JP2017001637A - Underwater unmanned vehicle accommodation device and underwater unmanned vehicle accommodation method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、水中無人機の収容装置及び収容方法に関し、特に、波浪の影響の少ない水中での水中無人機の収容に適した水中無人機の収容装置及び収容方法に関する。 BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an underwater drone accommodation apparatus and accommodation method, and more particularly to an underwater drone accommodation apparatus and accommodation method suitable for accommodating an underwater drone underwater with little influence of waves.
近年、海洋、河川、ダム、貯水層等の水中や水底における探査、調査、測量、撮影等を行うために、無人の潜水機や探査機を用いる機会が増加している。これらの無人機は、一般に水中無人機(UUV:Unmanned Underwater Vehicle)と呼ばれており、自立型のAUV(Autonomous Underwater Vehicle)や遠隔操作型のROV(Remotely Operated Vehicle)が知られている。 In recent years, there are increasing opportunities to use unmanned submersibles and explorers to conduct exploration, surveying, surveying, photographing, and the like in the water and bottom of oceans, rivers, dams, and reservoirs. These unmanned aerial vehicles are generally called underwater unmanned aerial vehicles (UUVs), and self-supporting AUVs (Autonomous Underwater Vehicles) and remotely operated ROVs (Remotely Operated Vehicles) are known.
かかる水中無人機の回収方法には、例えば、ダイバーが水中無人機を揚収網で捕獲して母船に設置した斜板から船上に引き上げる方法(特許文献1参照)、母船から回収カゴを水中に発射して曳航させ、水中無人機を収容した後、回収カゴを母船に格納する方法(特許文献2参照)、母船からネット状の揚収装置を水中に投入して曳航させ、水中無人機を収容した後、揚収装置を母船にクレーンで引き上げる方法(特許文献3参照)等が既に提案されている。 Such underwater drone recovery methods include, for example, a method in which a diver captures an underwater drone with a lifting net and pulls it up from a swash plate installed on the mother ship (see Patent Document 1), After launching and towing, housing the underwater drone, storing the recovered basket in the mother ship (see Patent Document 2), towing the net-shaped lifting device from the mother ship into the water and towing the underwater drone There has already been proposed a method of lifting a lifting device to a mother ship with a crane after housing (see Patent Document 3).
しかしながら、ダイバーが水中で作業を行う回収方法では、波浪の影響をうけやすく、危険を伴うという問題があった。また、回収カゴや揚収装置を用いた回収方法では、水中で回収カゴや揚収装置に水中無人機を収容するためには、位置や方位を高精度に制御しなければならないという問題があった。また、網やネット状の揚収装置を用いた場合には、水中無人機の一部が網やネットに引っ掛かって破損してしまうという問題があった。さらに、上述した従来の回収方法では、母船に斜板や格納機構を設置しなければならず、専用船を建造したり既存船を改造したりしなければならず、費用がかさんでしまうという問題もあった。 However, in the recovery method in which divers work underwater, there is a problem that they are easily affected by waves and are dangerous. In addition, the recovery method using a collection basket and a lifting device has a problem that the position and direction must be controlled with high accuracy in order to accommodate the underwater drone in the collection basket and the lifting device underwater. It was. In addition, when a net or net-like lifting device is used, there is a problem that a part of the underwater drone is caught by the net or net and is damaged. Furthermore, in the conventional recovery method described above, a swash plate and a storage mechanism must be installed in the mother ship, and a dedicated ship must be built or an existing ship must be modified, which increases costs. There was also a problem.
本発明は、上述した問題点に鑑みて創案されたものであり、水中無人機の損傷を抑制しつつ、水中無人機を安全かつ容易に収容することができる、水中無人機の収容装置及び収容方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and can accommodate an underwater drone that can safely and easily accommodate an underwater drone while suppressing damage to the underwater drone. It aims to provide a method.
本発明によれば、水中無人機を水中で収容する水中無人機の収容装置において、水面に浮遊するフロートと、該フロートに対して水中で下降及び上昇可能に配置されたクレードルと、を備え、前記クレードルは、前記水中無人機を収容するハウジングと、該ハウジングの向きを調整するスラスタと、前記ハウジングの入口付近の状況を撮影する撮影手段と、を備え、前記水中無人機の位置に合わせて前記ハウジングの入口の向きを調整し、前記水中無人機を監視しながら前記ハウジングに収容するようにした、ことを特徴とする水中無人機の収容装置が提供される。 According to the present invention, in an underwater drone housing apparatus that houses an underwater drone in water, the float that floats on the water surface, and a cradle that is arranged to be able to descend and rise in water relative to the float, The cradle includes a housing that accommodates the underwater drone, a thruster that adjusts the orientation of the housing, and a photographing unit that photographs a situation in the vicinity of the entrance of the housing, according to the position of the underwater drone. An accommodation device for an underwater drone is provided, wherein the housing is accommodated in the housing while adjusting the direction of the entrance of the housing and monitoring the underwater drone.
前記クレードルは、前記水中無人機と通信可能かつ測位計測可能な音響測位・通信機を有していてもよい。前記クレードルは、前記ハウジング内に収容された前記水中無人機を拘束する拘束手段を有していてもよい。前記フロートは、下面に形成された凹凸形状の第一接続部を有し、前記クレードルは、前記ハウジングの上面に形成され前記第一接続部と嵌合可能な凹凸形状を備えた第二接続部を有していてもよい。前記クレードルは、前記ハウジングに収容された前記水中無人機を充電可能に構成されていてもよい。 The cradle may include an acoustic positioning / communication device capable of communicating with the underwater drone and capable of positioning measurement. The cradle may have a restraining means for restraining the underwater drone accommodated in the housing. The float has a concave-convex first connecting portion formed on a lower surface, and the cradle is formed on an upper surface of the housing and has a concave-convex shape that can be fitted to the first connecting portion. You may have. The cradle may be configured to be able to charge the underwater drone accommodated in the housing.
