WO2017010060A1 - 水中用ロボット - Google Patents

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WO2017010060A1
WO2017010060A1 PCT/JP2016/003205 JP2016003205W WO2017010060A1 WO 2017010060 A1 WO2017010060 A1 WO 2017010060A1 JP 2016003205 W JP2016003205 W JP 2016003205W WO 2017010060 A1 WO2017010060 A1 WO 2017010060A1
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WO
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axis
underwater robot
feed screw
buoyancy material
thrusters
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Application number
PCT/JP2016/003205
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English (en)
French (fr)
Inventor
真樹 鹿内
武史 島本
崇弘 渡邉
Original Assignee
パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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Filing date
Publication date
Application filed by パナソニックＩｐマネジメント株式会社 filed Critical パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63C—LAUNCHING, HAULING-OUT, OR DRY-DOCKING OF VESSELS; LIFE-SAVING IN WATER; EQUIPMENT FOR DWELLING OR WORKING UNDER WATER; MEANS FOR SALVAGING OR SEARCHING FOR UNDERWATER OBJECTS
    • B63C11/00—Equipment for dwelling or working underwater; Means for searching for underwater objects
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63C—LAUNCHING, HAULING-OUT, OR DRY-DOCKING OF VESSELS; LIFE-SAVING IN WATER; EQUIPMENT FOR DWELLING OR WORKING UNDER WATER; MEANS FOR SALVAGING OR SEARCHING FOR UNDERWATER OBJECTS
    • B63C11/00—Equipment for dwelling or working underwater; Means for searching for underwater objects
    • B63C11/48—Means for searching for underwater objects
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B63C—LAUNCHING, HAULING-OUT, OR DRY-DOCKING OF VESSELS; LIFE-SAVING IN WATER; EQUIPMENT FOR DWELLING OR WORKING UNDER WATER; MEANS FOR SALVAGING OR SEARCHING FOR UNDERWATER OBJECTS
    • B63C11/00—Equipment for dwelling or working underwater; Means for searching for underwater objects
    • B63C11/48—Means for searching for underwater objects
    • B63C11/49—Floating structures with underwater viewing devices, e.g. with windows ; Arrangements on floating structures of underwater viewing devices, e.g. on boats
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63G—OFFENSIVE OR DEFENSIVE ARRANGEMENTS ON VESSELS; MINE-LAYING; MINE-SWEEPING; SUBMARINES; AIRCRAFT CARRIERS
    • B63G8/00—Underwater vessels, e.g. submarines; Equipment specially adapted therefor
    • B63G8/14—Control of attitude or depth
    • B63G8/16—Control of attitude or depth by direct use of propellers or jets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63G—OFFENSIVE OR DEFENSIVE ARRANGEMENTS ON VESSELS; MINE-LAYING; MINE-SWEEPING; SUBMARINES; AIRCRAFT CARRIERS
    • B63G8/00—Underwater vessels, e.g. submarines; Equipment specially adapted therefor
    • B63G8/14—Control of attitude or depth
    • B63G8/26—Trimming equipment

Definitions

  • This disclosure relates to an underwater robot that performs work underwater.
  • Patent Document 1 and Patent Document 2 disclose a remote control robot that photographs an inspection object in water. These are composed of a main body composed of a buoyancy body, a propulsion device, a camera, lighting, and the like, and a control device for controlling the main body. As a result, the remote control robot can take an image of the inspection object by moving in water such as a dam by remote control even if a person does not dive in the water, instead of a conventional diver.
  • This disclosure provides an underwater robot capable of controlling the position and posture to an arbitrary state.
  • the underwater robot includes a frame, a propulsion unit, a weight, a buoyancy material, and a drive mechanism.
  • the propulsion unit is attached to the frame and includes a plurality of propulsors that generate a propulsive force in the directions of the first axis, the second axis, and the third axis that are orthogonal to each other.
  • the weight is attached to the frame so as to be movable along the direction of the first axis, and the center of gravity is moved by movement in the direction of the first axis.
  • the buoyancy material is attached to the frame so as to be movable along the direction of the second axis, and moves the buoyancy position by movement in the direction of the second axis.
  • the drive mechanism is attached to the frame and moves the weight in the direction of the first axis and the buoyancy material in the direction of the second axis in synchronization with each other.
  • the underwater robot includes a frame and a propulsion unit.
  • the propulsion unit is fixed to the frame in the first axis direction, the second axis, and the third axis orthogonal to each other in the frame and generates a propulsive force in the direction of the first axis.
  • One propeller, a plurality of second propellers fixed to the frame in the direction of the second axis and generating a propulsive force in the direction of the second axis, and a third fixed to the frame in the direction of the third axis A plurality of third propulsors that generate a propulsive force in the direction of the shaft.
  • the first propulsion device is provided at a symmetrical position with respect to the position of the center of gravity in the basic posture.
  • the third propulsion device is provided at a position symmetric with respect to the position of the center of gravity in the basic posture.
  • the position and posture can be controlled to an arbitrary state.
  • the whole perspective view showing the composition of the underwater robot concerning one embodiment of this indication The top view of the underwater robot of FIG. The left view of the underwater robot of FIG. The front view of the underwater robot of FIG. The right view of the underwater robot of FIG. The rear view of the underwater robot of FIG. The control block diagram of the underwater robot of FIG.
  • the front view which shows the state which has a movable weight and a movable buoyancy material in the vicinity of a gear box in the attitude
  • the perspective view which shows the state which has a movable weight and a movable buoyancy material in the position away from the gear box in the attitude
  • the side view which shows the state which has a movable weight and a movable buoyancy material in the position away from the gear box in the attitude
  • the front view which shows the state in which the movable weight and movable buoyancy material are in the position away from the gear box in the attitude
  • FIG. 6B is an enlarged view of a portion D in FIG. 6A.
  • FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a state in which the underwater robot is shifted from an upright posture to a forward tilt posture by the posture adjustment mechanism of FIG. 3 and the like.
  • the enlarged view of the C section of FIG. 5C The figure which shows the state which the movable buoyancy material unit moved to the direction which shrinks two springs of a press mechanism from the position of FIG. 8A.
  • FIG. 9A The figure which shows the state which the movable buoyancy material unit moved to the direction which leaves
  • the up / down / front / back / left / right directions are defined as shown in FIG. That is, in the basic posture when the underwater robot 10 is submerged in water, the water surface side is defined as up and the water bottom side is defined as down.
  • a virtual axis extending in the vertical direction along the central axis of the cylindrical body unit 12 is defined as the vertical axis (second axis). In the plane orthogonal to the direction of the vertical axis, the direction in which the operation camera 12a and the inspection camera 13 described later capture an image is defined as the front.
  • a virtual axis that is parallel to the optical axis of the inspection camera 13 and extends in the front-rear direction is defined as a front-rear axis (first axis). Further, a virtual axis that is orthogonal to the vertical axis and the front-rear axis is a left-right axis (third axis).
  • the ascent / submarine is up / down
  • the forward / reverse is forward / backward
  • the left ( Alternatively, left turn / counterclockwise) / right turn (or right turn / clockwise) corresponds to the left / right direction.
  • the direction of rotation about the front and rear axes is the roll direction
  • the direction of rotation about the left and right axes is the pitch direction
  • the direction of rotation about the vertical axis is the yaw direction.
  • the underwater robot 10 of the present disclosure has the following configuration in view of such a problem.
  • the underwater robot 10 photographs a wall surface or the like to be inspected while submerging in water in order to inspect a crack or the like generated on the wall surface of a dam.
  • the underwater robot 10 includes a bumper (frame) 11, a main body unit 12, an inspection camera 13, a sonar 14, a lighting 15, a battery unit 16, and a fixed buoyancy material 17a. , 17b, a propulsion unit 20, a posture adjusting mechanism 30, and a pressing mechanism 40.
  • the underwater robot 10 is wired to the controller 1 via the cable 2, and operates according to the operation content input from the operator on the ground via the controller 1. ⁇ The posture is controlled.
  • the controller 1 that operates the underwater robot 10 includes, for example, a monitor that displays various information transmitted from the underwater robot 10, an input unit for operating the underwater robot 10, and the like. Then, the controller 1 controls the propulsion unit 20 including a plurality of thrusters so as to keep the relative position and posture relative to the inspection object such as the wall surface of the dam, etc. Controls the shooting operation.
  • the controller 1 a notebook computer including a keyboard, a mouse, and a monitor can be used. Or as the controller 1, you may utilize the controller of the proportional system used by the control etc. of radio control equipment.
  • the information transmitted from the underwater robot 10 to the controller 1 includes, for example, images taken by the underwater robot 10, values obtained from various sensors mounted on the underwater robot 10, and the propulsion unit 20. There are status values for each thruster included.
  • the controller 1 may include a recording device for recording information transmitted from the underwater robot 10.
  • the controller 1 may include an image processing unit that performs image processing for sharpening an underwater image captured by the underwater robot 10.
  • the cable 2 connecting the underwater robot 10 and the controller 1 is configured to include a signal line and a mooring line.
  • the signal line enables communication between the underwater robot 10 and the controller 1 by an electric signal or an optical signal.
  • the mooring line moores the underwater robot 10 and the controller 1.
  • the mooring wire is formed of at least one of a metal and a resin, but the material is not limited to these.
  • the signal line and the mooring line are formed integrally.
  • a so-called cab having a structure in which a mooring wire is hollow and a signal wire is passed through the hollow portion, a signal wire and a mooring wire are twisted to form a twisted wire, and a wire or reinforcing material is provided in a protective tube.
  • a tire cable or the like can be used. Thereby, the risk that a plurality of wires are tangled in water is reduced, and the cable can be easily routed.
  • the structure which does not include a mooring line may be sufficient as the structure which a signal line serves as a mooring line.
  • a winder (not shown) for winding the cable 2 may be provided between the underwater robot 10 and the controller 1.
  • the underwater robot 10 and the winder may be connected by a mooring line, and the winder and the controller 1 may be connected only by a communication line.
  • a winder what winds the cable 2 around a winding core and can be accommodated, and what is called a winch, a reel, and line winding can be utilized.
  • the underwater robot 10 includes the bumper (frame) 11, the main body unit 12, the inspection camera 13, the sonar 14, the illumination 15, the battery unit 16, the fixed buoyancy members 17a and 17b, the propulsion unit 20, and the posture adjustment.
  • a mechanism 30 and a pressing mechanism 40 are provided (see FIGS. 1 and 2A to 2E).
  • the bumper (frame) 11 includes two octagonal pipe-shaped members constituting the upper surface and the lower surface, and the vertical direction from the four corners of these octagonal members (the direction of the second axis). In a state where four pipe-like members erected along the line are combined, they are fixed using bolts or the like.
  • the body unit 12, the inspection camera 13, the sonar 14, the illumination 15, the battery unit 16, and the like are fixed to the bumper 11.
  • the bumper 11 includes a center frame 11 a disposed along the front-rear direction (the direction of the first axis) and a center frame 11 b disposed along the up-down direction.
  • the center frame 11a is arranged along the front-rear direction at the center portion in the left-right direction (the direction of the third axis) on the upper surface of the underwater robot 10.
  • the center frame 11a is used as a guide shaft for guiding the moving direction of the movable weight unit 31 of the posture adjusting mechanism 30 described later.
  • the center frame 11b is arranged along the vertical direction at the center portion in the left-right direction on the back surface of the underwater robot 10.
  • the center frame 11b is used as a guide shaft for guiding the moving direction of the movable buoyancy material unit 35 of the posture adjusting mechanism 30 described later.
  • the main unit 12 is a transparent cylindrical container in which an operation camera 12a is installed.
  • the main unit 12 seals the contents of the operation camera 12a and the like with lids provided at both ends thereof, and forms a waterproof structure in which water does not enter the water.
  • the main body unit 12 is being fixed to the approximate center part of the bumper 11 so that the axis
  • the operation camera 12a is an imaging device that captures a moving image or a still image and transmits it to the controller 1 when the underwater robot 10 is operated underwater. And the operation camera 12a is being fixed to the bumper 11 so that the optical axis of a camera may be arrange
  • the operation camera 12a is installed in a direction in which the forward direction of the underwater robot 10 is a shooting area.
  • the operation camera 12 a captures a moving image or a still image from a transparent window portion formed in a cylindrical container constituting the main unit 12.
  • the inspection camera 13 is an imaging device for photographing a wall surface of a dam to be inspected, and can capture a high-resolution moving image or still image as compared with the operation camera 12a. Then, as shown in FIGS. 1 and 2B to 2D, the inspection camera 13 is arranged so that the optical axis of the camera is arranged along the front-rear direction of the underwater robot 10, as with the operation camera 12a. It is fixed to the lower part of the bumper 11. The inspection camera 13 is installed in a direction in which the forward direction of the underwater robot 10 is the imaging region.
  • the sonar 14 has a sound wave transmitter and a sound wave detector in order to detect a distance from an inspection object such as a wall surface of a dam.
  • the sonar 14 is arranged at the four corners on the front side of the bumper 11 in front view as shown in FIGS. 1 and 2C in order to be able to detect the distance from the object in front of the underwater robot 10. Yes.
  • the object to be inspected is a flat surface such as a dam wall, etc., diagonally such as upper left and lower right, upper right and lower left on the front surface of the bumper 11, as in this embodiment. It is preferable to provide in two places respectively. This makes it possible to perform wall surface photography while maintaining a stable relative posture with the inspection object such as the dam wall surface of the dam, so that an image suitable for image processing is obtained as an image of the inspection object. Data can be easily acquired.
  • the illumination 15 irradiates the inspection object with light for ensuring illuminance that can be photographed by the inspection camera 13. Moreover, the illumination 15 is being fixed to the upper center of the front surface in the bumper 11, as shown to FIG. 1 and FIG. 2C. Thereby, the front of the operation camera 12a and the inspection camera 13 in the optical axis direction can be maintained so that the illuminance can be taken. In addition, like this embodiment, when the illumination 15 is one, it is preferable to utilize the illumination which can illuminate a test subject uniformly.
  • the illumination 15 may be configured such that the illuminance and the like are controlled by the controller 1.
  • the battery unit 16 As shown in FIG. 3, the battery unit 16 is connected to the main unit 12 (operation camera 12 a), and through the electric circuit in the main unit 12, the inspection camera 13, the sonar 14, the illumination 15, and the propulsion. Electric power is supplied to the container unit 20 and the posture adjustment mechanism 30. As shown in FIGS. 1 and 2C, the battery unit 16 is fixed to the lower portion of the bumper 11, in particular, to the lower end surface using a binding band or a screw. Thereby, since the gravity center position of the underwater robot 10 can be set to a low position, the underwater posture of the underwater robot 10 can be stabilized.
