特許 7148266 自律型無人潜水機を用いた作業方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-09-27

(45)【発行日】2022-10-05

(54)【発明の名称】自律型無人潜水機を用いた作業方法

(51)【国際特許分類】

   B63C 11/00 20060101AFI20220928BHJP

   B63C 11/48 20060101ALI20220928BHJP

   B63B 49/00 20060101ALI20220928BHJP

   B63B 45/08 20060101ALI20220928BHJP

【ＦＩ】

B63C11/00 C

B63C11/48 D

B63B49/00 Z

B63B45/08

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2018085821

(22)【出願日】2018-04-26

(65)【公開番号】P2019189112

(43)【公開日】2019-10-31

【審査請求日】2021-02-12

(73)【特許権者】

【識別番号】000000974

【氏名又は名称】川崎重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000556

【氏名又は名称】特許業務法人 有古特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】向田 峰彦

(72)【発明者】

【氏名】岡矢 紀幸

(72)【発明者】

【氏名】福井 厚市

(72)【発明者】

【氏名】立浪 史貴

(72)【発明者】

【氏名】加賀 裕樹

【審査官】福田 信成

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１６－５２６１４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０５８４４１５９（ＵＳ，Ａ）

【文献】特許第２８９８０５０（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】特許第４７７９８１０（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】特開２０１１－１４３９０７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６３Ｃ １１／００

Ｂ６３Ｃ １１／４８

Ｂ６３Ｂ ４９／００

Ｂ６３Ｂ ４５／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

水中または水底に位置する作業対象物と帰還先との間で自律型無人潜水機を往復させながら、前記自律型無人潜水機を用いて前記作業対象物について作業する、自律型無人潜水機を用いた作業方法であって、
自律型無人潜水機を前記作業対象物に沿って航走させながら、前記自律型無人潜水機が有する作業装置で前記作業対象物について作業するステップと、
トランスポンダを投下して水底に沈めるステップと、
前記自律型無人潜水機を前記帰還先に向けて航走させるステップと、
水底に沈めた前記トランスポンダを利用した音響測位により得られた情報に基づいて、前記自律型無人潜水機を前記帰還先から、前記作業対象物についての作業を中断した作業中断位置の近傍まで航走させ、前記作業対象物についての作業を再開するステップと、を有し、
前記トランスポンダを投下するステップにおいて、下記条件(i)～(iii)の少なくとも１つが満たされたときに、前記トランスポンダを投下する、自律型無人潜水機を用いた作業方法。
(i)前記自律型無人潜水機のバッテリ残量が設定値を下回ったとき
(ii)前記自律型無人潜水機の移動距離が所定の距離を上回ったとき
(iii)前記自律型無人潜水機が行う作業に所定のデータの記憶が含まれる場合、前記自律型無人潜水機が記憶可能なデータ残容量が、設定量を下回ったとき

【請求項2】

前記トランスポンダを投下するステップにおいて、作業の中断を予定する位置の近傍または作業を中断した位置の近傍に向けて投下する、請求項１に記載の自律型無人潜水機を用いた作業方法。

【請求項3】

前記自律型無人潜水機を前記帰還先に向けて航走させるステップの前に、水底に沈めた前記トランスポンダを利用した音響測位により得られた情報に基づいて、前記作業対象物についての作業を中断した作業中断位置を記憶するステップを有する、請求項１または２に記載の自律型無人潜水機を用いた作業方法。

【請求項4】

前記自律型無人潜水機の上方を航行する水上船で、前記帰還先としての水中ステーションを曳航するステップを有し、
前記トランスポンダを投下するステップにおいて、前記水上船、前記水中ステーションまたは前記自律型無人潜水機から前記トランスポンダを投下する、請求項１～３のいずれか１項に記載の自律型無人潜水機を用いた作業方法。

【請求項5】

前記作業対象物についての作業を再開するステップの後に、前記トランスポンダを水上に浮上させるステップを有する、請求項１～４のいずれか１項に記載の自律型無人潜水機を用いた作業方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、自律型無人潜水機を用いた、例えば検査等の作業方法に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、海底に敷設された海底パイプラインの検査や、海底地形図の作成等の水中での作業を行うための装置として、内蔵バッテリを動力源として水中を自律航走する自律型無人潜水機（ＡＵＶ：Autonomous Underwater Vehicle。以下、ＡＵＶともいう。）の開発が進められている（例えば特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第５８０６５６８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、ＡＵＶを用いて水中作業を行う場合、例えばＡＵＶの内蔵バッテリの充電や、作業途中段階までにＡＵＶが取得したデータの確認、ＡＵＶが備える作業装置の取り替えなど様々な理由により、ＡＵＶに作業を中断させて、水上船または水中ステーションに一旦帰還させることが想定される。この場合、作業対象物と帰還先との間でＡＵＶを往復させながら作業を進めることになる。

【0005】

帰還先から作業対象物における作業中断位置近傍に向けてＡＵＶを航走させる方法としては、ＡＵＶに搭載された慣性航法装置（ＩＮＳ：Inertial Navigation System。）により帰還前のＡＵＶの位置と方位（すなわち、作業を中断したＡＵＶの位置と方位）を測定し、帰還先からＡＵＶを当該測定した位置に戻すことが考えられる。ところが、慣性航法装置の位置情報は、時間と共に計測される誤差が累積するため、慣性航法装置を用いた位置計測では、帰還先から作業対象物の作業中断位置近傍に向けて精度良くＡＵＶを航走させることが非常に困難である。

