JP2012051560A - Unmanned underwater vehicle and method for operating unmanned underwater vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、無人の水中航走体であって、該水中航走体が、制御装置によって、設定可能な制御情報に基づき制御可能である無人の水中航走体に関する。 The present invention relates to an unmanned underwater vehicle, which can be controlled by a control device based on control information that can be set.
さらに、本発明は、無人の水中航走体を制御装置によって、設定された制御情報に基づき制御して、特に前述した形式の無人の水中航走体を運転するための方法に関する。 The invention further relates to a method for controlling an unmanned underwater vehicle by means of a control device on the basis of set control information, in particular for driving an unmanned underwater vehicle of the type described above.
無人の水中航走体は、種々異なる水中作業に対する多数の可能性を見い出す。有人の水中航走体と異なり、無人のシステムはより大きな作業深さに到達することができ、ダイバまたは有人のシステムに対して過度に危険である環境において作業することができる。さらに、無人の水中航走体は、より大きな研究船によって事前に認知された大部分の任務を果たすことができる。これによって、無人の水中航走体は有人のシステムに比べて高いコスト利点を提供する。無人の水中航走体は、遠隔操舵される水中航走体(ROV=Remotely Operated Vehicle)と自律型の水中航走体(AUV=Autonomous Underwater Vehicle)とに大まかに分類することができる。遠隔制御される水中航走体(ROV)は、一般的に接続ケーブルを介して、たいてい人間のオペレータによって遠隔制御される。このオペレータは、たとえば、システムプラットフォーム、たとえば水上艦船の制御室から水中航走体に対する制御命令を設定する。 Unmanned underwater vehicles find numerous possibilities for different underwater operations. Unlike manned underwater vehicles, unmanned systems can reach greater working depths and can work in environments that are overly dangerous to divers or manned systems. In addition, unmanned underwater vehicles can perform most of the missions previously recognized by larger research vessels. As a result, unmanned underwater vehicles offer a high cost advantage over manned systems. Unmanned underwater vehicles can be roughly classified into remotely operated underwater vehicles (ROV = Remotely Operated Vehicle) and autonomous underwater vehicles (AUV = Autonomous Underwater Vehicle). Remotely controlled underwater vehicles (ROVs) are generally remotely controlled, usually by a human operator, via a connection cable. This operator sets control commands for the underwater vehicle from, for example, a control platform of a system platform, such as a surface ship.
自律型の水中航走体(AUV)はその各作業を人間のオペレータによる常時の監視なしに果たし、それどころか、設定された作業プログラムに従動する。自律型の水中航走体は固有の給電手段を有していて、作業の間に人間のオペレータとの通信を必要としない。作業プログラムの実施後、自律型の水中航走体は同じく自動的に浮上し、たとえば相応の引上げ装置を有する母船によって引き上げられる。自律型の水中航走体は、通常、適切なセンサ、たとえばソナーセンサを備えている。測定結果は記録されるかまたはケーブルレスで母船に伝送される。自律型の水中航走体は、特に水中での広域にわたるかもしくは広範囲の偵察のために適していて、一般的に水中の検出された対象物との接触なしに水中環境を調査する。 An autonomous underwater vehicle (AUV) performs its work without constant monitoring by a human operator, but rather follows a set work program. Autonomous underwater vehicles have their own power supply means and do not require communication with a human operator during work. After the execution of the work program, the autonomous underwater vehicle is also automatically lifted and lifted, for example, by a mother ship having a corresponding lifting device. Autonomous underwater vehicles usually have suitable sensors, such as sonar sensors. The measurement results are recorded or transmitted to the mother ship without cable. Autonomous underwater vehicles are particularly suitable for wide-area or wide-range reconnaissance underwater and generally investigate the underwater environment without contact with detected objects in the water.
遠隔操舵される水中航走体は、特にリアルタイム条件のもと、局所的に制限されたより詳細な調査を伴う作業のために使用される。水中航走体は、しばしば対象物にも、たとえば修繕目的のために作用しなければならない。 Remotely steered underwater vehicles are used for work with more detailed investigations that are locally limited, especially under real-time conditions. Underwater vehicles often have to act on objects as well, for example for repair purposes.
多数の水中作業、たとえばパイプラインのような沖合設備の検査および場合により修繕の際には、リアルタイム条件のもと、広域にわたる偵察または調査だけでなく、局所的に制限された作業も必要となる。しばしば、水中の鉛直な壁が調査されなければならない。この壁は水中での長さに相応して長い検査範囲にわたって調査され、損傷の確認時には、この損傷がより詳細に診断され、場合により修繕されなければならない。無人の水中航走体の所望される使用範囲は、たとえば通路壁、岸壁、矢板壁の検査を含めた港検査、特に水中壁の下方の浸食に関する港検査にもある。この港検査は船体の調査および場合により操作を含んでいてもよい。前述したような任務に対して、従来では、両航走体タイプが使用される。具体的な要求に応じて、自律型の水中航走体または遠隔制御される水中航走体が使用されるかまたは両航走体が、それぞれ1つの共通の作業の部分任務によって連続して使用される。 Numerous underwater operations, such as inspections of offshore equipment such as pipelines, and sometimes repairs, require not only extensive reconnaissance or investigation, but also locally restricted operations under real-time conditions . Often, vertical walls in the water must be investigated. This wall is investigated over a long inspection range corresponding to the length in water, and when the damage is confirmed, this damage must be diagnosed in more detail and possibly repaired. The desired range of use of unmanned underwater vehicles is also in port inspections, including for example inspection of passage walls, quay walls and sheet pile walls, in particular for erosion below the underwater walls. This port inspection may include hull inspection and possibly manipulation. For missions as described above, traditionally, both vehicle types are used. Depending on specific requirements, autonomous underwater vehicles or remotely controlled underwater vehicles are used, or both vehicles are used in succession, each with one common task part mission Is done.
