JPH0457558B2 - - Google Patents

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JPH0457558B2
JPH0457558B2 JP62284554A JP28455487A JPH0457558B2 JP H0457558 B2 JPH0457558 B2 JP H0457558B2 JP 62284554 A JP62284554 A JP 62284554A JP 28455487 A JP28455487 A JP 28455487A JP H0457558 B2 JPH0457558 B2 JP H0457558B2
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JP
Japan
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underwater
underwater robot
robot
water
detection sensor
Prior art date
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Application number
JP62284554A
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Japanese (ja)
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JPH01127486A (en
Inventor
Masashi Urayama
Yasuhisa Hashizume
Hiroyuki Oota
Yoshinori Tsuji
Kenji Shibahara
Tomio Hirayama
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SASEBO SENTAN GIJUTSU KAIHATSU KYODOKUMIAI
Original Assignee
SASEBO SENTAN GIJUTSU KAIHATSU KYODOKUMIAI
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、水面上の指令部と水中ロボツトと
がケーブルなどの有索で結ばれていない無人無索
からなる水中ロボツトであつて、水面上の指令部
からの指令に基づいて水中を航行し、例えば水中
(海中も含む)の状況を観測するものなどに使用
される水中ロボツトに関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention provides an underwater robot in which a command unit on the surface of the water and an underwater robot are unmanned and unroped, and the underwater robot is not connected with a cable or the like. This relates to an underwater robot that navigates underwater based on commands from a command unit above and is used, for example, to observe conditions underwater (including under the sea).

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、例えば水中(海中も含む)の状況を観測
する場合には、テレビカメラやステイルカメラな
どの撮影機器を内蔵した有人の潜水艇か、ケーブ
ルなどの有索で母船と結ばれた無人の水中ロボツ
トが使用されていた。
Conventionally, for example, when observing underwater conditions (including under the sea), either a manned submersible with built-in photographic equipment such as a television camera or a still camera, or an unmanned underwater vehicle connected to the mother ship with a cable or other cable. Robots were used.

有人の潜水艇の場合には、潜水艇に乗り込んで
いる人間によつて操縦されるため、水中の障害物
を避けながら航行できる利点がある。
In the case of a manned submersible, it is operated by a person on board the submersible, so it has the advantage of being able to navigate while avoiding underwater obstacles.

また、無人で有索の水中ロボツトとしては、例
えば、特開昭61−200089号公報に記載の「水中点
検ロボツト」が知られている。
Further, as an unmanned underwater robot with a cable, for example, an ``underwater inspection robot'' described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-200089 is known.

この従来の水中点検ロボツトは、ケーブルから
なる有索によつて潜水装置が吊り下げられ、ま
た、このケーブルが、潜水装置の水中における移
動を電気的に制御する装置への電力ケーブルとし
ての機能と、水中における観察結果を地上の管制
局に電子的に伝送するときの伝送ケーブルとして
の機能とを兼ね、複合ケーブルとしての特徴を有
している。
In this conventional underwater inspection robot, the diving device is suspended by a rope consisting of a cable, and this cable also functions as a power cable to a device that electrically controls the movement of the diving device underwater. It also functions as a transmission cable for electronically transmitting underwater observation results to ground control stations, and has the characteristics of a composite cable.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

しかしながら、前記の有人の潜水艇にあつて
は、前述した利点がある反面、事故が起こつた場
合、これが直ちに人命にかかわる大事故につなが
る恐れがあり、比較的安全な地域の水中の観測以
外は使用できなかつた。又、潜水艇に乗り込んで
いる人間の健康の面から、長時間、水中での観測
ができないという問題点があつた。
However, while the above-mentioned manned submersible has the above-mentioned advantages, in the event of an accident, it may immediately lead to a major accident that could endanger human life. It was unusable. Another problem was that, due to the health of the people on board the submersible, it was not possible to conduct underwater observations for long periods of time.

また、前記の有索の水中点検ロボツトにあつて
は、複数の機能を兼ねるケーブルがあるために、
このケーブルが妨げとなつて、潜水装置の運動が
自由でなく、その運動性能が低下して、水中を観
測するうえで大きな問題点となる。
In addition, in the case of the above-mentioned underwater inspection robot, since there is a cable that serves multiple functions,
This cable becomes a hindrance, preventing the diving device from moving freely and reducing its performance, which poses a major problem in underwater observation.

更にまた、水中ロボツトを母船とケーブルなど
の有索で結ぶ場合には、ケーブルが母船のスクリ
ユーに絡まつたり、破断したりする事故が起こつ
ている。
Furthermore, when an underwater robot is connected to a mother ship using a cable or the like, accidents have occurred in which the cable becomes entangled with the screws of the mother ship or breaks.

このように、潜水装置(水中ロボツト)の運動
性能の低下や、ケーブルがスクリユーに絡まつた
り、破断したりする等のトラブルの大きな原因と
して、有索であることが大きな要因をなしてい
る。そして、特に、水流が速い場合、それが速け
れば速いほど、その影響は深刻になるという問題
点を有している。
As described above, the use of cables is a major cause of problems such as a decline in the motion performance of diving equipment (underwater robots) and problems such as cables getting entangled in screws or breaking. In particular, when the water flow is fast, there is a problem that the faster the water flow, the more serious the effect will be.

