深海知能ロボットの開発研究

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13GS0005
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 浦 環 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (60111564)
• 研究分担者: 蒲生 俊敬 東京大学, 海洋研究所, 教授 (70143550) ; 藤井 輝夫 東京大学, 生産技術研究所, 助教授 (30251474) ; 浅田 昭 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (60323648) ; 中村 光一 (独)産業技術総合研究所, 海洋資源環境研究部門, 主任研究官 ; 藤本 博巳 東北大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (50107455)
• キーワード: 自律型海中ロボット / 深海知能ロボット / 環境センサ / 環境認識 / 特異点検出 / マリアナ海域 / 熱水地帯 / 海底観測

研究概要

2001年度から5年間の計画で、大型母船を必要とせず、特定の技術者ではなく観測する科学者自身が展開できる、水深4,000m級の深海を潜航する高度に知能化された信頼性の高い自律型海中ロボットを開発し、これをマリアナ海域などの熱水地帯に展開して観測をおこなうプロジェクトを開始した。、本プロジェクトでは、建造した深海知能ロボットr2D4を用いて、熱水地帯などに連続して全自動潜航して観測をおこない、熱水地帯で起こっている現象を観測する新しい観測システムを構築し、その潜航・観測成果を工学的にフィードバックしていくことを目的とする。3年目である本年7月には、r2D4の基本ハードウェアおよびソフトウエアが完成。同月2日から駿河湾北部で潜航試験をおこない、14日〜20日には日本海佐渡沖で最初の本格的海底観測をおこなった。ロボットは断層に沿い約300m間隔で4本の測線を航走し、サイドスキャンソナーを用いて海底面形状を観測、3回で計約11時間の全自動観測に成功し、位置精度の高いデータを取得した。さらに12月15日〜24日、来年度5月に予定しているマリアナ海域の4,000m級大深度熱水地帯での観測潜航へ向けて、ロボット性能を向上させ自律機能の可能性を広げるために、海洋科学技術センター等と共同研究で、沖縄石垣島南方約25kmのメタンハイドレード地帯にある黒島海丘で計4回の潜航をおこなった。この潜航では、1)ロボットの自律機能の向上、2)搭載する各種観測センサによる環境認識つまり「発見」プロセスの知的システム化を図った。また、搭載されている6つのハイドロフォンからの音響データにより高解像度の海底地形図を求める手法を研究開発しつつある。現在、これらの潜航・観測結果を基に、マリアナ海域での具体的な観測海域および潜航計画を策定しつつある。また、来年度以降の計画についても検討している。
さらに、テストベッドロボットを利用して、シートレーザを用いた対象物認識システムの研究をおこない、対象物の3次元形状を計測しながら、対象物に沿って移動するロボットシステムの開発をおこなった。さらに、スマート索により連結された複数のロボットの協調行動の研究をおこない、実験水槽において総合的な試験をおこなった。

研究成果

• [文献書誌] 永橋賢司, 小原敬史, 浦環, 坂巻隆: "Autonomous Underwater Vehicle "R2D4" -Autonomous Route Change System in Response to Environmental Anomaly-"Proc.SSC'2003, Tokyo, Japan. 152-155 (2003)
• [文献書誌] 金岡秀, 浦環: "Fuel-Optical Guided Navigation and Tracking Control of AUV under Current Interaction"Proc.Oceans'03,San Diego, USA. 663-670 (2003)
• [文献書誌] 浦環, 小原敬史, 浅田昭, 永橋賢司, 坂巻隆, 能勢義昭: "自律型海中ロボッイ「r2D4」による佐渡島沖断層の観測"第15回海洋調査技術学会研究成果発表会講演要旨集. 48-51 (2003)
• [文献書誌] 小山寿史, 浅田昭, 浦環, 坂巻隆, 小原敬史, 永橋賢司: "海中ロボット用インターフェロメトリソーナーの開発"第15回海洋調査技術学会研究成果発表会講演要旨集. 50-51 (2003)
• [文献書誌] 金岡秀, 浦環: "自律型海中航行ビークルの環境外乱中における燃料最適誘導及び運動制御"日本造船学会講演会論文集. 2号. 153-154 (2003)
• [文献書誌] T.Toki, U.Tsunogai, T.Gamo, M.Minakawa: "Geochemical exploration of volcanaic activity on the sea floor using CH4, as a tracer : Miyakejima Volcano, Izu-Bonin Arc, Japan."Bull.Volcanol.Soc.Jpn.. Vol.48. 63-67 (2003)
• [文献書誌] T.Yamanaka, C.Mizota, H.Satake, T.Gamo, F.Kouzuma, T.Miwa, K.Fujioka, U.Tsunogai, the shipboard scientific party of KROO-03 Leg.2: "Stable isotopic study of a chemosynthetic animal community atop a serpentine seamount in the mid Mariana forearc."JAMSTEC J.Deep Sea Res.. Vol.22. 15-20 (2003)
• [文献書誌] Fujimoto, H., M.Mochizuki, K.Mitsuzawa, T.Tamaki, T.Sato: "Ocean bottom pressure variations in the southeastern Pacific following the 1997-98 E1 Nino event."Geophys.Res.Lett.. Vol.33, No.9. (2003)