深海知能ロボット「r2D4」
深海知能ロボット「r2D4」
2003年07月23日
東京大学生産技術研究所
海中工学研究センター
１．概要
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東京大学生産技術研究所海中工学研究センター（センター長：浦 環 ）は1984年より自律型海中ロボット（注１）の開発研究に着手し、これまでに様々な自律型海中ロボット（http://underwater.iis.u-tokyo.ac.jp/参照）を開発し、多くの成果を挙げてきました。その成果は、2000年度におこなった「アールワン・ロボット（注２）」による手石海丘調査の成功、琵琶湖の湖水環境調査専用ロボット「淡探（たんたん）」の建造と運用、あるいはザトウクジラの追跡実験にまで及び、様々なロボットの応用展開が試みられるようになっています。海中をその活動領域とする知能ロボットである自律型海中ロボットは、未知の海中を観測する新しい手段として実用化の段階に至りつつあるのです。
これらの成果を踏まえて、2001年度から５年間の計画で、熱水地帯を集中的に観測できる新しい深海知能ロボット「ｒ２Ｄ４」を開発し、これを用いてマリアナ海域などの観測をおこなうプロジェクト「「アールツー・プロジェクト（R-Two Project）（注３）」がスタートしました。このプロジェクトは、日本学術振興会の学術創成研究「深海知能ロボットの開発研究」（注４）の一環としておこなわれているものです。
本プロジェクトの目的は、まず初めに、高度に知能化された信頼性の高いロボットを研究開発し、次いで、これを熱水地帯の連続観測に利用して、熱水地帯で起こっている現象を観測し、技術へのフィードバックをおこない、自律型海中ロボットを中心に据えた新しい海底観測システムを構築することです。
2003年7月に「ｒ２Ｄ４」のハードウェアおよび基本的なソフトウェアの開発が完了（製造：三井造船（株））、7月7日に駿河湾北部において潜航、7月15日〜19日には日本海佐渡沖（三井造船（株）水中機器部と共同研究）において潜航し、サイドスキャンソナーを用いて海底面の観測をおこないました。ロボットは予定されたWay Pointを順次通過して、海底面のサイドスキャン画像の撮影、CTDO計測をおこないました。
このロボットの完成により、熱水域の海底面の観測のみならず、海底遺失物の捜索、海底火山の観測、遊泳する生物の観測、海水環境の観測、海底観測ステーションとの共同観測などこれまで困難であったさまざまな海中観測が、ハンディーなシステムによって可能となり、また海中技術へのフィードバックが期待されます。
なお、本年12月には沖縄トラフの海山にある熱水地帯の観測を予定しています。
２．「ｒ２Ｄ４」の概要
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「ｒ２Ｄ４」は先行するアールワン・ロボット開発で得た技術をそのまま移行できるハードウェア構成になっていて、２年という極めて短い開発期間で高い性能のロボット建造を実現しています。
１）ロボットの特徴
- 小型軽量（全長4.4ｍ、空中重量1.6トン）
大型の支援母船を必要とせず、支援船を特定しない
全自動の潜水機であり、専用の操縦者を必要としない
- 自己完結型
トランスポンダ設置などの支援が不必要
高精度位置標定が可能（光ファイバジャイロとドップラーソナー）
４時間の潜航で約30mの位置誤差
高い信頼性と十分な安全対策
- 観測用センサからのデータをロボットの頭脳への取り込み
複雑な環境の変化を認識する
- 観測経路のダイナミックな変更
特異点の発見があったときのその原因を探る探索活動
２）通常おこなうミッションの概要
ロボットは、緯度経度深度で与えられた航路点（Way Point）を逐次通過して、観測をおこないます。サイドスキャンソナーやインターフェロメトリーソナーなどを用いて海底面形状や海底近傍の広域観測をおこないます。その途中で、特異な観測値を得たときには、航路計画を変更して、特異現象の原因を調べるためにその地点周囲のより詳細な観測をおこないます。
３）「アールワン・ロボット」との比較
「ｒ２Ｄ４」では、支援船の機能を多く必要としないように小型軽量化に努めています。ただし、観測用のペイロードスペースは十分に確保します。また、マリアナトラフの熱水地帯の観測が可能なように4,000m深度への潜航が可能な耐圧性能を持たせています。
アールワン・ロボットとその主な形状や機能を比較すると、次の表のようになります。
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