【第６回海中海底工学フォーラム・ZERO】

AUV SPICE-1 北海にチャレンジ！

2021年10月8日

川崎重工業株式会社

エネルギーソリューション＆マリンカンパニー
船舶海洋ディビジョン
フェロー（潜水艦・ＡＵＶ関連技術担当）
湯浅鉄二

目次

１．AUV（自律型無人潜水機）の特徴
２．当社AUV開発の経緯
３．プロトタイプAUV開発
４. パイプライン検査用AUV“SPICE”の概要（Subsea Precise Inspector with Close Eyes）
５．今後の展望© Kawasaki Heavy Industries, Ltd. All Rights Reserved

21．AUV(自律型無人潜水機）の特徴
自律制御型（AUV）

空中ドローンを海中で使うには・・・？
海水は抵抗が大きいため動力が大きくなる

無索・自律
Source：http://www.mbari.org/wpcontent/uploads/2015/12/AUV5.jpg

2種類の無人機
海水中は電波が届かない© Kawasaki Heavy Industries, Ltd. All Rights Reserved遠隔操作型（ROV）

有索遠隔3

1．AUV(自律型無人潜水機）の特徴
有索
遠隔無人潜水機の一般的特徴
無人潜水機

無索・自律
Source：http://www.mbari.org/wpcontent/uploads/2015/12/AUV5.jpg

遠隔操作型（ROV）

自律制御型（AUV）

海中作業における主役

より高度な技術により地形調査などを担う

Remotely Operated Vehicle長所 洋上船から無限のエネルギー供給

Autonomous Underwater Vehicle

 人間によるリアルタイム操作

 運用するためのコストが高い

 投入後母船の行動を制限しない

短所

 専任のオペレーターが必要 ケーブルによる行動制限なし

 エネルギーが有限のバッテリー
 自律制御のため複雑な作業は困難

ＡＵＶの短所を補う要素技術を開発
省エネ© Kawasaki Heavy Industries, Ltd. All Rights Reserved

非接触充電

精密自律制御水中光通信
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2．当社AUV開発の経緯
川崎重工の変遷© Kawasaki Heavy Industries, Ltd. All Rights Reserved

1878年

創業者川崎正蔵が川崎築地造船所（東京）を創設

1896年

株式会社川崎造船所を設立

1902年

乾ドック（神戸工場 第1ドック）完成

1906年

国産初の「ホーランド」型潜水艇完成

1926年

東京市の永代橋を制作

1941年「飛燕」戦闘機の生産を開始

1960年

戦後初の潜水艦「おやしお」完成

1975年

米国でモーターサイクルの生産を開始

1976年

ガスタービン発電設備PU200を開発

1981年

わが国初のLNG運搬船を引渡し

1985年

深海救難艇「ちよだ」完成

1996年

東京湾アクアライン向けシールド掘削機、掘削完了

2001年

北米唯一の鉄道車両一貫製造の専用工場が完成

2004年

台湾高速鉄道向け車両初出荷
52．当社AUV開発の経緯
弊社が建造したＡＵＶAUV 「マリンバード」

2003年に自動ドッキング及び非接触充電を成功

自動ドッキング

ドッキングステーション

Length:6.7m

Width:

1.8m

Height:1.1m

Weight in Air: 1.3ton
Depth:

100m

Speed:

2.5kt

非接触充電
© Kawasaki Heavy Industries, Ltd. All Rights Reserved

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2．当社AUV開発の経緯
石油・ガス分野での現状の課題
洋上設備（FPSO）

海底設備（水深 ~3,000m）

水中ステーション（海底ターミナル）
海底設備

・ 石油・ガス分野では、機器・設備の検査・メンテナンス等は、ダイバーやROVが実施。
・ 設備廃棄やその環境調査を実施することが深刻な課題となりつつある。
・ 更に、これらは現状では非常にコストがかかるものとなっている。
© Kawasaki Heavy Industries, Ltd. All Rights Reserved

