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「2007水中ロボットコンベンションin東京辰巳国際水泳場」開催

〜ユニークなロボットが80機以上登場

出品点数も増えて盛況だった水中ロボットコンベンション

【写真1】東京辰巳国際水泳場の25×25mのダイビングプールと、50×25mのメインプールで大会が催された。ダイビングプールは水深が5mほどあり、のぞき窓も設置されている。水中ロボットの競技に最適な環境だ
 3月24日、「2007水中ロボットコンベンションin東京辰巳国際水泳場」が開催された。主催は日本管財(東京辰巳国際水泳場指定管理者)、水中ロボコン推進協議会、MTS日本支部、IEEE/OES日本支部。本イベントは今回で2回目となるが、昨年神戸で開かれた大会の4倍以上の規模になった。出展数も80機以上あり、大きなロボットでも稼働できる環境で大会が催された【写真1】。

 デモンストレーションはロボットの種類に分けて系統的に行なわれた。ここではロボットの種類に分けて、印象に残った水中デモの模様などを紹介する。


アクアバイオロボット部門

 特に印象的だったのは、アクアバイオロボット部門のデモだった。プロペラで推進するのではなく、尾びれや胸びれなどを動かして推進する水中ロボットが中心で、自律型で動くAUVタイプと、ラジコン電波を利用した遠隔操作タイプがあった。「魚型ロボット」【写真2】【写真3】【動画1】、「ヘビ型ロボット」【写真4】【動画2】、「うなぎ型水中推進ロボット」のほか、変りダネとして「バタ足ロボット」、「泳ぐヒューマノイドロボット」など、見た目にインパクトがあり、とてもユニークなロボットが集合した。


【写真2】MHIソルティックが出展した新鯉型ロボット。同社は、三菱重工が開発した弾性振動翼推進技術を応用した魚ロボットを製作し、レンタル事業をしている 【写真3】海上技術安全研究所(平田研)の実験用魚ロボット「UPF-2001」。動力部や運動制御部などの各要素をユニット化。直流モータ、パワーユニット、バッテリユニット、RCユニット、運動制御ユニット、尾部ユニットで構成 【動画1】MHIソルテックの「魚型作業ロボット」。潜水艇のような魚型ロボット。胸ビレを動かしながら回遊していくところ

【写真4】東京工業大学広瀬研のヘビ型ロボット。前から後ろに屈曲させる正弦波の指令を与えることで動作する 【動画2】水中遊泳をするヘビ型ロボットのデモ。完全防水型で、前方にカメラを備える

 うなぎ型ロボットは、東京理科大学(稲垣研)で開発されたアクアバイオロボット【写真5】【動画3】。ヘビ型ロボットと同じような原理で、推進速度46cm/secで水中を動いていく。前から後ろに屈曲させる正弦波の指令を各セグメントに与えることで運動させるが、セングメント同士に弾性関節(銅板)が取り付けられており、本物のうなぎのように自然に振幅が増大する。つまり、尻尾のほうに行くほど、くねくねと曲がるような形状になっている。防水のために、気密ファスナー付きのドライスーツを特注したという。

 東京海洋大学(伊藤研)のバタ足ロボットは、かなり変わりダネ【写真6】。ダイバーのように海中を泳ぐ下半身の機構によって、直進・旋回・潜航・浮上を行なうもの。胴体部にはマイコン、コントローラ、姿勢センサ、レギュレータなどを内蔵し、プラスチックケースの上からゴム製のウェットスーツを覆いかぶせている。またバタ足の動作は、股関節を振動させたあとに、膝関節を振動させるようにしている。左右の足は交互に動く。写真ではフィン(足ひれ)は付けていないが、実際に泳がすときにはフィンを装着する。


【写真5】東京理科大学の稲垣研で開発された「うなぎ型ロボット」。長さ86cm、重量2.8kg。水上監視や、狭い場所の調査、水質検査などに利用できる 【動画3】うなぎ型ロボットの動き。本物の生き物のような錯覚を覚える。推進速度46cm/secで、見た目でもかなり速い 【写真6】東京海洋大学(伊藤研)のバタ足ロボット。ダイバーのように海中を泳ぐ下半身機構によって、直進・旋回・潜航・浮上を行なう

 東京工業大学附属科学技術高校の「泳ぐヒューマノイドロボット」【写真7】【動画4】は面白い発想で、本大会の学生部門最優秀作品賞にも選ばれた。これは、二足歩行ロボットの行動範囲を拡げる目的で学生たちが製作したもの。腕の入水角度や足の効率的な動かし方などを研究し、将来的には海洋研究や海難救助へ応用するための礎を築きたいという。

