JP6238266B1

JP6238266B1 - 水上移動体

Info

Publication number: JP6238266B1
Application number: JP2017110508A
Authority: JP
Inventors: 保則泉; 健太川野
Original assignee: 株式会社ニチギ
Priority date: 2017-06-04
Filing date: 2017-06-04
Publication date: 2017-11-29
Anticipated expiration: 2036-10-05
Also published as: JP2018058570A

Abstract

【課題】護岸等の点検等に適し、方向転換が容易で移動方向に制限がなく、狭い箇所でも使用でき、対象物に接触しても損傷することがなく、近接での点検等を可能にする。【解決手段】対象機器を設置するための対象機器設置体（１）と、該対象機器設置体（１）に浮力を付与する浮力部材を取り付けるための浮力部材取付体（２）と、該対象機器設置体（１）及び浮力部材取付体（２）に対して同軸上であって中心に位置する軸体（３）と、推進力を得るための推進体（４）とを備え、前記対象機器設置体（１）が、進行方向監視ユニット（１１１）を設置した第１基板（１１）と、対象機器ユニット（１２１）を設置した第２基板（１２）とを備え、前記対象機器設置体（１）と前記浮力部材取付体（２）とが、相互に独立して動くように構成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、水上移動体に関する。

護岸や水中に施工された橋脚等の構造物の点検や調査、検査等の際に、特許文献１に記載のような小型船舶を用いる方法及び装置が提案されている。

すなわち、特許文献１には、小型船舶において重心近傍に姿勢制御機能付き撮像装置を取り付け、前記小型船舶を航行させつつ、該小型船舶のローリング、ピッチング、ヨーイングおよび上下動を検知して前記撮像装置の撮像部の姿勢および高さを略一定に保ちながら港湾構造物の対象部分を連続で撮像し、前記撮像した画像を連結して展開画像を作成する処理をして、前記対象部分の劣化を診断することを特徴とする港湾構造物の劣化診断方法に加えて、ローリングを検知可能なローリングセンサと、ピッチングを検知可能なピッチングセンサと、ヨーイングを検知可能なヨーイングセンサと、上下動を検知可能な上下動センサと、前記ローリングセンサが検知したローリングを相殺する方向に回転可能な第１駆動軸と、前記ピッチングセンサが検知したピッチングを相殺する方向に回転可能な第２駆動軸と、前記ヨーイングセンサが検知したヨーイングを相殺する方向に回転可能な第３駆動軸と、前記上下動センサが検知した上下動を相殺するように上下動可能な上下動手段と、港湾構造物の対象部分を連続で撮像しつつ、前記第１駆動軸、前記第２駆動軸、前記第３駆動軸および前記上下動手段により、港湾構造物に対する姿勢と対象部分に対する高さの揺動が吸収される撮像部と、前記撮像した画像を連結して展開画像を作成する処理をして、前記対象部分の劣化を診断する制御部とを有し、小型船舶の重心近傍に取り付けられることを特徴とする姿勢制御機能付き撮像装置が記載されている。

該特許文献１に記載の姿勢制御機能付き撮像装置は、小型船舶に取り付けて使用するものであるため、次のような課題を有していた。
方向転換等が容易ではなく、移動方向に制限があるため、方向転換のための空間に余裕がないような狭い箇所では使用できないことがある。
原則として、損傷防止のため対象物への接触は避ける必要があり、近接して点検等をすることができない。

従って、護岸等の点検等に適し、方向転換が容易で移動方向に制限がなく、狭い箇所でも使用でき、対象物に接触しても損傷することがなく、近接して点検等を可能にする手段が望まれていた。