【0006】

そこで、本発明は、水中または水底に位置する作業対象物と帰還先との間でＡＵＶを往復させながら作業対象物について作業する作業方法において、帰還先から作業対象物の作業中断位置近傍に向けて精度良くＡＵＶを航走させることができる、ＡＵＶを用いた作業方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するために、本発明に係るＡＵＶを用いた作業方法は、水中または水底に位置する作業対象物と帰還先との間でＡＵＶを往復させながら、前記ＡＵＶを用いて前記作業対象物について作業する、ＡＵＶを用いた作業方法であって、ＡＵＶを前記作業対象物に沿って航走させながら、前記ＡＵＶが有する作業装置で前記作業対象物について作業するステップと、トランスポンダを投下して水底に沈めるステップと、前記ＡＵＶを前記帰還先に向けて航走させるステップと、水底に沈めた前記トランスポンダを利用した音響測位により得られた情報に基づいて、前記ＡＵＶを前記帰還先から、前記作業対象物についての作業を中断した作業中断位置の近傍まで航走させ、前記作業対象物についての作業を再開するステップと、を有する。

【0008】

上記の作業方法によれば、トランスポンダを投下して水底に沈めた後に、ＡＵＶに作業を帰還先に向けて航走させ、当該トランスポンダを利用した音響測位により得られた情報に基づいて、ＡＵＶを帰還先から作業中断位置近傍まで航走させる。このため、帰還先から作業対象物の作業中断位置近傍に向けて精度良くＡＵＶを航走させることができる。

【0009】

上記の作業方法は、前記トランスポンダを投下するステップにおいて、作業の中断を予定する位置の近傍または作業を中断した位置の近傍に向けて投下してもよい。この作業方法によれば、ＡＵＶを帰還先から水底のトランスポンダに向けて航走させれば、容易にＡＵＶを作業中断位置近傍まで航走させることができる。

【0010】

上記の作業方法は、前記ＡＵＶを前記帰還先に向けて航走させるステップの前に、水底に沈めた前記トランスポンダを利用した音響測位により得られた情報に基づいて、前記作業対象物についての作業を中断した作業中断位置を記憶するステップを有してもよい。この作業方法によれば、トランスポンダが着底した位置が作業中断位置から離れている場合でも、帰還先からＡＵＶを作業中断位置近傍まで航走させることを可能にする。

【0011】

上記の作業方法は、前記ＡＵＶの上方を航行する水上船で、前記帰還先としての水中ステーションを曳航するステップを有し、前記トランスポンダを投下するステップにおいて、前記水上船、前記水中ステーションまたは前記ＡＵＶから前記トランスポンダを投下してもよい。

【0012】

上記の作業方法は、前記トランスポンダを投下するステップにおいて、下記条件(i)～(iii)の少なくとも１つが満たされたときに、前記トランスポンダを投下してもよい。
(i)前記ＡＵＶのバッテリ残量が設定値を下回ったとき
(ii)前記ＡＵＶの移動距離が所定の距離を上回ったとき
(iii)前記ＡＵＶが行う作業に所定のデータの記憶が含まれる場合、前記ＡＵＶが記憶可能なデータ残容量が、設定量を下回ったとき

【0013】

上記の作業方法は、前記作業対象物についての作業を再開するステップの後に、前記トランスポンダを水上に浮上させるステップを有してもよい。この作業方法によれば、作業対象物についての作業を再開させた後に、水底に沈んだトランスポンダを水上に浮上させるため、当該トランスポンダを水上船から回収することができる。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、水中または水底に位置する作業対象物と帰還先との間でＡＵＶを往復させながら作業対象物について作業する作業方法において、帰還先から作業対象物の作業中断位置近傍に向けて精度良くＡＵＶを航走させることができる、ＡＵＶを用いた作業方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】第１実施形態に係る作業方法を実施する作業システムの概略構成図である。

【図2】第１実施形態に係る作業方法における、パイプライン検査の流れを示すフローチャートである。

【図3】第１実施形態に係る作業方法における、ＡＵＶが作業中断位置から水中ステーションに向かって航走する流れを説明する模式図である。

【図4】第１実施形態に係る作業方法における、ＡＵＶが水中ステーションから作業中断位置へと航走し検査を再開する流れを説明する模式図である。

【図5】第２実施形態に係る作業方法における、パイプライン検査作業の流れを示すフローチャートである。

【図6】第２実施形態に係る作業方法における、ＡＵＶが作業中断位置から水上船に向かって航走する流れを説明する模式図である。

【図7】第２実施形態に係る作業方法における、ＡＵＶが水上船から作業中断位置へと航走し検査を再開する流れを説明する模式図である。

【図8】変形例に係る作業方法における、ＡＵＶからの投下用トランスポンダを示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

（第１実施形態）
以下、図面を参照しながら、本発明の第１実施形態に係る作業方法について説明する。

【0017】

（作業システムの構成）
図１は、第１実施形態に係る作業方法を実施する作業システム１００の概略構成図である。本実施形態の作業システム１００は、ＡＵＶ１、水上船２、および水中ステーション３を備える。本実施形態の作業システム１００は、海底において例えば数十キロあるいは数百キロに亘って敷設された海底パイプライン（以下、「パイプライン」と呼ぶ。）Ｌ（図３および図４参照）について、その全長に亘ってＡＵＶ１を用いて検査作業を行うシステムである。

【0018】

ＡＵＶ１は、パイプラインＬに沿って航走しながら、パイプラインＬを検査する。ＡＵＶ１は、図略のボディを有する。ＡＵＶ１のボディには、推進装置１１、対象物検出装置１２、検査装置１４、受電装置１５、バッテリ１６、音響測位装置１７、および音響通信装置１８が設けられている。