無人の水中航走体の2つのタイプ、つまり、AUVならびにROVの提供は、機器手間の増加ひいては高いコストに繋がる。しばしばフル装備された複数の水中航走体が提供されなければならないことは別として、種々異なる航走体タイプに対して、一般的には、それぞれ異なる引上げシステムが提供されなければならず、これによって、両航走体タイプが作業の終了後に引き上げられ、たとえば母船の甲板にもたらされるようになっている。従来では、たいてい、自律型の水中航走体および遠隔操舵される水中航走体に対して、互いに異なる引上げシステムが使用される。複数の水中航走体と、これらに対応する引上げシステムとに対する高い機器手間は、通常、母船の甲板への機器の収納における難題に繋がる。特にデッキには、たいてい、ほとんどスペースが提供されていない。さらに、AUVだけでなくROVの提供は、無人の水中航走体のメンテナンスに対する著しい手間と、さらに、水中航走体および各引上げシステムのオペレータを訓練するための高い訓練手間とを招く。 The provision of two types of unmanned underwater vehicles, namely AUV and ROV, leads to an increase in equipment effort and consequently high costs. Apart from the fact that multiple fully equipped underwater vehicles often have to be provided, different lifting systems must generally be provided for different types of vehicles. By doing so, both vehicle types are lifted after the work is completed, for example on the deck of the mother ship. Conventionally, different pulling systems are usually used for autonomous underwater vehicles and remotely steered underwater vehicles. The high equipment effort for multiple underwater vehicles and the corresponding lifting systems usually leads to challenges in storing equipment on the deck of the mother ship. In particular, decks usually offer little space. Furthermore, the provision of ROV as well as AUV results in significant labor for maintenance of unmanned underwater vehicles and also high training effort for training operators of underwater vehicles and each lifting system.
したがって、本発明の課題は、無人の水中航走体による水中範囲の調査に対する手間を減少させることである。 Therefore, the subject of this invention is reducing the effort with respect to the investigation of the underwater range by an unmanned underwater vehicle.
この課題を解決するために本発明に係る無人の水中航走体では、該水中航走体が、自律運転モードまたは遠隔操舵運転モードで選択的に制御可能であり、前記自律運転モードでは、制御装置に、記憶素子からの事前に求められた内的な制御情報が設定可能であり、前記遠隔操舵運転モードでは、制御装置に、水中航走体の通信装置を介して外的な制御情報が設定可能であるようにした。 In order to solve this problem, in the unmanned underwater vehicle according to the present invention, the underwater vehicle can be selectively controlled in the autonomous operation mode or the remote steering operation mode. Internal control information obtained in advance from the storage element can be set in the device, and in the remote steering operation mode, external control information is transmitted to the control device via the underwater vehicle communication device. Enabled to set.
本発明に係る無人の水中航走体の有利な態様によれば、水中航走体が、運転モード選択手段を有しており、該運転モード選択手段によって、前記自律運転モードまたは前記遠隔操舵運転モードが調整可能である。 According to an advantageous aspect of the unmanned underwater vehicle according to the present invention, the underwater vehicle has an operation mode selection unit, and the autonomous operation mode or the remote steering operation is performed by the operation mode selection unit. The mode is adjustable.
本発明に係る無人の水中航走体の有利な態様によれば、運転モード選択手段が、外部から接近可能に水中航走体に配置されていて、マニュアル操作可能である。 According to the advantageous aspect of the unmanned underwater vehicle according to the present invention, the operation mode selection means is disposed on the underwater vehicle so as to be accessible from the outside and can be operated manually.
本発明に係る無人の水中航走体の有利な態様によれば、運転モード選択手段が、ケーブルレスの通信手段または接続ケーブルを介して遠隔制御可能である。 According to an advantageous aspect of the unmanned underwater vehicle according to the present invention, the operation mode selection means can be remotely controlled via a cableless communication means or a connection cable.
本発明に係る無人の水中航走体の有利な態様によれば、水中航走体が、接続ケーブルを接続するためのケーブル収容部を有している。 According to the advantageous aspect of the unmanned underwater vehicle according to the present invention, the underwater vehicle has a cable housing portion for connecting a connection cable.
本発明に係る無人の水中航走体の有利な態様によれば、運転選択手段と通信装置とが、ケーブルレスの共通の通信手段または共通の接続ケーブルに接続可能である。 According to an advantageous aspect of the unmanned underwater vehicle according to the present invention, the operation selection means and the communication device can be connected to a common cableless communication means or a common connection cable.
