令和３年(第２１回)海上技術安全研究所研究発表会

海技研AUV開発最新状況

海洋先端技術系
藤原敏文，金岡秀，篠野雅彦，佐藤匠，稲葉祥梧，岡本章裕，今里元信
企画部
瀧本忠教
国立研究開発法人 海上・港湾・航空技術研究所 海上技術安全研究所

発表内容

研究背景と目的
隊列制御基盤技術開発
成果の社会実装に向けて
まとめ

国立研究開発法人 海上・港湾・航空技術研究所 海上技術安全研究所

2

研究背景と目的

国立研究開発法人 海上・港湾・航空技術研究所 海上技術安全研究所

AUV（自律型無人潜水機）研究の背景と目的
 将来的にも鉱物資源の安定供給を行うため，効率的な海底資源探査の必要性
 広大な海は未開拓，海洋環境・海底遺跡探索，海中構造物監視等，AUVを使った海中探査のニーズ 多数のAUVを使った大規模対応，運用の容易さ

琵琶湖湖底の壺遺跡

日本のEEZ

洋上風力発電施設群
国立研究開発法人 海上・港湾・航空技術研究所 海上技術安全研究所

4海技研AUV開発対応状況
FY

2014

2015

2016

2017

2018

2019

20202021

2022

現在

SIP1
（兼重点）

小型AUVの複数機同時運用

SIP2（兼重点）
複数機隊列制御技術開発

重点・基盤
研究

重点研究対応の重点化（要素技術・観測運用技術の高度化等）

SIP: 戦略的イノベーション創造プログラム（内閣府）
国立研究開発法人 海上・港湾・航空技術研究所 海上技術安全研究所

5

海技研所有海中・海底探査用AUV

国立研究開発法人 海上・港湾・航空技術研究所 海上技術安全研究所

6

隊列制御基盤技術開発* リーダー・フォロワー制御（動的WP制御）* 統括監視・制御（基本隊列制御）* AUV-AUV通信・測位制御

国立研究開発法人 海上・港湾・航空技術研究所 海上技術安全研究所

隊列制御方法
B) 統括管理・制御

 リーダー・フォロワー制御

水面（動的WP制御）

ASV

 統括監視・制御（基本隊列制御）
 AUV-AUV通信・測位制御

フォロワーAUV

通信リーダー
ASV通信・制御可能域

A) リーダー・フォロワー制御
C) AUV-AUV通信・測位制御
国立研究開発法人 海上・港湾・航空技術研究所 海上技術安全研究所

8

WP制御とリーダー・フォロワー制御（動的WP制御）a) WP（ウェイポイント）制御（通常方式）
U0
WP

AUVb) 動的WP制御

ASV
仮想リーダの位置（時刻）を伝達，速度・方位変更

xx m
AUV

U0+ΔU, Δx

仮想リーダー

国立研究開発法人 海上・港湾・航空技術研究所 海上技術安全研究所

9

統括監視・制御（基本隊列制御）

ASV
監視域から外れそうになった場合のみ速度指示

WP

AUV

U0+ΔU, Δx

WP
ASV 通信・制御域

国立研究開発法人 海上・港湾・航空技術研究所 海上技術安全研究所

10

統括監視・制御（基本隊列制御）
2機の場合の例示
ASV±35deg

 他機関・異機種のAUVに対応可能
なシンプルな制御システム

水深約1000m

 WP航走をしながら増速・減速指示のみ．この制御を自動で実施
 必要に応じて位置補正

AUV#4
WP1

AUV#3
WP1

ASV 通信可能域
速度変更域

AUV#4
WP2

300mH=約80~100m
自由航行域
AUV#3
WP2

国立研究開発法人 海上・港湾・航空技術研究所 海上技術安全研究所

11

AUV-AUV通信・測位制御
ASV 深海域ではAUVの真位置の把握が困難
 無駄のない計測
 AUVの状況把握

AUVs トラブル時の対応

国立研究開発法人 海上・港湾・航空技術研究所 海上技術安全研究所

12

隊列制御効果
20人/チ-ム

20人/チ-ム

20人/チ-ム

20人/チ-ム
20人/チ-ム

4AUV+1ASV
10AUV+1ASV

管理システムの構築，精度の良い計測
20人/チ-ム
国立研究開発法人 海上・港湾・航空技術研究所 海上技術安全研究所

13

使用AUV・ASV
ASV

AUV3,4号機

AUV2号機AUVs (Autonomous Underwater Vehicles)
項目
長さ
艇体直径
質量
巡航速度
搭載センサー

2号機
3.6 m
0.6 m
620 kg
1.5 m/s
DVL, MBES

3,4号機
3.9 m0.65 m
545 kg
1.8 m/s
DVL, MBES

ASV (Autonomous Surface Vehicle)
項目
長さ
艇体直径
質量
巡航速度
搭載センサーASV
4.0 m
0.60 m730 kg
1.5 m/s
USBL音響測位