この発明は、上記のような問題点に鑑み、その
問題点を解決すべく創案されたものであつて、そ
の目的とするところは、有人や有索の場合の欠点
を解消し、しかも、無人無索の水中ロボツトであ
りながら、水面上の指令部からの指令に基づき水
中を自由に航行すると共に、水中の障害物を自動
的に回避し、さらに、水中ロボツトの内部で漏水
が生じた場合にはそれを検知して浮上し、水中ロ
ボツトの沈没を防ぐことのできる水中ロボツトを
提供することにある。
This invention was devised in view of the above-mentioned problems and to solve the problems, and its purpose is to eliminate the disadvantages of manned or cabled systems, and to solve the problems of unmanned systems. Although it is an untethered underwater robot, it can freely navigate underwater based on commands from the command center on the surface of the water, and automatically avoid underwater obstacles.Furthermore, in the event of water leakage inside the underwater robot, The object of the present invention is to provide an underwater robot that can detect this, float up, and prevent the underwater robot from sinking.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

以上の目的を達成するためにこの発明は、無人
無索からなる水中ロボツトに、水面上の指令部か
らの指令を受ける受信部と、水中の障害物を検出
する障害物検知センサと、水中ロボツトの傾きを
調整するスラスターと、水中ロボツトを運動させ
る推進部と、水中ロボツトを潜行及び浮上させる
潜行浮上機構と、ロボツト内部の漏水を検出する
漏水検知センサと、上記受信部、障害物検知セン
サからの情報に基づき上記スラスターと推進部を
制御する制御機構とを少なくとも装備し、前記障
害物検知センサは3個以上からなり、前記制御機
構は、各2個の障害物センサからの情報により水
底(又は海底)が水平面となす角を各々求め、求
められた複数の水平面となす角から指令角度を演
算し、この指令角度に基づいて、障害物を水中ロ
ボツトが航行しながら回避するように前記のスラ
スターと推進部を制御し、且つ、漏水検知センサ
からの漏水情報に基づき前記潜行浮上機構を制御
して水中ロボツトを浮上させる構成よりなる。
In order to achieve the above object, the present invention includes an underwater robot consisting of an unmanned and unroped underwater robot, a receiving section that receives commands from a command section on the water surface, an obstacle detection sensor that detects underwater obstacles, and an underwater robot. a thruster that adjusts the inclination of the underwater robot, a propulsion unit that moves the underwater robot, a diving and surfacing mechanism that makes the underwater robot submerge and rise, a water leakage detection sensor that detects water leakage inside the robot, and the receiving unit and obstacle detection sensor. The control mechanism is equipped with at least a control mechanism that controls the thruster and the propulsion section based on information from the above, and the obstacle detection sensor is composed of three or more, and the control mechanism is configured to control the water bottom ( (or seabed) with a horizontal plane, calculate a command angle from the angles formed with the plurality of horizontal planes, and, based on this command angle, set the underwater robot to avoid obstacles while navigating. The submersible robot is configured to control the thruster and the propulsion section, and also control the diving and levitation mechanism based on water leakage information from the water leakage detection sensor to levitate the underwater robot.

〔作用〕[Effect]

以上のような構成を有するこの発明は次のよう
に作用する。
The present invention having the above configuration operates as follows.

すなわち、観測したい水域まで水中ロボツトを
搬送し、その水域で水中ロボツトを水中に潜行さ
せた後、水面上の指令部から水中ロボツトに指令
を出す。指令部からの指令は受信部で受信され、
その情報は制御機構に送られる。制御機構では情
報の内容に応じて、適宜、スラスターと推進部を
駆動して、観測させたい水中を水中ロボツトで航
行させる。そして、潜航する水中ロボツトに、例
えば装備した観測用機器で水中の状況を観測す
る。
That is, the underwater robot is transported to the water area to be observed, and after the underwater robot is submerged in the water area, commands are issued to the underwater robot from a command unit on the surface of the water. Commands from the command unit are received by the receiving unit,
That information is sent to the control mechanism. The control mechanism drives the thruster and propulsion unit as appropriate depending on the content of the information, and allows the underwater robot to navigate the underwater area to be observed. Then, the underwater situation is observed using, for example, observation equipment equipped on the submersible underwater robot.

この間、水中の障害物に遭遇した場合には、障
害物検知センサで障害物を検知して、その情報が
制御機構に送られ、その情報の内容に応じて、適
宜、スラスターと推進部を駆動して、水中の障害
物を自動的に回避させながら、水中の状況を観測
する。
During this time, if an underwater obstacle is encountered, the obstacle detection sensor detects the obstacle, and the information is sent to the control mechanism, which drives the thruster and propulsion unit as appropriate depending on the content of the information. to automatically avoid underwater obstacles and observe the underwater situation.

また、水中ロボツトの内部で漏水が生じた場合
には、漏水検知センサで漏水を検知し、その情報
は制御機構に送られ、制御機構ではその情報に基
づき潜行浮上機構を作動させて、水中ロボツトを
浮上させることにより、水中ロボツトの沈没を防
ぐ。
In addition, if water leaks inside the underwater robot, the water leak detection sensor will detect the leak, and the information will be sent to the control mechanism, which will operate the submersion and surfacing mechanism based on that information, and the underwater robot will be activated. Prevents underwater robots from sinking by levitating them.

〔実施例〕 以下、図面に記載の実施例に基づいてこの発明
をより具体的に説明する。
[Example] Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on the example shown in the drawings.

