水中走行車両およびその制御方法
【課題】本体からの走行部の突出を抑制しつつ、平衡走行をも確保できる水中走行車両および水中走行車両の制御方法を提供する。
【解決手段】水中走行車両１は、本体１０と、その前後に設けられたフリッパ式クローラ３０（走行部）と、前後のクローラ３０を揺動させる移動手段と、移動手段を制御する演算手段を備え、演算手段は、車両に働くモーメント、すなわち、重量に起因するモーメントと、浮力に起因するモーメントと、前後方向の移動に伴う流体抵抗に起因するモーメントと、推進力に起因するモーメントと、接地面から受ける垂直抗力によって生じるモーメントに基づき、車両が平衡状態にあるか否かを判断し、平衡状態と判断した時には前後のクローラ３０を格納位置に維持し、車両１が前方へ倒れる恐れが高いと判断した時には、前側のクローラを前方に半転させ、車両１が後方へ倒れる恐れが高いと判断した時には、後側のクローラ３０を後方に半転させる。
【解決手段】水中走行車両１は、本体１０と、その前後に設けられたフリッパ式クローラ３０（走行部）と、前後のクローラ３０を揺動させる移動手段と、移動手段を制御する演算手段を備え、演算手段は、車両に働くモーメント、すなわち、重量に起因するモーメントと、浮力に起因するモーメントと、前後方向の移動に伴う流体抵抗に起因するモーメントと、推進力に起因するモーメントと、接地面から受ける垂直抗力によって生じるモーメントに基づき、車両が平衡状態にあるか否かを判断し、平衡状態と判断した時には前後のクローラ３０を格納位置に維持し、車両１が前方へ倒れる恐れが高いと判断した時には、前側のクローラを前方に半転させ、車両１が後方へ倒れる恐れが高いと判断した時には、後側のクローラ３０を後方に半転させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水中を走行して探査や作業を行う車両およびその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１の図８に示すように、車両本体の前後部に左右一対のフリッパ式クローラを配置した車両は公知である。この車両が平坦な整地を走行する場合には、前側のクローラを前方に水平に倒し、後側のクローラを後方に水平に倒し、これら前後のクローラを本体から大きく突出させて走行する。この車両が不整地を走行する場合には、クローラを凹凸に対応して揺動させて走行する。特許文献１には、上記車両が海底を走行することも記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平３−２７９０８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の車両は比較的自重が大きいため、姿勢安定性はあるが、水中での走行特性が劣り、しかも傾斜水底において表層の崩壊を惹起し、走行不能となる場合がある。また、大深度探査用の無人探査機として用いる場合には引き上げ時のケーブルへの負担が大きくなってしまう。
上記の観点から、水中走行車両を軽量にしたり、フロートにより浮力を増大させることが考えられるが、前に倒れたり、後に倒れ易くなる。特に、物体を保持、搬送する場合には、この物体の重量によって一層平衡性を損ない易い。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、本体と、この本体に設けられた走行手段とを備えた水中走行車両において、さらに演算手段を備え、この演算手段は、車両に働く所定の原点回りのモーメントに基づき水中走行車両の平衡性に関する情報を得ることを特徴とする。
この構成によれば、水中走行車両の平衡性に関する情報に基づき、水中走行車両を平衡状態で走行させるための制御が可能となる。
【０００６】
好ましくは、上記車両に働く上記原点回りのモーメントが、車両重量に起因するモーメントと、車両に働く浮力に起因するモーメントと、車両の前後方向の移動に伴う流体抵抗に起因するモーメントと、車両の推進力に起因するモーメントと、車両が接地面から受ける垂直抗力によって生じるモーメントを含み、上記演算手段がこれらモーメントに基づき水中走行車両の平衡性に関する情報を得る。
この構成によれば、水中走行車両に働く主たるモーメントに基づき、平衡性に関する正確な情報を得ることができる。
【０００７】
好ましくは、さらに車両の前後方向の傾斜角度を検出する傾斜センサを備え、上記演算手段は、この傾斜角度と車両重量と車両重心位置とから、上記車両重量に起因するモーメントを演算するとともに、この傾斜角度と浮心と浮力に基づき、上記浮力に起因するモーメントを演算する。
この構成によれば、重力と浮力による正確なモーメントを知ることができる。
【０００８】
好ましくは、さらにマニピュレータと、このマニピュレータが保持する物体の荷重を検出する荷重センサと、物体の保持位置を検出する位置センサとを備え、上記車両に働くモーメントが物体の荷重に起因したモーメントをも含み、上記演算手段は、この物体の荷重に起因したモーメントを、上記マニピュレータで保持した物体の検出位置および検出荷重と、上記傾斜センサで検出した傾斜角度から演算する。
この構成によれば、車両が物体を保持するマニピュレータを備えている場合に、車両に働くモーメントをより正確に知ることができる。
【０００９】
好ましくは、上記走行手段が前後の走行部を有し、さらに前後の走行部の位置をそれぞれ前後方向に変更する移動手段を備え、上記演算手段は、上記水中走行車両の平衡性に関する情報に基づき上記移動手段を介して、上記前後の走行部の位置を制御し、車両が前方へ倒れるかその恐れが高い非平衡状態にあると判断した時には、前側の走行部を、前方へ移動させ、後方へ倒れるかその恐れが高い非平衡状態にあると判断した時には、後側の走行部を後方へ移動させる。
この構成によれば、走行部の位置制御により車両の前倒れや後倒れを防止することができる。
【００１０】
好ましくは、上記演算手段は、上記車両に働く複数のモーメントの総和がゼロとなる平衡条件が得られるような上記垂直抗力の仮想作用点の位置を演算し、当該仮想作用点の位置と、上記走行手段の最も前の接地点および最も後の接地点の位置との比較により、上記水中走行車両の平衡性に関する情報を得る。
この構成によれば、平衡条件を満たす垂直抗力の仮想作用点と最も前の接地点および最も後の接地点との比較により、水中走行車両の平衡性に関する正確な情報を簡単に得ることができる。
【００１１】
好ましくは、上記走行手段が前後の走行部を有し、さらに前後の走行部の位置をそれぞれ前後方向に変更する移動手段を備え、上記演算手段は、上記垂直抗力の仮想作用点が、前側走行部の最も前の接地点と後側走行部の最も後の接地点との間に位置するか、又は所定の余裕分を持って最も前の接地点と最も後の接地点との間に位置するように、上記移動手段を介して、上記前後の走行部の位置を制御する。
この構成によれば、走行部の位置制御により車両の前倒れや後倒れを防止することができる。
【００１２】
好ましくは、上記前後の走行部の各々は、左右一対のフリッパ式クローラからなり、各クローラは、一端が揺動可能に本体に支持され、他端が自由端となっており、選択的に接地される一対の直線部を含む無端条体を有し、前後のクローラが格納位置にある時に、前後のクローラの自由端同士が互いに向き合うとともに、各無端条体の上記一対の直線部の一方が接地しており、前側のクローラが格納位置から前方に回転することにより展開位置に至り、これにより、前側クローラの最も前の接地点が前方に変更されるとともに、各前側クローラにおいて上記無端条体の一対の直線部の他方が接地し、後側のクローラが格納位置から後方に回転することにより展開位置に至り、これにより、後側クローラの最も後の接地点が後方に変更されるとともに、各後側クローラにおいて上記無端条体の一対の直線部の他方が接地し、上記演算手段は、上記垂直抗力の仮想作用点が、上記前後のクローラが格納位置にあると想定した時の最も前の接地点と最も後の接地点との間に位置するか、又は所定の余裕分を持って最も前の接地点と最も後の接地点との間に位置すると判断した場合には、前後のクローラを格納位置に位置させ、上記仮想作用点が、前側のクローラが格納位置にあると想定した時の最も前の接地点または上記余裕分だけ後方の地点より前方に位置する場合には、前側のクローラを展開位置に位置させ、上記仮想作用点が、後側のクローラが格納位置にあると想定した時の最も後の接地点または上記余裕分だけ前方の地点より後方に位置する場合には、後側のクローラを展開位置に位置させる。
この構成によれば、可能な限り前後のクローラを格納位置に納めて本体からの突出量を小さくすることにより、例えば調査等を行う場をできるだけ乱さないようにすることができる。また、車両に働くモーメントにより非平衡状態になるかそのおそれがある時には、前側のクローラを前方の展開位置に位置させることにより車両の前倒れを防止したり、後側のクローラを後方の展開位置に位置させることにより車両の後倒れを防止することができる。また、フリッパ式クローラを格納位置と展開位置との間で揺動することにより、簡単な制御で車両の平衡状態が得られる。
【００１３】
好ましくは、上記前後の走行部の各々は、本体に前後方向にスライド可能に設けられた左右一対のスライド式クローラからなり、前側のクローラは本体の前後方向中心に最も近い格納位置から前方へ突出可能であり、後側のクローラは本体の前後方向中心に最も近い格納位置から後方へ突出可能であり、上記演算手段は、上記垂直抗力の仮想作用点が、上記前後のクローラが格納位置にあると想定した時の最も前の接地点と最も後の接地点との間に位置するか、又は所定の余裕分を持って最も前の接地点と最も後の接地点との間に位置すると判断した場合には、前後のクローラを格納位置に位置させ、上記仮想作用点が、前側のクローラが格納位置にあると想定した時の最も前の接地点または上記余裕分だけ後方の地点より前方に位置する場合には、前側のクローラを格納位置より前方に位置させ、上記仮想作用点が、後側のクローラが格納位置にあると想定した時の最も後の接地点または上記余裕分だけ前方の地点より後方に位置する場合には、後側のクローラを格納位置より後方に位置させる。
この構成によれば、クローラのスライド制御により、車両の平衡状態を得ることができる。
【００１４】
好ましくは、上記演算手段は、前側クローラを格納位置より前方に位置させる場合に、前側クローラの最も前の接地点が、上記平衡条件を満たす垂直抗力の仮想作用点か、これより所定の余裕分だけ前方に位置するように、前側クローラをスライド制御し、後側クローラを格納位置より後方に位置させる場合に、後側クローラの最も後の接地点が、上記平衡条件を満たす垂直抗力の仮想作用点か、これより所定の余裕分だけ後方に位置するように、後側クローラをスライド制御する。
この構成によれば、前後のクローラを無段階で制御することができ、これらクローラを最適位置にすることができる。
【００１５】
本発明の他の態様では、本体と、この本体の前後にそれぞれ設けられた走行部とを有し、これら前後の走行部の位置がそれぞれ前後方向に変更可能な水中走行車両の制御方法において、車両に働くモーメントに基づき、前後の走行部が本体の前後方向中心に近い格納位置にあると想定した場合に水中走行車両が平衡状態か否かを判断する判断工程と、平衡状態と判断した時には前後の走行部を上記格納位置に位置させ、車両が前方へ倒れるかその恐れが高い非平衡状態にあると判断した時には、前側の走行部を上記格納位置よりも前方に位置させ、後方へ倒れるかその恐れが高い非平衡状態にあると判断した時には、後側の走行部を上記格納位置より後方に位置させる走行部制御工程と、を含む。
【発明の効果】
【００１６】
本発明では、水中走行車両の平衡性に関する情報に基づき、水中走行車両を平衡状態で走行させるための制御が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施形態をなす水中走行車両を示す側面図であり、この車両のフリッパ式クローラが全て格納された状態を示す。
【図２】同車両を、全てのクローラが展開された状態で示す側面図である。
【図３】同車両を、全てのクローラが格納された状態で示す平面図である。
【図４】同車両を、全てのクローラが展開された状態で示す平面図である。
