JPS6112495A - 海中ロボツト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、海中のテレビ撮影等に使用する海中ロボット
に関するものである。

〔従来技術〕

従来、海中のテレビ撮影等に使用する海中ロボツ］・は
ドルフィン状をなしており、上下、左右、および前後方
向、即ち６自由度動こうとすると、３〜６基のスラスタ
−が必要であった。

かつ、ロボットの形状からして前後方向は抵抗も小さく
、大容量のスラスタ−によって比較的速く移動できるが
、横方向および上下方向は抵抗も大きく、かつスラスタ
−も副次的であるために容量も小さく、速やかな移動が
困難であった。

また、観測点へ降下するまでのスピードが遅いなど操作
性の点でも問題があった。

例えば、前進が３ノット、後進が２ノツトであるのに対
して、横進が１．５ノット、潜行、浮上が１ノツトであ
った。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、スラスタ−の数を２基に減らし、安価
でかつ前後、左右、上下に自由に、かつ少ない抵抗で動
きまわることができる操作性の高い海中ロボットを提供
することにある。

〔発明の構成〕

上記目的を達成する本第１の発明は、球形の案内面を有
する容器と、該容器の球面に沿って該容器の北極点から
南極点に至る半円弧状の垂直アームと、該垂直アームと
交叉しつつ前記容器の球面に沿って前記容器の直径点を
結ぶ半円弧状の水平アームとからなり、前記球形耐圧容
器はその内部にテレビカメラを収容し、少なくとも該テ
レビカメラの視野範囲の前記容器の器壁は該テレビカメ
ラの視野を妨害せず、前記垂直アームを前記北極点およ
び南極点において前記容器に回転自在に固定し、前記水
平アームは前記垂直アームとの交叉点において前記垂直
アームに支持されながら前記垂直アーム上を前記北極点
から前記南極点まで前記容器表面に沿って移動可能であ
り、前記垂直アームに対して対称に一対のスラスタ−を
前記水平アームに固定し、前記容器内に設けたマグネッ
トにより歯車機構を介して前記スラスタ−を移動させる
ようにしたことを特徴とするものである。

また、本第２の発明は、球形の案内面を有する容器と、
該容器の球面に沿って二つの直径点を結ぶ半円弧状の水
平アームとからなり、前記球形耐圧容器はその内部にテ
レビカメラを収容し、少なくとも該テレビカメラの視野
範囲の前記容器の器壁は該テレビカメラの視野を妨害せ
ず、前記水平アームを前記容器の直径点において前記容
器に回転自在にそれぞれ固定すると共に、前記二つの直
径点を結ぶ軸に垂直で、かつこの軸を二等分する面に対
して対称に一対のスラスタ−を前記水平アームに固定し
、前記容器内に設けたマグネットにより歯車機構を介し
て前記スラスタ−を移動させるようにしたことを特徴と
するものである。

〔実施例〕

以下、本発明を図に示す実施例にもとすき説明する。な
お、第１図〜第９図は本第１発明を示し、第１０図〜第
１２図は第２発明を示す。

第１図Ａは本発明の第１実施例を示す側面図、第１図Ｂ
はその平面図であり、本発明の海中口ボット１は、球形
の案内面を有する容器２、半円弧状の垂直アーム３、半
円弧状の水平アーム４および一対のスラスタ−５，５゛
から構成されている。

容器２は、球形の案内面を有しておれば、第１図に示す
ような全体が球状の壁面からなる容器でなくても良く、
金網で形成された球状容器または多孔状の球状容器とす
ることもできる。

球形の案内面を有する容器２が第１図のように球状容器
の場合には、容器２自体が耐圧容器であり、この耐圧容
器の中にテレビカメラ６が収容されている。

容器２が前記のように、金網や多孔状の容器の場合には
、これら容器の中に耐圧容器が固定され、この耐圧容器
の中にテレビカメラが収容される。この場合の耐圧容器
は、耐圧性を有すれば如何なる形状であっても良い。

テレビカメラ６は容器２に対して水平に固定されていて
、少なくともこのカメラ６の前方の、視野範囲の球形容
器２の器壁部分７は透明部材で形成されている。

容器２が前記のように金網または多孔状の場合には、こ
れら金網や多孔状容器のテレビカメラの視野範囲の部分
を透明部材で形成しても良いし、或いはこれら金網や多
孔状の器壁のままでも、テレビカメラの視野を妨害しな
い位置にテレビカメラを収容した耐圧容器を固定する。

