解説

水中ロボット開発とその利用
坂 上 憲 光Norimitsu SAKAGAMI

先端理工学部機械工学・ロボティクス課程教授

Professor, Mechanical Engineering and Robotics Course

呼ばれる自律型水中ロボットと，ROV（Remotely

1．はじめにOperated Vehicle）と呼ばれる遠隔操作型水中ロボ

2023 年 4 月に機械工学・ロボティクス課程に着ットである．AUV は計算機や各種センサを搭載し，任した坂上憲光です．専門は水中作業用ロボットの高い認識能力と判断能力に基づく自律性を持たせた開発であり，フィールドで利用できることを前提に水中ロボットである．自律性によって海上との通信開発をしてきました．ここでは一般的な水中ロボッのためのケーブルを持たずに利用できるため，深いトの簡単な説明と私のこれまでの研究成果の一部に場所や広い範囲の調査に役立つ．しかし，現時点でついて紹介させていただきます．

は環境との接触が伴う作業等をさせることは難し
く，主に観測や目視検査等の非接触作業を中心に利2．潜水船から水中ロボットへ用される．一方，ROV は海上や陸上とケーブルで科学や軍事を目的にした潜水船の利用が始まりでつながれており，オペレータが遠隔で操作しながらあった．しばらくは科学，軍事，石油関連を中心に利用する水中ロボットである（水中では減衰の激し潜水船の利用が進められてきたが，その後の機械化い電波は使えず，カメラ映像等のデータ量が多い通技術や自動化技術の進展とともに人が搭乗しないタ

信を必要とする場合は有線にす る 必 要 が あ る）．

イプの無人潜水機（以下，水中ロボットと呼ぶ）がケーブルは外乱を受け，ロボットにとっては制御が［1］開発され，利用が増加した ．現在では港湾建設，困難となる要因にもなるが，人間が介入することがインフラ設備点検，水産業，災害対応，極地調査等できる ROV はロボットアームを使う作業や複雑なの様々な分野で水中ロボットは活用されるようにな環境での作業の実行が可能となる．

り，世界的に見ても開発企業や研究者は増えてきている．

4．水中ロボットの現在
近年の科学技術の進展によって水中ロボット利用

3．水中ロボットの分類の可能性は様々な分野で広がってきている［3］．特に水中ロボットは大きく次の 2 つに分類される［2］．

半導体性能やバッテリ性能の向上によって，高性能一 つ は AUV（Autonomous Underwater Vehicle）とかつ小型・軽量・経済的な計算機やセンサが利用し― ２９ ―

やすくなり，水中ロボット分野にも多くの企業や研究者が参入するようになった．日本でもベンチャー企業が立ち上がっている．さらに，3D プリンタ利用の拡がり，多様な材料の開発，5G 導入，AI 技術の台頭など，新しい技術を活かした多種多様な水中ロボットが様々な分野で今後も登場することは間違いないだろう．

5．筆者のこれまでの研究成果
図1

ここからは筆者がこれまで取り組んできた水中ロ遺跡調査に利用した水中ロボット

ボットを利用した研究や開発してきたロボットのいくつかを紹介する．
5.1

沖縄での考古学調査

考古学者との共同研究によって水中ロボットを利用した沖縄県石垣市での海底遺跡調査を実施してきた［4］．屋良部沖の水深約 20m の海底に壺群や複数の四爪鉄錨が存在する．我々は研究室で開発してき

