JP7247002B2 - 充電ステーション、及び充電ステーションの制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、充電ステーション、及び充電ステーションの制御方法に関する。

近年、海洋調査や海洋開発において、自律型無人潜水機（ＡＵＶ（Ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ Ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ Ｖｅｈｉｃｌｅ））が活躍の場を広げている。
自律型無人潜水機は、ケーブルに繋がれておらず、自動で航行するため、広範囲の調査が可能である。しかし、自律型無人潜水機は、バッテリで駆動されるため、活動時間が制限される。また、水中から自律型無人潜水機を引き上げて、バッテリを交換する作業は、非常に煩雑である。

特許文献１には、洋上浮体から水中に吊り下げられた充電ステーションを用いて、水中で自律型無人潜水機のバッテリを充電する技術が開示されている。

特開２０１７－０７１２６５号公報

自律型無人潜水機が充電ステーションに近づき充電するためには、充電ステーションが所定の座標（目標位置）及び所定の向きになっている必要がある。

しかしながら、特許文献１に開示された充電ステーションでは、波や潮流より洋上浮体が流された際、充電ステーションの実際の位置及び向きを所定の位置（目標座標）及び所定の向きに修正するための機構が設けられていない。
このため、充電ステーションの実際の座標及び向きが目標座標及び所定の向きから大きくずれてしまう可能性があった。

そこで、本発明は、充電ステーションの実際の座標及び向きが目標座標及び所定の向きとなるように調整可能な充電ステーション、及び充電ステーションの制御方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一態様に係る充電ステーションによれば、水上に浮く浮体と、前記浮体に設けられ、前記浮体を前後左右に移動させるアクチュエータと、前記浮体に対する位置が規制された状態で水中に配置され、自律型無人潜水機のバッテリを非接触で充電する給電部と、前記浮体に設けられ、外部機器から送信される前記浮体の現在位置に関する情報を受信する位置情報受信部と、前記アクチュエータを制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、アクチュエータを制御するアクチュエータ制御部と、前記自律型無人潜水機から充電準備信号を受信した際、給電モードを選択し、前記充電準備信号を受信していない間、待機モードを選択するモード選択部と、前記給電モード時に前記浮体がいるべき座標である目標座標と前記外部機器から送信される前記浮体の実際の座標との間におけるずれ量を取得する座標ずれ量取得部と、前記ずれ量が第１の誤差閾値を超えたか否かを判定するとともに、前記ずれ量が前記第１の誤差閾値よりも小さい第２の誤差閾値を超えたか否かを判定し、判定結果を判定信号として前記アクチュエータ制御部に送信する座標誤差判定部と、前記給電モード時の前記浮体の向きである所定の向きと前記浮体の実際の向きとの差を取得するとともに、前記浮体の向きの差に関する情報を前記アクチュエータ制御部に送信する方位差取得部と、を有し、前記アクチュエータ制御部は、前記待機モード時において、前記ずれ量が前記第１の誤差閾値を超えた際に前記ずれ量を前記第１の誤差閾値内に収め、前記浮体の実際の向きを前記所定の向きにするとともに、前記ずれ量が前記第１の誤差閾値よりも小さい第２の誤差閾値内に収まるように、前記アクチュエータの動作を制御するとともに、前記給電モード時において、前記浮体の実際の座標が前記目標座標になるとともに、前記浮体の実際の向きが前記所定の向きとなるように、前記アクチュエータをフィードバック制御する。

本発明によれば、待機モード時において、目標座標と外部機器から送信される浮体の実際の座標との間におけるずれ量が第１の誤差閾値を超えた際にずれ量を第１の誤差閾値に収め、浮体の実際の向きを所定の向きにするとともに、ずれ量が第１の誤差閾値よりも小さい第２の誤差閾値に収まるように、アクチュエータの動作を制御するアクチュエータ制御部を有することで、給電モードに切り替わる前の状態において、充電ステーションの実際の座標及び向きが目標座標及び所定の向きから大きくずれることを抑制できる。
また、待機モードにおいて、ずれ量が第１の誤差閾値内に収まっている期間は、アクチュエータを停止させることが可能となるため、アクチュエータの駆動に必要な電力を低減することができる。

さらに、給電モード時において、アクチュエータ制御部により、浮体の実際の座標が前記目標座標になるとともに、浮体の実際の向きが所定の向きとなるように、アクチュエータをフィードバック制御することで、充電ステーションの所定の位置に自律型無人潜水機を精度良く接続させることができる。
また、待機モード時において、充電ステーションの実際の座標及び向きが目標座標及び所定の向きから大きくずれることを抑制することで、充電準備信号を受信した際、短時間で充電ステーションの実際の座標及び向きを目標座標及び所定の向きにすることができる。

また、上記本発明の一態様に係る充電ステーションにおいて、前記浮体に設けられ、前記浮体の回転角速度を検出するジャイロセンサを備えてもよい。

このように、浮体の回転角速度を検出するジャイロセンサを備えることで、浮体の回転角速度に基づいて、現在の浮体の向きを求めることが可能となる。これにより、現在の浮体の向きと所定の向きとを比較することが可能となるので、浮体の向きのずれ量を取得することができる。

