科学機器

産官学との連携

№７５

科学の峰々

２０１5・

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東京大学生産技術研究所海中工学国際研究センター教授・センター長

浦 環 先生 に聞く
うらたまき

自律型海中ロボット研究と海底探査 上
聞き手：佐藤と き：2011年4月19日
ところ：東京科学機器協会会議室

紀一 東京科学機器協会 副理事長／広報委員長

藏満邦弘

同事務局長／編集長

岡田康弘

同事務局／主任（取材・編集協力：クリエイティブ・レイ㈱安井久雄）

浦 環先生のプロフィール
1972年
1974年
1977年
1977年
1978年
1992年
1999年
2007年

東京大学工学部船舶工学科卒業
東京大学大学院工学系研究科修士課程修了
東京大学大学院工学系研究科博士課程修了 工学博士
東京大学生産技術研究所講師
東京大学生産技術研究所助教授
東京大学生産技術研究所教授
東京大学生産技術研究所海中工学国際研究センター長
IEEE（ The Institute of Electrical and Electronics Engineers）
フェロー、東京大学機構海洋アライアンス機構長〈賞〉
1日本造船学会賞(1979年、1994年、1997年)
日本機械学会技術賞(1999年)
IEEE/OES Distinguished Technical Achievement Award(2010)〈学会・学術関連〉
IEEE フェロー
高等海難審判庁参審員
内閣官房総合海洋政策本部参与
日本船舶海洋工学会副会長 ほか〈主な著書〉『海中ロボット総覧』（成山堂書店）『海中ロボット』（成山堂書店）『海中技術一般』（成山堂書店）『大型タンカーの海難救助論』（成山堂書店）など

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ほか

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浦№７５

1984年から海中ロボットの研5究を始めましたが、海中ロボットも高い評価を受けました。のマーケットがあるわけでもなく、当初は興味を持ってくれる人はそ1

錨の研究では実際に海へ行き、・いき、日本だけでなく、世界的に２０１

錨と海底の泥に関する研究から海中ロボットの開発へ

これらの研究はたいへんうまく─ プロフィールを拝見すると、 海底の泥の性質を調べていました。 う多くはありませんでした。
浦先生は大学では船舶工学を学ばそのための道具も作っていました。

そんな海中ロボットに光が当たれ、しばらくは船のご研究をされそうした中、海中での作業を自動ったのは2000年。世界的にも研究ていたそうですが、その後、どの化できないかと考え始めていたのが進み、観測の成果が出たことにようにして海中ロボットの研究をですが、あるとき、地震の研究家

よって、海中ロボットはブームに始められたのか、その経緯などかであり、地震予知連絡会の会長になりました。

らお話しいただけますでしょうか。 もなられた浅田敏先生がやって来そこまで辿り着くのに長い時間て、海中ロボットを作ってみなさはかかりましたが、その頃には私いと言われたのです。

たちの研究は世界の海中ロボット浦

どうして海中ロボットの研究をやっているとのかと、よく聞か

私はけっこう気が多いので、ロを牽引するリーダー的存在になっれるのですが、ロボットの研究をボットも面白そうかなと思い、海ていましたし、ロボットの研究は始めたのは1984年のことでした。

中ロボットの研究を始めることに面白く、飽きることはありません

それまでは船の輸送の安全についしました。それまで、海底の泥とでした。て研究をしていました。

錨に関する世界的な権威にもなり、自律型のロボット研究から鉄腕アトムが生まれる

私が大学に入学したころ、日本バラ積み貨物に関しても国際的なでは造船が非常に盛んで、船は巨規則を作っていました。自分の中大化していき、事故も多く起こっではその2つは済んでいたので、ていました。例えば、ぼりばあ丸

ロボットという新しい研究を始めて

─ 浦先生が開発している海中やかりふぉるにあ丸という大型船ようという気持ちになったのです。

ロボットの特徴は、どのような点が日本の近くで沈没しました。
私は卒業論文から貨物船の事故を扱っていました。鉄鉱石を積ん2000年になり海中ロボットが世界から注目される5にあるのでしょう。
浦

私たちの海中ロボットの特徴は自律型であることで、それをだ船がどうして事故を起こすのかを研究し、船倉内の貨物の挙動を─ 海中ロボットの研究に取りAUV（Autonomous Underwater解析していたのです。その後、銅組まれ、研究は順調に進んでいっVehicle）、自律型海中ロボットと鉱石のような粉状の貨物（微粉精たのでしょうか。