  • the battery unit 16 is detachably connected to the main body unit 12 and the illumination 15 that are sealed containers using a waterproof connector or the like.
  • the fixed buoyancy members 17a and 17b are buoyancy members provided for imparting buoyancy to the underwater robot 10, and are fixedly disposed at positions closer to the rear on the upper surface of the bumper 11, as shown in FIGS. Has been. Further, in order to avoid the fixed buoyancy members 17a and 17b from becoming a barrier to the propulsive force of the upper and lower thrusters 22c and 22d provided below the upper and lower thrusters 22c and 22d in a plan view, as shown in FIG. 2A. It has a shape in which the overlapping part is cut out.
  • the propulsion unit 20 is a mechanism that generates a propulsive force when the underwater robot 10 moves in water, and includes a plurality of thrusters configured by combining a screw (also referred to as a propeller) and a motor that rotates the screw. Has been.
  • the propulsion unit 20 controls the rotational speed of the motor of each thruster by instruction input from the controller 1 or automatic attitude control, so that the forward / backward, left / right, and up / down directions (directions of the first to third axes) are controlled.
  • the propulsive force at is controlled. Thereby, the movement, posture, etc. of the underwater robot 10 in water can be controlled.
  • the propulsion unit 20 includes front and rear thrusters (first thrusters) 21a and 21b, upper and lower thrusters (second thrusters) 22a to 22d, left and right thrusters (third (Propeller) 23a, 23b.
  • the front and rear thrusters 21a and 21b, the upper and lower thrusters 22a to 22d, and the left and right thrusters 23a and 23b are each translated and rotated around each axis of the underwater robot 10 in the directions of three axes (first to third axes) orthogonal to each other. Are respectively fixed to the bumpers 11 so as to be able to rotate.
  • the front and rear thrusters 21a and 21b, the upper and lower thrusters 22a to 22d, and the left and right thrusters 23a and 23b are controlled independently.
  • the direction of the thruster refers to the direction parallel to the rotation axis of the screw included in each thruster, that is, the direction of the thrust generated by each thruster.
  • the two front and rear thrusters (first thrusters) 21a and 21b are provided on the right front and left rear sides of the bumper 11, as shown in FIGS. 1 and 2A to 2E, in order to generate a propulsive force in water in the front-rear direction. Fixed in position.
  • the front and rear thrusters 21a and 21b are fixed to the bumper 11 at a position slightly below the center in the vertical direction.
  • the front and rear thrusters 21a and 21b are arranged such that the rotation axes of the thrusters are parallel to each other in the front and rear direction.
  • the front and rear thrusters 21a and 21b indicate the center of gravity position g1 (see FIG. 2A) in the upright posture of the underwater robot 10 in plan view. It is arranged at a symmetrical position as the center.
  • the center of gravity position g1 will be described later. Accordingly, by changing the output of the propulsive force of each of the front and rear thrusters 21a and 21b, the underwater robot 10 is moved in the front-rear direction in a stable state, or tilted with respect to the first axis along the front-rear direction. can do. That is, the underwater robot 10 can be rotated in the pitch direction and the yaw direction.
  • the two front and rear thrusters 21a and 21b are fixed at the right front and left rear positions of the bumper 11. However, they can be arranged at the right rear and left front positions, and four front and rear thrusters. May be arranged near the four corners.
  • the four vertical thrusters (second propulsion units) 22a to 22d are provided in the vicinity of the four corners of the bumper 11 in a plan view as shown in FIGS. 1 and 2B to 2E in order to generate a propulsive force in water in the vertical direction. Is provided.
  • the upper and lower thrusters 22a to 22d are provided at positions slightly above the center of the bumper 11 in the vertical direction. Furthermore, since the upper and lower thrusters 22a to 22d require a large driving force when the underwater robot 10 dives, they are larger than the other thrusters (front and rear thrusters 21a and 21b and left and right thrusters 23a and 23b).
  • a thruster capable of generating a driving force is arranged. Specifically, the size of the blades of the screws of the upper and lower thrusters 22a to 22d, the horsepower of the motor, the number of revolutions, and the like may be adjusted to be larger than those of other thrusters.
  • the four upper and lower thrusters 22a to 22d are fixed to the bumper 11 so as to face in the vertical direction. That is, the upper and lower thrusters 22a to 22d are arranged so that the rotation axes of the thrusters are parallel to each other in the vertical direction. Further, the upper and lower thrusters 22a to 22d are arranged in the vicinity of the four corners of a rectangle centering on the gravity center position g1 of the underwater robot 10 in plan view on the same plane orthogonal to the respective rotation axes. Thereby, by changing the output of the propulsive force of the four vertical thrusters 22a to 22d, the underwater robot 10 can be moved in the vertical direction or tilted with respect to the vertical direction. That is, the underwater robot 10 can be moved in the roll direction or rotated (forward tilt / back tilt) in the pitch direction.
  • the battery unit 16 that is heavier than other components is disposed on the lower end surface of the bumper 11. For this reason, when the underwater robot 10 is moved up and down in the water, the posture can be stabilized.
  • the two left and right thrusters (third propellers) 23a and 23b are provided on the left front and right rear sides of the bumper 11, as shown in FIG. 1 and FIGS. Fixed in position.
  • the left and right thrusters 23a and 23b are fixed to the bumper 11 at a position slightly below the center in the vertical direction, that is, at substantially the same height as the front and rear thrusters 21a and 21b.
  • the left and right thrusters 23a and 23b are arranged so that the rotation axes of the thrusters are parallel to each other in the left and right direction.
  • the left and right thrusters 23a and 23b are positioned in the center of gravity g1 of the underwater robot 10 in an upright position in plan view (see FIG. 2A). Are arranged at symmetrical positions with respect to the center.
  • the underwater robot 10 can be moved in the left-right direction or tilted with respect to the third axis along the left-right direction. can do. That is, the underwater robot 10 can be rotated in the yaw direction and the roll direction.
  • the two left and right thrusters 23a and 23b are fixed at the left front and right rear positions of the bumper 11. However, they can be arranged at the left rear and right front positions, and four left and right thrusters. May be arranged near the four corners.
  • each thruster described above is a standard arrangement, and the position and direction may be adjusted in view of the position of the center of gravity of the underwater robot 10 and the behavior due to water resistance during underwater propulsion. .
  • the posture adjustment mechanism 30 is a mechanism for rotating the underwater robot 10 to a forward tilt posture (see FIG. 7B) by rotating about the third axis along the left-right direction. In order to move the buoyancy position, the following configuration is provided. That is, as shown in FIGS. 4A to 4C and FIGS. 5A to 5C, the posture adjusting mechanism 30 includes a movable weight unit 31, a first feed screw (drive mechanism) 32, a movable buoyancy material unit 35, a second A feed screw (drive mechanism) 36 and a gear box (drive mechanism) 37 are provided.
  • the movable weight unit 31 In order to move the position of the center of gravity of the underwater robot 10 in the front-rear direction, the movable weight unit 31 moves back and forth in the front-rear direction as the first feed screw 32 disposed along the front-rear direction rotates. As shown in FIGS. 4A to 4C, the movable weight unit 31 includes a case 31a, a weight 31b, and a guide portion 31c.
  • the case 31a is a housing part that contains the weight 31b, and the first feed screw 32 in a state where a locking tool (not shown) coupled to the case 31a is engaged with the groove of the first feed screw 32. Is rotated, the weight 31b moves in the front-rear direction.
  • the weight 31b is a member that moves in the front-rear direction while being held by the case 31a, and is made of a metal having a large specific gravity.
  • the guide portion 31c is attached so as to cover the outer periphery of the center frame 11a which is a part of the bumper 11 described above, and is guided in the front-rear direction by the center frame 11a.
  • the state in which the movable weight unit 31 is located on the rear side of the first feed screw 32 is set as the initial position of the movable weight unit 31. Yes.
  • the movable weight unit 31 moves to the position on the front side of the first feed screw 32 as shown in FIGS. 5A and 5B. That is, when the underwater robot 10 moves underwater in the upright posture (see FIG. 7A), which is the basic posture, the movable weight unit 31 has an initial rear end in the front-rear direction as shown in FIGS. 4A and 4B. In position.
  • the movable weight unit 31 is interlocked with the movement of the movable buoyancy material unit 35 in the vertical direction, as shown in FIGS. 5A and 5B. Then, it moves to the position of the front end in the front-rear direction.
  • the center of gravity position of the underwater robot 10 can be shifted to the forward tilted posture by moving from the center of gravity g1 of the underwater robot 10 in the upright posture to the front center of gravity position g2 in the front-rear direction.
  • the movement of the gravity center position and the gravity center position g2 by moving the movable weight unit 31 in the underwater robot 10 will be described later.
  • first feed screw 32 As shown in FIGS. 1 and 2A, the first feed screw 32 is disposed along the front-rear direction. As shown in FIGS. 6A and 6B, the first feed screw 32 is formed with a feed groove 32a and a stop groove 32b on the outer peripheral surface, and moves the movable weight unit 31 in the front-rear direction by rotating. .
  • the first feed screw 32 and the second feed screw 36 described later have substantially the same configuration although the length and the pitch of the feed groove are different. Therefore, in this embodiment, for convenience of explanation, the first feed screw 32 and the second feed screw 36 will be described using a common drawing (FIGS. 6A and 6B).
  • the feed groove 32a is formed as a single groove continuously formed along the front-rear direction obliquely to the axial direction of the columnar first feed screw 32. ing.
  • the movable weight unit 31 can be moved in the front-rear direction by rotating the first feed screw 32 in a state where the locking tool is engaged in the feed groove 32a.
  • the stop groove 32b is an annular groove formed along a plane perpendicular to the axial direction of the cylindrical first feed screw 32, and is formed on both ends of the feed groove 32a. Is formed.
  • the stop groove 32 b functions as a stopper at both ends in the front-rear direction of the movable weight unit 31.
  • the movable buoyancy material unit 35 In order to move the buoyancy position of the underwater robot 10 in the vertical direction, the movable buoyancy material unit 35 moves up and down in the vertical direction as the second feed screw 36 arranged along the vertical direction rotates. . As shown in FIGS. 4A to 4C, the movable buoyancy material unit 35 includes a case 35a, a buoyancy material 35b, and a locking member 35c (see FIGS. 11A to 12B).
  • the case 35 a is a housing portion that encloses the buoyancy material 35 b, and the second feed screw 36 is in a state in which the locking tool 35 c connected to the case 35 a is locked to the feed groove 36 a of the second feed screw 36.
  • the buoyancy material 35b moves in the vertical direction.
  • the buoyancy material 35b is a member that moves in the vertical direction while being held by the case 35a, and is made of a resin having a small specific gravity.
  • the locking member 35c is connected to a case 35a that holds the buoyancy material 35b, and is engaged with a feed groove 36a of the second feed screw 36 and the like in order to move the movable buoyancy material unit 35 in the vertical direction. It moves along the outer peripheral surface of the second feed screw 36.
  • the state where the movable buoyancy material unit 35 is located on the upper side of the second feed screw 36 is movable buoyancy.
  • the initial position of the material unit 35 is set.
  • the movable buoyancy material unit 35 moves to a position on the lower side of the second feed screw 36 as shown in FIGS. 5A and 5B. That is, when the underwater robot 10 moves underwater in an upright posture (see FIG. 7A), the movable buoyancy material unit 35 is at the initial position of the upper end in the vertical direction, as shown in FIGS. 4A and 4B.
  • the movable buoyancy material unit 35 is interlocked with the movement of the movable weight unit 31 in the front-rear direction, as shown in FIGS. 5A and 5B. Then, it moves to the position of the lower end in the vertical direction.
  • the buoyancy position of the underwater robot 10 is shifted from the buoyancy position f1 of the underwater robot 10 in the upright posture to the lower buoyancy position f2 in the vertical direction, thereby shifting to the forward leaning posture. be able to.
  • the movement of the buoyancy position and the buoyancy positions f1, f2 by moving the movable buoyancy material unit 35 in the underwater robot 10 will be described later.
  • the second feed screw 36 As shown in FIGS. 1, 2B, 2D, etc., the second feed screw 36 is disposed along the vertical direction. Similarly to the first feed screw 32, the second feed screw 36 has a feed groove 36a and a stop groove 36b formed on the outer peripheral surface as shown in FIGS. 6A and 6B, and is movable by rotating. The buoyancy material unit 35 is moved up and down.
  • the feed groove 36a is formed as a single groove continuously formed along the front-rear direction obliquely to the axial direction of the cylindrical second feed screw 36. ing.
  • the movable buoyancy material unit 35 can move in the vertical direction by rotating the second feed screw 36 in a state where the locking member 35c is engaged in the feed groove 36a. Note that the pitch of the feed grooves 36 a of the second feed screw 36 is larger than the pitch of the feed grooves 32 a of the first feed screw 32.
  • the moving distance of the movable buoyancy material unit 35 in the vertical direction is longer than the movement distance of the movable weight unit 31 in the front-rear direction, and the movable weight unit 31 and the movable buoyancy material unit 35 are respectively the first and second.
  • the timings of reaching the both ends of the feed screws 32 and 36 are matched.
  • the pitches of the feed groove 32a and the feed groove 36a are constant, but for example, the pitch at the center can be formed smaller than the pitch at both ends.
  • the stop groove 36b is an annular groove formed along a plane perpendicular to the axial direction of the cylindrical second feed screw 36, and is provided at both ends of the feed groove 36a. Is formed.
  • the movable buoyancy material unit 35 does not move further upward or downward when the second feed screw 36 is rotated when the locking member 35c is engaged in the stop groove 36b. Therefore, the stop groove 36b functions as a stopper at both ends of the movable buoyancy material unit 35 in the vertical direction.
  • the buoyancy position moves slightly as the movable weight unit 31 moves because the movable weight unit 31 has a volume.
  • the movable buoyancy material unit 35 moves in the up-down direction, since there is a mass in itself, not only the buoyancy position but also the gravity center position slightly moves.
  • the amount of movement of the buoyant position accompanying the movement of the movable weight unit 31 and the amount of movement of the center of gravity position accompanying the movement of the movable buoyancy material unit 35 are negligible. Explain without.
  • the gear box 37 is provided at the rear end of the upper surface of the bumper 11 in order to drive the movable weight unit 31 and the movable buoyancy material unit 35 in the front-rear direction and the vertical direction, respectively.