本発明に係る無人の水中航走体の有利な態様によれば、水中航走体が、その長手方向において働く主推進装置と、長手方向と異なる方向において働く少なくとも1つの操縦推進装置とを有している。 According to an advantageous aspect of the unmanned underwater vehicle according to the present invention, the underwater vehicle has a main propulsion device that operates in a longitudinal direction thereof and at least one steering propulsion device that operates in a direction different from the longitudinal direction. is doing.
本発明に係る無人の水中航走体の有利な態様によれば、操縦推進装置が、水中航走体の前部の領域に配置されている。 According to an advantageous aspect of the unmanned underwater vehicle according to the present invention, the steering propulsion device is arranged in the region of the front part of the underwater vehicle.
本発明に係る無人の水中航走体の有利な態様によれば、水中航走体が、制御可能な操作装置を有している。 According to an advantageous aspect of the unmanned underwater vehicle according to the present invention, the underwater vehicle has a controllable operating device.
本発明に係る無人の水中航走体の有利な態様によれば、水中航走体が、対象物の収容、搬送および/または格納のための収容装置を有している。 According to an advantageous aspect of the unmanned underwater vehicle according to the present invention, the underwater vehicle has a storage device for storing, transporting and / or storing objects.
さらに、前述した課題を解決するために本発明に係る方法では、水中航走体を自律運転モードまたは遠隔操舵運転モードで選択的に運転し、前記自律運転モードでは、制御装置に、記憶素子からの事前に求められた内的な制御情報を設定し、前記遠隔操舵運転モードでは、制御装置に、水中航走体の通信装置を介して外的な制御情報を設定するようにした。 Furthermore, in order to solve the above-described problems, in the method according to the present invention, the underwater vehicle is selectively operated in the autonomous operation mode or the remote steering operation mode, and in the autonomous operation mode, the control device includes a memory element. In the remote steering operation mode, external control information is set in the control device via the underwater vehicle communication device.
本発明に係る方法の有利な態様によれば、水中航走体の運転モード選択手段によって、前記自律運転モードまたは前記遠隔操舵運転モードを調整し、選択された運転モードを調整するかまたは運転モードを変換するために、対応する運転モード選択信号を発生させる。 According to an advantageous aspect of the method of the present invention, the operation mode selection means of the underwater vehicle adjusts the autonomous operation mode or the remote steering operation mode, and adjusts the selected operation mode or the operation mode. Is generated, a corresponding operation mode selection signal is generated.
本発明に係る方法の有利な態様によれば、運転モード選択手段をマニュアル操作する。 According to an advantageous aspect of the method according to the invention, the operating mode selection means is manually operated.
本発明に係る方法の有利な態様によれば、運転モード選択手段をケーブルレスにまたは接続ケーブルを介して遠隔制御する。 According to an advantageous embodiment of the method according to the invention, the operating mode selection means is remotely controlled without a cable or via a connection cable.
本発明に係る方法の有利な態様によれば、前記自律運転モードまたは前記遠隔操舵運転モードを、制御装置に対応させられた運転ソフトウェアの設定および/または作業プログラムの設定に基づき調整する。 According to an advantageous aspect of the method according to the present invention, the autonomous driving mode or the remote steering driving mode is adjusted based on the setting of the driving software and / or the setting of the work program corresponding to the control device.
本発明によれば、無人の水中航走体が自律運転モードまたは遠隔操舵運転モードで選択的に制御可能であることが提案されている。これによって、本発明に係る無人の水中航走体が自律的に作業することができるだけでなく、遠隔制御されて作業することもできる。これによって、広域にわたる偵察要求を伴う水中任務と同時にポイント的な調査、すなわち、局所的に制限された調査を、リアルタイム条件のもと、ただ1つの無人の水中航走体によって実施することができる。制御装置は水中航走体の運転装置を、設定された制御情報に基づき制御する。なお、運転装置とは、エネルギ供給装置、ナビゲーションおよび通信のための装置ならびに水中航走体を運転するために設けられた別の装置を意味している。制御情報に基づき、制御装置の運転ソフトウェアが、水中航走体の設定された操縦に対する運転装置の適切な手段を検出する。 According to the present invention, it is proposed that an unmanned underwater vehicle can be selectively controlled in an autonomous operation mode or a remote steering operation mode. As a result, the unmanned underwater vehicle according to the present invention can work not only autonomously but also remotely controlled. This allows point-by-point investigations, i.e. locally restricted investigations, as well as underwater missions with extensive reconnaissance requests to be carried out under real-time conditions by a single unmanned underwater vehicle. . The control device controls the driving device for the underwater vehicle based on the set control information. The driving device means an energy supply device, a device for navigation and communication, and another device provided for driving the underwater vehicle. Based on the control information, the driving software of the control device detects appropriate means of the driving device for the set maneuvering of the underwater vehicle.
