JP6955568B2 - 遠隔操作型無人潜水機及びその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、潜水機の分野に関し、具体的には、光通信を採用する潜水機及びその制御方法に関する。

ダイバー又は水泳愛好者は通常、水中で美しい景色や記念の意味を有することを見つけた時に写真を撮って記録しようとする。一般的に、彼らは水中カメラを持ち運んで記録する。しかし、このような撮像方式は、自分と背景とを完全に融合することができず、自分自身を美しい景色に溶け込ませることができない。そのため、仲間に自分を撮像してもらったり、又は有線式水中ロボットに撮像してもらうしかない。

現在、通常の遠隔操作型無人潜水機（ＲＯＶ、Ｒｅｍｏｔｅｌｙ Ｏｐｅｒａｔｅｄ ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ Ｖｅｈｉｃｌｅ）は、ＲＯＶ本体とケーブルで接続され、端末コントローラでＲＯＶの運動を制御する。この方式は、ユーザーがケーブルを介してＲＯＶの制御を行うことを必要とし、ケーブルが絡み合ったり、結ばれたりしやすく、持ち運びが不便である。

一方、本発明は遠隔操作型無人潜水機に関し、該遠隔操作型無人潜水機は、
撮像ユニット及び制御ユニットを有する本体と、
本体に設置されるパワーユニットと、
ユーザーの身体に装着され、明るさが異なる複数の光学制御信号を送信することができるビーコンユニットと、を含み、
前記制御ユニットは、前記本体の運動姿勢を調整するように、前記撮像ユニットによって得られた前記光学制御信号に基づいて前記パワーユニットが当該光学制御信号に応答するように制御する。

本発明のいくつかの実施形態において、前記ビーコンユニットは前記複数の光学制御信号を異なる周波数で点滅するように送信することができる。

本発明のいくつかの実施形態において、前記制御ユニットには複数の前記ビーコンユニットの特定の運動軌跡に対応する形状がプリセットされており、前記形状と前記本体の対応する運動とが対応付けられ、前記撮像ユニットによって得られた前記ビーコンユニットの運動軌跡が、プリセットされた形状に一致する場合、前記制御ユニットは、前記本体を対応する運動をするように制御する。

本発明のいくつかの実施形態において、ビーコンユニットとして発光するストリップライトを利用し、ストリップライトの明るさが異なる切替を、異なる光学制御信号の変換とし、又はストリップライトの異なる運動軌跡を識別することを切替指令とする。例えば、ストリップライトの速い点滅を自動追跡指令とし、遅い点滅を固定ホバーリング指令とする。このような方法は、目標物と背景物を明確に区別し、光学制御信号に対する環境の干渉を排除することができる。

本発明のいくつかの実施形態において、前記パワーユニットは複数あり、また、前記本体の異なる位置に設置され、前記制御ユニットは、前記本体の運動姿勢を調整するように、前記撮像ユニットによって得られた前記光学制御信号に基づいて、対応するパワーユニットをそれに応答するように制御する。

本発明のいくつかの実施形態において、前記遠隔操作型無人潜水機は、前記本体に設置され、潜水深度と前記本体のホバーリング姿勢を感知するためのセンサーユニットを含む。

一方、本発明は、遠隔操作型無人潜水機の制御方法に関し、以下を含む：
ユーザーの身体に装着されるビーコンユニットが、異なる明るさで複数の光学制御信号を送信するステップと、
遠隔操作型無人潜水機の本体に設置される制御ユニットが、前記本体の運動姿勢を調整するように、撮像ユニットによって得られた前記光学制御信号に基づいて、前記パワーユニットを当該光学制御信号に応答するように制御するステップ。

本発明のいくつかの実施形態において、前記ビーコンユニットは複数の光学制御信号を異なる周波数で点滅するように送信する。

本発明のいくつかの実施形態において、前記制御ユニットには複数の前記ビーコンユニットの特定の運動軌跡に対応する形状がプリセットされており、当該形状と前記本体の対応する運動とが対応付けられ、前記撮像ユニットによって得られた前記ビーコンユニットの運動軌跡が、プリセットされた形状に一致する場合、前記制御ユニットは前記本体が対応する運動をするように制御する。