また本発明においては、後述するように海中ロボット１
の動きを制御するためのコントローラーやマニピュレー
ター等ををテレビカメラと共に球状容器２中に収容して
も良いし、スラスタ−５を収容する容器中、或いは海上
の船中にに収容することもできる。

コントローラーは、スラスタ−５，５゛のスクリューの
回転数、回転方向および後述するマグネット、バラスト
の動き等を制御する機能を有している。

垂直アーム３ば、上下両端が固定ピボット８．９を介し
て球形容器２の北極点Ｎおよび南極点Ｓに固定されてお
り、かつこの二点、Ｎ、Ｓを支点として球形容器２の球
面に沿って回転自在となっている。

水平アーム４は、垂直アーム３と交叉し、左右両端には
ローラーピボット１０．１１が設けられていて、このロ
ーラーピボット１０．１１は球形容器２の直径点Ｒ，Ｌ
に接している。

ここで直径点とは、球形容器２の直径と容器２の器壁と
の交点を云う。

そして、水平アーム４は垂直アーム３との交叉部におい
て、垂直アーム３に支持されながら垂直アーム３上を、
例えばローラーを介してＮ点から８点まで、球状容器２
の球面に沿って移動できるようになっている。

スラスタ−５，５゛は、垂直アーム３に対して左右対称
に水平アーム４に固定されている。

また、球形容器２の内側には、Ｎ、Ｓ間に半円弧状のガ
イド１２が設けられ、このガイド１２はＮ点および８点
において球形容器２の中側壁面に沿って回転自在に固定
されている。

このガイド１２上には、マグネット１３がＮ点と８点の
間で移動可能に取り付けられている。

ガイド１２ば、コントローラーの支持に従ってＮ、Ｓを
支点として回転し、マグネットの力によって後述のよう
に垂直アーム３を球面に沿って回転させる。

またマグネット１３は、コントローラーの指示に従って
ガイド１２」二をＮ、Ｓ間で移動し、水平アーム４を球
面に沿って移動させる。

このような垂直アーム３と水平アーム４の動作の組合せ
によって、スラスタ−５，５゛を球形容器２に対して左
右、上下に移動させることが可能となる。

更に球形容器２の直径ＲＬを回転軸として、アーム１４
が取り付けられ、このアーム１４の先端にはバラスト１
５が設けられている。

バラスト１５は、コントローラーの指示に従って球形容
器２の内壁に沿って移動可能となっている。

このバラストの移動によって、後述するように、海中ロ
ボット１の姿勢を制御したり、移動させることができる
。

母船からの電送ケーブル、コントロールケーブルおよび
テレビ画像を送るためのケーブルを合体したテザーケー
ブル１６は、固定ピボット８を通ってＮ点から球形容器
中に導入され、テザーケーブル１６中の電カケープル１
７は８点から固定ピボット９を通って球形容器２の外に
導かれ、スラスタ−５，５′にそれぞれ連結されている
。

また、容器２の、例えば前方外壁には、ライト１８が固
定されていて、カメラの視野方向を常に照射できるよう
になっている。

この結果、テレビカメラとライトを同期させる必要がな
くなり、後述する容器２の回転やロボット１の移動動作
においても、常にカメラの視野方向を照明するだけの狭
い角度に光を集めることができ、小容量のライトで十分
な光量を得ることができる。

第２図はマグネット１３の構造の一例を示す部分概要図
であり、モータＭによって駆動される歯車機構Ｇによっ
てガイド１２上をマグネッ目３は移動し、一方、モータ
Ｍ°によって駆動される歯車機構Ｇ”によってガイド１
２は球壁２の内壁に沿って移動することができる。

なお、マグネツ目３には磁石１３°が設けられている。

次にかかる本発明の海中ロボットの機能について述べる
。

第３図ＡおよびＢは、海中ロボット１の位置を固定した
ままで、容器２を左右に回転させてテレビカメラ６で左
右前方を撮影する場合を示す。

まず、第３凹入においては、カメラ６はロボット１の前
方を撮影する状態にある。

次いで、前記のように容器２の内側のガイド１２を容器
２の垂直軸ＮＳを中心として回転させることにより、垂
直軸ＮＳを中心として、容器２を矢印入方向に回転させ
る。

すると、第３図Ｂに示すように、ロボット１を固定した
状態で左前方向を撮影することができる。

同様な操作で右前方向にテレビカメラ６を回転させるこ
ともできる。

この場合、回転するのは球形容器なので、回転による流
体抵抗を少なくすることができる。

なお、容器２の回転慣性モーメントによってロボット１
全体が回頭することがあっても、左右スラスタ−５，５
゛の回転数を制御することによって容易に調整すること
ができる。