【図５】上記クローラの１つと、このクローラを走行駆動させるための駆動機構と、このクローラを格納位置と展開位置との間で略半回転させるための移動機構とを、一部断面にして示す拡大平面図である。
【図６】同車両で用いられる各種センサとコントロールユニットとを示すブロック図である。
【図７】同車両が水中の傾斜面を上りながら前進する様子を示すとともに、ｘ座標軸およびｚ座標軸と、車両に働く各種の力およびモーメントを示す概略図である。
【図８】前後のクローラを格納位置と展開位置との間で揺動制御するためのフローチャートである。
【図９】本発明の第２実施形態をなす水中走行車両を示す側面図であり、前後のスライド式クローラが格納された状態で示す。
【図１０】同第２実施形態の水中走行車両の正面図である。
【図１１】同第２実施形態において、前後のクローラをスライド制御するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施形態に係わる水中走行車両１（水中探査ロボットまたは水中作業ロボットともいう）について、図１〜図８を参照しながら説明する。本実施形態の水中走行車両１は比較的小型のクローラ型サービスロボットであり、母船または潜水艇等からの遠隔操作により走行されるようになっている。
説明の便宜上、図１〜図４の右側を車両１の前側とし、図１〜図４の左側を車両の後側とする。
【００１９】
図１〜図４に示すように、車両１は本体１０を備えている。この本体１０は平面形状が矩形をなす下側のベース部１１と、このベース部１１に固定された上側の支持部１２とを有している。支持部１２は平面形状が十字形をなしている。
上記本体１０の上部において、支持部１２によって区画された４つの空間には４つのフロート１３がそれぞれ収容され、本体１０に固定されている。
上記支持部１２の上面中央には引っ掛け孔１２ａが形成され、この引っ掛け孔１２ａに連結されたケーブル（図示しない）により、車両１が母船または潜水艇等から上げ降ろしされるようになっている。
【００２０】
上記本体１０の前端面および後端面には、ライト１４とビデオカメラ１５が設けられており、さらに上記本体１０の上部かつ前部には、マニピュレータ２０が設けられている。これらライト１４、ビデオカメラ１５、マニピュレータ２０は、周知であるので詳しく説明せず、図において概略的に示す。
【００２１】
上記マニピュレータ２０は例えば、多関節のロボットアーム２１と、このロボットアーム２１の先端に設けられた保持部２２（図７にのみ示す）とを有しており、水中にある物体を採取したり保持できるようになっている。
【００２２】
本体１０の下部には走行装置（走行手段）が設けられている。この走行装置は前後の走行部を備えており、各走行部は、左右一対のフリッパ式クローラ３０を備えている。各クローラ３０は、一端が本体１０に揺動可能に支持され、他端が自由端となっている。
【００２３】
各クローラ３０は、図５に最も良く示されているように、一対の側板３１，３２と、これら側板３１、３２間に回転可能に支持された駆動ホイール３３および従動ホイール３４と、これらホイール３３，３４間に掛け渡された無端状のベルト３５（無端条体）とを有している。
上記ベルト３５の内周にはホイール３３，３４の突起３３ａ，３４ａに噛み合う凹部３５ａが周方向に等間隔をなして形成されており、外周には多数の接地ラグ３５ｂが周方向に離れて形成されている。
【００２４】
図１〜図４に示すように、上記本体１０のベース部１１の前部および後部の左右側面には、各クローラ３０に対応して支持フレーム１６が固定されている。図５に示すように、この支持フレーム１６にクローラ３０が支持されるとともに、このクローラ３０のための駆動機構４０および移動機構５０（移動手段）が支持されている。
【００２５】
上記駆動機構４０はモータユニット４１を含む。このモータユニット４１の一端部は上記支持フレーム１６を貫通して、ケーシング４２に収容固定されている。このケーシング４２は有底円筒形状をなし、支持フレーム１６に固定されている。なお、ケーシング４２とクローラ３０とは固定関係にない。
【００２６】
上記モータユニット４１の出力軸４１ａは、クローラ３０の本体１０に近い側板３１を貫通し、駆動ホイール３３に回転伝達可能に連結されている。その結果、モータユニット４１の駆動により駆動ホイール３３が回転し、これに伴いベルト３５が回転する。モータユニット４１が一方向に回転すると車両１が前進し、モータユニット４１が逆転すると車両が後退する。
【００２７】
上記移動機構５０は、上記支持フレーム１６に固定された他のモータユニット５１と、このモータユニット５１の出力軸５１ａとクローラ３０との間に配置されたトルク伝達系５２とを含んでいる。
【００２８】
上記トルク伝達系５２はタイミングベルト機構からなり、出力軸５１ａに固定された小径のプーリ５３と、上記ケーシング４２に樹脂製の円筒形状のブッシュ４５を介して回転可能に支持された大径のプーリ５４と、これらプーリ５３，５４間に掛け渡されたベルト５５とを有している。上記プーリ５４は、クローラ３０の側板３１に固定リング５６を介して固定されている。
【００２９】
上記モータユニット５１の駆動により、その回転トルクがトルク伝達系５２および固定リング５６を介してクローラ３０に伝達され、クローラ３０がケーシング４２の中心軸を中心として揺動される。具体的には、クローラ３０は、図１、図３に示す位置（以下、格納位置と称す）と、図２、図４に示す位置（以下、展開位置と称す）との間を揺動される。
【００３０】
上記格納位置では、クローラ３０は本体１０の前後方向中心に近く本体１０の真横に位置し、クローラ３０の前面または後面からの突出量は小さい。前後のクローラ３０は格納位置においてその自由端同士が互いに接近して対峙しており、ベルト３５の直線部が接地するようになっている。
上記展開位置では、クローラ３０は本体１０からの前面または後面から大きく突出する。
【００３１】
格納位置と展開位置では、クローラ３０のベルト３５においてホイール３３，３４間に掛け渡された一対の直線部のいずれかが選択的に接地する。すなわち、格納位置ではベルト３５の一方の直線部が接地し、展開位置では他方の直線部が接地する。格納位置と展開位置との間のクローラ３０の揺動は、略半回転である。本実施形態では、駆動ホイール３３が従動ホイール３４より径が大きいので、１８０°より少し大きくなるが、両ホイール３３，３４の径が等しい場合には丁度１８０°である。
【００３２】
図５に最も良く示すように、上記支持フレーム１６にはさらにポテンショメータ５８（角度センサまたは位置センサ）が固定されており、このポテンショメータ５８の入力軸５８ａとモータユニット５１の出力軸５１ａがタイミングベルト機構５９で連結されることにより、上記クローラ３０の揺動角度を検出し、ひいてはクローラ３０の格納位置と展開位置を検出できるようになっている。
【００３３】
車両１にはコントロールユニット６０（コントローラ、図６にのみ示す）が搭載されている。このコントロールユニット６０は、母船または潜水艇の基地局からの遠隔操作信号に応答して、クローラ３０の駆動による車両１の前進、後退、旋回を実行し、マニピュレータ２０を操作する。また、ビデオカメラ１５からの映像信号を基地局へ送る。
【００３４】
次に、クローラ３０を自動で揺動制御するための構成を、図６を参照しながら説明する。コントロールユニット６０は、後述する初期条件を記憶する記憶部６１と、後述の図８のフローチャートに示す演算、制御を実行する演算部６２（演算手段、プロセッサ）とを有している。この演算部６２には検出情報を一時的に記憶する記憶部が付属している。
【００３５】
上記車両１には、上記クローラ３０の揺動角度を検出するポテンショメータ５８の他に、車両１の走行速度を検出する速度センサ６３と、車両１の前後方向の傾斜角度を検出する傾斜センサ６４が搭載されている。
また、マニピュレータ２０には、保持部２２で保持した物体の水中での荷重を検出する荷重センサ６５と、保持部２２の位置を検出する位置センサ６６が設けられている。
上記コントロールユニット６０は、上記検出手段５８、６３〜６６からの検出情報に基づいて、クローラ３０の揺動制御を行う。以下、詳述する。
【００３６】
図７に示すように車両１の前後方向に延びる軸をｘ座標軸とし、上下方向に延びる軸をｚ座標軸として設定する。車両１が水平で平坦な地面に接地している状態でｘ座標軸は水平に延びｚ座標軸は垂直に延びる。
原点Ｐ（ｘ、ｚ座標が０となる点）は任意に設定できるが、本実施形態では本体１０の前端かつ上端に設定する。本実施形態では、ｘ座標において原点Ｐより後方（図７において左方向）をプラスとし前方をマイナスとする。また、ｚ座標において原点Ｐより下方をプラスとし上方をマイナスとする。
【００３７】
車両１が母船または潜水艇等からケーブルに吊り下げられて水底に下ろされた時、全てのクローラ３０は図７の実線で示す格納位置にある。この状態を車両１の基本状態と称することにする。格納位置にある前側のクローラ３０の最も前の接地点のｘ座標はｘＦ０であり、格納位置にある後側のクローラ３０の最も後の接地点のｘ座標はｘＡ０である。これらｘＦ０，ｘＡ０はクローラ３０が平坦な地面に載っている時の接地点であり、定数である。
【００３８】
前述したように、車両１は起伏のある水中を前進したり後退したり、ビデオカメラ１５による映像を母船または潜水艇等に送ったり、マニピュレータ２０によって物体を採取したりする。
上記走行状態で、車両１には種々のモーメントが働く。コントロールユニット６０は、上記原点Ｐを通り左右方向に延びる軸線を中心とした種々のモーメントに基づき、車両１が平衡状態にあるか否かを常時判断する。より正確には、車両１に作用する力およびモーメントのバランスから垂直抗力（反力）の作用点を算出し、この作用点が実際のクローラ３０の接地面内に位置しているか否かによって判断する。
【００３９】
車両１に働くモーメントは、下記の通りである。
Ｍ（Ｗ）・・・車両１の重量に起因する重力Ｗによって生じるモーメント。
Ｍ（Ｂ）・・・浮力Ｂによって生じるモーメント。
Ｍ（Ｒ）・・・車両１移動の際に車両１に働く流体抵抗Ｒによって生じるモーメント。
Ｍ（ｗ）・・・マニピュレータ２０で保持した物体の水中での荷重ｗに起因したモーメント。
Ｍ（Ｔ）・・・クローラ３０による推進力Ｔに起因したモーメント。
Ｍ（Ｎ）・・・車両１が地面から受ける垂直抗力Ｎに起因したモーメント。
【００４０】
ところで、ｘ軸方向の力の釣り合いから、下記の式が成立する。
ＷsinΘ―ＢsinΘ＋Ｒ−Ｔ＋ｗsinΘ＝０・・・（１）
この式（１）を書き直すと下記の通りである。
Ｔ＝（Ｗ＋ｗ―Ｂ）sinΘ＋Ｒ・・・（２）
【００４１】
また、ｚ方向の力の釣り合いから、下記式が成立する。
ＷcosΘ―ＢcosΘ−Ｎ＋ｗcosΘ＝０・・・（３）
この式（３）を書き直すと、下記の通りである。
Ｎ＝（Ｗ＋ｗ−Ｂ）cosΘ ・・・（４）
【００４２】
車両１の平衡状態は、上記モーメントの総和が０になることで得られ、これを式で表すと下記の通りである。
Ｍ（Ｗ）＋Ｍ（ｗ）＋Ｍ（Ｂ）＋Ｍ（Ｒ）＋Ｍ（Ｔ）＋Ｍ（Ｎ）＝０・・・（５）
【００４３】
以下、各モーメントを、車両１が傾斜角Θで傾斜した地面（水底面）を上りながら前進する場合について説明する。なお、時計周りのモーメントをプラスとし、反時計周りであるモーメントをマイナスとする。
【００４４】
上記重力Ｗによって生じるモーメントは、下記の通りである。
Ｍ（Ｗ）＝―Ｗ（ｘＧcosΘ−ｚＧsinΘ）・・・（６）
ただし、重心位置の座標は（ｘＧ，ｚＧ）で表される。Ｗ，ｘＧ，ｚＧは既知の値である。Θは傾斜センサ６４の検出角度により得られる。
【００４５】
マニピュレータ２０で保持された物体の荷重ｗに起因するモーメントＭ（ｗ）は下記の通りである。
Ｍ（ｗ）＝−ｗ（ｘｗcosΘ−ｚｗsinΘ） ・・・（７）
ただし、物体の重心位置の座標は（ｘｗ，ｚｗ）で表される。荷重ｗは荷重センサ６５からの検出荷重により得られる。ｘｗ，ｚｗは位置センサ６６の検出位置により得られる。
なお、図７のように物体が原点Ｐの前方かつ上方に位置する場合には、ｘｗ，ｚｗはマイナス値となるので、このモーメントＭ（ｗ）は上記重力ＷのモーメントＭ（Ｗ）と逆方向になる。