ここで、第1図は母船に設けられた指令部と水
中の水中ロボツトを示す概要図、第2図は水中ロ
ボツトの平面図、第3図は水中ロボツトの側面図
である。
Here, FIG. 1 is a schematic diagram showing a command unit provided in a mother ship and an underwater robot underwater, FIG. 2 is a plan view of the underwater robot, and FIG. 3 is a side view of the underwater robot.

図において、無人無索からなる水中ロボツト1
は、耐圧容器からなるロボツト本体2と、水面上
の指令部3からの指令を受ける受信部4と、水中
の障害物を検出する障害物検知センサ5と、水中
の状況を観測する観測用機器6と、水中ロボツト
1の傾きを調整するスラスター7と、水中ロボツ
ト1を運動させる推進部8と、水中ロボツト1を
潜行及び浮上させる潜行浮上機構9と、上記受信
部4、障害物検知センサ5からの情報に基づき上
記スラスター7と推進部8を制御する制御機構1
0などから構成されている。
In the figure, an underwater robot 1 consisting of an unmanned and untethered robot.
The robot body 2 consists of a pressure-resistant container, a receiving unit 4 that receives commands from a command unit 3 on the water surface, an obstacle detection sensor 5 that detects obstacles in the water, and observation equipment that observes underwater conditions. 6, a thruster 7 that adjusts the inclination of the underwater robot 1, a propulsion unit 8 that moves the underwater robot 1, a diving and surfacing mechanism 9 that makes the underwater robot 1 submerge and rise, the receiving unit 4, and an obstacle detection sensor 5. A control mechanism 1 that controls the thruster 7 and the propulsion section 8 based on information from the
It consists of 0, etc.

耐圧容器からなるロボツト本体2は、例えば比
重の小さなFRP(強化プラスチツク)材から造ら
れ、その内部が中空となつている。ロボツト本体
2の上面側には水面上の指令部3からの指令を受
ける受信部4が装備されている。
The robot main body 2, which is a pressure-resistant container, is made of, for example, FRP (reinforced plastic) material with a low specific gravity, and is hollow inside. The upper surface of the robot body 2 is equipped with a receiving section 4 that receives commands from a command section 3 on the water surface.

受信部4は例えば超音波受信器からなり、水面
上の指令部3が設けられている母船11からの超
音波を受信する構成となつている。このため、母
船11には超音波を発信する超音波発信器12が
設けられている。そして、母船11上の指令部3
からの指令が、超音波の信号に置き換えられて超
音波発信器12から発信され、これをロボツト本
体2に設けられた超音波受信器としての受信部4
で受信して、指令部3からの指令を水中ロボツト
1に伝えることができるようになつている。
The receiving section 4 is composed of, for example, an ultrasonic receiver, and is configured to receive ultrasonic waves from the mother ship 11 on which the command section 3 on the water surface is installed. For this reason, the mother ship 11 is provided with an ultrasonic transmitter 12 that emits ultrasonic waves. Then, the command section 3 on the mother ship 11
The command from the robot body 2 is replaced with an ultrasonic signal and transmitted from the ultrasonic transmitter 12.
The underwater robot 1 can receive the command from the command unit 3 and transmit the command from the command unit 3 to the underwater robot 1.

ロボツト本体2の前部側には、水中ロボツト1
が水中を航行中に水底(又は海底)の障害物を検
知して自動的に回避できるようにするために、例
えば第4図A〜Dに示すような障害物検知センサ
が5設けられている。障害物検知センサ5は超音
波を利用して障害物を検知するようになつてい
る。これは、水中ロボツト1の前部部分に振動子
をある所定の角度をもつて取付けるもので、図に
おいて黒丸のマークが超音波センサ(超音波振動
子)である。第4図はセンサの取付け角を説明す
るための概念図であり、実際の取付け箇所は頭部
ドーム13の上下に分けて取付け方が撮影などの
邪魔にならない。
The underwater robot 1 is located on the front side of the robot body 2.
In order to be able to detect and automatically avoid obstacles on the underwater (or ocean floor) while navigating underwater, five obstacle detection sensors as shown in FIGS. 4A to 4D are provided, for example. . The obstacle detection sensor 5 is designed to detect obstacles using ultrasonic waves. In this system, a transducer is attached to the front part of the underwater robot 1 at a predetermined angle, and the black circle mark in the figure is an ultrasonic sensor (ultrasonic transducer). FIG. 4 is a conceptual diagram for explaining the mounting angle of the sensor, and the actual mounting location is divided into upper and lower parts of the head dome 13 so that it does not interfere with photographing, etc.

障害物検知センサ5は、下方5−1、前斜め下
方5−2、前方5−3、前斜め上方5−4、右斜
め下方5−5、左斜め下方5−6の6個の超音波
振動子から成つている。
The obstacle detection sensor 5 detects six ultrasonic waves: downward 5-1, diagonally lower front 5-2, front 5-3, diagonally upper front 5-4, diagonally lower right 5-5, and diagonally lower left 5-6. It consists of a vibrator.