また、本発明によれば、水面に浮遊するフロートと、該フロートに対して下降及び上昇可能に配置されたクレードルと、を備えた収容装置を用いた水中無人機の収容方法であって、前記収容装置を水上に投入する投入工程と、前記クレードルを前記フロートから所定の水深まで下降させる下降工程と、前記水中無人機を前記クレードルに接近させる接近工程と、前記水中無人機の位置に合わせて前記クレードルの姿勢を制御する姿勢制御工程と、前記水中無人機を進行させて前記クレードルに収容する収容工程と、を含む、ことを特徴とする水中無人機の収容方法が提供される。 Further, according to the present invention, there is provided a method for housing an underwater drone using a housing device including a float that floats on a water surface, and a cradle that can be lowered and raised with respect to the float. In accordance with the position of the underwater drone, the loading step of throwing the container into the water, the lowering step of lowering the cradle from the float to a predetermined depth, the approaching step of bringing the underwater drone closer to the cradle There is provided an underwater drone accommodation method comprising: an attitude control step for controlling the posture of the cradle; and an accommodation step of allowing the underwater drone to advance and accommodate in the cradle.
前記接近工程の前に、前記水中無人機の位置を計測する測位工程を有していてもよい。前記収容工程の後に、前記クレードルを上昇させて前記フロートに接触させる接続工程を有していてもよい。前記接続工程の後に、前記収容装置を母船に回収する回収工程を有していてもよい。前記収容工程の後に、前記水中無人機を充電する充電工程を有していてもよい。 You may have the positioning process which measures the position of the said underwater drone before the said approach process. You may have the connection process which raises the said cradle and contacts the said float after the said accommodation process. You may have the collection | recovery process which collect | recovers the said accommodating apparatus in a mother ship after the said connection process. You may have the charge process which charges the said underwater drone after the said accommodation process.
本発明に係る水中無人機の収容装置及び収容方法によれば、母船から切り離して水面にフロートを浮遊させ、該フロートからクレードルを吊り下げた状態でクレードルの姿勢を制御し、映像を見ながら水中無人機をクレードルに収容するようにしたことから、波浪の影響の少ない水中で水中無人機をクレードルに収容して水中無人機を保護することができ、水中無人機の位置や方位を高精度に制御する必要がなく、ダイバーが潜水する必要もない。したがって、本発明によれば、水中無人機の損傷を抑制しつつ、水中無人機を安全かつ容易に収容することができる。 According to the storage device and the storage method of the underwater drone according to the present invention, the float is floated on the surface of the water by separating from the mother ship, the posture of the cradle is controlled in a state where the cradle is suspended from the float, Since the drone is housed in the cradle, the underwater drone can be protected in the cradle by submerging the underwater drone in the water with little influence of waves. There is no need for control and no need for divers to dive. Therefore, according to this invention, an underwater drone can be accommodated safely and easily, suppressing the damage of an underwater drone.
また、母船から離れた場所で遠隔操作により水中無人機をクレードルに収容することができることから、荒天時においても水中無人機の回収作業を行うことができる。また、船上クレーンを用いてフロートごと容易に回収することができ、母船の形態を選ばず、専用船の建造や改造も不要である。 In addition, since the underwater drone can be accommodated in the cradle by remote control at a location away from the mother ship, the underwater drone can be collected even during stormy weather. In addition, the float can be easily collected using the on-board crane, and the construction of the special ship or modification is not required regardless of the form of the mother ship.
以下、本発明の実施形態について図1〜図8を用いて説明する。ここで、図1は、本発明の一実施形態に係る水中無人機の収容装置を示す全体構成図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. Here, FIG. 1 is an overall configuration diagram showing a storage device for an underwater drone according to an embodiment of the present invention.
本発明の一実施形態に係る水中無人機Vの収容装置1は、水中無人機Vを水中で収容する収容装置であって、水面に浮遊するフロート2と、フロート2に対して水中で下降及び上昇可能に配置されたクレードル3と、を備え、クレードル3は、水中無人機Vを収容するハウジング31と、ハウジング31の向きを調整するスラスタ32と、ハウジング31の入口31a付近の状況を撮影する撮影手段33と、を備え、水中無人機Vの位置に合わせてハウジング31の入口31aの向きを調整し、水中無人機Vを監視しながらハウジング31に収容するようにしたものである。 An underwater drone V storage device 1 according to an embodiment of the present invention is an underwater drone V storage device that accommodates an underwater drone V in water, a float 2 that floats on the water surface, The cradle 3 includes a housing 31 that accommodates the underwater drone V, a thruster 32 that adjusts the orientation of the housing 31, and a situation in the vicinity of the entrance 31a of the housing 31. The underwater drone V is adjusted in accordance with the position of the underwater drone V so as to be accommodated in the housing 31 while monitoring the underwater drone V.
水中無人機Vは、無索のUUVであり、自律型のAUVであってもよいし、遠隔操作型のROVであってもよい。かかる水中無人機Vは、母船から水中に投入され、探査、調査、測量、撮影等の仕事を行い、最終的に母船に回収される。本実施形態に係る収容装置1は、この水中無人機Vの投入及び回収の際に使用することができる。 The underwater drone V is an unreasonable UUV, and may be an autonomous AUV or a remote operation type ROV. The underwater drone V is thrown into the water from the mother ship, performs tasks such as exploration, survey, surveying, and photography, and is finally collected by the mother ship. The storage device 1 according to the present embodiment can be used when the underwater drone V is charged and collected.
