JP2018158605A - 水上移動装置、および、水上移動装置の制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】所望の位置に最短経路または任意の移動経路に沿って正確に移動できる水上移動装置を提供する。【解決手段】水上移動装置１０は、本体１００、プロペラ２１１とモータ２１２を有する第１推進力発生部、プロペラ２２１とモータ２２２を有する第２推進力発生部、および、制御部３０を備える。本体１００は、水面に浮かび、没水部の水平断面の形状が円形、略円形、または５角以上の正多角形の形状を有する。第１推進力発生部と第２推進力発生部とは、本体の上面側であって、没水部の重心点に対して略対称な位置に配置されている。制御部３０は、第１推進力発生部の推進力と第２推進力発生部の推進力とを個別に制御する。【選択図】 図１

Description

本発明は、水上にて所望の位置に最短経路または任意の移動経路に沿って正確に移動を行う水上移動装置に関する。

従来、水上を移動する手段としては、船が一般的である。船は、前後方向に延びる船体を備える。そして、船体にはスクリューおよび舵が設置されている。スクリューは、船体に対して推進力を与え、舵は、船体の移動方向を決定する。スクリューおよび舵は、一般的には船尾に設置されており、水中に配置されている。

また、例えば、特許文献１には、水中翼船等のプロペラ推進式滑走移動体が記載されている。このプロペラ推進式滑走移動体は、船体の上にプロペラを設置している。

特開２０１６−１２０９０６号公報

しかしながら、上述のような従来の一般的な船では、船首と船尾との間の長さが、左舷と右舷との間の長さよりも長い。このため、直進性には優れるが、旋回する場合には大きく回わる経路を取らなければならない。したがって、現在位置から所望位置に、最短経路で到達することができない。

また、特許文献１に記載のプロペラ推進式滑走移動体も、船体は通常の船と同じである。したがって、通常の船と同様に、現在位置から所望位置に、最短経路で到達することができない。

すなわち、従来の構成では、移動経路（航走経路）を設定しても、当該移動経路に沿って正確に移動できない場合がある。

したがって、本発明の目的は、所望の位置に最短経路または任意の移動経路に沿って正確に移動できる水上移動装置を提供することにある。

この発明の水上移動装置は、本体、第１推進力発生部、第２推進力発生部、および、制御部を備える。本体は、水面に浮かび、没水部の水平断面の形状が円形、略円形、または５角以上の正多角形の形状を有する。第１推進力発生部と第２推進力発生部とは、本体の上面側であって、没水部の重心点に対して略対称な位置に配置されている。制御部は、第１推進力発生部の推進力と第２推進力発生部の推進力とを個別に制御する。

この構成では、第１推進力発生部の推進力と第２推進力発生部の推進力とが同じ方向且つ同じ大きさであれば、本体は直進する。また、第１推進力発生部の推進力と第２推進力発生部の推進力の方向が同じで大きさが異なっていれば、本体は旋回する。さらに、第１推進力発生部の推進力の方向と第２推進力発生部の推進力の方向とが異なっているか、一方の推進力を停止すれば、本体は略点の位置で方向転換する。この際、本体の没水部の水平断面の形状が円形、略円形、または５角以上の正多角形の形状を有することから、本体の側面に対する水の抵抗は全方位で略等しい。また、第１推進力発生部と第２推進力発生部は、没水部の重心点に対して略対称な位置に配置されていることから、没水部の重心点を通る鉛直軸を回転中心とする略点の位置で方向転換することができる。なお、没水部の重心点とは、没水部全体の立体形状の重心点でなくても、没水部の水平断面の平面形状の重心点でもよい。これにより、本体は、所望の位置に最短経路または任意の移動経路に沿って正確に移動する。

この発明によれば、所望の位置に最短経路または任意の移動経路に沿って正確に移動できる。

本発明の第１の実施形態に係る水上移動装置の外観斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係る水上移動装置の平面図である。 本発明の第１の実施形態に係る水上移動装置の前面図である。 本発明の第１の実施形態に係る水上移動装置の後面図である。 本発明の第１の実施形態に係る水上移動装置の側面図である。 本発明の第１の実施形態に係る水上移動装置の制御システムの機能ブロック図である。 （Ａ）は、本発明の実施形態に係るリモートコントローラの正面図であり、（Ｂ）は、このリモートコントローラの側面図である。 （Ａ）は、直進時の水上移動装置の外形を示す平面図であり、（Ｂ）は、その後面図であり、（Ｃ）は、その側面図である。 （Ａ）は、左方向転換時の水上移動装置の外形を示す平面図であり、（Ｂ）は、その後面図であり、（Ｃ）は、その側面図である。 （Ａ）は、直進時且つ減速時の水上移動装置の外形を示す平面図であり、（Ｂ）は、その後面図であり、（Ｃ）は、その側面図である。 本発明の実施形態に係る水上移動装置の移動経路の一例を示す平面図である。 （Ａ）は、本発明の第２の実施形態に係る水上移動装置の旋回または方向転換時の外形を示す側面図であり、（Ｂ）は、本発明の第２の実施形態に係る水上移動装置の直進時の外形を示す側面図である。

