになっている。

回転軸５の内部には、高圧水ホースＨからロータリジョイント５１を経て供給された高圧水を、清掃ノズルユニット３へ送るための高圧水通路５３が形成されている。

清掃ノズルユニット３は、前記回転軸５の下端に固定された円盤状の回転体３５を備え、回転体３５の外周部には、高圧水通路５３に連通する複数個の清掃ノズル３３が取り付けられている。これら清掃ノズル３３は、高圧水の噴射方向が養殖魚網の表面を向くように所定角度だけ下方に傾斜している。

かかる清掃ノズル３３から高圧水が噴射された場合、この高圧水が養殖魚網の表面に吹き付けられることに伴って発生する噴射反力により、清掃ノズルユニット３が回転軸５と共に回転するようになっている。換言すると、この清掃ノズルユニット３は、回転軸５の軸心回りに回転しながら養殖魚網の表面に高圧水を噴射することによって、養殖魚網に付着している海草藻や貝類等を広範囲に亘って除去できるように構成されている。

前記プロペラ４は、回転軸５と一体的に設けられ、プロペラ側本体２Ｂに形成された開口２１内に収容されている。従って、清掃ノズル３３から高圧水が噴射され、その噴射反力によって清掃ノズルユニット３と共に回転軸５が回転した場合、このプロペラ４も一体的に回転し（図３に示す矢印Ａ方向）、水中清掃ロボット１を下側へ押し付けるための水流を発生させるようになっている。これにより、清掃動作時に、水中清掃ロボット１を養殖魚網に向かう方向へ押し付ける推進力が発生する構成となっている。

このように、本形態に係る水中清掃ロボット１は、清掃ノズルユニット３とプロペラ４とを回転軸５を介して一体回転するように構成し、清掃ノズル３３から高圧水が噴射された際の噴射反力によって、これら三者３，４，５を回転させ、プロペラ４の回転によって推進力が得られるようにしている。

水中清掃ロボット１は、回転軸５の回転によってロボット本体２に発生する連れ回りを防止するための補助ノズルユニット７が設けられている。つまり、補助ノズルユニット７は、清掃ノズルユニット３及び回転軸５が回転した際に、上記回転軸５とロータリジョイント５１との間の摺動抵抗等により、ロボット本体２も回転軸５の回転方向に回転しようとするが、その力を打ち消すためのものである。

プロペラ側本体２Ｂの前部には、養殖魚網の洗浄状況等のチェックをすることができる水中カメラ７０が設けられている。この水中カメラ７０の撮像情報は、ケーブルＣの電気信号線を介して制御ボックスに送信されるようになっている。そして、水中カメラ７０で水中の状況を撮像し、その画像が、陸上または船上に配置されたモニター装置（図示省略）の画面に映し出され、水中の養殖魚網のチェックがリアルタイムで行えるようになっている。

また、水中での洗浄作業における水中清掃ロボット１の姿勢（上下左右）、東西南北の方位を示すコンパス８０が、水中カメラで撮像される画像の片隅に映し出されるように、水中カメラ７０の視野範囲内に配置されている。

また、ロボット本体２の所定位置には、昇降用取手６が設けられている。すなわち、この昇降用取手６は、線条体から構成され、プロペラ側本体２Ｂの両側に位置する一対の脚部６０、６０と、両方の脚部６０、６０の上端を連結する連結部６１と、両方の脚部６０、６０の上端から互いに上方に傾斜して設けられた一対の傾斜部６２、６２とからなる。なお。傾斜部６２、６２の上端部には、クレーン等の昇降手段としてのフック６５が着脱自在に係止される環状の係止部６４が設けられている。

一対の脚部６０、６０の下部には、ロボット本体２内側に向けて支持部６６、６６が設けられている。そして、各支持部６６、６６は、前記ノズル側本体２Ａの下部で且つ連結体２Ｃ，２Ｃ間に設けられたブラッケト２８ａに挿通されている。

このように、各支持部６６、６６をブラッケト２８ａに挿通することにより、昇降用取手６は、各支持部６６、６６を中心にして、回動自在になっている。すなわち、フック６５で係止部６４を吊り下げた際には、水中清掃ロボット１の自重により、一対の脚部６０、６０が垂直な吊下姿勢Ａとなる。

このとき、係止部６４はプロペラ側本体２Ｂの上方で且つロボット本体２の前後左右の中心に位置する。従って、水中清掃ロボット１の重心は各支持部６６、６６よりも下方に位置することから、前後左右のバランスが良好に維持される。この結果、水中清掃ロボット１は、水平な走行状態の姿勢（前後左右車輪２２，２３，２４，２５が略同じ高さ位置となる）で吊り下げられた状態を維持する。