フロート2は、例えば、水中に没水する本体部21と、喫水面に晒される支柱部22と、を有する。本体部21は、フロート2を水面に浮遊させる適度な浮力を与えるように構成される。また、本体部21の内部には、クレードル3に接続されたケーブル23を巻き取り及び繰り出し可能に支持するリール24、フロート2及びクレードル3を構成する電子部品に電力を供給する蓄電池25、フロート2やクレードル3の機器をコントロールする制御装置26等が配置される。 The float 2 includes, for example, a main body 21 that is submerged in water and a support 22 that is exposed to the draft surface. The main body 21 is configured to give an appropriate buoyancy for floating the float 2 on the water surface. Further, inside the main body 21, a reel 24 that supports a cable 23 connected to the cradle 3 so as to be able to wind and unwind, a float 2, a storage battery 25 that supplies electric power to the electronic components constituting the cradle 3, and a float 2. Further, a control device 26 for controlling the equipment of the cradle 3 is disposed.
また、本体部21は、下面に形成された凹凸形状の第一接続部27を有していてもよい。第一接続部27は、例えば、フロート2(本体部21)の下面に形成された凹部である。なお、図示した本体部21の形状や構成は単なる一例であり、これに限定されるものではない。 Further, the main body 21 may have a first connection portion 27 having a concave and convex shape formed on the lower surface. The 1st connection part 27 is a recessed part formed in the lower surface of the float 2 (main-body part 21), for example. The illustrated shape and configuration of the main body 21 are merely examples, and the present invention is not limited to this.
支柱部22は、本体部21の上面に接続されており、上方に向かって延設されている。支柱部22は、喫水面における水の抵抗を減らすために円形状の断面を有し、好ましくは細長い円錐台形状や円柱形状に形成されている。支柱部22の先端には、母船、地上局、人工衛星等の外部機関と通信するためのアンテナ28が接続されている。また、支柱部22の側面には、船上クレーンのフックを係合させるためのリング形状の金具29が接続されていてもよい。 The support column 22 is connected to the upper surface of the main body 21 and extends upward. The column portion 22 has a circular cross section in order to reduce the resistance of water on the draft surface, and is preferably formed in an elongated truncated cone shape or a cylindrical shape. An antenna 28 for communicating with an external engine such as a mother ship, a ground station, or an artificial satellite is connected to the tip of the support column 22. Further, a ring-shaped metal fitting 29 for engaging a hook of an onboard crane may be connected to the side surface of the support column 22.
クレードル3は、水中無人機Vを収容するための容器であり、ケーブル23によってフロート2に接続されている。ハウジング31は、両端が開放された略円筒形状を有している。ハウジング31の一端側は拡径した形状を有しており、水中無人機Vの入口31aを構成している。ハウジング31の他端側には、クレードル3の水平面内における軸心方向の位置を調整するためのスラスタ34が配置されていてもよい。スラスタ34は、必要に応じて省略することができる。 The cradle 3 is a container for accommodating the underwater drone V, and is connected to the float 2 by a cable 23. The housing 31 has a substantially cylindrical shape with both ends open. One end side of the housing 31 has an enlarged shape, and constitutes an inlet 31a of the underwater drone V. A thruster 34 for adjusting the position of the cradle 3 in the axial direction in the horizontal plane may be arranged on the other end side of the housing 31. The thruster 34 can be omitted if necessary.
また、ハウジング31の上面には、第一接続部27と嵌合可能な凹凸形状を備えた第二接続部35が形成されていてもよい。第二接続部35は、例えば、ケーブル23の接続部の根元部分に形成された凸部である。なお、第一接続部27が凸部で、第二接続部35が凹部であってもよい。 In addition, a second connection portion 35 having an uneven shape that can be fitted to the first connection portion 27 may be formed on the upper surface of the housing 31. The 2nd connection part 35 is a convex part formed in the root part of the connection part of the cable 23, for example. In addition, the 1st connection part 27 may be a convex part, and the 2nd connection part 35 may be a recessed part.
かかる第一接続部27及び第二接続部35を形成することにより、クレードル3をフロート2の下面に接触させた際に、凹凸が噛み合い、接続した状態を安定させることができる。勿論、第一接続部27及び第二接続部35は、必要に応じて省略することができる。 By forming the first connection part 27 and the second connection part 35, when the cradle 3 is brought into contact with the lower surface of the float 2, the unevenness is engaged and the connected state can be stabilized. Of course, the 1st connection part 27 and the 2nd connection part 35 are omissible as needed.
また、ハウジング31の下面には、ハウジング31を床置きするための脚部36が配置されていてもよい。ハウジング31(クレードル3)の向きを調整するスラスタ32は、例えば、ハウジング31の下面と脚部36の下端との間に配置される。スラスタ32は、例えば、ハウジング31の軸心方向に垂直な方向に延設された筒と、該筒の内部に配置されたスクリューと、により構成される。 Further, a leg portion 36 for placing the housing 31 on the floor may be disposed on the lower surface of the housing 31. The thruster 32 that adjusts the orientation of the housing 31 (cradle 3) is disposed, for example, between the lower surface of the housing 31 and the lower end of the leg portion 36. The thruster 32 includes, for example, a cylinder that extends in a direction perpendicular to the axial direction of the housing 31 and a screw that is disposed inside the cylinder.
スラスタ32は、クレードル3の水平方向の向き(方位)を調整するためのものであることから、ハウジング31の軸心方向の両端部にそれぞれ一つずつ配置されていることが好ましい。かかるスラスタ32によれば、両方のスラスタ32を同じ方向に作用させることにより、クレードル3を水平面内で平行移動させることができ、両方のスラスタ32を反対方向に作用させたり、一方のスラスタ32のみを作用させたりすることにより、クレードル3の水平面内における入口31aの向きを変更することができる。 Since the thrusters 32 are for adjusting the horizontal direction (azimuth) of the cradle 3, it is preferable that one thruster 32 is arranged at each of both ends in the axial direction of the housing 31. According to the thruster 32, by causing both thrusters 32 to act in the same direction, the cradle 3 can be translated in the horizontal plane, and both thrusters 32 can act in opposite directions, or only one thruster 32 can be moved. Or the like, the direction of the inlet 31a in the horizontal plane of the cradle 3 can be changed.