本発明の第１の実施形態に係る水上移動装置について、図を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る水上移動装置の外観斜視図である。図２は、本発明の第１の実施形態に係る水上移動装置の平面図である。図３は、本発明の第１の実施形態に係る水上移動装置の前面図である。図４は、本発明の第１の実施形態に係る水上移動装置の後面図である。図５は、本発明の第１の実施形態に係る水上移動装置の側面図である。図６は、本発明の第１の実施形態に係る水上移動装置の制御システムの機能ブロック図である。

図１−図５に示すように、水上移動装置１０は、本体１００、プロペラ２１１、２２１、モータ２１２、２２２、カバー２３１、２３２、制御部３０、および、方位算出部３３を備える。

本体１００は、円板形状であり、上面１００Ｔ、下面１００Ｂ、および、側面を有する。側面は、上面１００Ｔの円周部分と下面１００Ｂの円周部分とを繋ぐ面である。上面１００Ｔの面積は、下面１００Ｂの面積よりも大きい。

なお、本体１００の没水部の水平断面の形状は、円形、略円形、または、５角以上の正多角形の形状を有するものであればよい。

本体１００は、独立気泡体からなる。本体１００を独立気泡体とすることにより、転覆時の沈没を防止することができる。また、本体１００と他船等との衝突時の衝撃を緩和することで、安全を確保することができる。なお、本体１００の全体が独立気泡体であってもよく、本体１００の少なくとも側面が独立気泡体であればよい。そして、本体１００は、プロペラ２１１、２２１、モータ２１２、２２２、カバー２３１、２３２、制御部３０、および、方位算出部３３が装着された状態で、静水時に、下面１００Ｂが水面ＷＳよりも下になり、上面１００Ｔが水面ＷＳよりも上になるように、浮力が調整された構造からなる。この本体１００における水面ＷＳよりも下になる部分が、本体１００の没水部である。

ここで、本体１００の移動方向に平行な軸をＸ軸とし、Ｘ軸に垂直で上面１００Ｔおよび下面１００Ｂに平行な軸をＹ軸とし、上面１００Ｔおよび下面１００Ｂに垂直な軸をＺ軸とする。本体１００における中心点ＰＯを通りＸ軸に平行な直線と本体１００の側面の上面１００Ｔ側の端部との交点の一方を、本体１００の先端１０１とし、他方を、本体１００の後端１０２とする。本体１００における中心点ＰＯを通りＹ軸に平行な直線と本体１００の側面の上面１００Ｔ側の端部との交点の一方を、本体１００の第１側端（右側端）１０３とし、他方を、本体１００の第２側端（左側端）１０４とする。

本体１００は、第１部分１１０と第２部分１２０とを備える。第１部分１１０と第２部分１２０とは、別体からなり、機構的には繋がっている。第１部分１１０は、先端１０１、第１側端１０３、および、第２側端１０４を含み、後端１０２を含まない形状である。第２部分１２０は、後端１０２を含む形状である。第２部分１２０は、本体１００の後端付近の一部からなり、第１部分１１０よりも小さい。また、第２部分１２０は、中心点ＰＯを通りＸ軸に平行な直線に対して、線対称の形状であることが好ましい。

プロペラ２１１は、本体１００の上面１００Ｔ側に配置されている。プロペラ２１１は、本体１００に対して、回転可能に固定されている。プロペラ２１１は、本体１００の第１部分１１０における中心点ＰＯよりも第１側端１０３側に配置されている。プロペラ２１１は、回転面がＸ軸に垂直（Ｙ軸に平行）になるように、配置されている。

モータ２１２は、プロペラ２１１における後端１０２側に配置されている。モータ２１２の回転軸は、プロペラ２１１の軸に接続されている。モータ２１２は、ケーブルを介して制御部３０に接続されており、動作制御部３１の制御によって駆動される。このプロペラ２１１が本発明の「第１推進力発生部」に対応する。また、このプロペラ２１１の回転数および回転方向によって、本体１００に対する推進力が調整される。

カバー２３１は、プロペラ２１１の回転面を開口した状態でプロペラ２１１を囲む形状である。カバー２３１は、省略することもできる。カバー２３１を備えることによって、プロペラ２１１に接触することが抑制され、安全性が向上する。また、カバー２３１を備えることによって、カバー２３１の形状を調整して、プロペラ２１１による推進力を向上させることも可能である。