  • the gear box 37 is configured by combining a single drive source (motor) (not shown) provided therein and a plurality of gears.
  • a single drive source in the gear box 37 includes a rear end of the first feed screw 32 arranged along the front-rear direction and a second feed screw 36 arranged along the up-down direction via a plurality of gears. Each is connected to the upper end.
  • the gear box 37 applies a rotational driving force to the first feed screw 32 and the second feed screw 36, respectively.
  • the rotational driving force applied from the gear box 37 is a movable buoyancy material in conjunction with the movable weight unit 31 when it moves forward. This is transmitted to the first feed screw 32 and the second feed screw 36 so that the unit 35 moves downward.
  • the direction which rotates the 1st feed screw 32 and the 2nd feed screw 36 should just be set according to the direction in which each feed groove 32a and 36a was formed. For example, when viewed from the gear box 37, the first feed screw 32 and the second feed screw 36 may be rotated in the same direction or may be rotated in opposite directions.
  • the rotation speeds of the first feed screw 32 and the second feed screw 36 by the gear box 37 are the same. Then, by making the pitches of the feed groove 32a of the first feed screw 32 and the feed groove 36a of the second feed screw 36 different, the both ends of the first feed screw 32 and the second feed screw 36 having different lengths are moved. The arrival timings of the movable weight unit 31 and the movable buoyancy material unit 35 are matched. Note that the number of rotations of the first feed screw 32 and the second feed screw 36 by the gear box 37 is made different by matching the pitch between the feed groove 32a of the first feed screw 32 and the feed groove 36a of the second feed screw 36. Accordingly, the arrival timings of the movable weight unit 31 and the movable buoyancy material unit 35 toward both ends may be matched.
  • a belt may be used instead of the first feed screw 32 and the second feed screw 36 described above. That is, the movable weight unit 31 and the movable buoyancy material unit 35 are attached to each of the two belts, and the gear box 37 drives these belts, so that the movable weight unit 31 and the movable buoyancy material unit 35 are You may make it drive in an up-down direction.
  • the underwater robot 10 of the present embodiment moves the underwater robot 10 from the upright posture (see FIG. 7A) by moving the center of gravity position and the floating position of the underwater robot 10 by the posture adjustment mechanism 30 described above. Switch to the tilted posture (see FIG. 7B). Specifically, in the state where the underwater robot 10 is in the upright posture, as shown in FIG. 7A, the movable weight unit 31 is located at the rear end of the first feed screw 32, and the movable buoyancy material unit 35 is It is located at the upper end of the two feed screw 36 (initial position). The underwater robot 10 takes an upright posture in which the buoyancy position f1 is located above the vertical line passing through the gravity center position g1.
  • the underwater robot 10 normally moves underwater in this upright posture, except when inspecting an inspection object in a forward leaning posture.
  • the inspection is performed by moving along the wall surface while maintaining a constant distance from the wall surface while maintaining this upright posture. Take a picture.
  • the center of gravity position is located at the center of gravity position g1 which is the lower part on the center axis of the underwater robot 10 as shown in FIG. 7A.
  • the center-of-gravity position g1 is set to the position shown in FIG. 7A by adjusting the arrangement of heavy components (particularly the battery unit 16 and the like) included in the underwater robot 10.
  • the buoyancy position is located at the buoyancy position f1, which is substantially the center on the central axis of the underwater robot 10, as shown in FIG. 7A.
  • the buoyancy position f1 is set to the position shown in FIG. 7A by adjusting the arrangement of the fixed buoyancy members 17a and 17b included in the underwater robot 10.
  • the movable buoyancy material unit 35 is interlocked with the movement of the movable weight unit 31 to the front end of the first feed screw 32 as shown in FIG. 7B. Moves to the lower end of the second feed screw 36 (forward tilt position).
  • the underwater robot 10 moves along the wall surface while maintaining a constant distance from the wall surface while maintaining this forward tilt posture.
  • the movable weight unit 31 has moved to the front end in the front-rear direction, so that the center of gravity position is also forward from the center of gravity position g1 in the upright posture. It moves to the gravity center position g2 of the tilted posture. That is, the position of the center of gravity moves from the center axis to the front in the front-rear direction of the underwater robot 10.
  • the center-of-gravity position g1 is the center-of-gravity position of the underwater robot 10 in a state where the underwater robot 10 is in an upright posture, that is, in a state where the movable weight unit 31 is at the rear end.
  • the center-of-gravity position g2 is the center-of-gravity position of the underwater robot 10 in a state where the underwater robot 10 is in a forward tilted posture, that is, in a state where the movable weight unit 31 is at the front end.
  • the buoyancy position f2 is moved to the lower end in the vertical direction as shown in FIG. It moves from the buoyancy position f1 to the buoyancy position f2 in the forward tilt posture. That is, the buoyancy position moves downward in the vertical direction along the central axis parallel to the vertical direction.
  • the buoyancy position f1 is the buoyancy position of the underwater robot 10 when the underwater robot 10 is in an upright posture, that is, when the movable buoyancy material unit 35 is at the upper end.
  • the buoyancy position f2 is a buoyancy position of the underwater robot 10 in a state where the underwater robot 10 is in a forward tilted posture, that is, in a state where the movable buoyancy material unit 35 is at the lower end.
  • the movable weight unit 31 moves to the front side by moving to the front side in the front-rear direction. Furthermore, the movable buoyancy material unit 35 moves downward in the vertical direction, thereby moving the buoyancy position downward in the vertical direction.
  • the underwater robot 10 generates buoyancy so as to lift the lower portion on the back side by the fixed buoyancy members 17a and 17b and the movable buoyancy material unit 35, and sinks the upper portion on the front side by the movable weight unit 31. Gravity is applied in the direction. More specifically, the underwater robot 10 takes a forward tilt posture in which the buoyancy position f2 is located above the vertical line passing through the gravity center position g2. As a result, the underwater robot 10 can be shifted to a forward tilt posture in a stable state.
  • the forward tilt angle of the underwater robot 10 may be set to 90 degrees at the maximum, for example.
  • the inspection is carried out with a forward tilt angle of 30 degrees or less (for example, 30 degrees)
  • the movement of the movable weight unit 31 and the movable buoyancy material unit 35 from the initial position is performed before the end. Just stop.
  • the forward tilt angle can also be adjusted at an arbitrary angle.
  • the maximum forward tilt angle of the underwater robot 10 is set by adjusting the gravity center position and buoyancy position in the upright posture, and the weight, volume, and movement position of the movable weight unit 31 and the movable buoyancy material unit 35. be able to. Then, by setting the forward tilt angle to 90 degrees, for example, the underwater robot 10 can enter a pipe arranged in the horizontal direction. Then, the underwater robot 10 moves in the tube and rotates in the yaw direction with a forward tilting posture of 90 degrees, whereby the entire circumferential surface in the tube can be photographed and inspected.
  • the underwater robot 10 is shifted from the upright posture to the forward tilt posture by the posture adjustment mechanism 30
  • the underwater robot 10 is configured to shift from the upright posture to the rearward tilt posture.
  • the positions of the movable weight unit 31 and the movable buoyancy material unit 35 in the upright posture are set at the center portions of the first feed screw 32 and the second feed screw 36, respectively, and the movable weight unit 31 and the movable buoyancy material unit 35 are set.
  • the rearward tilt posture is shifted.
  • the pressing mechanism 40 moves in the opposite direction when the above-described movable weight unit 31 and movable buoyancy material unit 35 move to both ends of the first feed screw 32 and the second feed screw 36. In order to push back, it is provided at both ends of the first feed screw 32 and the second feed screw 36, respectively.
  • the pressing mechanism 40 provided at the lower end of the second feed screw 36 among the pressing mechanisms 40 provided at the both ends of each of the first feed screw 32 and the second feed screw 36 in total is taken as an example. Will be described. And since it has the same structure also about the press mechanism 40 provided in the other place, the description is abbreviate
  • the pressing mechanism 40 includes a pressing member 41, two springs 42, and a base portion 43 as shown in FIGS. 8A to 8C.
  • the pressing member 41 is configured by a plate-like member, and is pressed upward by two springs 42 (that is, the direction from the stop groove 36b formed on the lower side of the second feed screw 36 to the feed groove 36a). ing. Then, when the movable buoyancy material unit 35 has moved to the vicinity of the lower end position, the pressing member 41 presses the pressed member 35d provided so as to protrude from the lower end of the movable buoyancy material unit 35 upward.
  • the two springs 42 are arranged so as to be sandwiched between the pressing member 41 and the base portion 43, and when the movable buoyancy material unit 35 moves to the vicinity of the lower end position, the two springs 42 are covered by the movable buoyancy material unit 35.
  • the pressing member 35d pushes the pressing member 41 downward, the pressing member 35d contracts to generate an elastic force upward.
  • the base portion 43 is fixedly arranged with respect to the bumper 11 and supports the two springs 42 from below.
  • the stop groove formed at both ends of the second feed screw 36 has a function as a stopper for restricting movement of the movable buoyancy material unit 35 at both ends of the second feed screw 36. 36b. For this reason, when the movable buoyancy material unit 35 moves to the end side of the second feed screw 36 and the locking tool 35c is locked in the stop groove 36b, the locking tool 35c is pressed in the opposite direction. Otherwise, the movable buoyancy material unit 35 cannot be moved in the opposite direction even if the second feed screw 36 is reversely rotated.
  • the movable buoyancy material unit 35 moves to the end of the second feed screw 36, and the locking tool 35c is locked to the stop groove 36b.
  • a pressing mechanism 40 is provided in order to return to the state of being locked on the feed groove 36a side. The same applies to the relationship between the movable weight unit 31 and the first feed screw 32.
  • the pressing mechanism 40 when the movable buoyancy material unit 35 is moved to the vicinity of the lower end by the second feed screw 36, the pressing mechanism 40, as shown in FIGS. 8A to 8C, is a pressed member of the movable buoyancy material unit 35. 35 d contacts the upper surface of the pressing member 41 of the pressing mechanism 40. Then, when the movable buoyancy material unit 35 further moves downward, as shown in FIGS. 9A to 9C, the pressed member 35d of the movable buoyancy material unit 35 pushes the upper surface of the pressing member 41 of the pressing mechanism 40 downward. It becomes. At this time, the two springs 42 are contracted as the pressing member 41 moves downward.
  • the movable buoyancy material unit 35 that has moved to the lower end of the second feed screw 36 can be raised again in the feed groove 36a.
  • the movable buoyancy material unit 35 that has moved to the lower end by rotating the second feed screw 36 pushes the pressing member 41 of the pressing mechanism 40 downward by the pressed member 35d.
  • the second feed screw 36 rotates counterclockwise as viewed from the gear box 37 with the locking member 35c locked in the stop groove 36b. Yes.
  • the underwater robot 10 of the present embodiment for example, the wall surfaces 51a and 51b of the dam body 50 shown in FIG. Specifically, as shown in FIG. 13, the underwater robot 10 is submerged at a position L1 near the water surface based on the operation input from the controller 1, and the wall surface of the dam body 50 to be inspected. It approaches 51a. At this time, the underwater robot 10 approaches the wall surface 51a while maintaining an upright posture by controlling the propulsive force in the three-axis directions by the thrusters of the propulsion unit 20.
  • the underwater robot 10 moves forward using the propulsive force of the front and rear thrusters 21a and 21b while maintaining the basic posture using the propulsive force of the upper and lower thrusters 22a to 22d and the left and right thrusters 23a and 23b.
  • the operator moves the underwater robot 10 in the target direction with the controller 1 while confirming the video acquired by the operation camera 12a on the monitor screen.
  • the underwater robot 10 moves to a position L2 where the distance between the front surface (for example, the inspection camera 13) and the wall surface 51a is the distance ds. At this position L2, the underwater robot 10 activates the inspection camera 13 and starts photographing the wall surface 51a.
  • the underwater robot 10 moves while photographing the wall surface 51a while repeating the horizontal (left-right direction) movement and lowering while maintaining the distance ds to the wall surface 51a while maintaining the upright posture. .
  • the vertical thrusters 22a to 22d are maintained while using the propulsive force of the front and rear thrusters 21a and 21b, the vertical thrusters 22a to 22d and the left and right thrusters 23a and 23b. Move up and down using the propulsive force of.
  • the underwater robot 10 moves in the left-right direction, the underwater robot 10 maintains the upright posture by using the propulsive force of the front and rear thrusters 21a, 21b, the upper and lower thrusters 22a-22d and the left and right thrusters 23a, 23b, and the left and right thrusters 23a, 23b. Use the thrust to move left and right.
  • an inspection image of the wall surface 51a arranged along the substantially vertical direction can be acquired by the inspection camera 13.
  • the image acquired by the inspection camera 13 may be a moving image or a still image.
  • a moving image is shot by the inspection camera 13 after moving from the wall surface 51a to be inspected to a position L2 at a distance ds, shooting is started at a desired timing, and the boundary between the wall surface 51a and the wall surface 51b. Imaging may be performed continuously until the position L3 of the portion is reached.
  • the operation camera 12a moves while confirming the state of the wall surface 51a.
  • a still image may be taken at a desired timing at a position where an abnormality such as a crack is observed.
  • the underwater robot 10 takes a forward tilt posture in accordance with the angle of the inclined wall surface 51b to be inspected next. Can be switched. Specifically, in the underwater robot 10, the movable weight unit 31 and the movable buoyancy material unit 35 are moved in a predetermined direction in synchronization by the posture adjusting mechanism 30 described above at a position L3 shown in FIG. Then, as shown in FIG. 7B, the center of gravity position moves from the center of gravity position g1 to the center of gravity position g2, and the buoyancy position moves from the buoyancy position f1 to the buoyancy position f2. It can be tilted (tilted forward) in the pitch direction (position L4).
  • the moving distance between the movable weight unit 31 and the movable buoyancy material unit 35 is set so that the forward tilt angle at the position L4 is parallel to the angle of the wall surface 51b to be inspected.
  • design data such as a dam may be input in advance.
  • the inclination angle of the wall surface 51b may be obtained by measuring the distance to the wall surface 51b in the upright posture using the operation camera 12a, the inspection camera 13, the sonar 14, and the like.
  • the underwater robot 10 moves to the position L5 while repeating the movement in the left-right direction and the movement in the diagonally downward direction while maintaining the distance ds to the wall surface 51b while maintaining the forward tilt posture. .
  • the vertical thruster 22a is maintained while maintaining a forward tilting posture using the propulsive force of the front and rear thrusters 21a and 21b, the vertical thrusters 22a to 22d and the left and right thrusters 23a and 23b. Move diagonally downward using the propulsive force of ⁇ 22d.