本発明のいくつかの実施形態において、前記ビーコンユニットが追跡指令の光学制御信号を送信し、そして前記ビーコンユニットが前記撮像ユニットの焦点位置に位置する場合、前記制御ユニットは、前記本体が前記ビーコンユニットを追跡して運動するように、前記パワーユニットが対応する応答をするように制御し、
前記ビーコンユニットが追跡指令の光学制御信号を送信し、そして前記ビーコンユニットが前記撮像ユニットの焦点位置に位置しない場合、前記制御ユニットは、まず、前記ビーコンユニットが前記撮像ユニットの焦点位置に位置するように、前記パワーユニットが対応する応答を行うように制御し、次に、前記本体が前記ビーコンユニットを追跡して運動するように、前記パワーユニットが対応する応答を行うように制御する。

本発明のいくつかの実施形態において、前記ビーコンユニットが定点ホバーリングの光学制御信号を送信した場合、前記本体が対応する位置に定点ホバーリングするように、前記制御ユニットは、前記撮像ユニットによって得られた前記光学制御信号に基づいて、前記パワーユニットが対応する応答を行うように制御し、センサーユニットが感知した潜水深度及び前記本体のホバーリング姿勢が前記定点ホバーリングの光学制御信号との間に誤差が存在する場合、前記制御ユニットは、前記パワーユニットが対応する補正動作をするように制御する。

本発明の一実施形態に係る遠隔操作型無人潜水機の通信概略図である。 本発明の一実施形態に係る自動追跡制御信号による遠隔操作型無人潜水機の動作フローチャートである。 本発明の実施の形態に係る定点ホバーリング制御信号による遠隔操作型無人潜水機の動作フローチャートである。 本発明の一実施形態に係る前後進制御信号による遠隔操作型無人潜水機の動作フローチャートである。

本発明の目的、技術的解決手段、及び利点をより明確にさせるため、以下に図面及び具体的な実施例を参照しながら本発明についてさらに詳しく説明する。添付図面に本発明の実施例が示されているが、本発明は多様な形態で実施されることが可能であり、ここに記載された実施例に限定されるものではないと理解すべきである。逆に、本発明をより十分に理解し、本発明の範囲を当業者に完全に伝えるために、これらの実施例を提供する。

図１に示すように、本発明のいくつかの実施形態は遠隔操作型無人潜水機を提供し、該遠隔操作型無人潜水機は、撮像ユニット１１及び制御ユニットを有する本体１と、本体１に設置されるパワーユニット１２と、ユーザーの身体（例えば、手首）に装着されるビーコンユニット２と、を備える。

ビーコンユニット２は明るさが異なる複数の光学制御信号を送信することができる。撮像ユニット１１は該光学制御信号を収集して制御ユニットに送信し、制御ユニットは、本体１の動作姿勢を調整するように、該光学制御信号に基づいてパワーユニット１２を該光学制御信号に応答を行うように制御する。

ビーコンユニット２は、複数の光学制御信号を異なる周波数で点滅するように送信することができる。

本発明のいくつかの実施形態において、制御ユニットには、複数のビーコンユニットの特定の運動軌跡に対応する形状（例えば、三角形軌跡、円形軌跡、正方形軌跡等）がプリセットされており、上記形状と本体１の対応する運動とが対応付られる。撮像ユニット１１によって得られたビーコンユニット２の運動軌跡が、プリセットされた形状に一致する場合、制御ユニットは、本体１が対応する運動をするようにパワーユニット１２を制御する。

上記パワーユニット１２は、複数あり、本体１の異なる位置に設置される。本実施形態ではパワーユニット１２が四つあり、それぞれ本体１の首端と尾端に設置される垂直方向推進器、及び本体１の左右両側の翼上に設置される水平方向推進器である。制御ユニットは、本体１の動作姿勢を調整するように、撮像ユニット１１によって得られた光学制御信号に基づいて、対応するパワーユニット１２をそれに応答を行うように制御する（例えば、左側水平方向推進器を起動すると、本体は右側に回転し、先端垂直方向推進器を起動すると、本体はピッチアップする）。