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2．当社AUV開発の経緯
ROVやダイバーにて実施している各種作業（海底構造物、パイプラインの状態監視、検査）をAUVにて実施するには？

AUVの作業機会拡大、作業時間の延伸による費用削減

AUVドッキング技術
水中給電技術水中大容量通信技術

精密自律制御精密自律制御非接触給電
水中光通信

水中ステーションと運用

AUV精密運航技術

海底設備検査用 AUVの開発© Kawasaki Heavy Industries, Ltd. All Rights Reserved

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2．当社AUV開発の経緯
海底油田開発での作業型AUVの運用構想例
洋上設備（FPSO）

拡大
AUVによる自律設備検査

海底設備（水深 ~3,000m）
水中ステーションにドッキングし、給電、通信を実施
洋上設備に揚収せず、作業を継続© Kawasaki Heavy Industries, Ltd. All Rights Reserved

水中での長期間運用

海底設備

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3．プロトタイプAUV開発
1st Step ： 基盤要素技術の開発
国交省海洋資源開発関連技術開発支援補助金事業

国交省補助事業「海中設備保守整備用無人潜水船」（2013～2017FY）として、AUVの要素技術並びに実機の開発を行った。
事業工程

海底ｲﾝﾌﾗ保守点検だけではなく、海洋資源開発にも貢献を目指す

2013FY開発
工程2014FY

2015FY

2016FY

2017FY

製作

試験

作業型ＡＵＶ建造
フィジビリティスタディ

設計

要素技術開発開発した要素技術© Kawasaki Heavy Industries, Ltd. All Rights Reserved

・ドッキング技術

・非接触給電技術

・光通信兼測位技術

精密自律制御

非接触給電

水中光通信

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3．プロトタイプAUV開発
プロトタイプＡＵＶの概略仕様

Docking Device

Optical Communication
DeviceNon-Contact
Recharging Device© Kawasaki Heavy Industries, Ltd. All Rights Reserved

113．プロトタイプAUV開発
プロトタイプAUVとのドッキング状況

Transponder

ドッキングステーションの概略仕様
Docking Pole

Camera B
OpticalTransmitter

項目仕様

Non Contact
Coupler

全長

3.5m
1.2m

Camera C

全幅
全高

5.1m

空中重量0.5t

運用深度500m

Camera D

Optical Receiver

給電システム

非接触給電システム

ＡＵＶとの通信音響並びに光通信

カメラ、照明各4台

Camera A© Kawasaki Heavy Industries, Ltd. All Rights Reserved

123．プロトタイプAUV開発
ＡＵＶ組立© Kawasaki Heavy Industries, Ltd. All Rights Reserved

水槽試験

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3．プロトタイプAUV開発
ステーション組立© Kawasaki Heavy Industries, Ltd. All Rights Reserved

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3．プロトタイプAUV開発
アプローチ～ポールキャッチングまで
USBL
Transponder

Acoustic
Navigation

USBL
Transducer

Optical Receiver(AUV)
OpticalTransmitter(Station)© Kawasaki Heavy Industries, Ltd. All Rights Reserved

OpticalNavigation15

3．プロトタイプAUV開発
非接触充電デモンストレーション状況

Non Contact
Coupler

Non Contact
Coupler© Kawasaki Heavy Industries, Ltd. All Rights Reserved

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3．プロトタイプAUV開発
大容量信号伝送デモンストレーション状況
Optical Transmitter

Movie Data in AUV

From AUV to Station

ムービークリップのような大容量のデータを高速でＡＵＶからステーションへ送信する試験を実施
Optical Receiver© Kawasaki Heavy Industries, Ltd. All Rights Reserved17