  • the left and right thrusters 23a, 23b are maintained in a forward tilted posture using the propulsive force of the front and rear thrusters 21a, 21b, the upper and lower thrusters 22a-22d and the left and right thrusters 23a, 23b. Move left and right using the propulsive force of Thereby, the inspection image of the wall surface 51b formed as an inclined surface can be acquired by the inspection camera 13.
  • the underwater robot 10 according to the modification differs in the configuration of the pressing mechanism. That is, although the above-described pressing mechanism 40 is fixed to the bumper 11, the pressing mechanism 80 according to the modification is fixed to the movable weight unit and the movable buoyancy material unit 75 and moves together with the movable weight unit and the movable buoyancy material unit 75. To do.
  • the pressing mechanism 80 is provided to push back in the reverse direction when the movable weight unit and the movable buoyancy material unit 75 move to both ends of the first feed screw 32 and the second feed screw 36.
  • the above-described pressing mechanism 40 is provided at a total of four locations on both ends of the first feed screw 32 and the second feed screw 36, but the pressing mechanism 80 is fixed to the movable weight unit and the movable buoyancy material unit 75, respectively.
  • the pressing mechanism 80 provided in the movable buoyancy material unit 75 that moves along the second feed screw 36 will be described. Since the pressing mechanism 80 provided in the movable weight unit has the same configuration as the pressing mechanism 80 provided in the movable buoyancy material unit 75, the description thereof is omitted.
  • FIG. 14A is a perspective view showing a state in which the movable buoyancy material unit 75 has approached the lower end portion of the second feed screw 36
  • FIG. 14B shows a state in which the movable buoyancy material unit 75 has reached the lower end portion of the second feed screw 36. It is a perspective view shown.
  • 15A is a diagram for explaining the internal configuration of the pressing mechanism 80 in the state shown in FIG. 14A
  • FIG. 15B is a diagram for explaining the internal configuration of the pressing mechanism 80 in the state shown in FIG. 14B.
  • the pressing mechanism 80 includes a case 81, a first spring 82a, a second spring 82b, a first base member 83a, a second base member 83b, a locking tool 85c, and a pressed member 85d.
  • a projection 91 is formed on the lower end side of the second feed screw 36 as shown in FIGS. 14A, 14B, and 15B.
  • the protrusion 91 is also formed on the upper end side of the second feed screw 36.
  • the case 81 is fixed to the movable buoyancy material unit 75 and holds the first spring 82a, the second spring 82b, the first base member 83a, the second base member 83b, the locking tool 85c, and the pressed member 85d.
  • One end of the first spring 82a is inserted into the first base member 83a, and the other end is fixed to the pressed member 85d.
  • the first spring 82a is contracted by the projection 91 pushing the first base member 83a, and the pressed member 85d is directed upward.
  • One end of the second spring 82b is inserted into the second base member 83b, and the other end is fixed to the pressed member 85d.
  • the second spring 82b When the movable buoyancy material unit 35 has moved to the vicinity of the upper end of the second feed screw 36, the second spring 82b has a protrusion 91 provided on the upper end side of the second feed screw 36 to push the second base member 83b. Accordingly, the pressed member 85d is urged downward.
  • the first base member 83a and the second base member 83b have a bottomed cylindrical shape, and a part of the first spring 82a and the second spring 82b are inserted therein.
  • the first base member 83a is biased upward by the first spring 82a
  • the second base member 83b is biased downward by the second spring 82b.
  • the first base member 83 a is pressed upward by the protrusion 91 when the movable buoyancy material unit 75 moves to the vicinity of the lower end of the second feed screw 36.
  • the second base member 83b is pressed downward by the protrusion 91 provided on the upper end side of the second feed screw 36.
  • the locking tool 85c is connected to the pressed member 85d and is engaged with the feed groove 36a of the second feed screw 36 and the like in order to move the movable buoyancy material unit 75 in the vertical direction. Move along the outer circumference.
  • the pressed member 85d supports the locking tool 85c and is fixed to the case 81.
  • the movable buoyancy material unit 75 When the second feed screw 36 rotates counterclockwise as viewed from the gear box 37 so that the posture of the underwater robot is inclined, the movable buoyancy material unit 75 is lowered and reaches the lower end side of the second feed screw 36. . At this time, since the locking member 85c of the pressing mechanism 80 fixed to the movable buoyancy material unit 75 reaches the stop groove 36b from the feed groove 36a of the second feed screw 36, the second feed screw 36 continues to rotate forward. However, the movable buoyancy material unit 75 does not descend any further. At this time, as shown in FIG. 15B, the protrusion 91 pushes the first base member 83a of the pressing mechanism 80 upward, and the first spring 82a is contracted, and is engaged via the pressed member 85d. The stopper 85c is urged upward.
  • the protrusion 91 provided on the upper end side of the second feed screw 36 pushes the second base member 83b of the pressing mechanism 80 downward, and the second spring 82b is contracted, and the pressed member The locking tool 85c is urged downward through 85d.
  • the underwater robot of the present disclosure has the effect of being able to control the position and posture in an arbitrary state, and thus can be widely applied to devices that perform various operations while moving in water.

Landscapes

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Abstract

水中用ロボットは、フレーム、推進器ユニット、おもり、浮力材、駆動機構を備えている。推進器ユニットは、互いに直交する第１軸、第２軸および第３軸のそれぞれの方向において推進力を生じさせる複数の推進器を有する。おもりは、第１軸の方向に沿って移動可能な状態で取り付けられており、第１軸の方向における移動によって重心位置を移動させる。浮力材は、第２軸の方向に沿って移動可能な状態で取り付けられており、第２軸の方向における移動によって浮心位置を移動させる。駆動機構は、おもりを第１軸の方向、浮力材を第２軸の方向において、互いに同期して移動させる。

Description

水中用ロボット
　本開示は、水中で作業を行う水中用ロボットに関する。
　特許文献１および特許文献２は、水中で検査対象を撮影する遠隔制御ロボットを開示する。これらは、浮力体、推進装置、カメラ、照明等からなる本体と、本体を制御する制御装置等から構成される。これにより、遠隔制御ロボットは、従来の潜水士に代わって、人が水中に潜らずとも遠隔制御でダム等の水中を移動して検査対象を撮影することができる。
特開昭６１－２０００８９号公報 特公平７－７４０３０号公報
　本開示は、位置および姿勢を任意の状態に制御することが可能な水中用ロボットを提供する。
　本開示の一側面に係る水中用ロボットは、フレームと、推進器ユニットと、おもりと、浮力材と、駆動機構と、を備えている。推進器ユニットは、フレームに取り付けられており、互いに直交する第１軸、第２軸及び第３軸のそれぞれの方向において推進力を生じさせる複数の推進器を有する。おもりは、フレームに対して第１軸の方向に沿って移動可能な状態で取り付けられており、第１軸の方向における移動によって重心位置を移動させる。浮力材は、フレームに対して第２軸の方向に沿って移動可能な状態で取り付けられており、第２軸の方向における移動によって浮心位置を移動させる。駆動機構は、フレームに取り付けられており、おもりを第１軸の方向、浮力材を第２軸の方向において、互いに同期して移動させる。
