JP2016199382A - ケーブルシステム - Google Patents

Abstract

【課題】 ケーブルの張力に起因した移動体の移動抵抗を減じることができるとともに、ケーブルの弛みを抑制できるケーブルシステムを提供する。【解決手段】ケーブルシステムは、基地装置と移動体とを繋ぎ信号伝送を担うケーブル３と、リール装置４と、ローラ機構５と、モータコントローラとを備えている。リール装置４は、移動体側または基地装置側に配置され、ケーブル３が巻かれるリール１２と、このリール１２をケーブル繰出し方向とケーブル巻取り方向に回転させるリールモータとを有している。ローラ機構５は、リール装置の近傍に配置され、ケーブル３を送る駆動ローラ３１と、この駆動ローラを少なくともケーブル操出し方向に回転させるローラモータとを有している。モータコントローラは、ケーブル３をリール１２から操出すために、リールモータとローラモータを駆動して、リール１２と駆動ローラ３１をケーブル操出し方向に同時に回転させる。【選択図】 図３

Description

本発明は、基地装置と移動体との間を繋ぐケーブルと、リール装置とを装備したケーブルシステムに関する。

無人移動体をリモートコントローラ（基地装置）により遠隔操縦することは周知である。移動体には例えばビデオカメラが搭載されており、このビデオカメラからの映像信号がリモートコントローラに送られ、操作者はリモートコントローラに付随するモニタディスプレイを見ながらリモートコントローラを操作する。このリモートコントローラからの操作信号が移動体に送られ、移動体が遠隔操作される。

上記映像信号および操作信号を伝送するために、リモートコントローラと移動体とが長いケーブルで繋がっている。ケーブルが巻かれるリール装置が移動体側または基地装置側に配置されている。

特許文献１、２に開示するように、リール装置は、ケーブルが巻かれるリールと、このリールの回転方向を検出する回転センサと、リールを回転駆動するリールモータと、モータコントローラを備えている。移動体が基地装置から離れる方向に移動した時には、ケーブルに張力が生じ、リールがケーブルを繰出す方向に回転する。モータコントローラは、回転センサからの信号に基づきこのケーブル操出し方向の回転を検出した時に、リールモータをモータフリーにし、ケーブルを繰出す。移動体が基地装置に近づく方向に移動した時には、ケーブルの張力が無くなりリールが停止する。モータコントローラは、回転センサからの信号に基づきこのリール停止を検出した時に、リールモータを駆動しリールを巻取り方向に回転する。

特許文献３は、リール装置の近傍に配置されたローラ機構を開示している。このローラ機構はケーブルを案内するとともに、ケーブルの張力を検知する機能を有している。ケーブル操出し時にリールモータをモータフリーにし、巻取り時にリールモータを駆動する点は、特許文献１、２と同様である。ローラ機構で検知されたケーブルの張力に基づき、リールモータが制御され、ケーブルの弛みを防止している。

特許文献４に開示されたリール装置では、リールモータ駆動によりリールが巻取り方向のみならず操出し方向にも回転される。ケーブル操出し時には、水中ＲＯＶ（移動体）の移動速度より早い速度でケーブルを操出し、移動体へのケーブルによる抵抗を少なくしている。

さらに特許文献４は、リール装置の近傍に配置された水供給機構を開示している。この水供給装置は、ケーブルを通す管と、この管内に水を流すポンプを有している。上記ケーブル操出しの時に、管内を流れる水の力でケーブルを送り、これによりリールの近傍でケーブルの弛みや乱巻きが生じるのを回避しようとしている。

特開２００８−２５４９２７号公報 特開２０１４−６４４５６号公報 特開平６−７２６４０号公報 特表２０１４−５１９４３８号公報

特許文献１、２、３では、ケーブルの張力によってケーブルをリールから繰り出すため、ケーブルの張力が移動体の移動抵抗となってしまう。特に移動体が小型で推進力が弱い場合には、この問題が顕著となる。なお、特許文献３では、ローラ機構にモータが設けられておらず、ローラ機構にケーブルを送り出す機能はない。
特許文献４では、ケーブルの張力に起因した抵抗を減じることができるが、水供給機構でケーブルの弛みをするため、リール装置を水中移動体に搭載するケーブルシステムにしか適用できない。

本発明は上記課題を解決するためになされたもので、ケーブルシステムにおいて、
ア．基地装置と移動体とを繋ぐか、または上記基地装置との間で信号伝送可能な中継装置と移動体とを繋ぎ、少なくとも信号伝送を担うケーブルと、
イ．上記移動体側と上記基地装置側のいずれか一方、または上記中継装置側と移動体側のいずれか一方に配置され、上記ケーブルが巻かれるリールと、このリールをケーブル繰出し方向とケーブル巻取り方向に回転させるリールモータとを有するリール装置と、
ウ．上記リール装置の近傍に配置され、上記ケーブルを送る駆動ローラと、この駆動ローラを少なくとも上記ケーブル操出し方向に回転させるローラモータとを有するローラ機構と、
エ．上記リールモータと上記ローラモータを制御するモータコントローラと、
を備え、
上記モータコントローラは、上記ケーブルを上記リールから操出すために、上記リールモータと上記ローラモータを駆動して、上記リールと上記駆動ローラを上記ケーブル操出し方向に同時に回転させることを特徴とする。
この構成によれば、ケーブル操出しの際にリールモータを駆動してリールを操出し方向に回転させることにより、ケーブル張力の抵抗を受けずに移動体を移動させることができる。しかも、ローラ機構の駆動ローラも同時にケーブル操出し方向に回転させることにより、リール装置とローラ機構との間でのケーブルの弛みを抑制することができる。しかも適用される移動体の種類およびリール装置の配置位置は制限されずに済む。