 このほかにも、東京農工大学(佐久間研)の「入力制御によるサメ遊泳機構」や、エイを模したヒレ推進のラジコンロボット「ハバタキマンタモドキ」(今江科学)【写真8】の展示などもあった。


【写真7】東京工業大学附属科学技術高校の「泳ぐヒューマノイドロボット」。ヒューマノイドロボットを泳がせるという発想が面白い 【動画4】手はバタフライ方式、足もバタバタと動かしながら、スイスイと泳ぐ。水中も潜れるようになると利用範囲が広がるかもしれない 【写真8】アクアモデラーミーティング(今江科学)の「ハバタキマンタモドキ」。展示のみだったが、水中を潜航しながらハバタけるユニークなロボット。潜航方式はダイナミカルダイブ

ケーブル式水中ロボット

 ケーブルで遠隔操作するROV(ROV:Remotely Operated Veicle)として紹介されたのは、広和の「KOWA MARINE LEO」、日本海洋のROV「LBV150」、東京大学生産研(浦研)のROV「RTV」、JAMSTECの浅海用ROV/AUV「MROV改」など。また、みずがめ氏が個人で自作した「みずがめ君」と海底走行ロボット「水中探査ローバー」も面白かった。

 JAMSTECの浅海用ROV/AUV「MROV改」は、水深1,000mまで潜れる水中探査ロボット【写真9】。光ファイバーによる有線モードのほか、ワイヤレスコントロールや自動ナビゲーションのモードも装備するROV/AUV両用機。ダムの調査、魚介類養殖、港湾や海洋構造部の整備、海底資源の調査などを目的に開発されたもの。

 みずがめ君は、CCDカメラを搭載し、実験で推進70mまで潜らせることができたという【写真10】。推進モータはDCファンを改造したもので、電磁石でマグネットを回転させる構造を採用。耐圧ケースには7mmの塩ビ配管材を使用している。モータ駆動回路にはFETを用い、マイコンで制御する。CCDカメラのビデオ信号と一緒に制御信号も乗せているため、同軸ケーブル1本で済ませることが可能だ。

 水中探査ローバーは、水底を探査するロボット【写真11】【動画5】。上下左右に回転するCCDカメラが搭載されており、映像をケーブルで送る仕組み。機体自体の操作はゲーム用のワイヤレスコントローラを利用しており、受信信号をマイコンで処理してから、ケーブル経由でローバー側に送る。水深10mぐらいまで潜れるように設計されている。防水ケースを使用しているが、シャフト部分からの浸水を防止するために、ゴムパッキン(止水リング)で密閉している。


【写真9】JAMSTECの浅海用ROV/AUV「MROV改」。こちらも展示品。有線モード、遠隔モード、自律モードで動く 【写真10】みずがめ氏が製作したROV「みずがめ君」。CCDカメラを搭載しているが、同軸ケーブル1本で映像信号と制御信号を送れる優れもの

【写真11】みずがめ氏が製作した海底探査ローバー。水深10mぐらいまで潜れるように設計されているという 【動画5】海底探査ローバーの動き。CCDカメラは上下左右に回転する。ゲーム用のワイヤレスコントローラを利用して操作できる。受信した信号をマイコンで処理してから、ケーブル経由でローバー側に送る

自律型水中ロボット

 AUV(AUV:Autonomous Underwater Veicle)は、本体にバッテリを搭載し、電波やケーブルなどの遠隔操作を必要としない自律型水中ロボット。ロボットに搭載されたセンサ情報をもとに、自身で判断しながら動く。ケーブルの制約がないため稼働範囲は広いが、水中での観測結果をロボット収容後に確認するケースが多い(音響データ送信を行なうものもある)。

 今回は、東京大学(浦研)の「TriDog1」「Tam-Egg2」、九州工業大学(石井研)の「AquaBoxIII」「SeaBird」、佐世保工業高校専門学校(長嶋研)の「小値賀プロジェクト」などのデモが行なわれた。

 TriDog1は、東京大学生産技術研究所で開発されたホバリング型のAUV【写真12】【動画6】。6台のスラスタによってサージ、スウェイ、ヒーブ、ヨーの4自由度を制御する。ドップラ式対地速度計(対地速度)、光ファイバジャイロ(方位)、姿勢基準装置(ロール・ピッチ)、障害物探知ソーナー(前・左・右・下方向)、シートレーザーによる障害物探知装置×2、プロファイリングソーナー(水平方向)を装備している。

