JP2018090017A

JP2018090017A - Communication system of underwater drone

Info

Publication number: JP2018090017A
Application number: JP2016233063A
Authority: JP
Inventors: 基彦能見; Motohiko Nomi; 夕美子関野; Yumiko Sekino
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 2016-11-30
Filing date: 2016-11-30
Publication date: 2018-06-14
Anticipated expiration: 2036-11-30
Also published as: JP6903421B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a communication system, which enables sure two-way communications between a drone in water and a control device or a manipulator on land.SOLUTION: A communication system consists of an underwater drone 1 which is movable in water, one or more transmitting and receiving antennas 2 which are set in a radio communicable range with the underwater drone 1, and a control device or a manipulator 5 for controlling the underwater drone 1, which is connected with the one or more transmitting and receiving antennas 2 by cable 4.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、水中を移動する無人移動体である水中ドローンに係り、特に水中ドローンと陸上の制御装置（または操縦器）との間で通信を行う水中ドローンの通信システムに関するものである。 The present invention relates to an underwater drone that is an unmanned moving body that moves underwater, and more particularly, to an underwater drone communication system that performs communication between an underwater drone and a land-based control device (or pilot).

空中または水中あるいはその両方の領域を移動する無人移動体として定義されるドローンは、撮影もしくは監視、点検もしくは検査、計測などの様々な分野で広く用いられている。
ドローンは、あらかじめ設定された目的によって自律的に運動するか、無線（電波、可視光、あらゆる波長帯のレーザー光、音波、超音波のいずれか、あるいはこれらの複合）を用いて人間である操縦者によって操縦されるか、無線を通じた外部の制御装置（コンピュータを含む）によって制御される。 A drone defined as an unmanned moving body that moves in the air and / or underwater is widely used in various fields such as photographing or monitoring, inspection or inspection, and measurement.
The drone moves autonomously according to a preset purpose, or controls a human being using radio waves (radio waves, visible light, laser light of any wavelength band, sound waves, ultrasonic waves, or a combination thereof). It is steered by a person or controlled by an external control device (including a computer) through radio.

米国特許第９，３８７，９２８号公報US Patent No. 9,387,928 特開２０１２−５１５４５号公報JP 2012-51545 A 特開２００１−３０８７６６号公報JP 2001-308766 A 国際公開第２０１３／０３９２２２号公報International Publication No. 2013/039222

上述した各種ドローンのうち、自律的な運動をするドローンの場合には、問題はないが、無線による指令に基づき運動をするドローンの場合、以下のような問題が生ずる。
水中のドローンでは、電波が水中を透過しにくい特性があるため、遠距離の無線操縦は難しく、また機体にカメラを搭載しても大量の画像データの高速伝送はしにくい。 Among the various types of drones described above, there is no problem in the case of a drone that makes an autonomous exercise, but the following problem arises in the case of a drone that exercises based on a wireless command.
Underwater drones have characteristics that radio waves are difficult to penetrate underwater, so it is difficult to perform radio control over long distances, and even if a camera is mounted on the aircraft, high-speed transmission of large amounts of image data is difficult.

これらの問題を解決する手段として、水中のドローンと操縦者の操縦器あるいは外部の制御装置を有線でつなぐことが提案されており、一部は実用化されている。以下、上記の信号および／または電力をドローンと送受する線を有線ケーブルと称する。 As means for solving these problems, it has been proposed to connect an underwater drone and a driver's controller or an external control device by wire, and some of them have been put into practical use. Hereinafter, the line for transmitting and receiving the above signal and / or power to and from the drone is referred to as a wired cable.

しかしながら、水中のドローンを任意の作業に適用する場合、妨害物のない開放的な環境であれば問題はないが、有線ケーブルと絡みやすいなんらかの物体がある環境では、絡みが発生することにより正常な動作ができなくなったり、機体の回収ができなくなるなどの問題が発生する。絡みやすい物体としては、岩や海草などの天然物や、電線やホース、チューブ等の既設の線材、パイプライン、建設物や構造物の角部、そのほか複雑な形状の任意の物品などの人工物が挙げられる。これらに対し、水流などのある環境で、ドローンの機体と有線ケーブルが上記のような物体と絡まないように操縦方法あるいは制御方法だけで対応するのは困難である。 However, when an underwater drone is applied to any work, there is no problem if it is an open environment free of obstructions. Problems such as the inability to operate and the inability to collect the aircraft occur. Objects that are easily entangled include natural products such as rocks and seaweed, existing wire rods such as electric wires, hoses, and tubes, pipelines, corners of constructions and structures, and other artifacts with complex shapes. Is mentioned. On the other hand, it is difficult to deal with these only by the control method or the control method so that the drone body and the wired cable do not get entangled with the above objects in an environment where there is a water flow or the like.

本発明は、上述の事情に鑑みなされたもので、水中ドローンと陸上の制御装置（または操縦器）との間で確実に双方向通信を行うことができる水中ドローンの通信システム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 circumstances, and provides an underwater drone communication system that can reliably perform bidirectional communication between an underwater drone and a land-based control device (or pilot). Objective.

上述の目的を達成するため、本発明の水中ドローンの通信システムは、水中を移動可能な水中ドローンと、前記水中ドローンと無線通信可能な範囲に設置された少なくとも１つの送受信アンテナと、前記少なくとも１つの送受信アンテナと有線ケーブルによって接続され、前記水中ドローンを制御する制御装置または操縦器とを備えたことを特徴とする。 In order to achieve the above-described object, the underwater drone communication system according to the present invention includes an underwater drone that can move underwater, at least one transmission / reception antenna installed in a range in which radio communication with the underwater drone is possible, and the at least one A control device or a controller connected to two transmission / reception antennas and a wired cable and controlling the underwater drone is provided.

