WO2009101735A1

WO2009101735A1 - 水中清掃ロボットおよび補助洗浄作業機

Info

Publication number: WO2009101735A1
Application number: PCT/JP2008/070565
Authority: WO
Inventors: Takitarou Osaka; Hideo Yakushiji; Daisuke Hirata
Original assignee: Yanmar Co., Ltd.
Priority date: 2008-02-14
Filing date: 2008-11-12
Publication date: 2009-08-20
Also published as: AU2008350457B2; CL2009000221A1; AU2008350457A1; EP2251102A1; US20100307545A1

Abstract

　水中に存在する清掃対象物表面に沿って移動するロボット本体(２)と、該ロボット本体内に設けられ、清掃対象物表面に向かって高圧水を噴射して清掃対象物を清掃する清掃ノズルユニット(３)とを備えた水中清掃ロボットにおいて、前記ロボット本体には補助洗浄作業機(７０)が装着されている。該補助洗浄作業機は、作業機本体(７１)に回転自在に設けられた回転軸(７６)と、該回転軸の下部に設けられ高圧水を噴射するとともに、清掃対象物表面に対する高圧水の噴射反力により、回転軸と一体回転して清掃対象物を清掃する清掃ノズルユニット(７２)と、前記回転軸の上部に設けられ回転軸の回転に伴って回転して、前記作業機本体を清掃対象物表面に向かって押し付けるための力を発生するプロペラ(７３)とを備えている。

Description

水中清掃ロボットおよび補助洗浄作業機

　本発明は、養殖魚網や船体等の清掃対象物を、高圧水の噴射により清掃する水中清掃ロボットに関する。

　従来より、例えば養殖魚網に付着した藻や貝類の除去、船体に付着した汚れの除去等を行うための水中清掃ロボットが知られている（例えば、特許文献１参照）。

　かかる水中清掃ロボットは、水中に存在する清掃対象物表面に沿って移動しながら、この清掃対象物表面に向かって清掃ノズルユニットより高圧水を噴射して清掃対象物を清掃するものである。清掃ノズルユニットは、ロボット本体に回転自在に設けられた回転軸軸に取り付けられており、清掃対象物表面に対する高圧水の噴射の反力により、この回転軸と一体的に回転するようになっている。

　また、回転軸には、この回転軸の回転に伴って回転して、ロボット本体を清掃対象物表面に向かって押し付けるための推進力を発生するプロペラが取り付けられている。そして、水中清掃ロボットには、回転するプロペラが水を導入できるように導入空間が設けられている。この導入空間からプロペラに向けて水が導入され、水中清掃ロボット外部に吹き出される水流が発生し、これによって水中清掃ロボットには推進力が得られ、養殖魚網に所定の圧力で当接した状態が維持される。
特許第３５９２２０４号公報

　前記従来の水中清掃ロボットは、ロボット本体に設けられた清掃ノズルユニットのみで洗浄する構成であるため、特に養殖魚網が大きい場合には、養殖魚網の清掃に時間を要していた。

　養殖魚網の清掃時間を短縮するために清掃速度を向上させるには、水中清掃ロボットの走行速度を速くするか、清掃できる幅を大きくすることが必要である。

　しかし、走行速度を速くすると、水中での走行抵抗が大きくなるため、水中清掃ロボットがスリップしたり、その姿勢が安定しないなどの問題が生じ、水中清掃ロボットの走行速度に限界があり、現状の１．５～２．０倍程度の速度が限界であった。

　一方、洗浄幅を大きくするために、ロボット本体および洗浄ノズルユニットを大型化すると重量、コストが過大となり、海上での取り扱いが実用的ではなくなるため、大型化は容易ではない。

　養殖網は柔軟であるため、ロボット本体や清掃ノズルユニットが大型化すると、化繊網の変形に追従することができず洗い残しの原因となる。

　そこで、本発明は、今回上記問題を解決すべく、ロボット本体とは別に補助洗浄作業機を、ロボット本体に取り付ける構成とし、水中清掃ロボットの清掃面積を大きくして、清掃対象物の清掃効率を向上させることができることを課題とする。

　本発明は、前記課題を解決するためになされたもので、水中に存在する清掃対象物表面に沿って移動するロボット本体と、該ロボット本体内に設けられ、清掃対象物表面に向かって高圧水を噴射して清掃対象物を清掃する清掃ノズルユニットとを備えた水中清掃ロボットにおいて、前記ロボット本体には補助洗浄作業機が装着され、該補助洗浄作業機は、作業機本体に回転自在に設けられた回転軸と、該回転軸の下部に設けられ高圧水を噴射するとともに、清掃対象物表面に対する高圧水の噴射反力により、回転軸と一体回転して清掃対象物を清掃する清掃ノズルユニットと、前記回転軸の上部に設けられ回転軸の回転に伴って回転して、前記作業機本体を清掃対象物表面に向かって押し付けるための力を発生するプロペラとを備えている。

　そして、かかる本願発明の水中清掃ロボットは、ロボット本体内に設けられた清掃ノズルユニットが清掃対象物表面を清掃する。また、補助洗浄作業機の清掃ノズルユニットが清掃対象物表面を清掃することができる。その結果、清掃対象物表面を広範囲において効率よく安定して清掃することができる。

　前記水中清掃ロボットにおいて、前記補助洗浄作業機は、前記ロボット本体の後方に支持アームを介して連結され、該支持アームは、前記補助洗浄作業機を昇降すべく、上下方向に設定角度揺動自在に設けられ、しかも、前記補助洗浄作業機は、下方の清掃ノズルユニットが外側向きに傾斜するように、支持アームを中心にして回動自在に設けられている。