 Tam-Egg2は、半自律型水中ロボットであったTam-Egg1の後継機にあたる小型ホバリング型AUV【写真13】。こちらは4台のスラスタによってサージ、スウェイ、ヒーブ、ヨーの4自由度を制御。主要なセンサ構成はTriDog1とほぼ同じ。CCDカメラ2台、ビジョンセンサとして画像処理専用コンピュータを備え、ステレオビジョンによる3次元位置計測が行なえる。沈没船内部などの狭空間内での自律観測を目標とし、現在は水槽実験を中心とした研究が行なわれている。


【写真12】東京大学生産技術研究所(浦研)で開発されたホバリング型AUV「TriDog1」 【動画6】TriDog1のデモンストレーション。ダイビングプールの「のぞき窓」から見た様子 【写真13】東京大学生産技術研究所(浦研)で開発されたホバリング型AUV「Tam-Egg2」

 このほか、Zero-G型AUV「IKURA」も展示されていた【写真14】。IKURAは現在改良中のため、水中でのデモは実施されなかったが、世界初のZero-G型と呼ばれる姿勢制御の原理について解説がなされた。Zero-G型による制御では浮心と重心が一致するため、あたかも無重力空間にいるように、あらゆる姿勢がとれる。本体の内部に4つのジャイロアクチュエータが取り付けられている。フライホイールとモータ付きジンバルで構成され、内部運動量の交換によって姿勢を制御できる。直接モーメントを発生させるため、機敏な運動が可能になるという。

 佐世保工業高専の長嶋研では「小値賀プロジェクト」で使用されている半自律型水中ロボットのデモを実施した【写真15】。このロボットは、長崎県の五島列島にある小値賀島(おじかじま)付近の海中を調査する目的で製作されたもの。島のまわりには水中遺跡が残されているが、海中環境のため調査が難しい。そこで考古学とロボットの研究のコラボレーションを実現したという。


【写真14】Zero-G型と呼ばれる姿勢制御の原理を利用したAUV「IKURA」。本体の内部に4つのジャイロアクチュエータが取り付けられ、内部運動量の交換によって姿勢を制御できる 【写真15】「小値賀プロジェクト」で使用されている佐世保工業高専の半自律型水中ロボット。水中遺跡などの調査のために開発された

 AquaBoxIIIは、九州工業大学の石井研究室で開発されたもの【写真16】【写真17】。同研究室では小型の水中ロボットの各パーツをモジュール化し、必要に応じて形状を組み替えられるようにしている。AquaBoxIIIは、ハイドロフォン、全方位センサ、ソニックソナー、流量センサ、流速計などを装備。今回の3号機はトラブルがありデモは行なわれなかったが、沿岸域での観測や水中作業のサポートなどを想定しているという。

 プロペラで推進するのではなく、浮力を増減させて翼の揚力でグライダーのように水中を疾走する水中グライダー(Underwater Glider)なども紹介された。大阪府立大学(有馬研)の水中グライダー「MANTA実験機」は、潜水艇と空中グライダーの原理を応用。タンク内に注水・排水して浮き沈みしながら翼の角度を変えて進む【写真18】。水中ロボコン情報MLでは、ペットボトル製の水中グライダー「DeepDiver5」を展示していた。

 また、前述の九州工業大学ではSeaBirdも出展。この水中ロボットは、方向可変のスラスタと翼が2基付いており、複雑な動作を可能にする【写真19】。カメラと、方位を検出する地磁気センサも搭載。船体下方向に設置したカメラでライントレースを行なう。CPUにはPICマイコンを採用しており、自律的に動く。プロペラの駆動には防水サーボが用いられており、駆動軸に2重のOリングを装着することで防水加工を施している。


【写真16】九州工業大学(石井研)のAquaBoxIII。各パーツをモジュール化し、必要に応じて形状を組み替えられる。沿岸域での観測や水中作業のサポートなどを想定して開発 【写真17】AquaBoxIIIの前部には、全方位カメラが搭載されており、周囲を観測できる。また下方にもカメラをひとつ搭載

【写真18】大阪府立大学(有馬研)の水中グライダー「MANTA実験機」。タンク内に注水・排水して浮き沈みしながら、翼の角度を変えて進む 【写真19】同じく九州工業大学の自律型水中ロボット、SeaBird。本体に取り付けられたスラスタと翼で複雑な動作を実現

