国立大学法人東京海洋大学
清水 悦郎

本日の内容 国内外における自動運航船研究開発例
 自動運航船の基本的なシステム構成
 自動運航船の実用化に向けた課題

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26 Aug. '21

本日の内容 国内外における自動運航船研究開発例
 自動運航船の基本的なシステム構成
 自動運航船の実用化に向けた課題

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26 Aug. '21

自動運航船開発の現状
 Covid-19の影響を受け、国際的にはプロジェクトが一時停止したものが出た一方、新規実証に向けたプロジェクトもスタートしている。

 オスロフィヨルド（ノルウェー）、シンガポール、東京湾では、フェリーやタグボートによる自律操船や遠隔操船の実証実験が行われた。
 日本においては日本財団が２０２０年度に総額３４億円の支援を行う５つのプロジェクトが新たにスタートした。

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26 Aug. '21

国内外における自動運航船研究開発例
 国外

 国内

 小型船

 小型船

IAI
 L3Harris Technologies (ASV) Maritime Robotics
 Norwegian University of Science andTechnology (NTNU)
 中型船
 ABB
 ASKO DARPA Kongsberg (Rolls-Royce)
 L3Harris Technologies (ASV) Wärtsilä
 YARA, Kongsberg

ITBook ホールディングス 他
 JMUディフェンスシステムズ 東京海洋大学
 炎重工
 丸紅 他
 ヤマハ発動機
 ヤンマー
 中型船
 大島造船所
 三井E&S造船
 大型船
 商船三井 他
 日本郵船グループ 他
 三菱造船 他





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IAI KATANAは、イスラエル企業IAIが開発したASVである。

 仕様は以下のとおりである。
 全長：11.90 m
 全幅： 2.81 m
 最大船速：60 knots（巡航時：30 knots）

 行動範囲：350 nm

 IAI KATANA ホームページ
https://www.iai.co.il/p/katanaQBIC

26 Aug. '21

ジャパンマリンユナイテッド ジャパンマリンユナイテッドでは、遠隔操縦機能を搭載した試作艇を製作し、自律機能や自動離着桟機能の実証実験を行っている。
 ジャパンマリンユナイテッド（株）無人システ
ムホームページ

https://www.jmuc.co.jp/products/unmanned/

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ヤンマー
 ロボティックボート
 全長

 重量
 動力源

4.4m
1.8t
ディーゼル発電機・2次電池

 戦略的イノベーション創造プログラム（SIP）における「海のジパング計画」で、海洋研究開発機構（JAMSTEC）が実施する海洋資源調査の自律型無人探査機（AUV）を捕捉する洋上中継機（ASV）として活用された。
 ヤンマーホームページ
https://www.yanmar.com/jp/news/2019/01/17/50183.html

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26 Aug. '21

YARA Birkeland 2017年から自動運航船の研究開発を行う企業、研究者の間で話題となっていたプロジェクトである。
 ノルウェーの化学肥料会社YARAと科学技術企業Kongsbergが共同で実施ていた。
 2020年に入り、船体の建造は終了したとのプレスリリースがあったが、同時にこれ以上の開発は一時停止するとの発表があった。
 2020年11月に入り、船の引き渡しが行われる、陸上側設備の自律化は継続して開発を進めるとのプレスリリースがあった。
 https://www.yara.com/news-and-media/presskits/yara-birkeland-press-kit/

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ASKO 2020年9月、ノルウェーの食料品配送企業ASKOの物流を担う、トラックの代替なるゼロエミッション自動運航船の建造プロジェクトを開始するとのプレスリリースがあった。
 2万km分のトラック物流を代替し、年間5000トンのCO2排出を削減する、とのことである。
 船体は2022年までに建造され、その後、自律操船を実現する各種機器を搭載する、とのことである。
 https://www.wilhelmsen.com/media-news-andevents/news/2020/massterly-to-operate-twozero-emission-autonomous-vessels-for-asko/

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26 Aug. '21

L3 Harris Technologies
 2020年8月、L3 Harris Technologiesは、米国海軍の中型無人運航船プログラムに採択されたとの発表を行った。
 L3 Harris Technologiesの持つ自律化技術を、全長60m程度の船舶に適用するとのことである。
 https://www.l3harris.com/newsroom/pressrelease/2020/08/90111/l3harristechnologies-awarded-medium-unmannedsurface-vehicle-program-from-us-navy

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26 Aug. '21

ST Engineering ST Engineeringはシンガポールにおいて、2020年4月にタグボートの自律操船に関する海上試験を実施した。
 https://www.maritimeexecutive.com/corporate/initial-sea-trials-

for-autonomous-tugproject?fbclid=IwAR2sSDtuR6ZCwWbGMClw14c2xG
3fKg6rMpg4A24IjE8bcS3IpC_Q7mcslpo

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26 Aug. '21

日本郵船グループ
 日本郵船グループは、2020年1月にタグボートを使用した遠隔操船実験に成功した。

 東京湾を航行するタグボートを西宮に設置した陸上支援センターから操船する、という実験であった。
 https://www.nyk.com/news/2020/20200520_01.html

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日本財団
 日本財団は、無人運航船の実証実験を行うコンソーシアム（複数の民間企業体）を募集し、5つのコンソーシアムに対して支援を行うことを決定した。
 2021年度末まで各コンソーシアムによる実証実験を行い、2025年までに無人運航船の実用化を目指すとのことである。
 https://www.nipponfoundation.or.jp/who/news/pr/2020/20200612-45056.html