3．プロトタイプAUV開発
英国スコットランド海上試験場The Underwater Centreで洋上試験、デモンストレーションを実施 （2017年11月）

Fort William© Kawasaki Heavy Industries, Ltd. All Rights Reserved18

3．プロトタイプAUV開発
下記のデモンストレーションを実施
1. 自動ドッキング
2. 非接触給電
3. 大容量データ通信

Loch Sunart

Loch ShielMooring

USBL
Transceiver
Ab. 30m
50m
Approaching

Docking

100mStation© Kawasaki Heavy Industries, Ltd. All Rights Reserved19

3．プロトタイプAUV開発
AUV開発ステップ2018年度プロトタイプＡＵＶ

2017年度要素技術© Kawasaki Heavy Industries, Ltd. All Rights Reserved20

3．プロトタイプAUV開発
2nd Step ： 実用化技術の開発
石油ガス分野において・ センサー技術を搭載したAUVを使用することで、検査コストの大幅な削減。
・ HSEリスクの低減（着水揚収等の回数低減による） Verified
 Verified
 Verified

Ⅱ

パッケージ化© Kawasaki Heavy Industries, Ltd. All Rights Reserved

Ⅱ

国交省補助事業

国交省補助事業

Player Change の機会
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3．プロトタイプAUV開発
2nd Step ： 実用化技術の開発
弊社ロボットDiv支援によるアーム開発①ロボットアーム

アーム設計、リンクモーション検討、海水仕様化
年度
開発工程

2017
検討・設計
ソフト

2018
試
験2019
最適化 試
ソフト最適化験

ロボットアーム並びにＩＴＵを装備したプロトタイプ AUV

ロボットアーム

ITU（Inspection Tool Unit)© Kawasaki Heavy Industries, Ltd. All Rights Reserved22

3．プロトタイプAUV開発
2nd Step ： 実用化技術の開発
国交省補助事業②検査ツールユニット
年度
開発工程

2018

2018-2022

2019

検査技術

2020
試
験2021

2022

データ処理・分析ツール技術

試
験

③海底パイプライン自動検知・制御アルゴリズム
年度

2017
考察

開発工程

2018
ｱﾙｺﾞﾘｽﾞﾑ

ソフトセンサーデータ採取

試
験2019
試
験
ソフト最適化実証計画

パイプトラッキング機能確認© Kawasaki Heavy Industries, Ltd. All Rights Reserved

アーム追従状況23

3．プロトタイプAUV開発
ロボットアーム並びにＩＴＵを装備したプロトタイプ AUV

ロボットアーム

ITU（Inspection Tool Unit)© Kawasaki Heavy Industries, Ltd. All Rights Reserved24

3．プロトタイプAUV開発
AUV開発ステップ

2019年度
Kawasaki Subsea （UK）をScotland Aberdeenに設立

プロトタイプＡＵＶ+ロボットアーム

2018年度ロボットアーム
プロトタイプＡＵＶ

2017年度要素技術© Kawasaki Heavy Industries, Ltd. All Rights Reserved25

5.パイプライン検査用AUV”SPICE“の概要
ドッキングステーション

SPICE : Subsea Precise Inspector with Close Eyes

SPICE

© Kawasaki Heavy Industries, Ltd. All Rights Reserved

本体

ロボットアーム

ＩＴＵ

全長4.5m

幅1.2m

全高1.5m

空中重量1.7t

最高速度

4.0knots

深度3,000m

航行時間

8h

充電時間

4h
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4.パイプライン検査用AUV”SPICE“の概要 ドッキング

オキシーテック（２０２０年1月）において、ドッキングの調整、確認を実施

ドッキングステーション© Kawasaki Heavy Industries, Ltd. All Rights Reserved27

4.パイプライン検査用AUV”SPICE“の概要
 海底パイプライン近接トラッキング
 実施時期
2020年6月
 実施場所
淡路島 南あわじ市

湊港沖 (水深約10m）

試験海域© Kawasaki Heavy Industries, Ltd. All Rights Reserved28

4.パイプライン検査用AUV”SPICE“の概要
 海底パイプライン近接トラッキング

50m

50m

 模擬パイプライン概要

120m

パイプ外径 250mm

90m
100m

50m
50m
5m

33m
5m
Table

© Kawasaki Heavy Industries, Ltd. All Rights Reserved

PIPELINE

Anode Thickness

Anode Length10”