　水中に存在する清掃対象物表面に沿って移動しながら、この清掃対象物表面に向かって清掃ノズルユニットより高圧水を噴射して清掃対象物を清掃する水中清掃ロボット本体に装着される補助洗浄作業機であって、作業機本体に回転自在に設けられた回転軸と、該回転軸の下部に設けられ高圧水を噴射するとともに、清掃対象物表面に対する高圧水の噴射反力により、回転軸と一体回転して清掃対象物を清掃する清掃ノズルユニットと、前記回転軸の上部に設けられ回転軸の回転に伴って回転して、前記作業機本体を清掃対象物表面に向かって押し付けるための力を発生するプロペラとを備え、前記作業機本体は、前記ロボット本体と支持アームを介して連結可能で、該支持アームは、前記補助洗浄作業機を昇降すべく、上下方向に設定角度揺動自在に設けられ、しかも、前記補助洗浄作業機は、下方の清掃ノズルユニットが外側向きに傾斜するように、支持アームを中心にして回動自在に設けられている。

　前記ロボット本体には、ロボット本体の前方を撮像する水中カメラと、該水中カメラの視野範囲内に配置され且つ方位を示すコンパスとが設けられ、少なくともコンパスの方位を表示する芯が透明に構成され、前記水中カメラで撮像された画像を、前記ロボット本体と離間した位置に配置されたモニター装置の画面に、コンパスとともに映し出すことにある。

　そして、かかる本願発明の水中清掃ロボットは、少なくともコンパスの方位を表示する芯が透明に構成されているため、逆光での清掃作業中においても、コンパスの芯が確実に目視でき、水中清掃ロボットの姿勢や方向が把握できる。

　前記水中清掃ロボットにおいて、前記コンパスは、透明の取付台を介して前記ロボット本体に固定されている。

　前記水中清掃ロボットにおいて、前記ロボット本体には、ロープ等の昇降手段に着脱自在に連結される係止部を有する昇降用取手が設けられ、該昇降用取手は、前記係止部が、前記ロボット本体の上方に位置してロボット本体を昇降可能な吊下姿勢と、前記連結部が吊下姿勢Ａよりも前記ロボット本体側に移動する収納姿勢Ｂとに位置変更自在に設けられ、前記昇降用取手を収納姿勢に付勢する付勢手段が設けられている。

　そして、かかる本願発明の水中清掃ロボットは、ロープ等の昇降手段で係止部を連結して吊り下げると、その係止部がロボット本体の上方に位置する吊下姿勢となる。そのため、水中清掃ロボットを昇降させる際に、水中清掃ロボットを傾くことなく安定して吊ることができる。この結果、水中清掃ロボットの昇降作業においてその水中清掃ロボットを保持する人的補助が不要で且つ安全に昇降することができる。

　前記水中清掃ロボットにおいて、前記清掃ノズルユニットは、清掃対象物表面に対する高圧水の噴射の反力により回転するように、前記ロボット本体に回転自在に設けられた回転軸に取り付けられ、該回転軸には、ロボット本体を清掃対象物表面に向かって押し付けるための推進力を発生するプロペラが設けられ、前記ロボット本体には、回転するプロペラが水を導入できるように導入空間と、プロペラが収容される開口とが形成されており、前記昇降用取手は、収納姿勢において前記開口の外側に位置する構成である。

　本発明の水中清掃ロボットは、補助洗浄作業機を備えているため、ロボット本体内に設けられた清掃ノズルユニットと、その他に補助洗浄作業機の清掃ノズルユニットとで清掃対象物表面を清掃することができる。その結果、清掃対象物表面を広範囲において効率よく安定して清掃することができる。

本発明の第１実施の形態に係る水中清掃ロボットの一部断面を含む概略平面図である。同水中清掃ロボットの側面図である。同水中清掃ロボットの補助洗浄作業機を昇降させた側面図である。同水中清掃ロボットの後面図である。同水中清掃ロボットの補助洗浄作業機を回動させた後面図である。補助洗浄作業機の断面側面図である。補助洗浄作業機とロボット本体との連結状態を示す断面側面図である。本発明の第１実施の形態に係る水中清掃ロボットの清掃状態をそれぞれ示し、（ａ）は後面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は側面図である。本発明の第２実施の形態に係る水中清掃ロボットの全体斜視図である。同水中清掃ロボットの平面図である。同水中清掃ロボットの一部断面を含む側面図である。同水中清掃ロボットの制御システムの概略を示す斜視図である。同水中清掃ロボットに使用されるコンパスおよびコンパス取付部材を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面側面図である。同水中清掃ロボットに使用されるコンパスおよびコンパス取付部材の拡大断面図である。モニター装置に映し出された画像を示す正面図である。モニター装置に映し出された画像を示す正面図である。水中清掃ロボットで養殖魚網を清掃する状態を示す斜視図である。本発明の第３実施の形態に係る水中清掃ロボットの全体斜視図である。同水中清掃ロボットの一部断面を含む側面図である。同水中清掃ロボットの平面図である。同水中清掃ロボットの正面図である。本発明の他の実施の形態に係る水中清掃ロボットの全体側面図である。

符号の説明

１　　　　　水中清掃ロボット
２　　　　　ロボット本体
３　　　　　清掃ノズルユニット
４　　　　　推進力発生用プロペラ（プロペラ）
５　　　　　回転軸
６　　　　　昇降用取手
２１　　　　開口
６０　　　　脚部
６２　　　　傾斜部
６４　　　　係止部
６５　　　　フック（昇降手段）
６６　　　　支持部
６７　　　　コイルスプリング（付勢手段）
７０　　　　補助洗浄作業機
７１　　　　作業機本体
７２　　　　洗浄ノズルユニット
７３　　　　プロペラ
７７　　　　ロータリジョイント
７６　　　　回転軸
８３　　　　支持アーム
１００　　　水中カメラ
１０５　　　モニター装置
１１０　　　コンパス
１１１　　　コンパス取付部材
１１２　　　プレート
１１３　　　取付台
Ａ　　　　　吊下姿勢
Ｂ　　　　　収納姿勢
Ｃ　　　　　ケーブル
Ｈ　　　　　高圧水ホース
Ｎ　　　　　養殖魚網（清掃対象物）

