ポリテクカレッジにおける技術支援・技能伝承への取り組み

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ダイバーニーズを具現化したUSV「海洋ごみ運搬ロボット」の開発～SDGs14の達成に向けて～

九州職業能力開発大学校

寺内越三，牟田浩樹，久場海洋環境団体政洋，岡田正之

福田佑介

Mr.DIVER

みを回収する際は川底まで潜水し，収穫ネットにご1．はじめにみを拾い集め一定量たまったところで浮上し，川岸まで泳いで運搬する。川岸までは10mから50mを往復

海洋ごみは，海洋環境の悪化や海岸機能の低下，する必要があるため，ダイバーは体力を消耗し，作景観への悪影響，船舶航行の障害，漁業や観光へ業効率は低下する。そこで，ダイバーが浮上後，回（1）の影響など，様々な問題を引き起こしている 。海収したごみを浮上地点から川岸まで運搬するロボッ

洋ごみの約 8 割は陸域起源で，陸で発生したものがトがあれば，ダイバーは水中作業に集中することが（2，3）

河川を伝って海に流出したことがわかっており，でき，水中清掃活動の効率化を図ることができる。

全国各地では海洋ごみ問題の周知啓発と，海洋ごみ以上から，本課題では海洋環境の改善と海洋ごみの流出を少しでも防ぐことを目的に，街頭清掃活動問題の啓発，水中清掃活動の効率化を目的に，ダイ（4）バーを支援するUSV（Unmanned Surface Vehicle）や海岸清掃活動が実施されている 。

型の遠隔操作型舟型協働ロボット「海洋ごみ運搬ロ

九州職業能力開発大学校応用課程生産システム技ボット」を開発することを目標とした。

術系では，2004年度から開発課題実習において，海中ロボットの開発に取り組んできた。2020年度から
は，テーマ名を「海中作業用ロボットの開発」と定め，マリーナに海上係留されるボートの船底をROV（Remotely Operated Vehicle）に内蔵したカメラで撮影し，操作者に映像を配信する「船底点検ロボット」など，地域社会で活躍する実用的な海中ロボットの開発に取り組んでいる。2022年度に開発した船底点検ロボットを図 1 に示す。

図1

船底点検ロボット

2022年 4 月，海中ロボット技術を用いて海洋ごみ問題に取り組む中で，海洋環境団体 Mr.DIVER（代表：福田佑介）に出会った。Mr.DIVERは，海洋環境の改善と海洋ごみ問題の啓発を目的に，北九州市の観光地などで水中清掃活動を行っている。水中清掃とは，ダイバーが河川や海中に潜水し，不法投棄された大型ごみや生活排出された小型ごみの収集を行う活動である。水中清掃活動を図 2 ，3に示す。小型ご

図2－1－

水中清掃活動（潜水作業）

ポリテクカレッジにおける技術支援・技能伝承への取り組み１

に，北九州市小倉北区を流れる紫川にごみフェンスを設置し，河川ごみ回収の実証実験を行っていた。
その後，TwitterやInstagram，YouTubeからMr.
DIVERが北九州市内で水中清掃活動に取り組んでいることを知り，代表の福田氏に北九州市沿岸の海洋ごみの現状をヒアリングするために連絡を取った。
図3

水中清掃活動（陸揚げ作業）

2．地域の海洋ごみ問題とMr.DIVERとの出会い
2022年 3 月，海中ロボット技術を用いて海洋ごみ問題に取り組む中で，角島のことを知った。角島

図4は，山口県下関市豊北町にある島で，青い海に囲ま角島れながら角島大橋で島に渡ることができる絶景観光地である。角島を図 4 に示す。しかし，環境省が令和元年（2019）に実施した海洋ごみ調査により，角島は全国で最も多量の海洋ごみが漂着している地点であることが明らかになった。
3 月16日，筆者（寺内）と岡田特任教授は角島に向かい，角島漁協了解のもと，環境省の調査が行われた北田の尻漁港海岸を視察した。角島の海洋ごみを図 5 に示す。丸石が集積する海岸には，多量の海洋ごみが打ち上げられていた。海岸線500mに渡り，