【００４６】
浮力ＢによるモーメントＭ（Ｂ）は下記の通りである。
Ｍ（Ｂ）＝Ｂ（ｘＢcosΘ−ｚＢsinΘ）・・・（８）
ただし、浮心位置の座標は（ｘＢ，ｚＢ）で表される。Ｂ，ｘＢ，ｚＢは既知の値である。
【００４７】
流体抵抗Ｒによって生じるモーメントＭ（Ｒ）は下記の通りである。
Ｍ（Ｒ）＝Ｒ・ｚＲ ・・・ （９）
なお、流体抵抗Ｒは速度センサ６３での検出速度の関数（速度の２乗を含む）として求められる。流体抵抗Ｒは車両１の前面に働くが、そのみなし作用点は座標（０，ｚＲ）で表される。みなし作用点のｚ座標であるｚＲは、車両１の正面形状に対応した定数でもよいし、これに補正を加えるような速度の関数としてもよい。
【００４８】
推進力Ｔによって生じるモーメントＭ（Ｔ）は下記の通りである。
Ｍ（Ｔ）＝−Ｔ・ｚＮ ・・・ （１０）
ただし、ｚＮは地面でのｚ座標（クローラ３０の接地面から原点Ｐまでの高さに相当する）であり、既知の数値である。
この式（１０）に、上記式（２）を代入すると、下記式が得られる。
Ｍ（Ｔ）＝―（Ｗ＋ｗ―Ｂ）ｚＮsinΘ―Ｒ・ｚＮ ・・・ （１１）
【００４９】
垂直抗力Ｎによって生じるモーメントＭ（Ｎ）は下記の通りである。
Ｍ（Ｎ）＝Ｎ・ｘＮ ・・・ （１２）
ただし、垂直抗力Ｎの作用点（仮想作用点）のｘ座標であるｘＮは未知数である。
この式（１２）に上記式（４）を代入すると下記式が得られる。
Ｍ（Ｎ）＝（Ｗ＋ｗ−Ｂ）ｘＮcosΘ・・・（１３）
【００５０】
上記式（６）〜（９）,（１１）,（１３）を平衡条件式（５）に代入すると、下記式が得られる。
―Ｗ（ｘＧcosΘ−ｚＧsinΘ）−ｗ（ｘｗcosΘ−ｚｗsinΘ）＋Ｂ（ｘＢcosΘ−ｚＢsinΘ）＋Ｒ・ｚＲ―（Ｗ＋ｗ―Ｂ）ｚＮsinΘ―Ｒ・ｚＮ＋（Ｗ＋ｗ−Ｂ）ｘＮcosΘ＝０
・・・（１４）
上記式（１４）から、平衡条件（すなわち、通常走行可能条件）を満たすための未知のｘＮを求める式が得られる。
ｘＮ＝｛Ｗ（ｘＧcosΘ−ｚＧsinΘ）＋ｗ（ｘｗcosΘ−ｚｗsinΘ）―Ｂ（ｘＢcosΘ−ｚＢsinΘ）＋Ｒ（ｚＮ―ｚＲ）＋（Ｗ＋ｗ―Ｂ）ｚＮsinΘ｝／（Ｗ＋ｗ−Ｂ）cosΘ
・・・（１５）
【００５１】
上記式（１５）で求めた垂直抗力Ｎの仮想作用点ｘＮが、前側クローラ３０における最も前の接地点と、後側クローラ３０における最も後の接地点との間にあれば、車両１は平衡状態（すなわち、通常走行可能条件を満たした状態）にある。
【００５２】
コントロールユニット６０は、前後のクローラ３０が格納位置にあると仮定した時に車両１が平衡状態にあるか否かを判断する。すなわち、上記垂直抗力Ｎの仮想作用点ｘＮが、格納位置にある前側クローラ３０における最も前の接地点ｘＦ０と、格納位置にある後側クローラ３０における最も後の接地点ｘＡ０との間にあるか否かを判断する。式で表すと下記の通りである。
ｘＦ０≦ｘＮ≦ｘＡ０ ・・・（１６）
【００５３】
コントロールユニット６０は、上記式（１６）を満足する場合には、前後のクローラ３０が格納位置にある基本状態を維持する。
上記垂直抗力Ｎの作用点ｘＮが、式（１６）を満足せずｘＡ０より後方に位置する場合、すなわち、ｘＮ＞ｘＡ０の時には、後側のクローラ３０を図７の想像線で示すように後方に回す。これにより、後側のクローラ３０が展開位置となり、このクローラ３０の最も後の接地点のｘ座標がｘＡ０からｘＡ’へと変わる。これにより、平衡条件（ｘＮ≦ｘＡ’）を満足することができる。
【００５４】
上記垂直抗力Ｎの作用点ｘＮが、式（１６）を満足せずｘＦ０より前方に位置する場合、すなわち、ｘＮ＜ｘＦ０の時には、前側のクローラ３０を図７の想像線で示すように前方に回す。これにより、前側のクローラ３０が展開位置となり、このクローラ３０の最も前の接地点のｘ座標がｘＦ０からｘＦ’へと変わる。これにより、平衡条件（ｘＮ≦ｘＦ’）を満足することができる。
【００５５】
コントロールユニット６０は可能な限り全てのクローラ３０が格納位置にあるようにクローラ３０を揺動制御する。すなわち、一旦クローラ３０が展開されても、常時、格納位置でも平衡条件が成立するか否かを監視し、成立すると判断した時には展開位置から格納位置へとクローラ３０を回す。これにより、本体１０からのクローラ３０の突出量をできるだけ抑えて調査の対象である水底の地層を乱さないで済む。
【００５６】
車両１が傾斜した地面を下りながら前進する場合には、傾斜角度Θがマイナスの値をとるだけで、ｘＮは式（１５）によって求められる。
【００５７】
車両１が図７に示す状態で傾斜した地面を左方向に移動する場合、すなわち、傾斜面を下がりながら後退する場合には、流体抵抗Ｒと推進力Ｔが逆向きになる。
ｘ軸方向の力の釣り合いから、下記の式が成立する。
ＷsinΘ―ＢsinΘ―Ｒ＋Ｔ＋ｗsinΘ＝０・・・（１’）
この式（１）を書き直すと下記の通りである。
Ｔ＝（Ｂ−Ｗ―ｗ）sinΘ＋Ｒ・・・（２’）
【００５８】
また、ｚ方向の力の釣り合いから得られる式は、前述した傾斜地面を上りながら前進する場合と同様に下記式が成立する。
ＷcosΘ―ＢcosΘ−Ｎ＋ｗcosΘ＝０・・・（３）
この式（３）を書き直すと、下記の通りである。
Ｎ＝（Ｗ＋ｗ−Ｂ）cosΘ ・・・（４）
【００５９】
流体抵抗Ｒによって生じるモーメントＭ（Ｒ）は下記の通りである。
Ｍ（Ｒ）＝―Ｒ・ｚＲ ・・・ （９’）
推進力Ｔによって生じるモーメントＭ（Ｔ）は下記の通りである。
Ｍ（Ｔ）＝Ｔ・ｚＮ ・・・ （１０’）
この式（１０）に、上記式（２）を代入すると、下記式が得られる。
Ｍ（Ｔ）＝（Ｂ―Ｗ―ｗ）ｚＮsinΘ＋Ｒ・ｚＮ ・・・ （１１’）
【００６０】
上記式（９’）、（１１’）を式（９）、（１０）の代わりに式（５）に代入することにより、下記式が得られる。
ｘＮ＝｛Ｗ（ｘＧcosΘ−ｚＧsinΘ）＋ｗ（ｘｗcosΘ−ｚｗsinΘ）―Ｂ（ｘＢcosΘ−ｚＢsinΘ）―Ｒ（ｚＮ―ｚＲ）＋（Ｗ＋ｗ―Ｂ）ｚＮsinΘ｝／（Ｗ＋ｗ−Ｂ）cosΘ
・・・（１５’）
ｘＮを用いた制御は前述と同様であるから、説明を省略する。
【００６１】
なお、車両１が上り傾斜した地面を後退する場合には、傾斜角度Θがマイナスの値をとるだけで、ｘＮは式（１５’）によって求められる。
【００６２】
次に、図８に示すフローチャートを参照しながら、前後のクローラ３０の揺動制御について説明する。
初期条件として、既知の数値Ｗ，Ｂ，ｘＧ，ｘＢ，ｚＧ，ｚＢ，ｚＮ，ｘＡ０，ｘＦ０，ｘＡ’，ｘＦ’ を予めコントロールユニット６０に入力する（ステップ１０１）。また、同ステップにおいて流体抵抗Ｒを求めるための関数を入力し、流体抵抗Ｒのみなし作用点のｚ座標であるｚＲを求める関数または定数を入力する。これら初期条件の情報は初期条件記憶部６１で記憶される。
【００６３】
コントロールユニット６０の演算部６２では常時以下のルーチンを実行する。まず、車両１の状態を認識する（ステップ１０２）。すなわち、ポテンショメータ５８からの情報により前後のクローラ位置（格納位置か展開位置か）を認識する。速度センサ６３からの情報により、車両１の速度ｖを認識し、この速度ｖから流体抵抗Ｒと流体抵抗Ｒのみなし作用点のｚ座標であるｚＲを演算する。また、傾斜センサ６４からの情報により、車両１の傾斜角度Θを認識する。さらに荷重センサ６５および位置センサ６６からの情報により、マニピュレータ２０で保持している物体の荷重ｗ、および位置（ｘｗ、ｚｗ）を認識する。
【００６４】
次に、上記メモリに記憶された初期条件の情報とステップ１０１で得た情報を用い、上記式（１５）または（１５’）に基づき、平衡状態を維持するための垂直抗力Ｎの作用点のｘ座標であるｘＮを求める（ステップ１０３）。
【００６５】
次に、前後のクローラ３０の制御を並列処理で実行する。まず、前側のクローラ３０の制御について説明する。
ステップ１０４で、平衡条件の一部を満足するか否か、すなわちｘＮ≧ｘＦ０を満足するか否かを判断する。
【００６６】
上記ステップ１０４で肯定判断した時には、前側のクローラ３０を格納位置にする。すなわち、前側クローラ３０が格納位置にあるか否かを判断し（ステップ１０５）、ここで格納位置にあると判断した場合にはその格納位置を維持し（ステップ１０６）、展開位置にあると判断した場合には前側クローラ３０を回して格納位置にする（ステップ１０７）。
【００６７】
上記ステップ１０４で否定判断した時、すなわち平衡条件ｘＮ≧ｘＦ０を満足しないと判断した時には、前側のクローラ３０を展開位置にする。すなわち、前側クローラ３０が展開位置にあるか否かを判断し（ステップ１０８）、ここで展開位置にあると判断した場合にはその展開位置を維持し（ステップ１０６）、格納位置にあると判断した場合には前側クローラ３０を回して展開位置にする（ステップ１０９）。
【００６８】
次に、後側のクローラ３０の制御について説明する。
ステップ１１０で、平衡条件の一部を満足するか否か、すなわちｘＮ≦ｘＡ０を満足するか否かを判断する。
上記ステップ１１０で肯定判断した時には、後側のクローラ３０を格納位置にする。すなわち、後側クローラ３０が格納位置にあるか否かを判断し（ステップ１１１）、ここで格納位置にあると判断した場合にはその格納位置を維持し（ステップ１１２）、展開位置にあると判断した場合には後側クローラ３０を回して格納位置にする（ステップ１１３）。
【００６９】
上記ステップ１１０で否定判断した時には、後側のクローラ３０を展開位置にする。すなわち、後側クローラ３０が展開位置にあるか否かを判断し（ステップ１１４）、ここで展開位置にあると判断した場合にはその展開位置を維持し（ステップ１１２）、格納位置にあると判断した場合には後側クローラ３０を回して展開位置にする（ステップ１１５）。
【００７０】
上記図８のルーチンでは、展開時のクローラ３０の最前の接地点座標ｘＦ’および最も後の接地点座標ｘＡ’を制御に用いていないが、例えば展開した状態での平衡条件を満たすか否かの確認、すなわちｘＮ≧ｘＦ’を満足するか否か、またはｘＮ≦ｘＡ’を満足するか否かの確認のために用いてもよい。この平衡条件を満足できない場合には、警告を発したり、車両速度の調節を促したり、マニピュレータ２０により物体の位置を変化させるようにしてもよい。
ちなみに、図８のルーチンでは、図２のように前後のクローラ３０が同時に展開することは稀である。
【００７１】
図８のルーチンにおいて、所定の余裕分αを見てクローラの展開を図ることもできる。この場合、ステップ１０４ではｘＮ≧ｘＦ０＋αか否かの判断がなされ、ステップ１１０ではｘＮ≦ｘＡ０−αか否かの判断がなされる。
【００７２】
次に、本発明の第２実施形態について、図９〜１１を参照しながら説明する。この実施形態の車両１Ａの本体は、第１実施形態の車両１の本体１０と同様であるので、同番号を付してその詳細な説明を省略する。また、本体１０に装備されるマニピュレータ、ライト、カメラ等は図示を省略する。
【００７３】
第２実施形態の車両１Ａは、スライド式クローラ７０（走行部）を用いている点で、第１実施形態と異なる。なお、このクローラ７０は形状が異なるものの第１実施形態のクローラ３０と同様の構造を有しているので、その詳細な説明を省略する。各クローラ７０には、駆動ホイールを回転駆動させてクローラベルトを回すためのモータユニット７１（駆動機構）が連結されている。
【００７４】
クローラ７０をスライド可能に支持する機構８０は、本体１０のベース部１１の下面に設けられた左右一対の前後方向に延びるリニアガイド８１と、これらリニアガイド８１により前後方向にスライド可能に支持された板形状の前後一対の移動体８２とを有している。各移動体８２には、左右一対のクローラ７０と、これらクローラ７０とモータユニット７１が取り付けられている。
【００７５】
前側の一対のクローラ７０と後側の一対のクローラ７０は、それぞれ移動機構９０（移動手段）により独立して前後方向に移動される。この移動機構９０は、モータユニット９１と、このモータユニット９１の回転トルクを移動体８２の直線運動に変換する変換機構９２とを有している。変換機構９２は例えば移動体８２に固定されて前後方向に延びるラック９２ａと、このラック９２ａに噛み合うピニオン（図示しない）とを有している。ピニオンは、直接に、またはギアやタイミングベルト機構等を介して間接的に、モータユニット９１の出力軸に連結されている。
