重心移動による運動制御機構をもつ海中航走体に関する研究

• 研究課題/領域番号: 06651082
• 研究種目: 一般研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 海洋工学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 能勢 義昭 東京大学, 生産技術研究所, 助手 (10114604)
• 研究分担者: 浦 環 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (60111564)
• 研究期間 (年度): 1994
• 研究課題ステータス: 完了 (1994年度)
• 配分額: 2,000千円 (直接経費: 2,000千円); 1994年度: 2,000千円 (直接経費: 2,000千円)
• キーワード: 海中ロボット / 運動制御 / 海水計測 / グライダー / 重心移動 / 無索無人潜水機

研究概要

これまでに製作したグライディング機能と重心移動機能を持つロボット「アルバック」の機能を改良して300m深度まで潜航できるシャトル型海中ロボットのプロタイプモデルの構築をおこなった。これにファジ-アルゴリズムによる縦運動と横運動の制御機構を付加し運動制御性を向上させた。横運動では方位および回転角速度を制御し、縦運動ではグライディング角度および角速度を制御した。運動データよりシステム同定をおこない、計算機上でシミュレーションをおこない、制御ゲインの最適化をジャネティックアルゴリズムを導入しておこなった。
このようにして出来上がったシステムを、静岡県沼津市沖において自律航行させることに成功した。潜航深度はまず、直感的に明快なファジ-アルゴリズムを作ってアルバックを定方位・定グライディング角で運動させる制御系を構成し、これにより搭載された重心移動装置を駆動して、ロボットを実海域で航行させる。艇の姿勢に関する情報(入力)とDCサーボモータへの出力を得る。ファジ-アルゴリズムは、そのパラメタの自動チューニング方法は多く提案されているが、そのアルゴリズムを自動的に偏向することはできない。そこで、物理現象を直接考えないで単にシステムの入出力関係のみに注目するニュートラルネットにファジ-アルゴリズムの内容を写し込んだ。
これまでの研究では、準静的な航路制御の研究、すなわち重心の移動速度については考慮されていなかった。これは先に述べた移動速度が低速であったことによる。今回の改良により移動速度が大きくなり、これが運動に与える影響がおおきくなる。したがって運動制御に重心移動速度を用いることが可能になった。