　以下、本発明の一実施の形態について図面を参照しながら説明する。

　本実施の形態では、養殖魚網の清掃を行うための自走式の水中清掃ロボットとして本発明を適用した場合について説明する。
第１実施の形態
－水中清掃ロボットの構成説明－
　図１～図８は、第１実施形態に係る水中清掃ロボット１を示す。本実施の形態にかかる水中清掃ロボット１は、図１～図５に示すようにロボット本体２、清掃ノズルユニット３、推進力発生用プロペラ４（以下、単にプロペラという）を備えている。

　ロボット本体２は、下方のノズル側本体２Ａと、上方のプロペラ側本体２Ｂと、これら各本体同士を連結する一対の板状の連結体２Ｃ、２Ｃとを備えている。プロペラ側本体２Ｂは、ノズル側本体２Ａとの間に所定距離を有して配設されており、このノズル側本体２Ａとの間に水の導入路として機能する導入空間Ｄを形成している。

　プロペラ側本体２Ｂは、導入空間Ｄに連通するように比較的大径の開口２１が形成されている。この開口２１の内部にプロペラ４が収容されている。つまり、このプロペラ４の回転によって、上記導入空間Ｄからプロペラ４に向けて水が導入される構成となっている。

　ノズル側本体２Ａの左右側面には４個の車輪（前後左右車輪）２２、２３、２４、２５が回転可能に取り付けられている。図１において、矢印Ｆで示す方向が水中清掃ロボット１の前方を示す。また水中清掃ロボット１の前方に向かって右側を矢印Ｒで示し、左側を矢印Ｌで示す。

　ノズル側本体２Ａ内には、例えば４個の水中モータＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４が収容されており、各々の水中モータＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４の駆動軸は、各車輪２２、２３、２４、２５にそれぞれ接続されている。

　各水中モータＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４にはケーブル（図示省略）が接続されている。水中清掃ロボット１が水中に沈められた状態では、陸上または船上の図示しない電源装置から水中清掃ロボット１に向けてケーブルが延びて、各水中モータＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４への給電が行われる。これにより、これら水中モータＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４の駆動に伴って各車輪２２～２５が回転する。

　例えば、水中清掃ロボット１が前進走行（図１の矢印Ｆ方向に走行）している状況で、右側の水中モータＭ２、Ｍ４の回転数を左側の水中モータＭ１、Ｍ３の回転数よりも高くすれば、水中清掃ロボット１の走行方向が図１中左方向（矢印Ｌ方向）へ向くようになっている。逆に、左側の水中モータＭ１、Ｍ３の回転数を右側の水中モータＭ２、Ｍ４の回転数よりも高くすれば、水中清掃ロボット１の走行方向が右方向（矢印Ｒ方向）へ向くようになっている。

　水中モータＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４を上記とは逆方向に回転させて水中清掃ロボット１を後退走行させている場合も同様にして進行方向を変えることが可能である。更に、各水中モータＭ１、Ｍ３と、水中モータＭ２、Ｍ４を互いに逆方向に回転させれば、水中清掃ロボット１を転回させることもできる。

　なお、水中モータは左右の前車輪２２、２３を回転駆動するように２個の水中モータＭ１、Ｍ２を設け、左側の前後車輪２２、２４をベルト機構またはチェーン機構で連動連結し、右側の前後車輪２３、２５を同様に連動連結してもよい。

　清掃ノズルユニット３は、高圧水ホースＨから供給された高圧水を清掃対象物としての養殖魚網Ｎに向かって噴射し、その噴流によって養殖魚網Ｎの清掃を行うものである。清掃ノズルユニット３は、図２に示すようにノズル側本体２Ａから鉛直上向きに固定された支持筒内１１に挿通された回転軸５の下部に取り付けられている。この回転軸５は、プロペラ側本体２Ｂに形成された前記開口２１の中心部に位置するように、ロータリジョイント５１によって回転自在に支持されている。

　このロータリジョイント５１に高圧水ホースＨの一端が接続されている。高圧水ホースＨの他端は、陸上または船上の図示しない高圧ポンプに接続され、この高圧ポンプから圧送される高圧水が清掃ノズルユニット３に供給されるようになっている。なお、回転軸５の内部には、高圧水ホースＨからロータリジョイント５１を経て供給された高圧水を、清掃ノズルユニット３へ送るための高圧水通路５３が形成されている。

　清掃ノズルユニット３は、前記回転軸５の下端に固定された円盤状の回転体３５を備え、この回転体３５の内部には、高圧水の噴射路３６が、前記回転軸５の高圧水通路５３に連通し且つ回転体３５の直径方向に形成されている。回転体３５の外周部には、噴射路３６に連通する複数個（本実施の形態では一対）の清掃ノズル３３、３４が取り付けられている。

　これら清掃ノズル３３、３４は、高圧水の噴射方向が養殖魚網の表面を向くように所定角度だけ下方に傾斜している。具体的には、各清掃ノズル３３，３４の向きは、回転体３５を矢印Ａ方向に回転させる向きで、且つ養殖魚網Ｎの表面に向かって所定角度（例えば５～４５°）だけ下向き傾斜している。

　これにより、清掃ノズル３３，３４から高圧水が噴射された場合、この高圧水が養殖魚網Ｎの表面に吹き付けられることに伴って発生する噴射反力により、清掃ノズルユニット３が回転軸５と共に回転する。換言すると、この清掃ノズルユニット３は、回転軸５の軸心回りに回転しながら養殖魚網Ｎの表面に高圧水を噴射することによって、養殖魚網Ｎに付着している藻や貝類等を広範囲に亘って除去できるように構成されている。