【００７６】
各移動体７２の位置ひいては各一対のクローラ７０の位置は、モータユニット９１に連結されたポテンショメータ等の位置センサにより検出されるようになっている。
図６における構成（ポテンショメータ５８を除く）は、本実施形態でも用いられる。
【００７７】
次に、第２実施形態のコントロールユニットで実行されるルーチンを図１１を参照しながら説明する。図１１において図８に対応するステップには同番号を付す。
ステップ１０１において入力される初期条件は第１実施形態と同様である。ただし、ｘＡ０は、後側のクローラ７０が本体１０の中心に最も近いスライド位置（以下、格納位置と称す）にある時の最も後の接地点のｘ座標である。また、ｘＦ０は、前側のクローラ７０が本体１０の中心に最も近いスライド位置（以下、格納位置と称す）にある時の最も前の接地点のｘ座標である。
【００７８】
ステップ１０２での状態認識も第１実施形態と同様である。ただし、クローラ７０の位置として、後側のクローラ７０の最も後の接地点のｘ座標であるｘＡと、前側のクローラ７０の最前の接地点のｘ座標であるｘＦが、上記位置センサからの検出情報により認識される。
【００７９】
ステップ１０３，１０４，１１０は第１実施形態と同様である。
ステップ１０４で肯定判断した時には、ステップ１２０に進み、ここで前側クローラ７０を格納位置にする。すなわち、前側のクローラ７０が格納位置にある時（ｘＦ＝ｘＦ０）にはその格納位置を維持し、前方へ突出している時（ｘＦ＜ｘＦ０）には、格納位置までスライドさせる。
ステップ１０４で否定判断した時には、ステップ１２１に進み、ここで前クローラ７０の最も前の接地点の座標ｘＦが平衡条件で得られたｘＮになるように、前クローラ７０をスライド制御する。この制御は、検出座標ｘＦによるフィードバック制御である。
【００８０】
同様に、ステップ１１０で肯定判断した時には、ステップ１２２に進み、ここで後側クローラ７０を格納位置にする。すなわち、後側のクローラ７０が格納位置にある時（ｘＡ＝ｘＡ０）にはその格納位置を維持し、後方へ突出している時（ｘＡ＞ｘＡ０）には、格納位置までスライドさせる。
ステップ１１０で否定判断した時には、ステップ１２３に進み、ここで後側クローラ７０の最も後の接地点の座標ｘＡが平衡条件で得られたｘＮになるように、後側クローラ７０をスライド制御する。この制御は、検出座標ｘＡによるフィードバック制御である。
【００８１】
なお、上述した第２実施形態において、所定の余裕分をもって制御する場合には、ステップ１２１では、ｘＦ＝ｘＮ−αとなるように制御し、ステップ１２３では、ｘＡ＝ｘＮ＋αとなるように制御する。なお、この場合、ステップ１０４で（ｘＮ≧ｘＦ０＋α？）の判断を行い、ステップ１１０で（ｘＮ≦ｘＡ０−α？）の判断を行うのが好ましい。
【００８２】
本発明は、上記実施例に制約されず、種々の態様を採用することができる。例えば、第１実施形態において、左右にメインクローラを備え、本発明の走行部としてフリッパ式の補助クローラを備えたものでもよい。
第２実施形態において、スライド式クローラを、格納位置と最大限に突出した展開位置の２つ位置を選択するように、スライド制御してもよい。
【００８３】
第１、第２実施形態において、コントロールユニット６０は、水流等の所定の条件に応じ、格納位置で平衡状態を維持できると判断した場合でも、クローラの展開位置または突出位置を維持するようにしてもよい。また、遠隔操作をコントロールユニット６０による自動制御に優先させることにより、クローラの展開位置または突出位置を維持することもできる。
【００８４】
コントロールユニット６０は、式（１５）または式（１５’）で求めた垂直抗力の仮想作用点位置ｘＮが、式（１６）を満足するか否か（平衡条件を満足するか否か）を判断するだけでもよい。この場合、判断情報は前倒れまたは後倒れを警告する情報を含む。基地局ではこの判断情報（平衡性に関する情報）に基づいて、クローラの位置及び車両の速度を遠隔制御する。
【００８５】
走行装置は、左右一対のクローラだけで構成してもよい。この場合、コントロールユニット６０は、上記と同様に式（１６）を満足するか否か（平衡条件を満足するか否か）を判断する。この場合、クローラの最も前の接地点位置、最も後の接地点位置が前述の式のｘＦ０、ｘＡ０で表される。基地局ではこの判断情報に基づいて、車両の走行速度を制御することにより、前倒れ、後倒れを回避する。走行速度制御の代わりにコントローラユニット６０の自動制御または基地局からの遠隔制御により、位置変更可能な重錘を用いた重心位置制御や、浮心位置制御を行ってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明は、水中での探査や作業等に用いられる水中走行車両に適している。
【符号の説明】
【００８７】
１、１Ａ 水中走行車両
１０ 本体
３０ フリッパ式クローラ（走行部）
５０ 移動機構（移動手段）
６０ コントロールユニット
６２ 演算部（演算手段、プロセッサ）
６３ 速度センサ
６４ 傾斜センサ
６５ 荷重センサ
６６ 位置センサ
７０ スライド式クローラ（走行部）
９０ 移動機構（移動手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水中を走行して探査や作業を行う車両およびその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１の図８に示すように、車両本体の前後部に左右一対のフリッパ式クローラを配置した車両は公知である。この車両が平坦な整地を走行する場合には、前側のクローラを前方に水平に倒し、後側のクローラを後方に水平に倒し、これら前後のクローラを本体から大きく突出させて走行する。この車両が不整地を走行する場合には、クローラを凹凸に対応して揺動させて走行する。特許文献１には、上記車両が海底を走行することも記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平３−２７９０８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の車両は比較的自重が大きいため、姿勢安定性はあるが、水中での走行特性が劣り、しかも傾斜水底において表層の崩壊を惹起し、走行不能となる場合がある。また、大深度探査用の無人探査機として用いる場合には引き上げ時のケーブルへの負担が大きくなってしまう。
上記の観点から、水中走行車両を軽量にしたり、フロートにより浮力を増大させることが考えられるが、前に倒れたり、後に倒れ易くなる。特に、物体を保持、搬送する場合には、この物体の重量によって一層平衡性を損ない易い。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、本体と、この本体に設けられた走行手段とを備えた水中走行車両において、さらに演算手段を備え、この演算手段は、車両に働く所定の原点回りのモーメントに基づき水中走行車両の平衡性に関する情報を得ることを特徴とする。
この構成によれば、水中走行車両の平衡性に関する情報に基づき、水中走行車両を平衡状態で走行させるための制御が可能となる。
【０００６】
好ましくは、上記車両に働く上記原点回りのモーメントが、車両重量に起因するモーメントと、車両に働く浮力に起因するモーメントと、車両の前後方向の移動に伴う流体抵抗に起因するモーメントと、車両の推進力に起因するモーメントと、車両が接地面から受ける垂直抗力によって生じるモーメントを含み、上記演算手段がこれらモーメントに基づき水中走行車両の平衡性に関する情報を得る。
この構成によれば、水中走行車両に働く主たるモーメントに基づき、平衡性に関する正確な情報を得ることができる。
【０００７】
好ましくは、さらに車両の前後方向の傾斜角度を検出する傾斜センサを備え、上記演算手段は、この傾斜角度と車両重量と車両重心位置とから、上記車両重量に起因するモーメントを演算するとともに、この傾斜角度と浮心と浮力に基づき、上記浮力に起因するモーメントを演算する。
この構成によれば、重力と浮力による正確なモーメントを知ることができる。
【０００８】
好ましくは、さらにマニピュレータと、このマニピュレータが保持する物体の荷重を検出する荷重センサと、物体の保持位置を検出する位置センサとを備え、上記車両に働くモーメントが物体の荷重に起因したモーメントをも含み、上記演算手段は、この物体の荷重に起因したモーメントを、上記マニピュレータで保持した物体の検出位置および検出荷重と、上記傾斜センサで検出した傾斜角度から演算する。
この構成によれば、車両が物体を保持するマニピュレータを備えている場合に、車両に働くモーメントをより正確に知ることができる。
【０００９】
好ましくは、上記走行手段が前後の走行部を有し、さらに前後の走行部の位置をそれぞれ前後方向に変更する移動手段を備え、上記演算手段は、上記水中走行車両の平衡性に関する情報に基づき上記移動手段を介して、上記前後の走行部の位置を制御し、車両が前方へ倒れるかその恐れが高い非平衡状態にあると判断した時には、前側の走行部を、前方へ移動させ、後方へ倒れるかその恐れが高い非平衡状態にあると判断した時には、後側の走行部を後方へ移動させる。
この構成によれば、走行部の位置制御により車両の前倒れや後倒れを防止することができる。
【００１０】
好ましくは、上記演算手段は、上記車両に働く複数のモーメントの総和がゼロとなる平衡条件が得られるような上記垂直抗力の仮想作用点の位置を演算し、当該仮想作用点の位置と、上記走行手段の最も前の接地点および最も後の接地点の位置との比較により、上記水中走行車両の平衡性に関する情報を得る。
この構成によれば、平衡条件を満たす垂直抗力の仮想作用点と最も前の接地点および最も後の接地点との比較により、水中走行車両の平衡性に関する正確な情報を簡単に得ることができる。
【００１１】
好ましくは、上記走行手段が前後の走行部を有し、さらに前後の走行部の位置をそれぞれ前後方向に変更する移動手段を備え、上記演算手段は、上記垂直抗力の仮想作用点が、前側走行部の最も前の接地点と後側走行部の最も後の接地点との間に位置するか、又は所定の余裕分を持って最も前の接地点と最も後の接地点との間に位置するように、上記移動手段を介して、上記前後の走行部の位置を制御する。
この構成によれば、走行部の位置制御により車両の前倒れや後倒れを防止することができる。
【００１２】
好ましくは、上記前後の走行部の各々は、左右一対のフリッパ式クローラからなり、各クローラは、一端が揺動可能に本体に支持され、他端が自由端となっており、選択的に接地される一対の直線部を含む無端条体を有し、前後のクローラが格納位置にある時に、前後のクローラの自由端同士が互いに向き合うとともに、各無端条体の上記一対の直線部の一方が接地しており、前側のクローラが格納位置から前方に回転することにより展開位置に至り、これにより、前側クローラの最も前の接地点が前方に変更されるとともに、各前側クローラにおいて上記無端条体の一対の直線部の他方が接地し、後側のクローラが格納位置から後方に回転することにより展開位置に至り、これにより、後側クローラの最も後の接地点が後方に変更されるとともに、各後側クローラにおいて上記無端条体の一対の直線部の他方が接地し、上記演算手段は、上記垂直抗力の仮想作用点が、上記前後のクローラが格納位置にあると想定した時の最も前の接地点と最も後の接地点との間に位置するか、又は所定の余裕分を持って最も前の接地点と最も後の接地点との間に位置すると判断した場合には、前後のクローラを格納位置に位置させ、上記仮想作用点が、前側のクローラが格納位置にあると想定した時の最も前の接地点または上記余裕分だけ後方の地点より前方に位置する場合には、前側のクローラを展開位置に位置させ、上記仮想作用点が、後側のクローラが格納位置にあると想定した時の最も後の接地点または上記余裕分だけ前方の地点より後方に位置する場合には、後側のクローラを展開位置に位置させる。
