JP4108629B2

JP4108629B2 - Underwater robot operation method and underwater robot operation system

Info

Publication number: JP4108629B2
Application number: JP2004063447A
Authority: JP
Inventors: 敏彦関本
Original assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd; Mitsui E&S Holdings Co Ltd
Current assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd; Mitsui E&S Co Ltd
Priority date: 2004-03-08
Filing date: 2004-03-08
Publication date: 2008-06-25
Anticipated expiration: 2024-03-08
Also published as: JP2005246578A

Description

本発明は、遠隔操縦式水中ロボット（ＲＯＶ）の操縦において、オペレータの負担を軽減でき、かつ、目標物への到達確率を高めることができる水中ロボット操縦方法及び水中ロボット操縦システムに関する。 The present invention relates to an underwater robot operation method and an underwater robot operation system that can reduce the burden on an operator and increase the probability of reaching a target in the operation of a remotely operated underwater robot (ROV).

水中ロボットにより、トンネル内、定置網等の漁網、魚礁、プロペラ、船底、アンカー、岸壁、桟橋、海底等の観察を行う場合に、水中ロボットを水面下に降ろして、船上又は陸上の操縦装置から遠隔操縦して、観察目標に到達させて、テレビカメラやその他の機器により観察を行っている。そして、この目標物への接近は、オペレータ（操縦者）がテレビカメラによる映像を見ながら手元の操作機器を操作して、水中ロボットを遠隔操縦することにより行っている。 When underwater robots are used to observe fishing nets such as tunnels, stationary nets, fish reefs, propellers, ship bottoms, anchors, quay, piers, sea bottoms, etc. They steer to reach the observation target and observe with a TV camera or other equipment. Then, the approach to the target is performed by the operator (operator) operating the operating device at hand while remotely viewing the underwater robot while viewing the video from the television camera.

このテレビカメラによる映像は、視界も狭く、視認可能な距離も透明度や明るさにもよるが一般にはそれ程大きくない。そのため、透明度が悪かったり、目標物が遠方にある場合には視認することが困難な場合が多い。一方、超小型高性能スキャンニングソナーを使用した場合には、水中テレビカメラでは数メートル程度しか見えない真っ暗で濁った状況でも、ソナー位置を中心として最大１００ｍ程度の範囲の海底状況や水中物体を探査できる。 The video from this TV camera has a narrow field of view, and the visible distance is generally not so large, although it depends on transparency and brightness. For this reason, it is often difficult to visually recognize when the transparency is poor or the target is in the distance. On the other hand, when using an ultra-compact high-performance scanning sonar, underwater conditions and underwater objects in the range of up to about 100 m centered on the sonar position, even in a dark and cloudy situation that can only be seen about a few meters with an underwater TV camera. Can be explored.

そのため、水中ロボットにおける広範囲の探査には超音波ソナーが使用されている。この超音波ソナーによる探査では、超音波を発生し、この超音波が水中の物体に反射し戻ってきた時の反射強度と反射時間に基づいて、反射強度をその度合い毎に色分けし、また、反射時間からソナー画面上の位置を算出して、ソナー画像として表現及び表示している。 Therefore, ultrasonic sonar is used for a wide range of exploration in underwater robots. In this ultrasonic sonar exploration, ultrasonic waves are generated, and the reflection intensity is color-coded according to the degree of reflection based on the reflection intensity and reflection time when this ultrasonic wave is reflected back to an object in water, The position on the sonar screen is calculated from the reflection time and expressed and displayed as a sonar image.

そして、水中ロボットに磁気方位コンパス、深度計等を搭載し、これらのセンサからの信号を水上作業船上（又は陸上）に設けた操作盤上に表示して、水上作業船と水中ロボットとの距離、水中ロボットの走行方位を水上作業船に備えたソナー等で探知して、その両方からの信号に基づいて、オペレータの手動操作によって操縦して、水中の目標物へ誘導することが行われている。 The underwater robot is equipped with a magnetic compass, depth meter, etc., and signals from these sensors are displayed on the operation panel provided on the surface of the surface workboat (or on the ground), and the distance between the surface workboat and the underwater robot. Detecting the traveling direction of the underwater robot with a sonar equipped on the surface work boat, and maneuvering it manually by the operator based on the signals from both, and guiding it to the underwater target. Yes.

この場合には、ソナー探査によって目標物を発見しても、その目標物に水中ロボットを到達させるためには、ソナー画面から水中ロボットと目標物との位置関係を計算等で求め、その計算結果の位置関係を基にして水中ロボットの操縦を行う必要がある。しかし、ソナーが水上作業船上にあり、水中ロボットの位置変化がソナー画面の画像に反映されないため、オペレータは、常に、ソナー画面上の目標物位置と、水中ロボットの位置とを頭に入れながら操縦する必要があるので、オペレータの負担が大きく、円滑に目標物に水中ロボットを到達させるためには、オペレータがソナー画面を見ながらの操縦に習熟する必要がある。 In this case, even if a target is discovered by sonar exploration, in order to make the underwater robot reach the target, the positional relationship between the underwater robot and the target is calculated from the sonar screen, and the calculation result It is necessary to operate the underwater robot based on the positional relationship. However, because the sonar is on a surface work boat and the change in position of the underwater robot is not reflected in the image of the sonar screen, the operator always controls the target position on the sonar screen and the position of the underwater robot in mind. Therefore, the burden on the operator is large, and in order for the underwater robot to reach the target smoothly, it is necessary for the operator to become familiar with the operation while watching the sonar screen.

この問題を解決するために、海中の目標物の方向へ水中航走体を誘導するシステムの開発が進められており、その一つとして、水上の作業船の音響機器から発信されるビームを、水中航走体に搭載されたハイドロホンで受信して、この信号と水中航走体に搭載された方位器からの信号とにより航走すべき方位及び侵入角を演算して水中航走体を水中の目標物に向かって効率よく誘導する水中航走体の誘導装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。 In order to solve this problem, the development of a system that guides the underwater vehicle in the direction of the target in the sea is progressing, and as one of them, the beam transmitted from the acoustic equipment of the work boat on the water, The hydrophone installed in the underwater vehicle is used to calculate the heading and the invasion angle that should be navigated based on this signal and the signal from the bearing device installed in the underwater vehicle. An underwater vehicle guidance device that efficiently guides an underwater target has been proposed (see, for example, Patent Document 1).

しかしながら、この水中航走体の誘導装置においては、目標位置を水上作業船側のソナー等で探知した上で、音響機器から水中航走体の航走経路を音響ビームによって示すので、遠距離用のソナーが必要な上、誘導用音響ビームの発生、ハイドロホンによる受信、操縦要素の解析等が必要になるためシステムの規模が大きくなる。そのため、小型水中ロボットによる簡易的な水中探査には向かないという問題がある。 However, in this underwater vehicle guidance device, the target position is detected by the sonar on the surface of the surface work boat, and the traveling path of the underwater vehicle is indicated by an acoustic beam from the acoustic equipment. In addition to the need for sonar, the scale of the system increases because it is necessary to generate a sound beam for guidance, receive it with a hydrophone, and analyze the steering element. Therefore, there is a problem that it is not suitable for simple underwater exploration by a small underwater robot.

