海底の広域かつ詳細な観測を実現する次世代型AUV

• 研究課題/領域番号: 20K20291
• 補助金の研究課題番号: 17H06218 (2017-2019)
• 研究種目: 挑戦的研究(開拓)
• 配分区分: 基金 (2020); 補助金 (2017-2019)
• 研究分野: 航空宇宙工学、船舶海洋工学およびその関連分野
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 巻 俊宏 東京大学, 生産技術研究所, 准教授 (50505451)
• 研究期間 (年度): 2017-06-30 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 26,000千円 (直接経費: 20,000千円、間接経費: 6,000千円); 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: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2018年度: 12,740千円 (直接経費: 9,800千円、間接経費: 2,940千円); 2017年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
• キーワード: 海中探査 / 自律型海中ロボット / 経路計画 / AUV / センサフュージョン / 海底画像観測 / 海中観測 / 自律制御 / サンゴ礁

研究開始時の研究の概要

海中海底の情報をより効率的に集めるため、新たな形式の自律型海中ロボット（AUV)を提案する。それは起伏のある海底を、画像観測に適した低高度かつ高速で追従できるロボットである。実証機としてAUV HATTORIを開発し、これを複数の海域に展開し、海底の3次元画像マップを取得することで提案手法の有効性を示す。

研究成果の概要

スキャニングソーナーとポテンシャル法による海底追従手法を開発し、これをクルーズ型とホバリング型の特徴を併せ持つAUVと組み合わせることで、起伏のある海底を、画像観測に適した低高度かつ高速で追従できる新たな自律型海中ロボット（AUV）の形式を提案した。テストベッドAUV HATTORIを開発し、石垣島のサンゴ礁海域に展開、実際に広域画像観測を行うことで有効性を示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究により低コスト、高速、高効率な海底詳細観測技術を確立した。これにより海中の広い範囲をGoogle Earthのように画像マップ化することができるようになり、人類の海中探査能力の拡大に貢献する。本成果は生物学、地質学、海底考古学などのサイエンス的調査から、資源探査、インフラ点検、捜索救助など幅広いニーズに対応する。