この構成によれば、可能な限り前後のクローラを格納位置に納めて本体からの突出量を小さくすることにより、例えば調査等を行う場をできるだけ乱さないようにすることができる。また、車両に働くモーメントにより非平衡状態になるかそのおそれがある時には、前側のクローラを前方の展開位置に位置させることにより車両の前倒れを防止したり、後側のクローラを後方の展開位置に位置させることにより車両の後倒れを防止することができる。また、フリッパ式クローラを格納位置と展開位置との間で揺動することにより、簡単な制御で車両の平衡状態が得られる。
【００１３】
好ましくは、上記前後の走行部の各々は、本体に前後方向にスライド可能に設けられた左右一対のスライド式クローラからなり、前側のクローラは本体の前後方向中心に最も近い格納位置から前方へ突出可能であり、後側のクローラは本体の前後方向中心に最も近い格納位置から後方へ突出可能であり、上記演算手段は、上記垂直抗力の仮想作用点が、上記前後のクローラが格納位置にあると想定した時の最も前の接地点と最も後の接地点との間に位置するか、又は所定の余裕分を持って最も前の接地点と最も後の接地点との間に位置すると判断した場合には、前後のクローラを格納位置に位置させ、上記仮想作用点が、前側のクローラが格納位置にあると想定した時の最も前の接地点または上記余裕分だけ後方の地点より前方に位置する場合には、前側のクローラを格納位置より前方に位置させ、上記仮想作用点が、後側のクローラが格納位置にあると想定した時の最も後の接地点または上記余裕分だけ前方の地点より後方に位置する場合には、後側のクローラを格納位置より後方に位置させる。
この構成によれば、クローラのスライド制御により、車両の平衡状態を得ることができる。
【００１４】
好ましくは、上記演算手段は、前側クローラを格納位置より前方に位置させる場合に、前側クローラの最も前の接地点が、上記平衡条件を満たす垂直抗力の仮想作用点か、これより所定の余裕分だけ前方に位置するように、前側クローラをスライド制御し、後側クローラを格納位置より後方に位置させる場合に、後側クローラの最も後の接地点が、上記平衡条件を満たす垂直抗力の仮想作用点か、これより所定の余裕分だけ後方に位置するように、後側クローラをスライド制御する。
この構成によれば、前後のクローラを無段階で制御することができ、これらクローラを最適位置にすることができる。
【００１５】
本発明の他の態様では、本体と、この本体の前後にそれぞれ設けられた走行部とを有し、これら前後の走行部の位置がそれぞれ前後方向に変更可能な水中走行車両の制御方法において、車両に働くモーメントに基づき、前後の走行部が本体の前後方向中心に近い格納位置にあると想定した場合に水中走行車両が平衡状態か否かを判断する判断工程と、平衡状態と判断した時には前後の走行部を上記格納位置に位置させ、車両が前方へ倒れるかその恐れが高い非平衡状態にあると判断した時には、前側の走行部を上記格納位置よりも前方に位置させ、後方へ倒れるかその恐れが高い非平衡状態にあると判断した時には、後側の走行部を上記格納位置より後方に位置させる走行部制御工程と、を含む。
【発明の効果】
【００１６】
本発明では、水中走行車両の平衡性に関する情報に基づき、水中走行車両を平衡状態で走行させるための制御が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施形態をなす水中走行車両を示す側面図であり、この車両のフリッパ式クローラが全て格納された状態を示す。
【図２】同車両を、全てのクローラが展開された状態で示す側面図である。
【図３】同車両を、全てのクローラが格納された状態で示す平面図である。
【図４】同車両を、全てのクローラが展開された状態で示す平面図である。
【図５】上記クローラの１つと、このクローラを走行駆動させるための駆動機構と、このクローラを格納位置と展開位置との間で略半回転させるための移動機構とを、一部断面にして示す拡大平面図である。
【図６】同車両で用いられる各種センサとコントロールユニットとを示すブロック図である。
【図７】同車両が水中の傾斜面を上りながら前進する様子を示すとともに、ｘ座標軸およびｚ座標軸と、車両に働く各種の力およびモーメントを示す概略図である。
【図８】前後のクローラを格納位置と展開位置との間で揺動制御するためのフローチャートである。
【図９】本発明の第２実施形態をなす水中走行車両を示す側面図であり、前後のスライド式クローラが格納された状態で示す。
【図１０】同第２実施形態の水中走行車両の正面図である。
【図１１】同第２実施形態において、前後のクローラをスライド制御するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施形態に係わる水中走行車両１（水中探査ロボットまたは水中作業ロボットともいう）について、図１〜図８を参照しながら説明する。本実施形態の水中走行車両１は比較的小型のクローラ型サービスロボットであり、母船または潜水艇等からの遠隔操作により走行されるようになっている。
説明の便宜上、図１〜図４の右側を車両１の前側とし、図１〜図４の左側を車両の後側とする。
【００１９】
図１〜図４に示すように、車両１は本体１０を備えている。この本体１０は平面形状が矩形をなす下側のベース部１１と、このベース部１１に固定された上側の支持部１２とを有している。支持部１２は平面形状が十字形をなしている。
上記本体１０の上部において、支持部１２によって区画された４つの空間には４つのフロート１３がそれぞれ収容され、本体１０に固定されている。
上記支持部１２の上面中央には引っ掛け孔１２ａが形成され、この引っ掛け孔１２ａに連結されたケーブル（図示しない）により、車両１が母船または潜水艇等から上げ降ろしされるようになっている。
【００２０】
上記本体１０の前端面および後端面には、ライト１４とビデオカメラ１５が設けられており、さらに上記本体１０の上部かつ前部には、マニピュレータ２０が設けられている。これらライト１４、ビデオカメラ１５、マニピュレータ２０は、周知であるので詳しく説明せず、図において概略的に示す。
【００２１】
上記マニピュレータ２０は例えば、多関節のロボットアーム２１と、このロボットアーム２１の先端に設けられた保持部２２（図７にのみ示す）とを有しており、水中にある物体を採取したり保持できるようになっている。
【００２２】
本体１０の下部には走行装置（走行手段）が設けられている。この走行装置は前後の走行部を備えており、各走行部は、左右一対のフリッパ式クローラ３０を備えている。各クローラ３０は、一端が本体１０に揺動可能に支持され、他端が自由端となっている。
【００２３】
各クローラ３０は、図５に最も良く示されているように、一対の側板３１，３２と、これら側板３１、３２間に回転可能に支持された駆動ホイール３３および従動ホイール３４と、これらホイール３３，３４間に掛け渡された無端状のベルト３５（無端条体）とを有している。
上記ベルト３５の内周にはホイール３３，３４の突起３３ａ，３４ａに噛み合う凹部３５ａが周方向に等間隔をなして形成されており、外周には多数の接地ラグ３５ｂが周方向に離れて形成されている。
【００２４】
図１〜図４に示すように、上記本体１０のベース部１１の前部および後部の左右側面には、各クローラ３０に対応して支持フレーム１６が固定されている。図５に示すように、この支持フレーム１６にクローラ３０が支持されるとともに、このクローラ３０のための駆動機構４０および移動機構５０（移動手段）が支持されている。
【００２５】
上記駆動機構４０はモータユニット４１を含む。このモータユニット４１の一端部は上記支持フレーム１６を貫通して、ケーシング４２に収容固定されている。このケーシング４２は有底円筒形状をなし、支持フレーム１６に固定されている。なお、ケーシング４２とクローラ３０とは固定関係にない。
【００２６】
上記モータユニット４１の出力軸４１ａは、クローラ３０の本体１０に近い側板３１を貫通し、駆動ホイール３３に回転伝達可能に連結されている。その結果、モータユニット４１の駆動により駆動ホイール３３が回転し、これに伴いベルト３５が回転する。モータユニット４１が一方向に回転すると車両１が前進し、モータユニット４１が逆転すると車両が後退する。
【００２７】
上記移動機構５０は、上記支持フレーム１６に固定された他のモータユニット５１と、このモータユニット５１の出力軸５１ａとクローラ３０との間に配置されたトルク伝達系５２とを含んでいる。
【００２８】
上記トルク伝達系５２はタイミングベルト機構からなり、出力軸５１ａに固定された小径のプーリ５３と、上記ケーシング４２に樹脂製の円筒形状のブッシュ４５を介して回転可能に支持された大径のプーリ５４と、これらプーリ５３，５４間に掛け渡されたベルト５５とを有している。上記プーリ５４は、クローラ３０の側板３１に固定リング５６を介して固定されている。
【００２９】
上記モータユニット５１の駆動により、その回転トルクがトルク伝達系５２および固定リング５６を介してクローラ３０に伝達され、クローラ３０がケーシング４２の中心軸を中心として揺動される。具体的には、クローラ３０は、図１、図３に示す位置（以下、格納位置と称す）と、図２、図４に示す位置（以下、展開位置と称す）との間を揺動される。
【００３０】
上記格納位置では、クローラ３０は本体１０の前後方向中心に近く本体１０の真横に位置し、クローラ３０の前面または後面からの突出量は小さい。前後のクローラ３０は格納位置においてその自由端同士が互いに接近して対峙しており、ベルト３５の直線部が接地するようになっている。
上記展開位置では、クローラ３０は本体１０からの前面または後面から大きく突出する。
【００３１】
格納位置と展開位置では、クローラ３０のベルト３５においてホイール３３，３４間に掛け渡された一対の直線部のいずれかが選択的に接地する。すなわち、格納位置ではベルト３５の一方の直線部が接地し、展開位置では他方の直線部が接地する。格納位置と展開位置との間のクローラ３０の揺動は、略半回転である。本実施形態では、駆動ホイール３３が従動ホイール３４より径が大きいので、１８０°より少し大きくなるが、両ホイール３３，３４の径が等しい場合には丁度１８０°である。
【００３２】
図５に最も良く示すように、上記支持フレーム１６にはさらにポテンショメータ５８（角度センサまたは位置センサ）が固定されており、このポテンショメータ５８の入力軸５８ａとモータユニット５１の出力軸５１ａがタイミングベルト機構５９で連結されることにより、上記クローラ３０の揺動角度を検出し、ひいてはクローラ３０の格納位置と展開位置を検出できるようになっている。
【００３３】
車両１にはコントロールユニット６０（コントローラ、図６にのみ示す）が搭載されている。このコントロールユニット６０は、母船または潜水艇の基地局からの遠隔操作信号に応答して、クローラ３０の駆動による車両１の前進、後退、旋回を実行し、マニピュレータ２０を操作する。また、ビデオカメラ１５からの映像信号を基地局へ送る。
【００３４】
次に、クローラ３０を自動で揺動制御するための構成を、図６を参照しながら説明する。コントロールユニット６０は、後述する初期条件を記憶する記憶部６１と、後述の図８のフローチャートに示す演算、制御を実行する演算部６２（演算手段、プロセッサ）とを有している。この演算部６２には検出情報を一時的に記憶する記憶部が付属している。
【００３５】
上記車両１には、上記クローラ３０の揺動角度を検出するポテンショメータ５８の他に、車両１の走行速度を検出する速度センサ６３と、車両１の前後方向の傾斜角度を検出する傾斜センサ６４が搭載されている。
また、マニピュレータ２０には、保持部２２で保持した物体の水中での荷重を検出する荷重センサ６５と、保持部２２の位置を検出する位置センサ６６が設けられている。
上記コントロールユニット６０は、上記検出手段５８、６３〜６６からの検出情報に基づいて、クローラ３０の揺動制御を行う。以下、詳述する。
【００３６】
図７に示すように車両１の前後方向に延びる軸をｘ座標軸とし、上下方向に延びる軸をｚ座標軸として設定する。車両１が水平で平坦な地面に接地している状態でｘ座標軸は水平に延びｚ座標軸は垂直に延びる。
原点Ｐ（ｘ、ｚ座標が０となる点）は任意に設定できるが、本実施形態では本体１０の前端かつ上端に設定する。本実施形態では、ｘ座標において原点Ｐより後方（図７において左方向）をプラスとし前方をマイナスとする。また、ｚ座標において原点Ｐより下方をプラスとし上方をマイナスとする。
