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コラム

2022.01.27

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水中ドローンの現状とワイヤレス化について

 

 

水中ドローン とは水中を潜水潜航しながら撮影できる小型無人機ということは知っているけど、実はコントローラーと機体を有線で繋げないと操縦することが出来ないことを知っている人は少ないのではないでしょうか

この記事では現在の水中ドローンの現状と水中でも有線を必要としない水中ドローンのワイヤレス化の研究情報などについてそれぞれ説明していきます。



現在の水中ドローンの課題や取り組みについてわかりやすく説明するのでぜひ最後までご覧ください。

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現在の水中ドローンの現状

今現在の水中ドローンはコントローラーと機体が有線で繋がっている状態になっていて、その線を通じて水中の映像を確認しています。

また、有線の長さは一般的に40m〜100mのモノが多く、人間が潜れない深さまで水中ドローンでは潜航することが可能です。

現在の水中ドローン(有線)のメリット

有線の水中ドローンのメリットとしては主に2つあります

水中のどこでも有線を引っ張って機体を回収できる

どれだけ深い場所にあっても位置が分かりにくくても、有線で繋がっているので機体を回収することが出来ます。

ただ水中の中は岩やいろいろな障害物があるため、操縦中から有線を引っ掛けないよう注意が必要です。

水中映像をリアルタイムで確認できる

水中ドローンで撮影した映像が有線を通じてコントローラーに繋がり、そのコントローラーと携帯の電波が繋がって自身の携帯やタブレットに映し出されます。

ただ、機体からコントローラーそして携帯へ繋がっていくのでほんの少しだけタイムラグが発生してしまいます。

ですので現在はコントローラーと携帯をそのまま有線で繋ぐモノも出てきてタイムラグを無くす工夫がなされています

現在の水中ドローン(有線)のデメリット

コントローラーと機体を有線で繋がっていることによるデメリットは主に2つあります

岩や藻などに引っかかってしまい、機体の操縦がうまくいかなくなることがある

水中では水深3mほど深く潜るとすでに水中ドローンを地上から見ることはできなくなってしまいます。

頼りになるのは携帯やタブレットに映ったドローンの映像のみになります。

水中ドローンは基本的に正面にカメラがあるので真横や後ろの映像を確認することが出来ません。

仮に大きな岩に引っかかってしまってもすぐに確認することは難しいです。

有線の回収に少し時間がかかってしまう

仮に200mの有線を使用している場合だと機体を回収した際に200mの線をまとめなければいけなく、少しでも絡まってしまうと解くのに時間がかかってしまいます。

2つのデメリットを説明しましたが、このデメリットは解決できないわけではありません。

このデメリットの解決方法を説明していきます。

水中ドローンのデメリットを解決する方法

岩や藻などに引っかかってしまい、機体の操縦がうまくいかなくなることへの対処

上記でも書きましたが、地上からだと水深3mほどですでに水中ドローンが見れなくなってしまいます。

こちらの対処法は2つあります

水中ドローンを2人で運用し1人が操縦してもう1人が補助員として有線の確認を行う。

水中ドローンが岩や藻に引っかかってしまっても操縦者のみでは気づくことが難しいです。

ただ操縦者が水中ドローンを進めているのに有線がうまく伸びていない場合があります。

そう言った場合有線が引っかかっている場合があります。もしずっと有線が伸びていない場合は一旦引き戻して確認してみましょう。

まっすぐ進んでいるのに全く進めない時

仮に2人で運用が難しい場合は、真っ直ぐに進めているのに映像が進まない場合に岩に引っかかっている場合があります。

右左前後左右動かしているのに動かない場合は一旦機体を引き戻して、確認してみましょう。

これらのどちらかを行えば、有線のデメリットをある程度解消できるので、水中ドローンをストレスなく運用することが出来ます。

有線の回収が少し時間がかかってしまうことへの対処

100mでも200mのケーブルでも回収した際にその1本の線が1回でも絡まってしまうと解くのにかなりの時間がかかってしまいます

この有線の絡みを無くすための対処法は電動リールを購入することで解決できます

電動リールとは自動で有線を巻いてくれる機械で、巻いていけば絡むことなく出来ます。

水中ドローンの有線のメリットデメリットを説明させていただきました。

色々課題などありますが、今も水中ドローンは様々な技術革新に伴い新しい製品が次々と発売されています。

今後水中ドローンがワイヤレス化(無線)されるために日々いろいろな研究がなされていますが、ワイヤレス化について詳しく説明していこうと思います。

水中ドローンのワイヤレス化について

さて、水中ドローンのワイヤレス化(無線)についてですが、現在の水中ドローンでは養殖やダムの点検など、さまざまな場所で活躍しています。

そこで問題になってくるのは有線の水中ドローンよりも無線の水中ドローンの方が運用しやすく、点検や調査などがしやすい点があります。

そこで水中ドローンのワイヤレス化についてわかりやすく説明していこうと思います。

水中ドローンのワイヤレス化の課題

現在のワイヤレス化に伴う課題としては3つあります

水中でWiFiやbluetoothなどの電波利用が困難

水中だとWiFiやBluetoothが使えなくなってしまうので

水中ドローンを水中で運用することが難しくなってしまいます。

バッテリー交換ができなくなり、給電ができなくなる

現在の水中ドローンはバッテリーを毎回交換するために水上まで引き上げていますが、中には繋がっている有線から
そのまま給電する方法があります。

ただ、ワイヤレスにしてしまうと必ず毎回毎回水上まで引き上げて給電しなければいけなくなってしまいます。

映像をリアルタイムに確認することが難しくなる

水中だとWiFiやbluetoothの電波は届かない為、ワイヤレスにすると映像信号を受信できず

水中で撮影している映像をリアルタイムで見ることはできません。

ワイヤレス化に向かった現在の取り組み

現在は水中ドローンを無線化するためにさまざまな取り組みが行われています。

バッテリー交換ができなくなり、給電ができなくなることへの対策

無線の水中ドローンになると給電をするために一度引き上げなければいけなく、効率も非常に悪くなってしまうため

海底に給電ステーションを置いてわざわざ水上に引き上げなくても給電できる環境を作ろうとしています。

世界中で給電ステーションの研究が行われていますが、実現に至っていませんでした。

そんな中、豊橋技術科学大学の田村昌也(たむら・まさや)准教授らのチームが、技術の開発に成功しました。

水中でWiFiやbluetoothなどの電波利用が困難なことへの対処

水中ではWiFiやBluetoothは繋がらないので水中では音響通信を採用しているのですが、最近では音響通信より

1000倍も速い水中光高速無線通信装置が開発されています。

また、今後は水中WiFiの開発も進めていき水中ドローンだけではなく、水中や海中の開発を効率化していく予定です

ただ開発段階の今でもかなりの課題を抱えているので、開発が成功し、実用化されるにはまだ少し時間がかかります。

水中ドローンのワイヤレス化が実現した未来

日本は世界でも有数の海洋国家ですので、水中ドローンのワイヤレス化が進むと全国各地で海の開発が進みます。

また、市場もどんどん広がり空中ドローンと同じく免許制になり認知も広がり

趣味でも仕事でもさまざまな場面で水中ドローンを活用されるはずです。

有線がある現在の水中ドローンでさえさまざまな場面で活用され海の開発が進んでいるので

無線になるともしかすると下水道などでも活用されるかもしれません。

日本にとって水中ドローンは不可欠なものになっていくはずです。

ぜひ今後とも水中ドローンの動向に注目してくださいね。

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