本発明の好ましい態様は、前記少なくとも１つの送受信アンテナは、水中に設置されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記少なくとも１つの送受信アンテナと前記有線ケーブルは、漏洩同軸ケーブルからなることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記少なくとも１つの送受信アンテナは、水中ドローンに搭載されて移動アンテナとして機能し、該移動アンテナと前記水中ドローンとの間で無線通信を行うことを特徴とする。 In a preferred aspect of the present invention, the at least one transmission / reception antenna is installed in water.
In a preferred aspect of the present invention, the at least one transmission / reception antenna and the wired cable include a leaky coaxial cable.
In a preferred aspect of the present invention, the at least one transmission / reception antenna is mounted on an underwater drone, functions as a mobile antenna, and performs wireless communication between the mobile antenna and the underwater drone.

本発明の好ましい態様は、前記水中ドローンは、前記少なくとも１つの送受信アンテナと送受信可能な領域まで自律的に航行する機能を有していることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記少なくとも１つの送受信アンテナは、調査対象である水が満たされた容器内に挿入される送受信端を備えることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記少なくとも１つの送受信アンテナと前記制御装置または操縦器とを接続する前記有線ケーブルに代えて、前記少なくとも１つの送受信アンテナと前記制御装置または操縦器との間で無線通信を行うようにしたことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記水中ドローンと無線通信を行う別の水中ドローンを更に備えることを特徴とする。 In a preferred aspect of the present invention, the underwater drone has a function of autonomously navigating to an area that can be transmitted and received with the at least one transmission / reception antenna.
In a preferred aspect of the present invention, the at least one transmission / reception antenna includes a transmission / reception end inserted into a container filled with water to be investigated.
In a preferred aspect of the present invention, wireless communication is performed between the at least one transmission / reception antenna and the control device or the pilot instead of the wired cable connecting the at least one transmission / reception antenna and the control device or the steering device. It is characterized by having performed.
A preferred aspect of the present invention is characterized by further comprising another underwater drone that performs wireless communication with the underwater drone.

本発明の水中ドローンの制御方法は、水中を移動可能な複数の水中ドローンと、前記複数の水中ドローンを制御する制御装置または操縦器とを備え、前記制御装置または操縦器は、前記複数の水中ドローンの少なくとも１つと無線通信を確立し、該無線通信を確立した少なくとも１つの水中ドローンと他のドローンとの間で無線通信を行うことにより、前記複数のドローンを制御することを特徴とする。 An underwater drone control method according to the present invention includes a plurality of underwater drones that can move underwater, and a control device or a controller that controls the plurality of underwater drones, wherein the control device or the controller includes the plurality of underwater drones. The plurality of drones are controlled by establishing wireless communication with at least one of the drones and performing wireless communication between at least one underwater drone that has established the wireless communication and another drone.

本発明の好ましい態様は、前記複数の水中ドローンの各々は、自己番号を記憶しており、前記制御装置または操縦器からの自己宛の指令を実行し、自己宛以外の指令を受信したら、同じ内容を他の水中ドローンに再送信することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記複数の水中ドローンの少なくとも１つと無線通信を行う別の水中ドローンを更に備えることを特徴とする。 According to a preferred aspect of the present invention, each of the plurality of underwater drones stores a self-number, executes a command addressed to itself from the control device or the pilot, and receives a command other than addressed to itself, the same Re-send content to other underwater drones.
A preferred aspect of the present invention is characterized by further comprising another underwater drone that performs wireless communication with at least one of the plurality of underwater drones.

本発明は、以下に列挙する効果を奏する。
１）電波が透過しにくい水中であっても、水中ドローンと陸上の制御装置（または操縦器）との間で確実に双方向通信を行うことができる。
２）有線ケーブルが水中の物体に引っ掛かることなく、また絡まることがない。 The present invention has the following effects.
1) Bidirectional communication can be reliably performed between an underwater drone and a land-based control device (or control device) even in water where radio waves are difficult to transmit.
2) The wired cable does not get caught in an underwater object and does not get tangled.

図１は、本発明に係る水中ドローンの通信システムの第１の実施形態を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing a first embodiment of an underwater drone communication system according to the present invention. 図２は、本発明に係る水中ドローンの通信システムの第２の実施形態を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing a second embodiment of the underwater drone communication system according to the present invention. 図３は、本発明に係る水中ドローンの通信システムの第３の実施形態を示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing a third embodiment of the underwater drone communication system according to the present invention. 図４は、本発明に係る水中ドローンの通信システムの第４の実施形態を示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing a fourth embodiment of the underwater drone communication system according to the present invention. 図５は、図１に示す水中ドローンの通信システムをポンプの調査点検に適用した場合を示す模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram showing a case where the underwater drone communication system shown in FIG. 1 is applied to a pump inspection and inspection. 図６は、本発明に係る水中ドローンの通信システムの他の態様を示す模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram showing another aspect of the underwater drone communication system according to the present invention. 図７は、図１の実施形態と図３の実施形態を組み合わせた実施形態を示す模式図である。FIG. 7 is a schematic diagram showing an embodiment in which the embodiment of FIG. 1 and the embodiment of FIG. 3 are combined. 図８は、図２の実施形態と図３の実施形態を組み合わせた実施形態を示す模式図である。FIG. 8 is a schematic diagram showing an embodiment in which the embodiment of FIG. 2 and the embodiment of FIG. 3 are combined. 図９は、図４の実施形態と図３の実施形態を組み合わせた実施形態を示す模式図である。FIG. 9 is a schematic diagram showing an embodiment in which the embodiment of FIG. 4 and the embodiment of FIG. 3 are combined. 図１０は、図６の実施形態と図３の実施形態を組み合わせた実施形態を示す模式図である。FIG. 10 is a schematic diagram showing an embodiment in which the embodiment of FIG. 6 and the embodiment of FIG. 3 are combined.