また、上記本発明の一態様に係る充電ステーションにおいて、前記アクチュエータ制御部は、前記待機モード時において、前記ずれ量が前記第１の誤差閾値に収まった後、前記浮体の実際の向きを所定の向きとし、その後、前記ずれ量が前記第１の誤差閾値よりも小さい誤差範囲である第２の誤差閾値に収まるように、前記アクチュエータの動作を制御してもよい。

このように、ずれ量を第１の誤差閾値に収めた後、浮体の実際の向きが所定の向きとなるように、アクチュエータの駆動を制御することで、ずれ量を第１の誤差閾値よりも小さい第２の誤差閾値内に収めることができる。

また、上記本発明の一態様に係る充電ステーションにおいて、前記浮体の下面側に、上端が固定され、前記浮体の下方に延びる支持棒と、前記支持棒に固定された安定ひれと、を備え、前記給電部は、前記安定ひれの内側に配置させてもよい。

このような構成とされた支持棒及び安定ひれを備えることで、充電ステーションの揺れを抑制することができる。
また、安定ひれの内側に給電部を配置させることで、自律型無人潜水機のバッテリを非接触で充電することができる。

また、上記本発明の一態様に係る充電ステーションにおいて、前記モード選択部は、前記待機モード時において一定時間経過した際に、前記給電モードを選択してもよい。

このように、待機モード時において一定時間経過した際に、給電モードを選択することで、待機モードの期間が長い場合でも待機モード中に充電ステーションの座標及び向きが目標座標及び所定の向きから大きくずれることを抑制できる。

また、上記本発明の一態様に係る充電ステーションの制御方法において、水上に浮く浮体と、前記浮体に設けられ、前記浮体を前後左右に移動させるアクチュエータと、前記浮体に対する位置が規制された状態で水中に配置され、自律型無人潜水機のバッテリを非接触で充電する給電部と、前記浮体に設けられ、外部機器から送信される前記浮体の現在位置に関する情報を受信する位置情報受信部と、前記アクチュエータを制御する制御装置と、を備える充電ステーションの制御方法であって、待機モード時において、給電モード時に前記浮体がいるべき座標である目標座標と前記外部機器から送信される前記浮体の実際の座標との間におけるずれ量が第１の誤差閾値を超えたか否かを判定する第１のステップと、前記待機モード時において、前記ずれ量が前記第１の誤差閾値を超えたと判定された際、前記ずれ量が前記第１の誤差閾値に収まるように、前記アクチュエータを駆動させる第２のステップと、前記待機モード時において、前記ずれ量が前記第１の誤差閾値に収まった後に、前記浮体の実際の向きが前記給電モード時の前記浮体の所定の向きとなるように、前記アクチュエータを駆動させる第３のステップと、前記待機モード時において、前記第３のステップ後に、前記ずれ量が前記第１の誤差閾値よりも小さい誤差範囲である第２の誤差閾値に収まるように、前記アクチュエータの動作を制御する第４のステップと、を備え、前記給電モード時において、前記浮体の実際の座標が前記目標座標になるとともに、前記浮体の実際の向きが前記所定の向きとなるように、前記アクチュエータをフィードバック制御する。

このように、待機モード時において、ずれ量が第１の誤差閾値を超えたと判定された際、ずれ量が第１の誤差閾値に収まるように、アクチュエータを駆動させる第２のステップと、待機モード時において、ずれ量が第１の誤差閾値に収まった後に、浮体の実際の向きが給電モード時の浮体の所定の向きとなるように、アクチュエータを駆動させる第３のステップと、待機モード時において、第３のステップ後に、ずれ量が第１の誤差閾値よりも小さい誤差範囲である第２の誤差閾値に収まるように、アクチュエータの動作を制御する第４のステップと、を有することで、給電モードに切り替わる前の状態において、充電ステーションの実際の座標及び向きが目標座標及び所定の向きから大きくずれることを抑制できる。
また、待機モードにおいて、ずれ量が第２の誤差閾値内から第１の誤差閾値内に収まっている期間は、アクチュエータを停止させることが可能となるため、アクチュエータの駆動に必要な電力を低減することができる。

さらに、給電モード時において、浮体の実際の座標が目標座標になるとともに、浮体の実際の向きが所定の向きとなるように、アクチュエータをフィードバック制御する第３のステップを有することで、充電ステーションの所定の位置に自律型無人潜水機を精度良く接続させることができる。
また、上述したステップを有することで、待機モード時において、充電ステーションの実際の座標及び向きが目標座標及び所定の向きから大きくずれることを抑制することが可能となる。これにより、充電ステーションが充電準備信号を受信した際、短時間で充電ステーションの実際の座標及び向きを目標座標及び所定の向きにすることができる。