また、脚部６０、６０と、プロペラ側本体２Ｂとの間には、昇降用取手６をノズル側本体２Ａの前方側に収納する弾性体６７が設けられている。この弾性体６７は例えばコイルスプリング（スプリング）からなり、一方の端部は脚部６０、６０の途中に連結され、他方の端部はノズル側本体２Ａの下部に設けられたブラッケト２８ｂに連結されている。従って、コイルスプリング６６は、昇降用取手６を前記ロボット本体側に移動する収納姿勢Ｂに付勢しているが、水中清掃ロボット１を吊り下げた際には、昇降用取手６はコイルスプリング６６の弾性力に抗して吊下姿勢Ａに姿勢変更する。すなわち、昇降用取手６は、吊下姿勢Ａと収納姿勢Ｂとの間で姿勢変更するように、支持部６６、６６を中心にして回動自在になっている。

また、昇降用取手６は、収納姿勢Ｂにおいて、ノズル側本体２Ａの環状部に位置する。すなわち、昇降用取手６は、ノズル側本体２Ａの環状部に当接または接近することにより、プロペラ４を収容する開口２１の外側に位置することとなる。なお、昇降用取手６の収納姿勢Ｂにおける位置決めは、昇降用取手６をノズル側本体２Ａに直接当接させても、あるいは、ノズル側本体２Ａにストッパーを設け、このストッパーに昇降用取手６を当接させてもよい。
−水中清掃ロボット１の動作説明−
次に、上述の如く構成された水中清掃ロボット１による養殖魚網の清掃動作について説明する。

この水中清掃ロボット１による清掃時には、陸上または船上からクレーンを利用して水中清掃ロボット１が養殖魚網の内側（養殖用スペース）に沈められる。具体的にはクレーン側のロープのフック６５を昇降用取手６の係止部６４に連結し、水中清掃ロボット１を略水平に維持した状態で水中に沈め、水中清掃ロボット１を養殖魚網の表面に接近させる。このとき、従来からノズル側本体２Ａに設けられている取手（またはアイボルト）６９と、船体側（または筏）とをロープで連結して水中清掃ロボット１を養殖魚網表面の近くを維持できるようにしておくのが好ましい。

そして、清掃作業者は、リモコンボックスを操作してケーブルＣからの各水中モータへの給電及び高圧水ホースＨからの清掃ノズルユニット３及び補助ノズルユニット７への高圧水の供給を行い各機器が正常に作動していることを確認する。

その後、クレーン側のロープのフック６５および取手６９を連結しているロープをそれぞれ外す。次に、各水中モータＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４を駆動させると、各車輪２２〜２５が回転して水中清掃ロボット１は養殖魚網に沿って走行する。

水中清掃ロボット１が水中で養殖魚網に沿って走行する際には、図１および図２で仮想線で示すように、昇降用取手６はプロペラ側本体２Ｂに移動した収納姿勢Ｂを維持するため、昇降用取手６は姿勢が低くなる。この結果、海水の抵抗が軽減され、水中清掃ロボット１の走行に支障となることはない。

清掃ノズルユニット３の各清掃ノズル３３から高圧水の噴射が行われる。清掃ノズル３３からの高圧水の噴射により、養殖魚網に付着した藻や貝類等が除去されて養殖用スペースの外に排出され養殖魚網が清掃される。

この高圧水の噴射に伴う噴射反力により、清掃ノズルユニット３、回転軸５及びプロペラ４は一体的に回転する。このプロペラ４の回転によって導入空間Ｄからプロペラ４に向けて水が導入され、開口２１から吹き出される水流が発生し、これによって水中清掃ロボット１には推進力が得られ、各車輪２２〜２５が養殖魚網に所定の圧力で当接した状態が維持される。

このため、各車輪２２〜２５が養殖魚網から浮き上がってしまうことがなく、水中清掃ロボット１が養殖魚網に沿って安定して走行しながら養殖魚網の清掃が行われる。しかも、昇降用取手６は収納姿勢Ｂを維持し、開口２１の外側に位置するため、開口２１から吹き出される水流の流速を減速させたり、また、昇降用取手６に藻等の異物が絡まって、この異物が開口２１から吹き出される水流の邪魔をしたりすることもない。この結果、水中清掃ロボット１の推進力に悪影響を及ぼすことはない。