【００３７】
車両１が母船または潜水艇等からケーブルに吊り下げられて水底に下ろされた時、全てのクローラ３０は図７の実線で示す格納位置にある。この状態を車両１の基本状態と称することにする。格納位置にある前側のクローラ３０の最も前の接地点のｘ座標はｘＦ０であり、格納位置にある後側のクローラ３０の最も後の接地点のｘ座標はｘＡ０である。これらｘＦ０，ｘＡ０はクローラ３０が平坦な地面に載っている時の接地点であり、定数である。
【００３８】
前述したように、車両１は起伏のある水中を前進したり後退したり、ビデオカメラ１５による映像を母船または潜水艇等に送ったり、マニピュレータ２０によって物体を採取したりする。
上記走行状態で、車両１には種々のモーメントが働く。コントロールユニット６０は、上記原点Ｐを通り左右方向に延びる軸線を中心とした種々のモーメントに基づき、車両１が平衡状態にあるか否かを常時判断する。より正確には、車両１に作用する力およびモーメントのバランスから垂直抗力（反力）の作用点を算出し、この作用点が実際のクローラ３０の接地面内に位置しているか否かによって判断する。
【００３９】
車両１に働くモーメントは、下記の通りである。
Ｍ（Ｗ）・・・車両１の重量に起因する重力Ｗによって生じるモーメント。
Ｍ（Ｂ）・・・浮力Ｂによって生じるモーメント。
Ｍ（Ｒ）・・・車両１移動の際に車両１に働く流体抵抗Ｒによって生じるモーメント。
Ｍ（ｗ）・・・マニピュレータ２０で保持した物体の水中での荷重ｗに起因したモーメント。
Ｍ（Ｔ）・・・クローラ３０による推進力Ｔに起因したモーメント。
Ｍ（Ｎ）・・・車両１が地面から受ける垂直抗力Ｎに起因したモーメント。
【００４０】
ところで、ｘ軸方向の力の釣り合いから、下記の式が成立する。
ＷsinΘ―ＢsinΘ＋Ｒ−Ｔ＋ｗsinΘ＝０・・・（１）
この式（１）を書き直すと下記の通りである。
Ｔ＝（Ｗ＋ｗ―Ｂ）sinΘ＋Ｒ・・・（２）
【００４１】
また、ｚ方向の力の釣り合いから、下記式が成立する。
ＷcosΘ―ＢcosΘ−Ｎ＋ｗcosΘ＝０・・・（３）
この式（３）を書き直すと、下記の通りである。
Ｎ＝（Ｗ＋ｗ−Ｂ）cosΘ ・・・（４）
【００４２】
車両１の平衡状態は、上記モーメントの総和が０になることで得られ、これを式で表すと下記の通りである。
Ｍ（Ｗ）＋Ｍ（ｗ）＋Ｍ（Ｂ）＋Ｍ（Ｒ）＋Ｍ（Ｔ）＋Ｍ（Ｎ）＝０・・・（５）
【００４３】
以下、各モーメントを、車両１が傾斜角Θで傾斜した地面（水底面）を上りながら前進する場合について説明する。なお、時計周りのモーメントをプラスとし、反時計周りであるモーメントをマイナスとする。
【００４４】
上記重力Ｗによって生じるモーメントは、下記の通りである。
Ｍ（Ｗ）＝―Ｗ（ｘＧcosΘ−ｚＧsinΘ）・・・（６）
ただし、重心位置の座標は（ｘＧ，ｚＧ）で表される。Ｗ，ｘＧ，ｚＧは既知の値である。Θは傾斜センサ６４の検出角度により得られる。
【００４５】
マニピュレータ２０で保持された物体の荷重ｗに起因するモーメントＭ（ｗ）は下記の通りである。
Ｍ（ｗ）＝−ｗ（ｘｗcosΘ−ｚｗsinΘ） ・・・（７）
ただし、物体の重心位置の座標は（ｘｗ，ｚｗ）で表される。荷重ｗは荷重センサ６５からの検出荷重により得られる。ｘｗ，ｚｗは位置センサ６６の検出位置により得られる。
なお、図７のように物体が原点Ｐの前方かつ上方に位置する場合には、ｘｗ，ｚｗはマイナス値となるので、このモーメントＭ（ｗ）は上記重力ＷのモーメントＭ（Ｗ）と逆方向になる。
【００４６】
浮力ＢによるモーメントＭ（Ｂ）は下記の通りである。
Ｍ（Ｂ）＝Ｂ（ｘＢcosΘ−ｚＢsinΘ）・・・（８）
ただし、浮心位置の座標は（ｘＢ，ｚＢ）で表される。Ｂ，ｘＢ，ｚＢは既知の値である。
【００４７】
流体抵抗Ｒによって生じるモーメントＭ（Ｒ）は下記の通りである。
Ｍ（Ｒ）＝Ｒ・ｚＲ ・・・ （９）
なお、流体抵抗Ｒは速度センサ６３での検出速度の関数（速度の２乗を含む）として求められる。流体抵抗Ｒは車両１の前面に働くが、そのみなし作用点は座標（０，ｚＲ）で表される。みなし作用点のｚ座標であるｚＲは、車両１の正面形状に対応した定数でもよいし、これに補正を加えるような速度の関数としてもよい。
【００４８】
推進力Ｔによって生じるモーメントＭ（Ｔ）は下記の通りである。
Ｍ（Ｔ）＝−Ｔ・ｚＮ ・・・ （１０）
ただし、ｚＮは地面でのｚ座標（クローラ３０の接地面から原点Ｐまでの高さに相当する）であり、既知の数値である。
この式（１０）に、上記式（２）を代入すると、下記式が得られる。
Ｍ（Ｔ）＝―（Ｗ＋ｗ―Ｂ）ｚＮsinΘ―Ｒ・ｚＮ ・・・ （１１）
【００４９】
垂直抗力Ｎによって生じるモーメントＭ（Ｎ）は下記の通りである。
Ｍ（Ｎ）＝Ｎ・ｘＮ ・・・ （１２）
ただし、垂直抗力Ｎの作用点（仮想作用点）のｘ座標であるｘＮは未知数である。
この式（１２）に上記式（４）を代入すると下記式が得られる。
Ｍ（Ｎ）＝（Ｗ＋ｗ−Ｂ）ｘＮcosΘ・・・（１３）
【００５０】
上記式（６）〜（９）,（１１）,（１３）を平衡条件式（５）に代入すると、下記式が得られる。
―Ｗ（ｘＧcosΘ−ｚＧsinΘ）−ｗ（ｘｗcosΘ−ｚｗsinΘ）＋Ｂ（ｘＢcosΘ−ｚＢsinΘ）＋Ｒ・ｚＲ―（Ｗ＋ｗ―Ｂ）ｚＮsinΘ―Ｒ・ｚＮ＋（Ｗ＋ｗ−Ｂ）ｘＮcosΘ＝０
・・・（１４）
上記式（１４）から、平衡条件（すなわち、通常走行可能条件）を満たすための未知のｘＮを求める式が得られる。
ｘＮ＝｛Ｗ（ｘＧcosΘ−ｚＧsinΘ）＋ｗ（ｘｗcosΘ−ｚｗsinΘ）―Ｂ（ｘＢcosΘ−ｚＢsinΘ）＋Ｒ（ｚＮ―ｚＲ）＋（Ｗ＋ｗ―Ｂ）ｚＮsinΘ｝／（Ｗ＋ｗ−Ｂ）cosΘ
・・・（１５）
【００５１】
上記式（１５）で求めた垂直抗力Ｎの仮想作用点ｘＮが、前側クローラ３０における最も前の接地点と、後側クローラ３０における最も後の接地点との間にあれば、車両１は平衡状態（すなわち、通常走行可能条件を満たした状態）にある。
【００５２】
コントロールユニット６０は、前後のクローラ３０が格納位置にあると仮定した時に車両１が平衡状態にあるか否かを判断する。すなわち、上記垂直抗力Ｎの仮想作用点ｘＮが、格納位置にある前側クローラ３０における最も前の接地点ｘＦ０と、格納位置にある後側クローラ３０における最も後の接地点ｘＡ０との間にあるか否かを判断する。式で表すと下記の通りである。
ｘＦ０≦ｘＮ≦ｘＡ０ ・・・（１６）
【００５３】
コントロールユニット６０は、上記式（１６）を満足する場合には、前後のクローラ３０が格納位置にある基本状態を維持する。
上記垂直抗力Ｎの作用点ｘＮが、式（１６）を満足せずｘＡ０より後方に位置する場合、すなわち、ｘＮ＞ｘＡ０の時には、後側のクローラ３０を図７の想像線で示すように後方に回す。これにより、後側のクローラ３０が展開位置となり、このクローラ３０の最も後の接地点のｘ座標がｘＡ０からｘＡ’へと変わる。これにより、平衡条件（ｘＮ≦ｘＡ’）を満足することができる。
【００５４】
上記垂直抗力Ｎの作用点ｘＮが、式（１６）を満足せずｘＦ０より前方に位置する場合、すなわち、ｘＮ＜ｘＦ０の時には、前側のクローラ３０を図７の想像線で示すように前方に回す。これにより、前側のクローラ３０が展開位置となり、このクローラ３０の最も前の接地点のｘ座標がｘＦ０からｘＦ’へと変わる。これにより、平衡条件（ｘＮ≦ｘＦ’）を満足することができる。
【００５５】
コントロールユニット６０は可能な限り全てのクローラ３０が格納位置にあるようにクローラ３０を揺動制御する。すなわち、一旦クローラ３０が展開されても、常時、格納位置でも平衡条件が成立するか否かを監視し、成立すると判断した時には展開位置から格納位置へとクローラ３０を回す。これにより、本体１０からのクローラ３０の突出量をできるだけ抑えて調査の対象である水底の地層を乱さないで済む。
【００５６】
車両１が傾斜した地面を下りながら前進する場合には、傾斜角度Θがマイナスの値をとるだけで、ｘＮは式（１５）によって求められる。
【００５７】
車両１が図７に示す状態で傾斜した地面を左方向に移動する場合、すなわち、傾斜面を下がりながら後退する場合には、流体抵抗Ｒと推進力Ｔが逆向きになる。
ｘ軸方向の力の釣り合いから、下記の式が成立する。
ＷsinΘ―ＢsinΘ―Ｒ＋Ｔ＋ｗsinΘ＝０・・・（１’）
この式（１）を書き直すと下記の通りである。
Ｔ＝（Ｂ−Ｗ―ｗ）sinΘ＋Ｒ・・・（２’）
【００５８】
また、ｚ方向の力の釣り合いから得られる式は、前述した傾斜地面を上りながら前進する場合と同様に下記式が成立する。
ＷcosΘ―ＢcosΘ−Ｎ＋ｗcosΘ＝０・・・（３）
この式（３）を書き直すと、下記の通りである。
Ｎ＝（Ｗ＋ｗ−Ｂ）cosΘ ・・・（４）
【００５９】
流体抵抗Ｒによって生じるモーメントＭ（Ｒ）は下記の通りである。
Ｍ（Ｒ）＝―Ｒ・ｚＲ ・・・ （９’）
推進力Ｔによって生じるモーメントＭ（Ｔ）は下記の通りである。
Ｍ（Ｔ）＝Ｔ・ｚＮ ・・・ （１０’）
この式（１０）に、上記式（２）を代入すると、下記式が得られる。
Ｍ（Ｔ）＝（Ｂ―Ｗ―ｗ）ｚＮsinΘ＋Ｒ・ｚＮ ・・・ （１１’）
【００６０】
上記式（９’）、（１１’）を式（９）、（１０）の代わりに式（５）に代入することにより、下記式が得られる。
ｘＮ＝｛Ｗ（ｘＧcosΘ−ｚＧsinΘ）＋ｗ（ｘｗcosΘ−ｚｗsinΘ）―Ｂ（ｘＢcosΘ−ｚＢsinΘ）―Ｒ（ｚＮ―ｚＲ）＋（Ｗ＋ｗ―Ｂ）ｚＮsinΘ｝／（Ｗ＋ｗ−Ｂ）cosΘ
・・・（１５’）
ｘＮを用いた制御は前述と同様であるから、説明を省略する。
【００６１】
なお、車両１が上り傾斜した地面を後退する場合には、傾斜角度Θがマイナスの値をとるだけで、ｘＮは式（１５’）によって求められる。
【００６２】
次に、図８に示すフローチャートを参照しながら、前後のクローラ３０の揺動制御について説明する。
初期条件として、既知の数値Ｗ，Ｂ，ｘＧ，ｘＢ，ｚＧ，ｚＢ，ｚＮ，ｘＡ０，ｘＦ０，ｘＡ’，ｘＦ’ を予めコントロールユニット６０に入力する（ステップ１０１）。また、同ステップにおいて流体抵抗Ｒを求めるための関数を入力し、流体抵抗Ｒのみなし作用点のｚ座標であるｚＲを求める関数または定数を入力する。これら初期条件の情報は初期条件記憶部６１で記憶される。
【００６３】
コントロールユニット６０の演算部６２では常時以下のルーチンを実行する。まず、車両１の状態を認識する（ステップ１０２）。すなわち、ポテンショメータ５８からの情報により前後のクローラ位置（格納位置か展開位置か）を認識する。速度センサ６３からの情報により、車両１の速度ｖを認識し、この速度ｖから流体抵抗Ｒと流体抵抗Ｒのみなし作用点のｚ座標であるｚＲを演算する。また、傾斜センサ６４からの情報により、車両１の傾斜角度Θを認識する。さらに荷重センサ６５および位置センサ６６からの情報により、マニピュレータ２０で保持している物体の荷重ｗ、および位置（ｘｗ、ｚｗ）を認識する。
【００６４】
次に、上記メモリに記憶された初期条件の情報とステップ１０１で得た情報を用い、上記式（１５）または（１５’）に基づき、平衡状態を維持するための垂直抗力Ｎの作用点のｘ座標であるｘＮを求める（ステップ１０３）。
【００６５】
次に、前後のクローラ３０の制御を並列処理で実行する。まず、前側のクローラ３０の制御について説明する。
ステップ１０４で、平衡条件の一部を満足するか否か、すなわちｘＮ≧ｘＦ０を満足するか否かを判断する。
【００６６】
上記ステップ１０４で肯定判断した時には、前側のクローラ３０を格納位置にする。すなわち、前側クローラ３０が格納位置にあるか否かを判断し（ステップ１０５）、ここで格納位置にあると判断した場合にはその格納位置を維持し（ステップ１０６）、展開位置にあると判断した場合には前側クローラ３０を回して格納位置にする（ステップ１０７）。
【００６７】
上記ステップ１０４で否定判断した時、すなわち平衡条件ｘＮ≧ｘＦ０を満足しないと判断した時には、前側のクローラ３０を展開位置にする。すなわち、前側クローラ３０が展開位置にあるか否かを判断し（ステップ１０８）、ここで展開位置にあると判断した場合にはその展開位置を維持し（ステップ１０６）、格納位置にあると判断した場合には前側クローラ３０を回して展開位置にする（ステップ１０９）。
【００６８】