　前記プロペラ４は、プロペラ側本体２Ｂの開口２１内に収容されるように回転軸５と一体的に設けられている。従って、清掃ノズル３３，３４から高圧水が噴射され、その噴射反力によって清掃ノズルユニット３と共に回転軸５が回転した場合、このプロペラ４も一体的に回転し、水中清掃ロボット１を下側へ押し付けるための水流を発生させる。これにより、清掃動作時に、水中清掃ロボット１を養殖魚網Ｎに向かう方向へ押し付ける推進力が発生する構成となっている。

　水中清掃ロボット１は、回転軸５の回転によってロボット本体２に発生する連れ回りを防止するための補助ノズルユニット６が設けられている。つまり、清掃ノズルユニット３及び回転軸５が回転した際に、上記回転軸５とロータリジョイント５１との間の摺動抵抗等により、ロボット本体２も回転軸５の回転方向に回転しようとするが、その力を打ち消すためのものである。補助ノズルユニット６には、高圧水ホースＨに接続された分岐ホース（図示省略）を介して高圧水が供給される。

　ロボット本体２の後方には、一対の補助洗浄作業機７０が互いに所定の間隔をおいて着脱自在に装着されている。補助洗浄作業機７０は、作業機本体７１内に清掃ノズルユニット７２およびプロペラ７３とを備えたもので、基本構成は前記ロボット本体２側と同様である。

　清掃ノズルユニット７２は、ロータリジョイント７５に回転自在に支持された回転軸７６に下端に、回転軸７６と一体回転するように固定されている。また、回転軸７６はロータリジョイント７５に接続された高圧水ホースＨ１（前記高圧水ホースＨとは独立して高圧水が供給可能なホース）から供給される高圧水により、清掃ノズルユニット７２とともに回転するようになっている。清掃ノズルユニット７２は、前記清掃ノズルユニット３と同様に噴射路７２ｄを有する回転体７２ａに、清掃ノズル７２ｂ、７２ｃを設けたものである。

　また、図１に仮想線で示す各補助洗浄作業機７０のノズル回転軌跡Ｌ１の直径Ｄ１は、ロボット本体２側のノズル回転軌跡Ｌ２の直径Ｄ２と若干重なり合っている。このように、ノズル回転軌跡同士を重ね合わせることにより、各清掃ノズルユニット３、７２間で洗浄残し部分が生じることがない。しかも、ノズル回転軌跡の直径をそれぞれ同等に設定することにより、ロボット本体２側のノズルのみの場合に比し、略３倍の清掃面積が得られる。

　作業機本体７１は、図６に示すように、複数本の上下方向のパイプ７８と、このパイプ７８の上端部に内接するように固定された筒状体７９と、ロータリジョイント７５を作業機本体７１の中心で固定させる支持パイプ８０とを備えている。作業機本体７１の外周には、環状のフロート８２が外嵌固定されている。このフロート８２の浮力により、水中において補助洗浄作業機７０は、清掃ノズルユニット７２が下方となる状態で浮遊するようになっている。

　回転軸７６の上部には、プロペラ７３が筒状体７９内に収容されるように固定されている。

　作業機本体７１は、平面視略Ｌ字状の支持アーム８３を介してロボット本体２（ノズル側本体２Ａ）に着脱自在に装着されている。具体的には、支持アーム８３の一端には、図７に示すように筒状のボス部８４が固定され、このボス部８４には、水平方向で且つロボット本体２の左右方向の支持軸８５が挿通されている。支持軸８５はブラケット８６を介してロボット本体２に固定されている。なお、ブラケット８６は、ボルト（図示省略）によりロボット本体２に対して着脱自在になっている。

　支持アーム８３は支持軸８５を中心にして上下方向にそれぞれ設定角度揺動するようになっている。例えば、支持アーム８３は上方に５０～６０°（好ましくは５５°程度）の角度α１の範囲で、且つ、下方に１０～２０°（好ましくは１５°程度）の角度α２の範囲で揺動するようになっている。この支持アーム８３の揺動角度の位置決めは位置決手段８７ａ、８７ｂにより行う。位置決手段８７ａ、８７ｂは、図７に示すように、ボス部８４から突設された取付部材８８ａ、８８ｂに、ストッパ（ボルト）８９ａ、８９ｂがそれぞれ螺合されている。

　そして、支持アーム８３が上方に揺動する場合には、ストッパ８９ａをロボット本体２の端面に当接させる。支持アーム８３が下方に揺動する場合には、ストッパ８９ｂをロボット本体２の端面に当接させる。なお、ストッパ８９ａ、８９ｂを出退調整することにより、支持アーム８３の上方または下方の揺動角度を調整することが可能である。

　ボス部８４内には、付勢手段としてのコイルスプリング８９ｃが介在され、このコイルスプリング８９ｃにより、補助洗浄作業機７０は、その不要の停止時に水中において上方位置に付勢され、その上方姿勢を維持するようになっている。

　支持アーム８３の他端には、図６に示すように筒状の軸受部材９０が内嵌され、この軸受部材９０に、ロータリジョイント７５に突設された支持軸９１が相対回転自在に挿入されている。支持アーム８３は、支持軸９１の大径頭部９１ａにより抜け止めされている。

　従って、補助洗浄作業機７０は、下方の清掃ノズルユニット７２が外側向きに傾斜するように、支持アーム８３（支持軸９１）を中心にして回動する（図４および図５参照）。水中においては、補助洗浄作業機７０は、フロート８２により清掃ノズルユニット７２が下向きとなる略垂直状態を維持することができる。