また、現状においては、ソナー画像の解析は、水中テレビカメラによる画像とは異なり、画面上の画像が意味するものの判断において、人間の判断が必要とされる。そのため、現状の画像解析技術による目標物の位置の自動判断は難しく、誤認、誤操作を誘因するため、目標物の指定にはオペレータによる指示を必要とするという問題がある。 In addition, in the present situation, the sonar image analysis is different from the image obtained by the underwater television camera, and human judgment is required in determining what the image on the screen means. For this reason, it is difficult to automatically determine the position of the target by the current image analysis technique, and it causes a misrecognition and erroneous operation. Therefore, there is a problem that an instruction from the operator is required for specifying the target.

更に、水中ロボットの操縦は、揺れる船上で行うことが多く、特に、小型の水中ロボットを使用する場合には、小型船で調査する場合が多いので、操作時には船の揺れが大きい場合も考えられ、目標物の位置や目標方位を入力するに際しても、細かい操作無しで簡便に行えるようにする必要がある。
特開昭５７−７１４号公報 In addition, underwater robots are often maneuvered on a swaying ship, especially when a small underwater robot is used. When inputting the position and target direction of the target, it is necessary to be able to perform it easily and without detailed operations.
JP-A-57-714

本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、超音波ソナーで発見した目標物に水中ロボットの進行方向を自動的に向け、目標物への到達を容易することができる水中ロボット操縦方法及び水中ロボット操縦システムを提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and its purpose is to automatically direct the traveling direction of the underwater robot to the target discovered by the ultrasonic sonar to easily reach the target. It is an object of the present invention to provide an underwater robot operation method and an underwater robot operation system.

上記の目的を達成するための本発明の水中ロボット操縦方法は、遠隔操縦式の水中ロボット操縦方法において、水中ロボットに搭載した超音波ソナーにより得られた周囲の状況を、操縦側の表示兼入力装置のタッチパネル画面上に画像で表示し、該画像が映し出された前記タッチパネル画面上がタッチされた場合に、該タッチされた部分の画面上の位置から該タッチされた部分に相当する実際の方位を算定し、該方位に水中ロボットの進行方向を向けるよう自動的に姿勢を制御し、手動操作手段により水中ロボットの移動を行うことを特徴として構成される。 The underwater robot maneuvering method of the present invention for achieving the above object is a remote maneuvering underwater robot maneuvering method, in which the surrounding situation obtained by ultrasonic sonar mounted on the underwater robot is displayed and input on the maneuver side. When an image is displayed on the touch panel screen of the device and the touch panel screen on which the image is projected is touched, an actual orientation corresponding to the touched portion from a position on the screen of the touched portion Is calculated, and the posture is automatically controlled so that the advancing direction of the underwater robot is directed to the direction, and the underwater robot is moved by manual operation means.

超音波ソナー画像を用いることにより、水中テレビカメラでは数メートル程度しか見えない状況でも、遠方の海底状況や水中物体を探査でき、しかも、水中ロボットを中心とする３６０°の周囲の探査ができる。そして、水中ロボットに搭載したソナーで得られる水中ロボットの視点からの画像であるので、水中ロボットと目標物との位置関係が明瞭になり、臨場感が増すと共に、操縦側の位置を考慮する必要が無くなるので、水中ロボットの操縦が著しく容易となる。 By using an ultrasonic sonar image, it is possible to search a distant seabed condition or an underwater object even in a situation where only about a few meters can be seen by an underwater television camera, and further, it is possible to search around 360 ° around an underwater robot. And since it is an image from the viewpoint of the underwater robot obtained with the sonar mounted on the underwater robot, the positional relationship between the underwater robot and the target object becomes clear, and the presence on the pilot side needs to be taken into account As a result, the operation of the underwater robot becomes extremely easy.

そして、タッチパネルを使用し、タッチパネル画面上のソナー画像に映し出された目標物をタッチするだけで目標物を指定できるので、オペレータは、操縦装置を操作しながら、容易に目標物の方向を指定し、その方位データを入力できる。従って、ソナー画面における目標物の判定にオペレータの判断を入れることができ、しかも、揺れ動く船上においても容易に目標物をタッチできるので、簡単に目標物のデータを入力できる。 Since the target can be specified simply by touching the target displayed on the sonar image on the touch panel screen using the touch panel, the operator can easily specify the direction of the target while operating the control device. The direction data can be input. Accordingly, it is possible to input the operator's judgment in the judgment of the target on the sonar screen, and furthermore, since the target can be easily touched even on a swaying ship, the target data can be easily input.

その上、方位角のみを問題にしているので、方位センサと超音波ソナーが有れば良く、非常にシンプルな制御となる。指令方位に、即ち、実際の目標物の方向に、自動的に水中ロボットを回頭させて目標物の方向に向けることができるので、その後は前進操作するだけで、目標物に水中ロボットを誘導して到達させることができる。また、水中ロボットの方向がずれた時は再度タッチにより目標物の方位に向かせることで確実に誘導できる。 In addition, since only the azimuth is a problem, it is sufficient to have an azimuth sensor and an ultrasonic sonar, and the control is very simple. The underwater robot can be automatically turned in the command direction, that is, in the direction of the actual target, so that it can be directed toward the target. Can be reached. In addition, when the direction of the underwater robot is deviated, it can be reliably guided by pointing again to the direction of the target by touching.

なお、ここで、自動回頭までを自動化し、前進を自動化せずに、手動により前進操作するように構成すると、目標物と水中ロボットの間に網等の障害物が有ったりした場合でも、オペレータの前進操作の判断が入るので、この障害物に衝突することを防止できる。但し、障害物が無いような場所では、自動回頭のみらず、前進も自動的に行うように構成してもよい。 In addition, here, if it is configured to automate up to automatic turning and manually advance without automating the advance, even if there is an obstacle such as a net between the target and the underwater robot, Since the judgment of the forward operation of the operator is entered, it is possible to prevent a collision with this obstacle. However, in a place where there is no obstacle, it may be configured not only to automatically turn but also to advance automatically.

そして、上記の目的を達成するための本発明の水中ロボット操縦システムは、遠隔操縦式の水中ロボット操縦システムにおいて、水中ロボットに搭載した超音波ソナーと、前記超音波ソナーにより得られた周囲の状況を画像でタッチパネル画面上に表示する表示兼入力装置と操縦制御手段を備えると共に、前記操縦制御手段が、前記超音波ソナーの探知結果を前記タッチパネル画面上に画像で表示するソナー画像表示手段と、前記画像を表示するタッチパネル画面上のタッチ位置を検出するタッチ位置検出手段と、前記タッチ位置から該タッチ位置に相当する実際の方位を算出する方位算出手段と、該算出した方位に水中ロボットの進行方向を向けるように自動制御する姿勢制御手段と、水中ロボットの移動を行う手動操作手段とを有して構成される。 And the underwater robot control system of the present invention for achieving the above object is a remote control type underwater robot control system, in which an ultrasonic sonar mounted on the underwater robot, and a surrounding situation obtained by the ultrasonic sonar A sonar image display means for displaying the ultrasonic sonar detection result as an image on the touch panel screen. Touch position detection means for detecting a touch position on the touch panel screen for displaying the image, direction calculation means for calculating an actual direction corresponding to the touch position from the touch position, and the progress of the underwater robot in the calculated direction It has posture control means for automatically controlling the direction to be directed and manual operation means for moving the underwater robot. It is.

この構成により、ソナー画像に映し出された目標物をタッチするだけで、水中ロボットを実際の目標物の方向に回頭させて、目標物の方向に向けることができる。つまり、ソナー画面に触れるとその方向に機首を向けるようになる。 With this configuration, it is possible to turn the underwater robot in the direction of the actual target and point it toward the target simply by touching the target displayed on the sonar image. In other words, touching the sonar screen will point the nose in that direction.