第４図ＡおよびＢは、ロボット１の位置を固定した状態
で、テレビカメラ６によって上下方向を撮影する場合を
示す。

まず第４画人では、テレビカメラ６が前方向を撮影して
いる。

次いで、前記のようにマグネット１３をアーム１２上を
移動させることによって、球形容器２の水平軸ＲＬを中
心として、容器２を回転させる。

即ち第４図Ｂに示すように、容器２を下方、即ち矢印Ｂ
方向に回転させる。

この場合には、ロボット１の重心位置の移動によってト
リムが発生するが、容器２の回転と同時にハラス１−１
５の位置を調節すれば、ロボット１全体の位置を調節こ
とができる。

なお、第４図ＡおよびＢにおいて、矢印Ｆはロボット１
の前方向を示す。

第５図Ａ、Ｂ、、ＣおよびＤはロボット１を横移動させ
る場合を示し、前記第３図Ａ、Ｂおよび第４図Ａ、Ｂの
動作を組み合せることによって、ロボットｌの横移動が
可能である。

まず、第５図Ａではロボット１は前進状態にある。　次
いで矢印Ａ方向に、球形容器２の垂直軸ＮＳを中心とし
て容器２を回転させる。

すると、第５図Ｂの状態になる。

同時に、第５図Ｃに示すように、スラスタ−５゛を逆回
転させてロボット１を矢印Ｃ方向に移動させれば、第５
図りに示すように矢印り方向、すなわち第５図Ａに対し
て横方向にロボツ１−１を移動させることができる。

第６図Ａ、ＢおよびＣは、ロボット１を垂直方向に下降
させる場合を示す。

第６図Ａでは、ロボットｌは前進状態にある。

このとき、バラスト１５を前方に移動させて、第６図Ｂ
に示すように、ロボット全体を前突っ込みの状態にする
。

次にスラスタ−５，５゛を水平軸ＲＬを中心にＮ点上ま
で回転させると、第６図Ｃに示すように、ロボット１は
矢印Ｅ方向、即ち垂直方向に下降する。

なお、ロボット全体の姿勢は、バラスト１５の移動によ
って調節する。

同様な操作によって、ロボットう垂直方向に上昇させる
こともできる。

第７図Ａ、Ｂ、およびＣは、本発明の第２実施例を示し
、第７図Ａに示すように、垂直アームは三本の半円弧状
のアーム３八、３Ｂおよび３Ｃから形成されており、こ
れら三本のアーム３＾、３Ｂおよび３Ｃは第７図Ｂに示
すように、相互に９０度の角度で固定され、かつ前記第
１実施例と同様にＮおよび８点を支点として容器２に回
転自在に固定されている。

一方、水平アーム４は半円弧状であり、Ｒおよび１７点
において垂直アーム３＾および３Ｃに固定され、かつＲ
およびｌ、点を支点として垂直アーム３Ｂに沿い、かつ
支持されながら回転可能に垂直アーム３八および３Ｃに
連結されている。

また、一対のスラスタ−（図示せず）が垂直アーム３Ｂ
に対して左右対称に水平アーム４に固定されている。な
お、Ｒ点、■、点にはローラーピボットをそれぞれ取り
付けることもできる。

テザーケーブル１６はＮ点から０１１記第１実施例と同
様に容器２内に導入され、テレビカメラ６およびコント
ローラー等を経て８点からスラスタ−用型カケープルが
出ている。

この電カケープルは、８点から１７点までは垂直アーム
３八に沿って伸び、Ｌ点で水平アーム４に沿って伸びて
スラスタ−に接続される。

垂直アーム３八、３Ｂ、３Ｃおよび水平アーム４を球形
容器２に対して回転させるには、スラスタ−と一体とな
った小型水中モーターを駆動させるラックピニオンによ
って行う。

或いは、マグネットカップリングニよって、容器２内の
モーターで容器２外の歯車を駆動し、ラックピニオン或
いはゴムローラーで容器２を駆動させる。

この実施例２においても、前記実施例１の場合と同様に
、容器２の回転およびロボット１自体の移動を行うこと
ができる。

第８図ＡおよびＢは本発明の第３実施例を示し、前記第
２実施例（第７図Ａ、ＢおよびＣ）における垂直アーム
３八、３Ｂ、　３Ｃが一体化された十字形のアーム１９
が使用されている。