好ましくは、上記リール装置は上記リールの回転に関する信号を出力するリール回転センサを有し、上記ローラ機構は上記駆動ローラの回転に関する信号を出力するローラ回転センサを有し、上記モータコントローラは、上記ケーブル操出し時に、上記リール回転センサおよび上記リール回転センサの信号に基づき、上記リールでのケーブル操出し速度と上記駆動ローラでのケーブル送り速度が等しくなるように、上記リールモータと上記ローラモータを制御する。
この構成によれば、ケーブル操出し時のケーブルの弛みをより一層確実に行うことができる。

好ましくは、上記モータコントローラは、上記ケーブル操出し時に、上記ローラモータへの供給電流が第１しきい値より小さい場合には、一時的に上記ローラの回転速度を上昇させ、これにより上記リール装置と上記ローラ機構との間の上記ケーブルの張力を増加させる。
この構成によれば、ケーブル操出しの際に、リール装置とローラ機構との間に生じたケーブルの一時的な弛みを即座に解消できる。

好ましくは、上記モータコントローラは、上記ケーブル操出し時に、上記ローラモータへの供給電流が上記第１しきい値より大きな第２しきい値を超えている場合には、一時的に上記ローラの回転速度を減じ、これにより上記リール装置と上記ローラ機構との間の上記ケーブルの張力を減少させる。
この構成によれば、ケーブル繰出しの際に、リール装置とローラ機構との間に生じたケーブルの一時的な過剰張力を即座に解消できる。

好ましくは、上記モータコントローラは、上記ケーブルを上記リールに巻取るために、上記リールモータと上記ローラモータを駆動して、上記リールと上記駆動ローラを同時に上記ケーブル巻取り方向に回転させ、上記リール回転センサおよび上記モータ回転センサからの信号に基づき、上記リールでのケーブル巻取り速度と上記駆動ローラでのケーブル送り速度が等しくなるように上記リールモータと上記ローラモータを制御する。
この構成によれば、ケーブルの巻取りを円滑に行うことができる。

好ましくは、上記モータコントローラは、上記ケーブル巻取り時に、上記リールモータへの供給電流が第３しきい値より小さい場合には、一時的に上記駆動ローラの回転速度を減じ、これにより上記リール装置と上記ローラ機構との間の上記ケーブルの張力を増加させる。
この構成によれば、ケーブル巻取りの際に、リール装置とローラ機構との間に生じたケーブルの一時的な弛みを即座に解消できる。

好ましくは、上記モータコントローラは、上記ケーブル巻取り時に、上記リールモータへの供給電流が上記第３しきい値より大きな第４しきい値を超えている場合には、一時的に上記駆動ローラの回転速度を上昇させ、これにより上記リール装置と上記ローラ機構との間の上記ケーブルの張力を減少させる。
この構成によれば、ケーブル巻取りの際に、リール装置とローラ機構との間に生じたケーブルの一時的な過剰張力を即座に解消できる。

好ましくは、上記モータコントローラは、上記リールの回転速度と、上記リールに巻かれたケーブルの最も外側の部分の径または周長の情報に基づき、上記リールにおける上記ケーブル操出し速度および上記ケーブル巻取り速度を演算する。
この構成によれば、ケーブル操出し速度と上記ケーブル巻取り速度を正確に演算することができる。

好ましくは、上記リール回転センサは、上記リールの所定角度回転毎にパルス信号を出力するロータリーエンコーダからなり、上記モータコントローラは、上記ロータリーエンコーダからのパルス信号に基づき上記リールの回転方向を判断するとともに、積算エンコーダ値を演算し、この積算エンコーダ値は、上記リールが巻取り方向に回転している時には上記パルス信号数を加算し、上記リールが繰出し方向に回転している時には上記パルス信号数を減算することにより得、上記モータコントローラは、上記積算エンコーダ値と、単位時間当たりに上記ロータリーエンコーダから出力されるパルス信号に基づき、上記ケーブル繰出し速度および上記ケーブル巻取り速度を演算する。
この構成によれば、ケーブル操出し速度と上記ケーブル巻取り速度を正確に演算することができる。

上記モータコントローラは、上記ケーブル巻取り時に、上記ローラモータをモータフリーにしてもよい。

上記モータコントローラは、自動制御モードを実行可能としてもよい。この場合、自動制御モードでは、上記ローラ回転センサからの信号に基づき上記駆動ローラの回転方向を判断し、上記駆動ローラが上記ケーブル繰出し方向に回転していると判断した時には、上記ケーブルの操出しを実行し、上記駆動ローラが停止または上記ケーブル巻取り方向に回転していると判断した時には、上記ケーブルの巻取りを実行する。

好ましくは、上記モータコントローラは、上記自動制御モードにおいて、上記ケーブル操出しを開始してからのケーブル操出し量が規定量に達した時には、上記リールモータおよび上記ローラモータの駆動を停止し、再び上記ローラ回転センサからの信号に基づき駆動ローラの回転方向を判断する。
これの構成によれば、自動制御モードでのケーブル操出しに歯止めをかけることができる。