図2

デジタル海底遺跡た水中ロボットを利用して調査に協力してきた．そのロボットの調査時の写真を図 1 に載せる．調査で5.2

琵琶湖での考古学調査

は潜水資格を持つ考古学者が遺跡の調査を行ってい琵琶湖の北にある葛籠尾崎でも水中ロボットを利たが，安全面から長時間の潜水は困難であったた

用した湖底遺跡調査を実施してきた［5］．この遺跡でめ，考古学者の作業を補う形で水中ロボットは海底は水深 70m 程度の場所からも土器や須恵器の遺物遺跡の映像記録に貢献した．この時，水中ロボットが見つかっている．我々は発掘作業を実現できる水カメラからの映像を通して，船上にいる潜水資格を中ロボットを開発し，遺跡の調査を行ってきた（図持たない考古学者に遺跡を見てもらうことで調査に3）．このロボットによって複数の遺物も見つけていも協力した．また，ロボットに複数台のカメラを取る（図 4）．開発したロボットは 8 つのスラスタをり付け，海底遺跡全体のデジタル画像を取得し，そ持ち，その内の 2 台は水流を発生し，表土の除去の画像を元に 3D デジタル海底遺跡の作成に貢献し（発掘）にも利用できる機能を持っている．しかし，た（図 2）．さらに現地の教育委員会と協力し，高発掘機能に関しては十分な成果が得られておらず，校生が水中ロボットを操縦して遺跡探索を行う文化

現在も発掘性能の向上と発掘作業の効率化を図るた

遺産教育のための活動も実施した．

めの開発を続けている．加えて発掘後の遺物の回収装置の開発も行っていきたい．

― ３０ ―

図5
図35.3

琵琶湖で利用した水中ロボット

三重県青蓮寺ダムでの実証試験

6．おわりに水中ロボットは現在では「水中ドローン」と呼ん

水中ロボットによる構造物点検

水中構造物の点検等を目的とした水中ロボット

だほうが一般の人達にはイメージしやすいかもしれ（図 5）も開発してきた ．ロボットに比べ，ダムない．大手 EC サイトで「水中ドローン」と調べてや船舶等の構造物は大きいため，それらの壁面は局もらうと誰でも簡単に入手できる時代となった．上所的には平面として扱える場合が多い．このため構で述べたように今後も多種多様な水中ロボットが登造物壁面上（2 次元平面）にロボットの運動を拘束場してくるであろう．ただ，実用的な利用のためにすれば，オペレータの操縦負担を極端に軽減できはまだまだ取り組むべき課題は多い．今後は先端理る．水中ロボットを構造物壁面上に拘束する手段と工学部の研究者の方々や外部の関係者と協力し，面して，負圧効果板と呼ばれる吸着機構を開発してき白い研究課題に取り組んでいきたい．特に瀬田キャた．壁面への吸着によって，操縦の負担を軽減できンパスは琵琶湖に近い立地にあり，この地理的な利るだけなく，外乱がある場合にもロボットの位置・点を最大限に活かし，フィールドとして活用してい姿勢が安定し，鮮明なカメラ映像を取得できるといきたい．

［6］

う特徴ももつ．現在も負圧効果板による吸着性能の向上とロボットによる構造物点検の効率化を図るた

参考文献

めの研究を続けており，船底清掃等への応用を計画［ 1 ］ 日本深海技術協会，海洋調査技術に関する体系的レビュー調査研究委員会，海洋調査技術に関する体系している．

的レビュー，2007［ 2 ］ 浦環，高川真一，海中ロボット，成山堂書店，1997［ 3 ］ 日本ロボット学会編，ロボット工学ハンドブック（第 3 版）「9．水中・水上ロボット」，2023.
［ 4 ］ Rintaro Ono, Chiaki Katagiri, Hironobu Kan, Masayuki
Nagao, Yumiko Nakanishi, Yuji Yamamoto, Fumiaki
Takemura, and Norimitsu Sakagami, Discovery of Iron
Grapnel Anchors in Early Modern Ryukyu and Management of Underwater Cultural Heritage in Okinawa,
Japan , International Journal of Nautical Archaeology,

図4Vol.45, Issue 1, pp.77-93, 2016.

ロボットによって発見した遺物― ３１ ―

［ 5 ］ Shohei Hotta, Yusuke Mitsui, Mizuki Suka, Norimitsu［ 6 ］ Norimitsu Sakagami, Yosuke Yumoto, Takahiro Take-Sakagami, Sadao Kawamura, Lightweight underwater

bayashi, Sadao Kawamura, Development of dam in-robot developed for archaeological surveys and excava-

spection robot with negative pressure effect plate, Field

tions, Robomech Journal, Vol.10, No.2, 2023.

Robotics, Vol.36, Issue8, pp.1422-1435, 2019.

― ３２ ―