清掃作業が終了すると、水中清掃ロボット１を養殖魚網に沿って水面まで上昇させ、再び、クレーン側のロープのフック６５を昇降用取手６の係止部６４に連結し、水中清掃ロボット１を水中から吊り上げる。さらに、水中清掃ロボット１を船体（または筏）に載置させる。

このように吊り下げられた水中清掃ロボット１は、略水平の状態で載置されるため、水中清掃ロボット１の姿勢を水平に調整する専用の補助作業者が不要となり、水中清掃ロボット１を昇降作業を安全に行うことができる。しかも、ロボット本体２の後部から後方に延設されたホースＨやケーブルＣ（ケーブル類）が、従来のように下向きとなることはないため、ロボット本体２がかかるケーブル類を地面との間で挟んでしまうおそれもなく、ケーブル類を損傷するのも防止できる。

さらに、船体で搬送された水中清掃ロボット１を陸に降ろす場合も前記と同様に、水中清掃ロボット１が略水平な状態にすることができ、水中清掃ロボット１の昇降作業を安全に行うことができる。

本発明は、前記実施の形態に限定されるものではない。例えば、清掃対象物として養殖魚網に限らず、橋脚、船体、プール等の清掃にも使用可能である。

前記実施の形態では、水中カメラ７０を一方向の走行の場合について例示したが、図５に示すように、ロボット本体２の前後両側に設けることも可能である。なお、同一部材は同一符号を付してそれぞれの説明は省略する。

また、昇降用取手６は、ロボット本体２の後方に回動する構成であってもよい。しかも、ロボット本体２は、ノズル側本体２Ａとプロペラ側本体２Ｂとに分割する必要はなく、このロボット本体２の一部を開口して導入空間Ｄを形成したものであってもよい。

本発明の一実施の形態に係る水中清掃ロボットの全体斜視図である。 同水中清掃ロボットの一部断面を含む側面図である。 同水中清掃ロボットの昇降用取手の断面を含む平面図である。 同水中清掃ロボットの正面図である。 本発明の他の実施の形態に係る水中清掃ロボットの全体側面図である。 従来例を示し、（ａ）は作業者を介さずに水中清掃ロボットを接地する場合の側面図、（ｂ）は作業者を介して水中清掃ロボットを接地する場合の側面図、（ｃ）は水中清掃ロボットを接地した状態の側面図である。

符号の説明

１ 水中清掃ロボット
２ ロボット本体
３ 清掃ノズルユニット
４ 推進力発生用プロペラ（プロペラ）
６ 昇降用取手
２１ 開口
６０ 脚部
６２ 傾斜部
６４ 係止部
６５ フック（昇降手段）
６６ 支持部
６７ コイルスプリング（付勢手段）
Ａ 吊下姿勢
Ｂ 収納姿勢
Ｃ ケーブル
Ｈ 高圧水ホース

Claims (3)

1. 水中に存在する清掃対象物表面に沿って移動するロボット本体と、該ロボット本体内に設けられ、清掃対象物表面に向かって高圧水を噴射して清掃対象物を清掃する清掃ノズルユニットとを備えた水中清掃ロボットにおいて、
   前記ロボット本体には、ロープ等の昇降手段に着脱自在に連結される係止部を有する昇降用取手が設けられ、該昇降用取手は、前記係止部が、前記ロボット本体の上方に位置してロボット本体を昇降可能な吊下姿勢と、前記連結部が吊下姿勢Ａよりも前記ロボット本体側に移動する収納姿勢Ｂとに位置変更自在に設けられ、前記昇降用取手を収納姿勢に付勢する付勢手段が設けられていることを特徴とする水中清掃ロボット。
2. 請求項１に記載の水中清掃ロボットにおいて、
   前記清掃ノズルユニットは、清掃対象物表面に対する高圧水の噴射の反力により回転するように、前記ロボット本体に回転自在に設けられた回転軸に取り付けられ、該回転軸には、ロボット本体を清掃対象物表面に向かって押し付けるための推進力を発生するプロペラが設けられ、前記ロボット本体には、回転するプロペラが水を導入できるように導入空間と、プロペラ４が収容される開口とが形成されており、前記昇降用取手は、収納姿勢において前記開口の外側に位置する構成であることを特徴とする水中清掃ロボット。
3. 請求項１または２に記載の水中清掃ロボットにおいて、前記付勢手段が、前記ロボット本体と前記昇降用取手との間に連結されたスプリングからなることを特徴とする水中清掃ロボット。

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