また、クレードル3を吊り下げるケーブル23の長さをリール24によって調整することにより、クレードル3の水深(垂直方向の位置)を変更することができる。したがって、スラスタ23、スラスタ34及びリール24を用いることにより、クレードル3の姿勢(少なくとも、位置及び方位を含む)を容易に制御することができる。 Further, by adjusting the length of the cable 23 for suspending the cradle 3 by the reel 24, the water depth (vertical position) of the cradle 3 can be changed. Therefore, by using the thruster 23, the thruster 34, and the reel 24, the attitude (including at least the position and orientation) of the cradle 3 can be easily controlled.
撮影手段33は、例えば、水中で使用可能なビデオカメラである。撮影手段33は、例えば、クレードル3の入口31aに近いハウジング31の側面部に、入口31a付近の状況を撮影することができるように配置される。 The photographing means 33 is, for example, a video camera that can be used underwater. The photographing means 33 is disposed on the side surface of the housing 31 near the entrance 31a of the cradle 3 so that the situation near the entrance 31a can be photographed.
また、クレードル3は、水中無人機Vと通信可能かつ測位計測可能な音響測位・通信機37を有していてもよい。音響測位・通信機37は、音響測位及び音響通信を兼用可能な一体型であってもよいし、音響測位と音響通信の機能を別体に分離したものであってもよい。本実施形態では、一体型の音響測位・通信機37を図示している。 Further, the cradle 3 may have an acoustic positioning / communication device 37 capable of communicating with the underwater drone V and capable of positioning measurement. The acoustic positioning / communication device 37 may be an integrated type capable of performing both acoustic positioning and acoustic communication, or may be one in which the functions of acoustic positioning and acoustic communication are separated. In the present embodiment, an integrated acoustic positioning / communication device 37 is illustrated.
ここで「音響測位」とは、水中無人機Vに向かってパルス信号を発信し、それを受信した水中無人機Vがパルス信号をクレードル3に向かって発信し、その信号をクレードル3で受信することによって水中無人機Vの相対的な位置や方位を計測することを意味する。また、ここで「音響通信」とは、水中無人機Vの挙動(発進、停止、移動方向等)を制御するための信号を水中無人機Vに向かって送信することを意味する。 Here, “acoustic positioning” refers to an underwater drone V that transmits a pulse signal toward the underwater drone V. The underwater drone V that has received the pulse signal transmits the pulse signal toward the cradle 3 and the cradle 3 receives the signal. This means that the relative position and orientation of the underwater drone V are measured. Here, “acoustic communication” means that a signal for controlling the behavior (start, stop, moving direction, etc.) of the underwater drone V is transmitted toward the underwater drone V.
なお、本実施形態では、クレードル3と水中無人機Vとの間で、音響測位及び音響通信を行う場合について説明したが、フロート2や母船を介して行うようにしてもよい。例えば、母船を介する場合には、母船により水中無人機Vの測位を計測し、フロート2を介して測位データをクレードル3に送信してもよいし、母船から水中無人機Vの挙動を制御する信号を送信するようにしてもよい。この場合、クレードル3に配置した音響測位・通信機37を省略することができる。 In addition, although this embodiment demonstrated the case where acoustic positioning and acoustic communication were performed between the cradle 3 and the underwater drone V, you may make it carry out via the float 2 or a mother ship. For example, when using a mother ship, the positioning of the underwater drone V may be measured by the mother ship, and the positioning data may be transmitted to the cradle 3 via the float 2, or the behavior of the underwater drone V may be controlled from the mother ship. A signal may be transmitted. In this case, the acoustic positioning / communication device 37 arranged in the cradle 3 can be omitted.
また、クレードル3は、ハウジング31内に収容された水中無人機Vを拘束する拘束手段38を有していてもよい。図中、点線で示したように、ハウジング31内に進入した水中無人機Vは、その後の処理において、クレードル3から脱落したり、ハウジング31の内面と接触して破損したりしないように、位置決めしておくことが好ましい。拘束手段38は、例えば、ハウジング31の内面から中心方向に向かって伸縮可能に構成された複数の把持アームを有し、把持アームによって水中無人機Vの側面を把持するように構成されている。なお、拘束手段38は図示した構成に限定されるものではない。 The cradle 3 may have a restraining means 38 that restrains the underwater drone V accommodated in the housing 31. As shown by the dotted line in the figure, the underwater drone V that has entered the housing 31 is positioned so that it will not fall out of the cradle 3 or be damaged by contact with the inner surface of the housing 31 in subsequent processing. It is preferable to keep it. The restraining means 38 has, for example, a plurality of gripping arms configured to be able to expand and contract from the inner surface of the housing 31 toward the center direction, and is configured to grip the side surface of the underwater drone V by the gripping arms. The restraining means 38 is not limited to the illustrated configuration.
また、クレードル3は、ハウジング31に収容された水中無人機Vを充電可能に構成されていてもよい。例えば、拘束手段38により水中無人機Vを拘束したときに、給電端子(図示せず)を水中無人機Vに接続し、蓄電池25と水中無人機Vとをケーブル23等を介して電気的に接続して水中無人機Vを充電する。また、クレードル3内に水中無人機Vを収容した後、磁界や電波を用いた非接触給電により水中無人機Vを充電するようにしてもよい。 The cradle 3 may be configured to be able to charge the underwater drone V accommodated in the housing 31. For example, when the underwater drone V is restrained by the restraining means 38, a power supply terminal (not shown) is connected to the underwater drone V, and the storage battery 25 and the underwater drone V are electrically connected via the cable 23 or the like. Connect and charge the underwater drone V. Alternatively, after the underwater drone V is accommodated in the cradle 3, the underwater drone V may be charged by non-contact power feeding using a magnetic field or radio waves.