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26 Aug. '21

自動係船システム 国土交通省九州地方整備局関門航路事務所では、平成１６年４月から、大型浚渫兼油回収船「海翔丸」を運航している。
 海翔丸は陸上側に設置された係船システムと連携して、自動離着岸を実現している。
https://www.pa.qsr.mlit.go.jp/kanmon/3syozo
kusenpaku/index1-2.html
 海外では、Cavotecが“Moor Master”という製品を販売している。
https://www.cavotec.com/en/yourapplications/ports-maritime/automatedmooringQBIC

26 Aug. '21

自動係船システム

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本日の内容 国内外における自動運航船研究開発例
 自動運航船の基本的なシステム構成
 自動運航船の実用化に向けた課題

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自動運航船のシステム構成
 自動運航船を運用するためのシステム構成
 遠隔監視・コントロールセンター

陸上や支援母船上において、自律航行船の運航を船舶から送信されてくる情報をもとに監視するとともに、必要に応じて操船指令を送信する。
 自律船
 遠隔監視・コントロールセンターからの指令に基づき、障害物回避等を行いながら航行する。
制御性、メンテナンスフリー化を考慮すると電動化が望ましい。
 通信システム 遠隔監視・コントロールセンターと自律航行船との間で情報の送受信する。
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26 Aug. '21

Autonomous Levels
 The degrees of autonomy identified for thepurpose of the scoping exercise (IMO) Degree one: Ship with automated processes

出典：Lloyd’s Registerand decision support: Seafarers are on board
to operate and control shipboard systems andfunctions. Some operations may be automatedand at times be unsupervised but withseafarers on board ready to take control.
 Degree two: Remotely controlled ship withseafarers on board: The ship is controlled
and operated from another location.
Seafarers are available on board to takecontrol and to operate the shipboard systems
and functions.
 Degree three: Remotely controlled ship
without seafarers on board: The ship iscontrolled and operated from anotherlocation. There are no seafarers on board.
 Degree four: Fully autonomous ship: The
operating system of the ship is able to makedecisions and determine actions by itself.

出典：Bureau Veritas

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規格・制度化に向けた動きQBIC

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本日の内容 国内外における自動運航船研究開発例
 自動運航船の基本的なシステム構成
 自動運航船の実用化に向けた課題

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自動運航船実用化に向けた課題
 自動運航船を実用化するには以下に挙げるような機能の開発が必要「対象とする船舶や運航する海域によって検討すべき問題が大きく異なる！！」
 自律航行技術

カメラ等による障害物探知技術
 波等がある環境での自動航行技術
 自動離着桟技術 など
 遠隔監視・操船支援システムの開発
 通信するデータの選定
 通信が途切れた場合の対処法 など
 推進システムの改良
 推進システムの信頼性向上
 メンテナンスフリー化 など 社会インフラの整備
 監視設備
 充電設備 など
QBIC

26 Aug. '21

船舶の大きさによる違い
 船、船舶といっても、全長数mのミニボートから数百mとなる大型船まで存在する。

 総トン数20トン未満の小型船舶は、運動性能が良く小回りが利く半面、波などによる影響も大きく受ける船舶である。
 他船による引き波を見つけると、自船の動揺が少なくなるよう波に向かう船首方向を調整するなど、マクロな視点では直線に航行している状況でも、ミクロな視点では細かな操船を行っている。

 総トン数20トンを超える船舶に関しては、全長20m程度の船舶から数百mとなる船舶まで存在する。
 空荷と満載の場合で喫水が10m以上も変化してしまう、水上構造物の大きさが非常に大きい船は風等の影響を非常に受ける等、運動性能が大きく変化する。
 各種センサによって障害物を発見することが要求される距離も変化し、センサに要求される性能も異なってくる。
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26 Aug. '21

水域・海域による違い
 一航海といっても、船舶の大きさ、航路によって航海日数は異なり、航海中に要求される作業も大きく異なる。
 公園やテーマパーク内の閉鎖された航路
 河川や運河を横断するような見通しのある数百m程度のごく短距離の航路
 河川や運河内等、直接的な見通しはないが、決められた範囲内の航路
 港湾から出港し、数時間から数日の航海の後、他の港湾に入港するというような航路
 数週間の航海となる大洋航海

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26 Aug. '21

検討が必要な技術課題例
 遠隔監視・操船を行うためにはどのような情報が必要？
 航海データ

位置、船首方位、船速、出力、舵角 等
動画？静止画？
 解像度、ビットレート、フレームレート、画面サイズ
LiDAR、Radar 分解能、計測可能距離、動揺補正 等
音響 警笛、他船からの通話連絡への対応 等
環境情報
 風速、風向、潮流 等
障害物情報







等

 遠隔監視・操船のための通信手段?
 通信方法衛星、携帯電話、無線LAN
 通信速度 通信安定性等

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遠隔監視・映像送信例

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自己位置推定の必要性

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水上交通に必要な情報例

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AIによる障害物検知例

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おわりに 本講演では、講演者の知っている範囲内ではあるが自動運航船の実用化に向けた国内外の開発動向と、講演者の考える技術面の課題の紹介を行った。

 自動運航船の実用化に向けての技術開発は、非常に多岐にわたるため、一企業や一研究機関だけで実現することは困難である。多くの企業・研究機関が個々の得意分野を生かした形で連携して研究開発を行うことが必要である。
 規格化・制度化に向けた動きも、欧米では技術開発と並行して進められているため、単に技術開発を行うだけでなく、規格化・制度化に向けた活動、海外との連携も重要である。

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26 Aug. '21

国立大学法人東京海洋大学
学術研究院 海洋電子機械工学部門
清水 悦郎
shimizu@kaiyodai.ac.jp

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