よんでいます。

2007年に完成した自律型海中ロボット「ツナサンド」。1500mの深さまで潜ることができ、過酷な環境でも観測を行える

1999年に開発された自律型海中ロボット「トライドッグ1号」。狭い範囲での詳細な観測に用いられる鉱とよばれます）が水分を多く含むと液状化して荷崩れし、大事故を起こす原因を研究していました。
また、船の錨の効き、海底の泥に関する研究もしていました。泥の中で錨が反転してしまい、錨が効かなくなって船が流されるのです。洞爺丸事故がその例で、錨が海底からすっぽ抜けたのです。

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産官学との連携ソジャーナがあります。遠隔操作立つことをさせると言われました

あり、1つは、コントロールやメをしていますが、電波のやり取りが、先生の海中ロボットはどのよ

カを研究している人たちが、モノに長い時間がかかるので、かなりうなことをするのでしょう。

・№７５

そもそもロボット学には2系統1を掴めるようにしたり、2足歩行の部分は自動で動くようになって5ができるようにしたり、いかにロいます。

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5

ボットの機能を高めるかに取り組

浦ロボットにとって重要なのは、これに対し、陸のロボットは人人の行けないところへ行き、そこが近づけるので、ロボットが転んで仕事をすることです。海中ロボ

もう1つは、ロボットを人が行だといっては、人が近づいていっットであれば、深海へ行き、そこけないような場所へ行かせ、何かて起き上がらせることができる。に何があるかを調査することとな役に立つことをさせる、具体的なこれでは鉄腕アトムのようにはなります。

作業目標を持った取り組みです。

れないのです。

んでいます。

自律型ロボットでは何をどうやる

私たちの海中ロボットは、これまで海の中を動き回って、海中のかはロボット自身が決める。これ

─ 自律型ロボットという発想

映像を撮影したり、音波を出してが私たちが取り組んでいる目的をは、いつごろからお持ちになって海底の構造を調べたりしています。

明確にした自律型ロボットの研究いたのでしょうか。

です。

海底でも砂地のような平坦なところは調査しても面白くはないの浦

私たちの研究室では、当初かで、私たちが関心を持っているの皆、鉄腕アトムが大好きで、多くら自律型ロボットの研究に取り組は、例えば、熱水地帯がどう広がの人が2足歩行のできるロボットんでいました。もともと私は造船っているのか、そこに熱水鉱床やの開発に取り組んでいます。しか屋で、船自体が大きなロボットのコバルトリッチクラストといったし、私の考えは「鉄腕アトムは海ようなものです。法律的には無人鉱物資源がどれだけあるのかといから生まれる」というもの。陸上船を航行させることはできません

うことです。

で動くロボットは自律して動く鉄が、やろうと思えば、無人の船をこうした熱水地帯の調査は、腕アトムにはならず、海の底にこ遠隔操作によって動かすことはで1984年に私が研究を始めた時からそ鉄腕アトムのようなロボットがきるのです。

掲げているもので、今でも私たちロボットの研究者というのは、必要となるのです。
つまり、深海とか、宇宙とか、人の手が届かず、人とのインタラ

海中ロボットの目的は鉱物資源の調査や生物の捕獲

クションがほとんどできない場所
では、何をやるかを人に聞いたりのロボット開発の重要なテーマとなっています。
加えて最近では、レアアースやレアメタルが資源セキュリティと─ 先程、ロボットに何か役にいう点でにわかに重要となり、日自律型海中ロボットのパイロットモ
デ ル と な っ た「 プ テ ロ ア150」。
1989年に進水「プテロア150」の計画は、母船から海底の目標に向かい、海底面を一定の高度を保って航行、海底を調査し、母船に帰還するというものできないため、やるべきことをロボット自身がディシジョンメイキングする。すべてがロボットの中で完結している必要があります。
鉄腕アトムのような自律型のロボットは、そういう環境の中から生まれてくるに違いありません。
宇宙へ行ったロボットとしては、1990年代にNASAが火星へ送った

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産官学との連携№７５の研究室ではROVの研究は行いボットを開発する上で、大切なこいう動きが出てきました。その調ません。鉄腕アトムにケーブルをとはどんなことなのでしょうか。

5査のために海中ロボットが注目さつけてどうするのか、という考えれており、私たちの自律型海中ロがあるからです。

浦陸上のロボットでも全自動で15２０１

本の海でもこれらを開発しようと・

ボットは科学的な目的だけでなく、自律型ロボットの開発にも2 つ買物に行かせるのは、かなり難し産業的な面からも注目されるようの進め方があり、遠隔操縦式のロいことです。海中ロボットは人がになってきました。

