VRC-LT#15「水中ロボットを作ってみた話」の発表資料です。2022/11/26

1. 水中ロボットを作ってみた話
VRC-LT #15 2022/11/26（土）
yuuitirou528

2. 自己紹介
出場大会
技能五輪（電子機器組み立て）
種コン・能代（CANSAT）
NHK学生ロボコン
ロボカップ（＠Home）
水中ロボコン・海中ロボコン
趣味
VRChat
3Dモデリング
無線通信
電子工作

3. 水中ロボットをつくると何が嬉しい？
・めっちゃ広い海の調査
日本は世界第6位の排他的経済水域を持つ海洋大国
・危険な場所の効率良い点検
船底点検・清掃（燃費悪化）
ダム、橋脚の点検（高度経済成長期に建設したもが劣化）
（全国の橋脚数は70万橋）
・研究開発が発達途中でネタが多い
（乗り越えるべき障壁が多い・新規参入が難しい）
→最近は安価な製品が登場で熱い！（
BlueRobotics社など）
日本の領海等概念図（海上保安庁HP）https://www1.kaiho.mlit.go.jp/JODC/ryokai/ryokai_setsuzoku.html
道路構造物の現状（橋梁） - 国土交通省 https://www.mlit.go.jp/road/sisaku/yobohozen/yobo1_1.pdf

4. 水中ロボット
水中環境
水圧、空気がない、光・電波が届かない → 人間にとってつらい環境
（ロボットが求められる）
分類
・有人潜水艇（HOV: Human Occupied Vehicle）
人が乗り込んで直接操縦する
・遠隔操縦ロボット（ROV: Remotely Operated Vehicle）
ケーブルを介して人が操縦する
・自律型海中ロボット（AUV: Autonomous Underwater Vehicle）
人が操作せずに全自動で行動する
引用：AUV：自律型海中ロボット 巻 俊宏（東京大学生産技術研究所
）https://www.jsme.or.jp/kaisi/1199-24/（2022/11/26）

5. 機体デザイン
航行型 ホバリング型
スッキリした見た目
速い
自由度の高い移動
遅い
大きく分けて2種類のデザインがある

6. どんな大会があるの？
日本
水中ロボコン(福岡北九州・神戸・神奈川横須賀・山口岩国・東京 )
→ プールや試験水槽でゲートくぐり
ライントレース
海洋ロボコン(沖縄)
→ 実際の海で潜水往復航行
海外
SAUVC(シンガポール)
RoboSub(アメリカ・サンディエゴ )
海洋ロボコン
RoboSub
水中ロボコン

7. 水中ロボットの始め方（私の場合）
手を上げる 無茶ぶりをされる
水中ロボット
やりたい
1か月後の
大会に出て
先輩の
遺産ある
でしょ…
現状を知る
実は機体の
ドンガラしか
ないぞ
本当にやる
のか？
A先生
B先生
画像処理
機体整備
制御HW・SW
役割分担・計画立案・開発
1か月後…
準優勝
（予選1位）
機体の中身
空っぽだ…
結果を残す
いい話
（そうかな？）

8. つくったおもちゃ？の水中ロボットたち
Orca(2018) 2位(水中ロボフェス 2018)
NADIA(2018) 2位(沖縄海洋ロボコン 2018
Yajiro-Bay(2019) 25位(RobiSub2019)
Darya-Bird(2019) 5位(沖縄海洋ロボコン 2019)
KYUBIC(2020) 1位(沖縄海洋ロボコン 2020)
macaroni(2022)

9. センサ
・つよつよ IMU・INS （慣性計測装置＝姿勢を把握）
・つよつよ DVL（対地速度センサ＝積分して自己位置）
・GPS（GNSS）
・Depthセンサ（水圧センサ）
・カメラ
・障害物センサ（レーザー・超音波センサ）
IMU・INS DVL

10. 防水（コネクタ）
ケーブル接合部
防水コネクタ
ケーブルグラウンド
エポキシ接着剤・ブチルゴム
エポキシ接着剤
ブチルゴム
水中コネクタ

11. 防水（モータ）
モータ
そのまま
ブラシレスモータ（そのまま）
DCモータの軸を水密する方法
オイルシール
メカニカルシール
マグネットカップリング

12. 防水（耐圧）
ケース
金属（アルミ・ステンレス・チタン）
アクリル
ガラス
防水
Oリング＋シリコングリス
ブチルゴム・ブチルテープ
エポキシ樹脂
・学校で加工
・業者に依頼
・いい感じの買ってくる
（BlueRobotics・はざいや）
アクリル＋アルミ
チタン
アルミ

13. 水圧試験
・深度1mくらいのところに24時間沈める
・水圧試験装置で試験する
（今回は15ｍで30分）
・実際に動かしてみる

14. 筐体加工 →ＣＮＣ

15. 回路設計・ソフトウエア ・ROS
・MATLAB
・C
・Python
システム構成 Kicad
基板加工 部品実装・動作試験

16. 実験環境
学校のプール
小型プール
海

18. コンセプト
・一人でも運用が可能
・3Dプリンタを活用した筐体
・自由度の高いスラスタ配置
・ユニット化

19. 水中ロボットの運用・開発
投入
運搬
開発(製作)
機械加工
バラバラで箱詰め・そのままで木箱に 複数人で投入・クレーンで投入
半自動フライス
CNC
2分割にしてバックに
3Dプリンタ製の筐体 1人でも持てるサイズ（2.3kg）

20. 機体デザイン
航行型 ホバリング型
スッキリした見た目
速い（0.5m/s）
自由度の高い移動
遅い（0.2m/s）
※2018年沖縄ロボコン出場時 ※2022年沖縄ロボコン出場時
自由度の高い移動
航行速度が速い
（見た目が良い？）

21. 機体紹介 システム構成・センサ
・下部カメラ
・前面カメラ
・DVL
・深度センサ
・IMU
システム構成
2重反転
スラスタ
制御コンピューターユニット バッテリ・モータ制御ユニット スラスタユニット

22. なんかやってるやつ
お風呂での開発
実海域試験
展示
・国際ロボット2022
・Maker Faire Tokyo 2022
・水中ロボフェス in岩国2022（予選4位・最優秀動画賞）
・沖縄海洋ロボコン 2022（総合3位）
25ｍ
プール
大会出場

23. 今後の展望
海域航行試験の充実
・自動の船底撮影
・海域調査
3D空間での開発・広報
・フォトグラメトリー
・シミュレーターの開発

24. お前も水中ロボットをつくらないか？