【0019】

推進装置１１は、ＡＵＶ１のボディを水中で移動させる推力を発生させる。推進装置１１は、例えばＡＵＶ１のボディを前方へ移動させるための主推進用スラスタ、ＡＵＶ１のボディを上下方向に移動させるための垂直スラスタ、ＡＵＶ１のボディを左右方向に移動させるための水平スラスタなど、複数の推進器およびＡＵＶ１の進路を変更する舵装置を含む。ただし、推進装置１１は、これに限定されず、例えば推力を発生させる方向を変更可能な首振り式のスラスタを有していてもよい。

【0020】

対象物検出装置１２は、作業対象物であるパイプラインＬを検出して、当該パイプラインＬの近傍に位置するＡＵＶ１のボディとパイプラインＬとの位置関係を示す作業対象物情報を取得する。そして、制御装置１３は、ＡＵＶ１のボディがパイプラインＬに対して一定の範囲内にある状態を維持しながらＡＵＶ１が当該パイプラインＬに沿って航走するように、対象物検出装置１２により取得した作業対象物情報に基づいて、推進装置１１を制御する。

【0021】

対象物検出装置１２は、例えばマルチビームソーナである。対象物検出装置１２は、例えばＡＵＶ１のボディの前側下部に設けられ、ＡＵＶ１の中距離前方のパイプラインＬの曲がり具合やパイプラインＬ上の異物の有無に関する情報を、作業対象物情報として取得する。ただし、対象物検出装置１２は、マルチビームソーナでなくてもよく、ＡＵＶ１がパイプラインＬを辿りながら航走することを可能にする情報を取得できるものであればよい。例えば対象物検出装置１２は、形状把握用レーザでもよいし、マルチビームソーナと形状把握用レーザの双方を含んでもよい。また、対象物検出装置１２が設けられる位置や個数も特に限定されない。

【0022】

検査装置１４は、作業対象物であるパイプラインＬを検査するための装置である。本実施形態では、検査装置１４は、パイプラインＬの上面または側面を撮像する撮像用カメラ（例えばテレビカメラ）である。ＡＵＶ１のボディには、上述の制御装置１３により制御される可動アームが設けられており、検査装置１４は、当該可動アームの先端に設けられる。検査装置１４である撮像用カメラで撮像した映像データは、作業者が目視検査するための検査データ（作業データ）として利用される。検査装置１４は、本発明の「作業装置」に相当する。

【0023】

なお、検査装置１４は、撮像用カメラに限定されない。検査装置１４は、撮像用カメラの代わりにまたは撮像用カメラに加えて、例えばパイプラインＬの全長に亘って防食処置（例えば防食塗装）の劣化の程度を検査する防食検査器、および腐食の程度や損傷の有無を検査するためにパイプラインＬの肉厚を検査する肉厚検査器の一方または双方を含んでもよい。

【0024】

なお、本願の明細書および特許請求の範囲において、ＡＵＶが行う作業には、作業者が作業対象物の劣化の程度や異常の有無などを確認するための検査データ（作業データ）の取得が含まれる。すなわち、ＡＵＶ自体が、作業対象物の劣化の程度や異常の有無などを判定してもよいし、判定しなくてもよい。

【0025】

受電装置１５は、水中ステーション３が有する後述の給電装置３３から供給される電力を受電する。受電装置１５が受電した電力に基づき、バッテリ１６が充電される。バッテリ１６が蓄積する電力は、推進装置１１などＡＵＶ１が備える上述の要素の作動に使用される。

【0026】

音響測位装置１７は、後述する投下用トランスポンダ４１またはトランスポンダ３２とともに、投下用トランスポンダ４１またはトランスポンダ３２に対するＡＵＶ１の相対位置を測定する音響測位システムを構成する。音響測位装置１７の詳細は後述する。

【0027】

音響通信装置１８は、水上船２が備える後述の音響通信装置２５との間で、音響を用いて通信を行う。音響通信装置１８により、ＡＵＶ１が有する各種装置が取得した情報（例えば、ＡＵＶ１の位置、ＡＵＶ１の機首方位、バッテリ１６の残量など）をＡＵＶ１から水上船２に送信できる。後述する作業中断信号の送信または受信も、音響通信装置１８または音響通信装置２５により行われる。なお、音響測位装置１７と音響通信装置１８とは、一体的に構成されていてもよいし、別体であってもよい。

【0028】

本実施形態において、水上船２は、海上におけるＡＵＶ１の上方を航行して、適宜ＡＵＶ１を支援する海上支援船である。具体的には、水上船２は、海上におけるパイプラインＬの上方で水中ステーション３を曳航している。そして、この水中ステーション３を用いて、水上船２に揚収することなくＡＵＶ１への電力供給が可能である。

【0029】

なお、海上におけるＡＵＶ１の上方を航行する水上船２は、ＡＵＶ１の真上に位置する必要はなく、ＡＵＶ１を支援可能な範囲でパイプラインＬに沿って航行すればよい。通常、ＡＵＶ１に対して水上船２の速度は大きい。このため、水上船２は、ＡＵＶ１が航走中に常に航行している必要ない。例えば、水上船２は、ＡＵＶ１が航走中であっても、当該ＡＵＶ１までの距離が当該ＡＵＶ１を支援可能な範囲に収まりさえすれば、航行と停留とを繰り返してもよい。