このアーム１９は、Ｎ点および８点を支点として回転可
能に球形容器２に固定され、水平アーム（図示せず）が
Ｒ点およびＬ点において回転可能に固定されている。

この第３実施例においては、アーム１９の回転によって
カバーされる容器２の球形表面が少なくなり、容器２の
表面にライト等の突起物の取付けが容易になる。

第９図Ａ、ＢおよびＣは本発明の第４実施例を示し、前
記第７図Ａ、ＢおよびＣに示した第２実施例に加えて、
第９図Ａに示すようにＲおよびＩ４点を支点として回転
するケーブル導入用アーム２０が設けられている。

テザーケーブル１６は、Ｐ点からアーム２０に沿い、次
いでＬ点およびＮ点を経て容器２内に導入される。

この実施例４では、ケーブル導入用アーム２０を設けた
ので、容器２を下向きに回転させた場合でもテザーケー
ブル１６による復元力が作用せず、容器２の運動に影響
を与えないので、容器２の姿勢を容易に制御することが
できる。

即ち、第９図Ｂに示すように、前記第２実施例において
は、ケーブル導入用アームがないので、容器２が前突っ
込み状に回転したとき、テザーケーブル１６によって容
器２に復元力が作用する。しかしながら、実施例４では
、ケーブル導入用アーム２０が設けられているので、第
９図Ｃに示すように容器２に作用する復元力は著しく減
少する。

なお、ケーブル導入用アーム２０は、スラスタ−が回転
しても邪魔にならないように、十分な大きさで形成され
ている。

第１０図Ａ、ＢおよびＣは本発明の第５実施例を示し、
半円弧状の垂直アーム２１Ｂ　、２ＩＣおよび半円弧状
の水平アーム２２が第１時アームを形成し、点り、Ｒで
回転可能に容器２に固定されている。

これら三本のアームは第１０図Ｃに示すように相互に９
０度の角度で固定されている。

一方、垂直アーム２１八は点Ｎ、Ｓにおいて１次アーム
に回転可能に固定されている。

また、１次アーム２１Ａには、水平アーム２２に対して
対称に一対のスラスタ−が固定されている。

本実施例においては、テザーケーブル１６は、Ｎ点を経
てＬ点から容器２に供給され、一方、スラスタ−への電
カケープルはＲ点から出て８点、０点を経て行われる。

この第５実施例では、容器２を下方向に回転させるとき
に、ケーブルの復元力が作用せず、ロボット１の姿勢コ
ントロールが容易である。

なお、この第５実施例に関連して、前記第３実施例と同
様に、垂直アーム２１Ｂ、２１ｃおよび水平アーム２２
を一体化した十字形のアームとすることもできる。ただ
し、第３実施例の場合とは異なり、容器２への支持固定
点がＲおよびＬ点上なる。

第１１図ＡおよびＢば本発明の第６実施例を示し、Ｒお
よび１、点を固定支持点として容器２に回転可能な半円
弧状の水平アーム２３と、Ｒおよび１１点で同様に回転
可能に支持されたケーブル導入アーム２０が設けられて
いる。

スラスタ−５，５′　は第１１図Ｂに示すように水平ア
ーム２３に対称に、かつ水平に固定されている。

テザーケーブル１６ばケーブル導入アーム２０を経てＲ
点から容器２に導入され、スラスタ−への給電は１７点
から水平アーム２３を経て行われる。

アーム２３を容器２に対して回転させることと、容器２
内のバラスト移動を組み合せることによつて、容器２の
上下方向への回転と、ロボット１の上下方向の移動を行
うことができる。

また、容器２の左右方向への回転は、二つのスラスタ−
５，５°を正逆回転させてロボッＩ・全体を回頭させる
ことによって可能である。

第１２図は本発明の第７実施例を示し、基本的構成はに
は前記第６実施例と同様であるが、スラスタ−５，５゛
にはそれぞれ浮力材２４．２４゛が付されて、水平アー
ム２３は水平に保たれている。

容器２を上下方向に回転させるには、球形容器２内のバ
ラストを移動し、容器２の安定状態を変更させることに
より行う。

容器２は、バラスト移動によるモーメントを打ち消す角
度まで回転する。

また、例えば電磁石によってビンを容器表面の穴に差し
込んで、スラスタ−と容器２を固定させてバラストを移
動させれば、ロボッ１−１全体が傾くようにすることも
できる。

この結果、スラスタ−を垂直移動用のスラスターとして
も利用することができる。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、スラスタ−が２基し
か取り付けられていないので、従来３〜６基のスラスタ
−を必要とした海中ロボットに比較して、製造コストを
低減することができ、安価なメ毎中ロボツ１−が提供さ
れる。