第4図Dに示すように、下方5−1と前斜め下
方5−2とに設けられた障害物検知センサ5によ
り、水底(又は海底)が水平面となす角θ1と、前
斜め下方5−2と前方5−3に設けられた障害物
検知センサからの出力によりθ2を計算する。
As shown in FIG. 4D, the obstacle detection sensors 5 provided in the lower part 5-1 and the lower front part 5-2 detect the angle θ 1 that the water bottom (or seabed) makes with the horizontal plane and the lower part in the front part 5-2. -2 and the output from the obstacle detection sensor provided in front 5-3 to calculate θ 2 .

ここで指令角度θとして、 θ=k1θ1+k2θ2 (k1,k2として最適な数値を選ぶ) 水中ロボツト1が水底面(又は海底面)の地形
に応じた角度データを制御機構10に送ることに
よつて、上記推進部8の角度の制御が行われ水底
の地形に沿つて、水底から一定の距離を保ちなが
ら航行することが可能となる。
Here, as the command angle θ, θ=k 1 θ 1 +k 2 θ 2 (choose the optimal values for k 1 and k 2 ) Underwater robot 1 controls the angle data according to the topography of the underwater surface (or seabed surface). By sending the water to the mechanism 10, the angle of the propulsion section 8 is controlled, making it possible to navigate along the topography of the water bottom while maintaining a constant distance from the water bottom.

また、前方5−3や、左右の5−4,5−5な
どの障害物検知センサ5が障害物を検知した場合
は、いち早くその情報を上記のロボツト本体2内
部に装備された制御機構10に送り、障害物を回
避するために右旋回、左旋回又は上昇などを行わ
せる。
In addition, when the obstacle detection sensors 5 such as the front 5-3 and the left and right sensors 5-4 and 5-5 detect an obstacle, the information is immediately transmitted to the control mechanism 10 installed inside the robot body 2. to make a right turn, left turn, or climb to avoid obstacles.

このような全ての判断基準は上記制御機構10
のフアームウエア化された制御プログラムに内蔵
されており、水中ロボツト1は自動的にこれらの
判断、回避動作などを行うようになつている。
All such judgment criteria are based on the control mechanism 10.
The underwater robot 1 is designed to automatically perform these judgments, avoidance actions, etc., as it is built into the firmware-based control program.

上記の水中の状況を観測する観測用機器6は、
ロボツト本体2に内蔵されており、又ロボツト本
体2の前部側に設けられた頭部ドーム13の内部
に設置されている。頭部ドーム13は半球面の形
状を有し、例えば透明な耐圧ガラスで形成されて
いる。観測用機器6には例えばテレビカメラやス
テイルカメラなどが使用されるが、特に立体的観
測が要求される場合には、観測用機器6として超
音波送受信装置が使用されることもある。
The observation equipment 6 that observes the underwater situation is
It is built into the robot body 2, and is also installed inside a head dome 13 provided on the front side of the robot body 2. The head dome 13 has a hemispherical shape and is made of, for example, transparent pressure-resistant glass. For example, a television camera or a still camera is used as the observation device 6, but an ultrasonic transmitting/receiving device may be used as the observation device 6, especially when three-dimensional observation is required.

この観測用機器6で観測された内容は記録装置
に記録され、水中ロボツト1を回収した後にロボ
ツト本体2の内部から取り出すようになつている
ものや、観測用機器6で観測された内容を、信号
に置き換えて水面上の指令部3に伝達するものが
ある。指令部3に伝達するタイプのものにあつて
は、水中ロボツト1に発信器が設けられ、又指令
部3側の母船11に受信器が設けられている。
The contents observed by this observation device 6 are recorded in a recording device, and the contents that are taken out from inside the robot body 2 after recovering the underwater robot 1 and the contents observed by the observation device 6 are recorded. There is a signal that is replaced with a signal and transmitted to the command unit 3 on the water surface. In the case of the type that transmits information to the command section 3, the underwater robot 1 is provided with a transmitter, and the mother ship 11 on the command section 3 side is provided with a receiver.

上記ロボツト本体2の後部には、尾翼が十字状
に設けられ、又水中ロボツト1の傾きを調整する
スラスター7が設けられている。スラスター7は
ロボツト本体2の後部側に形成されている。スラ
スター7は水中ロボツト1のトリム角調整用とし
て機能する。スラスター7は制御機構10によつ
て制御される。
At the rear of the robot body 2, a cross-shaped tail is provided, and a thruster 7 for adjusting the inclination of the underwater robot 1 is provided. The thruster 7 is formed on the rear side of the robot body 2. The thruster 7 functions to adjust the trim angle of the underwater robot 1. The thruster 7 is controlled by a control mechanism 10.

また、ロボツト本体2の左右の側面には、水中
ロボツト1を運動させる一対の推進部8が装備さ
れている。各推進部8は略弾頭状の形状からなる
カバーによつてその内部が保護されており、その
内部にはモーターやギヤなどが内装されている。
又推進部8の後部には推進用のスクリユーが設け
られ、そのスクリユーの周面側には円筒状のダク
トが形成されている。
Furthermore, a pair of propulsion parts 8 for moving the underwater robot 1 are installed on the left and right sides of the robot body 2. The inside of each propulsion section 8 is protected by a cover having a substantially warhead shape, and a motor, gears, etc. are housed inside the cover.
A screw for propulsion is provided at the rear of the propulsion section 8, and a cylindrical duct is formed on the circumferential surface of the screw.