【0030】

水上船２は、通信装置２１、推進装置２２、ＧＰＳ（Global Positioning System）装置２３、音響測位装置２４、および音響通信装置２５を備える。通信装置２１は、水中ステーション３が備える後述の通信装置３１と通信するための装置である。推進装置２２は、水上を航行するための推力を発生させる装置である。ＧＰＳ装置２３は、海上における水上船２の位置情報を取得する装置である。

【0031】

音響測位装置２４は、後述する投下用トランスポンダ４１またはトランスポンダ３２とともに、投下用トランスポンダ４１またはトランスポンダ３２に対する水上船２の相対位置を測定する音響測位システムを構成する。音響測位装置２４の詳細は後述する。

【0032】

音響通信装置２５は、ＡＵＶ１が備える上述の音響通信装置１８との間で、音響を用いて通信を行う。音響通信装置２５により、ＡＵＶ１が有する各種装置が取得した情報（例えば、ＡＵＶ１の位置、ＡＵＶ１の機首方位、バッテリ１６の残量など）をＡＵＶ１から受信できる。なお、音響測位装置２４と音響通信装置２５とは、一体的に構成されていてもよいし、別体であってもよい。

【0033】

また、水上船２には、海中に投下可能な投下用トランスポンダ４１（本発明の「トランスポンダ」に相当）が搭載されている。投下用トランスポンダ４１は、ＡＵＶ１が充電等のために作業を中断してパイプラインＬ近傍から水中ステーション３に帰還しなければならない場合に、ＡＵＶ１がパイプラインＬの検査作業を中断した位置（作業中断位置）を測位するためのものである。

【0034】

投下用トランスポンダ４１には、海中に投下された後に海底に沈むように、例えばロープなどにより錘４２（図３および図４参照）が結合されている。錘４２が着底することにより、投下用トランスポンダ４１の海底に対する位置、すなわち、投下用トランスポンダ４１のパイプラインＬに対する位置は一定となる。

【0035】

こうして海底における位置が定まった投下用トランスポンダ４１に対して、作業中断位置にいるＡＵＶ１の音響測位装置１７は、音波を送る。そして、その音波を検出した投下用トランスポンダ４１は、音響測位装置１７に応答波を送る。音響測位装置１７は、投下用トランスポンダ４１からの応答波に基づき、投下用トランスポンダ４１に対するＡＵＶ１の位置、すなわちパイプラインＬにおけるＡＵＶ１が作業を中断した作業中断位置を測定する。計測された作業中断位置（情報）は、ＡＵＶ１が有する図略の記憶部に記憶される。

【0036】

なお、本実施形態における音響測位システムは、ＵＳＢＬ（Ultra Short Base Line）方式の測位システムである。すなわち、音響測位装置１７は、送波器と受波アレイとを有し、送波器から音波を送り、それを検出した投下用トランスポンダ４１から送られる応答波を受波アレイで受ける。音響測位装置１７は、投下用トランスポンダ４１との間の音波の往復時間から投下用トランスポンダ４１までの距離を計算するとともに、受波アレイ内の各素子へ到達した応答音波の位相差をもとに投下用トランスポンダ４１の方位を特定する。また、水上船２が備える音響測位装置２４も、音響測位装置１７と同様にＵＳＢＬ方式を採用した構成であるため、説明を省略する。

【0037】

このように、記憶される作業中断位置（情報）は、パイプラインＬにおけるＡＵＶ１が作業を中断した位置を特定できる情報であればよく、音響測位装置１７から投下用トランスポンダ４１までの距離（情報）とあらかじめ測定しているＡＵＶ１の方位または音響測位装置１７に対する投下用トランスポンダ４１の方位（情報）とで構成される情報であってもよい。また、作業中断位置（情報）は、マップ等における座標情報などでもよい。

【0038】

なお、本実施形態の音響測位システムは、ＵＳＢＬ方式の測位システムに限定されない。例えば、音響測位装置１７は、ＡＵＶ１のボディに３つ以上の受波器を互いに離間するように設けて、これらが受ける応答波の到達時間差をもとにＡＵＶに対する投下用トランスポンダ４１の方位を特定するＳＢＬ（Short Base Line）方式などでもよい。

【0039】

さらに、投下用トランスポンダ４１は、所定のタイミングで浮上させて、水上船２に回収できるように構成されている。具体的には、投下用トランスポンダ４１には、所定の音響信号を受信して、投下用トランスポンダ４１から錘４２を切り離す（すなわち、錘４２と投下用トランスポンダ４１との結合状態を解除する）切離し装置と、錘４２から切り離された投下用トランスポンダ４１を海上に浮上させる浮体物とが設けられている（いずれも図示略）。

【0040】

本実施形態において、水中ステーション３は、水上船２から延びるケーブル４に接続されており、水上船２が海上を航行すると、ケーブル４に引っ張られて曳航される。このケーブル４は、水上船２から水中ステーション３に電気を送るための送電線および水上船２と通信するための通信線を含む。

【0041】

水中ステーション３は、通信装置３１、トランスポンダ３２、および給電装置３３を備える。通信装置３１は、水上船２が備える上述の通信装置２１と通信するための装置である。水中ステーション３の通信装置３１と水上船２の通信装置２１とは、ケーブル４を介して通信する。ただし、水中ステーション３の通信装置３１と水上船２の通信装置２１とは、無線で通信してもよい。