図5

角島の海洋ごみ養殖用フロートや漁網，ロープ等の漁具，材木や薬3．水中清掃活動とロボットによる支援方法

品ボトル，ペットボトル等，水に浮き海流で運ばれやすい海洋ごみが漂着していた。
角島の現状を目の当たりにしながら，将来の実証

4 月14日，福田氏に来校していただき，水中清掃実験に向けて北九州市沿岸の海洋ごみホットスポッ活動について伺った。

トの調査を進めた。進める中で，昨年北九州市でMr.DIVERは，10余名からなるボランティアダイ「海のお掃除プラント＆ロボット夢コンテスト（以バーチームで，「2050年の未来の海を守るチーム」

下，「海のお掃除ロボコン」という。
）」が開催されとして，2019年から北九州市小倉を代表する紫川たことを思い出した。海のお掃除ロボコンは，海洋や，人気観光地である門司港レトロ等，多くの人のごみの回収と海洋汚染の改善をテーマに，海洋環境目を引く場所で水中清掃活動を行っている。

を改善するロボットのアイデアを自由に表現するコ

水中清掃活動は水深 3 mから 5 mの川底や海底でンテストである。

行われる。川底には不法投棄された自転車や車のタコンテスト開催報告書の中から，Mr.DIVER福田イヤ，バッテリ等の大型ごみや，瓶，缶，ペットボ

佑介氏のアイデアが目に留まった。福田氏は，ダイトル，財布等の小型ごみが広範囲に散乱している。

ビングインストラクターや潜水士の経験を生かし視界が 1 mもない水中で，大型ごみは浮揚バッグをて，河川ごみ回収ロボットのモデルを提案すると共取り付け水面まで浮上させ，小型ごみは10kgまで技能と技術

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輸送できる収穫ネットに拾い集める。各種ごみは，ネットを取り付けてほしい，ロボットの現在位置をダイバーが川岸まで泳いで運搬する他，SUP（Stand潜水中のダイバーに示すために水中ライトで下方をUp Paddleboard）やカヤックに乗った水上スタッ照らして欲しい，ロボットの付近でダイバーが潜水

フが舟にごみを載せ，手こぎで川岸まで運ぶ。運ん中であることを示すために，潜水旗を掲げてほしい

だごみを水中から岸に引き上げる際は，ごみに生じというダイバーへの 3 つの安全対策が挙げられた。ていた浮力が無くなるため，陸上スタッフも重労働加えて，親しみやすく覚えやすいロボット名をつけを強いられる。てほしいと告げられた。

福田氏から，2022年度は10月22日に紫川清掃活

その後，紫川清掃活動に求められる仕様と応用動が実施されることを聞き，半年後の水中清掃活動課程の習得技術要素を盛り込み，ロボットの機能要に向けて共に協力しながら，清掃活動を支援するロ件を定義した。ロボットの本体は，ボディボードをボットを開発することを約束した。

ボートフェンダー用フロートで前後から支え，上部

後日，実習テーマに配属した15名の学生にサブに背の低いメッシュコンテナを載せ，下部に 4 つのテーマを選択させ，生産機械システム技術科（以スラスタをハの字に配置し構成する。そして，コ

下，「機械科」という。）から 2 名，生産電気システ

ンテナに20kgのごみを載せた状態で断続的に 1 時間ム技術科（以下，「電気科」という。）から 2 名，生以上稼働できること。ゲームパッドによる遠隔操

産電子情報システム技術科（以下，「電子情報科」

作と200m以上の無線通信により，前後左右への移という。）から 2 名の学生が，ロボットの開発を担動と旋回ができること。ロボットの緯度，経度，方当することになった。

位，前方映像について，50m以上の無線通信により5 月17日，再度福田氏に来校していただき，今度遠隔監視ができること。そして，ロボットが浸水しは開発担当学生から水中清掃活動の詳細と開発するたり，転覆したりする恐れがあるため，制御回路とロボットへのニーズについてヒアリングを行った。

バッテリは水密容器に収めることとした。また， 1

ヒアリングの様子を図 6 に示す。

時間の活動時間で，一度に10kgのごみを運搬することを10回繰り返し，合計100kgのごみを運搬することを目標とした。
続いて，ロボットによる水中清掃の作業支援手順を立案した。作業支援手順を図 7 に示す。はじめに，ダイバーとロボットが入水する。次に，ダイバーが川底のごみを収穫ネットに回収する。その後，ダイ