推進部8はロボツト本体2の側面に回動自在に
取付けられていて、ロボツト本体2に対して水平
並びに垂直方向に回動できるようになつている。
このため、ロボツト本体2に対する推進部8の角
度を変え、更に推進部8のモーターの回転数制御
により、自由に3次元空間での動きを可能にする
ことができる。これらの推進部8の制御は制御機
構10によつて行われる。
The propulsion section 8 is rotatably attached to the side surface of the robot body 2 and can rotate horizontally and vertically with respect to the robot body 2.
Therefore, by changing the angle of the propulsion section 8 with respect to the robot body 2 and controlling the rotation speed of the motor of the propulsion section 8, it is possible to freely move in three-dimensional space. These propulsion units 8 are controlled by a control mechanism 10.

更に、ロボツト本体2の内部には、水中ロボツ
ト1を潜行及び浮上させる潜行浮上機構9が設け
られている。潜行浮上機構9には、圧縮気体ボン
ベ、バラストタンク9aなどが含まれる。バラス
トタンク9aはロボツト本体2の上部側の左右両
側に形成されていて、バラストタンク9aに圧縮
気体ボンベから圧搾空気を送り込んで内部の水や
海水を排出させたり、バラストタンク9aに水や
海水を注入したりする電磁弁の開閉制御によつ
て、水中ロボツト1の水中重量を調整し、水中ロ
ボツト1の潜行及び浮上を可能にしている。
Further, inside the robot main body 2, a submersible and levitation mechanism 9 for submerging and surfacing the underwater robot 1 is provided. The diving and flotation mechanism 9 includes a compressed gas cylinder, a ballast tank 9a, and the like. The ballast tank 9a is formed on both left and right sides of the upper part of the robot body 2, and compressed air from a compressed gas cylinder is sent into the ballast tank 9a to discharge internal water or seawater, or water or seawater can be pumped into the ballast tank 9a. The underwater weight of the underwater robot 1 is adjusted by controlling the opening and closing of a solenoid valve for injection, thereby enabling the underwater robot 1 to dive and surface.

潜行浮上機構9の制御は制御機構10で行わ
れ、水中ロボツト1の潜行浮上などの動作は指令
部3が設けられた母船11からの指令により、超
音波で伝えられるが、別個のタイマー機構などに
よつて、浮上開始時間を制御することも可能であ
る。また、水中ロボツト1が危険な状態に瀕した
時には自動的に緊急浮上するように制御される。
Control of the diving and surfacing mechanism 9 is performed by a control mechanism 10, and operations such as diving and surfacing of the underwater robot 1 are transmitted by ultrasonic waves according to commands from a mother ship 11 equipped with a command unit 3, but a separate timer mechanism, etc. It is also possible to control the ascent start time. Further, when the underwater robot 1 is in a dangerous situation, it is automatically controlled to emerge in an emergency.

例えば、水中ロボツト1のロボツト本体2の内
部に漏水があつた場合、各所に配置された漏水セ
ンサの出力を制御機構10でとらえ、速やかに浮
上させるものである。また、スラスター7や推進
部8のモーターに異常が発生して、例えばサーマ
ルリレーが機能してこの事態を検知した際に、速
やかに浮上させるものである。
For example, when water leaks inside the robot body 2 of the underwater robot 1, the control mechanism 10 captures the outputs of water leakage sensors placed at various locations, and the robot is quickly brought to the surface. Furthermore, when an abnormality occurs in the thruster 7 or the motor of the propulsion section 8, for example, when a thermal relay functions to detect this situation, the robot is immediately brought to the surface.

以上のシステムを更に完全なものとするために
は、水中ロボツト1の姿勢保持が重要となる。例
えば障害物検知センサ5により障害物を検知可能
としても、それは水中ロボツト1の姿勢が水平に
保たれていることが前提条件となるが、常時姿勢
を水平に(傾きを0に)保つことは不可能なの
で、水中ロボツト1は、ヒール、トリム方向にそ
れぞれ傾斜センサを内蔵し、この傾斜センサの出
力で障害物との距離、水底(又は海底)との角度
などを補正計算するシステムとなつている。ま
た、これらの超音波センサのデータを連続して保
持し水底(又は海底)の地形を調査することも可
能である。
In order to make the above system more complete, it is important to maintain the posture of the underwater robot 1. For example, even if an obstacle can be detected by the obstacle detection sensor 5, the prerequisite is that the underwater robot 1 maintains its posture horizontally. Since this is impossible, the underwater robot 1 has a built-in tilt sensor in each of the heel and trim directions, and uses the output of these tilt sensors to create a system that uses the output of the tilt sensor to calculate corrections for distances to obstacles, angles to the bottom (or ocean floor), etc. There is. It is also possible to continuously hold data from these ultrasonic sensors and investigate the topography of the underwater (or ocean floor).

上記の制御機構10は、指令部3が設けられた
母船11からの指令を受ける受信部4と、水中の
障害物を検出する障害物検知センサ5とからの情
報に基づき、水中ロボツト1のスラスター7と推
進部8を制御をするものであり、プログラム化さ
れたコンピユータを内蔵している。制御機構10
は必要に応じて、潜行浮上機構9をも制御した
り、水中ロボツト1の姿勢制御の補正計算なども
取り扱うことができるようになつている。この制
御機構10はロボツト本体2に内蔵されている。
The above control mechanism 10 controls the thruster of the underwater robot 1 based on information from a receiving section 4 that receives commands from a mother ship 11 provided with a command section 3 and an obstacle detection sensor 5 that detects underwater obstacles. 7 and the propulsion section 8, and has a built-in programmed computer. Control mechanism 10
It is also possible to control the submergence and surfacing mechanism 9 and handle correction calculations for the attitude control of the underwater robot 1, if necessary. This control mechanism 10 is built into the robot body 2.

