年次活動報告書 2013 テレイグジスタンスでイルカと遊ぶ，クジラを知る顔写真山形大学大学院理工学研究科教授妻木勇一 I. 序論 Anchor Driver IIIやIVがある[1]．これらのロボットは，ワイヤ張力を利用することで安定化とワイヤの絡まりを防いでいる．また，ワイヤ張力は，水中ロボットの推進機により発生させる方法を取っている．このように，高速移動を実現するために，ワイヤ張力を利用した水中ロボットは存在しない．一方，テレイグジスタンスシステムは，地上用として様々なシステムが研究・開発されているが，本研究で開発するようなイルカと一緒に泳ぐ体験が可能なテレイグジスタンスシステムは存在しない．本研究では，提案システムの要となる牽引型水中ロボットのプロトタイプを設計・開発し，基本システムの検証を行った．本研究の目的は，テレイグジスタンス技術を用いて，イルカやクジラと一緒に泳ぐ体験を実現するためのシステムを開発することである．このような技術は『イルカやくじらと一緒に泳いでみたい』という誰もが抱いたことのある夢を実現できる．新しい「遊び」を実現するシステムとも言えよう．もちろん，それだけではなく，生物に容易に近づける本システムは，イルカやクジラの生態を知りたいというサイエンスにも大きく貢献できる．特に，近年バイオロギングという，カメラを動物に取り付けることでその生態を明らかにする手法が注目されている．これに準じる方法としての活用も考えられる．また，イルカセラピーと呼ばれるイルカ介在療法への応用も期待できよう．そこで，本研究では，牽引型の水中ロボットを使用した水中テレイグジスタンスシステムを開発する．母船と水中ロボットがワイヤでつながっているものは，ROV (Remote Operated Vehicle) と呼ばれる遠隔操作型がある．しかし，ワイヤは通信を行うためであり，ワイヤ張力を積極的に使用するものではない．一方，ワイヤ張力を利用するロボットとして，広瀬らが開発している II. 水中テレイグジスタンスシステム本論文で提案する水中テレイグジスタンスシステムの概念図を図１に示す．牽引型の水中ロボットのカメラを通して，遠隔地に居る操作者があたかも水中でイルカやクジラと一緒に泳いでいるかのような感覚を提示できるシステムである．衛星回線を使うことで地球規模のシステムも構築可能である．なお，本研究では，図１に示すシステムの前段階として，船上の操作者へのテレイグジスタンスを目指す． III. 牽引型水中ロボットの設計水中テレイグジスタンスシステムを実現するため，牽引型水中ロボットを設計した．以下に設計仕様を示す．       図１水中テレイグジスタンス構想図 -1- 水深6 m まで潜水可能であること牽引型であること遠隔操作可能な2 自由度のカメラジンバルを備え，操作者の頭部運動と連動できること 1080p で 30 フレームの映像を船上に有線 LAN により送信可能なこと遠隔操作により，ロボット本体が上下，左右の 2 自由度の運動が可能なこと電源を内蔵し30 分以上運用可能なこと年次活動報告書 2013 図２牽引型水中ロボット概観図４システム図図３後方外観図５プロトタイプ外観は，アクリル樹脂を使用した．船首部と舵は 3D プリンタを利用し，ABS 樹脂で製作した．サーボモータの動作実験を行い，駆動できることを検証した．また，カメラから取得した映像のEthernet による通信も実証した．今後，水中における動作実験を行う．その後，実地試験を行い，本システムの有効性を検証する予定である．上述の設計仕様を満足するように，プロトタイプを設計した．設計した概観を図２に示す．全長522 mm の水中ロボットとなった．図右側の本体にアンカーボルトが固定されており，これを船上からロープで牽引する．また，図３に示すように，カメラは船尾に設置されており， 2 自由度のジンバル機構を有している．後方には二組の舵が設置されており，上下，左右の運動が可能となっている．舵部の軸にはスタンチューブを用いることで，船内への浸水を防いでいる．ジンバル部と舵部にそれぞれ2 個のサーボモータが配置されている．サーボモータの制御用CPU としてArduino UNO を採用した．また，上位CPU として，Raspberry Pi と呼ばれるLinux を搭載したシングルボードコンピュータを採用した． Raspberry Pi は，カメラ映像の取得，船上ノートPC とのEthernet 通信，制御用CPU との通信に使用される．また，専用のカメラモジュールのケーブルを延長することにより，2 軸ジンバルに対応できるようにした．1080p で30 フレームの取り込みが可能である．システム図を図４に示す． V. 結論イルカやクジラと一緒に泳ぐ体験を実現するための水中テレイグジスタンスシステムを提案し，牽引型水中ロボットのプロトタイプを設計・開発した．開発したプロトタイプは，操作者の頭部運動に合わせて 2 軸のカメラジンバルが駆動することで，その場にいるような感覚を提示するものである．基本動作の検証を行った．参考文献 [1] Y. Huang, Y. Sasaki, E. F. Fukushima, S. Hirose, "Development of Anchor Diver III: Easy-to-operate Tether-type ROV for Underwater Search and Rescue Operations", 3rd Int. Conf. on Underwater System Technology, pp. 192-197, 2010 IV. プロトタイプ実際に開発したプロトタイプを図５に示す．本体部に -2-