　また、補助洗浄作業機７０は、養殖魚網Ｎが傾斜する際には、その網の傾斜角度に応じて支持アーム８３を中心にして回動するようになっている。なお、補助洗浄作業機７０は、フロート８２により水中では清掃ノズルユニット７２が下向きとなる略垂直状態を維持するため、回動位置決手段は特に設ける必要はないが、設定角度（例えば６０度）以上は回動しないように、前記位置決手段８７ａ、８７ｂと同様の位置決手段を設けることは可能である。
－水中清掃ロボットの動作説明－
　次に、上述の如く構成された水中清掃ロボット１による養殖魚網Ｎの清掃動作について説明する。

　この水中清掃ロボット１による清掃時には、図１に示すように陸上または船上から水中清掃ロボット１が養殖魚網Ｎの内側（養殖用スペース）に沈められる。そして、ケーブルからの各水中モータへの給電及び高圧水ホースＨからの清掃ノズルユニット３及び補助ノズルユニット６への高圧水の供給が行われる。

　これにより、各水中モータＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４が駆動し、各車輪２２～２５が回転して水中清掃ロボット１は養殖魚網Ｎに沿って走行する。

　清掃ノズルユニット３の各清掃ノズル３３，３４から高圧水の噴射が行われる。清掃ノズル３３、３４からの高圧水の噴射により、養殖魚網Ｎに付着した藻や貝類等が除去されて養殖用スペースの外に排出され養殖魚網Ｎが清掃される。

　この高圧水の噴射に伴う噴射反力により、清掃ノズルユニット３、回転軸５及びプロペラ４は一体的に回転する。このプロペラ４の回転によって導入空間Ｄからプロペラ４に向けて水が導入され、開口２１から吹き出される水流が発生する。これによって水中清掃ロボット１には推進力が得られ、各車輪２２～２５が養殖魚網Ｎに所定の圧力で当接した状態が維持される。

　このため、各車輪２２～２５が養殖魚網Ｎから浮き上がってしまうことがなく、水中清掃ロボット１が養殖魚網Ｎに沿って安定して走行し、養殖魚網Ｎの清掃が行われる。

　なお、補助洗浄作業機７０は、その停止状態において上方姿勢を維持しており、水中清掃ロボット１の水中での走行に支障となることはない。

　補助洗浄作業機７０に高圧水を、高圧水ホースＨ１を介して供給すると、清掃ノズルユニット７２の各清掃ノズル７２ｂ、７２ｃからも高圧水の噴射が行われる。この清掃ノズル７２ｂ、７２ｃからの高圧水の噴射により、清掃ノズルユニット７２とともにプロペラ７３が回転するため、パイプ７８間から水がプロペラ７３に向けて導入され、補助洗浄作業機７０には下方への推進力が得られる。その結果、支持アーム８３が下方に揺動して作業機本体７１の下面が養殖魚網Ｎに所定の圧力で当接する。

　補助洗浄作業機７０は、かかる洗浄姿勢を維持するとともに、清掃ノズルユニット７２は、ロボット本体２自体の清掃範囲よりも左右外側の養殖魚網Ｎに付着した藻や貝類等を除去することができる。このように、ロボット本体２自体の清掃範囲よりも左右外側を清掃する一対の補助洗浄作業機７０を設けていることから、水中清掃ロボット１の走行速度を速くしなくとも養殖魚網Ｎを広範囲に且つ安定して清掃できる。

　また、養殖魚網Ｎは、水中清掃ロボット１の自重により下方に撓むこととなる。具体的には、水中清掃ロボット１の左右側方の養殖魚網Ｎが傾斜する場合（図８（ａ）参照）、かかる場合には、両方の補助洗浄作業機７０は、養殖魚網Ｎの撓み角度に応じて支持アーム８３を中心にして左右に回動し姿勢変更するため、走行するロボット本体２自体の清掃範囲よりも左右外側を清掃することができる。

　また、水中清掃ロボット１の後方の養殖魚網Ｎが傾斜する場合（図８（ｂ）参照）、かかる場合には、両方の補助洗浄作業機７０は、養殖魚網Ｎの撓み角度に応じて支持アーム８３が上方に揺動し姿勢変更するため、ロボット本体２自体の清掃範囲よりも左右外側を清掃することができる。

　また、養殖魚網Ｎが大きいとロープＮ１が網の骨となる場合がある（図８（ｃ）参照）。かかる場合は、ロープＮ１の部分が山頂部となり養殖魚網Ｎに凹凸が生じる。従って、水中清掃ロボット１は、山部を越える必要がある。

　山部を走行する場合は、支持アーム８３がプロペラ７３の推進力により下方に揺動することから、養殖魚網Ｎに若干の山谷の凹凸部分が生じていても、補助洗浄作業機７０は養殖魚網Ｎの凹凸形状に追従することとなり、補助洗浄作業機７０においても洗浄しながら養殖魚網Ｎの凹凸部分を走行することができる。

　なお、仮に、山部の傾斜角度が急な場合には、支持アーム８３は下方へ揺動角度が設定されていることから、ロボット本体２に対して補助洗浄作業機７０の所定角度以上の屈曲が規制される。このため、ロボット本体２と補助洗浄作業機７０とが、ロープＮ１を跨いだ状態で走行不能になるのを防止することができ、安定した清掃作業を行うことができる。

　また、補助洗浄作業機７０が不要な場合や、養殖魚網Ｎの変形や網Ｎの狭小部に補助洗浄作業機７０が接触したり、網面と補助洗浄作業機７０との摩擦力により、ロボット本体２の旋回転向に支障をきたす場合には、補助洗浄作業機７０への給水を停止する。これにより、補助洗浄作業機７０はボス部８４内のコイルスプリング８９ｃにより、水中において上方位置に付勢され、自ら養殖魚網面Ｎから離れる。このように、補助洗浄作業機７０への給水を停止することにより、補助洗浄作業機７０を養殖魚網面から離れるようにすることで、ロボット本体２の作動への影響をなくすことができる。

