东京大学生产技术研究所

東京大学生産技術研究所海中工学研究センター年次報告書平成１３年度序　東京大学生産技術研究所海中工学研究センターは、平成11年4月1日に設立し、本年度はその第3年度目に当たる。12年4月1日より6研究室態勢が継続し、センターとしての活動が軌道に乗ってきている。平成13年度のセンター全体としての対外的な活動としては次のようなものが挙げられる。1)平成13年10月16日に東京大学、国立台湾大学、ソウル国立大学の３大学のAUV関連の研究者が集まりWorkshop「TruuRobo」を開催。国内外から約80名の参加者があった。2)平成13年4月16日と10月15日に海中海底工学フォーラムを開催。それぞれ200名を越える参加者があった。3)平成13年11月16日～25日に横浜パシフィコで開催されたロボフェスタ神奈川2001に参加し、研究内容を展示発表した。4)日本学術振興会より科学研究費学術創成研究「深海知能ロボットの開発研究」の交付を受け、5年計画で新しい自律型海中ロボット研究開発を開始した。　本報告書では、海中工学研究センターの平成１３年度の研究概要と研究成果とを集大成するものである。2002年3月31日東京大学生産技術研究所海中工学研究センターセンター長　浦　　環目　　次第１章　各研究室の概要1.1　浅川研究室1.2　浅田研究室1.3　浦研究室1.4　高川研究室1.5　藤井研究室1.6　林研究室第２章　ロボット技術2.1湖面環境計測用ソーラーロボット艇の設計と開発2.2湖水観測水中ロボット「淡探」の開発－自律型水中ロボット（AUV)の仕様と運用成果報告-2.3航行型海中ロボット「アールワン・ロボット」の閉鎖式ディーゼル機関2.4ダム貯水池調査水中ロボットの研究開発2.5教示と強化学習による自律型海中ロボットの潮流中における運動制御アルゴリズムの獲得2.6複数海中ロボット用仮想海中環境シュミレータMVS-3の開発2.7自律型水中ロボットの能動型レーザー距離計測システムの開発2.8DesignconceptandexperimentalresultsoftheautonomousUnderwaterVehicleAQUAEXPLORER2forInspectionofUnderwaterCables2.9DevelopmentofanAutonomousUnderwaterVehicleTri-DogTowardPracticalUseinShallowWater2.10ResearchandDevelopmentofAutonomousUnderwaterVehicles2.11ArtificialNeuralNetworkbasedcontrollerforPositioningofmultiInputMultiOutputAutonomousUnderwaterVehicle2.12AUVs'DynamicsModeling,PositionControl,andPathPlanningusingNeural　Networks2.13ASensorFusionSchemeforAutonomousUnderwaterVehicleLocalizationinCableFollowing2.14AcquisitionofDynamicsControlAlgorithmofAutonomousUnderwaterVehiclebyReinforcementLearningandTeachingMethodConsideringThrusterFailure2.15RouteKeepingControlofAUVunderCurrentbyusingDynamicsModelviaCFDAnalysis2.16DynamicsControlAlgorithmofAutonomousUnderwaterVehiclebyReinforcementLearningandTeachingMethodConsideringThrusterFailureunderSevereDisturbance2.17ObjectObservationinDetailbytheAUVTri-DogwithLaserPointers第３章　海中技術3.1深海を探る自律型水中ロボット-その役割と現状-3.2自律型海中ロボットによるザトウクジラの認識と追跡3.3自律型海中ロボットを用いた珊瑚礁生態観測システムの開発（第１報：観測システムのコンセプト及び海中ロボットのシステム）3.4水中ロボットの航行を支援する水中ランドマークの開発3.5航行型海中ロボット「アールワン・ロボット」による手石海丘観測3.6新しい自律型海中ロボットで熱水地帯をくまなく探る3.7NewScientificRiserDrillingVessel3.8ScienceDrill-shipChikyuandIntegratedOceanDrillingProgram-IODP3.9NavigationofAutonomousUnderwaterVehiclebasedonimagerecognitionofUnderwaterLandmarks3.10NavigationAlgorithmforAutonomousUnderwaterVehicleConsideringCruisingMissionUsingaSideScanningSONARinDisturbance3.11ExplorationofUnderwaterCraterTeisiKnollbyAutonomousUnderwaterVehicleR-OneRobot第４章　海底計測技術4.1熊野トラフにおける長期地殻変動観測技術の高度化4.2特集「次の南海トラフ巨大地震に備えて」-まえがき-4.3地震活動から見た三宅島2000年噴火時のマグマの移動4.4海底地殻変動観測のための海底音響基準ネット技術の開発と展開第５章　