上記基地装置は上記自動制御モードにおいてモータフリーを選択することができる。この場合、上記モータコントローラは、上記自動制御モードにおいて上記駆動ローラが上記ケーブル操出方向に回転していると判断した時に、上記モータフリーの選択に応じて上記リールモータと上記ローラモータをモータフリーにする。

好ましくは、上記基地装置は、上記自動制御モードに加えて、操出しモードと、巻取りモードを選択可能である。この場合、上記モータコントローラは、上記基地装置からの上記自動制御モード選択信号を受けた時には、上記自動制御モードを実行し、上記操出しモード選択信号を受けた時には、上記ケーブルの操出しのみを実行し、上記巻取りモードの選択信号を受けた時には、上記ケーブルの巻取りのみを実行する。

本発明のケーブルシステムでは、ケーブルの張力に起因した移動体の移動抵抗を減じることができるとともに、ケーブルの弛みを抑制できる。

本発明の第１実施形態に係るケーブルシステムの全体構成を示す概略図である。 上記ケーブルシステムのリール装置およびローラ機構を示す平面図である。 上記リール装置およびローラ機構の側面図である。 上記ローラ機構の詳細な構造を示す拡大側面図である。 上記リール装置のリールモータ、上記ローラ機構のローラモータを駆動制御するための回路の概略図である。 上記リールモータおよび上記ローラモータを制御するためのルーチンの一部を示すフローチャートである。 同ルーチンで実行される自動制御モードのフローチャートである。 同ルーチンで実行される操出しモードおよび巻取りモードのフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係るケーブルシステムの全体構成を示す概略図である。 本発明の第３実施形態に係るケーブルシステムの全体構成を示す概略図である。

以下、本発明の第1実施形態をなすケーブルシステムを含む探査システムについて、図１〜図６を参照しながら説明する。図１に示すように、探査システムは、リモートコントローラ１（基地装置）と、無人小型船からなる移動体２と、これらリモートコントローラ１と移動体２を繋ぐ長いケーブル３とを備えている。上記ケーブル３は光ファイバを内蔵し信号を伝送する。

上記リモートコントローラ１は、モニタディスプレイ１ａと操作部１ｂを有している。操作部１ｂは、後述する３つのモード選択ボタン１ｘ、１ｙ、１ｚと、操縦スティック１ｓと、必要に応じてキーボードを有している。

上記移動体２は、水上走行のためのスクリューおよび舵、これらスクリューおよび舵を駆動するためのモータおよびバッテリ（いずれも図示しない）を備えている。
上記移動体２にはビデオカメラ２ａ（探査装置）が搭載されている。探査装置として、このビデオカメラ２ａに加えて、あるいはビデオカメラの代わりに赤外線センサ、化学物質検出センサ、温度センサ、放射線センサ等のセンサを含んでもよい。

操作者は、移動体２のビデオカメラ２ａからの映像をモニタディスプレイ１ａで見ながら、リモートコントローラ１の操縦スティック１ｓ等を操作して、移動体２の前進や旋回等の遠隔操作を行う。

図２、図３に示すように、ケーブルシステムＡは、上述したケーブル３と、このケーブル３を巻取ったり繰出したりするリール装置４と、リール装置４の近傍に配置されたローラ機構５を備えている。
上記リール装置４は、例えば上記移動体２のボデイ２ｘの後部に搭載されている。本実施形態では、ボデイ２ｘの上面に形成された凹部２ｙに収容されている。

上記リール装置４は、上記ボデイ２ｘの凹部２ｙにフレーム（図示しない）を介して固定された一対のサポート１１と、これらサポート１１に回転可能に支持されたリール１２と、整列機構１３とを備えている。このリール１２の回転軸線は、移動体２の前進、後退方向と直交して水平に延びている。

上記整列機構１３は、上記リール１２の近傍において上記一対のサポート１１に支持されており、リール１２の回転に連動してケーブル３をリール１２の軸方向に移動させ、その移動行程の終端位置に達したらケーブル３の移動方向を逆転させ、これを繰り返すことにより、ケーブル３をリール１２の胴部１２ａに、その軸芯方向にほぼ均一に巻くようになっている。この整列機構１３の構成は周知であるので詳細な説明は省略する。

上記ケーブル３の一端はリモートコントローラ１に内蔵されたコンバータに接続されている。このコンバータは、ケーブル３からリモートコントローラ１への信号を、光信号から電気信号に変換し、リモートコントローラ１からケーブル３への信号を電気信号から光信号に変換する。

上記ケーブル３は、上述したように上記リール装置４の整列機構１３を通ってリール１２の胴部１２ａに巻かれており、このケーブル３の他端はリール１２に設けられたロータリージョイント（図示しない）に接続され、さらにコンバータ、ハブを介して複数系統の電気信号線に接続されている。

上記複数系統の電気信号線は、移動体２のスクリューモータのモータドライバへの制御信号の伝送、ビデオカメラ２ａからの映像信号（探査信号）の伝送等のために提供される。上記リール装置４のコンバータでも、光信号と電気信号との間の変換を行う。