40mm+450mm+

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4.パイプライン検査用AUV”SPICE“の概要
 海底パイプライン近接トラッキング
 パイプトラッキング試験
模擬パイプライン上をAUVがソーナーを用いてトラッキング、ロボットアーム先端のITUをパイプライン上に接触させながら航行する© Kawasaki Heavy Industries, Ltd. All Rights Reserved30

4.パイプライン検査用AUV”SPICE“の概要
 海底パイプライン近接トラッキング
 高速でのトラッキングの実証に成功 (1.5kt)

 障害物回避動作

パイプ交差部© Kawasaki Heavy Industries, Ltd. All Rights Reserved

時間の流れ31

4.パイプライン検査用AUV”SPICE“の概要
AUV開発ステップ

ＡＵＶ市場投入へ
2021年度～商用ＡＵＶ+ロボットアーム

2019年度～
Kawasaki Subsea （UK）をScotland Aberdeenに設立

プロトタイプＡＵＶ+ロボットアーム

2018年度ロボットアーム
プロトタイプＡＵＶ

2017年度要素技術© Kawasaki Heavy Industries, Ltd. All Rights Reserved

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6.今後の展望
データ分析技術・実データを基に検証・修正し最適化する技術
・検査データに位置情報を入力しユーザーに提供する技術
1) パイプラインの状況把握技術（砂の堆積による検査不可等） 国交省補助事業

ユーザー2) パイプラインの腐食データと位置データの結合処理技術
KHI

2018-2022

3) ユーザーの最適な保守を支援する
技術（保守計画提案サービス）

データ
分析
実データ
ドッキング中AUV：健全：保守要(優先度高)：保守要(優先度低)：検査不可

分析後のデータ(パイプラインMAP)© Kawasaki Heavy Industries, Ltd. All Rights Reserved

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6.今後の展望
 Image for IcT, IoT and Big Data

Head Quarter OfficeSatellite

ID66
Ex. Inspection data

［ＮＥＤＯ］ＨＰより

AUV(ID66):
Battery Capacity>>
Status>Good
Duration Time>
Storage Capacity>>

Communication
ID10

http//:www.edgetech.comunderwate
r-technology-gallery

ID5

ID1

ID9
ID50

ID65

ID9ID79

AUV(ID10):
Battery Capacity>>
Status>Good
Duration Time>
Storage Capacity>>

ID2

Multiple AUV Operation© Kawasaki Heavy Industries, Ltd. All Rights Reserved

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5.今後の展望
英国／MODUS SUBSEA SERVICES LIMITEDより 自律型無人潜水機「SPICE」を受注 （2021.5.18公表）＜主要目＞
全 長 ：約5.6m
幅：約1.4m
高 さ ：約1.1m
重 量 ：約2.5ｔ（空中重量）
耐水深度：3,000m
最大速力：4 knots
推進機器：主推進プロペラ1基
サイドスラスター2基
バーティカルスラスター2基
航行装置：慣性航法装置、ソーナー
安全装置：バラスト離脱装置、イリジウムビーコン© Kawasaki Heavy Industries, Ltd. All Rights Reserved

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5.今後の展望
英国／MODUS SUBSEA SERVICES LIMITEDより 自律型無人潜水機「SPICE」を受注 （2021.5.18公表）

ターゲット市場 : 北海油田
① 全世界の海底パイプラインの4分の1である4万3千ｋｍが狭い地域に密集② 最も老朽化が進んでいる③ オイル＆ガス企業の本社や開発部門の集積地

世界の海底パイプラインの分布割合© Kawasaki Heavy Industries, Ltd. All Rights Reserved36参考プロモーションCG© Kawasaki Heavy Industries, Ltd. All Rights Reserved37© Kawasaki Heavy Industries, Ltd. All Rights Reserved38