以下、本発明に係る水中ドローンの通信システムの実施形態を図１乃至図１０を参照して説明する。図１乃至図１０において、同一または相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
図１は、本発明に係る水中ドローンの通信システムの第１の実施形態を示す模式図である。図１に示すように、水中ドローン１は、水中で稼働中であり、水中ドローン１の運用領域（稼働領域）には、複数の送受信アンテナ２が配置されている。図示例においては、複数（６個）の送受信アンテナ２は、水槽３の側壁および底壁に所定の間隔をおいて列状に配置されている。水中ドローン１の運用領域（稼働領域）に応じて送受信アンテナ２をマトリックス状に配置してもよい。各送受信アンテナ２には有線ケーブル４が接続されており、有線ケーブル４の一端部には制御装置（または操縦器）５が接続されている。有線ケーブル４は、陸上にある制御装置（または操縦器）５と水中に設置されている全ての送受信アンテナ２とを接続している。 Hereinafter, an embodiment of an underwater drone communication system according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 10, the same or corresponding components are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
FIG. 1 is a schematic diagram showing a first embodiment of an underwater drone communication system according to the present invention. As shown in FIG. 1, the underwater drone 1 is operating underwater, and a plurality of transmission / reception antennas 2 are arranged in an operation area (operation area) of the underwater drone 1. In the illustrated example, a plurality (six) of transmitting / receiving antennas 2 are arranged in a row at predetermined intervals on the side wall and the bottom wall of the water tank 3. The transmitting / receiving antennas 2 may be arranged in a matrix according to the operation area (operating area) of the underwater drone 1. A wired cable 4 is connected to each transmission / reception antenna 2, and a control device (or control device) 5 is connected to one end of the wired cable 4. The wired cable 4 connects the control device (or pilot) 5 on the land and all the transmitting / receiving antennas 2 installed underwater.

制御装置（または操縦器）５は、電波発信機および電波受信機を内蔵しており、制御装置（または操縦器）５の電波発信機から発信された電波は有線ケーブル４を介して各送受信アンテナ２に送信される。各送受信アンテナ２は、受信した電波を水中ドローン１に向けて発信する。送受信アンテナ２と水中ドローン１との間は、距離が近いため、電波の減衰は少なく、水中ドローン１は電波を確実に受信することができる。水中ドローン１は、受信した信号に基づいて移動し、調査対象の物体（図示せず）の調査を行ない、調査結果の情報や水中ドローン１の位置情報を含む各種情報を水中ドローン１に最も近い位置にある送受信アンテナ２に送信する。送受信アンテナ２は、受信した信号を有線ケーブル４を介して制御装置（または操縦器）５に送信する。複数の送受信アンテナ２からなる送受信アンテナ群は、水中ドローン１の運用領域（稼働領域）にくまなく設置されており、かつ相隣接する送受信アンテナ２の送受信範囲がオーバーラップするように設定されているため、水中ドローン１の運用中（稼働中）に、水中ドローン１と送受信アンテナ２との間の通信が途切れることがない。 The control device (or control device) 5 has a built-in radio wave transmitter and radio wave receiver, and radio waves transmitted from the radio wave transmitter of the control device (or control device) 5 are transmitted / received via the wired cable 4 to each transmission / reception antenna. 2 is transmitted. Each transmitting / receiving antenna 2 transmits the received radio wave toward the underwater drone 1. Since the distance between the transmission / reception antenna 2 and the underwater drone 1 is short, the attenuation of radio waves is small, and the underwater drone 1 can receive radio waves reliably. The underwater drone 1 moves based on the received signal, investigates an object to be investigated (not shown), and various information including information on the investigation result and position information of the underwater drone 1 is closest to the underwater drone 1. Transmit to the transmitting / receiving antenna 2 at the position. The transmission / reception antenna 2 transmits the received signal to the control device (or control device) 5 via the wired cable 4. A transmission / reception antenna group including a plurality of transmission / reception antennas 2 is installed throughout the operation area (operating area) of the underwater drone 1 and is set so that transmission / reception ranges of adjacent transmission / reception antennas 2 overlap. Therefore, communication between the underwater drone 1 and the transmission / reception antenna 2 is not interrupted during operation (operation) of the underwater drone 1.

図２は、本発明に係る水中ドローンの通信システムの第２の実施形態を示す模式図である。図２に示すように、制御装置（または操縦器）５は、漏洩同軸ケーブル６に接続されている。漏洩同軸ケーブル６は、陸上にある制御装置（または操縦器）５から水中ドローン１の運用領域（稼働領域）の全領域に亘って延びている。漏洩同軸ケーブル６は、同軸ケーブルの外部導体にスロットと呼ばれる孔を周期的に設け、その孔を送受信アンテナとして無線通信を行うことのできる同軸ケーブル型のアンテナである。 FIG. 2 is a schematic diagram showing a second embodiment of the underwater drone communication system according to the present invention. As shown in FIG. 2, the control device (or steering device) 5 is connected to a leaky coaxial cable 6. The leaky coaxial cable 6 extends from the control device (or control device) 5 on the land over the entire operation area (operating area) of the underwater drone 1. The leaky coaxial cable 6 is a coaxial cable type antenna in which holes called slots are periodically provided in the outer conductor of the coaxial cable, and wireless communication can be performed using the holes as transmission / reception antennas.

