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ソフトバンクと東京海洋大、水中光無線通信で狭隘空間を移動する水中ロボットのリアルタイム制御に成功

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 ソフトバンクと、東京海洋大学の後藤慎平助教らの研究チームは、北海道 厚岸翔洋高校の柴田耕一郎教頭の協力を得て、画像処理によるトラッキング技術を活用した可視光の無線通信技術によって、水中の狭隘空間を移動する水中ロボットをリアルタイムで遠隔制御する実証実験の成功を発表した。なお、無線通信技術には、光の明滅を信号に変換する技術であるOCC(Optical Camera Communication)を活用している。

 この実証実験では、水中ロボットや水中のIoT機器などを遠隔制御するため、地上の通信ネットワークではカバーできない外洋や極域などの海域までカバレッジを拡張するNTN(Non-Terrestrial Network、非地上系ネットワーク)としてThuraya Telecommunications Company(以下、Thuraya)の通信衛星を利用した無線通信を活用し、実験場所の厚岸湖とソフトバンク本社の間を接続して、水中ロボットをリアルタイムで遠隔制御する実験を実施した。

 このたび新たに開発した遠隔制御技術は、遠隔地に展開する無人ロボットに対してThurayaの通信衛星を利用した無線通信を経由して制御命令を送信し、OCCの信号に変換して他の無人ロボットなどの制御や観測データの取得を実現するもの。この技術を活用して、地上の電波が届かない厚岸湖の水面に分厚い氷が張った水中の狭隘空間で、2台の水中ロボットを遠隔地(ソフトバンクの本社)から自在に制御する(潜航、浮上、前進、後進など)実験を実施。

 制御命令は衛星携帯により音声で伝送されると、厚岸湖上に設置した水中ロボットの指令システムに入力されて、OCCの発光信号として親機から子機に伝送される。子機側ではOCCの信号を変換し、内部のコンピューターで制御命令として受信され、水中ロボットを上下・前後・左右方向へ自由に動かすための装置などを制御して、機体を動作させる。動作が完了すると、子機から親機に向けて動作完了の信号をOCCで伝送し、信号を受けた親機は衛星携帯を介して、遠隔地の操縦者に状況を知らせる仕組みだという。また、子機に搭載された水温計や深度計のデータについても、制御信号と同様にOCCおよび衛星携帯を使って遠隔地の操縦者に伝送することができた。さらに、音声通信だけでなくデータ通信による制御にも対応しており、地域や海域のサービスの状況に応じて最適な通信を組み合わせることで、水中機器との安定した通信を実現できることを実証したとしている。

一般的な可視光無線通信とOCCによる可視光無線通信の概略図
一般的な可視光無線通信とOCCによる可視光無線通信の概略図
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 この実証実験で、OCCによる可視光の無線通信技術によって、厚岸湖の水中の狭隘空間を移動する水中ロボットを、リアルタイムで遠隔制御する実験に世界で初めて成功。また、約930km離れた遠隔地からThurayaの通信衛星を利用した無線通信を経由して、自在に制御する世界初の実験にも成功している。

NTNとOCCによる水中ロボットの制御実験のイメージ図
NTNとOCCによる水中ロボットの制御実験のイメージ図
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実証実験で使用した2台の水中ロボット(奥:親機/手前:子機)
実証実験で使用した2台の水中ロボット(奥:親機/手前:子機)
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「浮上」のOCC信号を受けて浮上を開始する水中ロボット(子機)
「浮上」のOCC信号を受けて浮上を開始する水中ロボット(子機)
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