【0042】

トランスポンダ３２は、ＡＵＶ１が水中ステーション３にアプローチするために、音響測位装置１７が水中ステーション３に対するＡＵＶ１の位置を測定するためのものである。ＡＵＶ１が充電等のために作業を中断してパイプラインＬ近傍から水中ステーション３に帰還しなければならない場合、音響測位装置１７は、トランスポンダ３２に音波を送り、その音波を検出したトランスポンダ３２は、音響測位装置１７に応答波を送る。音響測位装置１７は、トランスポンダ３２からの応答波に基づき、トランスポンダ３２に対するＡＵＶ１の位置を測定する。制御装置１３は、トランスポンダ３２にＡＵＶ１が近づくよう推進装置１１を制御する。

【0043】

給電装置３３は、ＡＵＶ１の受電装置１５に電力を供給する。本実施形態では、水中ステーション３は、ＡＵＶ１とドッキング可能に構成されている。ＡＵＶ１が水中ステーション３にアプローチし、水中ステーション３に対してドッキングすると、水中ステーション３の給電装置３３からＡＵＶ１の受電装置１５に電力供給可能な状態となる。本実施形態では、給電装置３３は、受電装置１５に非接触に電力を供給する非接触式の給電装置である。ただし、水中ステーション３とＡＵＶ１とをつなぐコネクタ等を介して電力を供給する接触式の給電装置であってもよい。

【0044】

（ＡＵＶを用いた作業の流れ）
次に、本実施形態に係る作業方法によるパイプラインＬについての検査作業の流れについて、図２～図４を参照しながら説明する。図２は、本実施形態に係る作業方法によるパイプラインＬの検査の流れを示すフローチャートである。図３は、ＡＵＶ１が作業中断位置から水中ステーション３に向かって航走する流れを説明する模式図である。図４は、ＡＵＶ１が水中ステーション３から作業中断位置へと航走し検査作業を再開する流れを説明する模式図である。

【0045】

図２に示すように、本実施形態に係る作業方法では、まずＡＵＶ１をパイプラインＬの検査作業を開始する作業開始位置に位置付ける（ステップＳ１）。

【0046】

ここで、ＡＵＶ１をパイプラインＬの作業開始位置に位置付ける方法の一例を説明する。パイプラインの検査作業では、パイプラインＬがどの位置に配置されているかを示すマップ（以下、「パイプラインマップ」）を用意して、パイプラインＬの作業開始位置と作業終了位置を予め決定する。作業開始時に、まずパイプラインマップとＧＰＳ装置２３に基づき、パイプラインＬの作業開始位置の上方に水上船２を位置づける。次に、水上船２とケーブルで繋がれた無人潜水機（ＲＯＶ：Remotely Operated Vehicle。以下、ＲＯＶともいう。）を、水上船２から投下し、遠隔操作してパイプラインＬの作業開始位置に位置付ける。その後、ＲＯＶを操作して、海底における作業開始位置近傍にトランスポンダを設置したあと、ＲＯＶを水上船２に揚収する。最後に、ＡＵＶ１を水上船２から投下し、作業開始位置近傍に設置したトランスポンダを利用した音響測位により得られた情報に基づいて、ＡＵＶ１を作業開始位置に航走させる。

【0047】

こうして、ＡＵＶ１を、パイプラインＬにおける作業開始位置に位置付けた後、図３（Ａ）に示すように、ＡＵＶ１をパイプラインＬに沿って航走させながら、ＡＵＶ１が有する検査装置１４でパイプラインＬを検査する。一方、水上船２は、上述のパイプラインマップとＧＰＳ装置２３により得られる情報に基づいてパイプラインＬに沿ってＡＵＶ１の上方を航行する。図３（Ａ）に示すように、水上船２は水中ステーション３を曳航する（ステップＳ２）。

【0048】

その後、ＡＵＶ１を水中ステーション３に帰還させる必要が生じたときに、水上船２から投下用トランスポンダ４１を投下する。本実施形態では、ＡＵＶ１のバッテリ１６のバッテリ残量（情報）、パイプラインＬにおけるＡＵＶ１が検査作業を行った部分の距離（移動距離）、および検査装置１４により取得した検査データを記憶する記憶部における検査データを記憶可能なデータ残容量に基づいて、投下用トランスポンダ４１を投下する（ステップＳ３）。具体的には、下記条件(i)～(iii)の少なくとも１つが満たされたときに、投下用トランスポンダ４１を投下する。
(i)ＡＵＶ１のバッテリ１６のバッテリ残量が設定値を下回ったとき
(ii)ＡＵＶ１の移動距離が所定の距離を上回ったとき
(iii)検査装置１４の記憶部における検査データを記憶可能なデータ残容量が、設定量を下回ったとき

【0049】

具体的には、ＡＵＶ１の制御装置１３は、バッテリ１６のバッテリ残量、ＡＵＶ１の移動距離、検査装置１４の記憶部のデータ残容量をモニタリングする。そして、ＡＵＶ１の制御装置１３は、上記条件(i)～(iii)の少なくとも１つが満たされたときに、ＡＵＶ１の作業中断タイミングを示す信号（以下、「作業中断信号」と呼ぶ。）を、水上船２に、直接または水中ステーション３を介して送る。なお、「移動距離」は、ＡＵＶ１が作業開始位置からパイプラインＬに沿って作業した距離、あるいは、ＡＵＶ１が作業中断位置から作業を再開した場合には、ＡＵＶ１が当該作業中断位置からパイプラインＬに沿って作業した距離である。

【0050】

水上船２では、作業中断信号をＡＵＶ１から受信した後に、図３（Ｂ）に示すように、投下用トランスポンダ４１を投下して水底に沈める。投下用トランスポンダ４１の投下は、水上船２の甲板などから船員の手作業で海中に投下される。ただし、投下用トランスポンダ４１を投下する投下装置を水上船２に設けてもよく、この場合、投下装置による投下動作は、ＡＵＶ１からの作業中断信号で自動的に実行されてもよいし、作業中断信号を受信したことを知った船員の手動操作により実行されてもよい。