制御装置（または操縦器）５は、電波発信機および電波受信機を内蔵しており、制御装置（または操縦器）５の電波発信機から発信された電波は漏洩同軸ケーブル６を介して水中ドローン１に送信される。漏洩同軸ケーブル６と水中ドローン１との間は、距離が近いため、電波の減衰は少なく、水中ドローン１は電波を確実に受信することができる。水中ドローン１は、受信した信号に基づいて移動し、調査対象の物体（図示せず）の調査を行ない、調査結果の情報や水中ドローン１の位置情報を含む各種情報を漏洩同軸ケーブル６に送信する。漏洩同軸ケーブル６は、受信した信号を制御装置（または操縦器）５に送信する。漏洩同軸ケーブル６は、水中ドローン１の運用領域（稼働領域）に張り巡らされており、かつ漏洩同軸ケーブル６における相隣接するスロット（孔）の送受信範囲がオーバーラップするように設定されているため、水中ドローン１の運用中（稼働中）に、水中ドローン１と漏洩同軸ケーブル６との間の通信が途切れることがない。 The control device (or pilot) 5 has a built-in radio wave transmitter and radio wave receiver, and radio waves transmitted from the radio wave transmitter of the control device (or pilot) 5 are drone underwater via the leaky coaxial cable 6. 1 is transmitted. Since the distance between the leaky coaxial cable 6 and the underwater drone 1 is short, the attenuation of the radio wave is small and the underwater drone 1 can receive the radio wave reliably. The underwater drone 1 moves based on the received signal, investigates an object to be investigated (not shown), and transmits various information including information on the investigation result and position information of the underwater drone 1 to the leaky coaxial cable 6. To do. The leaky coaxial cable 6 transmits the received signal to the control device (or pilot) 5. The leaky coaxial cable 6 is stretched over the operation area (operating area) of the underwater drone 1 and the transmission / reception ranges of adjacent slots (holes) in the leaky coaxial cable 6 are set to overlap. During operation (under operation) of the underwater drone 1, communication between the underwater drone 1 and the leaky coaxial cable 6 is not interrupted.

図３は、本発明に係る水中ドローンの通信システムの第３の実施形態を示す模式図である。図３に示すように、水中ドローン１Ａは、有線ケーブル４によって制御装置（または操縦器）５に接続されている。水中ドローン１Ａは、送受信アンテナを搭載しており、調査対象の配管などの物体１０内を移動している水中ドローン１Ｂとの間で無線通信が可能になっている。水中ドローン１Ａは水中を自由に移動可能であるため、水中ドローン１Ａは移動アンテナとして機能し、制御装置（または操縦器）５は移動アンテナ（水中ドローン１Ａ）を介して水中ドローン１Ｂとも通信可能となる。 FIG. 3 is a schematic diagram showing a third embodiment of the underwater drone communication system according to the present invention. As shown in FIG. 3, the underwater drone 1 </ b> A is connected to a control device (or pilot) 5 by a wired cable 4. The underwater drone 1A is equipped with a transmission / reception antenna, and wireless communication is possible with the underwater drone 1B moving in the object 10 such as a pipe to be investigated. Since the underwater drone 1A can freely move underwater, the underwater drone 1A functions as a moving antenna, and the control device (or pilot) 5 can communicate with the underwater drone 1B via the moving antenna (underwater drone 1A). Become.

制御装置（または操縦器）５は、電波発信機および電波受信機を内蔵しており、制御装置（または操縦器）５の電波発信機から発信された電波は有線ケーブル４を介して水中ドローン１Ａに送信される。水中ドローン１Ａは、受信した電波を水中ドローン１Ｂに向けて発信する。水中ドローン１Ａと水中ドローン１Ｂとの間は、距離が近いため、電波の減衰は少なく、水中ドローン１Ｂは電波を確実に受信することができる。水中ドローン１Ｂは、受信した信号に基づいて移動し、調査対象の物体１０の調査を行ない、調査結果の情報や水中ドローン１の位置情報を含む各種情報を水中ドローン１Ａに送信する。水中ドローン１Ａは、受信した信号を有線ケーブル４を介して制御装置（または操縦器）５に送信する。移動アンテナとして機能する水中ドローン１Ａは、水中ドローン１Ｂの運用領域（稼働領域）に接近できるので、水中ドローン１Ｂの運用中（稼働中）に、水中ドローン１Ａと水中ドローン１Ｂとの間の通信が途切れることがない。 The control device (or pilot) 5 has a built-in radio wave transmitter and radio wave receiver, and radio waves transmitted from the radio wave transmitter of the control device (or pilot) 5 are transmitted through the wired cable 4 to the underwater drone 1A. Sent to. The underwater drone 1A transmits the received radio wave toward the underwater drone 1B. Since the underwater drone 1A and the underwater drone 1B are close to each other, the attenuation of radio waves is small, and the underwater drone 1B can receive radio waves reliably. The underwater drone 1B moves based on the received signal, investigates the object 10 to be investigated, and transmits various information including information on the investigation result and position information of the underwater drone 1 to the underwater drone 1A. The underwater drone 1 </ b> A transmits the received signal to the control device (or pilot) 5 via the wired cable 4. Since the underwater drone 1A functioning as a mobile antenna can approach the operation area (operating area) of the underwater drone 1B, communication between the underwater drone 1A and the underwater drone 1B is possible while the underwater drone 1B is operating (operating). There is no break.

