JPH0142877B2 - - Google Patents
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- JPH0142877B2 JPH0142877B2 JP20913682A JP20913682A JPH0142877B2 JP H0142877 B2 JPH0142877 B2 JP H0142877B2 JP 20913682 A JP20913682 A JP 20913682A JP 20913682 A JP20913682 A JP 20913682A JP H0142877 B2 JPH0142877 B2 JP H0142877B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- submersible
- arithmetic processing
- underwater vehicle
- control
- meter
- Prior art date
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- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 239000011295 pitch Substances 0.000 description 2
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 1
- 230000001010 compromised effect Effects 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 208000014674 injury Diseases 0.000 description 1
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、洋上からの遠隔操作により海中で作業
を行なう無人潜水機に関し、特にその位置制御装
置に関する。
を行なう無人潜水機に関し、特にその位置制御装
置に関する。
第１図に示すように、従来の無人潜水機ａは、
１組の２軸式前後スラスタｂを有しており、洋上
の管制部にテザーケーブルｃを介して連結される
ことにより、遠隔操作が行なわれている。
１組の２軸式前後スラスタｂを有しており、洋上
の管制部にテザーケーブルｃを介して連結される
ことにより、遠隔操作が行なわれている。
したがつて、潮流などにより位置Ｐに移動した
潜水機ａを移動前の位置P′に戻すためには、前後
スラスタｂを用いて無人潜水機ａの方向を制御
し、すなわち潜水機ａの反転を行なう必要があ
る。
潜水機ａを移動前の位置P′に戻すためには、前後
スラスタｂを用いて無人潜水機ａの方向を制御
し、すなわち潜水機ａの反転を行なう必要があ
る。
このとき、第１図に示すごとく、テザーケーブ
ルｃが実線の位置からそれぞれ２点鎖線で示すよ
うに移動して、テザーケーブルｃに捩れやからみ
が生じる恐れがあり、潜水機ａの安全性を確保す
ることができない。
ルｃが実線の位置からそれぞれ２点鎖線で示すよ
うに移動して、テザーケーブルｃに捩れやからみ
が生じる恐れがあり、潜水機ａの安全性を確保す
ることができない。
一方、このような位置制御を行なうには、潮流
などの影響による潜水機の固定位置からの移動距
離および方向を知る必要があるので、従来の装置
ではドツプラーソナー等の対地速度計を潜水機に
装備している。
などの影響による潜水機の固定位置からの移動距
離および方向を知る必要があるので、従来の装置
ではドツプラーソナー等の対地速度計を潜水機に
装備している。
しかしながら、このような対地速度計は非常に
大型であるので、潜水機の軽量・小型化ができな
いという問題点がある。
大型であるので、潜水機の軽量・小型化ができな
いという問題点がある。
本発明は、これらの問題点の解消をはかろうと
するもので、対地速度計を必要とせず、潜水機の