プロペラ２２１は、本体１００の上面１００Ｔ側に配置されている。プロペラ２２１は、本体１００に対して、回転可能に固定されている。プロペラ２２１は、本体１００の第１部分１１０における中心点ＰＯよりも第２側端１０４側に配置されている。プロペラ２２１は、回転面がＸ軸に垂直（Ｙ軸に平行）になるように、配置されている。

プロペラ２２１とプロペラ２１１とは、本体１００を平面視して、中心点ＰＯを通りＸ軸に平行な直線、言い換えれば、先端１０１と後端１０２とを結ぶ直線に対して、線対称の位置に配置されている。さらに、言い換えれば、プロペラ２２１とプロペラ２１１とは、本体１００の没水部の重心点に対して略対称な位置に配置されている。ここで、没水部の重心点とは、没水部全体の立体形状の重心点であっても、没水部の水平断面の平面形状の重心点であってもよい。また、プロペラ２２１の回転面とプロペラ２１１の回転面とは、プロペラ２２１とプロペラ２１１とを結ぶ直線に対して平行である。

モータ２２２は、プロペラ２２１における後端１０２側に配置されている。モータ２２２の回転軸は、プロペラ２２１の軸に接続されている。モータ２２２は、ケーブルを介して制御部３０に接続されており、動作制御部３１の制御によって駆動される。このプロペラ２２１が本発明の「第２推進力発生部」に対応する。また、このプロペラ２２１の回転数および回転方向によって、本体１００に対する推進力が調整される。

カバー２３２は、プロペラ２２１の回転面を開口した状態でプロペラ２２１を囲む形状である。カバー２３２は、省略することもできる。カバー２３２を備えることによって、プロペラ２２１に接触することが抑制され、安全性が向上する。また、カバー２３２を備えることによって、カバー２３２の形状を調整して、プロペラ２２１による推進力を向上させることも可能である。

なお、本実施形態では、プロペラ２１１、２２１は、２枚のブレードから構成されているが、ブレードの枚数はこれに限るものではない。また、プロペラ２１１とプロペラ２２１とは、先端１０１と後端１０２とを結ぶ直線に対して、厳密に線対称の位置に配置されていなくてもよい。この場合、プロペラ２１１とプロペラ２２１との回転制御を、位置のずれ量に応じて調整すればよい。しかしながら、プロペラ２１１とプロペラ２２１とを上述の線対称の位置に配置することによって、回転制御が容易になり、後述の任意の経路に対する走航制御に有効である。

制御部３０は、図６に示す動作制御部３１と通信部３２とを実現するハードウエアからなる。制御部３０は、防水構造であり、第２部分１２０に装着されている。制御部３０は、先端１０１と後端１０２とを結ぶ直線上に配置されていることが好ましい。これにより、本体１００の左右のバランスの差が小さくなり、後述の任意の経路に対する走航制御に有効である。

方位算出部３３は、本体１００の絶対方位を算出するハードウエアからなる。例えば、方位算出部３３は、測位信号を用いた方位算出装置、または、地磁気センサを用いた方位算出装置によって実現可能である。方位算出部３３は、防水構造であり、本体１００の上面１００Ｔに配置されている。より具体的な位置としては、方位算出部３３は、本体１００の第１部分１１０における先端１０１の近傍に配置されている。方位算出部３３の配置位置は、推進力発生部２１、２２の影響を受けなければ、この位置に限るものではない。方位算出部３３は、ケーブルによって制御部３０に接続されている。

図２−図５に示すように、直進キール４１１Ｒと直進キール４１１Ｌは、平板である。直進キール４１１Ｒと直進キール４１１Ｌは、互いに同じ形状、同じ材質であることが好ましく、剛性の高い材質からなる。直進キール４１１Ｒと直進キール４１１Ｌの平板面は、Ｘ軸（移動方向に平行な軸）に対して平行である。言い換えれば、直進キール４１１Ｒと直進キール４１１Ｌは、プロペラ２２１とプロペラ２１１とを結ぶ直線に対して垂直に配置されている。直進キール４１１Ｒと直進キール４１１Ｌは、本体１００における中心点ＰＯよりも後端１０２側に配置されている。なお、直進キール４１１Ｒと直進キール４１１Ｌは、Ｘ軸に沿った本体１００の中央部など、後端１０２側に配置されていてもよい。

直進キール４１１Ｒは、本体１００における先端１０１と後端１０２とを結ぶ直線よりも第１側端１０３側に配置されている。より具体的には、直進キール４１１Ｒは、当該直線よりも第１側端１０３側であり、当該直線に平行な第１部分１１０と第２部分１２０との隙間に配置されている。

直進キール４１１Ｌは、本体１００における先端１０１と後端１０２とを結ぶ直線よりも第２側端１０４側に配置されている。より具体的には、直進キール４１１Ｌは、当該直線よりも第２側端１０４側であり、当該直線に平行な第１部分１１０と第２部分１２０との隙間に配置されている。