また、上記の水中ロボット操縦システムにおいて、前記算出した方位に水中ロボットの方向を自動的に保持する自動方位保持手段を備えて構成すると、より、目標物に接近し易くなる。 Further, in the above-described underwater robot control system, it is easier to approach the target if it is configured to include automatic direction holding means that automatically holds the direction of the underwater robot in the calculated direction.

更に、上記の水中ロボット操縦システムにおいて、前記ソナー画像表示手段が、前記タッチパネル画面上の画像における水中ロボットの位置と方向を固定して表示するように構成すると、水中ロボットの機首の方向とタッチ位置が示す目標物の方位との角度差が、画面上の水中ロボットの機首の方向と水中ロボットの位置とタッチ位置とを結ぶ線の方向との角度差に比例することになり、相対方位を算出することが非常に単純化され、また、この相対方位に水中ロボットに搭載した方位センサで検出された方位を加えることにより、絶対方位を簡単に算出できる。従って、制御アルゴリズムが単純化され、プログラム化が容易となり、また、応答性を高めることができる。 Furthermore, in the above-described underwater robot control system, if the sonar image display means is configured to display the position and direction of the underwater robot in the image on the touch panel screen, the nose direction and touch of the underwater robot are displayed. The angle difference between the target orientation indicated by the position is proportional to the angle difference between the nose direction of the underwater robot on the screen and the direction of the line connecting the position of the underwater robot and the touch position. The absolute azimuth can be easily calculated by adding the azimuth detected by the azimuth sensor mounted on the underwater robot to the relative azimuth. Therefore, the control algorithm is simplified, programming becomes easy, and responsiveness can be improved.

従って、水中ロボットと超音波ソナーとを連動させた自動航行システムとすることができ、超音波ソナーで得られた目標物体へ水中ロボットを容易に誘導できる。 Accordingly, an automatic navigation system in which the underwater robot and the ultrasonic sonar can be linked to each other, and the underwater robot can be easily guided to the target object obtained by the ultrasonic sonar.

本発明に係る水中ロボット操縦方法及び水中ロボット操縦システムによれば、超音波ソナーで得られた周囲の状況を画像で表示したタッチパネル画面上をタッチするだけで、超音波ソナーで発見した目標物に水中ロボットの進行方向を自動的に向けることができ、目標物への到達を容易することができる。そのため、水中ロボットの操縦に習熟させてオペレータの操縦能力を高めなくても、簡単な操縦で容易に目標物へ誘導及び到達することができるようになる。 According to the underwater robot maneuvering method and the underwater robot maneuvering system according to the present invention, the target discovered by the ultrasonic sonar can be obtained by simply touching the touch panel screen displaying the surrounding situation obtained by the ultrasonic sonar. The advancing direction of the underwater robot can be automatically directed, and the target can be easily reached. Therefore, it is possible to easily guide and reach the target with a simple maneuver without having to become familiar with the maneuvering of the underwater robot and improve the maneuvering ability of the operator.

以下図面を参照して本発明に係る水中ロボット操縦方法及び水中ロボット操縦システムの実施の形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of an underwater robot maneuvering method and an underwater robot maneuvering system according to the present invention will be described with reference to the drawings.

図１に示すように、本発明の実施の形態の水中ロボット操縦システム１は、水中ロボット（ビークル）１０と、電源・制御ユニット２０と、モニターユニット３０、及び、水中位置表示ユニット４０を備えて構成される。また、図４〜図６に示すように、超音波ソナー５３と方位センサ（図示しない）を水中ロボット１０に搭載して構成される。この超音波ソナー５３は、超小型高性能スキャンニングソナーで形成され、真っ暗で濁った水中テレビカメラでは数メートル程度しか見えない状況でも、水中ロボット１０を中心として最大１００ｍの範囲の海底状況や水中物体を探査できる。また、方位センサには磁気方位センサやジャイロ方位センサ等を使用できる。 As shown in FIG. 1, the underwater robot control system 1 according to the embodiment of the present invention includes an underwater robot (vehicle) 10, a power supply / control unit 20, a monitor unit 30, and an underwater position display unit 40. Composed. Also, as shown in FIGS. 4 to 6, an ultrasonic sonar 53 and an orientation sensor (not shown) are mounted on the underwater robot 10. This ultrasonic sonar 53 is formed by an ultra-compact high-performance scanning sonar, and even under a situation where only a few meters can be seen with a dark and turbid underwater TV camera, the underwater robot 10 and the underwater situation in the range of up to 100 m centered on the underwater robot 10 You can explore objects. In addition, a magnetic direction sensor, a gyro direction sensor, or the like can be used as the direction sensor.

そして、本発明においては、水中ロボット１０に搭載した超音波ソナー５３と、操縦側に、この超音波ソナー５３により得られた周囲の状況を、画像でタッチパネル画面上に表示する表示兼入力装置（モニター）３１を備え、更に、操縦制御手段Ｃ１にソナートラッキング制御手段Ｃ１０を備えて構成される。 In the present invention, an ultrasonic sonar 53 mounted on the underwater robot 10 and a display and input device (display / input device) that displays, on the touch panel screen, images of surrounding conditions obtained by the ultrasonic sonar 53 on the control side. Monitor) 31, and the steering control means C1 is provided with sonar tracking control means C10.

そして、このソナートラッキング制御手段Ｃ１０は、図２に示すように、超音波ソナー５３により得られた周囲の状況をモニター３１のタッチパネル画面上に画像で表示するソナー画像表示手段Ｃ１１と、画像を表示するタッチパネル画面上のタッチ位置を検出するタッチ位置検出手段Ｃ１２と、タッチ位置からこのタッチ位置に相当する実際の方位を算出する方位算出手段Ｃ１３と、方位センサで検出した水中ロボットの測定方位がこの算出した目標方位になるように水中ロボット１０を自動的に回頭する自動方位回頭手段Ｃ１４と、方位センサで検出した水中ロボットの測定方位が算出した目標方位になるように水中ロボットの方向を自動的に保持する自動方位保持手段Ｃ１５を備えて構成される。 Then, as shown in FIG. 2, the sonar tracking control means C10 displays a sonar image display means C11 that displays the surrounding situation obtained by the ultrasonic sonar 53 as an image on the touch panel screen of the monitor 31, and displays the image. The touch position detecting means C12 for detecting the touch position on the touch panel screen, the orientation calculating means C13 for calculating the actual orientation corresponding to the touch position from the touch position, and the measurement orientation of the underwater robot detected by the orientation sensor Automatic direction turning means C14 for automatically turning the underwater robot 10 so as to obtain the calculated target orientation, and the direction of the underwater robot automatically such that the measured orientation of the underwater robot detected by the orientation sensor becomes the calculated target orientation. The automatic azimuth holding means C15 is provided for holding.

このソナー画像表示手段Ｃ１１は、超音波ソナー５３から出された超音波が水中の物体に反射し、超音波ソナー５３まで戻ってきた時の反射強度と反射時間に基づいて、反射強度をその度合い毎に色分けし、また、反射時間からソナー画面上の位置を算出し、ソナー画面として表現する。また、水中ロボット１０の位置と方向（正面方向、機首方向）を画面上に固定して、例えば、水中ロボット１０の位置を画面の中心に、水中ロボット１０の方向を画面の上方向に固定して、表示するように構成する。 The sonar image display means C11 reflects the reflection intensity based on the reflection intensity and the reflection time when the ultrasonic wave emitted from the ultrasonic sonar 53 is reflected by an object in water and returns to the ultrasonic sonar 53. Each color is classified, and the position on the sonar screen is calculated from the reflection time and expressed as a sonar screen. Also, the position and direction (front direction, nose direction) of the underwater robot 10 are fixed on the screen, for example, the position of the underwater robot 10 is fixed to the center of the screen and the direction of the underwater robot 10 is fixed to the upper direction of the screen. And configured to display.