このように、クレードル3に充電機能を追加することにより、フロート2及びクレードル3を水中無人機Vの充電用の中継ステーションとして利用することができ、より広範囲、より長時間の作業を継続することができる。 In this way, by adding a charging function to the cradle 3, the float 2 and the cradle 3 can be used as a relay station for charging the underwater drone V, and a wider range of work can be continued for a longer time. Can do.
次に、上述した収容装置1を用いた水中無人機Vの収容方法について、図2〜図7を参照しつつ説明する。ここで、図2は、本発明の第一実施形態に係る水中無人機の収容方法の使用例を示すフロー図である。図3は、図2に示したフローの説明図であり、(a)は投入工程、(b)は下降工程、を示している。図4は、図2に示したフローの測位工程を示す説明図である。図5は、図2に示したフローの説明図であり、(a)は接近工程、(b)は姿勢制御工程、を示している。図6は、図2に示したフローの説明図であり、(a)は収容工程、(b)は接続工程、を示している。図7は、図2に示したフローの回収工程を示す説明図である。 Next, the accommodation method of the underwater drone V using the accommodation device 1 described above will be described with reference to FIGS. Here, FIG. 2 is a flowchart showing an example of use of the underwater drone accommodation method according to the first embodiment of the present invention. 3A and 3B are explanatory diagrams of the flow shown in FIG. 2, in which FIG. 3A shows a charging process and FIG. 3B shows a lowering process. FIG. 4 is an explanatory diagram showing a positioning process of the flow shown in FIG. FIGS. 5A and 5B are explanatory diagrams of the flow shown in FIG. 2, in which FIG. 5A shows an approach process, and FIG. 5B shows an attitude control process. 6A and 6B are explanatory diagrams of the flow shown in FIG. 2, in which FIG. 6A shows the accommodation process and FIG. 6B shows the connection process. FIG. 7 is an explanatory diagram showing the flow recovery step shown in FIG.
本発明の第一実施形態に係る水中無人機Vの収容方法の使用例は、収容装置1を水上に投入する投入工程Step1と、クレードル3をフロート2から所定の水深まで下降させる下降工程Step2と、水中無人機Vの位置を計測する測位工程Step3と、水中無人機Vをクレードル3に接近させる接近工程Step4と、水中無人機Vの位置に合わせてクレードル3の姿勢を制御する姿勢制御工程Step5と、水中無人機Vを進行させてクレードル3に収容する収容工程Step6と、クレードル3を上昇させてフロート2に接触させる接続工程Step7と、収容装置1を母船に回収する回収工程Step8と、を含んでいる。 The usage example of the accommodation method of the underwater drone V according to the first embodiment of the present invention includes an introduction step Step 1 for putting the accommodation device 1 on the water, and a lowering step Step 2 for lowering the cradle 3 from the float 2 to a predetermined water depth. , A positioning step Step 3 for measuring the position of the underwater drone V, an approach step Step 4 for causing the underwater drone V to approach the cradle 3, and an attitude control step Step 5 for controlling the posture of the cradle 3 in accordance with the position of the underwater drone V. And an accommodation step Step 6 in which the underwater drone V is advanced and accommodated in the cradle 3, a connection step Step 7 in which the cradle 3 is raised and brought into contact with the float 2, and a collection step Step 8 in which the accommodation device 1 is collected in the mother ship. Contains.
投入工程Step1は、図3(a)に示したように、収容装置1を水上に投入する工程である。このとき、クレードル3をフロート2の下面に接触させて一体化しておくことにより、収容装置1の投入作業を容易に行うことができる。具体的には、投入工程Step1では、収容装置1を母船(図示せず)に搭載して、水中無人機Vの収容位置又はその近傍まで搬送し、船上クレーンを用いて収容装置1を水上に移送する。 As shown in FIG. 3A, the charging step Step1 is a step of charging the storage device 1 onto the water. At this time, when the cradle 3 is brought into contact with the lower surface of the float 2 and integrated, the loading operation of the storage device 1 can be easily performed. Specifically, in the charging step Step 1, the storage device 1 is mounted on a mother ship (not shown), transported to the storage position of the underwater drone V or the vicinity thereof, and the storage device 1 is placed on the water using an onboard crane. Transport.
下降工程Step2は、図3(b)に示したように、クレードル3を水中に下降させる工程である。具体的には、下降工程Step2では、母船から収容装置1に下降開始指示と下降深度を送信し、フロート2のリール24(図1参照)を作動させてケーブル23を水中に繰り出し、クレードル3に配置された深度計(図示せず)の計測値が所定の水深に到達したら、リール24を停止させる。 The descending step Step 2 is a step of lowering the cradle 3 into water as shown in FIG. Specifically, in the lowering step Step 2, a lowering start instruction and a lowering depth are transmitted from the mother ship to the storage device 1, the reel 24 (see FIG. 1) of the float 2 is operated, the cable 23 is fed into the water, and the cradle 3 is When the measured value of the arranged depth meter (not shown) reaches a predetermined water depth, the reel 24 is stopped.