本発明の課題を解決するための手段は、下記のとおりである。

第１に、
対象機器を設置するための対象機器設置体と、
該対象機器設置体に浮力を付与する浮力部材を取り付けるための浮力部材取付体と、
該対象機器設置体及び浮力部材取付体に位置する軸体と、
推進力を得るための推進体とを備え、
前記対象機器設置体と前記浮力部材取付体とが、相互に独立して動くことを特徴とする、水上移動体。
ここで、対象機器とは、撮影のためのカメラユニット、点検作業のためのアームユニット、塗装作業のための塗装ユニット等、各種の作業用のユニットに対応したものである。
前記対象機器設置体としては、水面上に位置するものが好ましいが、水中に設置することもできる。
水面上に位置する対象機器設置体の場合には、該対象機器設置体の下に、浮力部材取付体を位置させることが好ましい。
前記浮力部材としては、ドーナツ形状物であることが好ましく、例えば、ゴムチューブや強化ビニールによる浮輪や、発泡スチロールを浮輪状に加工したもの等を利用できる。
また、前記軸体は、対象機器設置体及び浮力部材取付体に対して、同軸上であって、かつ、中心に位置するようにすることが好ましい。
前記推進体は、軸体と同軸の推進体取付軸に設置するものであり、左右に独立して制御可能なものとすることが好ましく、水中に設置したスクリュー、水中へのエアの噴出による水流手段、水上に設置したプロペラ、空気中へのエアの噴出による風流手段等により動作するものを採用することができる。
第２に、
前記対象機器設置体が、進行方向監視ユニットを設置した第１基板と、対象機器ユニットを設置した第２基板とを備え、
前記第１基板と前記第２基板とが、相互に独立して動くことを特徴とする、前記第１に記載の水上移動体。
前記第１基板に設置する進行方向監視ユニットは、水上移動体を離れた場所から操作する遠隔操作者が、進行方向の画像や障害物を確認できるように進行方向確認用カメラによって構成することができる。
この際、遠隔操作は、推進体の動きのコントロールユニットとは別に、対象機器の動きのコントロールユニットを設け、各コントロールユニットを別々の者が操作することが好ましいが、一つのコントロールユニットで、一人の操作者が推進体の動きと対象機器の動きとを同時にコントロール可能なように構成することもできる。
前記第２基板に設置する対象機器ユニットは、例えば、撮影のためのカメラユニットの場合には、観察対象物を撮影するためのジンバル構造で位置の保持が可能な対象物撮影用カメラによって構成することができる。
該第２基板に設置する対象機器ユニットは、第１基板に対して自由に回転可能なように、回転制御手段を有することが好ましい。
該回転制御手段は、対象機器ユニットの回転制御を、軸体と同軸の回転軸に取り付けたプーリと組み合わせるベルトを介したサーボモータによって行うものである。
第３に、
前記推進体として、左右が独立に動作するスクリューを備えたことを特徴とする、前記第１または第２に記載の水上移動体。

本発明によれば、以下の効果を奏することができる。

推進体の動きとは別に、対象機器設置体と浮力部材取付体とが相互に独立して動くので、護岸等の点検等に適し、方向転換が容易で移動方向に制限がなく、狭い箇所でも使用でき、特に対象物に接触しても損傷する心配がないため、極めて近接での点検等を可能にする。
ここで、推進体の動きのコントロールユニットとは別に、対象機器の動きのコントロールユニットを設け、各コントロールユニットを別々の者が操作する場合には、推進体の操作者は作業箇所に近づけることに専念して操作することができ、また、対象機器の操作者は対象となる作業に集中して操作を行うことが可能となる。

また、進行方向監視ユニットを設置した第１基板と、前記対象機器ユニットを設置した第２基板とが、相互に独立して動くように構成することで、進行方向に影響されず対象物をとらえ続けることが可能となるので、潮流による影響を受け難くなり、的確な検査等をすることが可能となる。

さらに、推進体として左右が独立に動作するスクリューを備えることで、左右のスクリューの正回転の強弱や、逆回転の組み合わせにより、前後左右の３６０°全ての方向に移動させることが可能となるので、細かい進行方向の制御が可能となる。

加えて、浮力部材として、ドーナツ形状物を使用することで、浮力部材が護岸等に接触しつつ移動しても、回転することで接触力を開放するので、損傷をより効果的に防ぐことが可能となる。

本発明の水上移動体の斜視図である。本発明の水上移動体の正面図である。本発明の水上移動体の対象機器ユニットの正面図である。本発明の水上移動体の浮力部材取付体及び推進体の概略図である。

以下、本発明を実施するための形態を、図面を参照しつつ具体的に説明する。
ここで、添付図面において同一の部材には同一符号を付しており、また重複した説明は省略されている。
なお、ここでの説明は本発明が実施される一形態であることから、本発明は該当形態に限定されるものではない。

本発明に係る水上移動体は、図１に示すように、使用の際に、水面上に位置する撮影機器ユニットを設置するための対象機器設置体１と、該対象機器設置体１の下方に位置し該対象機器設置体１に浮力を付与する浮力部材を取り付けるための浮力部材取付体２と、該対象機器設置体１及び浮力部材取付体２に対して同軸上であって中心に位置する軸体３と、該軸体３と同軸の推進体取付軸４１（図２参照）に取り付けられた推進力を得るための推進体４とを備えている。
前記対象機器設置体１と前記浮力部材取付体２とは、共通の軸体３を有するが、相互に独立して動くように構成されている。
すなわち、対象機器設置体１と推進体４との動きは連動するが、浮力部材取付体２は推進体４の動きに影響されず、自由に動くように構成されている。

