Blueye: ROVの自律化
NTNU海洋工学科の博士課程学生であるレオナルド・ギュンツェル氏は現在、Blueye ROVの自律化を目指す新たなプロジェクトを主導しています。このプロジェクトの目標は、Blueye Surface Unitに接続されたテザーを廃止し、海底に設置されたドッキングステーションからROVを独立して稼働させることです。
Blueye ROVはテザーで接続され、ドローンとオペレーター間の高速で安定した信頼性の高い通信を確保します。テザーはリアルタイムのデータ伝送を水面に直接送信し、オペレーターは水中での正確かつ安全な操縦に不可欠なライブビデオとセンサーデータを入手できます。さらに、同じテザーを介してROVに制御信号が送信されるため、オペレーターは方向、速度、カメラアングルを継続的に調整でき、常にドローンを完全に制御できます。
有線システムはセットアップが簡単で、複雑な無線ソリューションや外部ベースステーションは不要です。このシステムはモバイル性と柔軟性に優れており、陸上、ボート、桟橋など、ほぼあらゆる場所で使用できます。
また、このテザーは安定した電力と信号の伝送を保証し、要求の厳しい水中環境でも信頼性を高めます。
テザーは信頼性の高い安全対策としても機能します。ROVとの接続が失われた場合でも、テザーを手動で引き戻すことで回収できます。
研究船グンネラス号のドッキングステーションにいるレナード・ギュンツェル。© レナード・ギュンツェル
遠隔操作型無人機（ ROV ）は、自律型無人潜水機（AUV）とは対照的に、水面上のオペレーターによるドローンの操縦を必要とします。ROVをAUVに改造することで、水中での活動に新たな可能性が拓かれます。自律性により、人間による常時監視なしにミッションを遂行できるため、ドローンの効率性と費用対効果が向上し、過酷な環境でも長期間の運用が可能になります。
ギュンツェルは海洋技術と電気工学のバックグラウンドを持っていますが、世界中の海洋研究機関での研究助手やインターンシップを通して、ロボット工学への情熱が深まりました。これらの経験を通して、応用水中ロボット工学、画像解析、センサー開発の経験を積みました。
数ヶ月にわたるシミュレーションとシステム開発を経て、ギュンツェル氏は、博士課程の同僚であるアンビョルン・ヴァルドゥム氏とガブリエレ・カスパラヴィチュテ氏、そして修士課程の学生8名と共に、トロンハイム・フィヨルドでの初のフィールドオペレーションを成功裏に完了しました。このフィールドオペレーションは、NTNUの大型ROV「ミネルバ」との共同作業で行われ、自律型水中システムにおける重要な技術的進歩を示すものです。このテストにより、Blueye X3のような小型ROVが自律的に動作できることが初めて実証されました。
プロジェクトチームは、水中ドローンと、長期にわたる自律型水中作戦に必要なインフラの両方をさらに開発しました。これは、ドローンが100メートルから500メートルの距離を正確に航行し、海底に設置されたドッキングステーションに帰還できることを意味します。これには、AUVのモデムと通信するUSBLシステム（超短基線）の使用が含まれます。USBLシステムは、複数のトランスデューサーを組み合わせることで、音源の方向と距離を特定します。
この博士課程プロジェクトでは、自律機能の開発を目指しており、ドローンの制御システムとの直接的な統合が不可欠です。大学、研究者、システムインテグレーターは、ドローンを大規模なシステムに組み込んだり、サードパーティ製のソフトウェアを介して制御したりする必要がある場合があります。このようなユースケースをサポートするために、Blueyeは制御のためのアクセスポイントであるBlueye SDKを提供しています。このSDKはオープンソースで、 pypi.orgから入手できます。開発者や学生は、このSDKを使用することで、カスタム制御アルゴリズムの構築、ミッションの自動化、水中ロボットの新たな用途の探索を行うことができます。
Blueye X3 は、カスタム「Odenwald」フレーム、マルチビーム、USBL、そして追加のコンピューティング機能を搭載しています。© Leonard Günzel
プロジェクトチームは、この成果が、エネルギー効率の高い調査や複数ロボットの協調から、定期的なインフラ点検、そしてミッションの完全自律化に至るまで、将来の研究の基盤となることを期待しています。ギュンツェルは特に状況認識と知覚のさらなる探究に意欲的で、プロジェクトマネージャーとして、最終的にテザーを完全に切断することを目標とする次の学期を心待ちにしています。
このプロジェクトはSAFEGUARDイニシアチブの一環であり、NTNUにおける長年の研究開発を基盤としています。NTNU VISTA海底自律ロボット運用センター（CAROS）は、必要なインフラとサポートシステムの開発において中心的な役割を果たしてきました。