自律運転モードでは、無人の水中航走体の制御装置に、記憶素子からの事前に求められた内的な制御情報が設定され、これによって、作業が自律運転モードでは人間のオペレータによる監視なしに内的な制御によって実施される。制御情報は、不変にプログラミングされた運転ソフトウェアの一部または具体的な作業プログラムの一部として制御装置に設定されていてよい。たとえば作業プログラムの範囲内での操縦が制御情報として格納されていてもよいし、割り当てられた事象の存在時の規定の制御手段の実施が事前に規定されてもよい。「インテリジェント」制御の範囲内では、たとえば水中航走体のセンサによって確認可能な規定の状況に対応させられた操縦、たとえば回避操縦に対する制御情報が設定されていてよい。この制御情報は、入力されるセンサ測定値を評価するための評価アルゴリズムも有している。有利には、対象物または調査したい建造物における損傷の発見のケースに対する広域にわたる水中偵察の範囲内では、作業の間、対象物のより詳細な検査を許容する操縦の即座のまたはのちの実施も提案されている。 In the autonomous operation mode, the control device for the unmanned underwater vehicle is set with the internal control information obtained in advance from the memory element, so that the work can be performed without monitoring by a human operator in the autonomous operation mode. Implemented by internal control. The control information may be set in the control device as part of the operation software programmed invariably or as part of a specific work program. For example, the maneuvering within the range of the work program may be stored as control information, or the implementation of the prescribed control means when the assigned event exists may be prescribed in advance. Within the range of “intelligent” control, for example, control information for a maneuver corresponding to a prescribed situation that can be confirmed by a sensor of the underwater vehicle, for example, an avoidance maneuver may be set. This control information also has an evaluation algorithm for evaluating the input sensor measurement value. Advantageously, within the scope of extensive underwater reconnaissance for cases of damage detection in an object or structure to be investigated, an immediate or later implementation of a maneuver that permits a more detailed inspection of the object during the work. Proposed.
遠隔操舵運転モードでは、制御装置に、水中航走体の通信装置を介して外的な制御情報が設定され、これによって、自体公知のROVによりリアルタイム条件のもと水中作業を実施することができる。 In the remote steering operation mode, external control information is set in the control device via the communication device of the underwater vehicle, so that underwater work can be performed under real-time conditions using a known ROV. .
有利には、水中航走体が運転モード選択手段を有しており、この運転モード選択手段によって、自律運転モードまたは遠隔操舵運転モードが必要に応じて調整可能となる。これによって、水中航走体を、具体的に果たしたい作業の要求に応じて、AUVまたはROVとして運転することができる。こうして、たとえば自律運転モードによるインターバルの間、たとえば水中に位置する壁の調査時に、水中航走体が、壁の調査したい作業範囲を迅速に巡察することができる。損傷の確認時には、水中航走体が遠隔制御運転モードに切り換えられる。遠隔操舵運転モードでは、オペレータが該当箇所を局所的に調査することができ、場合により、水中航走体によって修繕することができる。 Advantageously, the underwater vehicle has an operation mode selection means, which allows the autonomous operation mode or the remote steering operation mode to be adjusted as necessary. Thus, the underwater vehicle can be operated as an AUV or ROV according to a request for work to be specifically performed. Thus, for example, during an interval in the autonomous operation mode, for example, when investigating a wall located underwater, the underwater vehicle can quickly patrol the work range where the wall is desired to be investigated. When the damage is confirmed, the underwater vehicle is switched to the remote control operation mode. In the remote steering operation mode, the operator can locally investigate the corresponding part and, in some cases, can be repaired by the underwater vehicle.
運転モード選択手段は、選択された運転モード(自律運転/遠隔操舵運転)の調整または運転モードの間の変換のために、対応する運転モード選択信号を発生させる。この運転モード選択信号は、有利には制御装置に入力され、これによって、この制御装置が運転モード選択信号によって、内的なまたは外的な制御命令の今後の受信、この制御命令の処理および水中航走体の運転装置の相応の制御に調整されている。制御装置は運転装置を、選択された運転モードに応じて、内的に設定された制御情報(自律運転)または外的に設定された制御情報(遠隔操舵運転)に基づき、その運転ソフトウェアに基づき制御する。 The operation mode selection means generates a corresponding operation mode selection signal for adjustment of the selected operation mode (autonomous operation / remote steering operation) or conversion between operation modes. This operating mode selection signal is advantageously input to the control device, so that it can receive future internal or external control commands, process this control command and It is adjusted to the corresponding control of the driving device of the medium-sized vehicle. The control device determines whether the driving device is based on internally set control information (autonomous driving) or externally set control information (remote steering driving) according to the selected driving mode and based on the driving software. Control.
有利な態様では、運転選択手段が、外部から接近可能に水中航走体に配置されていて、マニュアル操作可能である。運転モード選択手段のマニュアル操作によって、本発明に係る無人の水中航走体を作業の開始前に、たとえば母船の甲板において、各作業に適した運転モードに簡単に調整することができる。運転選択手段はスイッチであってよい。このスイッチは、無人の水中航走体の胴体の外面に取り付けられていて、操作時に運転モード選択信号を水中航走体の内部に案内し、最終的に制御装置に案内する。 In an advantageous embodiment, the driving selection means is arranged on the underwater vehicle so as to be accessible from the outside and can be operated manually. By the manual operation of the operation mode selection means, the unmanned underwater vehicle according to the present invention can be easily adjusted to the operation mode suitable for each operation, for example, on the deck of the mother ship before the start of the operation. The operation selection means may be a switch. This switch is attached to the outer surface of the trunk of the unmanned underwater vehicle, and guides the operation mode selection signal to the inside of the underwater vehicle during operation, and finally guides it to the control device.