これにより、水中ロボット１０の機首の方向と目標方位（指示方位）との方位差角である相対方位が、画面上の水中ロボット１０の機首の方向と水中ロボット１０の位置とタッチ位置とを結ぶ線の方向との角度差に比例することになり、相対方位を算出することが非常に単純化される。 As a result, the relative azimuth, which is the azimuth difference between the nose direction of the underwater robot 10 and the target azimuth (instructed azimuth), is the nose direction of the underwater robot 10 on the screen, the position of the underwater robot 10 and the touch position. It is proportional to the angle difference from the direction of the line connecting the two, and the calculation of the relative orientation is greatly simplified.

また、図２に示すように、操縦機能のための操縦制御手段Ｃ１は、この超音波ソナー５３で発見した目標に自動的に方向を向けるソナートラッキング制御手段Ｃ１０以外にも、トリムで１回転する等の特殊な操縦も可能とする手動操作手段Ｃ２０、指示されたトリム角度を自動で保持する自動トリム保持手段Ｃ３０、自動ロール水平保持の姿勢安定機能が働いた状態で手動操縦を可能とするＰＣ制御手段Ｃ４０、設定した深度を保持する自動深度保持手段Ｃ５０、設定した方位を保持する自動方位保持手段Ｃ６０、設定した深度まで自動的に潜航する自動潜降手段Ｃ７０等も有して構成される。 Further, as shown in FIG. 2, the steering control means C1 for the steering function makes one rotation with the trim in addition to the sonar tracking control means C10 that automatically directs the direction to the target found by the ultrasonic sonar 53. Manual operation means C20 that enables special maneuvering such as, automatic trim holding means C30 that automatically holds the instructed trim angle, and PC that enables manual maneuvering while the posture stability function of automatic roll horizontal holding is activated The control means C40, the automatic depth holding means C50 for holding the set depth, the automatic direction holding means C60 for holding the set azimuth, the automatic descent means C70 for automatically diving to the set depth, and the like are also configured. .

次に、この水中ロボット操縦システム１について、より詳細に説明する。 Next, the underwater robot control system 1 will be described in more detail.

図４〜図６に示すように、水中ロボット１０は、遠隔操縦により水中を観察する装置であり、耐食アルミ合金製の円筒状の耐圧殻１１と、その前後に設けられた半球殻で無色透明のアクリルドーム１２ａ，１２ｂとから本体が構成される。この本体に推進用及び姿勢制御用として、耐圧殻１１の中央に左右方向に貫通して１個の横スラスター１３ａが、耐圧殻１１の両サイドに一対の垂直スラスター１３ｂが、また、耐圧殻１１の上部と両サイドの下方に計３個の水平スラスター１３ｃが配置される。 As shown in FIGS. 4 to 6, the underwater robot 10 is a device for observing underwater by remote control, and is colorless and transparent with a cylindrical pressure-resistant shell 11 made of a corrosion-resistant aluminum alloy and hemispherical shells provided at the front and rear thereof. The acrylic dome 12a, 12b constitutes a main body. For the purpose of propulsion and attitude control in the main body, one lateral thruster 13a penetrates the center of the pressure-resistant shell 11 in the left-right direction, a pair of vertical thrusters 13b on both sides of the pressure-resistant shell 11, and the pressure-resistant shell 11 A total of three horizontal thrusters 13c are arranged on the upper side and below both sides.

これらのスラスター１３ａ，１３ｂ，１３ｃは、水中ケーブル６０で繋がっている制御装置２２の信号によって駆動され、水中ロボット１０の方向転換や移動を行う。特に、この水中ロボット１０は、耐潮流性能を向上した自航式ビークルであり、機体のトリム（ピッチ）コントロールにより機首を海底や水底等に向けて、３台の水平スラスター１３ｃの前進力により潜降でき、下降速力が大きいので素早く潮流層を突き切って海底や水底等に到達することができる。また、これらのスラスター１３ａ，１３ｂ，１３ｃにより、機首を上下左右に振ることができるので、曲線的な運動が可能で、起伏の多い海底や水底等の探査も行うことができる。この水中ロボット１０の大きさと重量の一例を上げると、長さが１０５ｃｍ、幅が５４ｃｍ、高さが５４ｃｍで、重量が５４ｋｇ程度である。 These thrusters 13 a, 13 b, and 13 c are driven by signals from the control device 22 connected by the underwater cable 60, and change the direction and move the underwater robot 10. In particular, this underwater robot 10 is a self-propelled vehicle with improved tidal resistance, and the nose is directed toward the seabed or water bottom by trim (pitch) control of the fuselage, and by the forward force of three horizontal thrusters 13c. It is possible to dive and because the descending speed is large, it can quickly penetrate the tidal layer and reach the seabed or the bottom of the water. In addition, the thrusters 13a, 13b, and 13c can swing the nose up, down, left, and right, so that a curved motion is possible, and it is possible to search the sea floor and the water bottom with many undulations. An example of the size and weight of the underwater robot 10 is 105 cm in length, 54 cm in width, 54 cm in height, and about 54 kg in weight.

また、前後のアクリルドーム１２ａ，１２ｂには各種の電子機器が収納されるが、特に、前部のアクリルドーム１２ａ内にはテレビカメラ５１がパンチルト装置５２の上に装備される。このパンチルト装置５２は、テレビカメラ５１のズーム及びパン（旋回）及びチルト（俯仰）を行うための装置である。そして、テレビカメラ５１の視界を照明できるように、前部のアクリルドーム１２ａの外側の斜め上方部分に水中照明灯５５が一対配置される。 Various electronic devices are housed in the front and rear acrylic domes 12a and 12b. In particular, a television camera 51 is mounted on a pan / tilt device 52 in the front acrylic dome 12a. The pan / tilt device 52 is a device for performing zooming, panning (turning) and tilting (elevation) of the television camera 51. Then, a pair of underwater illumination lamps 55 is disposed in an obliquely upper portion outside the front acrylic dome 12a so that the field of view of the television camera 51 can be illuminated.

また、耐圧殻１１の上部に周囲探知用の超音波ソナー（ソナーヘッド）５３と水中ロボットの位置検出用のレスポンダ５４が配置される。なお、図示しないが、深度計、磁気方位測定方式の方位センサ、ビークル内漏水を検知する漏水検知器等のその他必要な機器が装備される。 Further, an ultrasonic sonar (sonar head) 53 for detecting the surroundings and a responder 54 for detecting the position of the underwater robot are disposed on the pressure-resistant shell 11. Although not shown, other necessary devices such as a depth meter, a magnetic orientation measuring direction sensor, and a water leakage detector for detecting water leakage in the vehicle are installed.

そして、耐圧殻１１の下方に、前部バンパー１４ａと後部バンパー１４ｂを備えた耐食アルミ合金製のスキッド１５が設けられ、両サイドにサイドバンパー１６が設けられている。更に、ソナーヘッド５３を保護するためのソナーバンパー１７と、レスポンダ５４を保護するためのレスポンダバンパー１８、水中ロボット１０を吊り上げるための吊り金具１９等が設けられる。 A corrosion-resistant aluminum alloy skid 15 having a front bumper 14a and a rear bumper 14b is provided below the pressure-resistant shell 11, and side bumpers 16 are provided on both sides. Further, a sonar bumper 17 for protecting the sonar head 53, a responder bumper 18 for protecting the responder 54, a hanging metal fitting 19 for lifting the underwater robot 10, and the like are provided.