直進キール４１１Ｒと直進キール４１１Ｌは、本体１００に対して可動するように装着されている。具体的には、直進キール４１１Ｒと直進キール４１１Ｌは、第１態様として、本体１００に収容されている。また、直進キール４１１Ｒと直進キール４１１Ｌは、第２態様として、本体１００の下側に突出する。直進キール４１１Ｒと直進キール４１１Ｌは、この第１態様と第２態様とを切り替えて利用される。

図２−図５に示すように、ブレーキキール４１２は、平板である。ブレーキキール４１２の平板面は、Ｙ軸（移動方向に垂直な軸）に対して平行である。言い換えれば、ブレーキキール４１２は、プロペラ２２１とプロペラ２１１とを結ぶ直線に対して平行に配置されている。ブレーキキール４１２は、本体１００における中心点ＰＯよりも後端１０２側に配置されている。なお、ブレーキキール４１２は、Ｘ軸に沿った本体１００の中央部など、後端１０２側に配置されていてもよい。

ブレーキキール４１２は、直進キール４１１Ｒと直進キール４１１Ｌとの間に配置されている。ブレーキキール４１２は、先端１０１と後端１０２とを結ぶ直線よりも直進キール４１１Ｒ側のブレーキキール４１２の面積と、先端１０１と後端１０２とを結ぶ直線よりも直進キール４１１Ｌ側のブレーキキール４１２の面積とが同じであるように左右対称な形状で配置することが好ましい。なお、ブレーキキール４１２は、直進キール４１１Ｒと直進キール４１１Ｌとの間でなくとも、左右対称な形で配置すればよい。ブレーキキール４１２は、剛性の高い材質からなり、例えば、直進キール４１１Ｒ，４１１Ｌと同じ材質である。

ブレーキキール４１２は、本体１００に対して可動するように装着されている。具体的には、ブレーキキール４１２は、第３態様として、本体１００の下面１００Ｂに平板面が当接している。また、ブレーキキール４１２は、第４態様として、本体１００の下側に突出する。ブレーキキール４１２は、この第３態様と第４態様とを切り替えて利用される。なお、ブレーキキール４１２は、直進キール４１１Ｒ，４１１Ｌと同様の機構で本体１００に収納、突出する方式であることが好ましい。

このような構成を有する水上移動装置１０は、図６に示すような制御システムによって走航制御することが可能である。

図６に示すように、機能的には、水上移動装置の制御システム１は、水上移動装置１０とリモートコントローラ９０とを備える。水上移動装置１０は、推進力発生部２１、２２、動作制御部３１、通信部３２、方位算出部３３、直進キール４１１、ブレーキキール４１２、および、キール駆動部４２１、４２２を備える。リモートコントローラ９０は、リモコン制御部９１、通信部９２、スティック式操作部９３１、および、ボタン式操作部９３２を備える。なお、図示していないが、水上移動装置１０およびリモートコントローラ９０は、それぞれ電源を備えられている。各電源は、水上移動装置１０およびリモートコントローラ９０のそれぞれに対する電力供給を行っている。

推進力発生部２１は、上述のプロペラ２１１、および、モータ２１２を備える。推進力発生部２２は、上述のプロペラ２２１、および、モータ２２２を備える。

通信部３２は、リモートコントローラ９０の通信部９２と無線通信する。通信部３２は、通信部９２からの操作データを受信して、動作制御部３１に出力する。方位算出部３３は、上述のように、本体１００の絶対方位を算出して、動作制御部３１に出力する。

動作制御部３１は、通信部３２から取得した操作データと、方位算出部３３からの本体１００の方位とに基づいて、モータ２１２、２２２およびキール駆動部４２１、４２２の動作を制御する。モータ２１２は、この制御に応じて、プロペラ２１１を回転させ、モータ２２２は、この制御に応じて、プロペラ２２１を回転させる。キール駆動部４２１は、この制御に応じて、直進キール４１１（上述の直進キール４１１Ｒ、４１１Ｌ）を第１態様または第２態様にし、キール駆動部４２２は、この制御に応じて、ブレーキキール４１２を第３態様または第４態様にする。なお、この走航制御の詳細は後述し、ここでは省略する。

図７（Ａ）は、本発明の実施形態に係るリモートコントローラの正面図であり、図７（Ｂ）は、このリモートコントローラの側面図である。リモートコントローラ９０は、筐体９００を備える。スティック式操作部９３１、および、ボタン式操作部９３２は、筐体９００の表面に設置されている。スティック式操作部９３１は、筐体９００の表面の全方位に向けて押し倒すことが可能である。

