JPS61200089A - 水中点検ロボツト - 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】 ［産業上の利用分野コ この発明は水中点検ロボット、より詳細に述べると、と
くにダムあるいは水路など陸上から接近することのでき
る水中の施設をダイパーを用いることなく点検する装置
を提供することにある。

［従来の技術と問題点］ 水中の施設あるいは機器の保守および点検作業をおこな
う装置には、従来から数多くの提案のものがある。しか
し、これら従来の装置の多くは、水中作業を人間に依存
する部分が少なくなく、また、そのほとんどは、たとえ
ば船舶の走行性維持と耐久性の向上のための作業を陸上
のドックにおいて行うよりも、洋上で行うべきだとする
見地にたつもの、あるいは海底鉱物資源の採取のために
、たとえば水中の油井等の設備を調査するものなど、専
ら海洋において使用するものである。

こうした海中における保守点検装置においても、ダイパ
ーに依存する度合が多く、水中での作業を全く無人で行
う装置として十分なものがなく、それをそのまま湖水や
ダム、水路など陸上から接近して、水中の施設を点検す
るには、装置の大きさ、その他からして不適当である。

したがって、従来、湖水、ダムあるいはこれ等に関連す
る水路などの点検・保守に当っては、ダイパーによる水
中作業をもってするか、ダムあるいは水路から水を除去
して接近するほかなかった。

さらに、水中検査には、水中カメラ、水中テレビ・カメ
ラ、モニター・テレビ、照明灯、通信設備を必要とする
こと、検査が一台の装置でおこなえること、作業本体が
コンパクトであること、時間的制限や自然条件からの制
約を極力受けることなく作業ができること、また、水の
汚染をしないこと等が条件とされている。これら条件に
ついては、「ロボット技術百科」　（日刊工業新聞社・
１９８２年刊第１７８−１７９頁）にも記載がある。

［発明の目的］ 以上に述べた問題点を考慮して、この発明の主目的は、
ダム、水路など陸上から接近することのできる水中施設
や機器等を点検することのできる無人潜水装置を主体と
する水中点検ロボットを提供することにある。

この発明の目的は、水中カメラ、水中テレビ・カメラそ
の伯、必要とする点検機器を装備し、地上の管制局に観
察結果を映像等として直接提供することができる水中点
検ロボットを提供することにある。

この発明の目的は、クレーン車など陸上運搬車両に搭載
して所望の目的地に運搬し、潜水装置を水中に吊り下げ
ると共に、潜水装置を水中において、所望の方向に移動
することのできる水中点検ロボットを提供することにあ
る。

この発明の、さらに目的とするところは、水中に潜水装
置を吊り下げるケーブルを、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カケープルであって、
しかも潜水装置の水中での運動に支障を与えることなく
、水中における観察結果を地上の管制局に電子的に伝送
することのできる複合ケーブルとした水中点検ロボット
を提供することにある。

この発明の目的はまた、潜水装置の水中における方位あ
るいは深度などを自動的に制御することができる水中点
検ロボットを提供することにある。

〔発明の構成〕

この発明の水中点検ロボットは、第１図に示すように、
ダムや水路などの水中で点検作業をおこなう潜水装置１
０と、潜水装置１０を搭載して地上を走行移動し、所望
の部位から潜水装置１０を水中に吊り下げ或いは吊り上
げるためのアクセス［’１５０と、その吊り下げと、潜
水装置ａｆｌＯの吊り下げと、潜水袋＠１０の作動制御
と情報伝送のためのケーブル８０と、陸上にあって潜水
装置１０を制御し装置からの点検情報を監視する地上管
制局１００とから成っている。

（潜水装置１０） 潜水袋ｅ１０は、その好ましい実施態様を示す第２図な
いし第４図のように、船体１２とこれに取り付番ブる推
進機等の後述する機器とから成っている。

船体１２は潜水装置１０の全体に浮力を与える浮力材、
たとえばシンタクチック・フォーム（ｓｙｎｔａｃｔｉ
ｃ　　ｆｏａＩｌｌ＞を充填し、水中ａｍをゼロ以下に
維持するようにしてあり、この船体１２に推進機その伯
の機器を取り付け、それが水中の他の構造物等に衝突す
ることのないように保護するカバー付フレーム１４を具
備する。