図４は、本発明に係る水中ドローンの通信システムの第４の実施形態を示す模式図である。第４の実施形態においては、水中ドローン１は、自律的に航行する機能を有している。送受信アンテナ２は水槽３の底壁に配置されている。送受信アンテナ２には有線ケーブル４が接続されており、有線ケーブル４の一端部には制御装置（または操縦器）５が接続されている。有線ケーブル４は、陸上にある制御装置（または操縦器）５と水中に設置されている送受信アンテナ２とを接続している。 FIG. 4 is a schematic diagram showing a fourth embodiment of the underwater drone communication system according to the present invention. In the fourth embodiment, the underwater drone 1 has a function of sailing autonomously. The transmitting / receiving antenna 2 is disposed on the bottom wall of the water tank 3. A wired cable 4 is connected to the transmission / reception antenna 2, and a control device (or control device) 5 is connected to one end of the wired cable 4. The wired cable 4 connects a control device (or pilot) 5 on land and a transmission / reception antenna 2 installed underwater.

制御装置（または操縦器）５は、電波発信機および電波受信機を内蔵しており、制御装置（または操縦器）５の電波発信機から発信された電波は有線ケーブル４を介して送受信アンテナ２に送信される。送受信アンテナ２は、受信した電波を水中ドローン１に向けて発信する。水中ドローン１は、水面近くと水槽３の底壁の近くとの間で自律的に航行し、送受信アンテナ２との通信可能距離まで到達したら、送受信アンテナ２と通信を開始する。水中ドローン１は、送受信アンテナ２から受信した信号に基づいて移動し、調査対象の物体（図示せず）の調査を行ない、調査結果の情報や水中ドローン１の位置情報を含む各種情報を送受信アンテナ２に送信する。送受信アンテナ２は、受信した信号を有線ケーブル４を介して制御装置（または操縦器）５に送信する。水中ドローン１は自律的に航行する機能を有しているため、水中ドローン１は送受信アンテナ２との通信可能距離まで送受信アンテナ２に接近できるので、水中ドローン１の運用中（稼働中）に、水中ドローン１と送受信アンテナ２との間の通信が途切れることはない。 The control device (or pilot) 5 has a built-in radio wave transmitter and radio wave receiver, and radio waves transmitted from the radio wave transmitter of the control device (or pilot) 5 are transmitted / received via the wired cable 4. Sent to. The transmission / reception antenna 2 transmits the received radio wave toward the underwater drone 1. The underwater drone 1 autonomously navigates between near the water surface and near the bottom wall of the aquarium 3, and starts communication with the transmission / reception antenna 2 when reaching a communicable distance with the transmission / reception antenna 2. The underwater drone 1 moves based on a signal received from the transmission / reception antenna 2, investigates an object (not shown) to be investigated, and transmits various information including information on the investigation result and position information of the underwater drone 1. 2 to send. The transmission / reception antenna 2 transmits the received signal to the control device (or control device) 5 via the wired cable 4. Since the underwater drone 1 has a function of sailing autonomously, the underwater drone 1 can approach the transmission / reception antenna 2 up to a communicable distance with the transmission / reception antenna 2, so that the underwater drone 1 is in operation (in operation), Communication between the underwater drone 1 and the transmission / reception antenna 2 is not interrupted.

図５は、図１に示す水中ドローンの通信システムをポンプの調査点検に適用した場合を示す模式図である。図５に示すように、ポンプ１１は、ポンプケーシング１２と、ポンプケーシング１２内に設置された羽根車１３と、羽根車１３を支持する主軸１４と、羽根車１３および主軸１４を回転駆動するモータ１５を備えている。ポンプケーシング１２には、吸込管１６および吐出管１７が接続されている。ポンプケーシング１２内は水で満たされており、水中ドローン１はポンプケーシング１２内の水中で稼働中である。ポンプケーシング１２には複数の送受信アンテナ２が設置されている。ポンプケーシング１２には、圧力検出用の孔など多数の孔が形成されているので、これらの孔を利用して送受信アンテナ２の送受信端２ａが水中に位置するように配置する。各送受信アンテナ２には有線ケーブル４が接続されており、有線ケーブル４の一端部には制御装置（または操縦器）５が接続されている。 FIG. 5 is a schematic diagram showing a case where the underwater drone communication system shown in FIG. 1 is applied to a pump inspection and inspection. As shown in FIG. 5, the pump 11 includes a pump casing 12, an impeller 13 installed in the pump casing 12, a main shaft 14 that supports the impeller 13, and a motor that rotationally drives the impeller 13 and the main shaft 14. 15 is provided. A suction pipe 16 and a discharge pipe 17 are connected to the pump casing 12. The pump casing 12 is filled with water, and the underwater drone 1 is operating in the water in the pump casing 12. A plurality of transmission / reception antennas 2 are installed in the pump casing 12. Since the pump casing 12 is formed with a number of holes such as pressure detection holes, the transmitting / receiving end 2a of the transmitting / receiving antenna 2 is disposed underwater using these holes. A wired cable 4 is connected to each transmission / reception antenna 2, and a control device (or control device) 5 is connected to one end of the wired cable 4.