位置制御を平行移動で行なえるようにした、無人
潜水機の位置制御装置を提供することを目的とす
る。
するもので、対地速度計を必要とせず、潜水機の
位置制御を平行移動で行なえるようにした、無人
潜水機の位置制御装置を提供することを目的とす
る。
このため、本発明の無人潜水機の位置制御装置
は、洋上の管制部にテザーケーブルを介して連結
された無人潜水機に、推力方向の交差する２組の
推進器と同推進器の推力制御部とをそなえ、同潜
水機を平行移動により位置制御すべく、上記潜水
機に対する外水の相対的流れを計測してその計測
信号を上記管制部における演算処理部へ入力する
ための流速計および流向計と、上記潜水機の向い
ている方向を計測してその計測信号を上記演算処
理部へ入力するための方位計と、上記潜水機付近
の潮流の流速および流向を計測してその計測信号
を上記演算処理部へ入力する手段とが設けられる
とともに、同潜水機の固定位置を設定してその設
定信号を上記演算処理部へ入力する指令設定器が
上記管制部に設けられて、上記の各入力信号に基
づき上記演算処理部で得られた制御信号を上記推
力制御部へ送る平行移動制御系が形成されている
ことを特徴としている。
は、洋上の管制部にテザーケーブルを介して連結
された無人潜水機に、推力方向の交差する２組の
推進器と同推進器の推力制御部とをそなえ、同潜
水機を平行移動により位置制御すべく、上記潜水
機に対する外水の相対的流れを計測してその計測
信号を上記管制部における演算処理部へ入力する
ための流速計および流向計と、上記潜水機の向い
ている方向を計測してその計測信号を上記演算処
理部へ入力するための方位計と、上記潜水機付近
の潮流の流速および流向を計測してその計測信号
を上記演算処理部へ入力する手段とが設けられる
とともに、同潜水機の固定位置を設定してその設
定信号を上記演算処理部へ入力する指令設定器が
上記管制部に設けられて、上記の各入力信号に基
づき上記演算処理部で得られた制御信号を上記推
力制御部へ送る平行移動制御系が形成されている
ことを特徴としている。
以下、図面により本発明の一実施例としての無
人潜水機の位置制御装置について説明すると、第
２図はその作用を説明するための説明図、第３図
はその全体構成を示すブロツク線図、第４図はそ
の要部の構成を示すブロツク線図である。
人潜水機の位置制御装置について説明すると、第
２図はその作用を説明するための説明図、第３図
はその全体構成を示すブロツク線図、第４図はそ
の要部の構成を示すブロツク線図である。
第２図に示すように、無人潜水機ａは、テザー
ケーブルｃを介して洋上の管制部（母船、ヘリコ
プター等）に連結されており、遠隔操作によつて
海中で作業を行なうようになつている。
ケーブルｃを介して洋上の管制部（母船、ヘリコ
プター等）に連結されており、遠隔操作によつて
海中で作業を行なうようになつている。
また、潜水機ａには、平行移動を可能とするた
めに、推力方向の直交する２組の推進器としての
２軸式前後スラスタｂおよび２軸式左右スラスタ
b′がそなえられている。
めに、推力方向の直交する２組の推進器としての
２軸式前後スラスタｂおよび２軸式左右スラスタ
b′がそなえられている。
なお、潜水機ａの方向および位置をあらわす座
標系としては、潜水機ａの前進方向をｘ軸方向と
する潜水機ａに固定されるｘ−ｙ座標系と、北
（Ｎ）方向をＹ軸方向とするＸ−Ｙ座標系とが用
いられる。
標系としては、潜水機ａの前進方向をｘ軸方向と
する潜水機ａに固定されるｘ−ｙ座標系と、北
（Ｎ）方向をＹ軸方向とするＸ−Ｙ座標系とが用
いられる。
さらに、第３，４図に示すように、潜水機ａに
は、流速計３、流向計４、方位計５およびテレビ
（TV）カメラ６が設けられており、流速計３は
潜水機ａに対する外水の相対的な流れの速さＶを
計測し、流向計４はその流れの方向とｘ軸方向と
の成す流向角αを計測し、方位計５はｘ軸方向と
Ｙ軸方向との成す方位角を計測し、TVカメラ
６は潜水機ａの外部海水や海底を撮影する。