この水中ロボット１０は、図１に示すように、水中ケーブル６０により電源・制御ユニット２０の制御装置２２に接続されている。この水中ケーブル６０は、光・電力複合ケーブルで形成され、水中ロボット１０への電力供給と、水中ロボット１０と船上（陸上）側に置かれる制御装置２２との間の通信を可能にする。この水中ケーブル６０によって、水中ロボット１０に搭載したテレビカメラ５１の高画質の画像伝送や高品質のデータ送信や操縦・操作信号等は伝送される。 As shown in FIG. 1, the underwater robot 10 is connected to the control device 22 of the power source / control unit 20 by an underwater cable 60. The underwater cable 60 is formed of an optical / power composite cable, and enables power supply to the underwater robot 10 and communication between the underwater robot 10 and the control device 22 placed on the shipboard (land) side. The underwater cable 60 transmits high-quality image transmission, high-quality data transmission, operation / operation signals, and the like of the television camera 51 mounted on the underwater robot 10.

そして、電源・制御ユニット２０は、電源装置２１、制御装置２２とからなり、電源装置２１は、電源装置ケーブルで制御装置２２に接続され、制御装置２２から給電されたＡＣ１００Ｖの電力を水中ロボット１０用の電力に変換して制御装置２２に供給する。この水中ロボット１０用の電力は制御装置２２から水中ケーブル６０を介して水中ロボット１０に供給される。 The power supply / control unit 20 includes a power supply device 21 and a control device 22. The power supply device 21 is connected to the control device 22 through a power supply device cable, and the AC 100 V power fed from the control device 22 is supplied to the underwater robot 10. Is converted into power for use and supplied to the controller 22. The electric power for the underwater robot 10 is supplied from the control device 22 to the underwater robot 10 via the underwater cable 60.

また、制御装置２２は、ＡＣ電源用コード、電源装置２１への給電用ケーブル、主電源スイッチを始め、水中ケーブル用レセプタクル、電源装置ケーブル用レセプタクル、、ジョイスティック装置ケーブル用レセクタプル、テレビカメラ映像出力端子、ＰＣコネクタ、水中位置表示装置コネクタ等を備えて、各該当する機器類に接続可能に形成されている。 The control device 22 includes an AC power cord, a power supply cable to the power supply device 21, a main power switch, an underwater cable receptacle, a power supply cable receptacle, a joystick device cable receptacle, and a TV camera video output terminal. It is provided with a PC connector, an underwater position display device connector and the like so as to be connectable to each corresponding device.

そして、この制御装置２２は、水中ロボット１０の各種機器からの情報を入力すると共に、ジョイスティック装置ケーブルを介してジョイスティック装置２３と接続し、オペレータ（操作員）によって操作されるジョイスティック装置２３からの信号を受けて、情報処理や制御信号の作成を行って、水中ケーブル６０経由で水中ロボット１０に操縦・操作信号を送る。 The control device 22 inputs information from various devices of the underwater robot 10 and is connected to the joystick device 23 via a joystick device cable, and a signal from the joystick device 23 operated by an operator (operator). In response, information processing and control signal generation are performed, and a maneuver / operation signal is sent to the underwater robot 10 via the underwater cable 60.

図７に示すように、このジョイスティック装置２３には、右手ジョイスティックレバー８１と左手ジョイスティックレバー８２とがある。この右手ジョイスティックレバー８１は、前方（ＦＷＤ）側に傾ければ前進、手前（ＲＶＳ）側に傾ければ後進、右（ＣＷ）側に傾ければ右旋回、左（ＣＣＷ）側に傾ければ左旋回するように、水中ロボット１０を操縦できる。なお、どの方向においても指を離すとスプリングリターンで中央に戻る。 As shown in FIG. 7, the joystick device 23 includes a right hand joystick lever 81 and a left hand joystick lever 82. The right-hand joystick lever 81 moves forward when tilted forward (FWD), moves backward when tilted forward (RVS), turns right when tilted right (CW), and tilts left (CCW). For example, the underwater robot 10 can be steered to turn left. Note that when the finger is released in any direction, the spring returns to the center.

また、左手ジョイスティックレバー８２は、モード切り替えスイッチ７６が（Ｔ）トリム制御モードの時、前方（ＤＳＮＤ）側に傾ければ機首下げ回動、手前（ＡＳＮＤ）側に傾ければ機首上げ回動を行い、モード切り替えスイッチ７６が（Ｈ）水平保持モードの時、水平姿勢を保ったまま、レバーを前方（ＤＳＮＤ）側に傾ければ水平潜降、手前（ＡＳＮＤ）に傾ければ水平浮上を行う。また、右（Ｒ）側に傾ければ右移動、左（Ｌ）側に傾ければ左移動するように、水中ロボット１０を操縦できる。なお、前後方向にはスプリングリターンせず、その位置を保持するが、左右方向に関しては指を離すとスプリングリターンで中央に戻る。 Further, when the mode changeover switch 76 is in the (T) trim control mode, the left-hand joystick lever 82 rotates to lower the nose if tilted forward (DSND), and raises the nose if tilted forward (ASND). When the mode changeover switch 76 is in the (H) horizontal holding mode, the horizontal descent is maintained if the lever is tilted forward (DSND) while the horizontal posture is maintained, and the horizontal levitation is achieved if the lever is tilted forward (ASND). I do. Further, the underwater robot 10 can be steered so as to move right when tilted to the right (R) side and to move left when tilted to the left (L) side. In addition, the spring does not return in the front-rear direction and the position is maintained, but in the left-right direction, when the finger is released, the spring returns to the center.

更に、このジョイスティック装置２３には、コントロール回路と照明灯回路をロック状態から解除して水中ロボット１０をコントロール可能にするスタート押ボタン７１、再度ロック状態に戻すストップ押ボタン７２、モニター画面のスーパーインポーズを切り換えるスーパーインポーズ押ボタン７３、水中照明の明るさを調整する調光ボリューム押ボタン７４を手前側に備えている。 Further, the joystick device 23 includes a start push button 71 that enables the underwater robot 10 to be controlled by releasing the control circuit and the illumination lamp circuit from the locked state, a stop push button 72 that returns the lock state to the locked state again, and a super screen monitor screen. A superimpose push button 73 for switching the pose and a light control volume push button 74 for adjusting the brightness of the underwater illumination are provided on the front side.

また、このジョイスティック装置２３の操作盤の奥側には、前（ＤＯＷＮ）側に倒すと下方、手前（ＵＰ）側に倒すと上方に向くように動き、指を離した所で止まるチルトスイッチ７５、前方（Ｔ）側に倒すとトリム制御モードになり、手前（Ｈ）側に倒すと水平潜降のための水平保持モードとなるモード切換スイッチ７６、前方（ＡＵＴＯ）側に倒すと機体のトリム制御、ロール角制御に関して自動制御となり、手前（ＭＡＮ）側に倒すと手動制御となる自動姿勢モード切換スイッチ７７、スイッチを１回倒す毎に自動と手動が切り替わるフォーカス切替スイッチ７８、前方（Ｆ）側に倒すと遠方に、手前（Ｎ）側に倒すと近方に操作できる手動フォーカススイッチ７９、前方（Ｔ）側に倒すとズームインし、手前（Ｗ）側に倒すとズームアウトし、指を離した所で止まるズームスイッチ８０等が配置されている。 Further, on the back side of the operation panel of the joystick device 23, a tilt switch 75 that moves downward when it is tilted forward (DOWN), faces upward when it is tilted forward (UP), and stops when the finger is released. When it is tilted forward (T), it enters the trim control mode, and when it is tilted forward (H), it switches to the horizontal holding mode for horizontal descent. Control and roll angle control are automatic controls. When the switch is tilted to the front (MAN) side, the automatic posture mode switch 77 is switched to manual control, the focus switch 78 is switched between automatic and manual each time the switch is tilted, and forward (F). The manual focus switch 79 that can be operated far away when tilted to the side, zooms in when tilted forward (T), and zoomed when tilted toward the front (W). Utoshi, zoom switch 80 and the like to stop at you release your finger is located.