ボットをだんだんと自律型にして行ったことのない真っ暗な深海へ

それともう1つ、このところ取いくものと、開発の初めから自律行き、何かの作業を行うわけです。

り組んでいるのが、カニやクラゲ型のロボットとし、能力を少しずそのためできることが、陸上のロを掴まえる海中ロボットの開発でつ高めていくやり方です。

ボットよりどうしても限られてしす。熱水鉱床付近に集まる特殊な普通の海中ロボットの技術者はカニや生物、深海にいる変わったまずケーブル付きのロボットを作

また、海中ロボット開発の大変クラゲなどを取ってこようというり、最終的にケーブルをはずしてな点は、深海で必要となる道具をもので、今はまだできませんが、自動化しようと考えます。しかし、 誰も作っていないので、それを1もう少しで可能になるでしょう。

このやり方はたいてい失敗します。 から作らなければならないことでケーブル付きのロボットと自律型ロボットとの違いまいます。

いつまでたってもケーブルを切りす。そして、道具のレベルが1つ離すことができないからです。

でも低いと、そのレベルでロボッロボットにケーブルがついていると、エネルギーの供給も容易にト全体の性能が決まってしまうのです。

─ 海の中で動くロボットといでき、器用な作業もさせることが例えば造船であれば、舵、エンうと、メキシコ湾の海底油田事故可能です。しかし、そのケーブルジン、プロペラ、などの推進装置、で使われた遠隔操作のロボットなをはずすと、それまでできていたレーダー、GPSなどの航海計器、どが思い浮かびます。浦先生の海ことが途端にできなくなってしま船体構造などそれぞれの性能を考中ロボットとこうしたロボットとうのです。

え、全体としてバランスのとれたの違いは何なのでしょう。
浦メキシコ湾の海底油田の事故

では、深さ1500mぐらいのところそれと、ケーブル付きのロボッ設計が必要になります。このとき、トだと、紐がついているため広いもしプロペラの性能が低ければ、範囲を動くことができないという船はスピードが出せません。そのデメリットもあります。

場合、全体としてのパフォーマンで、ケーブル付きのロボットを使

私たちの研究室では、当初からスを考えれば、大きな船を造らず、って、海底油田のバルブを閉めた自律型ロボットの研究に取り組み

プロペラの性能に見合った小型のり、蓋を閉めたりしていました。

ました。結果として、これがよか船を造ることになります。

ついているケーブルは、ロボットったわけです。に電源を供給したり、ロボットから送られてきた映像を見て、ロボットを遠隔操作したりするための各パーツの性能を把握しバランスのとれた設計をするものです。

全体を考え、バランスの取れた船を設計するのが造船設計であり、バランスの取れたロボットを設計するのがロボット学ということになるでしょう。

こうした遠隔操縦式のロボット

─ 浦先生のロボット研究の中をROV （Remortry Operatedで自律型であることが大きなポイVehicle）と言いますが、私たちントということですが、自律型ロ─ 実際のロボット開発の中で、どんなことがあったのでしょう。

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浦5

最初に作った海中ロボットは、２０１

水深2000mまで潜れるように作ったのですが、実際には深さ40mま1・でしか潜らせることができません

5でした。1つ1つのパーツは深海に行けるように設計したのですが、全体としては信頼性が低く、無人で行かせると行方不明になるおそれがあったためです。要するに、インド洋中央海嶺などの調査を行った海中ロボット「r2D4」

3歳児には3歳児のパフォーマンス

「r2D4」計画の熱水地帯での観測の概要。海中ロボットが熱水地帯を広域かつ連続的に動き回り、海底の様子を観測するをさせればいいのであって、高校ん中あたりを、60kmにわたり海生のパフォーマンスを無理にやら中ロボットを走らせて海底の音響です。写真を見ると、ベニズワイせれば、こけてしまうわけです。

写真を撮りました。

ガニがいるところも、いないとこ

しかし今では、私たちの海中ロ

その調査により、そこには広大ボットは、3000mの深海に潜れるな溶岩大平原が広がり、平原の北ようになりました。研究を始めてには小さな岩山があり、その場所

水産総合研究センターの理事長にから20年かかっていますが、技術で熱水活動が起きていることが分お見せすると、「これまで見たこが少しずつ進歩し、それぞれのパかりました。複雑な地形を持つ地ともないベニズワイガニの生態がーツも良くなってきました。

域でしたが、海中ロボットによっ写っている、素晴らしい成果だ」

また、宇宙へ行くロボットでも、 てその地形が明らかになり、調査海中ロボットでも同様ですが、パは大きな成果を上げました。なお、ろもよく分かります。
この写真には大きな意義があり、と絶賛してくれました。
こうして写真に撮ることができーツは圧力容器の中に入れるため、 このような広い地域の調査はケーたので、次は海中ロボットがベニ小さい方がいいのです。大きくなブル付きのロボットでは決してでズワイガニを取ってこれるようにると、ロボット全体が大きくなっきないことです。