リモコン制御部９１は、スティック式操作部９３１の押し倒す方向を、水上移動装置１０の移動方位として検出する。例えば、図７（Ａ）に示すＤＲ１の方向に押し倒せば、水上移動装置１０の移動方位として基準方位（例えば、北）を検出する。また、図７（Ａ）に示すＤＲ２の方向に押し倒せば、水上移動装置１０の移動方位として基準方位の逆方位（例えば、南）を検出する。同様に、図７（Ａ）に示すＤＲ３の方向に押し倒せば、水上移動装置１０の移動方位として基準方位の右手方位（例えば、東）を検出する。図７（Ａ）に示すＤＲ４の方向に押し倒せば、水上移動装置１０の移動方位として基準方位の左手方位（例えば、西）を検出する。なお、絶対方位を必要としない場合には、ＤＲ１、ＤＲ２、ＤＲ３、ＤＲ４は、それぞれ、本体１００の前方、後方、右方向、左方向を移動方位として検出すればよい。

また、リモコン制御部９１は、スティック式操作部９３１の押し倒す量を、水上移動装置１０の移動速度として検出する。リモコン制御部９１は、移動方位、移動速度を含む操作データを生成する。

このようなスティック式操作部９３１を用いることによって、ユーザは、所望方位で所望速度によって水上移動装置１０を移動するように、直感的に操作できる。

なお、所望の位置に最短経路で移動する場合、水上移動装置１０が停止した状態にて、スティック式操作部９３１を操作することによって、水上移動装置１０は、指定された方向に、略点の位置で方向転換してから、直進するように制御される。また、スティック式操作部９３１を押し倒して操作している状態で、押し倒す方向と押し倒す量とを調整することによって、任意の方向に任意の旋回半径で、水上移動装置１０を正確に旋回させることができる。

ボタン式操作部９３２は、例えば、図７（Ａ）に示すように複数であり、それぞれに各種のファンクションが割り当てられている。リモコン制御部９１は、押下されたボタン式操作部９３２を検出することで、当該ボタン式操作部９３２に割り当てられたファンクションを含む操作データを生成する。

リモコン制御部９１は、生成した操作データを、通信部９２に出力する。通信部９２は、操作データを、無線通信によって、水上移動装置１０の通信部３２に送信する。

このようなリモートコントローラ９０を用いることによって、ユーザは、各種の任意の移動経路で水上移動装置１０を走行するように、遠隔操作によって制御できる。

なお、上述の説明では、無人機としての実施形態を主に記載している。しかしながら、有人機としての実施形態では、操作部を水上移動装置１０に付属させることにより、水上移動装置１０の通信部およびリモートコントローラ９０は不要となる。この場合、本体１００には、人が搭乗する搭乗部が設けられており、当該搭乗部は操作部を有している。搭乗部は、屋根等があってもよいが、本体１００を人が搭乗可能な大きさ形成することによって、本体１００の上面１００Ｔを搭乗部として利用できる。そして、操作部としては、上述のスティック式操作部９３１およびボタン式操作部９３２の少なくとも一方を備えていればよく、特にスティック式操作部９３１を備えることによって、直感的な操作が可能になる。

次に、水上移動装置１０が所望の位置に最短経路で移動する場合における各走航状態での形状、走航制御について、図８、図９、図１０を用いて、より具体的に説明する。図８（Ａ）は、直進時の水上移動装置の外形を示す平面図であり、図８（Ｂ）は、その後面図であり、図８（Ｃ）は、その側面図である。図９（Ａ）は、左方向転換時の水上移動装置の外形を示す平面図であり、図９（Ｂ）は、その後面図であり、図９（Ｃ）は、その側面図である。図１０（Ａ）は、直進時且つ減速時の水上移動装置の外形を示す平面図であり、図１０（Ｂ）は、その後面図であり、図１０（Ｃ）は、その側面図である。

（直進時）
図８（Ａ）、図８（Ｂ）、図８（Ｃ）に示すように、直進時には、水上移動装置１０は、直進キール４１１Ｒ、４１１Ｌを本体１００の下側に突出させる。すなわち、直進キール４１１Ｒ、４１１Ｌの第１態様が選択される。

水上移動装置１０は、ブレーキキール４１２の平板面を本体１００の下面１００Ｂに当接させる。すなわち、ブレーキキール４１２の第３態様が選択される。

水上移動装置１０は、モータ２１２、２２２を駆動制御し、プロペラ２１１、２２１を回転させる。この際、プロペラ２１１の回転方向とプロペラ２２１の回転方向は同じであり、プロペラ２１１の回転速度とプロペラ２２１の回転速度は同じである。

このような直進キール４１１Ｒ、４１１Ｌおよびブレーキキール４１２の態様の選択と、モータ２１２、２２２およびプロペラ２１１、２２１の制御とを行うことによって、水上移動装置１０は、先端１０１から先の方向に直進する。