第２実施の形態
－水中清掃ロボットの構成説明－
　本発明の第２実施の形態を、図９～図１７に例示する。なお、かかる第２実施の形態において、前記第１実施の形態と同一部材は、同一符号を付してそれぞれの説明は省略する。

　前記プロペラ側本体２Ｂの前部には、養殖魚網の洗浄状況等のチェックをすることができる水中カメラ１００が設けられている。この水中カメラ１００の撮像情報は、ケーブルＣの電気信号線を介して制御ボックス２９に送信されるようになっている。具体的には、プロペラ側本体２Ｂの前部には、取付凹部２ｄが設けられており、この取付凹部２ｄには、ブラッケット１０２が固定されている。

　そして、このブラッケット１０２に水中カメラ１００が前方且つ下方を撮像できるように、傾斜して取り付けられている。水中カメラ１００で水中の状況を撮像し、その画像が、陸上または船上に配置されたモニター装置１０５の画面１０５ａに映し出され、水中の養殖魚網のチェックがリアルタイムで行える。

　また、ブラッケット１０２には、コンパス１１０が、水中カメラで撮像される画像の片隅に映し出されるように、水中カメラ１００の視野範囲内（画面１０５ａ内）に配置されている。コンパス１１０は、水中での洗浄作業における水中清掃ロボット１の姿勢（上下左右）、東西南北の方位を示すもので、図１５に示すように目視できる程度に一部を映し出しても、あるいは、図１６に示すように、コンパス１１０全体を映し出してもよい。

　コンパス１１０はコンパス取付部材１１１を介してブラッケット１０２に取り付けられている。コンパス取付部材１１１は、図１３（ａ）、（ｂ）および図１４に示すように透明のプレート１１２と、このプレート１１２の先端に固定された透明のアクリル部材からなる取付台１１３とから構成されている。

　コンパス１１０は、球形コンパスを例示する。このコンパス１１０は、取付台１１３に固定される透明のコンパス本体１１０ａと、このコンパス本体１１０ａ内に収容された球状の芯１１０ｂとからなる。そして、芯１１０ｂは、東西南北の方位を示す表示部１１０ｃが設けられている。芯１１０ｂは、表示部１１０ｃも含め全体が透明に構成されているか、あるいは、表示部１１０ｃを除いた地の部分が透明に構成されている。

　表示部１１０ｃも含め全体が透明とは、表示部１１０ｃは、逆光でも認識できる程度の半透明である場合をいう。また、表示部１１０ｃを除いた地の部分が透明とは、地の部分が透明で光が透過可能であるが、表示部１１０ｃは例えば黒色からなり、不透明となっており、光がほとんど透過不可能である。
－水中清掃ロボットの動作説明－
　上記のように構成された水中清掃ロボット１による養殖魚網Ｎの清掃動作について説明する。

　この水中清掃ロボット１による清掃時には、図１７に示すように陸上または船上から水中清掃ロボット１が養殖魚網Ｎの内側（養殖用スペース）に沈められる。そして、清掃作業者は、図１２に示すリモコンボックスＲを操作してケーブルＣからの各水中モータへの給電及び高圧水ホースＨからの清掃ノズルユニット３及び補助ノズルユニット６への高圧水の供給を行う。これにより、各水中モータＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４が駆動し、各車輪２２～２５が回転して水中清掃ロボット１は養殖魚網Ｎに沿って走行する。

　また、かかる清掃の際には、水中カメラ１００が撮像した画像がモニター装置１０５の画面１０５ａに映し出される。この画面１０５ａには、水中カメラ１００が撮像している方位を示すコンパス１１０も映し出されている。従って、清掃作業者は、養殖魚網Ｎの清掃状況や水中清掃ロボット１の走行方向とを常時確認しながら清掃作業を行うことができる。

　例えば、太陽にロボット本体２の下面を向けて養殖魚網Ｎの周部Ｎ１を上昇または下降しながら清掃する際には、水中カメラ１００に対して逆光となる。しかしながら、太陽光は、取付台１１３およびコンパス１１０自体が透明に構成されていることから、取付台１１３およびコンパス１１０は太陽光が透過する。このため、清掃作業者は、逆光であっても芯１１０ｂを明確に目視することができ、水中清掃ロボット１の姿勢や走行方向が把握できる。

　このように、水中カメラ１００が逆光となっても、モニター装置１０５でコンパス１１０を目視できる効果は、太陽以外に養殖魚網Ｎの上方に設けられ且つ養殖魚網Ｎ内を照らす照明装置や、ロボット本体２に適宜取り付けた照明装置の場合であっても同様である。

第３実施の形態
－水中清掃ロボットの構成説明－
　以下、本発明の第３実施の形態を、図１８～図２１に例示する。なお、かかる第３実施の形態において、前記第１実施の形態と同一部材は、同一符号を付してそれぞれの説明は省略する。

　前記ロボット本体２の所定位置には、昇降用取手６が設けられている。すなわち、この昇降用取手６は、線条体から構成され、プロペラ側本体２Ｂの両側に位置する一対の脚部６０、６０と、両方の脚部６０、６０の上端を連結する連結部６１と、両方の脚部６０、６０の上端から互いに上方に傾斜して設けられた一対の傾斜部６２、６２とからなる。なお。傾斜部６２、６２の上端部には、クレーン等の昇降手段としてのフック６５が着脱自在に係止される環状の係止部６４が設けられている。

　一対の脚部６０、６０の下部には、ロボット本体２内側に向けて支持部６６、６６が設けられている。そして、各支持部６６、６６は、前記プロペラ側本体２Ｂの下部で且つ連結体２Ｃ、２Ｃ間に設けられたブラッケト２８ａに挿通されている。