制御装置（または操縦器）５は、電波発信機および電波受信機を内蔵しており、制御装置（または操縦器）５の電波発信機から発信された電波は有線ケーブル４を介して送受信アンテナ２に送信される。送受信アンテナ２は、受信した電波をポンプケーシング１２内の水中ドローン１に向けて発信する。送受信アンテナ２と水中ドローン１との間は、距離が近いため、電波の減衰は少なく、水中ドローン１は電波を確実に受信することができる。水中ドローン１は、受信した信号に基づいて移動し、調査対象の羽根車１３やポンプケーシング１２の内部の調査を行ない、調査結果の情報や水中ドローン１の位置情報を含む各種情報を水中ドローン１に最も近い位置にある送受信アンテナ２に送信する。送受信アンテナ２は、受信した信号を有線ケーブル４を介して制御装置（または操縦器）５に送信する。複数の送受信アンテナ２からなりポンプケーシング１２の全面に分散している送受信アンテナ群は、水中ドローン１の運用領域（稼働領域）にくまなく設置されており、かつ相隣接する送受信アンテナ２の送受信範囲がオーバーラップするように設定されているため、水中ドローン１の運用中（稼働中）に、水中ドローン１と送受信アンテナ２との間の通信が途切れることがない。 The control device (or pilot) 5 has a built-in radio wave transmitter and radio wave receiver, and radio waves transmitted from the radio wave transmitter of the control device (or pilot) 5 are transmitted / received via the wired cable 4. Sent to. The transmitting / receiving antenna 2 transmits the received radio wave toward the underwater drone 1 in the pump casing 12. Since the distance between the transmission / reception antenna 2 and the underwater drone 1 is short, the attenuation of radio waves is small, and the underwater drone 1 can receive radio waves reliably. The underwater drone 1 moves based on the received signal, performs an investigation inside the impeller 13 and the pump casing 12 to be investigated, and sends various information including information on the investigation result and position information of the underwater drone 1 to the underwater drone 1. Is transmitted to the transmitting / receiving antenna 2 located at the closest position. The transmission / reception antenna 2 transmits the received signal to the control device (or control device) 5 via the wired cable 4. A group of transmission / reception antennas composed of a plurality of transmission / reception antennas 2 and distributed over the entire surface of the pump casing 12 is installed throughout the operation area (operating area) of the underwater drone 1 and the transmission / reception ranges of adjacent transmission / reception antennas 2 Are set so as to overlap, communication between the underwater drone 1 and the transmission / reception antenna 2 is not interrupted during operation (operation) of the underwater drone 1.

複数の送受信アンテナ２を設置した場合、水中ドローン１の位置を検出する手段（水中ドローン自体の位置センサーを用いても良いし、アンテナをレーダーとして用いても良い）を用い、水中ドローン近傍のアンテナだけ動作させるのでも良い。図５に示すように、内部を水で満たされた閉容器（例えば圧力容器や水車、ポンプなどの流体機械等なんでも良い）内で水中ドローンを運用する場合、容器の内部に対し無線信号（あらゆる電磁波、可視光、ＬＥＤ光、レーザー光、あるいは音波等なんでもよい）を送受信する装置（送受信アンテナ）を一つ、ないし複数設置し、それを介して水中ドローン１と制御装置（または操縦器）５が通信できる構成としても良い。図５では、制御装置（または操縦器）５と送受信アンテナ２が有線ケーブル４で結ばれているが、ここも無線信号で通信する構成にしても良い。なお、送受信アンテナ２は、ポンプを据え付けるときなどに予め設置しておいてもよいし、後から設置してもよい。 When a plurality of transmission / reception antennas 2 are installed, a means for detecting the position of the underwater drone 1 (the position sensor of the underwater drone itself may be used or the antenna may be used as a radar), and an antenna near the underwater drone It is also possible to operate only. As shown in FIG. 5, when an underwater drone is operated in a closed container filled with water (for example, a pressure machine, a water wheel, a fluid machine such as a pump, etc.) One or a plurality of devices (transmission / reception antennas) for transmitting / receiving electromagnetic waves, visible light, LED light, laser light, or sound waves) may be installed, through which the underwater drone 1 and the control device (or pilot) 5 It is good also as a structure which can communicate. In FIG. 5, the control device (or control unit) 5 and the transmission / reception antenna 2 are connected by the wired cable 4, but this may also be configured to communicate by wireless signals. The transmission / reception antenna 2 may be installed in advance when the pump is installed, or may be installed later.

図６は、本発明に係る水中ドローンの通信システムの他の態様を示す模式図である。図６に示す態様においては、複数の水中ドローン１が少なくとも一つの他の水中ドローン１と互いに無線通信可能な位置関係を保ち、その連携により、特定（任意）の水中ドローン１と制御装置（または操縦器）５間の通信を確立させるように構成している。図示例では、まず、制御装置（または操縦器）５と、制御装置（または操縦器）５に最も近い水中ドローン１との間の通信を確立し、この最も近い水中ドローン１が移動アンテナとして機能し、他の水中ドローン１と通信を行う。全ての水中ドローン１には通し番号が付されている。各水中ドローン１は自己番号を記憶しており、自己宛の指令を実行し、自己宛以外の指令を受信したら、同じ内容を他の水中ドローン１に再送信する。全ての指令には通し番号が付されている。各水中ドローン１は受信した自己宛の指令番号を記憶しており、すでに受信済みの指令は無視する。新しく、かつ通し順の指令のみ実行する。実行後に実行済であることを返信する。 FIG. 6 is a schematic diagram showing another aspect of the underwater drone communication system according to the present invention. In the aspect shown in FIG. 6, a plurality of underwater drones 1 maintain a positional relationship that allows wireless communication with at least one other underwater drone 1, and by cooperation, a specific (arbitrary) underwater drone 1 and a control device (or (Communication device) 5 is configured to establish communication. In the illustrated example, first, communication between the control device (or pilot) 5 and the underwater drone 1 closest to the control device (or pilot) 5 is established, and this closest underwater drone 1 functions as a mobile antenna. And communicate with other underwater drones 1. All underwater drones 1 are numbered serially. Each underwater drone 1 stores its own number, executes a command addressed to itself, and re-transmits the same content to other underwater drones 1 upon receiving a command other than addressed to itself. All commands are numbered serially. Each underwater drone 1 stores the received command number addressed to itself, and ignores commands that have already been received. Only new and sequential commands are executed. It returns that it has been executed after execution.