本発明のいくつかの実施形態において、本体１には潜水深度と本体のホバーリング姿勢を感知するためのセンサーユニットを取付けることができる。

図２〜４に示すように、本発明はさらに遠隔操作型無人潜水機の制御方法を提供し、以下を含む、
ユーザーの身体に装着されるビーコンユニット２が、異なる明るさで複数の光学制御信号を送信するステップと、
遠隔操作型無人潜水機の本体１上に設置される制御ユニットが、本体の動作姿勢を調整するように、撮像ユニット１１によって得られた光学制御信号に基づいて、パワーユニット１２を当該光学制御信号に応答するように制御するステップ。

ビーコンユニット２は複数の光学制御信号を異なる周波数で点滅するように送信する。

本発明のいくつかの実施形態において、制御ユニットには複数のビーコンユニット２の特定の運動軌跡に対応する形状がプリセットされており、形状と本体の対応する運動とが対応付けられている。撮像ユニット１１によって得られたビーコンユニット２の運動軌跡が、プリセットされた形状に一致する場合、制御ユニットは本体１を対応する運動をするように制御する。

ビーコンユニット２が追跡指令の光学制御信号を送信し、そしてビーコンユニット２が撮像ユニット１１の焦点位置に位置する場合、制御ユニットは、本体１がビーコンユニット２を追跡して運動するように、パワーユニット１２が対応する応答をするように制御する。ビーコンユニット２が追跡指令の光学制御信号を送信し、そしてビーコンユニット２が撮像ユニット１１の焦点位置に位置しない場合、制御ユニットは、まず、ビーコンユニット２が撮像ユニット１１の焦点位置に位置するように、パワーユニット１２が対応する応答を行うように制御し、次に、本体１が前記ビーコンユニットを追跡して運動するように、パワーユニット１２が対応する応答を行うように制御する。

図２を参照すると、具体的には、制御ユニットは光学制御信号を受信して追跡プログラムを実施し始める。まず、ビーコンユニット２が撮像ユニット１１の中心位置に位置するか否かを判断し、ビーコンユニット２が中心位置の左側に位置する場合、右側推進器は水を後方に押し、左側推進器は水を前方に押して、迅速な左折を実現し、ビーコンユニット２を撮像ユニット１１の中心位置に位置させる。ビーコンユニット２が中心位置の右側に位置する場合、左側推進器は水を後方に押し、右側推進器は水を前方に押して、迅速な右折を実現し、ビーコンユニット２を撮像ユニット１１の中心位置に位置させる。ビーコンユニット２が中心位置の上方に位置する場合、前後両推進器は水を下方に押して、迅速な浮上を実現し、ビーコンユニット２を撮像ユニット１１の中心位置に位置させる。ビーコンユニット２が中心位置の下方に位置する場合、前後両推進器は水を上方に押して、迅速な潜水を実現し、ビーコンユニット２を撮像ユニット１１の中心位置に位置させる。

図３を参照すると、ビーコンユニット２が定点ホバーリングの光学制御信号を送信した場合、制御ユニット１２は、本体１が対応する位置に定点ホバーリングするように、撮像ユニット１１によって得られた光学制御信号に基づいて、パワーユニット１２が対応する応答を行うように制御する。この時、センサーユニットが感知した潜水深度及び本体のホバーリング姿勢が、定点ホバーリングの光学制御信号との間に誤差が存在する場合、制御ユニットは、パワーユニット１２を対応する補正動作を行うように制御する。

図４を参照すると、ビーコンユニット２が前進又は後退の光学制御信号を送信すると、制御ユニットはパワーユニット１２を制御して本体１を対応する距離又は時間を前進又は後退させる。該前進又は後退の距離又は時間に誤差が存在する場合、制御ユニットは対応する補正動作を行うようにパワーユニット１２を制御する。

本発明が提供する遠隔操作型無人潜水機及びその制御方法は、外部から送信される光学制御信号を受信することにより対応する動作を行うことができ、定点ホバーリング、自動追跡、浮上、潜水、見下ろし、見上げ、左折、右折、前進などの機能を実現し、ケーブルを採用して制御する場合に発生する絡み合う現象を避けることができる。同時に、本遠隔操作型無人潜水機は複数の拡張可能なインターフェースを有し、水中カメラ、水中照明灯、レーザー、赤外線、音響装置への搭載を実現できる。

