2017 Fiscal Year Annual Research Report
Development of autonomous robot for real-time observation of velocity / discharge in flood rivers
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16K12854
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
山上 路生 京都大学, 工学研究科, 准教授 (80362458)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 河川流速計測 / 自律制御ボート型ロボット / 流量観測 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
従来の観測法を根本的に見直し，研究代表者はボート型のロボットを自律制御して流れの中で静止させたときの推進駆動力より流速を計測する新しい方法を提案した．
目標計測地点で静止するようにメインスクリューを制御するが，対向流速によってスクリュー回転数が変化することを利用して流速を評価する．サイドスラスタにより平面2次元運動も可能であるが，対応流速が15cm/s程度しかない弱点があった．また超音波センサを用いてポジショニングするため基準位置に反射板を用意する必要があるが，野外の河川計測では設置が容易でない問題があった．位置認識にカメラ画像によるトラッキング技術を適用した．ロボット投入地点と計測地点を含めた画像の中でロボット位置をリアルタイム追跡し，現位置の２次元座標をロボットに無線送信して自動航行させる．この方法はGPS信号が届かない屋内水路でも使用可能である．種々のセンサやモーターを統括管理し，さらにPCとの情報通信を行うためのマイコンが必要である．ここでは処理装置として広く普及しているArduinoマイコンを使った．またモーターアンプ（ESC）を用いて比較的大きな出力の工作用モーターを制御した．まず室内水路で運動挙動をテストするとともにモーターのduty比（回転数の制御ファクター）と対向流速の校正曲線を求めた．さらに平面2次元運動を試験した．最後に実際の河川において流速計測を実施し良好な結果を得た．
本装置は既存設備では計測が困難なセクションにおける流量観測値が得られる大きな特長があり，将来の河川管理に貢献できると期待される．特にシステム一式はコンパクトであるため，緊急時における機動性も高い．本課題終了後，当面はシステム性能テストも兼ねて平水時における複数の場所における流量および河床観測に従事して，河川管理に必要なデータベースを提供する．
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