前記対象機器設置体１は、進行方向監視ユニット１１１を設置した第１基板１１と、撮影機器ユニットである対象機器ユニット１２１を設置した第２基板１２とを備えている。
該第１基板１１は、推進体４と連動し、推進体４の操作によって、前後及び方向の制御を可能とするものである。

前記進行方向監視ユニット１１１は、水上移動体を離れた場所から操作する遠隔操作者が、無線や有線で進行方向の画像や障害物を確認できるように進行方向確認用カメラによって構成することができる。
該進行方向監視ユニット１１１の進行方向確認用カメラは、第１基板１１の縁から突出する取付板１１２の先端下面側に、ジンバル構造で常に垂直位置を保つように取り付けられている。
図中、１１３は、取付板１１２の後端上面側に取り付けられたＧＰＳユニットである。

前記第２基板１２に設置する対象機器ユニット１２１は、ジンバル構造によって位置の保持が可能な対象物撮影用カメラによって構成することができる。
該第２基板１２に設置する対象機器ユニット１２１は、第１基板１１に対して自由に回転可能なように、図示は省略する回転制御手段を有している。
該回転制御手段は、対象機器ユニット１２１の回転制御を、図示は省略するが、軸体と同軸の回転軸に取り付けたプーリと組み合わせるベルトを介したサーボモータによって行うものである。
すなわち、第１基板１１と第２基板１２とは、相互に独立して動くように構成されている。

前記対象機器ユニット１２１は、図３に示すように、距離測定センサとして一組の超音波センサ１２１１と、スイッチでオンオフが可能で通常は常時照射することで計測基準の設定を可能とする一組のガイドレーザ照射モジュール１２１２と、撮影タイミングを知らせるタイミングレーザ照射モジュール１２１３と、静止画撮影用の一眼レフカメラの写真撮影用レンズ１２１４と、撮影の際に光るフラッシュ１２１５と、動画撮影用の小型ビデオカメラの動画レンズ１２１６と、スイッチでオンオフが可能で撮影方向を照らすために通常は常時点灯する高輝度ＬＥＤライト１２１７とが、取付基板１２１８の所定位置に取り付けられている。

前記超音波センサ１２１１は、送波器と受波器とで構成され、送波器から超音波を対象物に向けて発信し、その反射波を受波器で受信することにより、撮影対象物までの距離を測定するものである。
本発明では、超音波センサ１２１１を一組用い、中心付近に配置された写真撮影用レンズ１２１４の左右に各々配置することで、写真撮影用レンズ１２１４の左側部分と右側部分とにおける、撮影対象物との距離を各々測定可能としている。
距離の計算などは、図示は省略するマイコンユニットによって行われる。

前記一組のガイドレーザ照射モジュール１２１２は、一組の超音波センサ１２１１の下方に、各々配置され、一組のオレンジ色のレーザポインタを撮影対象物に常時示すことで、計測基準の設定を可能としたものである。
すなわち、一組のオレンジ色のレーザポインタ間の距離は、前記一組のガイドレーザ照射モジュール１２１２の取り付け間隔と等しくなるので、撮影対象物に表れたひび割れなどの長さの推測が容易となる。

前記タイミングレーザ照射モジュール１２１３は、写真撮影用レンズ１２１４の下方に位置する動画レンズ１２１６に隣接して配置され、一組の超音波センサ１１によって測定された左右部分における測定対象物との距離が等しくなった際に、撮影のタイミング１２１２を示す緑色のレーザポインタを照射するものである。

前記写真撮影レンズ１２１４は、図示は省略する一眼レフカメラに取り付けられたもので、ズーム機能付のものである。

前記フラッシュ１２１５は、写真撮影用レンズ１２１４に隣接して設置されており、一眼レフカメラに連動し、シャッターが押された際に発光するものである。
前記動画レンズ１２１６は、図示は省略する動画撮影用の小型ビデオカメラのレンズ部分である。

前記高輝度ＬＥＤライト１２１７は、スイッチでオンオフが可能で、タイミングレーザ照射モジュール１２１３及び動画レンズ１２１６を間に挟むように２個ずつ、合計４個が配置されている。

浮力部材取付体２は、図１、図２、図４（ａ）に示すように、使用の際に、水中下に位置する小円板２１と、水面上に位置する大円板２２とを有し、中心に軸体３が位置している。
小円板２１と、その上方に位置する大円板２３とは、軸体３の周囲に配置された３本の支持棒２３によって接続されている。