船体１２のフレーム１４には推進機が搭載しである。す
なわち、船体１２を水平方向に前後進さける左舷水平推
進ｖ１１１６と右舷水平推進機１８とが船体１２の同一
水平面上に距離ｌをとって配設してあり、また船体１２
を垂直方向に運動させる左舷垂直推進機２０と右舷垂直
推進機２２とが潜水装置１０の前後軸に垂直な平面に対
し垂直より互いに４５１傾斜して配設しである。

船体１２の下部中央には水中テレビ・カメラ２４が配設
してあり、さらに水中ステイル°カメラ２６、ストロボ
２８、テレビ・カメラ２４のための投光機３０、潜水装
置１０と基点との距離を計測するための装置として、例
えば超音波送受波器３２、潜水Ｓ！置１０の方位を測定
する方位計３４、その他、深度、角速度など水中での作
動に必要とする諸装置と、これら電子機器を収容する電
子機器収容器３６が配設しである。

（アクセス装置５０） アクセス装＠５０は４輪駆動クレーン車とすることが好
ましい。もちろん４輪駆動以外の適当な車両を用いるこ
とができることは言うまでもない。特に説明するまでも
なく、クレーン５２は旋回架台５４に搭載してあって、
ブーム５６の俯仰、伸縮により潜水袋ｊｌ１１０を吊り
上げ吊り下し及び移動する。ケーブル・ウィンチ５８は
一端を潜水装置ｉ１０に接続したケーブル８０を繰り出
し、あるいは巻込みするものであって、適当なパワー・
シーブ装置６０によって、潜水装置１０の春水侵のケー
ブル１００のたるみを防止する。

アクセス装［１５０には、このほかエンジンＥ１油圧装
置Ｈ、クレーン駆動装置Ｃ、ウィンチ駆動装［Ｗを備え
、さらに潜水装置１０を収容する収納ｍｓ、および潜水
装置１０の初期の方位較正のためのジャイロコンパスを
収容する方位測定＠置収納庫Ｇなどを搭載する。

（ケーブル８０） ケーブル８０は、前述した通り潜水装置１０をアクセス
装置５０から吊り下げ或いは吊り上げるためにケーブル
・ウィンチ５８の巻胴に巻かれ、その−他を潜水袋Ｈｉ
ｏに接続するもので、しかも、潜水装置１０の推進機１
６ないし２２を駆動するための電力を供給し、さらにテ
レビ・カメラ２４その他の電子機器の制御のための情報
信号を伝送するための伝送線とを構成する１本の合成体
である。

第５図に一例を示ずように、ケーブル８０は複数本、た
とえば４本の光ファイバー・コード８２と、複数本、た
とえば１０本の電源線８４と、潜水＠置１０を吊り上げ
るために強くて軽量な、たとえばアラミツド繊維あるい
はケブラー繊維などから構成した抗張力体８６と、これ
らを互に接合するためのシェリー状混和物８８を以て構
成し、その外周をケーブルに浮力を加えると共にケーブ
ルを保護するためにエラストマーを用いて製したシース
９０で被覆することが望ましい。

以上のようにして構成したケーブル８０は潜水装置１０
をアクセス装置５０のクレーン５６から吊り下げ或いは
吊り上げるのに十二分な強度を持ち、潜水装置１０の水
中での運動において、わん同性および屈曲性に、特にす
ぐれた効果を示すものである。

（地上管−１ｊ局１００） 地上管制局１００は、潜水装置１０の運航、観察、記録
など、オペレーターが潜水装置１０を遠隔操作するため
の各種装置を収納する管制室とし、可搬式のコンテナと
することができ、必要に応じて冷暖房のための空調装＠
　１０２、照明装置１０４等を配置する。

地上管制局１００に装備収納する機器としては、例えば
潜水装置１０の制御、深度、方位などのデータを表示し
、コンピュータによって信号を処理し、ＴＶモニターに
より潜水装置１０のテレビ・カメラ２４から送られる映
像の観察などを行う操作盤１０６と、潜水装置１０の運
転、ＴＶカメラ２４の調整、水中ステイル・カメラ２６
の撮影、投光器３０の点滅などを行うための操作器１０
８と、潜水袋＠１０と基点との距離を計測するため潜水
袋＠１０に搭載した超音波送受振器３２と協同する超音
波送受信器１１０に接続した超音波距離測定袋＠　１１
２と、テレビの映像を記録するための■ＴＲ１１４と、
地上管制局１００と外部との連絡用のインターホーン或
いは拡声装置などの連Ｎ装＠１１Ｇと、潜水袋！１０の
左右水平推進機１６．１８及び左右垂直推進機２０．２
２を駆動するための推進機駆動装置１１８と、潜水装置
１０、アクセス装置ｓｏの動力装置などに電力を供給す
るための電源ｅ置１２０がある。