は、流速計３、流向計４、方位計５およびテレビ
（TV）カメラ６が設けられており、流速計３は
潜水機ａに対する外水の相対的な流れの速さＶを
計測し、流向計４はその流れの方向とｘ軸方向と
の成す流向角αを計測し、方位計５はｘ軸方向と
Ｙ軸方向との成す方位角を計測し、TVカメラ
６は潜水機ａの外部海水や海底を撮影する。
そして、計測された流速Ｖ、流向角αおよび方
位角は、テザーケーブルｃを介して洋上の管制
部（例えば母船の管制部）におけるデイスプレイ
７および演算処理部３２に計測信号として入力さ
れ、TVカメラ６の映像はテザーケーブルｃを介
して管制部におけるTVモニター６′に映し出さ
れる。
位角は、テザーケーブルｃを介して洋上の管制
部（例えば母船の管制部）におけるデイスプレイ
７および演算処理部３２に計測信号として入力さ
れ、TVカメラ６の映像はテザーケーブルｃを介
して管制部におけるTVモニター６′に映し出さ
れる。
このデイスプレイ７とTVモニター６′との表
示により、母船のオペレータは、潜水機ａ付近の
潮流の流速VTおよび方位角T（Ｙ軸方向と成す
角）を判断し、それぞれ潮流判断入力部８から潮
流流速設定器９および潮流流向設定器１０を介て
演算処理部３２に入力する。
示により、母船のオペレータは、潜水機ａ付近の
潮流の流速VTおよび方位角T（Ｙ軸方向と成す
角）を判断し、それぞれ潮流判断入力部８から潮
流流速設定器９および潮流流向設定器１０を介て
演算処理部３２に入力する。
なお、潮流の流速および流向を計測する手段と
しては、潜水機ａから補助テザーケーブルを介し
て潮流計測器を降下させ海底に固定して計測して
もよい。この場合、潜水機ａの移動を許容すべく
補助テザーケーブルの長さにはある程度の余裕が
与えられる。
しては、潜水機ａから補助テザーケーブルを介し
て潮流計測器を降下させ海底に固定して計測して
もよい。この場合、潜水機ａの移動を許容すべく
補助テザーケーブルの長さにはある程度の余裕が
与えられる。
また、作業終了後、潮流計測器は補助テザーケ
ーブルを巻上げることによつて回収される。
ーブルを巻上げることによつて回収される。
ところで、演算処理部３２には、あらかじめ潜
水機の保持されるべき固定位置としての指令座標
が、Ｘ−Ｙ座標系で（Xd、Yd）とてそれぞれ指
令設定器１，２から入力されており、他の入力
Ｖ、α、、VTおよびTによつて指令座標
（Xd、Yd）からの移動距離および方向を演算し、
そして指令座標（Xd、Ydに平行移動によつて位
置保持すべく、前後スラスタｂおよび左右スラス
タb′の適切な回転数・プロペラピツチを演算す
る。
水機の保持されるべき固定位置としての指令座標
が、Ｘ−Ｙ座標系で（Xd、Yd）とてそれぞれ指
令設定器１，２から入力されており、他の入力
Ｖ、α、、VTおよびTによつて指令座標
（Xd、Yd）からの移動距離および方向を演算し、
そして指令座標（Xd、Ydに平行移動によつて位
置保持すべく、前後スラスタｂおよび左右スラス
タb′の適切な回転数・プロペラピツチを演算す
る。
この演算結果は演算処理部３２からテザーケー
ブルｃを介して潜水機ａ内の前後推力制御部３０
および左右推力制御部３１に出力され、それぞれ
前後スラスタｂおよび左右スラスタb′を駆動す
る。
ブルｃを介して潜水機ａ内の前後推力制御部３０
および左右推力制御部３１に出力され、それぞれ
前後スラスタｂおよび左右スラスタb′を駆動す
る。
そして、スラスタｂ，b′の駆動による潜水機ａ
の動きは第３図中の符号３３で表わされ、この潜
水機ダイナミツクス３３は、流速計３、流向計
４、方位計５およびTVカメラ６でとらえられ
て、これら各計器を介してTVモニター６′、デ
イスプレイ７および演算処理部３２へフイードバ
ツク信号を送り、潜水機ａのスラスタｂ，b′が制
御されることによつて、指令座標（Xd、Yd）に
位置するように適宜制御される。
の動きは第３図中の符号３３で表わされ、この潜
水機ダイナミツクス３３は、流速計３、流向計
４、方位計５およびTVカメラ６でとらえられ