図6バーが浮上しロボットのコンテナに収穫ネットを載ヒアリングの様子せる。最後に，ロボットを川岸に寄せ，陸上スタッ

清掃活動は約 2 時間を予定する。清掃範囲は紫川

フが，船を引き寄せるのに用いるボートフックに収水上ステージ（川上）から水環境館（川下）までの穫ネットを引っ掛け，川岸に引き上げる。

400mの水域で，川幅は50mから60mある。これまでは，カヤックに10kgの収穫ネットを 2 袋載せて川岸まで運び，水面から川岸まで0.5mから 1 m程袋を持ち上げていた。
福田氏からは，ロボットの本体には波乗りに使うボディボードが浮力材として利用できると提案していただき，また要望として，高速で回転するスラス
タに手指や物が巻き込まれないように巻き込み防止

図7－3－

清掃支援手順ポリテクカレッジにおける技術支援・技能伝承への取り組み１

4．試作品の披露と学内プールでの実演

5．試作品の改良とマリーナでの実演機能要件をもとに，機械科では本体を，電気科で9月30日，福田氏と共に新門司マリーナの 1 号桟は無線通信とモータ制御回路基板を設計製作し，電橋で，改良した試作品を用いて紫川の流れを想定し子情報科では920MHz帯の無線通信実験などを行った航行実験を行った。改良品と開発メンバーを図10た後に遠隔操作ソフトウェアを作成し，ロボットをに，マリーナでの取材撮影の様子を図11に，マリー試作した。試作品を図 8 に示す。

ナでの実演の様子を図12に示す。

7 月20日，福田氏に向けて試作品を披露し，デザはじめに改良点として，ごみを載せやすいようにインレビューを実施すると共に，学内プールで実演

フロートの配置を変更したこと，Google Mapに現を行った。また，この日からNHK北九州による密在位置を表示する遠隔監視画面を作成したこと，潜着取材撮影が実施された。

水中を示す潜水旗を掲揚したことを説明した。

はじめに，実機と共にロボット名「海の宅配便」

次に，潮の流れがある中で，目的地に向けて航が披露され，次に，ロボットの基本仕様と 2 カ月間行できることを実演した。当日は中潮の引き潮ではの各科の成果を説明し，レビューを行った。そのあったが，風もなく流れは緩やかであり，ロボット後，学内の自作プール（全長7.2m，幅1.8m，水深を20m離れた流れのある海域まで航行させたが，潮0.7m）で 5 kgの重りを載せて航行するなど，実演をに押し流されたり，無線通信が途切れたりすることした。学内プールでの実演の様子を図 9 に示す。

無く，ゆっくりではあるが確実に航行することがでレビューでは，ダイバーへの 3 つの安全対策に加きた。途中，ロボットにつけていた命綱がスラスタえて，アルミフレームの先端にけが防止キャップをに巻き込まれるというインシデントが発生したた取り付ける等，細やかな対策を確実に講じることがめ，改めてダイバーへの安全対策の必要性を再確認確認され，実演では，ダイバーがごみを積載する際することができた。にフロートをつかむことが想定されるため，ロボットの浮力や浮上バランスが確認された。

図10
図8

図9
技能と技術試作品

学内プールでの実演の様子

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改良品と開発メンバー

図11－4－

マリーナでの取材撮影の様子

た。やむを得ず，SUPに乗っていた福田氏にロボットを曳航してもらい，岸に引き上げた。
引き上げてみると，制御回路が収められたアクリル容器が焦げて溶けていた。容器を開け回路を観察すると，バッテリと接続するケーブルの被覆が溶け，心線が溶断していた。その場でなすすべはな
く，不本意ながら実証実験は終了した。
図12本実証実験では，一度だけ清掃支援手順に沿っマリーナでの実演の様子て海洋ごみを運搬することができた。しかし，目標

6．紫川清掃活動

実証実験

であるごみ運搬を10回繰り返し，清掃範囲の終点となる水環境館にたどり着くことはできなかった。ロボットの活動時間は15分だった。

10月22日，北九州市小倉北区の勝山公園前艇庫前にて，北九州市立 水環境館主催による「第 4 回く清掃活動の後，ダイバーの方々からは，思ったいとめろ大作戦！」が開催された。当日は市民ボラ以上にロボットが安定して浮いており，フロートをンティア20余名，ボランティアダイバー10余名が川つかんでも安心して作業ができた点や，100kgまで岸と水中を清掃する中，実証実験の機会を得た。の荷物を載せ，流れのある川を自由自在に行き来でロボットはこの日までに，通信制御回路が水密容きるのであれば，海水浴場などで人命救助を行うロ器に収められ，巻き込み防止ネットや水中ライトなボットも開発できるのではないかなど，ダイバー経どの安全対策が講じられた。開催前には，紫川で初験を生かした前向きな意見を頂けた。

