2018 Fiscal Year Annual Research Report
高性能AUVを核としたAUVネットワークによる海底の協調探査手法
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18H01632
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
松田 匠未 東京大学, 生産技術研究所, 特任研究員 (80759861)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | AUV / 自律型海中ロボット / マルチロボット / 協調 / 海底探査 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，低コスト・高精度・高効率を同時に満たす海底探査システムを実現するために，自律型海中ロボット群(AUV群)による協調探査手法を提案する．1台の高性能なAUV(親機)を核とした音響ネットワークにより，低コストなAUV群(子機群)が高精度に測位しつつ，協調探査を実現する．本年度は親機を核とした子機の測位手法および親機に対する子機の位置制御手法を開発した．
【親機を核とした子機の測位手法】3台のAUV "Tri-Dog 1"(以下TD), "Tri-TON"(以下TT), "Tri-TON 2"(以下TT2)に手法を実装した．TT2には対地速度計および3軸の光ファイバジャイロが搭載されているため，単独で高精度な測位が可能である．そのためTT2を親機として，TDとTTは子機として用いた．水槽にてプログラムの動作試験および性能評価を行った．鹿児島湾の熱水噴出域(水深200m)にてTT2とTTを展開し，2台は1kmを超える距離を自律航行することに成功した．本試験の結果解析を通じて，子機が単独で実現できる測位精度(誤差15m/km)を大幅に改善(誤差3m/km)できる結果が得られた．
【子機の親機に対する位置制御手法】前項の手法開発において，子機が海流などの外乱により親機から離れてしまうことで，測位精度を維持できなくなることがわかった．そこで親機が自分の現在位置と目的地を各子機に送信し，子機はその情報をもとに親機に対する遅れを判断して加減速する手法を導入した．沼津の内浦湾(水深30m)においてTT2とTDを展開し，TDはTT2に対して所定の位置を維持しつつ自律航行できることを実証した．本手法導入前は，子機は親機に対して所定の位置から100m以上離れてしまうこともあったが，本手法により平均的に10m以内に制御できることを示した．また測位精度の安定性向上にもつながることを示した．
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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
親機を核とした測位手法を3台のAUVに実装し，水槽試験を通じて親機を基準として各子機が測位精度を向上できることを確認した．また鹿児島湾の熱水噴出域といった科学的にも重要なサイトにおいて実機による実証試験を行い，本手法の有効性を示す結果が得られた．以上により親機を核とした測位手法の基礎を確立できた．
測位手法を開発する過程において，親機と子機の位置関係が測位精度の維持には重要であることがわかり，速度制御に基づく子機の位置制御手法を開発・実装した．本手法により，子機は海流などの外乱がある場合にも親機に対する位置を制御しつつ，測位精度を維持できることを海域試験を通じて実証した．結果，測位手法のロバスト性の向上を実現した．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は親機を核としたAUV群の測位手法のスケーラビリティを向上させる．複数AUVの自律航行シミュレーションを通じて手法を開発し，子機の台数が増加しても測位精度を維持できることを実証する．また子機の低コスト化を目指して，製品化された低価格の遠隔操縦型ロボット(ROV)をAUVとして使用できるように自律航行プログラムを開発・実装する．そして子機の自律航行の動作試験を水槽で実施する．最終的に本子機とTT2(親機)との組み合わせで，水槽および海域での試験を通じて提案手法の有効性を実証する．
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