　このように、各支持部６６、６６をブラッケト２８ａに挿通することにより、昇降用取手６は、各支持部６６、６６を中心にして、回動自在になっている。すなわち、フック６５で係止部６４を吊り下げた際には、水中清掃ロボット１の自重により、一対の脚部６０、６０が垂直な吊下姿勢Ａとなる。

　このとき、係止部６４はプロペラ側本体２Ｂの上方で且つロボット本体２の前後左右の略中心に位置する。従って、水中清掃ロボット１の重心は各支持部６６、６６よりも下方に位置することから、前後左右のバランスが良好に維持される。この結果、水中清掃ロボット１は、略水平な走行状態の姿勢（前後左右車輪２２、２３、２４、２５が下向きとなる）で吊り下げられた状態を維持する。

　前記補助洗浄作業機７０を装着した水中清掃ロボット１を吊り下げた際には、補助洗浄作業機７０により、水中清掃ロボット１が傾斜する。しかしながら、補助洗浄作業機７０の重量は、ロボット本体２の重量に比し、軽量であるため、水中清掃ロボット１の傾斜は小さく、その吊り下げの支障となることはない。なお、補助洗浄作業機７０を取り外した状態で水中清掃ロボット１を吊り下げることも可能である。

　また、脚部６０、６０と、プロペラ側本体２Ｂとの間には、昇降用取手６をノズル側本体２Ａの前方側に収納する弾性体６７が設けられている。この弾性体６７は例えばコイルスプリング（スプリング）からなり、一方の端部は脚部６０、６０の途中に連結され、他方の端部はノズル側本体２Ａの下部に設けられたブラッケト２８ｂに連結されている。従って、コイルスプリング６６は、昇降用取手６を前記ロボット本体側に移動する収納姿勢Ｂに付勢しているが、水中清掃ロボット１を吊り下げた際には、昇降用取手６はコイルスプリング６６の弾性力に抗して吊下姿勢Ａに姿勢変更する。すなわち、昇降用取手６は、吊下姿勢Ａと収納姿勢Ｂとの間で姿勢変更するように、支持部６６、６６を中心にして回動自在になっている。

　また、昇降用取手６は、収納姿勢Ｂにおいて、ノズル側本体２Ａの環状部に位置する。すなわち、昇降用取手６は、ノズル側本体２Ａの環状部に当接または接近することにより、プロペラ４を収容する開口２１の外側に位置することとなる。なお、昇降用取手６の収納姿勢Ｂにおける位置決めは、昇降用取手６をプロペラ側本体２Ｂに直接当接させても、あるいは、プロペラ側本体２Ｂにストッパを設け、このストッパに昇降用取手６を当接させてもよい。
－水中清掃ロボットの動作説明－
　次に、上述の如く構成された水中清掃ロボット１による養殖魚網の清掃動作について説明する。

　この水中清掃ロボット１による清掃時には、陸上または船上からクレーンを利用して水中清掃ロボット１が養殖魚網の内側（養殖用スペース）に沈められる。具体的にはクレーン側のロープのフック６５を昇降用取手６の係止部６４に連結し、水中清掃ロボット１を略水平に維持した状態で水中に沈め、水中清掃ロボット１を養殖魚網の表面に接近させる。このとき、ノズル側本体２Ａに設けられている取手（またはアイボルト）６９と、船体側（または筏）とをロープで連結して水中清掃ロボット１を養殖魚網表面の近くを維持できるようにしておくのが好ましい。

　その後、クレーン側のロープのフック６５および取手６９を連結しているロープをそれぞれ外す。次に、各水中モータＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４を駆動させると、各車輪２２～２５が回転して水中清掃ロボット１は養殖魚網に沿って走行する。

　水中清掃ロボット１が水中で養殖魚網に沿って走行する際には、図１８および図１９で仮想線で示すように、昇降用取手６はプロペラ側本体２Ｂに移動した収納姿勢Ｂを維持するため、昇降用取手６は姿勢が低くなる。この結果、海水の抵抗が軽減され、水中清掃ロボット１の走行に支障となることはない。

　清掃ノズルユニット３の各清掃ノズル３３から高圧水の噴射が行われる。清掃ノズル３３からの高圧水の噴射により、養殖魚網に付着した藻や貝類等が除去されて養殖用スペースの外に排出され養殖魚網が清掃される。

　昇降用取手６は収納姿勢Ｂを維持し、開口２１の外側に位置するため、開口２１から吹き出される水流の流速を減速させたり、また、昇降用取手６に藻等の異物が絡まって、この異物が開口２１から吹き出される水流の邪魔をしたりすることもない。この結果、水中清掃ロボット１の推進力に悪影響を及ぼすことはない。

　清掃作業が終了すると、水中清掃ロボット１を養殖魚網に沿って水面まで上昇させ、再び、クレーン側のロープのフック６５を昇降用取手６の係止部６４に連結し、水中清掃ロボット１を水中から吊り上げる。さらに、水中清掃ロボット１を船体（または筏）に載置させる。

　このように吊り下げられた水中清掃ロボット１は、略水平な安定した状態で載置させることができる。しかも、ロボット本体２の後部から後方に延設されたホースＨやケーブルＣ（ケーブル類）が、下向きとなることはない。

　仮に、水中清掃ロボット１が傾斜してケーブル類が下向きとなる不安定な状態となると、ロボット本体２がかかるケーブル類を地面との間で挟んでしまうおそれがある。しかしながら、本実施に形態の水中清掃ロボット１は、ケーブル類が下向きとなるのを防止できるため、ロボット本体２がかかるケーブル類を地面との間で挟んでしまうおそれはなく、ケーブル類を損傷するのも防止できる。

　しかも、クレーンを操作する作業者とは別に、水中清掃ロボット１の姿勢を水平に調整する専用の補助作業者が不要となる。さらに、船体で搬送された水中清掃ロボット１を陸に降ろす場合も前記と同様に、水中清掃ロボット１が略水平な状態にすることができ、水中清掃ロボット１の昇降作業を安全に行うことができる。