測位工程Step3は、図4に示したように、クレードル3に対する水中無人機Vの相対的な位置を計測する工程である。具体的には、測位工程Step3では、クレードル3の音響測位・通信機37から水中にパルス信号を発信し、その信号を受信した水中無人機Vがパルス信号をクレードル3に返すことによって、水中無人機Vの相対的な位置や方位を計測する。なお、クレードル3が音響測位・通信機37を有していない場合には、母船を介して測位工程Step3を行うようにしてもよい。なお、音響測位・通信機37は、電源を有しているか、蓄電池25からのケーブル25を介して電力を得るように構成されている。 The positioning step Step 3 is a step of measuring the relative position of the underwater drone V with respect to the cradle 3 as shown in FIG. Specifically, in the positioning step Step 3, a pulse signal is transmitted from the acoustic positioning / communication device 37 of the cradle 3 into the water, and the underwater drone V that receives the signal returns the pulse signal to the cradle 3, thereby The relative position and direction of the machine V are measured. In addition, when the cradle 3 does not have the acoustic positioning / communication device 37, the positioning step Step3 may be performed via the mother ship. The acoustic positioning / communication device 37 has a power source or is configured to obtain electric power via the cable 25 from the storage battery 25.
接近工程Step4は、図5(a)に示したように、クレードル3の撮影手段33により視認可能な位置まで水中無人機Vを移動させる工程である。具体的には、接近工程Step4では、測位工程Step3により計測された水中無人機Vの相対位置に基づいて、方位と移動距離に関するデータを水中無人機Vに送信し、そのデータに基づいて水中無人機Vを移動させる。クレードル3及び水中無人機Vの座標が既知の場合には、水中無人機Vの移動目標位置を座標で指示するようにしてもよい。 The approaching step Step 4 is a step of moving the underwater drone V to a position where it can be visually recognized by the photographing means 33 of the cradle 3 as shown in FIG. Specifically, in the approach step Step4, based on the relative position of the underwater drone V measured in the positioning step Step3, data on the azimuth and the moving distance is transmitted to the underwater drone V, and the underwater drone is based on the data. Move machine V. When the coordinates of the cradle 3 and the underwater drone V are known, the movement target position of the underwater drone V may be indicated by the coordinates.
姿勢制御工程Step5は、図5(b)に示したように、クレードル3の位置及び向きを水中無人機Vに合わせる工程である。具体的には、姿勢制御工程Step5では、スラスタ32を作動させて、水中無人機Vが停止している方向にハウジング31の入口31aが向くようにクレードル3の姿勢を制御する。 Attitude control step Step 5 is a step of matching the position and orientation of the cradle 3 to the underwater drone V as shown in FIG. Specifically, in the attitude control step Step 5, the thruster 32 is operated to control the attitude of the cradle 3 so that the inlet 31 a of the housing 31 faces in the direction in which the underwater drone V is stopped.
このとき、撮影手段33を用いて水中無人機Vを撮影しながら、水中無人機Vの進行方向(軸心方向)とハウジング31の軸心方向とを一致させることが好ましい。なお、クレードル3と水中無人機Vの水深がずれている場合には、ケーブル23の長さをリール24で調整すればよい。なお、撮影手段33は、電源を有しているか、蓄電池25からのケーブル25を介して電力を得るように構成されている。 At this time, it is preferable to match the traveling direction (axial direction) of the underwater drone V and the axial direction of the housing 31 while photographing the underwater drone V using the photographing means 33. If the cradle 3 and the underwater drone V have different water depths, the length of the cable 23 may be adjusted by the reel 24. The photographing means 33 has a power source or is configured to obtain power through the cable 25 from the storage battery 25.
収容工程Step6は、図6(a)に示したように、クレードル3のハウジング31内に水中無人機Vを収容する工程である。姿勢制御工程Step5により、水中無人機Vの位置に合わせてクレードル3の姿勢(位置及び向き)を制御していることから、収容工程Step6では、水中無人機Vを直進させるだけでハウジング31内に水中無人機Vを進入させることができる。 The housing step Step 6 is a step of housing the underwater drone V in the housing 31 of the cradle 3 as shown in FIG. Since the attitude control step Step 5 controls the attitude (position and orientation) of the cradle 3 in accordance with the position of the underwater drone V, in the accommodation step Step 6, the underwater drone V is simply moved straight in the housing 31. Underwater drone V can be entered.
このとき、撮影手段33、スラスタ32、スラスタ34、リール24等を用いて、クレードル3の姿勢を微調整しながら、水中無人機Vのストップ・アンド・ゴーを繰り返すようにしてもよい。そして、水中無人機Vをクレードル3に収容した後、拘束手段38により水中無人機Vを拘束する。 At this time, stop and go of the underwater drone V may be repeated while finely adjusting the attitude of the cradle 3 using the photographing means 33, the thruster 32, the thruster 34, the reel 24, and the like. Then, after the underwater drone V is accommodated in the cradle 3, the underwater drone V is restrained by the restraining means 38.
接続工程Step7は、図6(b)に示したように、クレードル3を上昇させてフロート2と一体化させる工程である。具体的には、接続工程Step7では、リール24によってケーブル23を巻き取ることにより、クレードル3を上昇させてフロート2に接近させ、フロート2の下面にハウジング31の上面を押し付けるようにして一体化させる。かかる処理によって、フロート2に対するクレードル3の相対移動を抑制することができ、以後の工程で収容装置1を取り扱いやすくすることができる。 As shown in FIG. 6B, the connection step Step 7 is a step of raising the cradle 3 and integrating it with the float 2. Specifically, in the connection step Step 7, the cable 23 is wound up by the reel 24 to raise the cradle 3 to approach the float 2 and to integrate the upper surface of the housing 31 against the lower surface of the float 2. . By such processing, relative movement of the cradle 3 with respect to the float 2 can be suppressed, and the storage device 1 can be easily handled in the subsequent steps.