図５に示すように、上記リール装置４はさらに、リールモータ１５と、ロータリーエンコーダ１６（リール回転センサ）を備えている。このリールモータ１５はギアトレインを介して上記リール１２に連結されている。
上記ロータリーエンコーダ１６は、上記リールモータ１５（ひいては上記リール１２）の回転時に、リール１２の所定角度回転毎にパルス信号を出力するものである。周知のように、このパルス信号は位相の異なる２つのパルスからなり、この２つの信号の位相差によってリール１２の回転方向を見分けられるようになっている。

図２〜図４に示すように、ローラ機構５は、移動体２のボデイ２ｘにおいて上記リール装置４より後方に設置されている。
ローラ機構５は、リール装置４に向かって順に配された第１ガイド部２０と送り部３０と第２ガイド部４０を有している。

図４に最も良く示すように、上記第１ガイド部２０は、リール１２の回動軸線と平行な回転軸線を有する上下のローラ２１，２２と、その前方に配置された垂直の回転軸線を有する左右のローラ２３，２４を有している。ローラ２１，２２は、ローラ機構５の共通ベース板５ａに固定された一対のブラケット５ｂに、回転可能に支持されている。ローラ２３，２４は、共通ベース板５ａに固定された柱５ｃに、それぞれ回転可能に支持されている。
ケーブル３は、ローラ２１，２２間を通ることにより垂直方向に位置決めされ、ローラ２３，２４間を通ることにより左右方向に位置決めされる。

図２に示すように、上記第１ガイド部２０はさらに、上記ローラ２１，２２の左右に配置されたガイド部材２５，２６を有している。これらガイド部材２５，２６は、ローラ２１，２２より後方へのケーブル３の導出角度を所定角度範囲に制限する。

図４に最も良く示すように、上記送り部３０は、溝付きの駆動ローラ３１と、その上方に配置された２つの溝付きの押さえローラ３２，３３を有している。これらローラ３１〜３３の回動軸線はリール１２の回動軸線と平行をなしている。上記ケーブル３は、駆動ローラ３１の溝と押さえローラ３２，３３の溝を通るようになっている。

上記駆動ローラ３１は、共通ベース板５ａに固定されたブラケット５ｄに回転可能に支持されている。押さえローラ３２，３３は、ほぼＬ字形をなすレバー３８の中間部および先端部にそれぞれ回転可能に支持されている。
上記レバー３８の基端は上記ブラケット５ｄに回転可能に支持されている。レバー３８の先端とブラケット５ｄとの間には、コイルスプリング３９が掛けられており、このコイルスプリング３９の力で、レバー３８は図４において反時計回りに付勢されており、これにより、レバー３８に支持された押さえローラ３２，３３が下方に付勢され、ケーブル３を駆動ローラ３１に押し付けている。

上記第２ガイド部４０は、垂直の回転軸線を有する左右の溝付きローラ４１，４２と、リール１２の回動軸線と平行な回転軸線を有するローラ４３とを有している。ローラ４１，４２は、ベース５ａに固定された柱５ｅにそれぞれ回転可能に支持されている。ローラ４３は、ベース５ａに固定されたブラケット５ｆに回転可能に支持されている。
ケーブル３は、上記第２ガイド部４０のローラ４１，４２間を通り、ローラ４３により方向を変えてプーリ１２へと案内されるようになっている。

図５に示すように、上記ローラ機構５はさらに、ローラモータ３５と、ロータリーエンコーダ３６（ローラ回転センサ）を備えている。このローラモータ３５はギアトレインを介して上記駆動ローラ３１に連結されている。
上記ロータリーエンコーダ３６は、上記ローラモータ３５（ひいては駆動ローラ３１）の回転時に、駆動ローラ３１の所定角度回転毎にパルス信号を出力するものであり、上記リール１２用のロータリーエンコーダ１６と同様の構成をなしている。

図５に示すように、ケーブルシステムＡは、リールモータ１５のためのモータドライバ５１と、ローラモータ３５のためのモータドライバ５２と、モータコントローラ５０とを有している。モータドライバ５１は、リールモータ１５へ電流を供給する駆動回路を含むとともに、リールモータ１５のコイルを流れる供給電流を検出する電流検出回路５１ａを含んでいる。同様に、モータドライバ５２も、ローラモータ３５へ電流を供給する駆動回路を含むとともに、モータ３５のコイルを流れる供給電流を検出する電流検出回路５２ａを含んでいる。

上記モータコントローラ５０は、リモートコントローラ１からの信号、上記ロータリーエンコーダ１６、３６、上記電流検出回路５１ａ，５２ａからの信号に基づき、モータドライバ５１，５２に制御信号を送り、モータ１５、３５を制御する。
移動体２のスクリューモータ等を制御するモータコントローラについては、説明を省略する。

上記構成をなすケーブルシステムＡにおいてモータコントローラ５０は図６Ａ〜図６Ｃに示すようにモータ１５，３５を制御する。この制御の説明に先立って、リモートコントローラ１によるモード設定について説明する。リモートコントローラ１のモード選択ボタン１ｘ、１ｙ、１ｚは、「自動制御モード」、「繰出しモード」、「巻取りモード」をそれぞれ選択するためのものである。モータコントローラ５０は、このモード選択信号に基づいてモータ１５，３５を制御する。
なお、本実施形態では、リモートコントローラ１で上記３つのモード選択ボタン１ｘ、１ｙ、１ｚのいずれもオン操作しなかった場合には、モータフリーを選択したことになる。
また、リモートコントローラ１では、上記「自動制御モード」を選択した場合には、繰出しの際に「モータフリー」にするか否かを選択することもできる。