この際、第２部分１２０は、第１部分１１０の後方側に突出する。この構造により、先端１０１と後端１０２との距離は、第１側端１０３と第２側端１０４との距離よりも長くなる。したがって、前方からの水の抵抗よりも、側方からの水の抵抗を受けやすくなり、更に直進性が向上する。

なお、この第２部分１２０の移動動作と、直進キール４１１Ｒ、４１１Ｌの本体１００の下側への突出動作とを、リンクさせておくとよい。これにより、それぞれを個別に動作させる必要が無く、水上移動装置１０を直進用の形状に素早く変形することができる。

（方向転換時）
ここでは、左方向転換時を説明する。図９（Ａ）、図９（Ｂ）、図９（Ｃ）に示すように、左方向転換時には、水上移動装置１０は、直進キール４１１Ｒ、４１１Ｌを本体１００の内部に収容する。すなわち、直進キール４１１Ｒ、４１１Ｌの第２態様が選択される。

水上移動装置１０は、ブレーキキール４１２の平板面を本体１００の下面１００Ｂに当接させる。すなわち、ブレーキキール４１２の第３態様が選択される。このように、ブレーキキール４１２を本体１００の下面１００Ｂに当接させることによって、方向転換時の水の抵抗を少なくでき、より正確な方向転換が可能になる。

水上移動装置１０は、モータ２１２を駆動制御し、プロペラ２１１を回転させる。水上移動装置１０は、モータ２２２を停止制御し、プロペラ２２１を停止させる。なお、モータ２２２を通電しない場合も、本実施形態の停止制御に含まれる。

このような直進キール４１１Ｒ、４１１Ｌおよびブレーキキール４１２の態様の選択と、モータ２１２、２２２およびプロペラ２１１、２２１の制御とを行うことによって、水上移動装置１０は、制御を開始した略点の位置において、制御を開始した方位から、指定された角度だけ左方向転換する。

この際、第２部分１２０は、第１部分１１０の凹部に収容されており、本体１００は、平面視して円形となる。この構造により、本体１００は、水面の全方位に対して水の抵抗が同じになり、方向転換が容易になる。これにより、水上移動装置１０は、方向転換制御を開始した位置から殆ど前方に移動することなく、左方向転換できる。

また、プロペラ２２１を停止させず、プロペラ２１１と逆回転に制御してもよい。これにより、プロペラ２１１の回転速度を上げることなく、左方向転換の速度を向上できる。

（直進減速時）
図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）、図１０（Ｃ）に示すように、直進減速時には、水上移動装置１０は、直進キール４１１Ｒ、４１１Ｌを本体１００の下側に突出させる。すなわち、直進キール４１１Ｒ、４１１Ｌの第１態様が選択される。

水上移動装置１０は、ブレーキキール４１２を本体１００の下側に突出させる。すなわち、ブレーキキール４１２の第４態様が選択される。

水上移動装置１０は、モータ２１２、２２２を停止制御し、プロペラ２１１、２２１を停止させる。なお、モータ２１２、２２２を通電しない場合、または、プロペラ２１１，２２１を逆回転させる制御の場合も、本実施形態の停止制御に含まれる。

このような直進キール４１１Ｒ、４１１Ｌおよびブレーキキール４１２の態様の選択と、モータ２１２、２２２およびプロペラ２１１、２２１の制御とを行うことによって、水上移動装置１０は、直進しながら減速する。

この際、第２部分１２０は、第１部分１１０の後方側に突出する。この構造により、先端１０１と後端１０２との距離は、第１側端１０３と第２側端１０４との距離よりも長くなる。したがって、前方からの水の抵抗よりも、側方からの水の抵抗を受けやすくなり、減速時に、本体１００が不要に旋回することを抑制できる。

また、ブレーキキール４１２の突出量を調整することによって、減速の速度を調整できる。

このような減速制御を行うことによって、水上移動装置１０を所望の位置に高精度に停止させることができる。

そして、上述の、直進、方向転換、減速を組み合わせることによって、水上移動装置１０は、所望の位置に最短経路で移動できる。図１１は、本発明の実施形態に係る水上移動装置の移動経路の一例を示す平面図である。図１１には、設定移動経路と水上移動装置１０の実際の移動経路とを記載している。

図１１に示すように、設定移動経路では、位置Ａから位置Ｂまでの距離ＬＬ１の区間では、水上移動装置を直進させ、位置Ｂでは、水上移動装置を９０［°］に左方向転換させる。次に、位置Ｂから位置Ｃまでの距離ＬＬ２の区間では、水上移動装置を直進させ、位置Ｃでは、水上移動装置をψ［°］に右方向転換させる。

