| 研究課題/領域番号 |
20K11804
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分60060:情報ネットワーク関連
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| 研究機関 | 熊本高等専門学校 |
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研究代表者 |
入江 博樹 熊本高等専門学校, 拠点化プロジェクト系地域協働プロジェクトグループ, 教授 (70249887)
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| 研究分担者 |
葉山 清輝 熊本高等専門学校, 拠点化プロジェクト系地域協働プロジェクトグループ, 教授 (00238148)
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| 研究期間 (年度) |
2021-01-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2020年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
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| キーワード | GNSS / 移動ロボット / IoT / 漂流ブイ / CLAS / RTK-GNSS / 潮流計測 / ドローン / 定層フロート / GPS / マルチGNSS / 環境モニタリングIoT |
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| 研究開始時の研究の概要 |
浅海域を含む閉鎖性の強い水域を対象に表層と中層・底層の海流の流れを、漂流ブイや潜水型の定層フロート（水中ドローン）を用いて、長期間の連続観測を行うための実用化の知見を得ることを目的としている。長期間の観測を行うためには、装置の省電力化が重要である。長期間運用するためのGNSS装置や無線通信装置の最適化について検討する。また、観測装置を海域に留まるための移動装置についても検討する。観測対象となる海域に観測装置を投入と回収の作業をこまめに行うことは、人的なコスト高となる。長期間の連続観測が可能になるほか、悪天候時での回収不能となることを避けることができる。
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| 研究実績の概要 |
水上ドローンの操縦制御システムを高精度なGNSSを利用するために、準天頂衛星みちびきからの補正信号のCLASを利用することを検討した。 水域での実験の前に事前に陸上で移動するロボットの移動制御システムの利用を検討した。CLASと単独測位とRTK-GNSSの測位精度を比較するために、白線を吐出するクローラ型の自律移動ロボットを製作し、自律走行させた際の軌跡について評価した。
単独測位では、3m程度の誤差が見られたが、RTK-GNSSやCLASでは、RTK-Fixedの状態であれば、数ｃｍの精度での測位が可能となった。白線引き自律移動ロボットも目標とする場所に白線を引くことができた。RTK-GNSSとCLASでは、固定基準局からの補正情報を使って高精度GNSSが実現されるが、CLASは準天頂衛星みちびきからの電波で補正情報を得ることができるため、RTK-GNSSと異なり４G携帯無線やWifiなどの無線通信回線を必要としない点も利点であることがわかった。海上を漂う漂流ブイ・フロートでは陸上からの通信回線の確保が難しい場合には、CLASを使った高精度GNSSは有効であることが示された。 垂直軸風車を付加した省電力ドローンや係留型のドローンについても試作検討を行い、ユニークな形状のドローンをつかってユニークな方法での気流による揚力を得ることに関しての研究を行った。気流での揚力の制御を水流での浮力の制御への応用を検討している。
製作したロボットカーについては、測位航法学会全国大会2023や日本航海学会の学会誌などで報告した。ユニークな形状でのドローンについては、産業応用工学会全国大会 2023などで報告した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
漂流ブイ・フロートの測位システムとして準天頂衛星みちびきのCLAS補正情報を利用した高精度GNSS測位が有効であることを確認した。陸上からの通信回線が無い場合や回線速度が遅い場合でもcm級の高精度GNSSが利用できる。陸上用のクローラ型移動ロボットの左右のモータを制御することで、自律走行車を試作し、あらかじめ定めた目標地点を自動的に巡ることができた。左右のスクリューの速度差で移動する水上ドローンに応用が可能となった。白線の吐出制御のためのモータについても、自律走行時に制御できる方法について確認ができた。水上ドローンで潜水や浮上のためのモータ制御に利用できるようになった。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後は漂流ブイ・ドローンを製作する。R５年度に製作した陸上用の移動ロボットカーの自律走行のための制御システムを防水容器に収納し、クローラ型陸上移動ロボットカーを制御する装置を、左右２つのスクリューを持つ模型用ボートに転用することで、水上ドローンの完成を目指す。 R６年度では、水上ドローンを実際に想定される海域で試走させて、潮流計測や海上の環境モニタリングが可能な装置の完成を目指す。
海上での実験にあたっては、学校のプールの利用や内海にある養殖ため池などに協力を頂く予定である。これは、漂流の様子の観測が容易になり、回収不能により機器をロストすることを防ぐことができる。
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