次に、後側のクローラ３０の制御について説明する。
ステップ１１０で、平衡条件の一部を満足するか否か、すなわちｘＮ≦ｘＡ０を満足するか否かを判断する。
上記ステップ１１０で肯定判断した時には、後側のクローラ３０を格納位置にする。すなわち、後側クローラ３０が格納位置にあるか否かを判断し（ステップ１１１）、ここで格納位置にあると判断した場合にはその格納位置を維持し（ステップ１１２）、展開位置にあると判断した場合には後側クローラ３０を回して格納位置にする（ステップ１１３）。
【００６９】
上記ステップ１１０で否定判断した時には、後側のクローラ３０を展開位置にする。すなわち、後側クローラ３０が展開位置にあるか否かを判断し（ステップ１１４）、ここで展開位置にあると判断した場合にはその展開位置を維持し（ステップ１１２）、格納位置にあると判断した場合には後側クローラ３０を回して展開位置にする（ステップ１１５）。
【００７０】
上記図８のルーチンでは、展開時のクローラ３０の最前の接地点座標ｘＦ’および最も後の接地点座標ｘＡ’を制御に用いていないが、例えば展開した状態での平衡条件を満たすか否かの確認、すなわちｘＮ≧ｘＦ’を満足するか否か、またはｘＮ≦ｘＡ’を満足するか否かの確認のために用いてもよい。この平衡条件を満足できない場合には、警告を発したり、車両速度の調節を促したり、マニピュレータ２０により物体の位置を変化させるようにしてもよい。
ちなみに、図８のルーチンでは、図２のように前後のクローラ３０が同時に展開することは稀である。
【００７１】
図８のルーチンにおいて、所定の余裕分αを見てクローラの展開を図ることもできる。この場合、ステップ１０４ではｘＮ≧ｘＦ０＋αか否かの判断がなされ、ステップ１１０ではｘＮ≦ｘＡ０−αか否かの判断がなされる。
【００７２】
次に、本発明の第２実施形態について、図９〜１１を参照しながら説明する。この実施形態の車両１Ａの本体は、第１実施形態の車両１の本体１０と同様であるので、同番号を付してその詳細な説明を省略する。また、本体１０に装備されるマニピュレータ、ライト、カメラ等は図示を省略する。
【００７３】
第２実施形態の車両１Ａは、スライド式クローラ７０（走行部）を用いている点で、第１実施形態と異なる。なお、このクローラ７０は形状が異なるものの第１実施形態のクローラ３０と同様の構造を有しているので、その詳細な説明を省略する。各クローラ７０には、駆動ホイールを回転駆動させてクローラベルトを回すためのモータユニット７１（駆動機構）が連結されている。
【００７４】
クローラ７０をスライド可能に支持する機構８０は、本体１０のベース部１１の下面に設けられた左右一対の前後方向に延びるリニアガイド８１と、これらリニアガイド８１により前後方向にスライド可能に支持された板形状の前後一対の移動体８２とを有している。各移動体８２には、左右一対のクローラ７０と、これらクローラ７０とモータユニット７１が取り付けられている。
【００７５】
前側の一対のクローラ７０と後側の一対のクローラ７０は、それぞれ移動機構９０（移動手段）により独立して前後方向に移動される。この移動機構９０は、モータユニット９１と、このモータユニット９１の回転トルクを移動体８２の直線運動に変換する変換機構９２とを有している。変換機構９２は例えば移動体８２に固定されて前後方向に延びるラック９２ａと、このラック９２ａに噛み合うピニオン（図示しない）とを有している。ピニオンは、直接に、またはギアやタイミングベルト機構等を介して間接的に、モータユニット９１の出力軸に連結されている。
【００７６】
各移動体７２の位置ひいては各一対のクローラ７０の位置は、モータユニット９１に連結されたポテンショメータ等の位置センサにより検出されるようになっている。
図６における構成（ポテンショメータ５８を除く）は、本実施形態でも用いられる。
【００７７】
次に、第２実施形態のコントロールユニットで実行されるルーチンを図１１を参照しながら説明する。図１１において図８に対応するステップには同番号を付す。
ステップ１０１において入力される初期条件は第１実施形態と同様である。ただし、ｘＡ０は、後側のクローラ７０が本体１０の中心に最も近いスライド位置（以下、格納位置と称す）にある時の最も後の接地点のｘ座標である。また、ｘＦ０は、前側のクローラ７０が本体１０の中心に最も近いスライド位置（以下、格納位置と称す）にある時の最も前の接地点のｘ座標である。
【００７８】
ステップ１０２での状態認識も第１実施形態と同様である。ただし、クローラ７０の位置として、後側のクローラ７０の最も後の接地点のｘ座標であるｘＡと、前側のクローラ７０の最前の接地点のｘ座標であるｘＦが、上記位置センサからの検出情報により認識される。
【００７９】
ステップ１０３，１０４，１１０は第１実施形態と同様である。
ステップ１０４で肯定判断した時には、ステップ１２０に進み、ここで前側クローラ７０を格納位置にする。すなわち、前側のクローラ７０が格納位置にある時（ｘＦ＝ｘＦ０）にはその格納位置を維持し、前方へ突出している時（ｘＦ＜ｘＦ０）には、格納位置までスライドさせる。
ステップ１０４で否定判断した時には、ステップ１２１に進み、ここで前クローラ７０の最も前の接地点の座標ｘＦが平衡条件で得られたｘＮになるように、前クローラ７０をスライド制御する。この制御は、検出座標ｘＦによるフィードバック制御である。
【００８０】
同様に、ステップ１１０で肯定判断した時には、ステップ１２２に進み、ここで後側クローラ７０を格納位置にする。すなわち、後側のクローラ７０が格納位置にある時（ｘＡ＝ｘＡ０）にはその格納位置を維持し、後方へ突出している時（ｘＡ＞ｘＡ０）には、格納位置までスライドさせる。
ステップ１１０で否定判断した時には、ステップ１２３に進み、ここで後側クローラ７０の最も後の接地点の座標ｘＡが平衡条件で得られたｘＮになるように、後側クローラ７０をスライド制御する。この制御は、検出座標ｘＡによるフィードバック制御である。
【００８１】
なお、上述した第２実施形態において、所定の余裕分をもって制御する場合には、ステップ１２１では、ｘＦ＝ｘＮ−αとなるように制御し、ステップ１２３では、ｘＡ＝ｘＮ＋αとなるように制御する。なお、この場合、ステップ１０４で（ｘＮ≧ｘＦ０＋α？）の判断を行い、ステップ１１０で（ｘＮ≦ｘＡ０−α？）の判断を行うのが好ましい。
【００８２】
本発明は、上記実施例に制約されず、種々の態様を採用することができる。例えば、第１実施形態において、左右にメインクローラを備え、本発明の走行部としてフリッパ式の補助クローラを備えたものでもよい。
第２実施形態において、スライド式クローラを、格納位置と最大限に突出した展開位置の２つ位置を選択するように、スライド制御してもよい。
【００８３】
第１、第２実施形態において、コントロールユニット６０は、水流等の所定の条件に応じ、格納位置で平衡状態を維持できると判断した場合でも、クローラの展開位置または突出位置を維持するようにしてもよい。また、遠隔操作をコントロールユニット６０による自動制御に優先させることにより、クローラの展開位置または突出位置を維持することもできる。
【００８４】
コントロールユニット６０は、式（１５）または式（１５’）で求めた垂直抗力の仮想作用点位置ｘＮが、式（１６）を満足するか否か（平衡条件を満足するか否か）を判断するだけでもよい。この場合、判断情報は前倒れまたは後倒れを警告する情報を含む。基地局ではこの判断情報（平衡性に関する情報）に基づいて、クローラの位置及び車両の速度を遠隔制御する。
【００８５】
走行装置は、左右一対のクローラだけで構成してもよい。この場合、コントロールユニット６０は、上記と同様に式（１６）を満足するか否か（平衡条件を満足するか否か）を判断する。この場合、クローラの最も前の接地点位置、最も後の接地点位置が前述の式のｘＦ０、ｘＡ０で表される。基地局ではこの判断情報に基づいて、車両の走行速度を制御することにより、前倒れ、後倒れを回避する。走行速度制御の代わりにコントローラユニット６０の自動制御または基地局からの遠隔制御により、位置変更可能な重錘を用いた重心位置制御や、浮心位置制御を行ってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明は、水中での探査や作業等に用いられる水中走行車両に適している。
【符号の説明】
【００８７】
１、１Ａ 水中走行車両
１０ 本体
３０ フリッパ式クローラ（走行部）
５０ 移動機構（移動手段）
６０ コントロールユニット
６２ 演算部（演算手段、プロセッサ）
６３ 速度センサ
６４ 傾斜センサ
６５ 荷重センサ
６６ 位置センサ
７０ スライド式クローラ（走行部）
９０ 移動機構（移動手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体と、この本体に設けられた走行手段とを備えた水中走行車両において、
さらに演算手段を備え、この演算手段は、車両に働く所定の原点回りのモーメントに基づき水中走行車両の平衡性に関する情報を得ることを特徴とする水中走行車両。
【請求項２】
上記車両に働く上記原点回りのモーメントが、車両重量に起因するモーメントと、車両に働く浮力に起因するモーメントと、車両の前後方向の移動に伴う流体抵抗に起因するモーメントと、車両の推進力に起因するモーメントと、車両が接地面から受ける垂直抗力によって生じるモーメントを含み、上記演算手段がこれらモーメントに基づき水中走行車両の平衡性に関する情報を得ることを特徴とする請求項１に記載の水中走行車両。
【請求項３】
さらに車両の前後方向の傾斜角度を検出する傾斜センサを備え、上記演算手段は、この傾斜角度と車両重量と車両重心位置とから、上記車両重量に起因するモーメントを演算するとともに、この傾斜角度と浮心と浮力に基づき、上記浮力に起因するモーメントを演算することを特徴とする請求項２に記載の水中走行車両。
【請求項４】
さらにマニピュレータと、このマニピュレータが保持する物体の荷重を検出する荷重センサと、物体の保持位置を検出する位置センサとを備え、
上記車両に働くモーメントが物体の荷重に起因したモーメントをも含み、上記演算手段は、この物体の荷重に起因したモーメントを、上記マニピュレータで保持した物体の検出位置および検出荷重と、上記傾斜センサで検出した傾斜角度から演算することを特徴とする請求項３に記載の水中走行車両。
【請求項５】
上記走行手段が前後の走行部を有し、
さらに前後の走行部の位置をそれぞれ前後方向に変更する移動手段を備え、
上記演算手段は、上記水中走行車両の平衡性に関する情報に基づき上記移動手段を介して、上記前後の走行部の位置を制御し、
車両が前方へ倒れるかその恐れが高い非平衡状態にあると判断した時には、前側の走行部を、前方へ移動させ、後方へ倒れるかその恐れが高い非平衡状態にあると判断した時には、後側の走行部を後方へ移動させることを特徴とする請求項１〜４に記載の水中走行車両。
【請求項６】
上記演算手段は、上記車両に働く複数のモーメントの総和がゼロとなる平衡条件が得られるような上記垂直抗力の仮想作用点の位置を演算し、当該仮想作用点の位置と、上記走行手段の最も前の接地点および最も後の接地点の位置との比較により、上記水中走行車両の平衡性に関する情報を得ることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の水中走行車両。
【請求項７】
上記走行手段が前後の走行部を有し、
さらに前後の走行部の位置をそれぞれ前後方向に変更する移動手段を備え、
上記演算手段は、上記垂直抗力の仮想作用点が、前側走行部の最も前の接地点と後側走行部の最も後の接地点との間に位置するか、又は所定の余裕分を持って最も前の接地点と最も後の接地点との間に位置するように、上記移動手段を介して、上記前後の走行部の位置を制御することを特徴とする請求項６に記載の水中走行車両。
【請求項８】
上記前後の走行部の各々は、左右一対のフリッパ式クローラからなり、各クローラは、一端が揺動可能に本体に支持され、他端が自由端となっており、選択的に接地される一対の直線部を含む無端条体を有し、
前後のクローラが格納位置にある時に、前後のクローラの自由端同士が互いに向き合うとともに、各無端条体の上記一対の直線部の一方が接地しており、