これに対し、上述の構成および制御を備えることによって、図１１に示すように、水上移動装置１０は、位置Ａから位置Ｂまでの距離ＬＬ１の区間では直進し、位置Ｂの直前で減速して、位置Ｂで停止し、９０［°］に左方向転換する。この際、位置Ｂにて、位置Ａ側と反対側の方向に移動（オーバーラン）することはなく、位置Ｂにて左方向に移動を開始する。

次に、水上移動装置１０は、位置Ｂから位置Ｃまでの距離ＬＬ２の区間では直進し、図示しない減速制御を行って位置Ｃで停止し、ψ［°］に右方向転換する。この際、位置Ｃにて、位置Ｂ側と反対側の方向に移動（オーバーラン）することはなく、位置Ｃにて左方向への方向転換を開始し、ψ［°］の方向転換後、移動を開始する。

このように、水上移動装置１０は、直進距離、方向転換角度等の移動経路に関するパラメータを任意の所望値に設定しても、この移動経路に沿って正確に移動することができる。

次に、水上移動装置１０が任意の方向に任意の旋回半径で旋回する場合における形状、走航制御について説明する。

旋回時には、水上移動装置１０は、直進キール４１１Ｒ、４１１Ｌを本体１００の内部に収容する。すなわち、直進キール４１１Ｒ、４１１Ｌの第２態様が選択される。

水上移動装置１０は、ブレーキキール４１２の平板面を本体１００の下面１００Ｂに当接させる。すなわち、ブレーキキール４１２の第３態様が選択される。

水上移動装置１０は、モータ２１２、２２２を駆動制御し、プロペラ２１１、２２１を回転させる。この際、プロペラ２１１の回転方向とプロペラ２２１の回転方向は同じであり、プロペラ２１１の回転速度とプロペラ２２１の回転速度は異なっている。ここで、回転速度を調整することによって、旋回方向と旋回半径を調整することができる。

このような直進キール４１１Ｒ、４１１Ｌおよびブレーキキール４１２の態様の選択と、モータ２１２、２２２およびプロペラ２１１、２２１の制御とを行うことによって、水上移動装置１０は、先端１０１から先の任意の方向に任意の旋回半径で旋回する。

この際、第２部分１２０は、第１部分１１０の凹部に収容されており、本体１００は、平面視して円形となる。この構造により、本体１００は、水面の全方位に対して水の抵抗が同じになり、旋回が容易になる。これにより、水上移動装置１０は、任意の方向に任意の旋回半径で正確に旋回できる。

次に、本発明の第２の実施形態に係る水上移動装置について、図を参照して説明する。図１２（Ａ）は、本発明の第２の実施形態に係る水上移動装置の旋回または方向転換時の外形を示す側面図であり、図１２（Ｂ）は、本発明の第２の実施形態に係る水上移動装置の直進時の外形を示す側面図である。

第２の実施形態に係る水上移動装置１０Ａは、第１の実施形態に係る水上移動装置１０に対して、直進キールの形状において異なる。水上移動装置１０Ａの他の構成は、水上移動装置１０と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。

直進キール４１１ＬＡは、本体１００の直径と略同じ長さである。なお、図示していないが、第１の実施形態に示した直進キール４１１Ｒ、４１１Ｌの関係と同様に、直進キール４１１ＬＡに対となる直進キールが存在し、この直進キールは、直進キール４１１ＬＡと同形状、同材質からなる。

このような構成であっても、水上移動装置１０Ａは、水上移動装置１０と同様に、所望の位置に最短経路または任意の移動経路に沿って正確に移動できる。

なお、上述の各実施形態では、推力発生部としてプロペラを用いる態様を示した。しかしながら、本体の先端と後端とを結ぶ直線方向（Ｘ軸に沿った方向）に沿って、本体を推進させる力を発生し、水中に配置されていないものであれば、本実施形態の推力発生部として利用することができる。

また、上述の各実施形態では、推力発生部を２個配置する態様を示したが、更に推力発生部を補助的に追加することも可能である。

また、上述の各実施形態では、直進キールの個数を２個、ブレーキキールの個数を１個とする態様を示した。しかしながら、直進キールの個数、ブレーキキールの個数は、これに限るものではなく、個数および配置は適宜設定できる。

また、上述の各実施形態では、水上を単に移動する水上移動装置を示した。しかしながら、水中探知用の超音波センサを取り付けてもよい。上述の水上移動装置は、水中にスクリューを備えていない。したがって、超音波センサがスクリューの泡等を検知せず、超音波センサは、魚、魚群、または、海底等の所望とする探知対象を確実に探知できる。また、魚または魚群を驚かせることがないので、魚または魚群の直上に近づいて、超音波探知を行うことができ、魚または魚群の探知精度を向上できる。

