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複眼水中ロボットの実海域充電実証と両眼転導による広範囲/高精度空間認識

研究課題

研究課題/領域番号 19H04190
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分61050:知能ロボティクス関連
研究機関岡山大学

研究代表者

見浪 護  岡山大学, 自然科学研究科, 特命教授 (80262608)

研究分担者 戸田 雄一郎  岡山大学, 自然科学研究科, 助教 (70806083)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2022年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2021年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2020年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2019年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円)
キーワードドッキング制御 / リアルタイム空間計測 / 位置姿勢安定化制御 / 自律型ロボットのための自律充電 / 泳ぐ魚の寸法計測 / 魚養殖の自動制御化 / 省エネ養殖によるSDGs貢献 / ビジュアルサーボ技術 / リアルタイム / 空間計測 / 位置姿勢 / 魚の寸法計測 / 自律型水中ロボット / 複眼カメラ / 立体空間認識 / 模擬充電実験 / ドッキング / 自律型知能ロボット / 海底資源探査 / 長期連続航行
研究開始時の研究の概要

本研究の長期的目的は、深海底環境において海底探索、資源回収、基地建設、など海底作業が可能な自律水中ロボット(AUV: Autonomous Underwater Vehicle)の研究開発である。このためには、まずAUVのエネルギーの自律的確保が重要であり、確実な充電機への嵌合・充電が可能な制御系の構築、またその実用性の実海域実証、が本研究の概要である。

研究成果の概要

複眼で動画像を認識し空間計測に基づいてロボットを制御するビジュアルサーボ技術を水中ロボットに応用し、水中での自動充電を可能とする自動ドッキング制御技術について研究を続けた。その結果深海底での継続的運用が可能なロボット作業の実現につながる自律水中ロボット(AUV)の自動充電模擬実験(仮想充電ステーションとの嵌合を意味する)の実海域実証実験(瀬戸内海)に成功した。さらに発光3次元マーカーを考案することで、深海底を模擬した漆黒光環境と海底泥舞上り条件下での瀬戸内海実海域嵌合にも成功した。2022年度はドッキングのための水中空間計測技術を泳ぐ魚の位置姿勢計測技術に応用し、魚の寸法計測技術を確立した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

自律水中ロボット(AUV)の自動制御技術は、AUVの位置姿勢をリアルタイムに計測する技術が不可欠であり、空間計測技術の開発はAUVの海底での自律的活動電を可能とする自動嵌合制御を可能とする。海底では海流変化、濁り、水中物体によるカメラ視界遮蔽など海中独特の外乱が存在し、これらの外乱に対するロバストな充電ドッキング制御技術の開発を行った。自発光3次元マーカーと複眼カメラを用いたリアルタイム計測、およびドッキング安定化制御方法の開発により瀬戸内海での実海域ドッキングに成功しその実用的能力を実証した。さらに開発した空間計測技術を泳ぐ魚の寸法計測に応用し養殖技術の自動制御化とSDGs達成に貢献した。

報告書

(5件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (19件)

すべて 2022 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 8件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 9件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 10件)

  • [雑誌論文] Stereo-vision-based AUV navigation system for resetting the Inertial Navigation System error2022

    • 著者名/発表者名
      Horng-Yi Hsu, Yuichiro Toda, Kohei Yamashita, Keigo Watanabe, Masahiko Sasano, Akihiro Okamoto, Shogo Inaba, Mamoru Minami
    • 雑誌名

      Artificial Life and Robotics

      巻: 27 号: 1 ページ: 165-178

    • DOI

      10.1007/s10015-021-00720-z

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] A new method to estimate the pose of an arbitrary 3D object without prerequisite knowledge: projection-based 3D perception2022

    • 著者名/発表者名
      Yejun Kou, Yuichiro Toda, Mamoru Minami
    • 雑誌名

      Artificial Life and Robotics

      巻: 27 号: 1 ページ: 149-158

    • DOI

      10.1007/s10015-021-00718-7

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 水中ロボットの自動嵌合制御のための発光次元マーカーを用いた光環境適応特性を有する3次元空間認識手法2020

    • 著者名/発表者名
      戸田 雄一郎, 中村 翔, 許 弘毅, 見浪 護
    • 雑誌名

      日本船舶海洋工学会論文集

      巻: 32 号: 0 ページ: 177-192

    • DOI

      10.2534/jjasnaoe.32.177

    • NAID

      130008021038

    • ISSN
      1880-3717, 1881-1760
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 水中ロボットの海底充電システム構築のための海流外乱適応型嵌合システム2020

    • 著者名/発表者名
      戸田 雄一郎, 山下 耕平,門田 拓也, 許 弘毅, 齊藤 和裕, 見浪 護
    • 雑誌名

      日本船舶海洋工学会論文集

      巻: 32 号: 0 ページ: 163-176

    • DOI

      10.2534/jjasnaoe.32.163

    • NAID

      130008021039

    • ISSN
      1880-3717, 1881-1760
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 発光型3次元マーカーの濁度耐性の検証とその有効性確認のための実海域ドッキング実験2020