て、これら各計器を介してTVモニター６′、デ
イスプレイ７および演算処理部３２へフイードバ
ツク信号を送り、潜水機ａのスラスタｂ，b′が制
御されることによつて、指令座標（Xd、Yd）に
位置するように適宜制御される。
次に、演算処理部３２の演算処理の詳細につい
て説明すると、第４図に示すように、まず入力さ
れた流速Ｖおよび流向角αから演算部１１，１２
でそれぞれ潜水機ａに対する外水の相対的な流速
のｘ−ｙ座標系における速度成分Vx、Vyが得ら
れ、この速度成分Vx、Vyおよび方位角からそ
れぞれ演算部１３，１４でＸ−Ｙ座標系における
速度成分VX、VYに変換される。
て説明すると、第４図に示すように、まず入力さ
れた流速Ｖおよび流向角αから演算部１１，１２
でそれぞれ潜水機ａに対する外水の相対的な流速
のｘ−ｙ座標系における速度成分Vx、Vyが得ら
れ、この速度成分Vx、Vyおよび方位角からそ
れぞれ演算部１３，１４でＸ−Ｙ座標系における
速度成分VX、VYに変換される。
また、潮流判断入力部８から入力される潮流の
流速VTおよび方位角Tより演算部１５，１６で
それぞれ潮流のＸ−Ｙ座標系における速度成分
VTX、VTYが得られ、これらの速度成分VXとVTX、
VYとVTYをそれぞれれ演算部１７，１８で加算積
分することによつて潜水機ａのＸ−Ｙ座標系にお
ける現在位置（Ｘ、Ｙ）が求まる。
流速VTおよび方位角Tより演算部１５，１６で
それぞれ潮流のＸ−Ｙ座標系における速度成分
VTX、VTYが得られ、これらの速度成分VXとVTX、
VYとVTYをそれぞれれ演算部１７，１８で加算積
分することによつて潜水機ａのＸ−Ｙ座標系にお
ける現在位置（Ｘ、Ｙ）が求まる。
この座標（Ｘ、Ｙ）と指令設定器１，２から入
力される指令座標（Xd、Yd）との偏差ΔX、ΔY
がそれぞれ演算部１９，２０で得られ、この偏差
ΔX、ΔYより演算部２１では２乗和の平方根√
ΔX2＋ΔY2、すなわち潜水機ａの位置（Ｘ、Ｙ）
と指令座標（Xd、Yd）との距離ΔSが得られ、
さらに、演算部２３で（ΔY／ΔX）の逆正接
｛tan-1（ΔY／ΔX）｝を求める。
力される指令座標（Xd、Yd）との偏差ΔX、ΔY
がそれぞれ演算部１９，２０で得られ、この偏差
ΔX、ΔYより演算部２１では２乗和の平方根√
ΔX2＋ΔY2、すなわち潜水機ａの位置（Ｘ、Ｙ）
と指令座標（Xd、Yd）との距離ΔSが得られ、
さらに、演算部２３で（ΔY／ΔX）の逆正接
｛tan-1（ΔY／ΔX）｝を求める。
この逆正接の値と方位角とから、演算部２４
で指令座標（Xd、Yd）と潜水機ａの前進方向で
あるｘ軸方向との成す真方位角βが求まる。
で指令座標（Xd、Yd）と潜水機ａの前進方向で
あるｘ軸方向との成す真方位角βが求まる。
なお、演算部２１で得られる距離ΔSは、不感
帯をを不感帯設定器２２で付けられて距離ΔS′と
なり、このことによつて制御系のハンチングは防
止される。
帯をを不感帯設定器２２で付けられて距離ΔS′と
なり、このことによつて制御系のハンチングは防
止される。
そして、潜水機ａを座標（Ｘ、Ｙ）から指令座
標（Xd、Yd）へ平行移動させるべく、前後比例
系２６および左右比例系２８では距離ΔS′にそれ
ぞれ真方位角βの余弦、正弦を乗じることにより
比例制御系の出力データが得られ、一方前後微分
系２７および左右微分系２９では距離ΔS′を入力
した微分教（DIF）２５からの出力にそれぞれ真
方位角βの余弦、正弦を乗じることにより微分制
御系の出力データが得られ。
標（Xd、Yd）へ平行移動させるべく、前後比例
系２６および左右比例系２８では距離ΔS′にそれ
ぞれ真方位角βの余弦、正弦を乗じることにより
比例制御系の出力データが得られ、一方前後微分
系２７および左右微分系２９では距離ΔS′を入力
した微分教（DIF）２５からの出力にそれぞれ真
方位角βの余弦、正弦を乗じることにより微分制
御系の出力データが得られ。
このようにして得られた出力データは、前後比
例系２６と前後微分系２７とのデータの和および