有利には、運転モード選択手段が、ケーブルレスの通信手段または接続ケーブルを介して遠隔制御可能である。これによって、運転モードを、作業の間、すなわち、水中航走体の着水後でも、必要に応じて遠隔制御に基づき変換することができる。また、運転モード選択手段の操作によって遠隔操舵運転を休止させることもでき、これによって、水中航走体がその偵察・巡察航行を自律運転において開始することができるかもしくは継続することができる。運転モードの切換のケーブルレスの遠隔制御は、有利には無線、音またはこれに類するものを介して行われる。 Advantageously, the operating mode selection means can be remotely controlled via cableless communication means or connecting cables. As a result, the operation mode can be changed based on remote control as needed even during work, that is, after the landing of the underwater vehicle. Further, the remote steering operation can be stopped by operating the operation mode selection means, whereby the underwater vehicle can start or continue its reconnaissance / cruising navigation in autonomous operation. The cableless remote control of the operation mode switching is preferably effected via radio, sound or the like.
有利には、水中航走体は、有利には光導波路ケーブルである接続ケーブルを接続するためのケーブル収容部を有している。このケーブル収容部は、有利には、水中航走体の後部の領域に配置されており、これによって、水中航走体が接続ケーブルを引っ張る。こうして、接続ケーブルが水中航走体によって固持され、損傷に対して防護される。ケーブル収容部と接続ケーブルとは、有利には差込み接続部として形成されており、これによって、接続ケーブルを簡単に水中航走体に適合させることができる。 Advantageously, the underwater vehicle has a cable housing for connecting a connection cable, which is preferably an optical waveguide cable. This cable housing is advantageously arranged in the rear region of the underwater vehicle so that the underwater vehicle pulls the connection cable. In this way, the connecting cable is held by the underwater vehicle and protected against damage. The cable housing and the connection cable are advantageously formed as plug-in connections so that the connection cables can be easily adapted to the underwater vehicle.
本発明の有利な態様では、外的な制御情報に対して運転選択手段および通信装置を接続するために、ケーブルレスの共通の通信手段または共通の接続ケーブルが使用される。共通の接続部材を介して、運転モードの遠隔制御される切換が行われるだけでなく、遠隔操舵運転では、水中航走体とシステムプラットフォーム、たとえば母船との間で通信が行われる。共通の接続ケーブルは、無人の水中航走体への給電のために使用されてもよく、これによって、遠隔操舵運転での無人の水中航走体の作業時に水中航走体の固有のエネルギ源が緩和されるかもしくは決して必要とならない。こうして、ROVとしての作業を必要に応じて即座にかつバッテリの使用なしに行うことができる。 In an advantageous aspect of the invention, a cableless common communication means or a common connection cable is used to connect the operation selection means and the communication device for external control information. Not only does the operation mode be remotely controlled via a common connection member, but also in the remote steering operation, communication is performed between the underwater vehicle and the system platform, for example, the mother ship. A common connection cable may be used to power the unmanned underwater vehicle, thereby providing a unique energy source for the underwater vehicle during remote steering operation. Is relaxed or never needed. Thus, the work as the ROV can be performed immediately and without using the battery as needed.
さらに、無人の水中航走体は、有利には自律運転モードの間でも、ケーブルレスの共通の通信手段または共通の接続ケーブルを介して母船と通信する。通信は、有利には遠隔制御要求に対して、情報をシステムプラットフォームに伝送するために使用される。たとえば遠隔制御によって、情報を提供するための設定可能なプログラムを作動させる信号を制御ユニットに供給することができる。無線ブイまたはトランスポンダを制御するための操縦または連行された無線ブイの解離も設定されていてよく、これによって、情報が高い伝送レートでシステムプラットフォームに伝送される。 Furthermore, the unmanned underwater vehicle preferably communicates with the mother ship via a common cableless communication means or a common connection cable, even during autonomous operation mode. Communications are preferably used to transmit information to the system platform for remote control requests. For example, by remote control, a signal can be provided to the control unit to activate a configurable program for providing information. Dissociation of maneuvered or entrained radio buoys for controlling radio buoys or transponders may also be set up so that information is transmitted to the system platform at a high transmission rate.