　本開示の別の一側面に係る水中用ロボットは、フレームと、推進器ユニットと、を備えている。推進器ユニットは、フレームにおける互いに直交する第１軸、第２軸および第３軸おいて、第１軸の方向に向けてフレームに固定され第１軸の方向に推進力を生じさせる複数の第１推進器と、第２軸の方向に向けてフレームに固定され第２軸の方向に推進力を生じさせる複数の第２推進器と、第３軸の方向に向けてフレームに固定され第３軸の方向に推進力を生じさせる複数の第３推進器と、を有する。第１推進器は、基本姿勢における重心位置に対して対称の位置に設けられている。第３推進器は、基本姿勢における重心位置に対して対称の位置に設けられている。
　本開示に係る水中用ロボットによれば、位置および姿勢を任意の状態に制御することができる。
本開示の一実施形態に係る水中用ロボットの構成を示す全体斜視図。 図１の水中用ロボットの上面図。 図１の水中用ロボットの左側面図。 図１の水中用ロボットの正面図。 図１の水中用ロボットの右側面図。 図１の水中用ロボットの背面図。 図１の水中用ロボットの制御ブロック図。 図１の水中用ロボットに含まれる姿勢調整機構において、可動おもりと可動浮力材とがギアボックスの近傍にある状態を示す斜視図。 図１の水中用ロボットに含まれる姿勢調整機構において、可動おもりと可動浮力材とがギアボックスの近傍にある状態を示す側面図。 図１の水中用ロボットに含まれる姿勢調整機構において、可動おもりと可動浮力材とがギアボックスの近傍にある状態を示す正面図。 図１の水中用ロボットに含まれる姿勢調整機構において、可動おもりと可動浮力材とがギアボックスから離れた位置にある状態を示す斜視図。 図１の水中用ロボットに含まれる姿勢調整機構において、可動おもりと可動浮力材とがギアボックスから離れた位置にある状態を示す側面図。 図１の水中用ロボットに含まれる姿勢調整機構において、可動おもりと可動浮力材とがギアボックスから離れた位置にある状態を示す正面図。 図３等の姿勢調整機構に含まれる第１送りねじの構成を示す正面図。 図６ＡのＤ部分の拡大図。 水中用ロボットの直立姿勢を示す概略図。 図３等の姿勢調整機構によって水中用ロボットを直立姿勢から前傾姿勢へ移行させた状態を示す概略図。 図５ＡのＡ部分の拡大図。 図５ＢのＢ部分の拡大図。 図５ＣのＣ部分の拡大図。 可動浮力材ユニットが図８Ａの位置から押圧機構の２本のバネを縮める方向に移動した状態を示す図。 可動浮力材ユニットが図８Ｂの位置から押圧機構の２本のバネを縮める方向に移動した状態を示す図。 可動浮力材ユニットが図８Ｃの位置から押圧機構の２本のバネを縮める方向に移動した状態を示す図。 可動浮力材ユニットが図９Ａの位置から上方へ離間していく方向に移動した状態を示す図。 可動浮力材ユニットが図９Ｂの位置から上方へ離間していく方向に移動した状態を示す図。 可動浮力材ユニットが図９Ｃの位置から上方へ離間していく方向に移動した状態を示す図。 可動浮力材ユニットの係止具が第２送りねじの停止溝にある状態を示す斜視図。 可動浮力材ユニットの係止具が第２送りねじの停止溝にある状態を示す斜視図。 可動浮力材ユニットの係止具が第２送りねじの停止溝から送り溝へ移行する状態を示す斜視図。 可動浮力材ユニットの係止具が第２送りねじの停止溝から送り溝へ移行する状態を示す斜視図。 図１の水中用ロボットを用いてダムの壁面を検査する際の工程を示す模式図。 変形例に係る可動浮力材ユニットが第２送りねじの下端部に近づいた状態を示す斜視図。 変形例に係る可動浮力材ユニットが第２送りねじの下端部に到達した状態を示す斜視図。 図１４Ａに示す状態おける押圧機構の内部構成を説明する図。 図１４Ｂに示す状態おける押圧機構の内部構成を説明する図。
　以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。ただし、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。なお、出願人は、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。
　本開示の一実施形態に係る水中用ロボット１０について、図１～図１５Ｂを用いて説明すれば以下の通りである。なお、本実施形態では、以下の説明において、上下・前後・左右の各方向を図１に示すように定義する。すなわち、水中用ロボット１０が水中において潜行している際の基本姿勢において、水面側を上、水底側を下と定義する。そして、円筒状の本体ユニット１２の中心軸に沿って上下方向に伸びる仮想的な軸を上下軸（第２軸）とする。この上下軸の方向に直交する平面において、後述する操作用カメラ１２ａおよび検査用カメラ１３が撮影する方向を前と定義する。つまり、検査用カメラ１３等の光軸に沿って被写体へ向かう方向を前とし、その反対方向を後とする。そして、検査用カメラ１３の光軸と平行であって、前後方向に伸びる仮想的な軸を前後軸（第１軸）とする。さらに、上下軸と前後軸とにそれぞれ直交する仮想的な軸を左右軸（第３軸）とする。
　従って、操縦者が操作用カメラ１２ａによって撮影された画面をコントローラ１のモニタ等で見ながら操作する場合には、浮上／潜航が上／下方向、前進／後進が前／後方向、左進（あるいは左旋回／反時計回り）／右進（あるいは右旋回／時計回り）が左／右方向に対応する。
　また、以下の説明では、前後軸を中心とする回転の方向をロール方向、左右軸を中心とする回転の方向をピッチ方向、上下軸を中心とする回転の方向をヨー方向とする。
　ここで、高速道路やダム等の社会インフラは、建設されて長い年月が経過したことによる老朽化が進んでいる。近年、これらの社会インフラにおける事故や災害等の発生を未然に防ぐために、点検・整備等が重要となっている。例えば、ダムの点検は、水深の深い位置まで潜水して点検作業を行う必要があり、ダイバーによる点検作業ではリスクを伴うとともに高額な費用がかかってしまう。このため、人の代わりとして水中の様子を把握できるように、水中用ロボットが開発されている。しかしながら、従来の水中用ロボットは、ダムの壁面に対して相対的な位置・姿勢を任意の状態に制御したり、一定に保持したりすることが難しく、鮮明な画像を得ることが困難であった。本開示の水中用ロボット１０は、このような課題に鑑みて、以下のような構成を備えたものである。
　＜水中用ロボット１０の説明＞
　本実施形態に係る水中用ロボット１０は、例えば、ダムの壁面に生じた亀裂等の検査を実施するために、水中において潜行しながら検査対象となる壁面等の撮影を行う。そして、水中用ロボット１０は、図１および図２Ａ～図２Ｅに示すように、バンパー（フレーム）１１、本体ユニット１２、検査用カメラ１３、ソナー１４、照明１５、バッテリユニット１６、固定浮力材１７ａ，１７ｂ、推進器ユニット２０、姿勢調整機構３０、押圧機構４０を備えている。
　また、水中用ロボット１０は、図３に示すように、ケーブル２を介して、コントローラ１に有線接続されており、地上の操作者からコントローラ１を介して入力された操作内容に応じて、動作・姿勢等が制御される。
　水中用ロボット１０を操作するコントローラ１は、例えば、水中用ロボット１０から送信される各種情報を表示するモニタ、水中用ロボット１０を操縦するための入力部等を有している。そして、コントローラ１は、ダムの壁面等の検査対象物との相対的な位置および姿勢を一定に保持するように、複数のスラスタを含む推進器ユニット２０を制御しながら、検査用カメラ１３等の撮影動作を制御する。
　ここで、コントローラ１としては、キーボード、マウス、およびモニタを含むノートパソコン等を利用することができる。あるいは、コントローラ１としては、ラジコン機器の操縦等で使用されるプロポーショナル方式のコントローラを利用してもよい。なお、水中用ロボット１０からコントローラ１へ送信される情報としては、例えば、水中用ロボット１０において撮影された画像や、水中用ロボット１０に搭載された各種センサから取得した値、推進器ユニット２０に含まれる各スラスタの状態値等がある。また、コントローラ１は、水中用ロボット１０から送信される情報を記録するための記録装置を備えていてもよい。さらに、コントローラ１は、水中用ロボット１０において撮影された水中の画像を鮮明化する画像処理を行う画像処理部を備えていてもよい。
　水中用ロボット１０とコントローラ１との間を接続するケーブル２は、信号線と係留線とを含むように構成されている。信号線は、電気信号あるいは光信号によって、水中用ロボット１０とコントローラ１との間の通信を可能とする。係留線は、水中用ロボット１０とコントローラ１とを係留する。ここで、係留線は、少なくとも、金属および樹脂のいずれかの素材によって形成されているが、材質としてはこれらに限定されるものではない。
　また、信号線と係留線とは、一体的に形成されていることが好ましい。例えば、係留線を中空としてその中空部に信号線を通したものや、信号線と係留線をねじり合わせて撚り線としたもの、線材や補強材を保護チューブ内に設けた構成とするいわゆるキャブタイヤケーブル等を用いることができる。これにより、水中で複数の線同士が絡まってしまうリスクが低減され、ケーブルの取り回しが容易になる。なお、信号線のみで係留に十分な強度が得られる場合には、信号線が係留線を兼ねる構成とし、係留線を含まない構成であってもよい。
　また、水中用ロボット１０とコントローラ１との間には、ケーブル２を巻き取るための巻き取り器（図示せず）が設けられていてもよい。この場合には、水中用ロボット１０と巻き取り器との間は係留線によって接続し、巻き取り器とコントローラ１との間は通信線のみで接続してもよい。なお、巻き取り器としては、巻き芯にケーブル２を巻き取って収納可能とするものであって、いわゆるウインチやリール、ライン巻きと呼ばれるものを利用することができる。
　＜水中用ロボット１０の構成＞
　水中用ロボット１０は、上述したように、バンパー（フレーム）１１、本体ユニット１２、検査用カメラ１３、ソナー１４、照明１５、バッテリユニット１６、固定浮力材１７ａ，１７ｂ、推進器ユニット２０、姿勢調整機構３０、押圧機構４０を備えている（図１および図２Ａ～図２Ｅ参照）。
　（バンパー１１）
　バンパー（フレーム）１１は、図１等に示すように、上面と下面を構成する２つの八角形のパイプ状部材と、これらの八角形の部材の４隅から上下方向（第２軸の方向）に沿って立設された４本のパイプ状部材とを組み合わせた状態で、ボルト等を用いて固定して構成されている。そして、バンパー１１には、上述した本体ユニット１２、検査用カメラ１３、ソナー１４、照明１５、バッテリユニット１６等が固定される。また、バンパー１１は、図１に示すように、前後方向（第１軸の方向）に沿って配置されたセンターフレーム１１ａ、上下方向に沿って配置されたセンターフレーム１１ｂを有している。
　センターフレーム１１ａは、図１および図２Ａに示すように、水中用ロボット１０の上面における左右方向（第３軸の方向）の中央部分において、前後方向に沿って配置されている。そして、センターフレーム１１ａは、後述する姿勢調整機構３０の可動おもりユニット３１の移動方向を誘導するガイド軸として使用される。
　センターフレーム１１ｂは、図１および図２Ｅに示すように、水中用ロボット１０の背面における左右方向の中央部分において、上下方向に沿って配置されている。そして、センターフレーム１１ｂは、後述する姿勢調整機構３０の可動浮力材ユニット３５の移動方向を誘導するガイド軸として使用される。
　（本体ユニット１２）
　本体ユニット１２は、図１および図２Ｂ等に示すように、内部に操作用カメラ１２ａが設置された透明の円筒形容器である。そして、本体ユニット１２は、その両端に設けられた蓋によって操作用カメラ１２ａ等の内容物を密閉し、水中において内部に水が浸入しない防水構造を形成する。そして、本体ユニット１２は、円筒形容器の軸が上下方向に沿って配置されるように、バンパー１１の略中央部分に固定されている。
　操作用カメラ１２ａは、水中用ロボット１０を水中で操作する際に動画または静止画を撮影してコントローラ１へ送信する撮像装置である。そして、操作用カメラ１２ａは、図１および図２Ｃに示すように、水中用ロボット１０の前後方向に沿ってカメラの光軸が配置されるように、バンパー１１へ固定されている。そして、操作用カメラ１２ａは、水中用ロボット１０の前方向が撮影領域となる向きで設置されている。また、操作用カメラ１２ａは、本体ユニット１２を構成する円筒形容器に形成された透明な窓部分から動画や静止画の撮影を行う。
　（検査用カメラ１３）
　検査用カメラ１３は、検査対象となるダムの壁面等を撮影するための撮像装置であって、操作用カメラ１２ａと比較して、高解像度の動画や静止画の撮影が可能である。そして、検査用カメラ１３は、図１および図２Ｂ～図２Ｄに示すように、操作用カメラ１２ａと同様に、水中用ロボット１０の前後方向に沿ってカメラの光軸が配置されるように、バンパー１１の下部へ固定されている。そして、検査用カメラ１３は、水中用ロボット１０の前方向が撮影領域となる向きに設置されている。
　（ソナー１４）
　ソナー１４は、ダムの壁面等の検査対象物との間の距離を検出するために、音波発信器と音波検出器とを有している。そして、ソナー１４は、水中用ロボット１０の前方の物体との距離を検知可能とするために、図１および図２Ｃに示すように、正面視において、バンパー１１の前面側における四隅に配置されている。なお、ダムの堤体壁面等のように、検査対象物が平面である場合には、本実施形態のように、バンパー１１の前面における左上と右下、右上と左下のように、対角となる２箇所にそれぞれ設けることが好ましい。これにより、ダムの堤体壁面等の検査対象物との相対姿勢を安定した状態で維持しながら壁面撮影を実施することができるため、検査対象物を撮影した画像として、画像処理に適した画像データを容易に取得することができる。
　（照明１５）
　照明１５は、検査用カメラ１３によって撮影可能な照度を確保するための光を検査対象物に対して照射する。また、照明１５は、図１および図２Ｃに示すように、バンパー１１における前面の上部中央に固定されている。これにより、操作用カメラ１２ａと検査用カメラ１３の光軸方向前方を、撮影可能な照度になるように保つことができる。なお、本実施形態のように、照明１５が１つの場合には、検査対象物を一様に照らすことが可能な照明を利用することが好ましい。また、照明１５を複数設ける場合には、双方の照明の重なりによって画像処理に影響が及ばないように、画面内あるいは画像処理に使用する範囲の照度が一様になるように各照明を取り付ける位置と向きを調整することが好ましい。また、照明１５は、コントローラ１から照度等を制御されるように構成されてもよい。
　（バッテリユニット１６）
　バッテリユニット１６は、図３に示すように、本体ユニット１２（操作用カメラ１２ａ）と接続されており、本体ユニット１２内の電気回路を介して、検査用カメラ１３、ソナー１４、照明１５、推進器ユニット２０、姿勢調整機構３０に対して電力を供給する。そして、バッテリユニット１６は、図１および図２Ｃに示すように、バンパー１１の下部、特に、下端面に、結束帯あるいはネジ等を用いて固定されている。これにより、水中用ロボット１０の重心位置を低い位置に設定することができるため、水中用ロボット１０の水中姿勢を安定化させることができる。