この電源装置１２０には地上管制局１００の外部に設け
た発Ｎ’Ｓ　　１２２より電力を供給することが望まし
い。

［発明の作動］ （電力系統） この発明の装置の作動について、第６図を参照して、そ
の好ましい態様を説明する。電、力系統としては、発電
機１２２よりの２００ポルト３相交流電圧が地上管制局
１００の電源装置１２０を経て空調装置１０２および照
明装置１０４のために分配される。

また、この電源装置１２０は操作盤１０６、超音波距離
測定装置１１２、ＶＴＲ１１４および連絡袋＠１１６な
どへ１００ボルトの単相電圧を供給し、推進機駆動装＠
１１８およびウィンチ駆動装置Ｗなどに２００ボルトの
３相交流電圧を、また潜水袋Ｗ１１０に対して３２０ボ
ルトの単相交流電圧を供給する。ケーブル８０を介して
潜水装置１０に供給される３２０ボルトの電圧は伝送経
路にお番プる電圧降下のために２００ボルトとなって潜
水袋ｒ１１１０に給電され、潜水装置ｆ１０の内部の電
源装置によって、各機器の作動に必要な電圧に調整する
。

（ＴＶ信号系統） 潜水装置１０内のテレビ・カメラ２４からの映像信号は
光電変換器によって光信号に変換され、ケーブル８０内
の光ファイバーコード８２を経由してケーブル・ウィン
チ５８の光ロータリ−コネクタを経て地上管制局１００
の操作盤１０Ｇに達し、そこで光電変換されて再びもと
の電気信号となる。この電気信号には必要な文字情報な
どが映像装置内で付加され、計器パネル面のＴＶモニタ
ーに表示される。また必要に応じてＶＴＲ１１４に記録
することができる。

（テレメータ系統） 潜水装置１０に搭載されている各種の計測装置、たとえ
ば方位計３４、深度計、角速度計などの測定データはテ
レメータ装置においてパルス符号変調された侵、光電変
換器によって光信号にされ、ケーブル８０の光ファイバ
ーコード８２を経由して、アクセス装Ｗ１５０のケーブ
ル・ウィンチ５８の光ロータリ−コネクタを介して地上
管制局１００の光電変換器で電気信号に変換される。こ
の信号は操作盤１０Ｂのテレメータ装置で各信号に復調
され、それぞれの計器パネルへの表示、モニター画面へ
の表示および潜水装置１０の自動制御に用いる。

（テレコントロール系統） 地上管制局１００における操作器１０８による潜水袋＠
１０のテレビ・カメラ２４の制御、投光器３０の点滅、
水中ステイル・カメラ２６などを操作するための制御信
号は、操作盤１０６内のテレメータ装置によってパルス
符号変調され、光電変換器によって光信号とされ、アク
セス装置ｉ５０おけるケーブル・ウィンチ５８の光ロー
タリ−コネクタを経て、ケーブル８０内のファイバーコ
ード８２を通り、潜水［ｉｌｏの光電変換器によって電
気信号にもどされる。この信号はテレメータ装置におい
てそれぞれの信号に１！！調されて所定の機器を１ＩＩ
Ｉ御する。

（ｌ連撮制御系統） 地上管制局１００において、前述したように、操作盤１
０６内のテレメータＳ！ｉｉＭによって得た潜水装置１
０からの深度あるいは角速度などのデータと、オペレー
タによる潜水装置１０を前後進、浮上または潜航、横方
向への移動などするための制御指令信号は、運転制御装
置によってアナログ演算されて、それぞれの推進機１６
．１８，２０゜２２を駆動するのに必要とする駆動信号
とされて推進機駆動装置１１８に送られ、推進機を駆動
することのできる電力に増巾された後、アクセス装置５
０のケーブル・ウィンチ５８におけるスリップリングを
介してケーブル８０の電源線８４を通って、それぞれの
推進機１６．１ｇ、２０．２２に送電される。