【0051】

投下用トランスポンダ４１が海底に到達した後、ＡＵＶ１の音響測位装置１７が、投下用トランスポンダ４１を利用した音響測位により得られた情報に基づいて、パイプラインＬの作業を中断した作業中断位置（正確に言えば、作業中断位置に対するトランスポンダ４１の位置）を記憶する（ステップＳ４）。

【0052】

ＡＵＶ１の音響測位装置１７が、投下用トランスポンダ４１を利用した音響測位により得られた情報に基づいて位置測定するタイミングは、特に制限されない。

【0053】

例えば、ステップＳ３で、ＡＵＶ１は、作業中断信号を水上船２に送る時点で、ＡＵＶ１は航走および作業を中断してもよい。この場合、ＡＵＶ１は、投下用トランスポンダ４１が投下されて海底に到達するまで、その場に待機する。そして、投下用トランスポンダ４１（より詳しくは錘４２）が海底に到達した後に、音響測位装置１７は、作業中断位置を測定する。なお、投下用トランスポンダ４１が海底に到達したことは、投下用トランスポンダ４１の動きが十分に小さくなったことを検出して判断する。

【0054】

あるいは、例えば、ステップＳ３で、作業中断信号は、ＡＵＶ１が航走および作業を中断することを予告するものであってもよい。例えば、ＡＵＶ１が当該信号を水上船２に送ったときの位置から所定距離だけ航走したときに、ＡＵＶ１は航走および作業を中断してもよいし、ＡＵＶ１が当該信号を水上船２に送った時点から所定時間だけ航走したときに、ＡＵＶ１は航走および作業を中断してもよい。この場合、水上船２では、作業中断信号を受信した後、ＡＵＶ１が作業を中断する位置を予測して、その予測した位置にできるだけ近い位置に着底するよう投下用トランスポンダ４１を投下してもよい。

【0055】

作業中断位置を記憶した後、図３（Ｃ）に示すように、ＡＵＶ１の音響測位装置１７と水中ステーション３のトランスポンダ３２とで構成される音響測位システムにより得られた情報に基づいて、ＡＵＶ１を、帰還先である水中ステーション３に向かって航走させる（ステップＳ５）。

【0056】

そして、図３（Ｄ）に示すように、ＡＵＶ１が水中ステーション３に対してドッキングした後、ＡＵＶ１と水中ステーション３とはその状況に応じた動作を実行する。例えば、バッテリ残量が少なくなったこと（言い換えれば、条件（i）が満たされたこと）に起因して、ＡＵＶ１が水中ステーションに帰還した場合、水中ステーション３の給電装置３３からＡＵＶ１の受電装置１５に電力供給が行われ、バッテリ１６が充電される。なお、ＡＵＶ１が水中ステーション３に帰還した場合には必ずバッテリ１６の充電を行なってもよい。水中ステーション３に対してドッキングしたＡＵＶ１は、作業途中段階までに取得した作業データを水中ステーション３に送信してもよいし、あるいは、次回の作業についてのＡＵＶ１への指示を水中ステーション３から受信してもよい。

【0057】

バッテリ１６の充電が完了した後、図４（Ａ）に示すように、投下用トランスポンダ４１を利用した音響測位により得られた情報に基づいて、ＡＵＶ１を水中ステーション３から作業中断位置まで航走させる。ＡＵＶ１は、作業中断位置の近傍を、旋回しながらパイプラインを探索してもよい。そして、図４（Ｂ）に示すように、パイプラインＬの検査作業を再開する（ステップＳ６）。

【0058】

なお、ステップＳ６で、ＡＵＶ１を水中ステーション３から作業中断位置まで航走させる際に、ＡＵＶ１の音響測位装置１７と投下用トランスポンダ４１との間で通信不能となった場合には、再びＡＵＶ１の音響測位装置１７と水中ステーション３のトランスポンダ３２との音響測位により得られた情報に基づいて、ＡＵＶ１を水中ステーション３に戻す。

【0059】

ＡＵＶ１がパイプラインＬの作業を再開した後、図４（Ｃ）に示すように、投下用トランスポンダ４１を海上に浮上させ、水上船２に回収する（ステップＳ７）。

【0060】

具体的には、投下用トランスポンダ４１に設けられた切離し装置に、水上船２から所定の音響信号を送る。音響信号を受信した切離し装置は、投下用トランスポンダ４１から錘４２を切り離す。そして、当該切離し装置と投下用トランスポンダ４１とは、当該投下用トランスポンダ４１と結合した浮体物の浮力により海上に浮上する。浮上した投下用トランスポンダ４１は、例えば、水上船２の音響測位装置２４により得られた情報に基づいて位置を特定された後、船員に発見されて回収される。ただし、投下用トランスポンダ４１を浮上させるための構成は、上述したものに限定されない。

【0061】

以上のステップＳ２～Ｓ７を、ＡＵＶ１がパイプラインＬにおける作業終了位置に到達するまで繰り返す（ステップＳ８：ＮＯ）。ＡＵＶ１がパイプラインＬにおける作業終了位置に到達すると（ステップＳ８：ＹＥＳ）、パイプライン検査作業を終了する。

