Practical study of hybrid AUV excellent in energy efficiency and mobility
Project/Area Number |
21H01552
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Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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Allocation Type | Single-year Grants |
Section | 一般 |
Review Section |
Basic Section 24020:Marine engineering-related
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Research Institution | Osaka Metropolitan University (2022-2023) Osaka Prefecture University (2021) |
Principal Investigator |
有馬 正和 大阪公立大学, 大学院工学研究科, 教授 (70264801)
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
石井 和男 九州工業大学, 大学院生命体工学研究科, 教授 (10291527)
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Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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Budget Amount *help |
¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2021: ¥7,930,000 (Direct Cost: ¥6,100,000、Indirect Cost: ¥1,830,000)
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Keywords | 自律型海中ロボット / ハイブリッド型水中グライダー / KAUBE-1500MkII / エネルギー効率 / 機動性 / KAUBE-1500 / ハイブリッド型AUV |
Outline of Research at the Start |
本研究で提案する「ハイブリッド型海中ロボット(HAUV)」は浮力調整装置と重心移動装置を備え、鉛直姿勢での潜降・浮上を行うことで流体抵抗を減らし、海中では水中スラスター(推進機)で自由に行動することができるため、エネルギー効率を大幅に改善して機動性を高めた行動を実現できる。本研究の目的は、HAUVの試験機KAUBE-1500を改装して海中での運動性能をさらに向上させるとともに、実海域で海洋資源エネルギーの探査および海洋環境生態系の観測を行い、実用化を目指す。
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Outline of Annual Research Achievements |
2022年度は、当初の研究計画に沿って、下記の3項目を実施した。 ① HAUVのエネルギー消費の推定手法の確立:自律型海中ロボットKAUBE-1500が、水平姿勢および鉛直姿勢で潜降・浮上する場合に機体にはたらく流体力(抗力)を数値流体力学(CFD)によって推定し、浮力調整装置および重心移動装置、スラスターの駆動に要するエネルギー消費を推定・評価する手法を検討した。運用シミュレーションの結果、KAUBE-1500を鉛直姿勢で潜航させた場合、水平姿勢で潜航させた場合に比べて1/8程度の消費エネルギーになることが明らかとなった。 ② HAUVの自律制御系の構築:自律型海中ロボットKAUBE-1500の高度知能化を実現するために、制御システムを従来のPLC(Programmable Logic Controller)からROS2(Robot Operating System 2)への換装を行った(令和3年度)。令和4年度は、最終年度(令和5年度)に実施する実海域での海洋環境・生態系のモニタリング調査に向けて、前述のエネルギー消費の推定結果に基づき、さらに高度な自律制御プログラムの開発を進めた。鹿児島湾にて実海域試験を実施し、ハードウェアの動作確認を行った。 ③ HAUVの改造:KAUBE-1500の運動性能を向上させるために、耐圧容器を延長してバッテリーパックを回転させる機構を組み込んで機体重心を左右に移動させることによって、バンクを伴う旋回ができるようにした。改造後のKAUBE-1500MkIIの制御系を令和5年度に開発をする計画である。
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Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
新型コロナウイルス感染症の影響で令和3年度に実施した実海域試験の不具合を改善することができず、令和4年度の実績報告において「やや遅れている」と自己評価をせざるを得なかったが、令和4年度は、機材(小型高圧海水ポンプ)の改修もでき、エネルギー消費を推定評価するための運用シミュレーションを順調に実施することができた。さらに、部材の調達が危惧されていたが、機体の改造を実施することができたことから遅れを取り戻せたと考えている。令和5年度(最終年度)の実海域試験に向けて、研究計画が概ね順調に進展している
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Strategy for Future Research Activity |
改装工事を実施したKAUBE-1500MkIIの制御系(ハードウェア・ソフトウェア)を構築を急ぐとともに、令和5年度の研究計画に基づいて下記の研究を推進する。 ① ハイブリッド型水中グライダー(HUG)の潜航シミュレーション手法の構築、② HUGの自律制御系の構築と実証試験、③ HUGの実用化に向けた検討 また、研究成果の公表を積極的に行う。
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Report
(2 results)
Research Products
(7 results)