Professional Drone System Solution Company

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2020.05.13
リリース

海中・海底の観測を効率化する新しいドローンを開発 ~高いリアルタイム性や機動性の実現に向けて~

本研究で使用された機体(ベース:PD6B-TypeII、最大積載量30kgの大型プラットフォーム機)

株式会社プロドローン(本社:愛知県名古屋市、代表取締役社長:河野 雅一)と東京大学 生産技術研究所(所在:東京都目黒区、所長:岸利治) 海中観測実装工学研究センターの横田裕輔講師は、海中観測・海底観測の効率化・高速化を目指して2つの新しい観測用ドローンを開発しました。

海洋場や海底地形の把握、海底の位置決定は、海洋学・地震学・水産、資源探査などの多くの学術・産業において欠かせないものですが、海中・海底を観測する手段は船舶やブイをプラットフォームとする場合が多く、リアルタイム性や機動性の不足が共通の課題として挙げられます。一方で、機体・燃料コストが低く人的・時間コストが非常に低いドローンの利用が陸域では急速に進展していますが、海洋観測プラットフォームとしての活用は実例や機体の動作・計測データが圧倒的に不足しているのが現状です。

本研究では、40 km/h以上で海面付近を高精度に位置制御しながら自動で往復できるドローンを活用することで、高いリアルタイム性や機動性を実現した海中・海底観測装置を試験的に開発し、静岡県焼津市沖において実験を行いました。1つ目のドローンは、陸域運用で培われた定点保持・自動航行機能を応用して海洋観測機器の自動投下・データ収録機能を搭載しました。5m/s以上の風と雨が降りしきる荒天の時間帯もあった中、15分おきに予定通りの同一地点を繰り返し観測できることを確認しました。この観測技術は、海洋把握の高速化・簡便化、複数点の同時把握、kmスケールの海洋構造把握、海洋音響工学の精度向上に利用可能です。2つ目のドローンは、ドローンに海面着水という特異な機能を付すことで、海面において高精度GNSS(注1)による精密衛星測位の機能が実現されています。悪天候下での観測に求められる海面保持性能と十分な位置データや動揺データを記録できることを確認し、海底地形調査・地殻変動調査などへの応用可能性を拓きました。また、機動的ブイ観測が可能であることも同時に示され、海洋環境の準リアルタイム計測実現のために利用可能です。

今後のさらなる研究・開発によって、より広い利用用途を実現する海洋観測ドローンの実現を目指します。

■今回開発したドローン

(1)海中観測機器投下型ドローン
海洋場を計測するための機器(可搬式XCTD投下装置MK-150P:(株)鶴見精機製)を搭載したドローン(ベース:PD6B-TYPEⅡ)を開発しました。自動で観測地点まで40km/h以上で往復することができ、XCTD(注2)の自動投下機構により、陸上の観測者が好きな時にタブレットやリモコンから観測スイッチを押すことができるように設計されています。
実験では、XBT(注3)観測試験も同時に実施し、いずれの観測データも良好に取得されることを確認しました。1回の観測は約15分ごとに実施されました。当日の気象条件は5 m/s以上の風と雨が降りしきる荒天の時間帯もありましたが(動画は好天の時間帯に撮影)、予定通りの同一地点の繰り返し観測が実施されました。この観測技術は、港湾・養殖場等における海洋把握の高速化・簡便化を可能とするだけでなく、海上の船舶から利用することで遠洋域でも同時に複数点の海洋場を把握できるようになります。また、kmスケールの海洋構造把握、海洋音響工学の精度向上に利用可能です。

本研究で使⽤された機体(ベース:PD6B-Type II、写真は測量⽤機器装着例)

(2)高精度GNSS搭載・海面着水型ドローン
2周波GNSS受信機・アンテナ(協力:(株)イネーブラー)を搭載し、精密衛星測位による位置決定を可能とした海面着水型ドローン(ベース:PD4-AW-AQ)を開発しました。実際の海面では高い波浪・風浪にさらされるため、着水・離水を高い水準でコントロールする必要があります。また、そのような悪環境下で海底観測を行うためには、精密な位置データと機体動揺データを取得する必要があります。このドローンは、高精度に位置決定をしながら漂流観測ブイとして海面を保持し、離着水によって機動的に移動することができます。(1)と同様に自動で航行・動作を指示することも可能です。
実験では、悪天候下での観測試験、高精度GNSSデータ・機体動揺データの検証を行い、海面・海中・海底観測に求められる海面保持性能とデータを取得できることを確認しました(一部のデータについて、図5に示しています)。本実験により、精密音響機器の搭載に耐えうるプラットフォーム側の精密位置決定が可能であることが示され、海底地形調査・地殻変動調査などへの応用可能性を拓きました。また、機動的ブイ観測が可能であることも同時に示され、沿岸波浪、沿岸海水採取、海洋プラスチックごみの簡便な把握などの海洋環境の準リアルタイム計測の実現に利用できます。特に、ブイとしての能力は、投入・揚収が極めて簡易に行える点で非常に有用です。ただし、遠洋での利用のためには、飛行時間の短さ、耐波性能に課題を残しており、その点で今後のさらなる研究・開発が必要です。

本研究で使用された機体(ベース:PD4-AW-AQ、タップフライト着水ドローン)
本実験中の様子

(注1)GNSS:「GPS」や「みちびき」などの衛星を利用した測位観測システム
(注2)XCTD:海中電気伝導度・水温・水圧計測機器
(注3)XBT:海中水温計測機器

実験詳細につきましては、東京大学発表資料をご覧ください。
https://www.iis.u-tokyo.ac.jp/ja/news/3296/

■実験動画

問い合わせ先

(本研究に関して)
東京大学 生産技術研究所 海中観測実装工学研究センター
講師 横田 裕輔(よこた ゆうすけ)
E-mail:yyokota@iis.u-tokyo.ac.jp

(ドローンに関して)
株式会社プロドローン 営業部
児島 志侑
E-mail:info-jp@prodrone.com

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