図１乃至図６に示す実施形態は種々の組み合わせが可能であり、以下にこの各種組み合わせの形態を説明する。
図７は、図１の実施形態と図３の実施形態を組み合わせた実施形態を示す模式図である。図７に示すように、水中ドローン１Ａの運用領域（稼働領域）には、複数の送受信アンテナ２が配置されている。制御装置（または操縦器）５から発信された電波は有線ケーブル４を介して各送受信アンテナ２に送信される。各送受信アンテナ２は、受信した電波を水中ドローン１Ａに向けて発信する。水中ドローン１Ａは、送受信アンテナを搭載しており、調査対象の配管などの物体１０内を移動している水中ドローン１Ｂとの間で無線通信が可能になっている。水中ドローン１Ａは水中を自由に移動可能であるため、水中ドローン１Ａは移動アンテナとして機能し、制御装置（または操縦器）５は移動アンテナ（水中ドローン１Ａ）を介して水中ドローン１Ｂとも通信可能となる。 Various combinations are possible for the embodiment shown in FIGS. 1 to 6, and various forms of the combinations will be described below.
FIG. 7 is a schematic diagram showing an embodiment in which the embodiment of FIG. 1 and the embodiment of FIG. 3 are combined. As shown in FIG. 7, a plurality of transmission / reception antennas 2 are arranged in the operation area (operation area) of the underwater drone 1A. A radio wave transmitted from the control device (or control device) 5 is transmitted to each transmitting / receiving antenna 2 via the wired cable 4. Each transmitting / receiving antenna 2 transmits the received radio wave toward the underwater drone 1A. The underwater drone 1A is equipped with a transmission / reception antenna, and wireless communication is possible with the underwater drone 1B moving in the object 10 such as a pipe to be investigated. Since the underwater drone 1A can freely move underwater, the underwater drone 1A functions as a moving antenna, and the control device (or pilot) 5 can communicate with the underwater drone 1B via the moving antenna (underwater drone 1A). Become.

図８は、図２の実施形態と図３の実施形態を組み合わせた実施形態を示す模式図である。図８に示すように、漏洩同軸ケーブル６は、陸上にある制御装置（または操縦器）５から水中ドローン１Ａの運用領域（稼働領域）の全領域に亘って延びている。制御装置（または操縦器）５から発信された電波は漏洩同軸ケーブル６を介して水中ドローン１Ａに送信される。水中ドローン１Ａは、送受信アンテナを搭載しており、調査対象の配管などの物体１０内を移動している水中ドローン１Ｂとの間で無線通信が可能になっている。水中ドローン１Ａは水中を自由に移動可能であるため、水中ドローン１Ａは移動アンテナとして機能し、制御装置（または操縦器）５は移動アンテナ（水中ドローン１Ａ）を介して水中ドローン１Ｂとも通信可能となる。 FIG. 8 is a schematic diagram showing an embodiment in which the embodiment of FIG. 2 and the embodiment of FIG. 3 are combined. As shown in FIG. 8, the leaky coaxial cable 6 extends from the control device (or control device) 5 on the land over the entire operation area (operating area) of the underwater drone 1A. A radio wave transmitted from the control device (or control device) 5 is transmitted to the underwater drone 1A via the leaky coaxial cable 6. The underwater drone 1A is equipped with a transmission / reception antenna, and wireless communication is possible with the underwater drone 1B moving in the object 10 such as a pipe to be investigated. Since the underwater drone 1A can freely move underwater, the underwater drone 1A functions as a moving antenna, and the control device (or pilot) 5 can communicate with the underwater drone 1B via the moving antenna (underwater drone 1A). Become.

図９は、図４の実施形態と図３の実施形態を組み合わせた実施形態を示す模式図である。図９に示すように、水中ドローン１Ａは、自律的に航行する機能を有している。制御装置（または操縦器）５から発信された電波は有線ケーブル４を介して送受信アンテナ２に送信される。送受信アンテナ２は、受信した電波を水中ドローン１Ａに向けて発信する。水中ドローン１Ａは、水面近くと水槽３の底壁の近くとの間で自律的に航行し、送受信アンテナ２との通信可能距離まで到達したら、送受信アンテナ２と通信を開始する。水中ドローン１Ａは、送受信アンテナを搭載しており、調査対象の配管などの物体１０内を移動している水中ドローン１Ｂとの間で無線通信が可能になっている。水中ドローン１Ａは水中を自由に移動可能であるため、水中ドローン１Ａは移動アンテナとして機能し、制御装置（または操縦器）５は移動アンテナ（水中ドローン１Ａ）を介して水中ドローン１Ｂとも通信可能となる。 FIG. 9 is a schematic diagram showing an embodiment in which the embodiment of FIG. 4 and the embodiment of FIG. 3 are combined. As shown in FIG. 9, the underwater drone 1A has a function of sailing autonomously. A radio wave transmitted from the control device (or control device) 5 is transmitted to the transmission / reception antenna 2 via the wired cable 4. The transmitting / receiving antenna 2 transmits the received radio wave toward the underwater drone 1A. The underwater drone 1 </ b> A navigates autonomously between the water surface and the bottom wall of the aquarium 3, and starts communication with the transmission / reception antenna 2 when reaching a communicable distance with the transmission / reception antenna 2. The underwater drone 1A is equipped with a transmission / reception antenna, and wireless communication is possible with the underwater drone 1B moving in the object 10 such as a pipe to be investigated. Since the underwater drone 1A can freely move underwater, the underwater drone 1A functions as a moving antenna, and the control device (or pilot) 5 can communicate with the underwater drone 1B via the moving antenna (underwater drone 1A). Become.