また、ロボツト本体2の下部には着底用脚14
が設けられている。
In addition, bottom landing legs 14 are provided at the bottom of the robot body 2.
is provided.

次に上記実施例の構成に基づく作用について以
下説明する。
Next, the effects based on the configuration of the above embodiment will be explained below.

先ず、観測したい水域(又は海域)まで水中ロ
ボツト1を搬送する。水中ロボツト1は指令部3
が設けられている母船11に載せて所定の水域に
運ばれる。所定の水域まで母船11で運ばれた水
中ロボツト1は、そこで、母船11から水面(又
は海面)に降ろされる。
First, the underwater robot 1 is transported to a body of water (or a sea area) to be observed. The underwater robot 1 is the command unit 3
It is loaded onto a mother ship 11 equipped with a water tank and transported to a predetermined water area. The underwater robot 1 carried by the mother ship 11 to a predetermined water area is lowered from the mother ship 11 to the water surface (or sea surface).

水面におろされた水中ロボツト1は、水中(又
は海中)の比重と略同じになるように、潜行浮上
機構9のバラストタンク9aに水又は海水を注入
して調整される。そして、水中ロボツト1の比重
が略水中(又は海中)の比重と同じなつたところ
で、水中ロボツト1を母船11から切り離す。
The underwater robot 1 lowered to the water surface is adjusted by injecting water or seawater into the ballast tank 9a of the submergence and flotation mechanism 9 so that the specific gravity is approximately the same as that of the water (or the sea). Then, the underwater robot 1 is separated from the mother ship 11 when the specific gravity of the underwater robot 1 becomes substantially the same as the specific gravity of the underwater (or underwater) environment.

この場合において、水中ロボツト1には予め、
切り離し自在な重りが連結されているため、水中
ロボツト1はこの重りによつて潜行する。そし
て、水中ロボツト1の頭部ドーム13の下方5−
1に設けた障害物検知センサ5で海底までの距離
を測定しながら、所定の深さまで水中ロボツト1
が潜行した時、重りは水中ロボツト1から切り離
される。重りの切り離し機構は、例えば水平な推
進部8を垂直の状態に回動した場合に、重りを把
持していた把持機構が自動的に開いて、重りを切
り離すような構成などがある。
In this case, the underwater robot 1 has the following information in advance:
Since a detachable weight is connected, the underwater robot 1 uses this weight to submerge. Then, below the head dome 13 of the underwater robot 1 5-
The underwater robot 1 moves to a predetermined depth while measuring the distance to the seabed with the obstacle detection sensor 5 installed in the underwater robot 1.
When the robot dives, the weight is separated from the underwater robot 1. The weight separation mechanism may be configured such that, for example, when the horizontal propulsion section 8 is rotated to a vertical position, a gripping mechanism that grips the weight automatically opens to separate the weight.

重りを切り離した水中ロボツト1は、水中(又
は海中)の比重と略同じになるため、その降下が
止まり、その位置に浮遊することになる。
Since the underwater robot 1 from which the weight has been separated has a specific gravity approximately equal to that of the water (or the sea), its descent stops and it floats at that position.

このような状態になつた後、指令部3からの指
令を水中ロボツト1に送る。指令部3からの指令
は、超音波の信号に変換された後、母船11に設
けられた超音波発信器12から発信される。超音
波発信器12から発信された超音波は、水中に浮
遊する水中ロボツト1の受信部4で受信される。
そして、受信部4で受信された指令は、制御機構
10に送られ、この制御機構10のコンピユータ
によつて判断され、その判断に基づき、水中ロボ
ツト1のスラスター7や推進部8を制御して、水
中ロボツト1の水中での運動をコントロールする
ことができる。
After reaching such a state, a command from the command unit 3 is sent to the underwater robot 1. The command from the command unit 3 is converted into an ultrasonic signal and then transmitted from an ultrasonic transmitter 12 provided in the mother ship 11. Ultrasonic waves emitted from the ultrasonic transmitter 12 are received by the receiving section 4 of the underwater robot 1 floating in the water.
The commands received by the receiving section 4 are sent to the control mechanism 10, judged by the computer of this control mechanism 10, and based on the judgment, the thrusters 7 and propulsion section 8 of the underwater robot 1 are controlled. , the underwater movement of the underwater robot 1 can be controlled.

このようにして、観測させたい水域の水中を水
中ロボツト1は航行し、水中ロボツト1の頭部ド
ーム13に内蔵された観測用機器6が、水中の状
況を観測し、その観測結果は、記録装置に記録さ
れたり、母船11上の指令部3に伝送されたりす
ることになる。
In this way, the underwater robot 1 navigates underwater in the area of water to be observed, and the observation device 6 built into the head dome 13 of the underwater robot 1 observes the underwater situation, and the observation results are recorded. It will be recorded in the device or transmitted to the command unit 3 on the mother ship 11.