【0062】

以上説明したように、本実施形態に係る作業方法によれば、投下用トランスポンダ４１を投下して水底に沈めた後に、当該投下用トランスポンダ４１を利用した音響測位により得られた情報に基づいて、パイプラインＬの検査作業を中断した作業中断位置を記憶するとともに、当該投下用トランスポンダ４１を利用した音響測位により得られた情報に基づいて、ＡＵＶ１を帰還先である水中ステーション３から作業中断位置近傍まで航走させる。このため、帰還先から作業対象物の作業中断位置近傍に向けて精度良くＡＵＶ１を航走させることができる。

【0063】

また、本実施形態では、ＡＵＶ１のバッテリ残量情報に基づいて、作業を中断できるため、充電タイミングを適正化して作業時間を短縮することができるとともに、バッテリ切れによりＡＵＶ１が航走不能となることを防ぐことができる。

【0064】

（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係る作業方法について、図５～図７を参照しながら説明する。本実施形態に係る作業方法を実施する作業システムは、第１実施形態の作業システム１００とは、水上船２が水中ステーション３を曳航しない点で異なる。すなわち、本実施形態では、ＡＵＶ１が水中ステーション３に帰還する代わりに、水上船２に帰還する。本実施形態および後述の変形例において、第１実施形態の作業方法と異なる点について主に説明し、第１実施形態と同じ要素については同一の符号を付して説明を省略する。

【0065】

図５は、本実施形態に係る作業方法によるパイプラインＬの検査作業の流れを示すフローチャートである。図６は、ＡＵＶ１が作業中断位置から水上船２に帰還する流れを説明する模式図である。図７は、ＡＵＶ１が水上船２から作業中断位置へと航走し作業を再開する流れを説明する模式図である。

【0066】

図６および図７に示すように、水上船２には、トランスポンダ２７が設けられている。トランスポンダ２７は、ＡＵＶ１が水上船２にアプローチするために、音響測位装置１７が水上船２に対するＡＵＶ１の位置を測定するためのものである。

【0067】

図５に示すように、本実施形態に係るパイプラインＬの作業方法では、第１実施形態と同様、まずＡＵＶ１をパイプラインＬの作業開始位置に位置付ける（ステップＴ１）。

【0068】

ＡＵＶ１を、パイプラインＬにおける作業開始位置に位置付けた後、図６（Ａ）に示すように、ＡＵＶ１をパイプラインＬに沿って航走させながら、ＡＵＶ１が有する作業装置１４でパイプラインＬを検査する。一方、水上船２は、上述のパイプラインマップとＧＰＳ装置２３により得られた情報に基づいてパイプラインＬに沿ってＡＵＶ１の上方を航行する（ステップＴ２）。

【0069】

その後、第１実施形態と同様に、上述した条件(i)～(iii)の少なくとも１つが満たされたときに、図６（Ｂ）に示すように、投下用トランスポンダ４１を投下する（ステップＴ３）。

【0070】

また、第１実施形態と同様に、投下用トランスポンダ４１が海底に到達した後、ＡＵＶ１の音響測位装置１７が、投下用トランスポンダ４１を利用した音響測位により得られた情報に基づいて、パイプラインＬの検査作業を中断した作業中断位置を記憶する（ステップＴ４）。

【0071】

作業中断位置を記憶した後、図６（Ｃ）に示すように、ＡＵＶ１の音響測位装置１７と水上船２のトランスポンダ２７とで構成される音響測位システムにより得られた情報に基づいて、ＡＵＶ１を、水上船２に向かって航走させる。すなわち、ＡＵＶ１を水上船２の近傍に浮上させ、その後、水上船２に揚収し、バッテリ１６の充電を行う（ステップＴ５）。

【0072】

なお、ＡＵＶ１を水上船２に帰還させる方法は、上述したものに限定されない。例えば、ＡＵＶ１にトランスポンダを予め設けておき、ＡＵＶ１を海上に浮上させた後で、水上船２が備える音響測位装置２４により得られた情報に基づいてＡＵＶ１の位置を特定し、ＡＵＶ１を揚収してもよい。

【0073】

バッテリ１６の充電が完了した後、図７（Ａ）に示すように、投下用トランスポンダ４１を利用した音響測位により得られた情報に基づいて、水上船２から投下されたＡＵＶ１を作業中断位置まで航走させ、図７（Ｂ）に示すように、パイプラインＬの検査作業を再開する（ステップＴ６）。

【0074】

第１実施形態と同様に、ＡＵＶ１が検査作業を再開した後、図７（Ｃ）に示すように、投下用トランスポンダ４１を海上に浮上させ、水上船２に回収する（ステップＴ７）。以上のステップＴ２～Ｔ７を、ＡＵＶ１がパイプラインＬにおける作業終了位置に到達するまで繰り返す（ステップＴ８：ＮＯ）。ＡＵＶ１がパイプラインＬにおける作業終了位置に到達すると（ステップＴ８：ＹＥＳ）、パイプライン検査作業を終了する。

【0075】

本実施形態でも、第１実施形態と同様の効果が得られる。

【0076】

（その他の実施形態）
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。

【0077】

例えば上記実施形態では、ＡＵＶを用いた作業方法として、パイプラインＬの検査作業が説明されたが、本発明に係るＡＵＶを用いた作業方法はこれに限定されない。例えば、ＡＵＶを用いた作業方法は、検査作業でなくてもよく、パイプラインＬ等の作業対象物に対して補修、修理、メンテナンス、塗装、または、清掃を行う作業や、海底地形図を作成する作業などにも適用可能である。作業対象物は、海底パイプラインＬであったが、作業対象物はこれに限定されず、海底に埋設された海底ケーブルなど、水中または水底に位置するものであればよい。ＡＵＶを用いた作業方法が、海底地形図を作成する作業に適用する場合、「水中または水底に位置する作業対象物」は、海底自体である。