図１０は、図６の実施形態と図３の実施形態を組み合わせた実施形態を示す模式図である。図１０に示すように、制御装置（または操縦器）５と、制御装置（または操縦器）５に最も近い水中ドローン１Ａとの間の通信を確立し、この最も近い水中ドローン１Ａが移動アンテナとして機能し、他の水中ドローン１Ａと通信を行う。水中ドローン１Ａは、送受信アンテナを搭載しており、調査対象の配管などの物体１０内を移動している水中ドローン１Ｂとの間で無線通信が可能になっている。水中ドローン１Ａは水中を自由に移動可能であるため、水中ドローン１Ａは移動アンテナとして機能し、制御装置（または操縦器）５は移動アンテナ（水中ドローン１Ａ）を介して水中ドローン１Ｂとも通信可能となる。 FIG. 10 is a schematic diagram showing an embodiment in which the embodiment of FIG. 6 and the embodiment of FIG. 3 are combined. As shown in FIG. 10, communication between the control device (or pilot) 5 and the underwater drone 1A closest to the control device (or pilot) 5 is established, and this closest underwater drone 1A serves as a mobile antenna. Functions and communicates with other underwater drone 1A. The underwater drone 1A is equipped with a transmission / reception antenna, and wireless communication is possible with the underwater drone 1B moving in the object 10 such as a pipe to be investigated. Since the underwater drone 1A can freely move underwater, the underwater drone 1A functions as a moving antenna, and the control device (or pilot) 5 can communicate with the underwater drone 1B via the moving antenna (underwater drone 1A). Become.

上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうる。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲とすべきである。 The embodiment described above is described for the purpose of enabling the person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention belongs to implement the present invention. Various modifications of the above embodiment can be naturally made by those skilled in the art, and the technical idea of the present invention can be applied to other embodiments. Therefore, the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be the widest scope according to the technical idea defined by the claims.

１，１Ａ，１Ｂ水中ドローン
２送受信アンテナ
２ａ送受信端
３水槽
４有線ケーブル
５制御装置（または操縦器）
６漏洩同軸ケーブル
１０物体
１１ポンプ
１２ポンプケーシング
１３羽根車
１４主軸
１５モータ
１６吸込管
１７吐出管 1, 1A, 1B Underwater drone 2 Transmission / reception antenna 2a Transmission / reception end 3 Water tank 4 Wired cable 5 Control device (or pilot)
6 Leakage coaxial cable 10 Object 11 Pump 12 Pump casing 13 Impeller 14 Main shaft 15 Motor 16 Suction pipe 17 Discharge pipe

Claims

Underwater drone that can move underwater,
At least one transmission / reception antenna installed in a range capable of wireless communication with the underwater drone;
An underwater drone communication system comprising: a control device or a controller connected to the at least one transmission / reception antenna by a wired cable and controlling the underwater drone.

The underwater drone communication system according to claim 1, wherein the at least one transmission / reception antenna is installed in water.

The underwater drone communication system according to claim 1, wherein the at least one transmission / reception antenna and the wired cable are leaky coaxial cables.

The underwater drone communication system according to claim 1, wherein the at least one transmission / reception antenna is mounted on an underwater drone and functions as a mobile antenna, and performs wireless communication between the mobile antenna and the underwater drone. .

The underwater drone communication system according to claim 1 or 2, wherein the underwater drone has a function of autonomously navigating to an area that can be transmitted and received with the at least one transmission / reception antenna.

The underwater drone communication system according to claim 1, wherein the at least one transmission / reception antenna includes a transmission / reception end inserted into a container filled with water to be investigated.

In place of the wired cable connecting the at least one transmission / reception antenna and the control device or the pilot, wireless communication is performed between the at least one transmission / reception antenna and the control device or the steering. The underwater drone communication system according to claim 1.

The underwater drone communication system according to any one of claims 1 to 7, further comprising another underwater drone that performs wireless communication with the underwater drone.

With multiple underwater drones that can move underwater,
A controller or a controller for controlling the plurality of underwater drones,
The control device or the controller establishes wireless communication with at least one of the plurality of underwater drones, and performs wireless communication between at least one underwater drone that has established the wireless communication and another drone, thereby An underwater drone communication system characterized by controlling a plurality of drones.

Each of the plurality of underwater drones stores a self-number, executes a command addressed to itself from the control device or the controller, and receives a command other than addressed to itself, sends the same content to another underwater drone. 10. The underwater drone communication system according to claim 9, wherein re-transmission is performed.

The underwater drone communication system according to claim 9, further comprising another underwater drone that performs wireless communication with at least one of the plurality of underwater drones.