ラジコン潜水艦

 海中ではあまり電波が通らないが、淡水のプールの場合であれば数mほど電波が届く。全国のラジコン潜水艦愛好者による作品がデモや展示で紹介された【写真20】【写真21】【写真22】【写真23】【動画7】。

 アクアモデラミーティング(みずよん氏)の「潜水Q」は、廉価な2チャンネルのプロポを利用して水中を自在に移動できるラジコン潜水艦【写真24】【動画8】。通常3次元で移動するためには、前・後進に加えて上下左右も制御する必要がある。そのため最低でも3チャネル以上のプロポが使用される。この潜水Qには左右に翼と小さなスクリューが付いており、機体を回転させることで潜航浮上するため、2チャンネルのプロポを利用できる。スクリューの回転速度をコントロールすれば、急速な船体回転のほか、直進する際の方向を微調整したり、動きながら大きく旋回することも可能だ。

 今江科学の潜水艇「トリエステ」【写真25】は、チューブポンプを使用して内蔵タンクに注水して潜っていくバラストタンク方式を採用。緊急時にはバラストを落として浮き上がれるようになっている。推進用のプロペラには極小のベベルギアを利用しているが、市販品ではこの大きさのギアがないため、船外機の部品を代用したという【写真26】。


【写真20】アクアモデラミーティング(Yoshi氏)の作品群 【写真21】アクアモデラミーティング(トム氏)の作品群 【写真22】アクアモデラミーティング(みずよん氏)の作品群

【写真23】アクアモデラーミーティング(Taka袋氏)の日本海軍一等潜水艦乙型イ-19号 【動画7】水を得た魚!? のようにスイスイと水中を動くラジコン潜水艦。メインプールでは体験操縦も行なわれていた 【写真24】アクアモデラミーティング(みずよん氏)の「潜水Q」。本体が回転することで潜水するラジコン潜水艦

【動画8】「潜水Q」のデモンストレーション。本体が回転していることがわかる 【写真25】アクアモデラミーティング(今江科学)の潜水艇「トリエステ」。マリアナ海溝チャレンジャー海淵で世界記録の10916mまで潜水したバチスカーフ トリエステ号の建造当時の姿を1/35スケールで再現 【写真26】トリエステの内部とプロペラ。極小のベベルギアを利用してプロペラの角度を変えている。潜航はチューブポンプを使ったバラストタンク方式を採用

 Y_D_Dock氏の「エンタープライズNCC-1701-A」は、スタートレック映画版に登場した宇宙船【写真27】。ポンプジェットと3D推力偏向ノズルによるアクティブダイブ方式を採用している。また、レーザーも2基ほど装備しており、光子魚雷口から発射できるようになっている。これは操縦用の目安となるもの。プールを上から操縦すると、船体の上下の向きが判断しにくい。そこでレーザーを発射してプールの底や壁面に照射したドットで確認する。

 手作りロマン製作所の「さぶまる2」は、1930年代のエアーレース機のイメージ。コクピットにはシュノーケルをくわえた犬のパイロットも乗っている【写真28】。機体はエンビを熱成形して組み立て、機首のプロペラをモーターで回して水中を飛行する。ボディやモーターケース、ラジコンユニットケースなどはすべて日用製品から転用し、ホームメイド感覚の作りになっている。

 このほか、大きなメインプールの周りでは、小型水槽を利用した年小向けのトイラジ遊び【写真29】、フィギュア、関連玩具、パーツ、書籍などの販売ブースや、お絵描きコンテストとして、子供たちが描いた水中ロボットの作品なども展示されていた【写真30】。


【写真27】アクアモデラミーティング(Y_D_Dock氏)の「エンタープライズNCC-1701-A」。スタートレック映画版に登場した宇宙船を模したもの。かっこいい 【写真28】アクアモデラミーティング(手作りロマン製作所)の「さぶまる2」。船体は塩ビを熱成形して組み立てたもの。ギアで減速して機首のプロペラを回して水中飛行する

【写真29】都立産業技術高校による年小向けの潜水艦体験操作。小型水槽を利用し、ミツワモデル製「深海潜水艇」を動かしているところ 【写真30】子供たちが描いた水中ロボット作品も展示されていた

URL
  2007水中ロボットコンベンションin東京辰巳国際水泳場
  http://www.j-sco.jp/aquarobo/tatsumi/
  水中ロボコン・ホームページ
  http://homepage3.nifty.com/nishimura_ya/robocon/
  東京辰巳国際水泳場
  http://www.tatsumi-swim.com/


( 井上猛雄 )
2007/03/28 00:13

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