本発明の別の有利な態様では、自律運転モードまたは遠隔操舵運転モードが、水中航走体の、記憶された運転ソフトウェアの設定および/または特殊な作業に対してファイルされた作業プログラムの設定に基づき選択的に調整される。このために、有利には記憶素子が、運転ソフトウェアの設定に対応して運転モード変換信号の供給を行うことができる。特に制御装置がセンサ測定値に基づき、遠隔操舵運転への切換が設定されている規定の状況の存在を認識した場合には、自律運転から遠隔操舵運転への切換を行うことができる。運転ソフトウェアまたは作業プログラムによる運転モードの直接的な切換に対して択一的には、制御装置が運転モード変換を間接的に開始し、システムプラットフォームにおいて要求し、これによって、オペレータが直接的な運転モード変換を行うかもしくは行うことができる。 In another advantageous aspect of the present invention, the autonomous driving mode or the remote steering driving mode is used for setting a stored driving software and / or setting a work program filed for a special operation of the underwater vehicle. Selectively adjusted. For this reason, the storage element can advantageously supply the operation mode conversion signal in accordance with the setting of the operation software. In particular, when the control device recognizes the existence of a prescribed situation in which switching to remote steering operation is set based on the sensor measurement value, switching from autonomous driving to remote steering driving can be performed. As an alternative to direct switching of operating modes by operating software or work program, the controller initiates the operating mode conversion indirectly and requests in the system platform, which allows the operator to Mode conversion or can be done.
本発明の有利な態様では、水中航走体が、その長手方向において働く主推進装置と、長手方向と異なる方向において働く少なくとも1つの操縦推進装置とを有している。こうして、本発明に係る無人の水中航走体を遠隔操舵運転モードの間に制御室での人間のオペレータの制御命令によって正確に位置決めすることができ、これによって、リアルタイム条件下での精密な調査または修繕が行われる。 In an advantageous aspect of the invention, the underwater vehicle has a main propulsion device that works in its longitudinal direction and at least one steering propulsion device that works in a direction different from the longitudinal direction. In this way, the unmanned underwater vehicle according to the present invention can be accurately positioned by the control command of the human operator in the control room during the remote steering operation mode, thereby enabling precise investigation under real-time conditions. Or repairs are made.
有利には、操縦推進装置が、水中航走体の前部の領域に設けられていて、これによって、場合により、主推進装置と適切に調和されて、水中航走体の改善されたナビゲーションを可能にする。左右推進装置は、有利には胴体の両側への左右推進装置として設けられている。択一的または付加的には、操縦推進装置として垂直推進装置が設けられていてよい。 Advantageously, a maneuvering propulsion device is provided in the area of the front of the underwater vehicle, so that, in some cases, properly harmonized with the main propulsion device, improved navigation of the underwater vehicle is achieved. enable. The left and right propulsion device is preferably provided as a left and right propulsion device on both sides of the fuselage. Alternatively or additionally, a vertical propulsion device may be provided as a steering propulsion device.
有利には、水中航走体が、制御可能な操作装置、有利にはロボットアームを有しており、これによって、特に遠隔操舵運転モードにおいて操作任務、たとえば修繕を実施することができる。 Advantageously, the underwater vehicle has a controllable operating device, preferably a robot arm, so that it is possible to carry out operating tasks, for example repairs, especially in the remote steering mode.
別の態様では、水中航走体が、対象物の収容、搬送および/または格納のための収容装置を有している。このような対象物は、たとえば装薬であってもよいし、作業範囲で採集されて操作装置によって収容装置の内部にもたらされる試料であってもよい。 In another aspect, the underwater vehicle has a storage device for storing, transporting and / or storing an object. Such an object may be a charge, for example, or may be a sample collected in the working range and brought into the storage device by the operating device.