前側のクローラが格納位置から前方に回転することにより展開位置に至り、これにより、前側クローラの最も前の接地点が前方に変更されるとともに、各前側クローラにおいて上記無端条体の一対の直線部の他方が接地し、
後側のクローラが格納位置から後方に回転することにより展開位置に至り、これにより、後側クローラの最も後の接地点が後方に変更されるとともに、各後側クローラにおいて上記無端条体の一対の直線部の他方が接地し、
上記演算手段は、上記垂直抗力の仮想作用点が、上記前後のクローラが格納位置にあると想定した時の最も前の接地点と最も後の接地点との間に位置するか、又は所定の余裕分を持って最も前の接地点と最も後の接地点との間に位置すると判断した場合には、前後のクローラを格納位置に位置させ、
上記仮想作用点が、前側のクローラが格納位置にあると想定した時の最も前の接地点または上記余裕分だけ後方の地点より前方に位置する場合には、前側のクローラを展開位置に位置させ、
上記仮想作用点が、後側のクローラが格納位置にあると想定した時の最も後の接地点または上記余裕分だけ前方の地点より後方に位置する場合には、後側のクローラを展開位置に位置させることを特徴とする請求項７に記載の水中走行車両。
【請求項９】
上記前後の走行部の各々は、本体に前後方向にスライド可能に設けられた左右一対のスライド式クローラからなり、前側のクローラは本体の前後方向中心に最も近い格納位置から前方へ突出可能であり、後側のクローラは本体の前後方向中心に最も近い格納位置から後方へ突出可能であり、
上記演算手段は、上記垂直抗力の仮想作用点が、上記前後のクローラが格納位置にあると想定した時の最も前の接地点と最も後の接地点との間に位置するか、又は所定の余裕分を持って最も前の接地点と最も後の接地点との間に位置すると判断した場合には、前後のクローラを格納位置に位置させ、
上記仮想作用点が、前側のクローラが格納位置にあると想定した時の最も前の接地点または上記余裕分だけ後方の地点より前方に位置する場合には、前側のクローラを格納位置より前方に位置させ、
上記仮想作用点が、後側のクローラが格納位置にあると想定した時の最も後の接地点または上記余裕分だけ前方の地点より後方に位置する場合には、後側のクローラを格納位置より後方に位置させることを特徴とする請求項７に記載の水中走行車両。
【請求項１０】
上記演算手段は、
前側クローラを格納位置より前方に位置させる場合に、前側クローラの最も前の接地点が、上記平衡条件を満たす垂直抗力の仮想作用点か、これより所定の余裕分だけ前方に位置するように、前側クローラをスライド制御し、
後側クローラを格納位置より後方に位置させる場合に、後側クローラの最も後の接地点が、上記平衡条件を満たす垂直抗力の仮想作用点か、これより所定の余裕分だけ後方に位置するように、後側クローラをスライド制御することを特徴とする請求項９に記載の水中走行車両。
【請求項１１】
本体と、この本体の前後にそれぞれ設けられた走行部とを有し、これら前後の走行部の位置がそれぞれ前後方向に変更可能な水中走行車両の制御方法において、
車両に働くモーメントに基づき、前後の走行部が本体の前後方向中心に近い格納位置にあると想定した場合に水中走行車両が平衡状態か否かを判断する判断工程と、
平衡状態と判断した時には前後の走行部を上記格納位置に位置させ、車両が前方へ倒れるかその恐れが高い非平衡状態にあると判断した時には、前側の走行部を上記格納位置よりも前方に位置させ、後方へ倒れるかその恐れが高い非平衡状態にあると判断した時には、後側の走行部を上記格納位置より後方に位置させる走行部制御工程と、
を含むことを特徴とする水中走行車両の制御方法。
【請求項１】
本体と、この本体に設けられた走行手段とを備えた水中走行車両において、
さらに演算手段を備え、この演算手段は、車両に働く所定の原点回りのモーメントに基づき水中走行車両の平衡性に関する情報を得ることを特徴とする水中走行車両。
【請求項２】
上記車両に働く上記原点回りのモーメントが、車両重量に起因するモーメントと、車両に働く浮力に起因するモーメントと、車両の前後方向の移動に伴う流体抵抗に起因するモーメントと、車両の推進力に起因するモーメントと、車両が接地面から受ける垂直抗力によって生じるモーメントを含み、上記演算手段がこれらモーメントに基づき水中走行車両の平衡性に関する情報を得ることを特徴とする請求項１に記載の水中走行車両。
【請求項３】
さらに車両の前後方向の傾斜角度を検出する傾斜センサを備え、上記演算手段は、この傾斜角度と車両重量と車両重心位置とから、上記車両重量に起因するモーメントを演算するとともに、この傾斜角度と浮心と浮力に基づき、上記浮力に起因するモーメントを演算することを特徴とする請求項２に記載の水中走行車両。
【請求項４】
さらにマニピュレータと、このマニピュレータが保持する物体の荷重を検出する荷重センサと、物体の保持位置を検出する位置センサとを備え、
上記車両に働くモーメントが物体の荷重に起因したモーメントをも含み、上記演算手段は、この物体の荷重に起因したモーメントを、上記マニピュレータで保持した物体の検出位置および検出荷重と、上記傾斜センサで検出した傾斜角度から演算することを特徴とする請求項３に記載の水中走行車両。
【請求項５】
上記走行手段が前後の走行部を有し、
さらに前後の走行部の位置をそれぞれ前後方向に変更する移動手段を備え、
上記演算手段は、上記水中走行車両の平衡性に関する情報に基づき上記移動手段を介して、上記前後の走行部の位置を制御し、
車両が前方へ倒れるかその恐れが高い非平衡状態にあると判断した時には、前側の走行部を、前方へ移動させ、後方へ倒れるかその恐れが高い非平衡状態にあると判断した時には、後側の走行部を後方へ移動させることを特徴とする請求項１〜４に記載の水中走行車両。
【請求項６】
上記演算手段は、上記車両に働く複数のモーメントの総和がゼロとなる平衡条件が得られるような上記垂直抗力の仮想作用点の位置を演算し、当該仮想作用点の位置と、上記走行手段の最も前の接地点および最も後の接地点の位置との比較により、上記水中走行車両の平衡性に関する情報を得ることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の水中走行車両。
【請求項７】
上記走行手段が前後の走行部を有し、
さらに前後の走行部の位置をそれぞれ前後方向に変更する移動手段を備え、
上記演算手段は、上記垂直抗力の仮想作用点が、前側走行部の最も前の接地点と後側走行部の最も後の接地点との間に位置するか、又は所定の余裕分を持って最も前の接地点と最も後の接地点との間に位置するように、上記移動手段を介して、上記前後の走行部の位置を制御することを特徴とする請求項６に記載の水中走行車両。
【請求項８】
上記前後の走行部の各々は、左右一対のフリッパ式クローラからなり、各クローラは、一端が揺動可能に本体に支持され、他端が自由端となっており、選択的に接地される一対の直線部を含む無端条体を有し、
前後のクローラが格納位置にある時に、前後のクローラの自由端同士が互いに向き合うとともに、各無端条体の上記一対の直線部の一方が接地しており、
前側のクローラが格納位置から前方に回転することにより展開位置に至り、これにより、前側クローラの最も前の接地点が前方に変更されるとともに、各前側クローラにおいて上記無端条体の一対の直線部の他方が接地し、
後側のクローラが格納位置から後方に回転することにより展開位置に至り、これにより、後側クローラの最も後の接地点が後方に変更されるとともに、各後側クローラにおいて上記無端条体の一対の直線部の他方が接地し、
上記演算手段は、上記垂直抗力の仮想作用点が、上記前後のクローラが格納位置にあると想定した時の最も前の接地点と最も後の接地点との間に位置するか、又は所定の余裕分を持って最も前の接地点と最も後の接地点との間に位置すると判断した場合には、前後のクローラを格納位置に位置させ、
上記仮想作用点が、前側のクローラが格納位置にあると想定した時の最も前の接地点または上記余裕分だけ後方の地点より前方に位置する場合には、前側のクローラを展開位置に位置させ、
上記仮想作用点が、後側のクローラが格納位置にあると想定した時の最も後の接地点または上記余裕分だけ前方の地点より後方に位置する場合には、後側のクローラを展開位置に位置させることを特徴とする請求項７に記載の水中走行車両。
【請求項９】
上記前後の走行部の各々は、本体に前後方向にスライド可能に設けられた左右一対のスライド式クローラからなり、前側のクローラは本体の前後方向中心に最も近い格納位置から前方へ突出可能であり、後側のクローラは本体の前後方向中心に最も近い格納位置から後方へ突出可能であり、
上記演算手段は、上記垂直抗力の仮想作用点が、上記前後のクローラが格納位置にあると想定した時の最も前の接地点と最も後の接地点との間に位置するか、又は所定の余裕分を持って最も前の接地点と最も後の接地点との間に位置すると判断した場合には、前後のクローラを格納位置に位置させ、
上記仮想作用点が、前側のクローラが格納位置にあると想定した時の最も前の接地点または上記余裕分だけ後方の地点より前方に位置する場合には、前側のクローラを格納位置より前方に位置させ、
上記仮想作用点が、後側のクローラが格納位置にあると想定した時の最も後の接地点または上記余裕分だけ前方の地点より後方に位置する場合には、後側のクローラを格納位置より後方に位置させることを特徴とする請求項７に記載の水中走行車両。
【請求項１０】
上記演算手段は、
前側クローラを格納位置より前方に位置させる場合に、前側クローラの最も前の接地点が、上記平衡条件を満たす垂直抗力の仮想作用点か、これより所定の余裕分だけ前方に位置するように、前側クローラをスライド制御し、
後側クローラを格納位置より後方に位置させる場合に、後側クローラの最も後の接地点が、上記平衡条件を満たす垂直抗力の仮想作用点か、これより所定の余裕分だけ後方に位置するように、後側クローラをスライド制御することを特徴とする請求項９に記載の水中走行車両。
【請求項１１】
本体と、この本体の前後にそれぞれ設けられた走行部とを有し、これら前後の走行部の位置がそれぞれ前後方向に変更可能な水中走行車両の制御方法において、
車両に働くモーメントに基づき、前後の走行部が本体の前後方向中心に近い格納位置にあると想定した場合に水中走行車両が平衡状態か否かを判断する判断工程と、
平衡状態と判断した時には前後の走行部を上記格納位置に位置させ、車両が前方へ倒れるかその恐れが高い非平衡状態にあると判断した時には、前側の走行部を上記格納位置よりも前方に位置させ、後方へ倒れるかその恐れが高い非平衡状態にあると判断した時には、後側の走行部を上記格納位置より後方に位置させる走行部制御工程と、
を含むことを特徴とする水中走行車両の制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１０−２７４６６９（Ｐ２０１０−２７４６６９Ａ）
【公開日】平成２２年１２月９日（２０１０．１２．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１２６０１２（Ｐ２００９−１２６０１２）
【出願日】平成２１年５月２６日（２００９．５．２６）
【出願人】（５０４１９４８７８）独立行政法人海洋研究開発機構 (110)
【出願人】（５０４１５０４５０）国立大学法人神戸大学 (421)
【出願人】（３９０００８３３８）広和株式会社 (21)
【出願人】（０００１１０２５１）トピー工業株式会社 (255)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１２月９日（２０１０．１２．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月２６日（２００９．５．２６）
【出願人】（５０４１９４８７８）独立行政法人海洋研究開発機構 (110)
【出願人】（５０４１５０４５０）国立大学法人神戸大学 (421)
【出願人】（３９０００８３３８）広和株式会社 (21)
【出願人】（０００１１０２５１）トピー工業株式会社 (255)
【Ｆターム（参考）】
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