また、上記本発明の一態様に係る充電ステーションの制御方法において、前記浮体の実際の向きは、ジャイロセンサが検出する前記浮体の回転角速度に基づいて取得してもよい。

このように、ジャイロセンサが検出する浮体の回転角速度を利用することで、浮体の実際の向きを取得することができる。

また、上記本発明の一態様に係る充電ステーションの制御方法において、前記待機モード時において一定時間経過した際に、前記給電モードを選択してもよい。

このように、待機モード時において一定時間経過した際に、給電モードを選択することで、待機モードの期間が長い場合でも待機モード中に充電ステーションの座標及び向きが目標座標及び所定の向きから大きくずれることを抑制できる。

本発明によれば、充電ステーションの実際の座標及び向きが目標座標及び所定の向きとなるように調整可能することができる。

本発明の実施形態に係る充電ステーションが水中に浮いた状態を上面側から視た平面図である。 図１に示す充電ステーションを側面視（Ａ視）した図である。 図１に示す制御装置の機能ブロック図である。 図３に示すモード選択部が行う処理を説明するための図である。 図３に示す制御装置が待機モード時に行う処理を説明するためのフローチャートである。 図５に示すＳ１０で行う処理を説明するためのフローチャートである。 図５に示すＳ１１で行う処理を説明するためのフローチャートである。 図３に示す制御装置が実装されるコンピュータの構成を示すブロック図である。

以下、図面を参照して本発明を適用した実施形態について詳細に説明する。

（実施形態）
図１～図３を参照して、本発明の実施形態に係る充電ステーション１０について説明する。図１において、Ｘ方向は充電ステーション１０を構成する浮体１１の長さ方向、Ｙ方向は充電ステーション１０を構成する浮体１１の幅方向をそれぞれ示している。
図２において、Ｚ方向は図１に示すＸ方向及びＹ方向に対して直交する水１の深さ方向を示している。図１～図３において、同一構成部分には、同一符号を付す。

充電ステーション１０は、浮体１１と、アクチュエータ１３～１６と、支持棒２１と、
安定ひれ２３，２４（複数の安定ひれ）と、トランスポンダ２８と、ソーラパネル３１と、蓄電池３２と、ジャイロセンサ３３と、位置情報受信部３５と、制御装置３７と、を有する。

浮体１１は、矩形とされており、水１上（例えば，海上）に浮かんでいる。浮体１１は、上面１１ａと、下面１１ｂと、側面１１Ａ～１１Ｄと、を有する。
上面１１ａは、水１から露出されている。下面１１ｂは、水１に覆われている。
側面１１Ａ，１１Ｂは、Ｘ方向に配置されている。側面１１Ｃ，１１Ｄは、Ｙ方向に配置されている。

アクチュエータ１３，１４は、側面１１Ａに設けられている。アクチュエータ１３，１４は、Ｙ方向に間隔を空けて配置されている。アクチュエータ１３，１４は、制御装置３７と電気的に接続されており、制御装置３７により駆動が制御される。
アクチュエータ１３，１４としては、例えば、スラスタやプロペラ等を用いることが可能である。

なお、本実施形態では、一例として、側面１１Ａにアクチュエータ１３，１４を設けた場合を例に挙げて説明したが、側面１１Ａではなく、側面１１Ｂにアクチュエータ１３，１４を設けてもよい。

アクチュエータ１５，１６は、側面１１Ｃに設けられている。アクチュエータ１５，１６は、Ｘ方向に間隔を空けて配置されている。アクチュエータ１５，１６は、制御装置３７と電気的に接続されており、制御装置３７により駆動が制御される。
アクチュエータ１５，１６としては、例えば、スラスタやプロペラ等を用いることが可能である。
上述したアクチュエータ１３～１６は、浮体１１を前後左右に移動させる。

なお、本実施形態では、一例として、側面１１Ｃにアクチュエータ１５，１６を設けた場合を例に挙げて説明したが、側面１１Ｃではなく、側面１１Ｄにアクチュエータ１５，１６を設けてもよい。

支持棒２１は、浮体１１の下面１１ｂ側に、上端が固定されている。支持棒２１は、浮体１１の下方に延びている。支持棒２１は、下面１１ｂに対して直交している。

安定ひれ２３は、安定ひれ本体２３Ａと、複数の給電部２３Ｂと、連結部２３Ｃと、を有する。
安定ひれ本体２３Ａは、支持棒２１に固定されており、水１中に配置されている。

複数の給電部２３Ｂは、安定ひれ本体２３Ａの内側に配置されている。複数の給電部２３Ｂは、蓄電池３２と電気的に接続されている。複数の給電部２３Ｂは、浮体１１に対する位置が規制された状態で水中に配置されている。給電部２３Ｂは、自律型無人潜水機５の受電部５Ａに給電することで、自律型無人潜水機５のバッテリ５Ｂを充電する。

連結部２３Ｃは、安定ひれ本体２３Ａの上面側に設けられている。連結部２３Ｃは、充電が必要な自律型無人潜水機５と連結することで、安定ひれ本体２３Ａに対する自律型無人潜水機５の位置を規制する。

安定ひれ２４は、安定ひれ本体２４Ａと、複数の給電部２４Ｂと、連結部２４Ｃと、を有する。
安定ひれ本体２４Ａは、支持棒２１に固定されており、水１中に配置されている。