図６Ａに示すステップＳ１で、上記ロータリーエンコーダ１６からのパルス信号に基づき、リール１２の回転方向、回転速度Ｒを演算し、上記ロータリーエンコーダ３６からのパルス信号に基づき、駆動ローラ３１の回転方向、回転速度を演算する。回転方向は上述したようにロータリーエンコーダ１６，３６からのパルス信号の位相差から検出することができる。回転速度は、単位時間あたりロータリーエンコーダ１６，３６からのパルス信号数に基づき、それぞれ演算することができる。

ステップＳ２では、上記ロータリーエンコーダ１６の積算エンコーダ値Ｎを演算する。この積算エンコーダ値Ｎは、リール１２の胴部１２ａにケーブル３が巻かれていない状態をゼロとして演算される。リール１２が巻取り方向に回転している時には、ロータリーエンコーダ１６のパルス数を加算し、リール１２が操り出し方向に回転している時には、ロータリーエンコーダ１６のパルス数を減算することにより、積算エンコーダ値Ｎが得られる。上記積算エンコーダ値Ｎは、リール１２へのケーブル３の巻取り状況に関する情報を含んでいる。

次のステップＳ３では、積算エンコーダ値Ｎからリール径Ｄを演算する。リール径Ｄは、リール１２に巻かれたケーブル３のうち最も外側に位置する部分の径を意味する。リール径Ｄは積算エンコーダ値Ｎと略比例関係にあり、下記演算式で求められる。
Ｄ＝Ｄ０＋ｋ・Ｎ・・・（１）
ここでＤ０は、ケーブル３が巻かれていない状態でのリール１２の胴部１２ａの径であり、ｋは定数である。定数ｋは、ケーブル３の直径、整列機構１３により一列に並ぶケーブル３の巻き数等により決定される。
なお、リール径Ｄは、予めメモリに記憶された、上記積算エンコーダ値Ｎとリール径Ｄとの関係を表す実測データに基づき、求めてもよい。

次に、図６Ｂに示すステップＳ４で自動制御モードが設定されているか否かを判断する。このステップＳ４で否定判断した場合には、図６ＣのステップＳ５で操出しモードが設定されているか否かを判断する。このステップＳ５で否定判断した場合には、ステップＳ６で巻取りモードが設定されているか否かを判断する。

上記ステップＳ６で否定判断した場合、すなわち、自動制御モード、操出しモード、巻取りモードのいずれも設定されていない場合には、ステップＳ７を実行した後、ステップＳ１に戻る。このステップＳ７では、駆動ローラ３１とリール１２をモータフリーにする。すなわち、リールモータ１５，ローラモータ３５のモータドライバ５１，５２の駆動回路を開く。これにより、ケーブル３はモータ１５，３５の抵抗（モータブレーキ）を受けずに繰出される。

図６ＢのステップＳ４で肯定判断した場合には、自動制御モードを実行する。まず、ステップＳ８でケーブル操出しを実行中であるか否かを判断する。このステップＳ８の意味については後述する。ここで否定判断した時にはステップＳ９に進み、駆動ローラ３１がケーブル３を操り出す方向に回転しているか否かを判断する。

上記ステップＳ９で肯定判断した場合には、ステップＳ１０に進み、「モータフリー」が指定されているか否かを判断する。ここで肯定判断した場合には、ステップＳ１１でリールモータ１５とローラモータ３５をモータフリーにして、ステップＳ１に戻る。

ステップＳ１０で否定判断した場合、すなわち「モータフリー」が指定されていないと判断した場合には、ステップＳ１２に進み、リールモータ１５とローラモータ３５を駆動して、リール１２の周速（すなわちケーブル操出し速度）と駆動ローラ３１の周速（すなわちケーブル送り速度）が所定周速となり互いに等しくになるように、これらリール１２と駆動ローラ３１を繰出し方向に回転する。ここでリール１２の周速は、リール１２に巻かれたケーブル３の最も外側に位置する部分での周速を意味する。上記リール径Ｄとロータリーエンコーダ１６からのパルス信号に基づき、リール１２の周速を演算し、この演算された周速が上記所定周速になるように、リールモータ１５を制御する。また、駆動ローラ３１の径とロータリーエンコーダ３６からのパルス信号により駆動ローラ３１の周速を演算し、この周速が上記所定周速になるようにローラモータ３５を制御する。

次に、ステップＳ１３に進み、モータドライバ５２の電流検出回路５２ａで検出されるローラモータ３５への供給電流が、しきい値ａ（第２しきい値）を越えているか否かを判断する。
駆動ローラ３１とリール１２との間のケーブル３の張力が過大である時には、駆動ローラ３１での負荷が過大となり、ローラモータ３５への供給電流が増大する。この時には、ステップＳ１３で肯定判断し、ステップＳ１４を実行した後ステップ１に戻る。ステップＳ１４では、駆動ローラ３１の回転速度（周速）を減じる。これにより、駆動ローラ３１とリール１２との間のケーブル３の張力が減じられる。