　なお、バッテリユニット１６のバンパー１１に対する固定部分には、バッテリユニット１６をバンパー１１に対して傾けることが可能なチルト機構を設けることがより好ましい。これにより、バッテリユニット１６内の電池あるいは充電池を取り出す作業をより容易に実施することができる。また、バッテリユニット１６は、防水コネクタ等を用いて、密閉容器である本体ユニット１２や照明１５と着脱可能な状態で接続されていることがより好ましい。
　（固定浮力材１７ａ，１７ｂ）
　固定浮力材１７ａ，１７ｂは、水中用ロボット１０に浮力を付与するために設けられた浮力材であって、図１および図２Ａに示すように、バンパー１１の上面における後ろ寄りの位置に固定配置されている。また、固定浮力材１７ａ，１７ｂは、その下方に設けられた上下スラスタ２２ｃ，２２ｄの推進力の障壁となることを回避するために、図２Ａに示すように、平面視において上下スラスタ２２ｃ，２２ｄと重なる部分が切り欠かれた形状を有している。
　（推進器ユニット２０）
　推進器ユニット２０は、水中用ロボット１０の水中における移動時の推進力を生じさせる機構であって、スクリュー（プロペラとも呼ぶ）とスクリューを回転させるモータとを組み合わせて構成される複数のスラスタによって構成されている。推進器ユニット２０は、コントローラ１からの指示入力や自動姿勢制御によって、各スラスタのモータの回転数が制御されることで、前後、左右、上下の各方向（第１～第３軸の方向）における推進力が制御される。これにより、水中用ロボット１０の水中における移動、姿勢等を制御することができる。
　そして、推進器ユニット２０は、図１および図２Ａ～図２Ｅに示すように、前後スラスタ（第１推進器）２１ａ，２１ｂ、上下スラスタ（第２推進器）２２ａ～２２ｄ、左右スラスタ（第３推進器）２３ａ，２３ｂを有している。前後スラスタ２１ａ，２１ｂ、上下スラスタ２２ａ～２２ｄ、左右スラスタ２３ａ，２３ｂは、互いに直交する３つの軸（第１～第３軸）方向において、水中用ロボット１０の各軸方向における並進と各軸回りの回転とが可能になるように、それぞれバンパー１１に固定される。そして、前後スラスタ２１ａ，２１ｂ、上下スラスタ２２ａ～２２ｄ、左右スラスタ２３ａ，２３ｂは、それぞれが独立して制御される。なお、以下の説明においてスラスタの方向とは、各スラスタが備えるスクリューの回転軸に平行な方向、すなわち、各スラスタによって生じる推進力の方向を指すものとする。
　（前後スラスタ２１ａ，２１ｂ）
　２つの前後スラスタ（第１推進器）２１ａ，２１ｂは、前後方向における水中での推進力を生じさせるために、図１および図２Ａ～図２Ｅに示すように、バンパー１１の右前と左後ろの位置に固定されている。また、前後スラスタ２１ａ，２１ｂは、上下方向における中央からやや下寄りの位置において、バンパー１１に固定されている。そして、前後スラスタ２１ａ，２１ｂは、各スラスタの回転軸が前後方向において互いに平行になるように配置されている。
　本実施形態の水中用ロボット１０では、図１および図２Ａ～図２Ｅに示すように、前後スラスタ２１ａ，２１ｂが、平面視において水中用ロボット１０の直立姿勢における重心位置ｇ１（図２Ａ参照）を中心として対称な位置に配置されている。なお、重心位置ｇ１については後述する。これにより、前後スラスタ２１ａ，２１ｂのそれぞれの推進力の出力を変化させることで、水中用ロボット１０を安定した状態で、前後方向に移動させたり、前後方向に沿う第１軸に対して傾けたりすることができる。すなわち、水中用ロボット１０を、ピッチ方向およびヨー方向において回転させることが可能となる。なお、本実施形態では、２つの前後スラスタ２１ａ，２１ｂはバンパー１１の右前と左後ろの位置に固定されているが、右後ろと左前の位置に配置することもでき、また、４つの前後スラスタが四隅付近に配置されてもよい。
　（上下スラスタ２２ａ～２２ｄ）
　４つの上下スラスタ（第２推進器）２２ａ～２２ｄは、上下方向における水中での推進力を生じさせるために、図１および図２Ｂ～図２Ｅに示すように、平面視におけるバンパー１１の四隅付近に設けられている。また、上下スラスタ２２ａ～２２ｄは、バンパー１１の上下方向における中央よりやや上寄りの位置に設けられている。さらに、上下スラスタ２２ａ～２２ｄは、水中用ロボット１０が潜水する際に大きな推進力を必要とするため、他のスラスタ（前後スラスタ２１ａ，２１ｂ、および左右スラスタ２３ａ，２３ｂ）と比較して、大きな推進力を生じさせることが可能なスラスタが配置されている。具体的には、上下スラスタ２２ａ～２２ｄのスクリューの羽根の大きさ、モータの馬力、回転数等が他のスラスタよりも大きくなるように調整すればよい。
　また、４つの上下スラスタ２２ａ～２２ｄは、上下方向を向くように、バンパー１１に固定されている。すなわち、上下スラスタ２２ａ～２２ｄは、各スラスタの回転軸が、上下方向に対して互いに平行になるように配置される。また、上下スラスタ２２ａ～２２ｄは、それぞれの回転軸に直交する同一平面上に、平面視において水中用ロボット１０の重心位置ｇ１を中心とする長方形の四隅付近に配置されている。これにより、４つの上下スラスタ２２ａ～２２ｄの推進力の出力を変化させることで、水中用ロボット１０を上下方向に移動させたり、上下方向に対して傾けたりすることができる。すなわち、水中用ロボット１０を、ロール方向に移動させたり、ピッチ方向において回転（前傾・後傾）させたりすることができる。
　また、本実施形態の水中用ロボット１０では、図２Ｂおよび図２Ｃに示すように、他の部品と比較して重量の大きいバッテリユニット１６をバンパー１１の下端面に配置している。このため、水中用ロボット１０を水中で上下に移動させる際に、姿勢を安定化させることができる。
　（左右スラスタ２３ａ，２３ｂ）
　２つの左右スラスタ（第３推進器）２３ａ，２３ｂは、左右方向における水中での推進力を生じさせるために、図１および図２Ａ～図２Ｅに示すように、バンパー１１の左前と右後ろの位置に固定されている。また、左右スラスタ２３ａ，２３ｂは、上下方向における中央からやや下寄りの位置、つまり前後スラスタ２１ａ，２１ｂと略同じ高さ位置において、バンパー１１に固定されている。そして、左右スラスタ２３ａ，２３ｂは、各スラスタの回転軸が左右方向において互いに平行になるように配置されている。
　本実施形態の水中用ロボット１０では、図１および図２Ａ～図２Ｅに示すように、左右スラスタ２３ａ，２３ｂが、平面視において、直立姿勢の水中用ロボット１０の重心位置ｇ１（図２Ａ参照）を中心として対称な位置に配置されている。これにより、左右スラスタ２３ａ，２３ｂのそれぞれの推進力の出力を変化させることで、水中用ロボット１０を安定した状態で、左右方向に移動させたり、左右方向に沿う第３軸に対して傾けたりすることができる。すなわち、水中用ロボット１０を、ヨー方向およびロール方向において回転させることが可能となる。なお、本実施形態では、２つの左右スラスタ２３ａ，２３ｂはバンパー１１の左前と右後ろの位置に固定されているが、左後ろと右前の位置に配置することもでき、また、４つの左右スラスタが四隅付近に配置されてもよい。
　ただし、上記の各スラスタの配置や方向は、標準的な配置であって、水中用ロボット１０の重心位置や水中推進時における水の抵抗による挙動等に鑑みて、位置や方向を調整すればよい。
　（姿勢調整機構３０）
　姿勢調整機構３０は、左右方向に沿った第３軸を中心として回転させて、水中用ロボット１０を前傾姿勢（図７Ｂ参照）へ移行させる機構であって、水中用ロボット１０の重心位置および浮心位置を移動させるために、以下のような構成を有している。すなわち、姿勢調整機構３０は、図４Ａ～図４Ｃおよび図５Ａ～図５Ｃに示すように、可動おもりユニット３１と、第１送りねじ（駆動機構）３２と、可動浮力材ユニット３５と、第２送りねじ（駆動機構）３６と、ギアボックス（駆動機構）３７と、を有している。
　（可動おもりユニット３１）
　可動おもりユニット３１は、水中用ロボット１０の重心位置を前後方向）において移動させるために、前後方向に沿って配置された第１送りねじ３２の回転に伴って、前後方向において前後に移動する。そして、可動おもりユニット３１は、図４Ａ～図４Ｃに示すように、ケース３１ａ、おもり３１ｂ、ガイド部３１ｃを有している。
　ケース３１ａは、おもり３１ｂを内包する筐体部分であって、ケース３１ａに連結された係止具（図示せず）が第１送りねじ３２の溝に係合された状態で第１送りねじ３２が回転することで、おもり３１ｂごと前後方向に移動する。おもり３１ｂは、ケース３１ａによって保持された状態で前後方向に移動する部材であって、比重が大きい金属等で構成されている。ガイド部３１ｃは、上述したバンパー１１の一部であるセンターフレーム１１ａの外周を覆うように取り付けられており、センターフレーム１１ａによって前後方向に誘導される。
　本実施形態の水中用ロボット１０では、図４Ａおよび図４Ｂに示すように、可動おもりユニット３１が第１送りねじ３２の後部側に位置する状態が、可動おもりユニット３１の初期位置として設定されている。そして、水中用ロボット１０を前傾姿勢に移行させる際には、図５Ａおよび図５Ｂに示すように、第１送りねじ３２の前部側の位置まで可動おもりユニット３１が移動する。すなわち、水中用ロボット１０が基本姿勢である直立姿勢（図７Ａ参照）で水中を移動する際には、可動おもりユニット３１は、図４Ａおよび図４Ｂに示すように、前後方向における後端の初期位置にある。そして、水中用ロボット１０が前傾姿勢（図７Ｂ参照）へ移行する際には、可動おもりユニット３１は、図５Ａおよび図５Ｂに示すように、可動浮力材ユニット３５の上下方向における移動に連動して、前後方向における前端の位置まで移動する。
　これにより、水中用ロボット１０の重心位置を、直立姿勢における水中用ロボット１０の重心位置ｇ１から、前後方向における前寄りの重心位置ｇ２へと移動させることにより、前傾姿勢に移行させることができる。なお、水中用ロボット１０において可動おもりユニット３１を移動させることによる重心位置の移動及び重心位置ｇ２については、後述する。
　（第１送りねじ３２）
　第１送りねじ３２は、図１および図２Ａ等に示すように、前後方向に沿って配置されている。そして、第１送りねじ３２は、図６Ａおよび図６Ｂに示すように、外周面に送り溝３２ａと停止溝３２ｂとが形成されており、回転することによって可動おもりユニット３１を前後方向に移動させる。なお、第１送りねじ３２と後述する第２送りねじ３６とは、長さおよび送り溝のピッチが異なるものの、ほぼ同じ構成を有している。よって、本実施形態では、説明の便宜上、共通の図面（図６Ａおよび図６Ｂ）を用いて、第１送りねじ３２と第２送りねじ３６について説明する。
　送り溝３２ａは、図６Ａおよび図６Ｂに示すように、円柱状の第１送りねじ３２の軸方向に対して斜めに、前後方向に沿って連続的に形成された１本の溝として形成されている。可動おもりユニット３１は、その係止具がこの送り溝３２ａ内に係合された状態で第１送りねじ３２が回転することで、前後方向に移動可能となる。
　停止溝３２ｂは、図６Ｂに示すように、円柱状の第１送りねじ３２の軸方向に対して垂直な平面に沿って形成された円環状の溝であって、送り溝３２ａの両端側に形成されている。可動おもりユニット３１は、その係止具が停止溝３２ｂ内に係合された状態になると、第１送りねじ３２を回転させても、それ以上に前方向又は後方向に移動しない。よって、停止溝３２ｂは、可動おもりユニット３１の前後方向の両端部におけるストッパとして機能する。
　（可動浮力材ユニット３５）
　可動浮力材ユニット３５は、水中用ロボット１０の浮心位置を上下方向において移動させるために、上下方向に沿って配置された第２送りねじ３６の回転に伴って、上下方向において上下に移動する。そして、可動浮力材ユニット３５は、図４Ａ～図４Ｃに示すように、ケース３５ａ、浮力材３５ｂ、係止具３５ｃ（図１１Ａ～図１２Ｂ参照）を有している。
　ケース３５ａは、浮力材３５ｂを内包する筐体部分であって、ケース３５ａに連結された係止具３５ｃが第２送りねじ３６の送り溝３６ａに係止された状態で第２送りねじ３６が回転することで、浮力材３５ｂごと上下方向に移動する。浮力材３５ｂは、ケース３５ａによって保持された状態で上下方向において移動する部材であって、比重が小さい樹脂等で構成されている。係止具３５ｃは、浮力材３５ｂを保持するケース３５ａと連結されており、可動浮力材ユニット３５を上下方向において移動させるために、第２送りねじ３６の送り溝３６ａ等に係合した状態で第２送りねじ３６の外周面に沿って移動する。
　本実施形態の水中用ロボット１０では、可動おもりユニット３１と同様に、図４Ａおよび図４Ｂに示すように、可動浮力材ユニット３５が第２送りねじ３６の上部側に位置する状態が、可動浮力材ユニット３５の初期位置として設定されている。そして、水中用ロボット１０を前傾姿勢に移行させる際には、図５Ａおよび図５Ｂに示すように、第２送りねじ３６の下部側の位置まで可動浮力材ユニット３５が移動する。すなわち、水中用ロボット１０が直立姿勢（図７Ａ参照）で水中を移動する際には、可動浮力材ユニット３５は、図４Ａおよび図４Ｂに示すように、上下方向における上端の初期位置にある。そして、水中用ロボット１０が前傾姿勢（図７Ｂ参照）へ移行する際には、可動浮力材ユニット３５は、図５Ａおよび図５Ｂに示すように、可動おもりユニット３１の前後方向における移動に連動して、上下方向における下端の位置まで移動する。
　これにより、水中用ロボット１０の浮心位置を、直立姿勢における水中用ロボット１０の浮心位置ｆ１から、上下方向における下寄りの浮心位置ｆ２へと移動させることにより、前傾姿勢に移行させることができる。なお、水中用ロボット１０において可動浮力材ユニット３５を移動させることによる浮心位置の移動及び浮心位置ｆ１，ｆ２については、後述する。
　（第２送りねじ３６）
　第２送りねじ３６は、図１および図２Ｂ、図２Ｄ等に示すように、上下方向に沿って配置されている。そして、第２送りねじ３６は、第１送りねじ３２と同様に、図６Ａおよび図６Ｂに示すように、外周面に送り溝３６ａと停止溝３６ｂとが形成されており、回転することによって可動浮力材ユニット３５を上下方向に移動させる。
　送り溝３６ａは、図６Ａおよび図６Ｂに示すように、円柱状の第２送りねじ３６の軸方向に対して斜めに、前後方向に沿って連続的に形成された１本の溝として形成されている。可動浮力材ユニット３５は、係止具３５ｃがこの送り溝３６ａ内に係合された状態で第２送りねじ３６が回転することで、上下方向において移動可能となる。なお、第２送りねじ３６の送り溝３６ａのピッチは、第１送りねじ３２の送り溝３２ａのピッチよりも大きい。これは、可動浮力材ユニット３５の上下方向における移動距離が、可動おもりユニット３１の前後方向における移動距離よりも長く、かつ可動おもりユニット３１と可動浮力材ユニット３５とが、それぞれ第１・第２送りねじ３２，３６における両端へ到達するタイミングを一致させるためである。また、本実施形態では、送り溝３２ａと送り溝３６ａのピッチは、それぞれ一定であるが、例えば、中央部のピッチを両端側のピッチより小さく形成することもできる。これにより、可動おもりユニット３１、可動浮力材ユニット３５がそれぞれ第１送りねじ３２、第２送りねじ３６の中央付近に位置するときの水中用ロボット１０の姿勢をより細かく制御することができる。
　停止溝３６ｂは、図６Ｂに示すように、円柱状の第２送りねじ３６の軸方向に対して垂直な平面に沿って形成された円環状の溝であって、送り溝３６ａの両端側に形成されている。可動浮力材ユニット３５は、係止具３５ｃが停止溝３６ｂ内に係合された状態になると、第２送りねじ３６を回転させても、それ以上、上方向又は下方向に移動しない。よって、停止溝３６ｂは、可動浮力材ユニット３５の上下方向の両端部におけるストッパとして機能する。