【0078】

また、上記実施形態では、水上船２やそれに曳航される水中ステーション３をＡＵＶ１の帰還先とする例を説明したが、ＡＵＶ１の帰還先は、これらに限定されず、例えば、水中または水底に設けられた構造体（例えば、水底設置型の水中ステーション）であってもよい。

【0079】

また、ＡＵＶ１は作業中断位置から作業を再開しなくてもよく、作業中断位置の近傍から作業を再開できればよい。例えば、ＡＵＶ１は、作業中断位置ではなく、作業中断位置よりも所定の距離だけ後方（ＡＵＶ１が作業対象物に沿って航走する方向における後方）の位置から作業を再開してもよい。これにより、音響測位の誤差を吸収して、切れ目ない作業が可能となる。

【0080】

また、上記実施形態では、水上船２から投下用トランスポンダ２を投下したが、図８に示すように、ＡＵＶ１から投下用トランスポンダ４１を投下してもよい。この場合、ＡＵＶ１の作業中断位置に極めて近い位置に投下用トランスポンダ４１を位置づけることができ、ＡＵＶ１を水中ステーション３または水上船２からより精度良く作業中断位置へと航走させることができる。また、水中ステーション３から投下用トランスポンダ４１を投下してもよい。

【0081】

また、複数の投下用トランスポンダ４１を投下して水底に沈めてもよい。この場合、複数の投下用トランスポンダ４１を水上船２から互いに異なる方向に射出または放出することにより投下してもよいし、ＡＵＶ１、および水中ステーション３のうちの少なくとも２つから投下用トランスポンダ２を投下してもよい。この場合、音響測位装置１７は、各トランスポンダ４１からの応答波の到達時間から得られる各トランスポンダ４１との距離に基づき、ＡＵＶ１の位置を測定してもよい（つまり、ＬＢＬ方式を採用してＡＵＶ１の位置を測定してもよい）。

【0082】

また、本発明における「水底に沈めた（投下用）トランスポンダを利用した音響測位」には、ＵＳＢＬやＳＢＬ方式の音響測位システムを採用して、音響測位装置１７から投下用トランスポンダ４１までの距離（情報）と音響測位装置１７に対する投下用トランスポンダ４１の方位（情報）を取得するものの他、投下用トランスポンダ４１と音響測位装置１７との距離（情報）のみを取得することも含む。この場合、音響測位装置１７は、投下用トランスポンダ４１までの距離を取得し、当該距離と、投下用トランスポンダ４１とパイプラインＬの位置関係および／またはＡＵＶ１が備える慣性航法装置から取得する情報などに基づき、パイプラインＬの検査作業を中断した作業中断位置を割り出してもよい。

【0083】

また、上記実施形態では、上述の条件(i)～(iii)の少なくとも１つが満たされたときに、投下用トランスポンダ４１を投下したが、投下用トランスポンダ４１を投下するタイミングは、これに限定されない。例えば、ＡＵＶ１の制御装置１３は、バッテリ１６のバッテリ残量、ＡＵＶ１の移動距離、検査装置１４の記憶部のデータ残容量のうちの１つまたは２つをモニタリングしてもよい。または、投下用トランスポンダ４１を投下するタイミングを決定するための別の条件を設けてもよい。例えば、上述の条件(i)～(iii)に別の条件（例えば予め設定された目標地点にＡＵＶが到達したとき）を加えて、それらのうちの少なくとも１つが満たされたときに、投下用トランスポンダ４１を投下してもよい。

【0084】

また、ＡＵＶは、作業中断位置を必ず記憶しなくてもよい。この場合でも、作業中断位置の近傍にトランスポンダを投下させれば、ＡＵＶを帰還先から水底のトランスポンダに向けて航走させることで、ＡＵＶを作業中断位置近傍まで航走させることができる。

【0085】

また、上記実施形態では、ＡＵＶ１の制御装置１３が投下用トランスポンダ４１を投下するタイミングを判定（具体的には、上述の条件(i)～(iii)の少なくとも１つが満たされるか否かの判定）を行なったが、投下用トランスポンダ４１を投下するタイミングをＡＵＶ１側で判定しなくてもよい。例えば、ＡＵＶ１から定期的にバッテリ残量情報などを水上船２に送り、水上船２または水中ステーション３に搭載された判定装置または水上船２上の作業者が、ＡＵＶ１から送られてきた情報に基づき、投下用トランスポンダ４１を投下するタイミングを判定または決定してもよい。水上船２または水中ステーション３にて投下用トランスポンダ４１を投下するタイミングを判定または決定した場合、水上船２または水中ステーション３からＡＵＶ１に作業中断信号を送ることにより、ＡＵＶ１に作業を中断するよう指示してもよい。

【0086】

また、上記実施形態では、投下用トランスポンダ４１を回収するために水上に浮上させたが、本発明の作業方法において、投下用トランスポンダ４１は浮上させなくてもよい。例えば、ＡＵＶ１から投下用トランスポンダ４１を投下する場合、さらにＡＵＶ１は、投下したトランスポンダ４１を回収する回収装置を備えてもよい。

【0087】

ＡＵＶは、ＲＯＶモードや手動運転モードに切り替え可能なものであってもよい。

【符号の説明】

【0088】

１ ：ＡＵＶ（自律型無人潜水機）
２ ：水上船
３ ：水中ステーション（帰還先）
１６ ：バッテリ
１７ ：音響測位装置
４１ ：投下用トランスポンダ（トランスポンダ）
Ｌ ：パイプライン（作業対象物）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】