複数の給電部２４Ｂは、安定ひれ本体２４Ａの内側に配置されている。複数の給電部２４Ｂは、蓄電池３２と電気的に接続されている。複数の給電部２４Ｂは、浮体１１に対する位置が規制された状態で水中に配置されている。給電部２４Ｂは、自律型無人潜水機５の受電部５Ａに給電することで、自律型無人潜水機５のバッテリ５Ｂを充電する。

連結部２４Ｃは、安定ひれ本体２４Ａの上面側に設けられている。連結部２４Ｃは、充電が必要な自律型無人潜水機５と連結することで、安定ひれ本体２４Ａに対する自律型無人潜水機５の位置を規制する。

上記構成とされた支持棒２１及び安定ひれ２３，２４を備えることで、充電ステーション１０の揺れを抑制することができる。
また、安定ひれ２３，２４の内側に給電部２３Ｂ，２４Ｂを配置させることで、自律型無人潜水機５のバッテリ５Ｂを非接触で充電することができる。

トランスポンダ２８は、支持棒２１の下端２１Ａに設けられている。トランスポンダ２８は、水中にある自律型無人潜水機５と音響通信するための音源である。

ソーラパネル３１は、浮体１１の上面１１ａ側に設けられている。ソーラパネル３１は、蓄電池３２と電気的に接続されており、発電した電力を蓄電池３２に供給する。
蓄電池３２は、浮体１１の上面１１ａ側に設けられている。

ジャイロセンサ３３は、浮体１１の上面１１ａに設けられている。ジャイロセンサ３３は、制御装置３７と電気的に接続されている。ジャイロセンサ３３は、浮体１１の回転角速度を検出するとともに、検出した回転速度に関する情報を制御装置３７に送信する。

このように、浮体１１の回転角速度を検出するジャイロセンサ３３を備えることで、浮体１１の回転角速度に基づいて、現在の浮体１１の向きを求めることが可能となる。これにより、現在の浮体１１の向きと所定の向きとを比較することで、浮体１１の向きのずれ量を取得することができる。

位置情報受信部３５は、浮体１１の上面１１ａ側に設けられている。位置情報受信部３５は、制御装置３７と電気的に接続されている。
位置情報受信部３５は、人工衛星（外部機器）から送信される浮体１１の現在位置に関する情報（以下、「ＧＰＳ情報」という）を受信するとともに、制御装置３７に受信したＧＰＳ情報を送信する。

制御装置３７は、記憶部４１と、モード選択部４２と、座標ずれ量取得部４３と、座標誤差判定部４４と、方位差取得部４５と、アクチュエータ制御部４６と、を有する。

記憶部４１には、充電ステーション１０を制御するプログラム、第１の誤差閾値（緯度の第１の誤差閾値、及び経度の第１の誤差閾値）に関する情報、第２の誤差閾値（緯度の第２の誤差閾値、及び経度の第２の誤差閾値）に関する情報、給電モード時に浮体１１がいるべき座標である目標座標に関する情報（目標とする緯度、及び目標とする経度の情報）、給電モード時の浮体１１の向きである所定の向きに関する情報、及び許容範囲内の方位の誤差である方位誤差閾値に関する情報等が格納されている。

第１の誤差閾値は、例えば、目標座標からのずれ量を１０ｍに設定することが可能である。第１の誤差閾値を１０ｍに設定する場合、第２の誤差閾値は、例えば、目標座標からのずれ量を２ｍに設定することが可能である。
記憶部４１は、座標ずれ量取得部４３と、座標誤差判定部４４と、及び方位差取得部４５と電気的に接続されている。

モード選択部４２は、自律型無人潜水機５から充電準備信号を受信した際、または待機モード時において一定時間経過した際に、給電モードを選択する。モード選択部４２は、充電準備信号を受信していない間、待機モードを選択する。
モード選択部４２は、記憶部４１及び座標誤差判定部４４と電気的に接続されている。モード選択部４２は、選択したモードに対応したモード信号をアクチュエータ制御部に送信する。

ここで、図４に示すフローチャートを参照して、モード選択部４２が行うモード選択について説明する。
例えば、現在のモードがＳ１に示す待機モードである場合、Ｓ２では、自律型無人潜水機５から充電準備信号を受信したか否かの判定が行われる。Ｓ２において、Ｙｅｓと判定（充電準備信号を受信したと判定）されると、Ｓ４に示すように、給電モードが選択される。一方、Ｓ２において、Ｎｏと判定（充電準備信号を受信していないと判定）されると、処理は、Ｓ１へと戻る。

Ｓ３では、待機モード時において、一定時間が経過したか否かの判定が行われる。Ｓ３において、Ｙｅｓと判定（一定時間が経過したと判定）されると、Ｓ４に示すように、給電モードが選択される。
一方、Ｓ３において、Ｎｏと判定されると、（一定時間が経過していないと判定）されると、処理は、Ｓ１へと戻る。

このように、自律型無人潜水機５から充電準備信号を受信した際、または待機モード時において一定時間経過した際に、給電モードを選択することで、待機モードの期間が長い場合でも待機モード中に充電ステーション１０の座標及び向きが目標座標及び所定の向きから大きくずれることを抑制できる。