上記ステップＳ１３で否定判断した場合には、ステップ１５に進み、ローラモータ３５への供給電流がしきい値ｂ（第１しきい値）より小さいか否かを判断する。ただし、しきい値ｂはしきい値ａより小さい。駆動ローラ３１とリール１２との間のケーブル３が弛んでいる場合には、駆動ローラ３１での負荷が著しく小さく、ローラモータ３５への供給電流が減少する。この時には、ステップＳ１５で肯定判断し、ステップＳ１６を実行した後ステップ1に戻る。ステップＳ１６では、駆動ローラ３１の回転速度（周速）を上昇させる。これにより、駆動ローラ３１とリール１２との間のケーブル３の弛みが解消される。

上記ステップ１５で否定判断した場合、すなわち駆動ローラ３１とリール１２との間のケーブル３が弛んでおらず、適度な張力を維持していると判断した場合には、駆動ローラ３１の回転速度を調節することなくステップ１に戻る。

上記ケーブル操出しの工程において、リール１２は上記所定周速に維持される。上記駆動ローラ３１の周速は基本的にはリール１２の周速と同一に維持されるが、一時的にケーブル３の弛みや張力過剰が生じた時には、駆動ローラ３１の周速を調節することによりこれら弛みや張力過剰を即座に解消し、駆動ローラ３１とリール１２との間のケーブル３の張力を適度に維持する。

自動制御モードでは、上記ケーブル３の一回分の繰出し量は、規定量例えば１ｍに制限される。以下、詳述する。上述したようにケーブル３の操出しが開始されると、それ以降はステップＳ８で肯定判断され、ステップＳ１７に進む。ステップＳ１７では、ケーブル３の操出し量が規定量に達したか否かを判断する。ここで否定判断した場合にはステップＳ１３に進み、操出し制御が継続される。なお、このケーブル３の操出し量は、リール３の周速（操出し速度）と操出し開始時点からの経過時間の積により求められる。

ステップ１７で肯定判断した時、すなわち規定量のケーブル操出しが完了したと判断した時には、ステップＳ１８に進み、ここでリールモータ１５およびローラモータ３５を停止する。次に、ステップＳ９に進み、ケーブル３の張力により駆動ローラ３１が操出し方向に回転しているか否かを新たに判断する。

上記ステップＳ９で否定判断した場合（すなわち駆動ローラ３１が巻取り方向に回転しているか停止していると判断した場合）には、ケーブル３の巻取り制御を実行する。まず、ステップＳ２０に進み、巻取り制御を実行中か否かを判断する。最初はステップＳ２０で否定判断してステップ２１に進み、リールモータ１５とローラモータ３５を駆動して、リール１２の周速（すなわちケーブル巻取り速度）と駆動ローラ３１の周速（すなわちケーブル送り速度）が所定周速となり互いに等しくになるように、これらリール１２と駆動ローラ３１を巻取り方向に回転する。

次に、ステップＳ２２でモータドライバ５１の電流検出回路５１ａで検出されるリールモータ１５への供給電流が、しきい値ｃ（第４しきい値）を越えているか否かを判断する。
駆動ローラ３１とリール１２との間のケーブル３の張力が過大である時には、リール１２での負荷が過大となり、リールモータ１５への供給電流が増大する。この時にはステップＳ２２で肯定判断し、ステップＳ２３を実行した後ステップ１に戻る。ステップＳ２３では、駆動ローラ３１の回転速度（周速）を上昇させる。これにより、駆動ローラ３１とリール１２との間のケーブル３の張力が減じられる。

上記ステップＳ２２で否定判断した場合には、ステップ２４に進み、リールモータ３５への供給電流がしきい値ｄ（第３しきい値）より小さいか否かを判断する。ただし、しきい値ｄはしきい値ｃより小さい。駆動ローラ３１とリール１２との間のケーブル３が弛んでいる場合には、リール１２での負荷が著しく小さく、リールモータ３５への供給電流が減少する。この時には、ステップＳ２４で肯定判断し、ステップＳ２５を実行した後ステップ１に戻る。ステップＳ２５では、駆動ローラ３１の回転速度（周速）を減じる。これにより、駆動ローラ３１とリール１２との間のケーブル３の弛みが解消される。

上記ステップ２４で否定判断した場合、すなわち駆動ローラ３１とリール１２との間のケーブル３が弛んでおらず、適度な張力を有していると判断した場合には、駆動ローラ３１の回転速度（周速）を調節することなくステップ１に戻る。
巻取り制御が開始されてからは、上記ステップＳ２０で肯定判断されるため、上記ステップＳ２１をスキップしてステップＳ２２に進む。巻取り制御は、ステップＳ９で肯定判断されるまで継続される。

上記ケーブル巻取り工程において、上記所定周速に維持される。上記駆動ローラ３１の周速は基本的には上記リール１２の周速と同一に維持されるが、一時的にケーブル３の弛みや張力過剰が生じた時には、駆動ローラ３１の周速を調節することによりこれら弛みや張力過剰を即座に解消し、駆動ローラ３１とリール１２との間のケーブル３の張力を適度に維持する。