史に本発明によれば、球形容器に半円弧状の垂直アーム
と水平アームが設けられ、これらアームに対して球形の
容器が回転自在になっているので、球形の容器の回転と
ロボット全体の向きの変化を適宜組合せることにより、
ロボット自体の基本姿勢を変化させないでロボットを前
後、左右、上下に自由に移動させることができる。

即ち、前後、左右、上下のいずれの移動の場合において
も、球形の容器の後にスラスタ−が位置する基本姿勢が
保持され、流体力学的に抵抗の少ない形状が維持される
ので、上下、左右移動の場合も前後移動の場合と同様の
推進性能を得ることができ、操作性の高い海中ロボット
が提供される。

特に降下に要する時間が短縮されことは、緊急時のオペ
レージコンに大きなメリットがある。

更に、テレビカメラとライトが一体的に移動するので、
小さいライト容量で十分な光量を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａは本発明の第１実施例を示す部分断面側面図、
第１図Ｂはその部分断面平面図、第２図はマグネットの
構造の一例を示す概要図、第３図ＡおよびＢは第１実施
例に示した本発明の海中ロボットの球形容器を左右方向
に回転させる方法を示す概要図、第４図ＡおよびＢは球
形容器を上下方向に回転させる方法を示す概要図、第５
図Ａ、Ｂ、ＣおよびＤは本発明の海中ロボットを横移動
させる方法を示す概要図、第６図ＡＸＢおよびＣは本発
明の海中ロボットを上下方向に移動させる方法を示す概
要図、第７図Ａは本発明の第２実施例を示す部分概要図
、第７図Ｂはその平面概要図、第７図Ｃは概要図、第８
図Ａは本発明の第３実施例を示す概要側面図、第８図Ｂ
は第３実施例に使用するアームの平面図、第９図Ａは本
発明の第４実施例を示す概要図、第９図Ｂは第１実施例
にいて球形容器を下方向に回転させた状態を示す概要側
面図、第９図Ｃは第４実施例における球形容器の下方向
回転状態を示す概要側面図、第１０図Ａは本発明の第５
実施例を示す部分概要図、第１０図Ｂは概要図、第１０
図Ｃは平面図、第１１図Ａは本発明の第６実施例を示す
部分概要図、第１１図Ｂは概要図、第１２図は本発明の
第７実施例を示す概要側面図である。 １−海中ロボッｌ−１２＝−球形容器、３−垂直アーム
、４−水平アーム、５．５゛−スラスタ−１６゛−テレ
ビカメラ、Ｎ−北極点、Ｓ　−南極点、Ｒ，Ｌ−直径点
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、球形の案内面を有する容器と、該容器の球面に沿つ
   て該容器の北極点から南極点に至る半円弧状の垂直アー
   ムと、該垂直アームと交叉しつつ前記容器の球面に沿つ
   て前記容器の直径点を結ぶ半円弧状の水平アームとから
   なり、前記容器はその内部にテレビカメラを収容し、少
   なくとも該テレビカメラの視野範囲の前記容器の器壁は
   該テレビカメラの視野を妨害せず、前記垂直アームを前
   記北極点および南極点において前記容器に回転自在に固
   定し、前記水平アームは前記垂直アームとの交叉点にお
   いて前記垂直アームに支持されながら前記垂直アーム上
   を前記北極点から前記南極点まで前記容器表面に沿つて
   移動可能であり、前記垂直アームに対して対称に一対の
   スラスターを前記水平アームに固定し、前記容器内に設
   けたマグネットにより歯車機構を介して前記スラスター
   を移動させるようにしたことを特徴とする海中ロボット
   。 ２、球形の案内面を有する容器と、該容器の球面に沿つ
   て該容器の二つの直径点を結ぶ半円弧状の水平アームと
   からなり、前記容器はその内部にテレビカメラを収容し
   、少なくとも該テレビカメラの視野範囲の前記容器の器
   壁は該テレビカメラの視野を妨害せず、前記水平アーム
   を前記容器の直径点において前記容器に回転自在にそれ
   ぞれ固定すると共に、前記二つの直径点を結ぶ軸に垂直
   で、かつこの軸を二等分する面に対して対称に一対のス
   ラスターを前記水平アームに固定し、前記容器内に設け
   たマグネットにより歯車機構を介して前記スラスターを
   移動させるようにしたことを特徴とする海中ロボット。