また、水上移動装置は、任意の移動経路を設定できるので、現在位置から所望位置までを最短距離で移動できる。超音波センサは、所望位置での探知を正確且つ素早く行うことができる。また、水上移動装置は、所望の探知経路に沿って正確に移動できるので、超音波センサは、探知経路上の所望位置にて、探知を正確に行うことができる。

また、水上移動装置は、上述のようにオーバーランしないので、複数の水上移動装置を所定間隔で配置しながら、隊列を組んで移動させることができる。この際、オーバランしないことにより、複数の水上移動装置を同時に旋回または方向転換させても、複数の水上移動装置の絶対方位に対する位置関係が崩れ難い。そして、このように、複数の水上移動装置がそれぞれの位置関係を保ちながら移動できることによって、複数の水上移動装置のそれぞれによる点での探知結果を合成して、面での探知結果を実現できる。

１：水上移動装置の制御システム
１０、１０Ａ：水上移動装置
３０：制御部
３１：動作制御部
３２：通信部
３３：方位算出部
９０：リモートコントローラ
９１：リモコン制御部
９２：通信部
１００：本体
１００Ｂ：下面
１００Ｔ：上面
１０１：先端
１０２：後端
１０３：第１側端
１０４：第２側端
１１０：第１部分
１２０：第２部分
２１１、２２１：プロペラ
２１２、２２２：モータ
２３１、２３２：カバー
４１１、４１１Ｌ、４１１Ｒ、４１１ＬＡ：直進キール
４１２：ブレーキキール
４２１、４２２：キール駆動部
９００：筐体
９３１：スティック式操作部
９３２：ボタン式操作部
ＰＯ：中心点
ＷＳ：水面

Claims (10)

1. 水面に浮かび、没水部の水平断面の形状が円形、略円形、または、５角以上の正多角形の形状を有する本体と、
   前記本体の上面側であって、前記没水部の重心点に対して略対称な位置に配置された第１推進力発生部および第２推進力発生部と、
   前記第１推進力発生部の推進力と前記第２推進力発生部の推進力とを個別に制御する制御部と、
   を備える、水上移動装置。
2. 請求項１に記載の水上移動装置であって、
   前記第１推進力発生部と前記第２推進力発生部とを結ぶ直線に対して垂直に配置された直進キールを備え、
   前記直進キールは、
   前記制御部によって制御され、
   前記本体の内部に収容される第１態様と、
   前記本体の下側に突出する第２態様と、の切り替えが可能である、
   水上移動装置。
3. 請求項２に記載の水上移動装置であって、
   前記本体の旋回または方向転換時には、前記第１態様であり、
   前記本体の直進時には、前記第２態様である、
   水上移動装置。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の水上移動装置であって、
   前記第１推進力発生部と前記第２推進力発生部とを結ぶ直線に対して平行に配置されたブレーキキールを備え、
   前記ブレーキキールは、
   前記制御部によって制御され、
   前記本体の内部に収容されるまたは前記本体に平板面が当接する第３態様と、
   前記本体の下側に突出する第４態様と、の切り替えが可能である、
   水上移動装置。
5. 請求項４に記載の水上移動装置であって、
   前記本体の減速時以外には、前記第３態様であり、
   前記本体の減速時には、前記第４態様である、
   水上移動装置。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の水上移動装置であって、
   前記本体は、独立気泡体からなる、
   水上移動装置。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の水上移動装置であって、
   前記第１推進力発生部および前記第２推進力発生部は、前記第１推進力発生部と前記第２推進力発生部とを結ぶ直線に対して平行な回転面を有するプロペラであり、
   前記制御部は、前記推進力として前記プロペラの回転数および回転方向を制御する、
   水上移動装置。
8. 請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の水上移動装置であって、
   前記制御部は、
   前記本体の方向転換時には、前記第１推進力発生部と前記第２推進力発生部の一方に推進力を発生させて、他方を停止または逆方向に推進力を発生させ、
   前記本体の直進時には、前記第１推進力発生部と前記第２推進力発生部の両方に同じ大きさおよび同じ方向に推進力を発生させ、
   前記本体の旋回時には、前記第１推進力発生部と前記第２推進力発生部とに同じ方向で異なる大きさの推進力を発生させる、
   水上移動装置。
9. 請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の水上移動装置であって、
   前記移動方向に対する操作を受け付ける操作部と、
   該操作部を有し、人が搭乗する搭乗部と、を備え、
   前記制御部は、前記搭乗部の前記操作部からの操作に応じて、前記第１推進力発生部および前記第２推進力発生部の制御を行う、
   水上移動装置。
10. 請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の水上移動装置と、
    前記移動方向に対する操作を受け付ける操作部を有し、前記水上移動装置に対して別体からなるリモートコントローラと、
    を備え、
    前記制御部は、前記リモートコントローラからの操作に応じて、前記第１推進力発生部および前記第２推進力発生部の制御を行う、
    水上移動装置の制御システム。

Images