以下に、本発明を実施するための形態を図面につき詳しく説明する。 In the following, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1には、無人の水中航走体1が示してある。この水中航走体1は耐圧性の胴体2を備えている。この胴体2には、水中航走体1の種々異なる運転装置、たとえばエネルギ供給、通信およびナビゲーション(航行指示)のための装置および推進のための装置が配置されている。詳しく図示していない運転装置は、水中航走体1の制御装置3によって、設定可能な制御命令に基づき制御される。さらに、水中航走体1は適切なセンサ、たとえばソナーセンサを有している。このセンサの測定結果は制御装置3によって運転装置の制御、たとえばナビゲーションのために使用される。
FIG. 1 shows an unmanned
無人の水中航走体1はその後部5の領域に主推進装置4を有している。この主推進装置4は水中航走体1の長手方向6において働く。水中航走体1は主推進装置4に対して付加的に操縦推進装置7を有している。この操縦推進装置7は、長手方向6と異なる方向において働き、水中航走体1の作業の間、具体的な使用箇所への正確な位置決めを可能にする。操縦推進装置7は、図示の実施の形態では、左右推進装置として形成されていて、水中航走体1の前部8の領域に配置されている。有利には、胴体2の両側にそれぞれ操縦推進装置7が配置されている。左右推進装置に対して択一的または付加的には、操縦推進装置7として1つまたはそれ以上の垂直推進装置が設けられていてよい。
The unmanned
無人の水中航走体1は、自律運転モードまたは遠隔操舵運転モードで選択的に運転可能である。遠隔操舵運転モードでは、制御装置3に対する制御情報が人間のオペレータによって設定される。制御情報は、オペレータによるガイドのもと水中航走体1によってリアルタイムで実施される具体的な操縦を実施するための制御命令であってよい。このためには、水中航走体1が、有利には光導波路ケーブルである接続ケーブル9を介してシステムプラットフォームに接続されている。このシステムプラットフォームは、図示の実施の形態では、母船10、つまり、水上艦船である。システムプラットフォームは、図示していない別の実施の形態では、不動であるかまたは母船としての潜水艦によって形成される。
The unmanned
接続ケーブル9に対して択一的には、ケーブルレスの通信手段が設けられていてよい。この形態では、通信装置11がケーブルレスに無線、音またはこれに類するものによってシステムプラットフォームと通信する。
As an alternative to the
接続ケーブル9は水中航走体1の通信装置11に接続可能であり、これによって、遠隔操舵運転モードにおいて制御装置3に接続ケーブル9と通信装置11とを介して外部制御命令または別の制御情報が設定可能となる。また、通信装置11を介して、水中航走体1が情報、たとえば画像情報を母船10に提供し、これによって、遠隔操舵運転モードにおいて、操縦をリアルタイム条件のもと遠隔制御することができる。
The
接続ケーブル9を接続するためには、水中航走体1がケーブル収容部12を有している。このケーブル収容部12は、接続ケーブル9を簡単に適合させるために差込み接続部として形成されている。接続ケーブル9を適合させるためには、この接続ケーブル9の端部が矢印方向でケーブル収容部12内に導入され、通信装置11に信号伝送接続される。ケーブル収容部12は、有利には、水中航走体1の後部5の領域に配置されており、これによって、作業の間、接続ケーブル9が水中航走体1によって引っ張られる。
In order to connect the
無人の水中航走体1の自律運転モードでは、制御装置3に、記憶素子13からの事前に求められた内的な制御情報が設定される。これによって、水中航走体1を自律的に、すなわち、システムプラットフォームおよび人間のオペレータから独立して操作することができる。制御情報は、プログラミングされた運転ソフトウェアおよび/または作業プログラミングによって設定され、作業の基本的なパラメータに関する制御情報だけでなく、具体的に予見可能ではないものの、規定可能な種類の事象における操縦に対する制御命令も含んでいる。たとえば、回避操縦に対する制御命令と、より詳細な局所的な調査のために、水中航走体1の設定された巡察を(一時的に)変更するための制御情報とが設けられている。
In the autonomous operation mode of the unmanned
選択的に自律運転可能であるかまたは遠隔操舵運転可能である水中航走体1によって、従来の自律型の水中航走体(AUV)の利点と、従来の遠隔操舵される水中航走体(ROV)の利点とが、ただ1つの水中航走体1にまとめられている。この水中航走体1は自律型の水中航走体(AUV)または遠隔操舵される水中航走体(ROV)として多角的に使用可能である。
The
自律運転モードまたは遠隔操舵運転モードで選択的に運転可能である本発明に係る水中航走体1の有利な使用目的は、港設備、たとえば矢板壁の水中検査、特に港壁または矢板壁の下方の浸食に関する水中検査である。別の使用目的は、船体または通路壁、たとえばパイプラインの検査であるかまたは水中航走体1が自律運転でAUVとして、調査したい対象物をより長い区間にわたって巡察し、特に関心のある箇所でROVとして遠隔操舵運転でより詳細な検査を実施するような別のあらゆる使用例である。
An advantageous use purpose of the
運転モードの選択的な調整もしくは自律運転モードと遠隔操舵運転モードとの間の変換のためには、水中航走体1が運転モード選択手段15を有している。この運転モード選択手段15は、選択された運転モードを調整するために、対応する運転モード選択信号14を発生させ、制御装置3に設定する。図1に示した実施の形態では、運転選択手段15が、マニュアル操作可能な運転モードスイッチとして形成されている。この運転モードスイッチは、外部から接近可能に水中航走体1の胴体2に配置されている。
The
水中航走体1は、水中での操作任務、たとえば修繕作業を実施するための制御可能な操作装置16を有している。この操作装置16は、有利には、制御装置3によって制御されるロボットアームである。このロボットアームは、図示の実施の形態では、前部8の領域に配置されている。しかし、図示していない別の実施の形態では、更なる操作装置16または別の操作装置16が水中航走体1の別の領域に配置されていてもよい。ロボットアームによって、特に遠隔操舵運転において、正確に制御可能な操作任務、たとえば修繕作業または収容装置17内に格納することができる試料の採集を実施することができる。収容装置17は、対象物、たとえば装薬の搬送および/または格納のために使用されてもよい。
The