    • 著者名/発表者名
      戸田雄一郎, 向田直樹, 許弘毅, 見浪護
    • 雑誌名

      日本船舶海洋工学会論文集

      巻: 31 巻 号: 0 ページ: 145-161

    • DOI

      10.2534/jjasnaoe.31.145

    • NAID

      130007905608

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Visibility improvement in relation with turbidity and distance and application to docking2020

    • 著者名/発表者名
      Horng-Yi Hsu, Yuichiro Toda, Keigo Watanabe, Mamoru Minami
    • 雑誌名

      Artificial Life and Robotics

      巻: Vol.25 号: 3 ページ: 453-465

    • DOI

      10.1007/s10015-020-00606-6

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Adaptive evolution strategy sample consensus for 3D reconstruction from two cameras2020

    • 著者名/発表者名
      Yuichiro Toda, Hsu Horng Yz, Takayuki Matsuno, Mamoru Minami, Dalin Zhou
    • 雑誌名

      Artificial Life and Robotics

      巻: Vol.25 号: 3 ページ: 466-474

    • DOI

      10.1007/s10015-020-00603-9

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 知的画像処理とステレオビジョンによる実時間空間認識を用いた水中ロボットの実海域ドッキング2019

    • 著者名/発表者名
      見浪 護, 戸田 雄一郎
    • 雑誌名

      マリンエンジニアリング

      巻: 54 号: 6 ページ: 821-827

    • DOI

      10.5988/jime.54.821

    • NAID

      130007751412

    • ISSN
      1346-1427, 1884-3778
    • 年月日
      2019-11-01
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Dual-Eye Vision-Based Docking Experiment in the Sea for Battery Recharging Application2019

    • 著者名/発表者名
      Khin NWE LWIN, Myo MYINT, Kenta YONEMORI, Naoki MUKADA, Yoshiki KANDA, Akira YANOU, Mamoru MINAMI
    • 雑誌名

      SICE Journal of Control, Measurement, and System Integration

      巻: Volume 12, Issue 2 号: 2 ページ: 47-55

    • DOI

      10.9746/jcmsi.12.47

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Stereo-vision space perception based on photo model and 3D-projection for fish measurement --Precision evaluation agaist illumination varieties--2022

    • 著者名/発表者名
      R. Takahashi, Y. Kou, Y. Toda, M. Minami,
    • 学会等名
      Proceedings of 28th International Symposium on Artificial Life and Robotics, AROB 28th, 2023
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Repeated docking/releasing experiments utilizing current-disturbance-adaptive undersea system2022

    • 著者名/発表者名
      Horng-Yi Hsu, Yuichiro Toda, Takuya Monden, Keigo Watanabe, Mamoru Minami
    • 学会等名
      27th International Symposium on Artificial Life and Robotics
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Efficiency and improvement of parallel calculation structure in Field Programmable Gate Array2022

    • 著者名/発表者名
      Jieyuan He, Shiyu Wang, Takahiro Nitta, Yuichiro Toda, Mamoru Minami
    • 学会等名
      27th International Symposium on Artificial Life and Robotics
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Installation and Experiments of Visual Space Sensing Underwater Robot -BlueRov2-2022

    • 著者名/発表者名
      Fumiya Yamaoka, Renya Takahashi, Horng-Yi Hsu, Yuichiro Toda, Mamoru Minami
    • 学会等名
      27th International Symposium on Artificial Life and Robotics
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Shortening calculation by Introducing Field Programmable Gate Array For 3D Space Sensing2022

    • 著者名/発表者名
      Shiyu Wang ,Jieyuan He ,Takahiro Nida ,Yuichiro Toda, Mamoru Minami
    • 学会等名
      27th International Symposium on Artificial Life and Robotics
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Space sensing system using photo/projection combined method2022

    • 著者名/発表者名
      Yejun Kou, Lujie Wang, Yuichiro Toda, Mamoru Minami
    • 学会等名
      27th International Symposium on Artificial Life and Robotics
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Stereo-vision-based AUV docking system for resetting the Inertial Navigation System errors2021

    • 著者名/発表者名
      Horng-Yi Hsu, Yuichiro Toda, Kohei Yamashita, Keigo Watanabe, Mamoru Minami
    • 学会等名
      26th International Symposium on Artificial Life and Robotics
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Expanding the recognition distance using the Model-based Matching method and the 2D model by zoom cameras2021

    • 著者名/発表者名
      Siyu Pan, Renya Takahashi, Jincheng Li, Yuichiro Toda, Mamoru Minami
    • 学会等名
      26th International Symposium on Artificial Life and Robotics
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Successful Repeated Docking under Fluctuating Current Disturbances in Real Sea2019

    • 著者名/発表者名
      Takuya Monden, Kohei Yamashita, Yoshiki Kanda, Horng Yi Hsu, Yuichiro Toda, and Mamoru Minami
    • 学会等名
      OCEANS 2019 Seattle
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Photo-Model-Based Stereo-Vision 3D Perception for Marine Creatures Catching by ROV2019

    • 著者名/発表者名
      Hongzhi Tian, Yejun Kou, Takuro Kawakami, Renya Takahashi, and Mamoru Minami
    • 学会等名
      OCEANS 2019 Seattle
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2024-01-30  

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