また、ジョイスティック装置２３には、右側（ＲＩＧＨＴ）を押すと右方向に、左側（ＬＥＦＴ）を押すと左方向に向くように動き、指を離した所で止まる「パン」押ボタン８３、８３及び肩掛用ストラップ取付金具８４、取手８５等が設けられている。 Further, the joystick device 23 is moved to the right when the right side (RIGHT) is pressed, and to the left side when the left side (LEFT) is pressed. A shoulder strap mounting bracket 84, a handle 85, and the like are provided.

次に、モニターユニット３０は、モニター３１、ＶＴＲ３２、ＣＰＵ３３、マイクロホン３４とからなる。このモニタ３１とＣＰＵ３３は、ＰＣコネクタで制御装置２２と接続され、マイクロホン３４はＶＴＲ３２に接続されている。 Next, the monitor unit 30 includes a monitor 31, a VTR 32, a CPU 33, and a microphone 34. The monitor 31 and the CPU 33 are connected to the control device 22 by a PC connector, and the microphone 34 is connected to the VTR 32.

このモニター３１の画面はタッチパネル式となっており操縦側の表示兼入力装置となる。このタッチパネル画面は、ソナー画像表示手段Ｃ１１により、図８に例示するように、例えば、左側にテレビカメラ５１の映像（テレビ画像）、右側に超音波ソナーの映像（ソナー画像）を表示する。このソナー画像は、画面上方が水中ロボット１０の前方、右側が右舷側、左側が左舷側、下方が後方を示すように、水中ロボット１０の位置と方向を画面上に固定して表示される。 The screen of the monitor 31 is a touch panel type and serves as a display and input device on the control side. As shown in FIG. 8, the touch panel screen displays, for example, a video (television image) of the television camera 51 on the left side and an ultrasonic sonar image (sonar image) on the right side by the sonar image display means C11. The sonar image is displayed with the position and direction of the underwater robot 10 fixed on the screen so that the upper side of the screen indicates the front of the underwater robot 10, the right side indicates the starboard side, the left side indicates the port side, and the lower side indicates the rear.

また、左側のテレビ画像内に、深度、方位、トリム角度、日付、時刻等が表示され、テレビ画像の上に、「ＰＣ制御」、「自動潜降」、「深度保持」、「方位保持」等の運用モードを示す欄があり、下には、水中ロボット１０のトリムとロールの角度表示とその傾斜した様子を模式的に示す図がある。また、その右側には、「スナップショット」の文字画面が表示され、これを指で押す（タッチする）と、その時に表示されていたビデオカメラ５１のカメラ映像を静止画像ファイルとして保存すると共に、この静止画であるスナップショット画像を撮影した枚数と共に表示する。これらの左側画面は主に現状を示すための画面である。 In addition, the depth, azimuth, trim angle, date, time, etc. are displayed in the left TV image, and “PC control”, “automatic descent”, “depth maintenance”, “azimuth maintenance” are displayed on the TV image. There is a column showing the operation mode such as, and below, there is a diagram schematically showing the trim and roll angle display of the underwater robot 10 and its tilted state. In addition, on the right side, a character screen of “snapshot” is displayed. When this is pressed (touched) with a finger, the video image of the video camera 51 displayed at that time is saved as a still image file, This snapshot image, which is a still image, is displayed together with the number of shots. These left screens are screens mainly for showing the current state.

また、右側のソナー画像の上には、深度と方位の現在値と目標値を示し、下には、「ソナー稼働」、「ソナーログ」、「ソナー設定」、「ソナートラック」の各ボタンが表示され、また、ソナー画像のための「コントラスト」「ゲイン」「レンジ」の各調整ボタンが表示される。 In addition, on the right side of the sonar image, the current value and target value of the depth and heading are displayed, and below the buttons for “Sonar operation”, “Sonar log”, “Sonar setting”, and “Sonar track” are displayed. In addition, “contrast”, “gain”, and “range” adjustment buttons for the sonar image are displayed.

この「ソナー稼働」では、ソナーのＯＮ／ＯＦＦ操作、「ソナーログ」では、ソナー探知結果の記録、「ソナーの設定」では、解像度と関係するソナーヘッドの旋回速度、ソナーの旋回範囲と基準方位、カラー又は白黒を選択できる描画モード等の設定ができ、「ソナートラック」では、ソナートラッキング制御手段Ｃ１０によるソナートラッキング機能のＯＮ／ＯＦＦ操作ができる。また、「コントラスト」操作では、反射強度即ち画面上に表示される色の階調幅を変更することができる。「ゲイン」操作では反射に対する感度の強弱を変更することができる。「レンジ」操作では探査範囲を変更することができる。なお、水中ロボット１０を海底や水底等に着底させると位置保持が簡単で安定したソナー画像（映像）を得ることができる
そして、ソナー画面右下に示された「ソナートラック」ボタンを押すと、ソナー画面で見つけた目標をタッチするだけで、水中ロボット１０がその目標の方向に自動的に向き、その方位を保持するソナートラッキング機能のＯＮ／ＯＦＦが切り替わる。ＯＮの場合には「ソナートラック」ボタンの枠に「ＯＮ」が表示され、ＯＦＦの場合には「ＯＦＦ」が表示される。 In this “sonar operation”, the sonar ON / OFF operation is performed. In the “sonar log”, the sonar detection result is recorded. In the “sonar setting”, the sonar head turning speed related to the resolution, the sonar turning range and the reference direction, A drawing mode or the like in which color or black and white can be selected can be set. In the “sonar track”, the sonar tracking control means C10 can turn on / off the sonar tracking function. In the “contrast” operation, the reflection intensity, that is, the gradation width of the color displayed on the screen can be changed. In “Gain” operation, the sensitivity to reflection can be changed. In the “Range” operation, the search range can be changed. If you place the underwater robot 10 on the seabed or the bottom of the sea, you can obtain a stable sonar image (video) that is easy to hold and press the “Sonar Track” button shown at the bottom right of the sonar screen. By simply touching the target found on the sonar screen, the underwater robot 10 automatically faces in the direction of the target and the ON / OFF of the sonar tracking function for maintaining the direction is switched. “ON” is displayed in the frame of the “sonar track” button when ON, and “OFF” is displayed when OFF.