マイクロ・バイオ技術5.1タンパク質合成用ハイブリッドマイクロリアクタの開発5.2生化学分野におけるマイクロマシン技術の可能性5.3集積型マイクロリアクターによる生体外蛋白質合成5.4マイクロリアクターにおける流体の制御5.5Spatio-temporalSymmetryinRingsofCoupledBiologicalOscillatorsofPhysarumPlasmodialSlimeMold5.6MicrofabricatedPolymerChipforCapillaryGelElectrophoresis5.7ConstructionofALivingCoupledOscillatorsystemofthePlasmodialSlimeMoldbyaMicrofabricatedStructure5.8Designofa2-DOpticalLensonaPDMSMicro-chiptoImproveFluorescenceSpectroscopyusingIntegratedOpticalFibers5.9Cell-freeProteinSynthesisinPDMS-basedParallelMicroreactors5.10SeparationandCollectionofaSpecifiedDNAFragmentbyChip-basedCESystem第６章　海洋構造物6.1空気室付弾性浮体の不規則波中応答特性に関する実験的研究6.2粘性流体中のライザー管の挙動推定に関する研究6.3空気室付浮体の流体力特性と弾性応答低減に関する研究6.4圧力分布法を適用した空気室付弾性浮体の運動低減特性に関する研究6.5ReductionEffectsofHydro-elasticResponsesonaVeryLargeFloating　StructureWithWaveEnergyAbsorptionDevicesUsingOWCSystem6.6Astudyonbehaviorsofanunderwaterlinestructureintheviscousflow6.7EffectsofaDraftonHydro-elasticResponsesofaPontoonTypeVeryLargeFloatingStructure第７章　海氷7.1AShortTermPredictionofIceConditionintheArcticOceanwithAttentiontotheNorthernSeaRoute第８章　新聞や雑誌の記事第１章　各研究室の概要1.1　浅川研究室1.1.1　研究内容　自律型水中ロボットの応用技術に関する研究のほか、科学観測用光海底ケーブルネットワークの研究を開始した。　海洋は地球の気象に大きな影響を与えていることが近年の研究で明らかになってきている。また、食料の供給源としても重要である。さらに、巨大地震の発生源は大陸プレートが重なり合う大洋下に存在する。このように海洋は人類にとって重要な分野であるが、熱い海水で覆われているため、その実体を総括的に計測することが容易でない。そこで、近年急速に発展してきた光海底ケーブルを使った新しい海洋観測用ケーブルネットワークを提案し、研究を開始した。提案しているネットワークは、メッシュ状の新しい構造を持つもので、３次元のデータを実時間で長期に渡り取得できるものである。具体的な研究テーマとしては、メッシュ状ケーブルネットワークに適用可能な給電技術、海中観測システムの構造と水中で着脱可能なコネクタ、海中における合成樹脂の長期信頼性の評価方法を中心に研究を進めている。　自律型水中ロボットの応用技術に関する研究では、浦研究室、KDDI研究所、海上技術安全研究所と共同で高速音響リンクの開発を行った。1.1.2　研究業績1.1.2.1　論文や投稿記事（*：後章参照）a)Journal論文・K.Asakawa,J.Kojima,Y.Kato,S.Matsumoto,N.Kato,T.AsaiandT.Iso,“DesignconceptandexperimentalresultsoftheautonomousUnderwaterVehicleAQUAEXPLORER2forInspectionofUnderwaterCables,AdvancedRobotics,No.1,Vo.16,pp27,2002*b)解説・海底ケーブルの建設保守と水中ロボット、浅川賢一、生産研究、第５３巻、第９・１０号、pp.54-59,2001・深海を探る自律型水中ロボット-その役割と現状-、浅川賢一、小島淳一、情報処理、Vol.42,No.5,pp.491-497,2001.5*c)査読のないProceedings・DevelopmentofNewAUV‘AQUAEXPLORER2000’andItsCableTrackingSensor,JunichiKojima,TeruyukiAsai,YuichiShirasakiandKenichiAsakawa,InternationalSymposiumonUnmannedUntetheredSubmersibleTechnology(UUST),CDROM,August2001・Long-HaulSubmarineDWDMSystemusing10Gbit/sTechnology,KojiGoto,EtsuoNazuka,KenichiAsakawa,NoboruEdagawa,MasashiUsamiandMasatoshiSuzuki,SubOptic2001,pp.257-260,May2001・InnovationofunderseaOpticalFiberCables–PresentandFuture,HidenoriTaga,KiyofumiFujino,KojiGotoandKenichiAsakawa,Sub