座標ずれ量取得部４３は、位置情報受信部３５及び記憶部４１と電気的に接続されている。座標ずれ量取得部４３は、記憶部４１に格納された目標座標と人工衛星２から送信される浮体１１の実際の座標との間におけるずれ量（具体的には、緯度のずれ量、及び経度のずれ量）を演算により取得する。

座標誤差判定部４４は、記憶部４１、モード選択部４２、座標ずれ量取得部４３、と電気的に接続されている。
座標誤差判定部４４は、待機モード時において、座標ずれ量取得部４３が取得したずれ量が記憶部４１に格納された第１の誤差閾値を超えたか否かを判定するとともに、判定結果を判定信号としてアクチュエータ制御部４６に送信する。
また、座標誤差判定部４４は、待機モード時において、座標ずれ量取得部４３が取得したずれ量が記憶部４１に格納された第２の誤差閾値を超えたか否かを判定するとともに、判定結果を判定信号としてアクチュエータ制御部４６に送信する。

方位差取得部４５は、モード選択部４２、記憶部４１、及びジャイロセンサ３３と電気的に接続されている。
方位差取得部４５は、ジャイロセンサ３３から送信される浮体１１の回転角速度から浮体１１の実際の向きを求めるとともに、記憶部４１に格納された所定の向きと浮体１１の実際の向きとの差（誤差）を取得し、浮体１１の向きの差（誤差）に関する情報をアクチュエータ制御部４６に送信する。

アクチュエータ制御部４６は、アクチュエータ１３～１６、座標ずれ量取得部４３、座標誤差判定部４４、及び方位差取得部４５と電気的に接続されている。
アクチュエータ制御部４６は、待機モード時において、自律型無人潜水機５から充電準備信号を受信した際、または待機モード時において一定時間経過した際に、座標ずれ量取得部４３が取得したずれ量が第１の誤差閾値を超えた際にずれ量を第１の誤差閾値内に収めるように、アクチュエータ１３～１６の動作を制御する。

また、アクチュエータ制御部４６は、待機モード時において、ずれ量が第１の誤差閾値内に収まった後、浮体１１の実際の向きが所定の向きとなるように、アクチュエータ１３～１６の動作を制御する。
さらに、アクチュエータ制御部４６は、待機モード時において、浮体１１の実際の向きが所定の向きとなった後、ずれ量が第１の誤差閾値よりも小さい誤差範囲である第２の誤差閾値に収まるように、アクチュエータの動作を制御する。
また、アクチュエータ制御部４６は、給電モード時において、浮体１１の実際の座標が目標座標になるとともに、浮体１１の実際の向きが所定の向きとなるように、アクチュエータ１３～１６をフィードバック制御する。

このように、浮体１１のずれ量を第１の誤差閾値内に収めた後、浮体１１の実際の向きが所定の向きとなるように、アクチュエータ１３～１６の駆動を制御することで、ずれ量を第１の誤差閾値よりも小さい第２の誤差閾値内に収めることができる。

なお、自律型無人潜水機５から充電準備信号を受信した際、または待機モード時において一定時間経過した際に、給電モードを選択することで、待機モードの期間が長い場合でも待機モード中に充電ステーション１０の座標及び向きが目標座標及び所定の向きから大きくずれることを抑制できる。

本実施形態の充電ステーション１０によれば、待機モード時において、目標座標と人工衛星２から送信される浮体１１の実際の座標（ＧＰＳ信号）との間におけるずれ量が第１の誤差閾値を超えた際にずれ量を第１の誤差閾値に収め、浮体１１の実際の向きを所定の向きにするとともに、ずれ量が第１の誤差閾値よりも小さい第２の誤差閾値に収まるように、アクチュエータ１３～１６の動作を制御するアクチュエータ制御部４６を有することで、給電モードに切り替わる前の状態において、充電ステーション１０の実際の座標及び向きが目標座標及び所定の向きから大きくずれることを抑制できる。
また、待機モードにおいて、ずれ量が第１の誤差閾値内に収まっている期間は、アクチュエータ１３～１６を停止させることが可能となる。これにより、アクチュエータ１３～１６の駆動に必要な電力を低減することができる。

さらに、給電モード時において、アクチュエータ制御部４６により、浮体１１の実際の座標が目標座標になるとともに、浮体の実際の向きが所定の向きとなるように、アクチュエータをフィードバック制御することで、充電ステーション１０の所定の位置に自律型無人潜水機５を精度良く連結させることができる。
また、待機モード時において、充電ステーション１０の実際の座標及び向きが目標座標及び所定の向きから大きくずれることを抑制することで、充電準備信号を受信した際、短時間で充電ステーション１０の実際の座標及び向きを目標座標及び所定の向きにすることができる。

次に、図５～図７に示すフローチャートを参照して、待機モード時における充電ステーション１０（図１～図３参照）の制御方法について説明する。

ここで、図５に示すフローチャートについて説明する。
図５に示す処理が開始されると、Ｓ５では、自律型無人潜水機５から充電準備信号、または待機モード時において一定時間経過したことを知らせる信号がアクチュエータ制御部４６に入力された際、アクチュエータ１３～１６の動作を停止させる。