上記ステップＳ５で操出しモードが設定されていると判断した場合には、操出しモードを実行する。まず、ステップＳ８’で操出し制御を実行中か否かを判断する。最初は否定判断してステップ１２’を実行する。繰出し制御が開始された後は、上記ステップＳ８’で否定判断されるため、上記ステップＳ１２’をスキップしてステップＳ１３’〜１６’に進む。
ステップＳ１２’〜Ｓ１６’での繰出し制御は、自動制御モードでのステップＳ１２〜Ｓ１６と同様であるので、説明を省略する。
操出しモードが選択されている場合には、その選択が解除されない限り、上記操出し制御を継続して実行する。

上記ステップ６で巻取りモードと判断した場合には、ステップＳ２０’〜Ｓ２５’の巻取り制御を実行する。なお、ステップＳ２０’〜Ｓ２５’の巻取り制御は自動制御モードでのステップＳ２０〜Ｓ２５と同様であるので、その説明を省略する。
巻取りモードが選択されている場合には、その選択が解除されない限り、上記巻取り制御を継続して実行する。

次に、本発明の第２実施形態について図７を参照しながら説明する。この実施形態では、移動体２’は無人の小型ヘリコプタからなる。リール装置４、ローラ機構５およびモータコントローラ５０が移動体２’に搭載されず、リモートコントローラ１側に配置されている。モータコントローラ５０は移動体２’とリール装置４との間のケーブル３を介さずに、モータコントローラ５０と接続されている。
第２実施形態において、バッテリを移動体２’に搭載せず、リモートコントロール１側に配置してもよい。この場合、ケーブル３は、信号伝送を行う光ファイバと給電線を含む。

図８に示す第３実施形態は、第２実施形態と同様に移動体２’として無人の小型ヘリコプターが用いられている。この移動体２’は、クローラロボット８（移動可能な中継装置）に搭載され、目的地の近傍でクローラロボット８から離陸できるようになっている。クローラロボット８と移動体２’はケーブル３で繋がれており、クローラロボット８には本発明に係るリール装置４．ローラ機構５、モータコントローラ（図示しない）が搭載されている。

上記クローラロボット８とリモートコントローラ１との間には、別のケーブルシステムが配されている。このケーブルシステムは、両者を繋ぐケーブル３’と、クローラロボット８に搭載されたリール装置４’およびロール機構５’を装備している。ケーブル３，３’は中継ケーブル９により接続されている。

上記構成において、リモートコントローラ１によりクローラロボット８を遠隔操作するとともに、移動体２’を遠隔操作する。リール装置４およびローラ機構５の作用は先行する実施形態と同様である。また、リール装置４’およびローラ機構５’の作用も先行する実施形態と同様である。
リール装置４’には、ローラ機構５’を付設せずに先行文献と同様の構成としてもよい。また、リモートコントローラ１とクローラロボット８との間ではケーブルシステムを用いず、無線通信してもよい。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において各種の変形例を採用することができる。例えば、移動体は、水中を移動するものでもよいし、陸上を移動するものでもよい。

上記実施形態において、自動制御モードを省略し、操出しモードと巻取りモードを実行するようにしてもよい。また、自動制御モードのみを実行するようにしてもよいし、操出しモードと巻取りモードのいずれか１つと自動制御モードを実行するようにしてもよい。

ケーブル巻取り制御において、リールモータ１５のみを駆動し、ローラモータ３５をモータフリーにしてもよい。

ステップＳ３で演算されるリール径は、積算エンコーダ値ではなく、リール１２に巻かれたケーブル３の外周に接する接触型のセンサからの信号に基づいて演算してもよい。
積算エンコーダ値からリールに巻かれた最も外側のケーブルの周長を演算し、この周長とリール１２の回転速度に基づいて、リールの周速を演算してもよい。

特に陸上を移動する移動体に適用する場合、自動制御モードにおいて、駆動ローラ３１がケーブル1の張力により操出し方向にしきい速度以上の回転速度で回転した場合には、リールモータ１５とローラモータ３５がモータブレーキとして働くようにしてもよい。

本発明は、探査ロボット等の移動体制御に用いられるケーブルシステムに適用することができる。

１ リモートコントローラ（基地装置）
２、２’ 移動体
３ ケーブル
４ リール装置
５ ローラ機構
９ クローラロボット（中継装置）
１２ リール
１５ リールモータ
１６ ロータリーエンコーダ（リール回転センサ）
３１ 駆動ローラ
３５ ローラモータ
３６ ロータリーエンコーダ（ローラ回転センサ）
５０ モータコントローラ

Claims (14)