したいと思っています。てしまいます。今はIC化の中で、日本の海では、メタンハイドレさまざまなパーツがどんどん小さートの調査をしようと新潟県の直くなっていて、ロボット開発には江津沖の海底に自律型海中ロボッいい時代になりました。

トを潜らせました。自律型海中ロ

中央インド洋海嶺の複雑な地形を明らかにする

ベニズワイカニやクラゲの捕獲を2〜3年のうちに実現する

ボットは海底を5m間隔で網の目

─ 水深1000mのところにいる状に進んでいき、海底の写真をく

ベニズワイがニは、どのようにしまなく撮影してきました。て取るのでしょうか。

予想はついていたのですが、ロ─ ここで海中ロボットがどのボットが撮ってきた写真には、ような成果を出してきたのか、い1000mほどの海底に棲みついていくつかご紹介していただけますか。 るベニズワイガニの様子も写っていました。メタンが湧出している
浦

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インド洋に中央インド洋海嶺ところに、ベニズワイガニの餌にという、1500kmほど続く海底山なるものが豊富にあり、そこにび脈があります。その海底山脈の真っしりとベニズワイガニがいたの海中ロボットにより新潟県直江津沖の1000mの海底で撮影されたベニズワイガニの様子

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漁師さんはカゴで取るのです

ば、角度が1度として、海底に届レビカメラで見、遠くは音波を出が、私たちの自律型海中ロボット

いたとき2m×2mになります。さして、その反射で理解する。また、は一匹一匹つかんでとるのです。

らに海底から高さ10mのところか海底から吹き出す熱水の周りでは２０１№７５

浦それほど難しいことではないので、ら音波を出せば、メートル単位以phの値が上がるので、そこに熱12〜3年のうちには可能になると思下で海底の地形を測定することが水があると分かる。

5っています。

でき、海底の小さな起伏さえも分かってくるのです。

ころにいるクラゲも取ってこうよ

今、私たちの研究室では、コバ
ルトリッチクラストの厚さや海底のデコボコをミリメートル単位でと考えています。この辺りにいる─ 海中ロボットが海の中へ深測定できるセンサーを開発していクラゲの写真は撮影されているのく潜ることによって、より詳細なます。最近は福島の原発事故に関ですが、まだ捕獲はされていませ海底の様子が分かるということで連して、水に溶けている物質の分ん。私たちはホースで吸い込もうすね。

析、具体的にはガンマー線の線量としています。バラバラになってを水中で測れる道具の開発にも着しまってもDNAが採れればよい浦

私たちの海中ロボットを使う手しました。原発事故が起きた福ので、これも2〜3年のうちには実と、海底の微小な変化を調べるこ島第一原発近くの海には人は近づ現したいと思っています。とができます。今年3月の大地震

けないので、そこでガンマー線をによって、震源のあたりでは海底測るのは、まさにロボットの仕事が東へ50mくらいずれたと言われになります。

海底に深く潜ることでより正確な海底の地形が分かる
─ 先程、インド洋で海中ロボットを使って海底の音響写真を撮ったというお話がありましたが、海底の地形図などを作るとき、従ています。私たちの研究室では、さらに重要な点は、センシングそのずれを測るシステムを開発しによってロボットが状況を理解し、ているところです。

それを行動に反映させることです。

センシングを行動に反映させる
賢いロボット来の方法では船の上から測っていそうです。船の上から音波をつまり、ロボットは闇雲に動くのではなく、センシングによってガンマー線量の多いところを把握し、ロボットが自らガンマー線の多い

─ 海中ロボット研究にとって、たのでしょうか。
浦・同様に、水深7000mぐらいのと方へと近寄っていくようにすれば、深く潜るというのは大切な要素と計測がより効率的に行えます。セ言えるのでしょうか。

シウムなら、セシウムを検知し、出し、その反射で測ります。音波

それが吹きだまっているようなとはメガフォンのような感じで細い

浦ビームとして出しますが、その角3000mの深さまで潜ることはでき

私たちの研究室が目指している

度 は せ い ぜ い1度。 海 底 ま でますが、重要なのは、いかに深くのは、そうした賢いロボットの開1000mあるとすると、海底では音潜るかよりは、いかに賢いロボッ発なのです。

波が20m×20mに広がります。そトを作るかということです。

私たちの海中ロボットはころを自ら探しに行くのです。のためこの場合、20m×20mの広ロボットにとってセンサーはとさの平均によって、その海底の地ても大切で、新しいセンサーが開次号では浦 環 先生形としているだけになります。

発されると、ロボットも新しいこ

自律型海中ロボット研究と海底探査

その点、海中ロボットが海底かとができるようになります。近く（下）ら高さ100mの位置で音波を出せであれば、水中でライトを点けテにおいて続きをお話いただきます。

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