2019 Fiscal Year Research-status Report
受動リンク機構をもつROVとケーブル張力制御可能なASVによる観測システムの開発
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18K04586
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| Research Institution | Nagasaki Institute of Applied Science |
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Principal Investigator |
佐藤 雅紀 長崎総合科学大学, 工学研究科, 准教授 (10709067)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 海中ロボット / 受動リンク機構 / 遺伝的アルゴリズム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、（１）受動リンク機構を有することでロバストな姿勢制御が可能な遠隔操縦型探査機（ＲＯＶ）を開発すること、（２）ＲＯＶのケーブルの張力を制御可能な洋上自律探査機（ＡＳＶ）を開発すること、（３）これらＲＯＶとＡＳＶを同時展開することで、リアルタイムに船底を観測し、船底の異常個所を特定可能なシステムを開発すること、さらに（４）実海域において開発したシステムの有効性を確認することである。
今年度は主に次の２つの課題について取り組んだ。
課題（１）における受動リンク機構を開発するために、GPGPUを活用した開発環境を整えた。現在、動力学を考慮したシミュレーションを続けている。
課題（２）におけるASVは、前年度に検討を重ねた結果セミサブマーシブル型を採用することにした。２０１９年度は、3D-CADを活用した設計と試作機の開発を行い、試験水槽において動作確認を実施した。研究成果は「Development of an autonomous surface vehicle for an observation a bottom of ship」というタイトルでThe 25th International Symposium on Artificial Life and Robotics 2020にて報告した。今後の課題として、ペイロードと機体の重心と推進力のバランスを考慮した設計が挙げられる。
課題（３）における船底の異常個所の特定については、ROVが開発中のためASVに下方カメラを搭載し、試験水槽の底面（１５m×６m）のモザイク画像の生成を実現した。また、直径５cm長さ１８cmのシリンダーに小型パソコンとカメラとバッテリーを内蔵した観測システムを構築し、陸上において動作試験を実施しモザイク画像のため画像が撮影できることを確認した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本研究の申請時において、研究課題（１）の遠隔操縦型海中ロボットの受動リンク機構を開発し、次に研究課題（２）の洋上自律探査機の開発に着手する予定であったが、以下の変更があり、その分の遅れを１年で取り戻しているためやや遅れていると判断した。
研究計画の変更点として、遠隔操縦型探査機（ROV）のケーブルの張力を制御可能な洋上自律探査機（ASV）を開発するにあたって、ペイロード、移動能力について研究協力者からの助言を参考に双頭船ではなくセミサブマーシブル型に変更をした。２０１９年度はASVの設計と試作を重ね、試作２号機で試験水槽での動作確認を実現し研究成果を学会にて報告するまで取り戻した。
受動リンク機構の設計については、現在動力学を考慮したシミュレーション環境を構築し、研究を続けている。GPGPUを活用することで計算時間を削減できることを期待している。
ROVの張力制御については機構および方策について検討を重ねている。最終年度中に完成させる予定である。
船底を調査するためのモザイク画像の生成については、試験水槽および実海域において実験を重ねており、おおむね順調といえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
受動リンク機構の構造最適化についてはシミュレーションを継続し、最終的にROVへ組み込むところまで実現する。
ROVの張力制御については、現在機構および方策について検討をしており、試作をして効果を検証する。
ASVの開発については、試作２号機の実績をもとに試作３号機を開発中である。よりペイロードを拡張し、実海域において安定して動作する機体に仕上げる。
船底のモザイク画像生成については、２通りの実験を予定しており、一つはROV単体で船底を調査し、モザイク画像を生成する。もう一つはASVとROVを連携させて船底調査を実現し、モザイク画像を生成する。
以上の取り組みについて、学会等で研究成果を発信する。
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| Causes of Carryover |
開発するロボットの仕様変更があったため開発が若干遅れている。そのため研究計画当初の執行計画から差額が生じている。差額については、設計中の試作３号機の部品として執行する予定である。
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