1. ア．基地装置と移動体とを繋ぐか、または上記基地装置との間で信号伝送可能な中継装置と移動体とを繋ぎ、少なくとも信号伝送を担うケーブルと、
   イ．上記移動体側と上記基地装置側のいずれか一方、または上記中継装置側と移動体側のいずれか一方に配置され、上記ケーブルが巻かれるリールと、このリールをケーブル繰出し方向とケーブル巻取り方向に回転させるリールモータとを有するリール装置と、
   ウ．上記リール装置の近傍に配置され、上記ケーブルを送る駆動ローラと、この駆動ローラを少なくとも上記ケーブル操出し方向に回転させるローラモータとを有するローラ機構と、
   エ．上記リールモータと上記ローラモータを制御するモータコントローラと、
   を備え、
   上記モータコントローラは、上記ケーブルを上記リールから操出すために、上記リールモータと上記ローラモータを駆動して、上記リールと上記駆動ローラを上記ケーブル操出し方向に同時に回転させることを特徴とするケーブルシステム。
2. 上記リール装置は上記リールの回転に関する信号を出力するリール回転センサを有し、上記ローラ機構は上記駆動ローラの回転に関する信号を出力するローラ回転センサを有し、
   上記モータコントローラは、上記ケーブル操出し時に、上記リール回転センサおよび上記リール回転センサの信号に基づき、上記リールでのケーブル操出し速度と上記駆動ローラでのケーブル送り速度が等しくなるように、上記リールモータと上記ローラモータを制御することを特徴とする請求項１に記載のケーブルシステム。
3. 上記モータコントローラは、上記ケーブル操出し時に、上記ローラモータへの供給電流が第１しきい値より小さい場合には、一時的に上記ローラの回転速度を上昇させ、これにより上記リール装置と上記ローラ機構との間の上記ケーブルの張力を増加させることを特徴とする請求項２に記載のケーブルシステム。
4. 上記モータコントローラは、上記ケーブル操出し時に、上記ローラモータへの供給電流が上記第１しきい値より大きな第２しきい値を超えている場合には、一時的に上記ローラの回転速度を減じ、これにより上記リール装置と上記ローラ機構との間の上記ケーブルの張力を減少させることを特徴とする請求項３に記載のケーブルシステム。
5. 上記モータコントローラは、上記ケーブルを上記リールに巻取るために、上記リールモータと上記ローラモータを駆動して、上記リールと上記駆動ローラを同時に上記ケーブル巻取り方向に回転させ、上記リール回転センサおよび上記モータ回転センサからの信号に基づき、上記リールでのケーブル巻取り速度と上記駆動ローラでのケーブル送り速度が等しくなるように上記リールモータと上記ローラモータを制御することを特徴とする請求項２に記載のケーブルシステム。
6. 上記モータコントローラは、上記ケーブル巻取り時に、上記リールモータへの供給電流が第３しきい値より小さい場合には、一時的に上記駆動ローラの回転速度を減じ、これにより上記リール装置と上記ローラ機構との間の上記ケーブルの張力を増加させることを特徴とする請求項５に記載のケーブルシステム。
7. 上記モータコントローラは、上記ケーブル巻取り時に、上記リールモータへの供給電流が上記第３しきい値より大きな第４しきい値を超えている場合には、一時的に上記駆動ローラの回転速度を上昇させ、これにより上記リール装置と上記ローラ機構との間の上記ケーブルの張力を減少させることを特徴とする請求項６に記載のケーブルシステム。
8. 上記モータコントローラは、上記リールの回転速度と、上記リールに巻かれたケーブルの最も外側の部分の径または周長の情報に基づき、上記リールにおける上記ケーブル操出し速度および上記ケーブル巻取り速度を演算することを特徴とする請求項５に記載のケーブルシステム。
9. 上記リール回転センサは、上記リールの所定角度回転毎にパルス信号を出力するロータリーエンコーダからなり、
   上記モータコントローラは、上記ロータリーエンコーダからのパルス信号に基づき上記リールの回転方向を判断するとともに、積算エンコーダ値を演算し、この積算エンコーダ値は、上記リールが巻取り方向に回転している時には上記パルス信号数を加算し、上記リールが繰出し方向に回転している時には上記パルス信号数を減算することにより得、
   上記モータコントローラは、上記積算エンコーダ値と、単位時間当たりに上記ロータリーエンコーダから出力されるパルス信号に基づき、上記ケーブル繰出し速度および上記ケーブル巻取り速度を演算することを特徴とする請求項５に記載のケーブルシステム。
10. 上記モータコントローラは、上記ケーブル巻取り時に、上記ローラモータをモータフリーにすることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のケーブルシステム。
11. 上記モータコントローラは、自動制御モードを実行可能であり、この自動制御モードでは、上記ローラ回転センサからの信号に基づき上記駆動ローラの回転方向を判断し、上記駆動ローラが上記ケーブル繰出し方向に回転していると判断した時には、上記ケーブルの操出しを実行し、上記駆動ローラが停止または上記ケーブル巻取り方向に回転していると判断した時には、上記ケーブルの巻取りを実行することを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載のケーブルシステム。
12. 上記モータコントローラは、上記自動制御モードにおいて、上記ケーブル操出しを開始してからのケーブル操出し量が規定量に達した時には、上記リールモータおよび上記ローラモータの駆動を停止し、再び上記ローラ回転センサからの信号に基づき駆動ローラの回転方向を判断することを特徴とする請求項１１に記載のケーブルシステム。
13. 上記基地装置は上記自動制御モードにおいてモータフリーを選択することができ、上記モータコントローラは、上記自動制御モードにおいて上記駆動ローラが上記ケーブル操出方向に回転していると判断した時に、上記モータフリーの選択に応じて上記リールモータと上記ローラモータをモータフリーにすることを特徴とする請求項１１または１２に記載のケーブルシステム。
14. 上記基地装置は、上記自動制御モードに加えて、操出しモードと、巻取りモードを選択可能であり、上記モータコントローラは、上記基地装置からの上記自動制御モード選択信号を受けた時には、上記自動制御モードを実行し、上記操出しモード選択信号を受けた時には、上記ケーブルの操出しのみを実行し、上記巻取りモードの選択信号を受けた時には、上記ケーブルの巻取りのみを実行することを特徴とする請求項１０または１１に記載のケーブルシステム。

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