次いで、Ｓ６では、位置情報受信部３５が人工衛星２からのＧＰＳ信号（浮体１１の実際の座標に関する信号）を受信する。位置情報受信部３５は、上記ＧＰＳ信号を座標ずれ量取得部４３に送信する。

次いで、Ｓ７では、目標座標と浮体１１の実際の座標とに基づいて、座標ずれ量取得部４３により、目標座標と浮体１１の実際の座標との間におけるずれ量（具体的には、緯度のずれ量、及び経度のずれ量）が取得されるとともに、取得したずれ量に関する情報が座標誤差判定部４４及びアクチュエータ制御部４６に送信する。

次いで、Ｓ８では、ずれ量が小さくなるように、アクチュエータ制御部４６によりアクチュエータ１３～１６を制御する（第２のステップ）。その後、処理はＳ９へと進む。

次いで、Ｓ９では、座標誤差判定部４４により、Ｓ７で取得したずれ量が第１の誤差閾値を超えたか否かの判定が行われるとともに、判定結果がアクチュエータ制御部に４６に送信される（第１のステップ）。
Ｓ９において、ずれ量が第１の誤差閾値を超えていないと判定（Ｎｏと判定）されると、処理はＳ８へと戻る。
Ｓ９において、ずれ量が第１の誤差範囲を超えたと判定（Ｙｅｓと判定）されると、処理はＳ１０へと進む。

Ｓ１０（第３のステップ）では、Ｓ１２、Ｓ１３、及びＳ１４の処理が行われる。
Ｓ１２では、ジャイロセンサ３３から浮体１１の実際の向きに関する方位情報が方位差取得部４５に送信される。そして、方位差取得部４５により、給電モード時の浮体１１の向きである所定の向きと浮体１１の実際の向きとの差である方位差が取得されるとともに、取得した方位差に関する情報がアクチュエータ制御部に４６に送信される。

次いで、Ｓ１３では、方位差に基づいて、アクチュエータ制御部４６がアクチュエータ１３～１６の駆動を制御することで、浮体１１の方位の修正が行われる。
次いで、Ｓ１４では、修正後の浮体１１の方位が方位誤差閾値内に収まっているか否かの判定が行われる。Ｓ１４において、修正後の浮体１１の方位が方位誤差閾値内に収まっていないと判定（Ｎｏと判定）されると、処理はＳ１２へと戻る。
Ｓ１４において、修正後の浮体１１の方位が方位誤差閾値内に収まっていると判定（Ｙｅｓと判定）されると、処理はＳ１１へと進む。

Ｓ１１（第４のステップ）では、Ｓ１５～Ｓ２１の処理が行われる。
Ｓ１５では、位置情報受信部３５が人工衛星２からのＧＰＳ信号（浮体１１の実際の座標に関する信号）を受信する。Ｓ１５の処理が完了すると、処理は、Ｓ１６及びＳ１７へと進む。

次いで、Ｓ１６では、目標座標の緯度と浮体１１の実際の緯度とに基づいて、座標ずれ量取得部４３により、目標座標の緯度と浮体１１の実際の緯度との間における緯度ずれ量が取得されるとともに、取得した緯度ずれ量に関する情報がアクチュエータ制御部４６に送信される。その後、処理はＳ１８へと進む。

次いで、Ｓ１７では、目標座標の経度と浮体１１の実際の経度とに基づいて、座標ずれ量取得部４３により、目標座標の経度と浮体１１の実際の経度との間における経度ずれ量が取得されるとともに、取得した経度ずれ量に関する情報がアクチュエータ制御部４６に送信される。その後、処理はＳ１９へと進む。

Ｓ１８では、緯度ずれ量が小さくなるように、アクチュエータ制御部４６によりアクチュエータ1３～１６の駆動が制御される。その後、処理はＳ２０へと進む。

Ｓ１９では、経度ずれ量が小さくなるように、アクチュエータ制御部４６によりアクチュエータ1３～１６の駆動が制御される。その後、処理はＳ２１へと進む。

Ｓ２０では、緯度のずれ量が第２の誤差閾値内に収まっているか否かの判定が行われる。Ｓ２０において、緯度のずれ量が第２の誤差閾値内に収まっていないと判定されると、処理はＳ１８へと戻る。一方、Ｓ２０において、緯度のずれ量が第２の誤差閾値内に収まっていると判定されると、図５～図７に示す処理は終了する。

Ｓ２１では、経度のずれ量が第２の誤差閾値内に収まっているか否かの判定が行われる。Ｓ２１において、経度のずれ量が第２の誤差閾値内に収まっていないと判定されると、処理はＳ１９へと戻る。一方、Ｓ２１において、経度のずれ量が第２の誤差閾値内に収まっていると判定されると、図５～図７に示す処理は終了する。
なお、図５に示す開始から終了までの処理は、繰り返し行われる。

図３に示す制御装置３７は、給電モード時において、浮体１１の実際の座標が目標座標になるとともに、浮体１１の実際の向きが所定の向きとなるように、アクチュエータ１３～１６をフィードバック制御する。