（潜水袋［１１０の自動制御） この発明においては、オペレータの制御上の負担を極力
軽減するためと、作業の迅速性および正確さをはかるた
めに、潜水装置１１１０の水中における方位、深度など
は、オペレータからの指令信号を受けない限りは一定と
するように制御する。

また、潜水装置１０による水中施設の実際の点検時にお
いては、潜水装置１１１０の前後進、旋回などのｉｌｌ
　ｌｉｔは一定速度によって行うことが好ましく、目視
運転の場合には、必要とする瞬間に、方位、深度などへ
の指令信号をゼロとすることにより、潜水袋［１０をそ
の現在位置に保持する。

（潜水装置１０の前後進および旋回） 潜水袋ｍｉｏの前後進あるいは旋回運動は潜水袋’７１
１０に配設した１対の左舷水平推進機１Ｇと右舷水平推
進機１８との運転を制御することによって行うことがで
きる。

第４図において、潜水装置１１１０の水中における前侵
推進力脂は、左舷水平推進ｖａ１６の推力ＦＨＰと右舷
水平推進機１８の推力ＦＨＳとの和、すなわち ＴＨ””　ＦＨＰ　”　ＦＨ８ となる。

また、潜水側１０の旋回モーメントＭは左右−水平推進
機１６．１８間の距離ｌとの関係において、 Ｍ　−ｊ２　（ＦＨＰ−ＦＨ８） として示すことができる。

潜水装置１０の前後進あるいは旋回について第７図の制
御回路を参照して説明する。

地上管制局１００の操作器１０８からの角速度指令信号
θＣＯＭは潜水装置１０からの角速度信号θと比較器１
４０において比較されて復元力発生回路１４２に送られ
、角度誤差信号Δθとなる。この角度誤差信号ΔθはＰ
　−Ｄ　ｔ、ｌｊ　ｍ回路１４４において旋回指令信＠
ＭＨｐまたはＭＨ８として符号付けされた後、地上管制
局１００の操作９１０ｇからの前後進指令信号ＴＨＣＯ
Ｍと加算されて、推進機駆動袋Ｍ１１８に送られ、潜水
装置１０の左舷水平推進機１６および右舷水平推進１１
１８を制御する信号として送り出される。

（潅水族Ｗ１１０の横進と浮上・潜航）潜水装置１０の
浮上・潜航あるいは横進運動は、第３図に示すように、
潜水装置１０の前後軸に対して垂直な平面内に垂直より
互に４５度傾斜して配設した左舷垂直推進＠２０と右舷
垂直推進＠２２との運動を制御することによっておこな
うことができる。

第３図によって判るように、横進力ＴＬは左舷垂直推進
＠　２０．２２の推力Ｆｖｐ、Ｆｖｓにより丁Ｌ−（Ｆ
ｖｐ　−Ｆｖｓ）　　Ｘ　　（７であり、その潜航カニ
は となる。

さらに第８図の制御回路について説明すると、地上管制
局１００の操作器１０８よりの浮上または潜航指令信号
Ｄ　ＣＯＭは潜水装置１０からの深度信号りとともに、
深度信号発生回路１５０に送られる。

この回路１５０は浮上または潜航指令信号り。ＯＭがゼ
ロとなった瞬間からの深度のずれを出力する。

さらにまた、地上管制局１００から出力される横進指令
信号Ｔ　　と加減算されて、推進機駆動Ｃ０Ｍ Ｖｔ装１１８を経由して、潜水装置１０の左右両舷の垂
直推進機２０．２２を制御する。

［発明の効果］ この発明による水中点検ロボットは以上に詳しく説明し
た通りに構成してあって、地上管制局１００におけるオ
ペレータの操作指令に応じて作動するものであり、潜水
袋ｊｌ１１０はアクセス装置５０に搭載して、水中点検
を必要とする所望のダム、湖沼、水路などの所在地に容
易に運搬・し、水中に降下し作業をおこなうことができ
る。

