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複数の自律型海中ロボットの連携による海底広域探索手法の開発

Research Project

Project/Area Number 12J06829
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Naval and maritime engineering
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

松田 匠未  東京大学, 生産技術研究所, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2012-04-01 – 2015-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2014)
Budget Amount *help
¥2,700,000 (Direct Cost: ¥2,700,000)
Fiscal Year 2014: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2013: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2012: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywords自律型海中ロボット / マルチロボット / 海底探査 / ナビゲーション / 自己位置推定 / パーティクルフィルタ / パーティクルフィルター
Outline of Annual Research Achievements

本研究では複数の自律型海中ロボット(AUV: Autonomous Underwater Vehicle)の連携による海底観測手法の開発を進めている.全自動観測のために,AUVは自己位置を正確に推定することが必要となる.本研究では複数のAUVを展開し,そのうちの一台が海底に着底し測位の基地局となることを交互に実施することで,AUVのみで正確な位置推定および広域にわたる海底観測を実現する.本年度に開発した項目を以下に示す.

1) 着底装置の改良と海域試験:AUVが安定して海底に着底するために,海底付近において全自動で浮力を調整する装置の開発を行った.昨年度まで基本が完成し,今年度は改良および実海域での試験を行った.これまで浮力調整のための制御信号を逐一AUVから送っていたが,信号の流れをプログラム化したマイクロコンピュータを装置内部に搭載し,改良を行った.これによりAUVのプログラムを簡略化した.改良した装置をAUVに搭載し,水深30~40mの海域にて,多数回にわたって浮力(2kg/min)を全自動で調整することに成功した.
2) 提案手法の実証試験:昨年度を含めて,移動AUVの位置推定手法,推定情報の共有手法,行動制御手法の定式化と検証を進めてきた.そして二台のAUV “Tri-Dog 1”と“Tri-TON 1”に手法を実装し,水槽試験,実海域試験(水深30~40m)を実施した.結果,基地局を多数回交代することに成功し(水槽試験:13回,実海域試験:5回),200mの距離を全自動で航行することに成功した.位置推定誤差も1m以内に抑えられることを示し,定量的に手法の有効性を実証した.合わせて海底の映像や水温,塩分濃度の分布を取得することに成功し,新たな海底探査手法として有用性を示す成果が得られた.
3) 手法の拡張性検証:実海域での試験結果をもとに,さらに多くのAUVを展開した場合の手法の拡張性と地形が複雑な海域での手法の適用可能性について,シミュレーションを通じて幅広く検証した.

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2014 Annual Research Report
  • 2013 Annual Research Report
  • 2012 Annual Research Report
  • Research Products

    (16 results)

All 2014 2013 2012 Other

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (9 results) Remarks (4 results)

  • [Journal Article] State Estimation and Compression Method for the Navigation of Multiple Autonomous Underwater Vehicles with Limited Communication Traffic2014

    • Author(s)
      T. Matsuda, T. Maki, T. Sakamaki, and T. Ura
    • Journal Title

      IEEE Oceanic Engineering Society

      Volume: 40 Issue: 2 Pages: 337-348

    • DOI

      10.1109/joe.2014.2323492

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Navigation method for underwater vehicles based on mutual acoustical positioning with a single seafloor station2013

    • Author(s)
      T. Maki, T. Matsuda. T. Sakamaki T. Ura and I. Kojima
    • Journal Title

      IEEE Journal of Oceanic Engineering

      Volume: 38 Issue: 1 Pages: 167-177

    • DOI

      10.1109/joe.2012.2210799

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Performance Analysis on a Navigation Method of Multiple AUVs for Wide Area Survey2012

    • Author(s)
      T. Matsuda, T. Maki, T. Sakamaki and T Ura
    • Journal Title

      Marine Technology Society Journal

      Volume: 46 Issue: 2 Pages: 45-55

    • DOI

      10.4031/mtsj.46.2.6

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Cooperative Navigation Method of Multiple Autonomous Underwater Vehicles for Wide Seafloor Survey ―Sea Experiment with two AUVs―2014