めての試験航行を行ったが，その川の広さと流れの後日，事故発生の原因追求を行った。原因は紫川速さに圧倒され，航行速度が出ないことに不安が感の流れに対応するために実証実験直前にスラスタのじられた。

最高速度を上げた事。そして，Li-Poバッテリと接清掃前のオリエンテーションではダイバーの続するケーブルの許容電流が低かった事であった。

方々から，接近時にはスラスタを止めてほしい，転その後に行ったスラスタの負荷試験からも，モータ覆時はどうすれば良いか，触れてはいけない箇所は電流がケーブルの許容電流を大幅に超えていたこと

どこか，漏電対策はしているのかなどの意見や質問がわかった。

が上がり，それぞれ学生から回答し，理解を得た。

この日までのロボット開発の工程は，NHK北九

13時40分にロボットを川に浮かべ，6 分後にダイ州により密着取材撮影され，11月17日に「ニュースバーから最初の運搬要請が入った。浮上地点にロボッブリッジ北九州」で北九州地区に向けて，11月24日

トを近づけると，ダイバーはフロートに手を掛けなに「おはよう九州沖縄」で九州，沖縄地域に向けがら姿勢を保ち，ロボットには空き缶やペットボトて，2023年 1 月 4 日には「おはよう日本」において，ル，弁当容器が入った収穫ネット2 袋が載せられた。

全国に向けて放送された。

その後，ロボットを川岸に近づけ，学生たちにより袋が引き上げられた。コンテナにごみを載せるダイバーを図13に，ごみを運搬するロボットを図14に，ボートフックでごみを引き上げる学生を図15に示す。
続いて 2 度目の運搬要請が入り，再度浮上地点に近づけた。今度は 1 m四方のトタン板が載せられた。
しかしその後，川岸への運搬中，川の中央で突然ロボットが停止し遠隔操作ができなくなってしまっ

図13
－5－

コンテナにごみを載せるダイバー

ポリテクカレッジにおける技術支援・技能伝承への取り組み１

を回収することができたことをアピールした。
11月20日，審査の結果，開発担当の学生たちは最優秀賞「Sea Cleaning賞」を受賞することができた。
表彰式の様子を図17に示す。

図14

ごみを運搬するロボット

図17

表彰式の様子

8．おわりに
図15

海洋環境団体 Mr.DIVERが取り組む水中清掃活

ボートフックでごみを引き上げる学生

動の効率化を目的に，ダイバーを支援する遠隔操作

7．海のお掃除ロボコンへの応募と受賞

型舟型協働ロボット「海洋ごみ運搬ロボット」を開発した。

紫川清掃活動に向けてロボットを開発すると共半年間に渡り学生たちは福田氏と交流を重ね，紫に，本取り組みの内容をまとめ，海のお掃除ロボコ

川水中清掃活動に特化し，ダイバーの安全に配慮しンへ応募した。応募に際しては 3 分間のロボット紹たロボットを開発することで，ダイバーニーズを具介動画を作成し，機械，電気，情報分野の設計図と現化することができた。さらに，ダイバーとロボッ共に送付した。紹介動画では，ロボットの概要，開トの協働作業の様子は報道され，高い評価を受け発に至った経緯，清掃支援手順，開発の実現可能性た。
今後も，海洋環境の改善と海洋ごみ問題の啓発のと各科の進捗，動作の様子などをアピールした。紹ために，Mr.DIVERと共に水中清掃活動を支援する介動画のオープニングを図16に示す。

協働ロボットを開発して行きたい。
＜参考文献＞（1）環境省：令和元年版 環境・循環型社会・生物多様性白書（2019）（2）公益財団法人かながわ海岸美化財団：なぎさのごみハンドブック（2011）（3）日本財団・日本コカ・コーラ株式会社：陸域から河川への廃棄物流出メカニズムの共同調査（2020）

図16（4）日本財団：海ごみゼロウィーク

紹介動画のオープニング		 （https://uminohi.jp/umigomi/zeroweek/）
本文中で使用した会社名，製品・サービス名は，各社の商標まその後事務局から，入賞した旨の連絡があり，最たは登録商標である。

終審査に向けて新たに 2 分間の紹介動画を作成した。今度は，紫川清掃活動における実証実験の様子と，ダイバーとロボットが協力することで海洋ごみ技能と技術

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