本実施形態の充電ステーション１０の制御方法によれば、待機モード時において、ずれ量が第１の誤差閾値を超えたと判定された際、ずれ量が第１の誤差閾値に収まるように、アクチュエータ１３～１６を駆動させるステップ（Ｓ７～Ｓ９）と、待機モード時において、ずれ量が第１の誤差閾値に収まった後に、浮体１１の実際の向きが給電モード時の浮体１１の所定の向きとなるように、アクチュエータ１３～１６を駆動させるステップ（Ｓ１０）と、待機モード時において、Ｓ１０の後に、ずれ量が第１の誤差閾値よりも小さい誤差範囲である第２の誤差閾値に収まるように、アクチュエータ１３～１６の動作を制御するステップ（Ｓ１１）と、を有することで、給電モードに切り替わる前の状態において、充電ステーション１０の実際の座標及び向きが目標座標及び所定の向きから大きくずれることを抑制できる。
また、待機モードにおいて、ずれ量が第２の誤差閾値内から第１の誤差閾値内に収まっている期間は、アクチュエータ１３～１６を停止させることが可能となるため、アクチュエータ１３～１６の駆動に必要な電力を低減することができる。

さらに、給電モード時において、浮体１１の実際の座標が目標座標になるとともに、浮体の実際の向きが所定の向きとなるように、アクチュエータ１３～１６をフィードバック制御することで、充電ステーション１０の所定の位置に自律型無人潜水機５を精度良く連結させることができる。
また、上記Ｓ１～Ｓ２１の処理を行うことで、待機モード時において、充電ステーション１０の実際の座標及び向きが目標座標及び所定の向きから大きくずれることを抑制することが可能となるので、充電ステーション１０が充電準備信号を受信した際、短時間で充電ステーション１０の実際の座標及び向きを目標座標及び所定の向きにすることができる。

ここで、図８を参照して、上述した制御装置３７が実装されるコンピュータ５０について説明する。

コンピュータ５０は、プロセッサ５１、メインメモリ５２、ストレージ５３、インタフェース５４と、を有する。
制御装置３７は、コンピュータ５０に実装されている。そして、上述した充電ステーション１０の動作は、プログラムの形式でストレージ５３に記憶されている。
プロセッサ５１は、プログラムをストレージ５３から読み出してメインメモリ５２に展
開し、当該プログラムに従って図５～図７に示す処理を実行する。
また、プロセッサ５１は、プログラムに従って、上述した記憶部４１に対応する記憶領域をメインメモリ５２に確保する。

上記プログラムは、コンピュータ５０に発揮させる機能の一部を実現するためのものであってもよい。
例えば、プログラムは、ストレージに既に記憶されている他のプログラムとの組み合わせ、または他の装置に実装された他のプログラムとの組み合わせによって機能を発揮させるものであってもよい。

なお、コンピュータは、例えば、上記構成に加えて、または上記構成に代えてＰＬＤ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ）等のカスタムＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）を備えてもよい。
ＰＬＤの例としては、例えば、ＰＡＬ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ａｒｒａｙ Ｌｏｇｉｃ）、ＧＡＬ（Ｇｅｎｅｒｉｃ Ａｒｒａｙ Ｌｏｇｉｃ）、ＣＰＬＤ（Ｃｏｍｐｌｅｘ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）を挙げることが可能である。
この場合、プロセッサによって実現される機能の一部または全部が当該集積回路によって実現されてよい。

ストレージ５３の例としては、例えば、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＤＶＤ－ＲＯＭ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、半導体メモリ等を挙げることが可能である。
ストレージ５３は、コンピュータ５０のバスに直接接続された内部メディアであってもよいし、インタフェース５４または通信回線を介してコンピュータ５０に接続される外部メディアであってもよい。

また、このプログラムが通信回線によってコンピュータ５０に配信される場合、配信を受けたコンピュータ５０が当該プログラムをメインメモリ５２に展開し、上記処理を実行してもよい。ストレージ５３は、一時的でない有形の記憶媒体である。

以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１…水
１ａ…水面
２…人工衛星
５…自律型無人潜水機
５Ａ…受電部
５Ｂ…バッテリ
１０…充電ステーション
１１…浮体
１１ａ…上面
１１Ａ～１１Ｄ…側面
１１ｂ…下面
１３～１６…アクチュエータ
２１…支持棒
２３，２４…安定ひれ
２３Ａ，２４Ａ…安定ひれ本体
２３Ｂ，２４Ｂ…給電部
２３Ｃ，２４Ｃ…連結部
２８…トランスポンダ
３１…ソーラパネル
３２…蓄電池
３３…ジャイロセンサ
３５…位置情報受信部
３７…制御装置
４１…記憶部
４２…モード選択部
４３…座標ずれ量取得部
４４…座標誤差判定部
４５…方位差取得部
４６…アクチュエータ制御部
５０…コンピュータ
５１…プロセッサ
５２…メインメモリ
５３…ストレージ
５４…インタフェース

Claims (8)