研究成果

• [国際共同研究] サウザンプトン大学(英国)
• [国際共同研究] サウザンプトン大学(英国)
• [雑誌論文] Tracking Omnidirectional Surfaces Using a Low-Cost Autonomous Underwater Vehicle (2021)
  • 著者名/発表者名: Noguchi Yukiyasu、Maki Toshihiro
  • 雑誌名: IEEE Journal of Oceanic Engineering 巻: 46 号: 1 ページ: 11-23
  • DOI: 10.1109/joe.2020.2972046
  • 査読あり
• [雑誌論文] HATTORI ～低コストだが使えるAUVを目指して～ (2020)
  • 著者名/発表者名: 巻俊宏
  • 雑誌名: Techno-Ocean News 巻: 73 ページ: 1-2
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] Tracking a Sea Turtle by an AUV with a Multibeam Imaging Sonar: Toward Robotic Observation of Marine Life (2020)
  • 著者名/発表者名: Maki Toshihiro、Horimoto Hiroumi、Ishihara Takashi、Kofuji Kazuya
  • 雑誌名: International Journal of Control, Automation and Systems 巻: 18 号: 3 ページ: 597-604
  • DOI: 10.1007/s12555-019-0690-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] 自律型海中ロボット －魚のごとく－ (2019)
  • 著者名/発表者名: 巻俊宏
  • 雑誌名: 人工知能 巻: 34 ページ: 222-227
  • NAID: 130007917595
• [雑誌論文] Low-Altitude and High-Speed Terrain Tracking Method for Lightweight AUVs (2018)
  • 著者名/発表者名: Maki, T., Noguchi, Y., Kuranaga, Y., Masuda, K., Sakamaki, T., Humblet, M., and Furushima, Y.
  • 雑誌名: Journal of Robotics and Mechatronics 巻: 30 号: 6 ページ: 971-979
  • DOI: 10.20965/jrm.2018.p0971
  • NAID: 130007535810
  • ISSN: 0915-3942, 1883-8049
  • 年月日: 2018-12-20
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] AUV：自律型海中ロボット (2018)
  • 著者名/発表者名: 巻俊宏
  • 雑誌名: 日本機械学会誌 巻: 12 ページ: 24-27
• [雑誌論文] 自律型無人探査機（AUV）による未探査領域調査 (2018)
  • 著者名/発表者名: 巻俊宏, 吉田弘
  • 雑誌名: 低温科学 巻: 76
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] UK and Japan Collaboration in Marine Robotics and Coral Mapping (2017)
  • 著者名/発表者名: B. Thornton, and T. Maki
  • 雑誌名: IEEE OES Beacon Newsletter 巻: 6 ページ: 12-13
  • オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] AUV "Minty Roll" and results of "Underwater Robot Convention 2017 in JAMSTEC" (2017)
  • 著者名/発表者名: H. Horimoto, T. Nishimura, T. Matsuda
  • 雑誌名: IEEE OES Beacon Newsletter 巻: 6 ページ: 77-79
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] 水中ドローン ～ローコストAUVは使い物になるか～ (2017)
  • 著者名/発表者名: 巻俊宏
  • 雑誌名: オキシーテックニュースレター 海 巻: 33 ページ: 14-18
  • オープンアクセス
• [学会発表] Autonomous platform systems for underwater observation (2020)
  • 著者名/発表者名: T. Maki
  • 学会等名: The 7th KAIST-SJTU-UTokyo Joint Academic Symposium
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Wide area seafloor imaging by a low-cost AUV (2020)
  • 著者名/発表者名: Y. Noguchi, T. Sakamaki, S. Ito, M. Humblet, Y. Furushima, T. Maki
  • 学会等名: Global OCEANS 2020 Online
  • 国際学会
• [学会発表] Path Planning Method based on Artificial Potential Field and Reinforcement Learning for Intervention AUVs (2019)
  • 著者名/発表者名: Y. Noguchi, T. Maki
  • 学会等名: IEEE OES Underwater Technology 2019
  • 国際学会
• [学会発表] Autonomous platform systems for underwater observation (2019)
  • 著者名/発表者名: T. Maki
  • 学会等名: 1st International Workshop on Safety and Maintenance in Nuclear Engineering and Hazardous and Extreme Environment Robots and Sensing Systems 2019
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] ロボ×海洋探査中！ (2019)
  • 著者名/発表者名: 巻俊宏
  • 学会等名: Robo la Night
  • 招待講演
• [学会発表] 海中ロボット (2019)
  • 著者名/発表者名: 巻俊宏
  • 学会等名: 秋田海洋教育フォーラム
  • 招待講演
• [学会発表] 強化学習を用いた自律型海中ロボット制御の可能性 (2019)
  • 著者名/発表者名: 野口侑要
  • 学会等名: 第1回海中海底工学フォーラム・ZERO
  • 招待講演
• [学会発表] 小型無人プラットフォームによる海洋環境計測 (2018)
  • 著者名/発表者名: 巻俊宏
  • 学会等名: CSISシンポジウム2018 - ドローンを利用したフィールドサイエンス最前線 -
  • 招待講演
• [学会発表] 海中で活躍するロボット技術の最新動向と今後の展望 (2018)
  • 著者名/発表者名: 巻俊宏
  • 学会等名: 日本ロボット学会 第116回ロボット工学セミナー
  • 招待講演
• [学会発表] 自律型海中ロボット（AUV）の開発 (2018)
  • 著者名/発表者名: 巻俊宏
  • 学会等名: SUBSEA TECH JAPAN 2018 併催セミナー
  • 招待講演
• [学会発表] Autonomous Underwater Platform Systems (2018)
  • 著者名/発表者名: 巻俊宏
  • 学会等名: The 5th UTokyo-SJTU-KAIST Joint Academic Symposium
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] AUVの最新事情 (2018)
  • 著者名/発表者名: 巻俊宏
  • 学会等名: 海洋開発利用システム実現学寄付講座 第51回セミナー
  • 招待講演
• [学会発表] Quaternion-based Attitude Control of a Low-cost AUV (2018)
  • 著者名/発表者名: Y. Noguchi
  • 学会等名: The 5th UTokyo-SJTU-KAIST Joint Academic Symposium
  • 国際学会
• [学会発表] 低コスト高速AUV の３次元姿勢制御 (2018)
  • 著者名/発表者名: 野口侑要, 堀本大洋, 巻俊宏
  • 学会等名: ロボティクス・メカトロニクス講演会’ 18
• [学会発表] 我が国と海外のROV・AUVの動向 (2018)
  • 著者名/発表者名: 巻俊宏
  • 学会等名: 2017年度港湾及び海洋土木技術者のためのROV等水中機器類技術講習会
  • 招待講演
• [学会発表] Recent Developments on our AUV Fleet: Tri-TON 2 and HATTORI (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Maki
  • 学会等名: The Eighth Symposium on Polar Science
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 自律型海中観測システム (2017)
  • 著者名/発表者名: 巻俊宏
  • 学会等名: 平成29年度 第6回 学融合セミナー
  • 招待講演
• [学会発表] AUV Hattori: a Lightweight Platform for High-speed Low-altitude Survey of Rough Terrain (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Maki, Y. Kuranaga, Y. Noguchi, T. Sakamaki, K. Masuda, M. Humblet, and Y. Furushima
  • 学会等名: OCEANS17 MTS/IEEE Anchorage
  • 国際学会
• [学会発表] 音響センサを用いた水中狭隘環境向けロボット位置推定技術の開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 小林亮介, 巻俊宏
  • 学会等名: 第35回 日本ロボット学会 学術講演会
• [学会発表] スキャニングソーナーを用いたクルーズ型AUVによる高速かつ低高度な海底追従手法 (2017)
  • 著者名/発表者名: 蔵永圭則, 巻俊宏, 野口侑要, 坂巻隆
  • 学会等名: ロボティクス・メカトロニクス講演会’ 17
• [備考] 巻研究室
• [備考] 巻研究室｜東京大学生産技術研究所
  • URL: http://makilab.iis.u-tokyo.ac.jp/
• [備考] 巻研究室HP
  • URL: http://makilab.iis.u-tokyo.ac.jp/
• [備考] 巻研究室｜東京大学生産技術研究所
• [産業財産権] 自律型水中ロボット及びその制御方法 (2017)
  • 発明者名: 巻俊宏, 蔵永圭則
  • 権利者名: 巻俊宏, 蔵永圭則
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2017-081711
  • 出願年月日: 2017