| Project/Area Number |
23K22974
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| Project/Area Number (Other) |
22H01705 (2022-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 24020:Marine engineering-related
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| Research Institution | Kyushu Institute of Technology |
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Principal Investigator |
西田 祐也 九州工業大学, 大学院生命体工学研究科, 准教授 (60635209)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
安川 真輔 九州工業大学, 大学院生命体工学研究科, 准教授 (90837973)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000)
Fiscal Year 2024: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2022: ¥7,150,000 (Direct Cost: ¥5,500,000、Indirect Cost: ¥1,650,000)
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| Keywords | 水中ロボット / ケーブル拘束運動 / 長期海底観測装置 / 海底資源探査 |
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| Outline of Research at the Start |
世界的に海中工学の技術が向上しているが，いまだ海洋資源や周辺環境を長期的に観測する装置が実現していないため，海洋資源の生成や減少メカニズムは解明できるだけの十分なデータが計測できておらず，資源の有効利用に至っていない． 海洋資源開発に必要不可欠な時系列データを計測するために，低リスク（紛失リスクが少なく，紛失してもコスト的に損害が小さい）で広範囲に渡って海底を長期間観測できる装置の実現が望まれている．本研究では高価なセンサを搭載することなく低リスクで長期観測ができるケーブル拘束型海中ロボットを用いた長期観測装置を開発する．
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| Outline of Annual Research Achievements |
2023年度は昨年度に開発したケーブル拘束型水中ロボット(CUV)を用いた長期海底観測装置の潮流を考慮したCUVの動作手法の開発に取り組んだ．CUVは位置制御を行うことなく，ケーブルを撓ませない十分なスウェイ推力と航行に必要なサージ推力を発生するだけで，ステーション周りを周回運動することが可能である．しかし，周囲に潮流がある場合，速度センサを搭載しておらず位置制御を行わないCUVは設定軌道から大きく外れて航行する恐れがある．本研究ではCUVに搭載されたIMU情報からCUVの方位に対する角速度の大きさから潮流の方向および 流速を推定する手法を開発し，その推定した潮流を加味した運動によってCUVが潮流下でも設定軌道にそって航行できることをシミュレーションで示した．
次にCUVで撮影した画像から1枚の海底フォトモザイク画像を生成する手法を開発した．画像情報からモザイクを生成する場合，画像特徴量から撮影地点を推定し3次元画像を生成するSfM-PMVSという手法が用いられるが，海底の画像は特徴量が乏しいため既存手法ではモザイク画像を生成することが困難である．本研究ではCUVとケーブルの拘束から幾何学的に推定される位置情報を3次元点群生成における対応点探索，全体最適化および点群の高密度化における奥行きの更新に用い，SfM-PMVSのデータ処理速度の向上および生成されるフォトモザイク画像の精度向上を図った．比較実験の結果，本研究で開発した手法は既存の手法の1/3の速度でモザイク画像を生成でき，生成したモザイク画像内の精度が13%向上していることが分かった．
3つ目として，本長期海底観測装置の設置・回収の時間を短くするため，実海域運用を想定としたステーションとCUVのドッキング機構を開発した．
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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
2023年度は概ね申請書の研究計画に沿って研究・開発が進んでいるが，研究項目2-1で計画していた実機を用いた性能評価実験が実施できなかった．実施的無かった実験は潮流下でのCUVの航行実験であり，開発した長期海底観測装置を展開できる港湾内で狙った潮流を発生させることはできず，また潮流が発生できる水槽を実験できる十分な日数借用する費用はなかったため実施できなかった．そのため，2023年度はシミュレーションに開発した潮流推定および潮流を考慮した運動手法の評価を行い，開発した手法が十分な性能であることを十分に検証した．また，2024年度の作業量を減らすため，2024年度に2024年度に実施予定であった実海域運用用プラットフォームの開発におけるステーションとCUVのドッキング機構の開発に取り組み，水槽にてそのドッキング機構がきちんと動作することを確認した．したがって，本研究の全体の進捗としては全く遅れておらず，順調に進んでいると言える．
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| Strategy for Future Research Activity |
2024年度は，まず2023年度に実施できなった潮流下での実験，および2023年度に開発したドッキング機構で設置および回収の時間がどれくらい短縮されるか検証する予定である．その後，申請書の計画にそって研究・開発を進めていく．
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