1. 水上に浮く浮体と、
   前記浮体に設けられ、前記浮体を前後左右に移動させるアクチュエータと、
   前記浮体に対する位置が規制された状態で水中に配置され、自律型無人潜水機のバッテリを非接触で充電する給電部と、
   前記浮体に設けられ、外部機器から送信される前記浮体の現在位置に関する情報を受信する位置情報受信部と、
   前記アクチュエータを制御する制御装置と、
   を備え、
   前記制御装置は、アクチュエータを制御するアクチュエータ制御部と、
   前記自律型無人潜水機から充電準備信号を受信した際、給電モードを選択し、前記充電準備信号を受信していない間、待機モードを選択するモード選択部と、
   前記給電モード時に前記浮体がいるべき座標であって予め定められた目標緯度および目標経度を示す目標座標と前記外部機器から送信される前記浮体の実際の座標との間におけるずれ量を取得する座標ずれ量取得部と、
   前記ずれ量が第１の誤差閾値を超えたか否かを判定するとともに、前記ずれ量が前記第１の誤差閾値よりも小さい第２の誤差閾値を超えたか否かを判定し、判定結果を判定信号として前記アクチュエータ制御部に送信する座標誤差判定部と、
   前記給電モード時の前記浮体の向きであって予め定められた所定の向きと前記浮体の実際の向きとの差を取得するとともに、前記浮体の向きの差に関する情報を前記アクチュエータ制御部に送信する方位差取得部と、
   を有し、
   前記アクチュエータ制御部は、前記待機モード時において、前記ずれ量が前記第１の誤差閾値を超えた際に前記ずれ量を前記第１の誤差閾値内に収め、前記浮体の実際の向きを前記所定の向きにするとともに、前記ずれ量が前記第１の誤差閾値よりも小さい第２の誤差閾値内に収まるように、前記アクチュエータの動作を制御するとともに、前記給電モード時において、前記浮体の実際の座標が前記目標座標になるとともに、前記浮体の実際の向きが前記所定の向きとなるように、前記アクチュエータをフィードバック制御する充電ステーション。
2. 前記浮体に設けられ、前記浮体の回転角速度を検出するジャイロセンサを備える請求項１記載の充電ステーション。
3. 前記アクチュエータ制御部は、前記待機モード時において、前記ずれ量が前記第１の誤差閾値に収まった後、前記浮体の実際の向きを所定の向きとし、その後、前記ずれ量が前記第１の誤差閾値よりも小さい誤差範囲である第２の誤差閾値に収まるように、前記アクチュエータの動作を制御する請求項１または２記載の充電ステーション。
4. 前記浮体の下面側に、上端が固定され、前記浮体の下方に延びる支持棒と、
   前記支持棒に固定された安定ひれと、
   を備え、
   前記給電部は、前記安定ひれの内側に配置されている請求項１から３のうち、いずれか一項記載の充電ステーション。
5. 前記モード選択部は、前記待機モード時において一定時間経過した際に、前記給電モードを選択する請求項１から４のうち、いずれか一項記載の充電ステーション。
6. 水上に浮く浮体と、前記浮体に設けられ、前記浮体を前後左右に移動させるアクチュエータと、前記浮体に対する位置が規制された状態で水中に配置され、自律型無人潜水機のバッテリを非接触で充電する給電部と、前記浮体に設けられ、外部機器から送信される前記浮体の現在位置に関する情報を受信する位置情報受信部と、前記アクチュエータを制御する制御装置と、を備える充電ステーションの制御方法であって、
   前記自律型無人潜水機から充電準備信号を受信した際、給電モードを選択し、前記充電準備信号を受信していない間、待機モードを選択する第１のステップと、
   待機モード時において、給電モード時に前記浮体がいるべき座標であって予め定められた目標緯度および目標経度を示す目標座標と前記外部機器から送信される前記浮体の実際の座標との間におけるずれ量が第１の誤差閾値を超えたか否かを判定する第２のステップと、
   前記待機モード時において、前記ずれ量が前記第１の誤差閾値を超えたと判定された際、前記ずれ量が前記第１の誤差閾値に収まるように、前記アクチュエータを駆動させる第３のステップと、
   前記待機モード時において、前記ずれ量が前記第１の誤差閾値に収まった後に、前記浮体の実際の向きが前記給電モード時の前記浮体の向きであって予め定められた所定の向きとなるように、前記アクチュエータを駆動させる第４のステップと、
   前記待機モード時において、前記第４のステップ後に、前記ずれ量が前記第１の誤差閾値よりも小さい誤差範囲である第２の誤差閾値に収まるように、前記アクチュエータの動作を制御する第５のステップと、
   を備え、
   前記給電モード時において、前記浮体の実際の座標が前記目標座標になるとともに、前記浮体の実際の向きが前記所定の向きとなるように、前記アクチュエータをフィードバック制御する充電ステーションの制御方法。
7. 前記浮体の実際の向きは、ジャイロセンサが検出する前記浮体の回転角速度に基づいて取得する請求項６記載の充電ステーションの制御方法。
8. 前記待機モード時において一定時間経過した際に、前記給電モードを選択する請求項６または７記載の充電ステーションの制御方法。

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