しかも水中に降下し、施設を点検する潜水装置１０の水
中への降下、水中での誘導に当って、ダイパーなどが水
中に入って、装置を取り扱う必要が全くない。

したがって、この発明は、その効果として前述した発明
の目的のすべてを完全に達成することができるばかりで
なく、多くの他の利益を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の水中点検ロボットでダムの点検を行
っている状態を説明するための略図、第２図はこの発明
による水中点検ロボットの潜水装置を示す斜視図、第３
図は潜水装置を前面から見た正面図、第４図は潜水装置
の底面図、第５図Ａはケーブル中の光ファイバーコード
の構成を示す略断面図、第５図Ｂはケーブルの構成を示
す略断面図、第６図はこの発明による水中点検ロボット
の制御系統を説明する路線図、第７図は潜水装置の前後
進と旋回運動を説明する略回路図、第８図は同じく潜水
装置の横道と浮上・潜航運動を説明する略回路図である
。 図面における主な参照数字と符号とを挙げれば、次の通
りである。 １０・・・・・・潜水装置 １２・・・・・・船体 １４・・・・・・フレーム １６・・・・・・左舷水平推進機 １８・・・・・・右舷水平推進機 ２０・・・・・・左舷垂直推進機 ２２・・・・・・右舷垂直推進機 ２４・・・・・・テレビ・カメラ ２６・・・・・・水中ステイル・カメラ２８・・・・・
・ストロボ ３０・・・・・・投光器 ３２・・・・・・超音波送受波器 ３４・・・・・・方位計 ３６・・・・・・電子機器収容器 ５０・・・・・・アクセス装置 ５２・・・・・・クレーン ５４・・・・・・旋回架台 ５６・・・・・・ブーム ５８・・・・・・ケーブル・ウィンチ ６０・・・・・・パワー・シープ装置 ８０・・・・−・ケーブル ８２・・・・・・光ファイバーコード ８４・・・・・・電源線 ８６・・・・・・抗張力体 ８８・・・・・・シェリー状混和物 １００・・・地上管制局 １０２・・・空調装置 １０４・・・照明装置 １０６・・・操作盤 １０８・・・操作器 １１０・・・超音波送受波器 １１２・・・超音波距離測定器 １１４　・Ｖ　Ｔ　Ｒ １１６・・・連絡装置 １１８・・・推進機駆動装置 １４０・・・比較器 １４２・・・復元力発生回路 １４４・・・Ｐ−Ｄ制御回路 １５０・・・深度信号発生回路 Ｃ・・・・・・クレーン駆動装置 Ｅ・・・・・・エンジン Ｇ・・・・・・方位測定装置 ］−１・・・・・・油圧装置 Ｓ・・・・・・潜水装置収納庫 Ｗ・・・・・・ウィンチ駆動装置 第１図 ′ＪＡ３図 とじ 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、水中を浮遊するための船体を水平方向に移動させる
   １対の水平推進機と、垂直方向に移動させる１対の垂直
   推進機と、水中における物体を観察するテレビ・カメラ
   及びスティルカメラと、水中における船体の方位、深度
   などを測定して情報信号として送信する測定装置とを備
   えた潜水装置と、 前記潜水装置を搭載して地上を走行するこ とができ、しかも前記潜水装置を水中に吊り下げ或いは
   水中から吊り上げるためのクレーンを備えたアクセス装
   置と、 前記潜水装置の水中での移動と観察とを遠 隔制御し、その結果を監視あるいは記録する地上管制局
   と、 前記地上管制局より前記アクセス装置を経 て前記潜水装置に電力と情報信号とを伝送し、さらに前
   記潜水装置からの情報信号を前記地上管制局へ伝達する
   電磁通路と、 前記電磁通路の少くとも一部を前記アクセ ス装置と前記潜水装置とを接続するケーブルとしたこと
   から成る水中点検ロボット。 ２、前記潜水装置の水中での重量を０以下とするために
   前記船体に浮力材を収容させたことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項に記載の水中点検ロボット。 ３、前記浮力材をシンタクチック・フォームとした特許
   請求の範囲第１項に記載の水中点検ロボット。 ４、前記１対の垂直推進機を前記船体の前後軸に垂直な
   平面に対して垂直より互に４５度の角度をとって配設し
   た特許請求の範囲第１項に記載の水中点検ロボット。 ５、前記アクセス装置を４輪駆動クレーン車とした特許
   請求の範囲第１項に記載の水中点検ロボット。 ６、前記ケーブルを複数本の電源線と複数本の光ファイ
   バーコードと、抗張力材と、外部シースとから構成した
   特許請求の範囲第１項に記載の水中点検ロボット。