最後に説明すべきことは、以上の実施形態は本発明の技術的解決手段を説明するためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は実施形態を参照して詳しく説明されているが、当業者であれば、本発明の技術的解決手段の精神及び範囲から逸脱することなく、本発明の技術的解決手段に対して修正或いは等価置換を行うことは、いずれも本発明の請求範囲に含まれることを理解すべきである。

Claims (8)

1. 撮像ユニット及び制御ユニットを有する本体と、
   本体に設置されるパワーユニットと、
   ユーザーの身体に装着され、明るさが異なる複数の光学制御信号を送信することができるビーコンユニットと、を含み、
   前記制御ユニットは、前記本体の運動姿勢を調整するように、前記撮像ユニットによって得られた前記光学制御信号に基づいて前記パワーユニットが当該光学制御信号に応答するように制御し、
   前記制御ユニットには、複数の前記ビーコンユニットの特定の運動軌跡に対応する形状がプリセットされており、前記形状と前記本体の対応する運動とが対応付けられ、
   前記撮像ユニットによって得られた前記ビーコンユニットの運動軌跡が、プリセットされた形状に一致する場合、前記制御ユニットは、前記本体が対応する運動をするように制御することを特徴とする遠隔操作型無人潜水機。
2. 前記ビーコンユニットは前記複数の光学制御信号を異なる周波数で点滅するように送信することができることを特徴とする請求項1に記載の遠隔操作型無人潜水機。
3. 前記パワーユニットは複数あり、また、前記本体の異なる位置に設置され、
   前記制御ユニットは、前記本体の運動姿勢を調整するように、前記撮像ユニットによって得られた前記光学制御信号に基づいて、対応するパワーユニットがそれに応答するように制御することを特徴とする請求項１または２に記載の遠隔操作型無人潜水機。
4. 前記本体に設置され、潜水深度と前記本体のホバーリング姿勢を感知するためのセンサーユニットを含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の遠隔操作型無人潜水機。
5. ユーザーの身体に装着されるビーコンユニットが、異なる明るさで複数の光学制御信号を送信するステップと、
   遠隔操作型無人潜水機の本体に設置される制御ユニットが、前記本体の運動姿勢を調整するように、撮像ユニットによって得られた前記光学制御信号に基づいて、前記本体に設置されるパワーユニットが当該光学制御信号に応答するように制御するステップと、を含み、
   前記制御ユニットには、複数の前記ビーコンユニットの特定の運動軌跡に対応する形状がプリセットされており、当該形状と前記本体の対応する運動とが対応付けられ、
   前記撮像ユニットによって得られた前記ビーコンユニットの運動軌跡が、プリセットされた形状に一致する場合、前記制御ユニットは前記本体が対応する運動をするように制御することを特徴とする遠隔操作型無人潜水機の制御方法。
6. 前記ビーコンユニットは複数の光学制御信号を異なる周波数で点滅するように送信することを特徴とする請求項５に記載の遠隔操作型無人潜水機の制御方法。
7. 前記ビーコンユニットが追跡指令の光学制御信号を送信し、そして前記ビーコンユニットが前記撮像ユニットの焦点位置に位置する場合、前記制御ユニットは、前記本体が前記ビーコンユニットを追跡して運動するように、前記パワーユニットが対応する応答をするように制御し、
   前記ビーコンユニットが追跡指令の光学制御信号を送信し、そして前記ビーコンユニットが前記撮像ユニットの焦点位置に位置しない場合、前記制御ユニットは、まず、前記ビーコンユニットが前記撮像ユニットの焦点位置に位置するように、前記パワーユニットが対応する応答を行うように制御し、次に、前記本体が前記ビーコンユニットを追跡して運動するように、前記パワーユニットが対応する応答を行うように制御することを特徴とする請求項５または６に記載の遠隔操作型無人潜水機の制御方法。
8. 前記ビーコンユニットが定点ホバーリングの光学制御信号を送信した場合、前記制御ユニットは、前記本体が対応する位置に定点ホバーリングするように、前記撮像ユニットによって得られた前記光学制御信号に基づいて、前記パワーユニットが対応する応答を行うように制御し、
   センサーユニットが感知した潜水深度及び前記本体のホバーリング姿勢が前記定点ホバーリングの光学制御信号との間に誤差が存在する場合、前記制御ユニットは、前記パワーユニットが対応する補正動作をするように制御することを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の遠隔操作型無人潜水機の制御方法。

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