ソナートラッキングＯＮで、このソナートラッキング機能が有効な時には、ソナー画像表示手段Ｃ１１により、超音波ソナー５３により得られた周囲の状況をモニター３１のタッチパネル画面上に画像で表示するソナー画面上の任意の場所をオペレータが指で触ると、タッチ位置検出手段Ｃ１２によりタッチパネル画面上のタッチ位置を検出し、方位算出手段Ｃ１３によりタッチ位置からタッチ位置に表示された画像の目標物の方位を算出し、、即ち、タッチ位置からこのタッチ位置に相当する実際の方位を算出し、その方位を目標方位として認識し、自動方位回頭手段Ｃ１４により、この認識した目標方位に向くように水平スラスター１３ｃ等を操作して、水中ロボット１０を旋回し機首をその目標方位に向けるように制御され、向いた後は、自動方位保持手段Ｃ１５によりその目標方位を保持するように制御される。機首の方向がその目標方位になるように制御されるので、その結果、水中ロボット１０の旋回に従って、ソナー画面は順次更新され、目標が水中ロボット１０の正面となる。なお、この実施の形態の制御では、前進を自動で行わず、つまり、自動で指定位置に移動せず、目標物までの移動はジョイスティック操作で行うように構成される。これにより、オペレータの前進操作の判断を介入させて、目標物と水中ロボットの間に網等の障害物が有ったりした場合でも、この障害物に衝突することを防止できる。 When the sonar tracking function is valid when the sonar tracking is ON, the sonar image display means C11 displays an arbitrary situation on the sonar screen for displaying the surrounding situation obtained by the ultrasonic sonar 53 on the touch panel screen of the monitor 31. When the operator touches the place with a finger, the touch position detection unit C12 detects the touch position on the touch panel screen, the direction calculation unit C13 calculates the orientation of the target of the image displayed at the touch position from the touch position, That is, the actual azimuth corresponding to the touch position is calculated from the touch position, the azimuth is recognized as the target azimuth, and the horizontal thruster 13c is operated by the automatic azimuth turning means C14 so as to face the recognized target azimuth. The underwater robot 10 is turned and controlled so that the nose is directed to its target direction. Is controlled to maintain the target direction by the automatic orientation holding means C15. Since the direction of the nose is controlled to be the target orientation, as a result, the sonar screen is sequentially updated as the underwater robot 10 turns, and the target becomes the front of the underwater robot 10. In the control of this embodiment, the forward movement is not automatically performed, that is, the movement to the target is not performed automatically, and the movement to the target is performed by the joystick operation. Thereby, even if there is an obstacle such as a net between the target and the underwater robot by intervening the judgment of the forward operation by the operator, it is possible to prevent the obstacle from colliding with the obstacle.

そして、そのジョイスティック操作の後は、「追従」モードの場合は、ジョイスティック操作で左右旋回して方位を変更すると目標値は操作を止めた直後の方位に追従する。このときソナートラキング機能は有効であるが、目標方位が操作を止めた直後の方位に変更される。そのため、再度ソナー画面から目標位置を押して方位を設定する必要がある。 After the joystick operation, in the “follow” mode, when the joystick operation turns left and right to change the direction, the target value follows the direction immediately after the operation is stopped. At this time, the sonar tracking function is effective, but the target orientation is changed to the orientation immediately after the operation is stopped. Therefore, it is necessary to set the azimuth by pressing the target position again from the sonar screen.

また、「設定」モードの場合は、ジョイスティック操作で左右旋回して方位を変更するとソナートラキング機能は無効となる。再度、ソナートラキングを続ける場合には、有効にすると共に、ソナー画面から目標位置を押して方位を設定する必要がある。 In the “setting” mode, the sonar tracking function is disabled when the joystick is operated to turn left and right to change the direction. In order to continue sonar tracking again, it is necessary to enable it and to set the heading by pressing the target position from the sonar screen.

運用の終了には、画面左下隅の「終了」ボタンを指で押すと「システム終了確認」画面が表示されるので、必要な操作をして終了する。 To end the operation, press the “end” button in the lower left corner of the screen with your finger to display the “system end confirmation” screen.

このソナートラッキングの制御を制御フローで示したのが、図３である。この図３の制御フローを説明すると、ソナートラッキングＯＮとなり、この制御フローがスタートすると、ステップＳ１１でタッチパネル上に超音波ソナー５３により得られた周囲の状況が画像で表示し、この表示を所定の時間（タッチの有無を判定するインターバルに関係する時間）の間継続した後、次のステップＳ１２に行き、タッチパネル上にタッチが有ったか否か、即ち、有無を判定する。 FIG. 3 shows this sonar tracking control in a control flow. The control flow of FIG. 3 will be described. When the sonar tracking is turned on and this control flow is started, the surrounding situation obtained by the ultrasonic sonar 53 is displayed as an image on the touch panel in step S11. After continuing for a period of time (time related to the interval for determining the presence or absence of a touch), the process goes to the next step S12 to determine whether or not there is a touch on the touch panel, that is, the presence or absence.

ステップＳ１２でタッチパネル画面上へのオペレータのタッチが有ったと判定された場合は、ステップＳ１３に行き、タッチパネル画面上の画像の水中ロボット１０の位置（厳密には超音波ソナー５３の位置）を原点とするタッチ位置（直角座標（Ｘ，Ｙ），あるいは、極座標（ｒ，θ））を検出する。そして、次のステップＳ１４でそのタッチ位置（Ｘ，Ｙ）から、そのタッチ位置（Ｘ，Ｙ）に表示されていた画像の目標物の水中ロボット１０に対する相対方位θを算出する。この相対方位θは、直角座標（Ｘ，Ｙ）からはθ＝ｔａｎ^-1（Ｘ／Ｙ）となり、極座標（ｒ，θ）からは、そのθとなる。なお、直角座標から求める相対方位θは、ＸとＹの正負により、０°〜３６０°（又は−１８０°〜１８０°等）の全周方位の一つとする。 If it is determined in step S12 that the operator touches the touch panel screen, the process goes to step S13, and the position of the underwater robot 10 in the image on the touch panel screen (strictly, the position of the ultrasonic sonar 53) is the origin. The touch position (rectangular coordinates (X, Y) or polar coordinates (r, θ)) is detected. In the next step S14, the relative orientation θ of the target of the image displayed at the touch position (X, Y) with respect to the underwater robot 10 is calculated from the touch position (X, Y). The relative azimuth θ is θ = tan ⁻¹ (X / Y) from the rectangular coordinates (X, Y), and is θ from the polar coordinates (r, θ). In addition, the relative azimuth | direction (theta) calculated | required from a right-angled coordinate shall be one of the perimeter directions of 0 degrees-360 degrees (or -180 degrees-180 degrees etc.) by the sign of X and Y.

そして、次のステップＳ１５で、この算出された相対方位θから、タッチされた表示画面の時における方位センサによって検出された水中ロボット１０の方位θｒを加えて絶対方位θａを算出して、この絶対方位θａを目標方位θ０として記憶し、ステップＳ１６に行く。また、ステップＳ１２でタッチが無かったと判定された場合は、そのままステップＳ１６に行く。 In the next step S15, the absolute direction θa is calculated from the calculated relative direction θ by adding the direction θr of the underwater robot 10 detected by the direction sensor at the time of the touched display screen. The direction θa is stored as the target direction θ0, and the process goes to step S16. If it is determined in step S12 that there is no touch, the process directly proceeds to step S16.