左右比例系２８と左右微分系２９とのデータの和
として、それぞれテザーケーブルｃを介して潜水
機ａ内の前後推力制御部３０および左右推力制御
部３１に出力され、前後スラスタｂおよび左右ス
ラスタb′の回転数・プロペラピツトが制御され
る。
例系２６と前後微分系２７とのデータの和および
左右比例系２８と左右微分系２９とのデータの和
として、それぞれテザーケーブルｃを介して潜水
機ａ内の前後推力制御部３０および左右推力制御
部３１に出力され、前後スラスタｂおよび左右ス
ラスタb′の回転数・プロペラピツトが制御され
る。
本発明の無人潜水機の位置制御装置は上述のご
とく構成されているので、洋上の管制部における
デイスプレイ７およびTVモニター６′から潮流
成分を判断して演算処理部３２に入力し、そして
潜水機ａに対する外水の相対的な流れの成分の流
速計３および流向計４によつて計測し且つ潜水機
ａの向いている方向を方位計５によつて計測し、
これらの計測信号を演算処理部３２に入力するこ
とによつて、潜水機ａの固定位置からの移動距離
および方向を知ることができる。
とく構成されているので、洋上の管制部における
デイスプレイ７およびTVモニター６′から潮流
成分を判断して演算処理部３２に入力し、そして
潜水機ａに対する外水の相対的な流れの成分の流
速計３および流向計４によつて計測し且つ潜水機
ａの向いている方向を方位計５によつて計測し、
これらの計測信号を演算処理部３２に入力するこ
とによつて、潜水機ａの固定位置からの移動距離
および方向を知ることができる。
さらに、潜水機ａに推進方向の直交する２組の
前後スラスタｂと左右スラスタb′とを設けている
ので、演算処理部３２から出力される適切なデー
タから２組のスラスタｂ，b′の回転数・プロペラ
ピツチを制御することによつて、潜水機ａは固定
位置に平行移動することができる。
前後スラスタｂと左右スラスタb′とを設けている
ので、演算処理部３２から出力される適切なデー
タから２組のスラスタｂ，b′の回転数・プロペラ
ピツチを制御することによつて、潜水機ａは固定
位置に平行移動することができる。
以上詳述したように、本発明の無人潜水機の位
置制御装置によれば、ドツプラーソナー等の対地
速度計を用いることなく潜水機の固定位置からの
移動距離および方向を知ることができるので、潜
水機の小型・軽量化がはかれるとい利点がある。
置制御装置によれば、ドツプラーソナー等の対地
速度計を用いることなく潜水機の固定位置からの
移動距離および方向を知ることができるので、潜
水機の小型・軽量化がはかれるとい利点がある。
また、本発明の無人潜水機の位置制御装置で
は、潜水機を固定位置に移動させる場合、平行移
動制御ができるので、潜水機と洋上の管制部とを
連結しているテザーケーブルが捩れたりからんだ
りする恐れがなくなり、潜水機の安全で確実な水
中作業が可能となる利点もある。
は、潜水機を固定位置に移動させる場合、平行移
動制御ができるので、潜水機と洋上の管制部とを
連結しているテザーケーブルが捩れたりからんだ
りする恐れがなくなり、潜水機の安全で確実な水
中作業が可能となる利点もある。
第１図は従来の無人潜水機の位置制御装置を説
明するための模式図であり、第２〜４図は本発明
の一実施例として無人潜水機の位置制御装置を示
すもので、第２図はその作用を説明するための説
明図、第３図はその全体構成を示すブロツク線
図、第４図はその要の構成を示すブロツク線図で
ある。 １，２……指令設定器、３……流速計、４……
流向計、５……方位計、６……TVカメラ、６′
……TVモニター、７……デイスプレイ、８……
潮流判断入力部、９……潮流流速設定器、１０…
…潮流流向設定器、１１〜２１……演算部、２２
……不感帯設定器、２３，２４……演算部、２５
……微分器（DIF）、２６……前後比例系、２７
……前後微分系、２８……左右比例系、２９……
左右微分系、３０……前後推力制御部、３１……
左右推力制御部、３２……演算処理部、３３……