　なお、昇降用取手６は、ロボット本体２の後方に回動する構成であってもよい。

　本発明は、前記第１～第３実施の形態に限定されるものではない。例えば、清掃対象物として養殖魚網Ｎに限らず、橋脚、船体、プール等の清掃にも使用可能である。

　補助洗浄作業機７０およびロボット本体２側の清掃ノズルユニット３、７２は、回転軸５、７６から水平方向に延びる一対の水平延長管と、この水平延長管の先端に設けられた洗浄ノズルとから構成することもできる。

　プロペラ７３は、同一方向に回転しても、あるいは、それぞれ反対方向に回転する構成であってもよい。

　また、ロボット本体２は、ノズル側本体２Ａとプロペラ側本体２Ｂとに分割する必要はなく、このロボット本体２の一部を開口して導入空間Ｄを形成したものであってもよい。

　前記実施の形態では、水中カメラ１００を一方向の走行の場合について例示したが、図２２に示すように、プロペラ側本体２Ｂの前後両方向にも設けることも可能である。
また、ロボット本体２は、ノズル側本体２Ａとプロペラ側本体２Ｂとに分割する必要はなく、このロボット本体２の一部を開口して導入空間Ｄを形成したものであってもよい。

Claims

　水中に存在する清掃対象物表面に沿って移動するロボット本体と、該ロボット本体内に設けられ、清掃対象物表面に向かって高圧水を噴射して清掃対象物を清掃する清掃ノズルユニットとを備えた水中清掃ロボットにおいて、
　前記ロボット本体には補助洗浄作業機が装着され、該補助洗浄作業機は、作業機本体に回転自在に設けられた回転軸と、該回転軸の下部に設けられ高圧水を噴射するとともに、清掃対象物表面に対する高圧水の噴射反力により、回転軸と一体回転して清掃対象物を清掃する清掃ノズルユニットと、前記回転軸の上部に設けられ回転軸の回転に伴って回転して、前記作業機本体を清掃対象物表面に向かって押し付けるための力を発生するプロペラとを備えていることを特徴とする水中清掃ロボット。
　請求項１に記載の水中清掃ロボットにおいて、前記補助洗浄作業機は、前記ロボット本体の後方に支持アームを介して連結され、該支持アームは、前記補助洗浄作業機を昇降すべく、上下方向に設定角度揺動自在に設けられ、しかも、前記補助洗浄作業機は、下方の清掃ノズルユニットが外側向きに傾斜するように、支持アームを中心にして回動自在に設けられていることを特徴とする水中清掃ロボット。
　水中に存在する清掃対象物表面に沿って移動しながら、この清掃対象物表面に向かって清掃ノズルユニットより高圧水を噴射して清掃対象物を清掃する水中清掃ロボット本体に装着される補助洗浄作業機であって、
　作業機本体に回転自在に設けられた回転軸と、該回転軸の下部に設けられ高圧水を噴射するとともに、清掃対象物表面に対する高圧水の噴射反力により、回転軸と一体回転して清掃対象物を清掃する清掃ノズルユニットと、前記回転軸の上部に設けられ回転軸の回転に伴って回転して、前記作業機本体を清掃対象物表面に向かって押し付けるための力を発生するプロペラとを備え、前記作業機本体は、前記ロボット本体と支持アームを介して連結可能で、該支持アームは、前記補助洗浄作業機を昇降すべく、上下方向に設定角度揺動自在に設けられ、しかも、前記補助洗浄作業機は、下方の清掃ノズルユニットが外側向きに傾斜するように、支持アームを中心にして回動自在に設けられていることを特徴とする補助洗浄作業機。
　請求項１に記載の水中清掃ロボットにおいて、
　前記ロボット本体には、ロボット本体の前方を撮像する水中カメラと、該水中カメラの視野範囲内に配置され且つ方位を示すコンパスとが設けられ、少なくともコンパスの方位を表示する芯が透明に構成され、前記水中カメラで撮像された画像を、前記ロボット本体と離間した位置に配置されたモニター装置の画面に、コンパスとともに映し出すことを特徴とする水中清掃ロボット。
　請求項４に記載の水中清掃ロボットにおいて、前記コンパスは、透明の取付台を介して前記ロボット本体に固定されていることを特徴とする水中清掃ロボット。
　請求項１に記載の水中清掃ロボットにおいて、
前記ロボット本体には、ロープ等の昇降手段に着脱自在に連結される係止部を有する昇降用取手が設けられ、該昇降用取手は、前記係止部が、前記ロボット本体の上方に位置してロボット本体を昇降可能な吊下姿勢と、前記連結部が吊下姿勢Ａよりも前記ロボット本体側に移動する収納姿勢Ｂとに位置変更自在に設けられ、前記昇降用取手を収納姿勢に付勢する付勢手段が設けられていることを特徴とする水中清掃ロボット。
　請求項６に記載の水中清掃ロボットにおいて、
　前記清掃ノズルユニットは、清掃対象物表面に対する高圧水の噴射の反力により回転するように、前記ロボット本体に回転自在に設けられた回転軸に取り付けられ、該回転軸には、ロボット本体を清掃対象物表面に向かって押し付けるための推進力を発生するプロペラが設けられ、前記ロボット本体には、回転するプロペラが水を導入できるように導入空間と、プロペラが収容される開口とが形成されており、前記昇降用取手は、収納姿勢において前記開口の外側に位置する構成であることを特徴とする水中清掃ロボット。
　請求項６または７に記載の水中清掃ロボットにおいて、前記付勢手段が、前記ロボット本体と前記昇降用取手との間に連結されたスプリングからなることを特徴とする水中清掃ロボット。