回収工程Step8は、図7に示したように、収容装置1の浮遊位置まで母船4を接近させ船上に回収(揚収)する工程である。具体的には、回収工程Step8では、母船4の船上クレーン41のフック42をフロート2の金具29に係合させて収容装置1を吊り上げ、母船に移送する。なお、ここでは、金具29にフック42を係合させる場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、船上クレーン41の先端に昇降可能に接続されたロボットハンドによってフロート2を把持するようにしてもよいし、船上クレーン41の先端に投網可能に接続された網によって収容装置1を捕獲するようにしてもよい。 As shown in FIG. 7, the collection step Step 8 is a step of bringing the mother ship 4 close to the floating position of the storage device 1 and collecting (lifting) it on the ship. Specifically, in the collection step Step 8, the hook 42 of the onboard crane 41 of the mother ship 4 is engaged with the metal fitting 29 of the float 2 to lift the storage device 1 and transfer it to the mother ship. Here, the case where the hook 42 is engaged with the metal fitting 29 has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, the float 2 is gripped by a robot hand connected to the tip of the onboard crane 41 so as to be movable up and down. Alternatively, the accommodation device 1 may be captured by a net connected to the tip of the onboard crane 41 so as to be able to cast a net.
上述した本実施形態に係る水中無人機Vの収容装置1及び収容方法によれば、母船4から切り離して水面にフロート2を浮遊させ、フロート2からクレードル3を吊り下げた状態でクレードル3の姿勢を制御し、映像を見ながら水中無人機Vをクレードル3に収容するようにしたことから、波浪の影響の少ない水中で水中無人機Vをクレードル3に収容して水中無人機Vを保護することができ、水中無人機Vの位置や方位を高精度に制御する必要がなく、ダイバーが潜水する必要もないことから、水中無人機Vの損傷を抑制しつつ、水中無人機Vを安全かつ容易に収容することができる。 According to the storage device 1 and the storage method of the underwater drone V according to this embodiment described above, the attitude of the cradle 3 in a state where the float 2 is floated on the water surface by being separated from the mother ship 4 and the cradle 3 is suspended from the float 2. Since the underwater drone V is accommodated in the cradle 3 while watching the video, the underwater drone V is accommodated in the cradle 3 in the water with little influence of the waves to protect the underwater drone V. Because it is not necessary to control the position and orientation of the underwater drone V with high precision and the diver does not need to dive, the underwater drone V can be safely and easily controlled while suppressing damage to the underwater drone V. Can be accommodated.
また、母船4から離れた場所で遠隔操作により水中無人機Vをクレードル3に収容することができることから、荒天時においても水中無人機Vの回収作業を行うことができる。また、船上クレーン41を用いてフロート2ごと容易に回収することができ、母船4の形態を選ばず、専用船の建造や改造も不要である。 In addition, since the underwater drone V can be accommodated in the cradle 3 by remote control at a location away from the mother ship 4, the underwater drone V can be collected even during stormy weather. In addition, the float 2 can be easily collected using the onboard crane 41, and the form of the mother ship 4 is not selected, and the construction or modification of a dedicated ship is unnecessary.
次に、本発明の第二実施形態に係る水中無人機Vの収容方法の使用例について、図8を参照しつつ説明する。ここで、図8は、本発明の第二実施形態に係る水中無人機の収容方法の使用例を示すフロー図である。なお、上述した実施形態における収容装置1と同じ構成部品については、同じ符号を付して重複した説明を省略する。 Next, the usage example of the accommodation method of the underwater drone V which concerns on 2nd embodiment of this invention is demonstrated, referring FIG. Here, FIG. 8 is a flowchart showing an example of use of the underwater drone accommodation method according to the second embodiment of the present invention. In addition, about the same component as the accommodating apparatus 1 in embodiment mentioned above, the same code | symbol is attached | subjected and the overlapping description is abbreviate | omitted.
図8に示した第二実施形態に係る収容方法は、収容装置1を水上に投入する投入工程Step1と、クレードル3をフロート2から所定の水深まで下降させる下降工程Step2と、水中無人機Vの位置を計測する測位工程Step3と、水中無人機Vをクレードル3に接近させる接近工程Step4と、水中無人機Vの位置に合わせてクレードル3の姿勢を制御する姿勢制御工程Step5と、水中無人機Vを進行させてクレードル3に収容する収容工程Step6と、水中無人機Vを充電する充電工程Step9と、水中無人機Vをクレードル3から離脱させる離脱工程Step10と、を含んでいる。 The accommodation method according to the second embodiment shown in FIG. 8 includes an introduction step Step 1 for introducing the accommodation device 1 onto the water, a lowering step Step 2 for lowering the cradle 3 from the float 2 to a predetermined water depth, and the underwater drone V. Positioning step Step 3 for measuring the position, approach step Step 4 for bringing the underwater drone V closer to the cradle 3, an attitude control step Step 5 for controlling the posture of the cradle 3 in accordance with the position of the underwater drone V, and the underwater drone V Are included in the cradle 3, a charging step Step 9 for charging the underwater drone V, and a detaching step Step 10 for detaching the underwater drone V from the cradle 3.
ここで、投入工程Step1〜収容工程Step6までの工程は、上述した第一実施形態に係る収容方法の使用例と同一であることから、ここでは詳細な説明を省略する。 Here, since the steps from the input step Step 1 to the accommodation step Step 6 are the same as the usage example of the accommodation method according to the first embodiment described above, detailed description thereof is omitted here.