潜水機ダイナミツクス、ａ……無人潜水機、ｂ…
…前後スラスタ、b′……左右スラスタ、ｃ……テ
ザーケーブル。
明するための模式図であり、第２〜４図は本発明
の一実施例として無人潜水機の位置制御装置を示
すもので、第２図はその作用を説明するための説
明図、第３図はその全体構成を示すブロツク線
図、第４図はその要の構成を示すブロツク線図で
ある。 １，２……指令設定器、３……流速計、４……
流向計、５……方位計、６……TVカメラ、６′
……TVモニター、７……デイスプレイ、８……
潮流判断入力部、９……潮流流速設定器、１０…
…潮流流向設定器、１１〜２１……演算部、２２
……不感帯設定器、２３，２４……演算部、２５
……微分器（DIF）、２６……前後比例系、２７
……前後微分系、２８……左右比例系、２９……
左右微分系、３０……前後推力制御部、３１……
左右推力制御部、３２……演算処理部、３３……
潜水機ダイナミツクス、ａ……無人潜水機、ｂ…
…前後スラスタ、b′……左右スラスタ、ｃ……テ
ザーケーブル。
Claims (1)
- １ 洋上の管制部にテザーケーブルを介して連結
された無人潜水機に、推力方向の交差する２組の
推進器と同推進器の推力制御部とをそなえ、同潜
水機を平行移動により位置制御すべく、上記潜水
機に対する外水の相対的流れを計測してその計測
信号を上記管制部における演算処理部へ入力する
ための流速計および流向計と、上記潜水機の向い
ている方向を計測してその計測信号を上記演算処
理部へ入力するための方位計と、上記潜水機付近
の潮流の流速および流向を計測してその計測信号
を上記演算処理部へ入力する手段とが設けられる
とともに、同潜水機の固定位置を設定してその設
定信号を上記演算処理部へ入力する指令設定器が
上記管制部に設けられて、上記の各入力信号に基
づき上記演算処理部で得られた制御信号を上記推
力制御部へ送る平行移動制御系が形成されている
ことを特徴とする、無人潜水機の位置制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20913682A JPS59100086A (ja) | 1982-11-29 | 1982-11-29 | 無人潜水機の位置制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20913682A JPS59100086A (ja) | 1982-11-29 | 1982-11-29 | 無人潜水機の位置制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59100086A JPS59100086A (ja) | 1984-06-09 |
| JPH0142877B2 true JPH0142877B2 (ja) | 1989-09-14 |
Family
ID=16567885
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20913682A Granted JPS59100086A (ja) | 1982-11-29 | 1982-11-29 | 無人潜水機の位置制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59100086A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6946947B2 (ja) * | 2017-11-06 | 2021-10-13 | トヨタ自動車株式会社 | 潜水機システム |
-
1982
- 1982-11-29 JP JP20913682A patent/JPS59100086A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59100086A (ja) | 1984-06-09 |
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