ステップＳ１６では、水中ロボット１０に搭載した方位センサの出力である方位θｒが目標方位θ０になるように、左右２つの水平スラスタ１３ｃ、又は、必要に応じて各スラスタ１３ａ，１３ｂ，１３ｃをフィードバック制御して、水中ロボット１０の機首がこの目標方位θ０を向くように自動回頭制御を行う。また、既に目標方位θ０に向いている場合には、これを保持するように自動方位保持制御を行う。これらの自動回頭制御又は自動方位保持制御となるフィードバック制御（方位制御）を所定の時間（タッチの有無を判定するインターバルに関係する時間）の間行ってからステップＳ１１に戻る。 In step S16, feedback control is performed on the left and right horizontal thrusters 13c or, if necessary, the thrusters 13a, 13b, and 13c so that the orientation θr, which is the output of the orientation sensor mounted on the underwater robot 10, becomes the target orientation θ0. Then, automatic turning control is performed so that the nose of the underwater robot 10 faces the target orientation θ0. In addition, when the heading is already in the target orientation θ0, automatic bearing holding control is performed so as to hold it. The feedback control (azimuth control), which is the automatic turning control or the automatic azimuth holding control, is performed for a predetermined time (time related to the interval for determining the presence or absence of touch), and then the process returns to step S11.

このステップＳ１１〜ステップＳ１６を繰り返すが、ジョイスティック操作により方位の変更があった場合、及び、「終了」ボタンが押された場合には、割り込みを生じて、この制御フローを終了する。なお、ステップＳ１１のソナーによって得られた周囲の状況の画像表示及びステップＳ１６の方位制御は、実質上また実際上は、このステップＳ１１〜ステップＳ１６の間継続され、適宜更新されながら画像表示が連続的に行われ、また、方位制御も連続的に行われる。ここでは制御の順序を分かり易くするため、ステップ表示で説明している。 Steps S11 to S16 are repeated. However, when the azimuth is changed by the joystick operation and when the “end” button is pressed, an interrupt is generated and the control flow is ended. It should be noted that the image display of the surrounding situation obtained by the sonar in step S11 and the azimuth control in step S16 are substantially and practically continued during these steps S11 to S16, and the image display is continued while being updated as appropriate. In addition, the azimuth control is continuously performed. Here, in order to make the order of control easy to understand, a step display is used for explanation.

そして、ＶＴＲ３２は、テレビカメラ５１の画像や超音波ソナー５３等のモニター３１の表示画面を記録するためのものであり、マイクロホン３４は、オペレータ等の陸上音声をこのＶＴＲ３２へ録音するためのものである。また、ＣＰＵ３３は電源スイッチ、リセットスイッチ、ＭＯドライブ、ＣＤドライブ、キーボードコネクタ、マウスコネクタ等を備えて形成され、制御装置２２の制御等の機能を分担する。 The VTR 32 is for recording the image of the TV camera 51 and the display screen of the monitor 31 such as the ultrasonic sonar 53, and the microphone 34 is for recording the land sound of the operator or the like to the VTR 32. is there. The CPU 33 includes a power switch, a reset switch, an MO drive, a CD drive, a keyboard connector, a mouse connector, and the like, and shares functions such as control of the control device 22.

そして、水中位置表示ユニット４０は、傾斜計４１、ＧＰＳ受信機４２、水中ロボット１０に搭載されたレスポンダ５４からの信号を受けるトランジューサ４３、このトランジューサ４３を水面下に吊り下げるトランジューサ吊下金具４４、トランジューサ吊下金具４４を固定する吊下金具固定台４５、ノートパソコン４６を備えて構成され、水中ロボット１０の水中位置をトランジューサ４３及びＧＰＳ受信機４２等の出力から特定し、モニター３１に表示すると共に、ノートパソコン４６に水中ロボット１０の絶対位置を表示する装置である。この水中位置表示ユニット４０により、水中ロボット１０の水中位置を確認できる。 The underwater position display unit 40 includes an inclinometer 41, a GPS receiver 42, a transducer 43 that receives a signal from a responder 54 mounted on the underwater robot 10, and a transducer suspension that suspends the transducer 43 below the surface of the water. A bracket 44, a suspension bracket fixing base 45 for fixing the transducer suspension bracket 44, and a notebook computer 46. The underwater position of the underwater robot 10 is identified from the outputs of the transducer 43 and the GPS receiver 42, It is a device that displays the absolute position of the underwater robot 10 on the notebook computer 46 while displaying on the monitor 31. With this underwater position display unit 40, the underwater position of the underwater robot 10 can be confirmed.

この水中ロボットの操縦システム１及び操縦方法によれば、超音波ソナー５３で探知した結果を画像で表示したタッチパネル画面上をタッチするだけで、超音波ソナー５３で発見した目標物に水中ロボット１０の進行方向を自動的に向けることができ、目標物への到達を容易することができる。 According to the underwater robot maneuvering system 1 and the maneuvering method, the target detected by the ultrasonic sonar 53 is touched on the touch panel screen on which the result detected by the ultrasonic sonar 53 is displayed as an image. The direction of travel can be directed automatically, and reaching the target can be facilitated.

本発明の実施の形態に係る水中ロボット操縦システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the underwater robot control system which concerns on embodiment of this invention. 水中ロボットの操縦制御手段の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the operation control means of an underwater robot. ソナートラッキング制御の制御フローの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the control flow of sonar tracking control. 水中ロボットの側面図である。It is a side view of an underwater robot. 水中ロボットの平面図である。It is a top view of an underwater robot. 水中ロボットの正面図である。It is a front view of an underwater robot. 水中ロボット操縦用のジョイスティック装置の操作盤の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the operating panel of the joystick apparatus for underwater robot control. モニター画面の例を示す図である。It is a figure which shows the example of a monitor screen.

Explanation of symbols

１水中ロボット操縦システム
１０水中ロボット
２０電源・制御ユニット
２２制御装置
２３ジョイスティック装置
３０モニターユニット
３１表示兼入力装置（モニター）
４０水中位置表示ユニット
５３超音波ソナー
Ｃ１操縦制御手段
Ｃ１０ソナートラッキング制御手段
Ｃ１１ソナー画像表示手段
Ｃ１２タッチ位置検出手段
Ｃ１３方位算出手段
Ｃ１４自動方位回頭手段
Ｃ１５自動方位保持手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Underwater robot control system 10 Underwater robot 20 Power supply / control unit 22 Control device 23 Joystick device 30 Monitor unit 31 Display and input device (monitor)
40 Underwater position display unit 53 Ultrasonic sonar C1 Steering control means C10 Sonar tracking control means C11 Sonar image display means C12 Touch position detection means C13 Direction calculation means C14 Automatic azimuth turning means C15 Automatic azimuth holding means

Claims

In the remotely operated underwater robot operation method, the surrounding situation obtained by the ultrasonic sonar mounted on the underwater robot was displayed as an image on the touch panel screen of the display and input device on the operation side, and the image was displayed. When the touch panel screen is touched, the actual orientation corresponding to the touched part is calculated from the position of the touched part on the screen, and the underwater robot is automatically directed to the direction. A method for maneuvering an underwater robot, wherein the posture is controlled and the underwater robot is moved by manual operation means.

In a remotely controlled underwater robot operation system, an ultrasonic sonar mounted on the underwater robot, a display / input device that displays an image of a surrounding situation obtained by the ultrasonic sonar on a touch panel screen, and an operation control means are provided. In addition, the operation control means includes a sonar image display means for displaying the ultrasonic sonar detection result as an image on the touch panel screen, and a touch position detection means for detecting a touch position on the touch panel screen for displaying the image. , An azimuth calculating means for calculating an actual azimuth corresponding to the touch position from the touch position, an attitude control means for automatically controlling the advancing direction of the underwater robot toward the calculated azimuth, and moving the underwater robot. An underwater robot control system comprising a manual operation means.

The underwater robot control system according to claim 2, further comprising automatic direction holding means for automatically holding the direction of the underwater robot in the calculated direction.

The underwater robot operating method according to claim 1 , wherein the display and input device displays the position and direction of the underwater robot in the image on the touch panel screen in a fixed manner.