自律運転でまたは遠隔操舵運転モードで選択的に運転可能である本発明に係る水中航走体1によって、従来の自律型の水中航走体(AUV)および遠隔操舵される水中航走体(ROV)の全使用範囲をただ1つの水中航走体1でカバーすることができる。また、水中航走体1を水中に放ち、作業後に引き上げるためには、母船10の甲板に設けられたただ1つの引上げ装置18で十分である。ただ1つの水中航走体1と、これに対応した引上げ装置18とによって、水中航走体1と引上げ装置18との取扱いに対する訓練手間と、母船10の甲板におけるスペース要求とが、複数の航走体タイプによる従来の解決手段と比較して著しく減少させられている、つまり、約半分にされてる。より僅かな機器・訓練手間と、減少させられたスペース要求とによって、水中範囲の調査に対するコストが著しく削減されている。
A conventional underwater vehicle (AUV) and a remotely steered underwater vehicle (ROV) can be selectively operated by the
図2には、別の無人の水中航走体1’の実施の形態が示してある。それぞれ同一の特徴または構成部材には、図1と同じ符号が使用してある。水中航走体1’は、以下に詳しく説明する違いを除いて、図1に示した水中航走体1の構造に対応している。
FIG. 2 shows another embodiment of an unmanned underwater vehicle 1 '. The same reference numerals as in FIG. 1 are used for the same features or components. The
図2に示した水中航走体1’は、図1に示したマニュアル操作可能な運転モードスイッチの代わりに、遠隔制御可能な運転モード選択手段15’を有している。この遠隔制御可能な運転モード選択手段15’は、図示の実施の形態では、受信器である。この受信器は、運転モードの変換または調整の意思に対応した遠隔制御信号に応答する。水中航走体1’の運転モードの変換を行うためには、たとえば母船から制御信号が、たとえば音または無線またはこれに類する形式で供給される。遠隔制御信号の受信時には、運転選択手段15’の受信器が応答し、これによって、制御装置3に運転モード選択信号14が供給される。運転選択手段15’と通信装置11とは、図示していない実施の形態では、ケーブルレスの共通の通信手段に接続されている。
The
図示していない実施の形態では、遠隔制御される運転選択手段が接続ケーブルを介して遠隔制御可能となる。この遠隔制御のための接続ケーブルは、有利には光導波路ケーブルである。遠隔制御のための接続ケーブルは、有利な実施の形態では、遠隔制御運転でのシステムプラットフォームとの通信に用いられる水中航走体1’の接続ケーブル9である。したがって、運転選択手段15’と通信装置11とが共通の接続ケーブル9に接続されており、これによって、構造的な手間が減少させられている。
In the embodiment not shown, the operation selection means to be remotely controlled can be remotely controlled via the connection cable. The connection cable for remote control is preferably an optical waveguide cable. The connection cable for remote control is in an advantageous embodiment the
図3には、さらに別の無人の水中航走体1’’の実施の形態が示してある。それぞれ同一の特徴または構成部材には、図1および図2と同じ符号が使用してある。水中航走体1’’は、以下に詳しく説明する違いを除いて、図1に示した水中航走体1の構造に対応している。
FIG. 3 shows another embodiment of the unmanned
図3に示した無人の水中航走体1’’では、自律運転モードまたは遠隔操舵運転モードが、水中航走体1’’の運転ソフトウェア19の設定および/または作業プログラムの設定に基づき調整される。自律運転と遠隔制御運転との間の運転モードの変換のための情報は、この実施の形態では、制御装置3に設定されている制御情報の一部である。
In the unmanned
運転ソフトウェア19もしくは設定された作業プログラムは、制御装置3がアクセスする記憶素子13にファイルされている。この記憶素子13は制御装置3の一部であってよい。
The
運転ソフトウェア19は、規定の作業に対して個別に作成されて記憶された作業プログラムによって万が一の運転モード変換に関して実現することができる。作業プログラムの設定に準じた運転モードの間の切換時には、たとえば運転モード変換の時点または運転モード変換の順序が、水中航走体1’’の一連のプログラミングされた操縦に設定されている。
The
運転ソフトウェア19による運転モードの調整に際して、運転ソフトウェア19が水中航走体1’’の測定装置の結果に基づき、それぞれ現在の運転モードと異なる運転モードへの変換が設定された規定の状況の存在を検出した場合には、有利には作業の間に運転モードが変換される。インテリジェント運転ソフトウェアは、可能な運転モード変換に関するセンサ装置の連続的に入力される測定値を評価する。このためには、運転ソフトウェア19が相応の評価アルゴリズムを有している。この評価アルゴリズムは作業プログラムによって規定することができるかもしくは実現することができる。
When the operation mode is adjusted by the
前述した図面の説明、特許請求の範囲および明細書冒頭に記載した全ての特徴は個々に使用可能でもあり、任意に互いに組み合わせて使用可能でもある。したがって、本発明の開示内容は、説明したかもしくは請求した特徴の組合せに限定されるものではない。それどころか、あらゆる特徴の組合せが開示されているものと見なすことができる。 All of the features described in the above description of the drawings, the claims and the specification can be used individually or in any combination. Accordingly, the disclosure of the present invention is not limited to the combinations of features described or claimed. On the contrary, any combination of features can be considered disclosed.
1,1’,1’’ 水中航走体
2 胴体
3 制御装置
4 主推進装置
5 後部
6 長手方向
7 操縦推進装置
8 前部
9 接続ケーブル
10 母船
11 通信装置
12 ケーブル収容部
13 記憶素子
14 運転モード選択信号
15,15’ 運転モード選択手段
16 操作装置
17 収容装置
18 引上げ装置
19 運転ソフトウェア
1, 1 ′, 1 ″
Claims (15)
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