    • Author(s)
      T. Matsuda, T. Maki, Y. Sato, and T. Sakamaki
    • Organizer
      MTS/IEEE OCEANS 2014 - TAIPEI
    • Place of Presentation
      Taipei, Taiwan
    • Year and Date
      2014-04-07 – 2014-04-10
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Primary Experimental Results of the Navigation Method of Multiple Autonomous Underwater vehicles2013

    • Author(s)
      T. Matsuda, T. Maki, T. Sakamaki, and T. Ura
    • Organizer
      Intelligent Robots and Systems (IROS), 2013 IEEE/RSJ
    • Place of Presentation
      Tokyo・Ariake, Japan
    • Year and Date
      2013-11-05
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 複数の自律型海中ロボットの状態推定手法―海中広域ナビゲーションに向けて―2013

    • Author(s)
      松田匠未, 巻俊宏, 坂巻隆, 浦環
    • Organizer
      第31回 日本ロボット学会 学術講演会
    • Place of Presentation
      東京・南大沢, 日本
    • Year and Date
      2013-09-05
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] State Estimation of Multiple Autonomous Underwater Vehicles for Wide Area Survey of Seafloor2013

    • Author(s)
      T. Matsuda, T. Maki, T. Sakamaki, and T. Ura
    • Organizer
      OCEANS-Bergen, 2013 MTS/IEEE
    • Place of Presentation
      Bergen, Norway
    • Year and Date
      2013-06-11
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Toward Wide Seafloor Surveys Using Multiple Autonomous Underwater Vehicles2013

    • Author(s)
      T. Matsuda. T. Maki, T. Sakamaki, and T. Ura
    • Organizer
      Underwater Technology (UT) 2013, IEEE Symposium
    • Place of Presentation
      Tokyo, Japan
    • Year and Date
      2013-03-07
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 複数の自律型海中ロボットによる広域海底観測手法-クラスタリングに基づく位置推定情報の圧縮と共有-2012

    • Author(s)
      松田匠未, 巻俊宏, 坂巻隆, 浦環
    • Organizer
      日本船舶海洋工学会平成24年秋季講演会学生ポスターセッション
    • Place of Presentation
      千葉, 日本
    • Year and Date
      2012-11-26
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] State estimation of multiple AUVs with limited communication traffic2012

    • Author(s)
      T. Matsuda, T. Maki, T. Sakamaki and T. Ura
    • Organizer
      OCEANS' 12 MTS/IEEE HAMPTON ROADS
    • Place of Presentation
      Virginia, USA
    • Year and Date
      2012-10-17
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 相互音響測位手法の開発-海底ステーションを基準とする自律型海中ロボットの熱水域詳細観測-2012

    • Author(s)
      松田匠未, 巻俊宏, 坂巻隆, 浦環
    • Organizer
      第23回海洋工学シンポジウム
    • Place of Presentation
      東京, 日本
    • Year and Date
      2012-08-03
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Alternant landmark positioning : Towards wide area observation by multiple AUVs2012

    • Author(s)
      T. Matsuda, T. Maki. T. Sakamaki and T. Ura
    • Organizer
      OCEANS 2012 MTS/IEEE YEOSU
    • Place of Presentation
      Yeosu, Republic of Korea
    • Year and Date
      2012-05-24
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Remarks] 研究内容(研究室ホームページ)

    • URL

      http://makilab.iis.u-tokyo.ac.jp/research.html

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Remarks] 巻研究室ホームページ

    • URL

      http://makilab.iis.u-tokyo.ac.jp/research.html

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://makilab.iis.u-tokyo.ac.jp/research.html

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.otpe.k.u-tokyo.ac.jp/s_award.html?key=1352350387

    • Related Report
      2012 Annual Research Report

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Published: 2013-04-25   Modified: 2024-03-26  

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