　なお、姿勢調整機構３０では、可動おもりユニット３１が前後方向において移動した場合には、それ自体に体積があるため、可動おもりユニット３１の移動に伴って浮心位置も若干移動する。また、可動浮力材ユニット３５が上下方向において移動した場合には、それ自体に質量があるため、浮心位置だけでなく重心位置も若干移動する。しかしながら、本実施形態では、説明の便宜上、可動おもりユニット３１の移動に伴う浮心位置の移動量、および可動浮力材ユニット３５の移動に伴う重心位置の移動量は無視できるものとし、これらを考慮せずに説明する。
　（ギアボックス３７）
　ギアボックス３７は、可動おもりユニット３１および可動浮力材ユニット３５を、それぞれ前後方向および上下方向において駆動するために、バンパー１１における上面の後端に設けられている。そして、ギアボックス３７は、内部に設けられた単一の駆動源（モータ）（図示せず）と、複数のギアとを組み合わせて構成されている。ギアボックス３７内の単一の駆動源は、複数のギアを介して、前後方向に沿って配置された第１送りねじ３２の後端、上下方向に沿って配置された第２送りねじ３６の上端にそれぞれ連結されている。そして、ギアボックス３７は、第１送りねじ３２と第２送りねじ３６とに対して、それぞれ回転駆動力を付与する。
　具体的には、ギアボックス３７から付与される回転駆動力は、図４Ａおよび図５Ｂ等に示すように、可動おもりユニット３１が前方向へ移動する際には、これに連動して可動浮力材ユニット３５が下方向へ移動するように、第１送りねじ３２、第２送りねじ３６に対して伝達される。なお、第１送りねじ３２と第２送りねじ３６とを回転させる方向は、それぞれの送り溝３２ａ，３６ａが形成された向きに応じて設定されていればよい。例えば、ギアボックス３７から見て、第１送りねじ３２と第２送りねじ３６とを同じ方向に回転させてもよいし、逆方向に回転させてもよい。
　また、本実施形態では、ギアボックス３７による第１送りねじ３２と第２送りねじ３６との回転数は一致している。そして、第１送りねじ３２の送り溝３２ａと第２送りねじ３６の送り溝３６ａとのピッチを異ならせることにより、長さの異なる第１送りねじ３２と第２送りねじ３６との両端側への可動おもりユニット３１と可動浮力材ユニット３５との到達タイミングを一致させている。なお、第１送りねじ３２の送り溝３２ａと第２送りねじ３６の送り溝３６ａとのピッチを合わせて、ギアボックス３７による第１送りねじ３２と第２送りねじ３６との回転数を異ならせることにより、可動おもりユニット３１および可動浮力材ユニット３５の両端側への到達タイミングを一致させてもよい。
　また、可動おもりユニット３１と可動浮力材ユニット３５を駆動する駆動機構としては、上述した第１送りねじ３２、第２送りねじ３６の代わりに、ベルトを用いて駆動してもよい。すなわち、２本のベルトの各々に可動おもりユニット３１および可動浮力材ユニット３５を取り付け、ギアボックス３７がこれらのベルトを駆動することにより、可動おもりユニット３１および可動浮力材ユニット３５をそれぞれ前後方向および上下方向において駆動させるようにしてもよい。
　＜水中用ロボット１０の前傾姿勢への切替制御＞
　本実施形態の水中用ロボット１０は、上述した姿勢調整機構３０によって、水中用ロボット１０の重心位置と浮心位置とを移動させることで、水中用ロボット１０を直立姿勢（図７Ａ参照）から前傾姿勢（図７Ｂ参照）へと切り替える。具体的には、水中用ロボット１０が直立姿勢にある状態では、図７Ａに示すように、可動おもりユニット３１は第１送りねじ３２の後端に位置しており、可動浮力材ユニット３５は第２送りねじ３６の上端に位置している（初期位置）。水中用ロボット１０は、浮心位置ｆ１が、重心位置ｇ１を通る鉛直線上における上方に位置するような姿勢である直立姿勢を取る。
　水中用ロボット１０は、前傾姿勢で検査対象物の検査を実施する場合を除き、通常はこの直立姿勢において水中を移動する。そして、検査対象となるダムの壁面がほぼ鉛直方向に沿って配置されている場合には、この直立姿勢を維持した状態で、壁面との距離を一定に保ちながら壁面に沿って移動して検査画像を撮影する。
　ここで、水中用ロボット１０が直立姿勢にある状態では、重心位置は、図７Ａに示すように、水中用ロボット１０の中心軸上における下部である重心位置ｇ１に位置している。重心位置ｇ１は、水中用ロボット１０に含まれる重量の大きい構成物（特に、バッテリユニット１６等）の配置を調整することで、図７Ａに示す位置に設定される。そして、水中用ロボット１０が直立姿勢にある状態では、浮心位置は、図７Ａに示すように、水中用ロボット１０の中心軸上におけるほぼ中央である浮心位置ｆ１に位置している。浮心位置ｆ１は、水中用ロボット１０に含まれる固定浮力材１７ａ，１７ｂの配置を調整することで、図７Ａに示す位置に設定される。
　次に、水中用ロボット１０を前傾姿勢に切り替える際には、図７Ｂに示すように、可動おもりユニット３１が第１送りねじ３２の前端に移動するのに連動して、可動浮力材ユニット３５が第２送りねじ３６の下端に移動する（前傾位置）。水中用ロボット１０は、検査対象となるダムの壁面が傾斜している場合には、この前傾姿勢を維持した状態で、壁面との距離を一定に保ちながら壁面に沿って移動して検査画像を撮影する。
　ここで、水中用ロボット１０が前傾姿勢に移行した状態では、図７Ｂに示すように、可動おもりユニット３１が前後方向において前端へ移動したことにより、重心位置も直立姿勢の重心位置ｇ１から前傾姿勢の重心位置ｇ２へと移動する。つまり、重心位置は、中心軸上から水中用ロボット１０の前後方向における前へ移動する。重心位置ｇ１は、水中用ロボット１０が直立姿勢にある状態、つまり可動おもりユニット３１が後端にある状態における水中用ロボット１０の重心位置である。また、重心位置ｇ２は、水中用ロボット１０が前傾姿勢にある状態、つまり可動おもりユニット３１が前端にある状態における水中用ロボット１０の重心位置である。
　一方、水中用ロボット１０が前傾姿勢へ移行すると、浮心位置ｆ２は、図７Ｂに示すように、可動浮力材ユニット３５が上下方向における下端へ移動したことにより、浮心位置も直立姿勢の浮心位置ｆ１から前傾姿勢の浮心位置ｆ２へと移動する。つまり、浮心位置は、上下方向に平行な中心軸上に沿って、上下方向における下向きに移動する。浮心位置ｆ１は、水中用ロボット１０が直立姿勢にある状態、つまり可動浮力材ユニット３５が上端にある状態における水中用ロボット１０の浮心位置である。また、浮心位置ｆ２は、水中用ロボット１０が前傾姿勢にある状態、つまり可動浮力材ユニット３５が下端にある状態における水中用ロボット１０の浮心位置である。
　本実施形態の水中用ロボット１０では、以上のように、図７Ｂに示す前傾姿勢では、可動おもりユニット３１が前後方向における前側へ移動することで重心位置を前側へ移動させる。さらに、可動浮力材ユニット３５が上下方向における下側へ移動することで、浮心位置を上下方向における下向きに移動させる。これにより、水中用ロボット１０は、固定浮力材１７ａ，１７ｂおよび可動浮力材ユニット３５によって、その背面側下部を持ち上げるように浮力が生じるとともに、可動おもりユニット３１によって、その前面側上部を沈み込ませる方向に重力が掛かる。より詳細には、水中用ロボット１０は、浮心位置ｆ２が、重心位置ｇ２を通る鉛直線上における上方に位置するような姿勢である前傾姿勢を取ることになる。この結果、水中用ロボット１０を安定した状態で、前傾姿勢に移行させることができる。
　なお、水中用ロボット１０の前傾角度は、例えば、最大で９０度になるように設定されていればよい。そして、それ以下（例えば、３０度）の前傾角度の姿勢を維持した状態で検査を実施する場合には、可動おもりユニット３１および可動浮力材ユニット３５の初期位置からの移動を端部の手前で停止させればよい。これにより、水中用ロボット１０の重心位置および浮心位置の移動を調整することができるため、前傾角度も任意の角度で調整することができる。
　また、水中用ロボット１０の最大の前傾角度は、直立姿勢での重心位置と浮心位置、可動おもりユニット３１と可動浮力材ユニット３５の重量、体積、移動位置を調整することにより、設定することができる。そして、前傾角度を９０度にすることより、例えば、水平方向に配置された管内に水中用ロボット１０が進入することが可能となる。そして、９０度の前傾姿勢で、水中用ロボット１０が管内を移動しヨー方向に回転することにより、管内の全周面を撮影し検査することができる。
　上述の実施形態では、姿勢調整機構３０により、水中用ロボット１０は直立姿勢から前傾姿勢に移行する場合について説明したが、水中用ロボット１０は直立姿勢から後傾姿勢に移行するように、構成することもできる。この場合、直立姿勢における可動おもりユニット３１、可動浮力材ユニット３５の位置を、それぞれ第１送りねじ３２、第２送りねじ３６の中央部に設定し、可動おもりユニット３１、可動浮力材ユニット３５をそれぞれ第１送りねじ３２の後部側、第２送りねじ３６の上部側に移動させることにより、後傾姿勢に移行する。
　（押圧機構４０）
　押圧機構４０は、図４Ａ～図５Ｃに示すように、上述した可動おもりユニット３１および可動浮力材ユニット３５が第１送りねじ３２および第２送りねじ３６の両端に移動した際に、逆方向へ押し戻すために、第１送りねじ３２および第２送りねじ３６の両端にそれぞれ設けられている。なお、ここでは、第１送りねじ３２および第２送りねじ３６のそれぞれの両端、計４箇所に設けられた押圧機構４０のうち、第２送りねじ３６の下端に設けられた押圧機構４０を例として挙げてその構成について説明する。そして、その他の場所に設けられた押圧機構４０についても、同様の構成を有しているため、その説明を省略する。
　そして、押圧機構４０は、図８Ａ～図８Ｃに示すように、押圧部材４１、２本のバネ４２、ベース部４３を有している。押圧部材４１は、板状部材によって構成されており、２本のバネ４２によって上向き（即ち、第２送りねじ３６の下部側に形成された停止溝３６ｂから送り溝３６ａへの向き）に押圧されている。そして、押圧部材４１は、可動浮力材ユニット３５が下端位置付近まで移動してきた際に、可動浮力材ユニット３５の下端から突出するように設けられた被押圧部材３５ｄを上向きに押圧する。２本のバネ４２は、押圧部材４１とベース部４３との間に挟まれるように配置されており、可動浮力材ユニット３５が下端位置付近まで移動してきた際に、可動浮力材ユニット３５の被押圧部材３５ｄが押圧部材４１を下向きに押し込むことで、縮んで上向きに弾性力を生じさせる。ベース部４３は、バンパー１１に対して固定配置されており、２本のバネ４２を下方から支持している。
　ここで、本実施形態の水中用ロボット１０では、可動浮力材ユニット３５の第２送りねじ３６の両端における移動を規制するストッパとしての機能を、第２送りねじ３６の両端に形成された停止溝３６ｂに持たせている。このため、可動浮力材ユニット３５が、第２送りねじ３６の端部側に移動して、係止具３５ｃが停止溝３６ｂに係止された状態になると、係止具３５ｃを反対方向に押圧しなければ、第２送りねじ３６を逆回転させても可動浮力材ユニット３５を反対方向へ移動させることができない。そこで、本実施形態の水中用ロボット１０では、可動浮力材ユニット３５が、第２送りねじ３６の端部に移動して、係止具３５ｃが停止溝３６ｂに係止された状態から、再び、送り溝３６ａ側に係止された状態へ戻すために、押圧機構４０が設けられている。可動おもりユニット３１と第１送りねじ３２との関係についても同様である。
　具体的には、押圧機構４０は、可動浮力材ユニット３５が第２送りねじ３６によって下端付近まで移動してくると、図８Ａ～図８Ｃに示すように、可動浮力材ユニット３５の被押圧部材３５ｄが押圧機構４０の押圧部材４１の上面に当接する。そして、さらに可動浮力材ユニット３５が下方へ移動すると、図９Ａ～図９Ｃに示すように、可動浮力材ユニット３５の被押圧部材３５ｄが押圧機構４０の押圧部材４１の上面を下方へ押し込んだ状態となる。このとき、押圧部材４１が下方へ移動することで、２本のバネ４２は縮んだ状態となる。
　なお、図９Ａ～図９Ｃに示す２本のバネ４２が縮んだ際には、可動浮力材ユニット３５が第２送りねじ３６の下端部まで移動した状態となる。すなわち、この状態では、係止具３５ｃが停止溝３６ｂ内へ係止された状態となる（図１１Ａ、１１Ｂ参照）。そして、可動浮力材ユニット３５を上向きに移動させる際には、押圧機構４０の２本のバネ４２によって押圧部材４１が上向きに付勢された状態で、第２送りねじ３６を逆回転させる。これにより、押圧部材４１によって押し上げられた被押圧部材３５ｄは、２本のバネ４２の弾性力によって可動浮力材ユニット３５を上方へと押し上げることで、係止具３５ｃを再び第２送りねじ３６の送り溝３６ａ内へと移動させることができる（図１２Ａ、図１２Ｂ参照）。
　この結果、図１０Ａ～図１０Ｃに示すように、第２送りねじ３６の下端まで移動してきた可動浮力材ユニット３５を、再び、送り溝３６ａにおいて上昇させることができる。
　ここで、第２送りねじ３６の下端まで移動してきた可動浮力材ユニット３５を、上昇させる際における押圧機構４０の押圧部材４１と係止具３５ｃの位置関係について、図１１Ａ～図１２Ｂを用いて以下で説明する。
　すなわち、第２送りねじ３６を回転させて、下端まで移動してきた可動浮力材ユニット３５は、被押圧部材３５ｄによって、押圧機構４０の押圧部材４１を下向きに押し込む。このとき、第２送りねじ３６は、図１１Ａおよび図１１Ｂに示すように、係止具３５ｃが停止溝３６ｂ内へ係止された状態で、ギアボックス３７から見て反時計回りに回転している。
　次に、第２送りねじ３６の下端まで移動してきた可動浮力材ユニット３５を、再び、送り溝３６ａにおいて上昇させる際には、まず、第２送りねじ３６を、ギアボックス３７から見て時計回りに回転させる。このとき、可動浮力材ユニット３５の被押圧部材３５ｄは、押圧機構４０の押圧部材４１によって上向きに押圧された状態となっている。このため、係止具３５ｃは、図１２Ａに示すように、第２送りねじ３６の停止溝３６ｂと送り溝３６ａとが接続された部分に移動すると、上向きの押圧力を受けて、図１２Ｂに示すように、停止溝３６ｂから送り溝３６ａへと移動する。これにより、係止具３５ｃを送り溝３６ａ内へ移動させることができるため、そのまま第２送りねじ３６を時計回りに回転させることで、可動浮力材ユニット３５を上昇させることができる。
　＜ダムの壁面の検査時の動作＞
　本実施形態の水中用ロボット１０では、上述した構成によって、例えば、図１３に示すダムの堤体５０の壁面５１ａ，５１ｂの検査を実施する。具体的には、水中用ロボット１０は、コントローラ１から操作入力された内容に基づいて、図１３に示すように、水面に近い位置Ｌ１で潜行しながら検査対象であるダムの堤体５０の壁面５１ａへと近づいていく。このとき、水中用ロボット１０は、推進器ユニット２０の各スラスタによって、３軸方向における推進力を制御して、直立姿勢を維持した状態で壁面５１ａへと近づいていく。水中用ロボット１０は、このような水平移動時には、上下スラスタ２２ａ～２２ｄおよび左右スラスタ２３ａ，２３ｂによる推進力を使って基本姿勢を維持しつつ、前後スラスタ２１ａ，２１ｂによる推進力を使って前進する。また、操作者は、コントローラ１で、操作用カメラ１２ａによって取得された映像をモニタ画面で確認しながら目標とする方向へ水中用ロボット１０を移動させる。