また、水中を航行中に水中ロボツト1が水中の
障害物に遭遇した場合には、障害物検知センサ5
が障害物を検知する。第4図に示すような前方5
−3や、左右の5−4,5−5などの障害物検知
センサ5が障害物を検知した場合は、いち早くそ
の情報を上記のロボツト本体2内部に装備された
制御機構10に送られ、その情報の内容に応じ
て、適宜、スラスター7と推進部8を駆動して、
障害物を回避するために右旋回、左旋回又は上昇
などが行われる。
Further, when the underwater robot 1 encounters an underwater obstacle while navigating underwater, the obstacle detection sensor 5
detects obstacles. Front 5 as shown in Figure 4
When the obstacle detection sensors 5 such as -3, left and right sensors 5-4 and 5-5 detect an obstacle, the information is immediately sent to the control mechanism 10 installed inside the robot body 2. Depending on the content of the information, drive the thruster 7 and propulsion unit 8 as appropriate,
In order to avoid obstacles, a right turn, a left turn, or a climb is performed.

このような全ての判断基準は上記制御機構10
のフアームウエア化された制御プログラムに内蔵
されており、水中ロボツト1は自動的にこれらの
判断、回避動作などを行うようになつている。そ
して、水中の障害物を自動的に回避しながら、水
中の状況を観測することができるのである。
All such judgment criteria are based on the control mechanism 10.
The underwater robot 1 is designed to automatically perform these judgments, avoidance actions, etc., as it is built into the firmware control program. This allows you to observe underwater conditions while automatically avoiding underwater obstacles.

水中の観測を終了して、水中ロボツト1を浮上
させる場合には、指令部3からの指令や、必要に
応じてタイマー機構の作動などによつて、制御機
構10を介して或いは直接に潜行浮上機構9を作
動させる。この作動は、バラストタンク9aに圧
縮気体ボンベから圧搾空気を送り込んで内部の水
や海水を排出させて、バラストタンク9aを軽く
することにより、水中ロボツト1の比重を水(又
は海水)より小さくして、水中ロボツト1を浮上
させるようになつている。
When the underwater observation is finished and the underwater robot 1 is brought to the surface, the underwater robot 1 is brought to the surface via the control mechanism 10 or directly by a command from the command unit 3 or by the operation of a timer mechanism as necessary. Activate mechanism 9. This operation is performed by sending compressed air from a compressed gas cylinder into the ballast tank 9a to discharge the water and seawater inside, thereby making the ballast tank 9a lighter, thereby making the specific gravity of the underwater robot 1 smaller than that of water (or seawater). The underwater robot 1 is made to float.

なお、この発明は上記実施例に限定されるもの
ではなく、この発明の精神を逸脱しない範囲で
種々の改変をなし得ることは勿論である。例え
ば、上記実施例においては、指令部3が母船11
に設けられている場合で説明したが、陸上に設け
られている場合でもよい。
It should be noted that this invention is not limited to the above embodiments, and it goes without saying that various modifications can be made without departing from the spirit of the invention. For example, in the above embodiment, the command unit 3
Although we have explained the case where it is installed on land, it may also be installed on land.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上の記載より明らかなように、この発明に係
る水中ロボツトによれば、潜航中の水中ロボツト
と水面上の指令部とは、ケーブルなどの有索で結
ばれておらず、全くの無人無索からなる水中ロボ
ツトである。
As is clear from the above description, according to the underwater robot according to the present invention, the submersible underwater robot and the command unit on the surface of the water are not connected by cables or other cables, and are completely unmanned and untethered. It is an underwater robot consisting of.

即ち、水面上の指令部からのケーブルが全くな
いため、有索であることに起因する各種のトラブ
ル、例えば水中ロボツトの運動性能の低下や、指
令部が母船に設けられている場合にあつては母船
のスクリユーにケーブルが絡まつたり破断したり
する不都合等が除かれる。そして、特に、水流の
速い水域でも運動性能に優れた潜航機能を発揮し
て、例えば水中の状況を観測することができる。
このように、この発明に係る水中ロボツトは自由
に水中を航行でき、従来の有索の水中ロボツトに
はない優れた特性を備えている。
In other words, since there is no cable from the command center on the surface of the water, there are various problems caused by cables, such as a decrease in the maneuverability of underwater robots, and when the command center is installed on the mother ship. This eliminates inconveniences such as cables getting tangled with the mothership's screws or breaking. In particular, it exhibits a diving function with excellent maneuverability even in areas with fast water flow, making it possible to observe underwater conditions, for example.
As described above, the underwater robot according to the present invention can freely navigate underwater and has excellent characteristics not found in conventional cabled underwater robots.

しかも、無人であるため、危険性もなく安心し
て、例えば所望の水域での水中の観測を行うこと
ができ、また、人間の健康などを考慮する必要が
ないから、長時間の観測も可能となる。
Moreover, because it is unmanned, underwater observations can be carried out safely in any desired body of water without any danger, and long-term observations are also possible because there is no need to consider human health. Become.