充電工程Step9は、蓄電池25(図1参照)を用いて水中無人機Vを充電する工程である。具体的には、例えば、水中無人機Vをクレードル3に収容して拘束したときに蓄電池25と水中無人機Vとを電気的に接続しケーブル23を介して充電する。また、非接触給電の場合には、クレードル3に収容して拘束したときに蓄電池25と水中無人機Vを電磁気的に接続して非接触充電するようにしてもよい。 The charging step Step 9 is a step of charging the underwater drone V using the storage battery 25 (see FIG. 1). Specifically, for example, when the underwater drone V is accommodated in the cradle 3 and restrained, the storage battery 25 and the underwater drone V are electrically connected and charged via the cable 23. In the case of non-contact power feeding, the battery 25 and the underwater drone V may be electromagnetically connected to perform non-contact charging when housed in the cradle 3 and restrained.
離脱工程Step10は、クレードル3から水中無人機Vを水中に放出する工程である。具体的には、離脱工程Step10では、クレードル3の拘束手段38を解除した後、水中無人機Vを後退させるか、スラスタ34によりクレードル3を前進させることにより、水中無人機Vを水中に放出して収容装置1から離脱させる。 The separation step Step 10 is a step of discharging the underwater drone V from the cradle 3 into the water. Specifically, in the separation step Step 10, after releasing the restraining means 38 of the cradle 3, the underwater drone V is retreated or the cradle 3 is advanced by the thruster 34 to release the underwater drone V into the water. To separate from the storage device 1.
このように、クレードル3を用いて水中無人機Vを充電することにより、収容装置1を水中無人機Vの充電用の中継ステーションとして利用することができ、より広範囲、より長時間の作業を継続することができる。また、充電工程Step9において、それまでの作業で水中無人機Vが蓄積したデータを、収容装置1を介して母船4等の外部機関に伝送するようにしてもよい。 In this way, by charging the underwater drone V using the cradle 3, the storage device 1 can be used as a relay station for charging the underwater drone V, and the work can be continued over a wider range and for a longer time. can do. Further, in the charging step Step 9, data accumulated by the underwater drone V in the work so far may be transmitted to an external engine such as the mother ship 4 through the accommodation device 1.
なお、図示しないが、作業開始時に水中無人機Vを水中に投入する場合は、クレードル3のハウジング31内に水中無人機Vを収容・拘束した状態で、投入工程Step1、下降工程Step2及び離脱工程Step10を行うようにすればよい。 Although not shown, when the underwater drone V is thrown into the water at the start of work, the throwing step Step 1, the lowering step Step 2, and the detaching step are performed while the underwater drone V is housed and restrained in the housing 31 of the cradle 3. Step 10 may be performed.
本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能であることは勿論である。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
1 収容装置
2 フロート
3 クレードル
4 母船
21 本体部
22 支柱部
23 ケーブル
24 リール
25 蓄電池
26 制御装置
27 第一接続部
28 アンテナ
29 金具
31 ハウジング
31a 入口
32 スラスタ
33 撮影手段
34 スラスタ
35 第二接続部
36 脚部
37 音響測位・通信機
38 拘束手段
41 船上クレーン
42 フック
Step1 投入工程
Step2 下降工程
Step3 測位工程
Step4 接近工程
Step5 姿勢制御工程
Step6 収容工程
Step7 接続工程
Step8 回収工程
Step9 充電工程
Step10 離脱工程
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Storage apparatus 2 Float 3 Cradle 4 Mother ship 21 Main body part 22 Support | pillar part 23 Cable 24 Reel 25 Storage battery 26 Control apparatus 27 First connection part 28 Antenna 29 Metal fitting 31 Housing 31a Inlet 32 Thruster 33 Shooting means 34 Thruster 35 Second connection part 36 Leg 37 Acoustic positioning / communication device 38 Restraining means 41 Onboard crane 42 Hook Step 1 Loading process Step 2 Lowering process Step 3 Positioning process Step 4 Approaching process Step 5 Attitude control process Step 6 Housing process Step 7 Collection process Step 8 Collection process Step 9 Charging process Step 10 Release process
Claims (10)
水面に浮遊するフロートと、
該フロートに対して水中で下降及び上昇可能に配置されたクレードルと、を備え、
前記クレードルは、前記水中無人機を収容するハウジングと、該ハウジングの向きを調整するスラスタと、前記ハウジングの入口付近の状況を撮影する撮影手段と、を備え、
前記水中無人機の位置に合わせて前記ハウジングの入口の向きを調整し、前記水中無人機を監視しながら前記ハウジングに収容するようにした、
ことを特徴とする水中無人機の収容装置。 In an underwater drone housing device that houses an underwater drone underwater,
A float floating on the surface of the water,
A cradle arranged to be able to descend and ascend in water with respect to the float,
The cradle includes a housing that houses the underwater drone, a thruster that adjusts the orientation of the housing, and a photographing unit that photographs a situation near the entrance of the housing,
The direction of the entrance of the housing is adjusted according to the position of the underwater drone, and the underwater drone is accommodated in the housing while being monitored.
An underwater drone storage device characterized in that.
前記収容装置を水上に投入する投入工程と、
前記クレードルを前記フロートから所定の水深まで下降させる下降工程と、
前記水中無人機を前記クレードルに接近させる接近工程と、
前記水中無人機の位置に合わせて前記クレードルの姿勢を制御する姿勢制御工程と、
前記水中無人機を進行させて前記クレードルに収容する収容工程と、を含む、
ことを特徴とする水中無人機の収容方法。 An underwater drone accommodation method using an accommodation device comprising a float floating on a water surface, and a cradle arranged to be able to descend and rise relative to the float,
A charging step of charging the storage device onto the water;
A descending step of lowering the cradle from the float to a predetermined depth;
An approaching step of causing the underwater drone to approach the cradle;
An attitude control step for controlling the attitude of the cradle according to the position of the underwater drone;
An advancing step of accommodating the underwater drone and accommodating it in the cradle,
A method for containing an underwater drone.
The underwater drone accommodation method according to claim 6, further comprising a charging step of charging the underwater drone after the accommodation step.
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