国立研究開発法人 海上・港湾・航空技術研究所 海上技術安全研究所

14実証試験実施海域

沼津市
1000m
100m

駿河湾

国立研究開発法人 海上・港湾・航空技術研究所 海上技術安全研究所

15

リーダー・フォロワー制御（動的WP制御）
実証試験再現アニメーション（前半：通常WP，後半：動的WP）

国立研究開発法人 海上・港湾・航空技術研究所 海上技術安全研究所

16

統括監視・制御（基本隊列制御）
実証試験再現アニメーション

国立研究開発法人 海上・港湾・航空技術研究所 海上技術安全研究所

17

海底地形計測結果（基本隊列制御での成果）
第１回目, 2020.8

第２回目,2020.10

3号機
4号機

1009001301040

国立研究開発法人 海上・港湾・航空技術研究所 海上技術安全研究所

18

AUV-AUV通信・測位制御

実海域再現水槽
80m×40m×4.5m

80m
40m

試験に使用した2機のホバリング型AUV
ほばりん（左）・ほばりん2（右）ほばりん (リーダー)

ほばりん2 (フォロワー)通信・測位

水槽内でのAUV-AUV通信・測位試験概念
国立研究開発法人 海上・港湾・航空技術研究所 海上技術安全研究所

19

試験状況動画

国立研究開発法人 海上・港湾・航空技術研究所 海上技術安全研究所

20

試験結果

 実海域再現水槽でのAUV-AUV測位試験結果の航跡(ほばりんにほばりん2が測位しながら追尾, 10sごとに測位)
国立研究開発法人 海上・港湾・航空技術研究所 海上技術安全研究所

21

成果の社会実装に向けて* AUV制御ソフトウエア開発* 琵琶湖北部壺遺跡探索* CCS技術開発に資する環境評価

国立研究開発法人 海上・港湾・航空技術研究所 海上技術安全研究所

AUV制御ソフトウエア開発
海技研AUV制御ソフト

シミュレータ搭載
ROSを使った機動・制御プログラム

Mini-AUV

将来展開搭載他機関AUV３号機等
ほばりん

国立研究開発法人 海上・港湾・航空技術研究所 海上技術安全研究所

23

琵琶湖北部壺遺跡探索

水深60～70ｍ，約23000m2

 発見された9つの壺遺跡
 琵琶湖北部の葛籠尾崎湖底探索地点と計測概要
国立研究開発法人 海上・港湾・航空技術研究所 海上技術安全研究所

24

CCS技術開発に資する環境評価（Carbon dioxide Capture and Storage, CO2回収・貯留） 無人常時モニタリング
 安全性
 容易な運用性

AUV

液化CO2

 AUVによる監視作業（将来想定）
国立研究開発法人 海上・港湾・航空技術研究所 海上技術安全研究所

25

CCS技術開発に資する環境評価

 式根島
 式根島御釜湾でのほばりん投入の様子と海底航走（高度1m）状況

国立研究開発法人 海上・港湾・航空技術研究所 海上技術安全研究所

26

CCS技術開発に資する環境評価

自然界でCO2ガスが湧き出ている式根島御釜湾で実施
国立研究開発法人 海上・港湾・航空技術研究所 海上技術安全研究所

27

CCS技術開発に資する環境評価約50ｍ

 CO2シープでのほばりん潜航時のpH分布計測結果（50m測線×11本，高度1m，速度0.2m/s）

pH

国立研究開発法人 海上・港湾・航空技術研究所 海上技術安全研究所

28

まとめ
 SIP2事業、当所重点研究で実施しています隊列制御基盤技術開発，成果の社会実装に向けた対応に関してご説明しました．
 リーダー・フォロワー制御（動的WP制御），統括監視・制御（基本隊列制御），AUV-AUV通信・測位制御が実用的に利用できる段階まで開発しました．
 ROS版AUV制御ソフトの開発やAUVの社会活用事例を紹介しました．
 今後，群制御技術を主体として，より一層技術開発促進していきます．
また，無人で安全・安心の下，必要事業が推進できるような機器開発を実施，開発システムが容易に民間移転できるよう改善を行っていきます．
国立研究開発法人 海上・港湾・航空技術研究所 海上技術安全研究所29

謝辞
 本研究では内閣府の戦略的イノベーション創造プログラム（SIP）の課題「次世代海洋資源調査技術」（海のジパング計画，管理法人：JAMSTEC）で製作したAUVを使用させていただきました．
 総合科学技術イノベーション会議の第2期SIP（戦略的イノベーション創造プログラム）「革新的深海資源調査技術」（管理法人：JAMSTEC），認定NPO法人びわ湖トラストとの共同研究，環境省「環境配慮型CCS実証事業」によって実施された内容を含んでおります．関係各位に深く感謝申し上げます．

 AUV実機開発・保守作業に係った海洋先端技術系関係各位に御礼申し上げます．

国立研究開発法人 海上・港湾・航空技術研究所 海上技術安全研究所

30