その上、この発明に係る水中ロボツトは、予め
想定される各種の水底(又は海底)地形パターン
に対して、動作のアルゴリズムを知能として有し
ており、水中の障害物に対しても、水底(又は海
底)が水平面となす角を各々求め、求められた複
数の水平面となす角から指令角度を演算し、この
指令角度に基づき前記のスラスターと推進部を制
御して、緊急停止するこなく自動的に回避する動
作を行うので、指令部の操縦側でこれを意識する
必要もなく、このため、煩わしい操作に悩まされ
ることもない。
Furthermore, the underwater robot according to the present invention has an algorithm for operating with respect to various pre-assumed underwater (or seabed) topography patterns, and is capable of responding to underwater obstacles as well. (or seabed) with a horizontal plane, calculate a command angle from the angles it makes with the multiple horizontal planes, and control the thruster and propulsion unit based on this command angle, automatically without making an emergency stop. Since the robot performs an action to avoid the situation, there is no need for the operator at the command center to be conscious of this, and therefore, there is no need to worry about troublesome operations.

以上ような効果に加えて、水中ロボツトの内部
で漏水が生じた場合には、漏水検知センサで漏水
を検知し、その情報は制御機構に送られ、制御機
構ではその情報に基づき潜行浮上機構を作動させ
て、水中ロボツトを浮上させることにより、高価
な水中ロボツトが沈没するのを未然に防ぐことが
できる。
In addition to the above-mentioned effects, if water leaks inside the underwater robot, the water leak detection sensor detects the water leak, the information is sent to the control mechanism, and the control mechanism activates the submersion and surfacing mechanism based on the information. By activating it and making the underwater robot levitate, it is possible to prevent an expensive underwater robot from sinking.

このように、この発明によれば、遥かに使いや
すく安全性に富む高性能の水中ロボツトを提供す
ることができ、産業界に対する貢献度は甚だ大で
ある。
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a high-performance underwater robot that is much easier to use and safer, and its contribution to industry is enormous.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

図面はこの発明に係る水中ロボツトの実施例を
示すものであつて、第1図は母船に設けられた指
令部と水中の水中ロボツトを示す概要図、第2図
は水中ロボツトの平面図、第3図は水中ロボツト
の側面図、第4図A〜Dは障害物検知センサの取
付概念図で、Aは頭部ドームの平面図、Bは頭部
ドームの正面図、Cは頭部ドームの右側面図、D
は水底の地形データを測定する図である。 符号の説明、1……水中ロボツト、2……ロボツ
ト本体、3……指令部、4……受信部、5……障
害物検知センサ、6……観測用機器、7……スラ
スター、8……推進部、9……潜行浮上機構、9
a……バラストタンク、10……制御機構、11
……母船、12……超音波発信器、13……頭部
ドーム、14……着底用脚。
The drawings show an embodiment of the underwater robot according to the present invention, in which FIG. 1 is a schematic diagram showing a command unit provided in a mother ship and an underwater robot underwater, FIG. 2 is a plan view of the underwater robot, and FIG. Figure 3 is a side view of the underwater robot, Figures 4 A to D are conceptual diagrams of the installation of the obstacle detection sensor, A is a plan view of the head dome, B is a front view of the head dome, and C is a front view of the head dome. Right side view, D
is a diagram for measuring topographical data of the water bottom. Explanation of symbols, 1... Underwater robot, 2... Robot body, 3... Command unit, 4... Receiving unit, 5... Obstacle detection sensor, 6... Observation equipment, 7... Thruster, 8... ... Propulsion section, 9 ... Submerged levitation mechanism, 9
a... Ballast tank, 10... Control mechanism, 11
... Mother ship, 12 ... Ultrasonic transmitter, 13 ... Head dome, 14 ... Legs for bottoming.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 無人無索からなる水中ロボツトに、水面上の
指令部からの指令を受ける受信部と、水中の障害
物を検出する障害物検知センサと、水中ロボツト
の傾きを調整するスラスターと、水中ロボツトを
運動させる推進部と、水中ロボツトを潜行及び浮
上させる潜行浮上機構と、ロボツト内部の漏水を
検出する漏水検知センサと、上記受信部、障害物
検知センサからの情報に基づき上記スラスターと
推進部を制御する制御機構とを少なくとも装備
し、前記障害物検知センサは3個以上からなり、
前記制御機構は、各2個の障害物センサからの情
報により水底(又は海底)が水平面となす角を
各々求め、求められた複数の水平面となす角から
指令角度を演算し、この指令角度に基づいて、障
害物を水中ロボツトが航行しながら回避するよう
に前記のスラスターと推進部を制御し、且つ、漏
水検知センサからの漏水情報に基づき前記潜行浮
上機構を制御して水中ロボツトを浮上させること
を特徴とする水中ロボツト。
1. An unmanned underwater robot that is equipped with a receiving unit that receives commands from a command unit on the surface of the water, an obstacle detection sensor that detects obstacles underwater, a thruster that adjusts the inclination of the underwater robot, and an underwater robot. The thruster and the propulsion unit are controlled based on the information from the propulsion unit that makes the underwater robot move, the submersion and levitation mechanism that makes the underwater robot submerge and rise, the water leakage detection sensor that detects water leakage inside the robot, the reception unit, and the obstacle detection sensor. the obstacle detection sensor is comprised of three or more,
The control mechanism calculates the angle that the water bottom (or seabed) makes with a horizontal plane based on the information from each of the two obstacle sensors, calculates a command angle from the angles that the water bottom (or seabed) makes with a plurality of horizontal planes, and applies the command angle to the command angle. Based on the information, the thruster and the propulsion unit are controlled so that the underwater robot avoids obstacles while navigating, and the submerged and levitation mechanism is controlled based on the water leak information from the water leak detection sensor to cause the underwater robot to surface. An underwater robot characterized by:
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