　次に、水中用ロボット１０は、その正面（例えば、検査用カメラ１３）と壁面５１ａとの距離が距離ｄｓになる位置Ｌ２まで移動する。この位置Ｌ２において、水中用ロボット１０は、検査用カメラ１３を起動して、壁面５１ａの撮影を開始する。
　次に、水中用ロボット１０は、直立姿勢を維持した状態で、壁面５１ａまでの距離ｄｓを維持したまま、水平（左右方向）移動と下降とを繰り返して壁面５１ａを撮影しながら移動して行く。
　このとき、水中用ロボット１０は、上下方向における移動時には、前後スラスタ２１ａ，２１ｂ、上下スラスタ２２ａ～２２ｄおよび左右スラスタ２３ａ，２３ｂによる推進力を使って直立姿勢を維持しつつ、上下スラスタ２２ａ～２２ｄによる推進力を使って上下に移動する。また、水中用ロボット１０は、左右方向における移動時には、前後スラスタ２１ａ，２１ｂ、上下スラスタ２２ａ～２２ｄおよび左右スラスタ２３ａ，２３ｂによる推進力を使って直立姿勢を維持しつつ、左右スラスタ２３ａ，２３ｂによる推進力を使って左右方向に移動する。
　これにより、略鉛直方向に沿うように配置された壁面５１ａの検査用の画像を、検査用カメラ１３によって取得することができる。なお、検査用カメラ１３によって取得される画像は、動画であってもよいし、静止画であってもよい。検査用カメラ１３によって動画を撮影する場合には、検査対象となる壁面５１ａから距離ｄｓとなった位置Ｌ２に移動した後、所望のタイミングで撮影を開始して、壁面５１ａと壁面５１ｂとの境界部分の位置Ｌ３に到達するまで連続的に撮影を行えばよい。一方、検査用カメラ１３によって静止画を撮影する場合には、検査対象となる壁面５１ａから距離ｄｓとなった位置Ｌ２に移動した後、操作用カメラ１２ａによって壁面５１ａの状態を確認しながら移動し、クラック等の異常が見られる位置において、所望のタイミングで静止画を撮影すればよい。
　次に、水中用ロボット１０が壁面５１ａと壁面５１ｂとの境界部分の位置Ｌ３に到達すると、水中用ロボット１０は、次に検査対象となる傾斜した壁面５１ｂの角度に合わせて前傾姿勢へと切り替えられる。具体的には、水中用ロボット１０では、図１３に示す位置Ｌ３において、上述した姿勢調整機構３０によって可動おもりユニット３１と可動浮力材ユニット３５とが、同期して所定の方向へ移動する。そして、図７Ｂに示すように、重心位置が重心位置ｇ１から重心位置ｇ２へと移動し、かつ浮心位置が浮心位置ｆ１から浮心位置ｆ２へと移動することで、水中用ロボット１０をピッチ方向において傾ける（前傾させる）ことができる（位置Ｌ４）。
　ここで、可動おもりユニット３１と可動浮力材ユニット３５の移動距離は、位置Ｌ４における前傾角度が検査対象である壁面５１ｂの角度に平行になるように設定される。壁面５１ｂの傾斜角度は、ダム等の設計データ等を予め入力しておいてもよい。あるいは、水中用ロボット１０において、操作用カメラ１２ａ、検査用カメラ１３、ソナー１４等を用いて直立姿勢時における壁面５１ｂまでの距離を計測して、壁面５１ｂの傾斜角度を求めてもよい。
　次に、水中用ロボット１０は、前傾姿勢を維持した状態で、壁面５１ｂまでの距離ｄｓを維持したまま、左右方向における移動と斜め下向きへの移動とを繰り返しながら位置Ｌ５に移動して行く。このとき、水中用ロボット１０は、斜め下向きへの移動時には、前後スラスタ２１ａ，２１ｂ、上下スラスタ２２ａ～２２ｄおよび左右スラスタ２３ａ，２３ｂによる推進力を使って前傾姿勢を維持しつつ、上下スラスタ２２ａ～２２ｄによる推進力を使って斜め下向きに移動する。また、水中用ロボット１０は、左右方向における移動時には、前後スラスタ２１ａ，２１ｂ、上下スラスタ２２ａ～２２ｄおよび左右スラスタ２３ａ，２３ｂによる推進力を使って前傾姿勢を維持しつつ、左右スラスタ２３ａ，２３ｂによる推進力を使って左右方向に移動する。これにより、傾斜面として形成された壁面５１ｂの検査用の画像を、検査用カメラ１３によって取得することができる。
　（変形例）
　次に、変形例に係る水中用ロボット１０について、図１４Ａ～図１５Ｂを用いて説明する。変形例に係る水中用ロボット１０は、押圧機構の構成が異なる。即ち、上述の押圧機構４０はバンパー１１に固定されているが、変形例に係る押圧機構８０は、可動おもりユニットおよび可動浮力材ユニット７５に固定され、可動おもりユニットおよび可動浮力材ユニット７５とともに移動する。
　押圧機構８０は、可動おもりユニットおよび可動浮力材ユニット７５が第１送りねじ３２および第２送りねじ３６の両端に移動した際に、逆方向へ押し戻すために設けられる。なお、上述の押圧機構４０は第１送りねじ３２および第２送りねじ３６の両端に計４箇所設けられるが、押圧機構８０は可動おもりユニットおよび可動浮力材ユニット７５にそれぞれ固定されるので計２つである。なお、ここでは、第２送りねじ３６に沿って移動する可動浮力材ユニット７５に設けられた押圧機構８０について説明する。可動おもりユニットに設けられた押圧機構８０は、可動浮力材ユニット７５に設けられた押圧機構８０と同様の構成を有しているため、その説明を省略する。
　図１４Ａは、可動浮力材ユニット７５が第２送りねじ３６の下端部に近づいた状態を示す斜視図、図１４Ｂは、可動浮力材ユニット７５が第２送りねじ３６の下端部に到達した状態を示す斜視図である。また、図１５Ａは図１４Ａに示す状態おける押圧機構８０の内部構成を説明する図、図１５Ｂは、図１４Ｂに示す状態おける押圧機構８０の内部構成を説明する図である。
　押圧機構８０は、図１５Ａ、図１５Ｂに示すように、ケース８１、第１バネ８２ａ、第２バネ８２ｂ、第１ベース部材８３ａ、第２ベース部材８３ｂ、係止具８５ｃ、被押圧部材８５ｄを有する。また、第２送りねじ３６の下端側には、図１４Ａ、図１４Ｂ、図１５Ｂに示すように、突起９１が形成されている。同様に、突起９１は、第２送りねじ３６の上端側にも、形成されている。
　ケース８１は、可動浮力材ユニット７５に固定されるとともに、第１バネ８２ａ、第２バネ８２ｂ、第１ベース部材８３ａ、第２ベース部材８３ｂ、係止具８５ｃ、被押圧部材８５ｄを保持する。
　第１バネ８２ａの一端は、第１ベース部材８３ａに挿入され、他端は、被押圧部材８５ｄに固定されている。第１バネ８２ａは、可動浮力材ユニット３５が第２送りねじ３６の下端付近まで移動してきた際に、突起９１が第１ベース部材８３ａを押し込むことにより、縮むとともに、被押圧部材８５ｄを上向きに付勢する。第２バネ８２ｂの一端は、第２ベース部材８３ｂに挿入され、他端は、被押圧部材８５ｄに固定されている。第２バネ８２ｂは、可動浮力材ユニット３５が第２送りねじ３６の上端付近まで移動してきた際に、第２送りねじ３６の上端側に設けられた突起９１が第２ベース部材８３ｂを押し込むことにより、縮むとともに、被押圧部材８５ｄを下向きに付勢する。
　第１ベース部材８３ａおよび第２ベース部材８３ｂは、有底筒状の形状を有し、その内部にそれぞれ第１バネ８２ａ、第２バネ８２ｂの一部が挿入される。第１ベース部材８３ａは第１バネ８２ａによって上向きに、第２ベース部材８３ｂは第２バネ８２ｂによって下向きに、それぞれ付勢されている。そして、第１ベース部材８３ａは、図１５Ｂに示すように、可動浮力材ユニット７５が第２送りねじ３６の下端付近まで移動してきた際に、突起９１によって、上向きに押圧される。可動浮力材ユニット７５が第２送りねじ３６の上端付近まで移動する際には、第２ベース部材８３ｂが、第２送りねじ３６の上端側に設けられた突起９１によって、下向きに押圧される。
　係止具８５ｃは、被押圧部材８５ｄと連結し、可動浮力材ユニット７５を上下方向に移動させるために、第２送りねじ３６の送り溝３６ａ等に係合した状態で第２送りねじ３６の外周面に沿って移動する。被押圧部材８５ｄは、係止具８５ｃを支持し、ケース８１に固定されている。
　水中用ロボットの姿勢が傾斜するように、第２送りねじ３６がギアボックス３７から見て反時計回りに回転すると、可動浮力材ユニット７５は下降し、第２送りねじ３６の下端側に到達する。このとき、可動浮力材ユニット７５に固定された押圧機構８０の係止具８５ｃは、第２送りねじ３６の送り溝３６ａから停止溝３６ｂに到達するため、第２送りねじ３６が順回転を続けても、可動浮力材ユニット７５はそれ以上、下降しない。そして、このとき、図１５Ｂに示すように、突起９１が押圧機構８０の第１ベース部材８３ａを上方向に押し込み、第１バネ８２ａは縮んだ状態となって、被押圧部材８５ｄを介して係止具８５ｃを上向きに付勢する状態となる。
　この状態で、第２送りねじ３６をギアボックス３７から見て時計回りに逆回転させると、係止具８５ｃは、上向きに付勢されているので、図１５Ｂに示すように、第２送りねじ３６の送り溝３６ａ内へと移動する。そして、逆回転を継続することにより、可動浮力材ユニット７５を上昇させることができる。
　水中用ロボットが基本姿勢になるように、第２送りねじ３６の逆回転を継続すると、可動浮力材ユニット７５は上昇し、第２送りねじ３６の上端側に到達する。このとき、可動浮力材ユニット７５に固定された押圧機構８０の係止具８５ｃは、第２送りねじ３６の送り溝３６ａから上端側の停止溝３６ｂに到達するため、第２送りねじ３６が逆回転を続けても、可動浮力材ユニット７５はそれ以上、上昇しない。そして、このとき、第２送りねじ３６の上端側に設けられた突起９１が押圧機構８０の第２ベース部材８３ｂを下方向に押し込み、第２バネ８２ｂは縮んだ状態となって、被押圧部材８５ｄを介して係止具８５ｃを下向きに付勢する状態となる。
　この状態で、再度、水中用ロボットの姿勢が傾斜するように、第２送りねじ３６を順回転させると、係止具８５ｃは、下向きに付勢されているので、第２送りねじ３６の送り溝３６ａ内へと移動する。そして、順回転を継続することにより、可動浮力材ユニット７５を下降させることができる。
　本開示の水中用ロボットは、位置および姿勢を任意の状態に制御することができるという効果を奏することから、水中で移動しながら各種作業を行う装置に対して広く適用可能である。
　１　　　コントローラ
　２　　　ケーブル
１０　　　水中用ロボット
１１　　　バンパー（フレーム）
１１ａ　　センターフレーム
１１ｂ　　センターフレーム
１２　　　本体ユニット
１２ａ　　操作用カメラ
１３　　　検査用カメラ
１４　　　ソナー
１５　　　照明
１６　　　バッテリユニット
１７ａ，１７ｂ　固定浮力材
２０　　　推進器ユニット
２１ａ，２１ｂ　前後スラスタ（第１推進器）
２２ａ～２２ｄ　上下スラスタ（第２推進器）
２３ａ，２３ｂ　左右スラスタ（第３推進器）
３０　　　姿勢調整機構
３１　　　可動おもりユニット
３１ａ　　ケース
３１ｂ　　おもり
３１ｃ　　ガイド部
３２　　　第１送りねじ（駆動機構）
３２ａ　　送り溝
３２ｂ　　停止溝
３５　　　可動浮力材ユニット
３５ａ　　ケース
３５ｂ　　浮力材
３５ｃ　　係止具
３５ｄ　　被押圧部材
３６　　　第２送りねじ（駆動機構）
３６ａ　　送り溝
３６ｂ　　停止溝
３７　　　ギアボックス（駆動機構）
４０　　　押圧機構
４１　　　押圧部材
４２　　　バネ
４３　　　ベース部
７５　　　可動浮力材ユニット
８０　　　押圧機構
８１　　　ケース
８２ａ　　第１バネ
８２ｂ　　第２バネ
８３ａ　　第１ベース部材
８３ｂ　　第２ベース部材
８５ｃ　　係止具
８５ｄ　　被押圧部材
９１　　　突起
５０　　　堤体
５１ａ，５１ｂ　壁面（検査対象物）
ｄｓ　　　距離
ｆ１，ｆ２　浮心位置
ｇ１，ｇ２　重心位置
Ｌ１～Ｌ５　位置

Claims (14)

  1. 　フレームと、
    　前記フレームに取り付けられており、互いに直交する第１軸、第２軸および第３軸のそれぞれの方向において推進力を生じさせる複数の推進器を有する推進器ユニットと、
    　前記フレームに対して前記第１軸の方向に沿って移動可能な状態で取り付けられており、前記第１軸の方向における移動によって重心位置を移動させるおもりと、
    　前記フレームに対して前記第２軸の方向に沿って移動可能な状態で取り付けられており、前記第２軸の方向における移動によって浮心位置を移動させる浮力材と、
    　前記フレームに取り付けられており、前記おもりを前記第１軸の方向、前記浮力材を前記第２軸の方向において、互いに同期して移動させる駆動機構と、
    を備えている、水中用ロボット。
  2. 　前記第１軸の方向における被写体の撮像を行うカメラを、さらに備えている、
    請求項１に記載の水中用ロボット。
  3. 　前記第１軸は、基本姿勢における前後方向に沿って配置されており、
    　前記カメラは、前記第１軸における前方向を撮像するとともに、
    　前記駆動機構は、前記おもりおよび前記浮力材を駆動することで、前記カメラによる撮像角度を前傾あるいは後傾させる、
    請求項２に記載の水中用ロボット。
  4. 　前記駆動機構は、前記第１軸に沿って配置され前記おもりを前記第１軸の方向に沿って移動させる第１送りねじと、前記第２軸に沿って配置され前記浮力材を前記第２軸の方向に沿って移動させる第２送りねじと、前記第１送りねじおよび前記第２送りねじに対して回転駆動力を付与する回転駆動源と、を有している、
    請求項１に記載の水中用ロボット。
  5. 　前記第１送りねじおよび前記第２送りねじは、それぞれの両端側において長手方向に直交する向きに形成された停止溝と、前記停止溝の間において長手方向に対して傾斜する向きに形成された送り溝と、を有している、
    請求項４に記載の水中用ロボット。
  6. 　前記第１送りねじの前記停止溝に前記おもりが移動した際および前記第２送りねじの前記停止溝に前記浮力材が移動した際に、前記送り溝の方向へ前記おもりまたは前記浮力材を押圧する押圧機構を、さらに備えている、
    請求項５に記載の水中用ロボット。
  7. 　前記押圧機構は、前記おもりまたは前記浮力材とともに移動する、
    請求項６に記載の水中用ロボット。
  8. 　前記回転駆動源は、前記第１送りねじおよび前記第２送りねじを単一の駆動源によって回転駆動する、
    請求項４に記載の水中用ロボット。
  9. 　前記第２軸の方向における前記フレームの上部に固定配置された固定浮力材を、さらに備えている、
    請求項１に記載の水中用ロボット。
  10. 　フレームと、
    　前記フレームにおける互いに直交する第１軸、第２軸及び第３軸おいて、前記第１軸の方向に向けて前記フレームに固定され前記第１軸の方向に推進力を生じさせる複数の第１推進器と、前記第２軸の方向に向けて前記フレームに固定され前記第２軸の方向に推進力を生じさせる複数の第２推進器と、前記第３軸の方向に向けて前記フレームに固定され前記第３軸の方向に推進力を生じさせる複数の第３推進器と、を有する推進器ユニットと、を備え、
    　前記複数の第１推進器は、基本姿勢における重心位置に対して対称の位置に設けられており、
    　前記複数の第３推進器は、前記重心位置に対して対称の位置に設けられている、
    水中用ロボット。
  11. 　前記複数の第１推進器および前記複数の第３推進器は、前記第２軸の方向において、前記重心位置の近傍に配置されている、
    請求項１０に記載の水中用ロボット。
  12. 　前記複数の第２推進器は、前記第２軸の方向において、前記重心位置の近傍に配置されている、
    請求項１０に記載の水中用ロボット。
  13. 　前記複数の第２推進器は、前記重心位置に対して対称な位置に４つ設けられている、
    請求項１０に記載の水中用ロボット。
  14. 　前記複数の第１推進器、前記複数の第２推進器および前記複数の第３推進器は、それぞれ独立して制御される、
    請求項１０に記載の水中用ロボット。
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