小円板２１の下面側には、１２０度の間隔毎に、中心から周囲に向かって３つの細長板状の突出支持片２４が取り付けられている。
各突出支持片２４の先端側には、浮力部材としてゴムチューブによるドーナツ状の浮輪２５（図２参照）を支持するためにＵ字状の支持部材２６が取り付けられている。

図２中、２７は、大円板２２に設置した対象機器設置体１を覆う透明カバーであり、使用の際に対象機器設置体１に水滴等がかかるのを防ぐものである。

推進体４は、使用の際に水中に位置し、軸体３と同軸の推進体取付軸４に設置するものであり、左右が独立に動作するスクリュー４２を備えている。
なお、図示は省略するが、水中に位置する推進体４に、水中カメラ及び照明機器としてのＬＥＤライトを設けることで、水面下に存在するロープ等の障害物の回避が可能となる。
図４に示すように、左右のスクリュー４２の間には、細長長方形状の水流制御板４３が取り付けられている。
該水流制御板４３によって、左右のスクリュー４２の回転差で方向をコントロールする際に、回転停止後に惰性で動いてしまうのを、水の抵抗により防ぐことが可能となるので、方向のコントロールが容易になる。
また、左右のスクリュー４２を同じ回転速度に調節することで直進させる場合も、前記水流制御板４３によって、直進安定性を高めることが可能となる。

次に、本実施形態にかかる水上移動体の作用効果について説明する。

該水上移動体は、図示は省略する、リモートコントロール機器により、移動及び対象機器ユニットを制御し、対象物の検査、撮影等を行うものである。

浮輪２５を設置した状態で、水面に浮かべると、対象機器設置体１の部分が水上に位置し、左右２個のスクリュー４２を備えた推進体４が水中に位置する。
検査対象物近傍に移動するには、進行方向を進行方向監視ユニット１１１のカメラで確認しつつ、左右２個のスクリュー４２を同時に同じ回転力で動かすことで、水上移動体自体が前進する。

ここで、検査対象物に接近する際に、仮に浮輪２５が護岸等に接触しても、浮力部材取付体２が自由に回転するので、接触力を回転力として逃がすことができ、進行方向を保ちつつ、接触による損傷を防ぐことが可能となる。
また、船型の船体が方向転回できないような狭い場所でも、左右のスクリュー４２の回転力を制御することで、その場での方向転換や、方向の微妙な制御が可能となる。

さらに、進行方向監視ユニット１１１が取り付けられた第１基板１１とは別に、対象機器ユニット１２１が取り付けられた第２基板１２の制御が可能なので、進行方向とは別に、例えば、撮影用のカメラを動かすことが可能となり、その結果、撮影対象物に対する十分な検査、観察、撮影が可能となる。

本発明に係る水上移動体は、移動方向が自在であることに加え、浮力部材取付体に取り付けた浮力部材に接触しても、接触力を回転力として逃がすことで損傷しないので、護岸や水中に施工された橋脚等の検査等に用いる他に、海や川等の水辺の警備用に用いることもできる。
また、災害時には、川などで取り残された救助者に、ロープ等を届けることを可能となる。
さらに、下水管などの閉鎖空間の水路にも、進入して作業することが可能となる。

１対象機器設置体
１１第１基板
１１１進行方向監視ユニット
１１２取付板
１１３ＧＰＳユニット
１２第２基板
１２１対象機器ユニット
１２１１超音波センサ
１２１２ガイドレーザ照射モジュール
１２１３タイミングレーザ照射モジュール
１２１４写真撮影用レンズ
１２１５フラッシュ
１２１６動画レンズ
１２１７高輝度ＬＥＤライト
１２１８取付基板
２浮力部材取付体
２１小円板
２２大円板
２３支持棒
２４突出支持片
２５浮輪
２６支持部材
２７透明カバー
３軸体
４推進体
４１推進体取付軸
４２スクリュー
４３水流制御板

特開２０１２−３７３６１号公報

Claims

対象機器を設置するための対象機器設置体と、
該対象機器設置体に浮力を付与するドーナツ形状物である浮力部材を取り付けるための浮力部材取付体と、
推進力を得るための推進体とを備え、
前記対象機器設置体と前記浮力部材取付体とは、相互に独立して動くように構成され、
前記浮力部材取付体は、使用の際に、水中下に位置する円板と、水面上に位置する円板とを有し、中心に軸体が位置し、
前記対象機器設置体と前記浮力部材取付体とは、共通の軸体を有することを特徴とする、水上移動体。