The ball being captured inside the net 海中ロボットを使ったクラゲの自動捕獲 はじめに クラゲの生態を理解するには、現場で観察して、そのなかの一個体を傷つけずに捕獲するのが適切な方法であると考えられる。本研究ではマニピュレータとステレオ・ビジョンを利用した海中ロボットを開発し、この任務を自動的に実行させる。 The vehicle Twin-Burger 2 with the sampling module コンセプト マニピュレータ The manipulator with the two cameras used for stereovision (→). The manipulator and vacuum tube in stretched and folded position (→). SEEKING (←) Manipulator and vacuum tube mounted on the AUV Twin-Burger 2. ? ? Field of view of the cameras ? ? 代表的なシリアル・マニピュレータは水中での抵抗が大きいため、高速な運動が不可能であり、さらにロボットの位置を摂動させる。本研究では、自分の軸で伸びるため抵抗を最小に抑え、高速な運動が可能なマルチ・パンタグラフ機構のマニピュレータを提案する。 ロボットはクラゲを探す。 TRACKING End 1st trajectory Re-initialization Start 2nd trajectory End 2nd trajectory u L R v Initialization Start 1st trajectory 2. クラゲを見つけて近づく。 CATCHING The left image (→) demonstrates the repeatability of the system by comparing the trajectories tracked by stereovision for an open-loop command that was repeated after re-initialization of the system. The left and right images used to performed stereovision. The 3D position of the LED mounted on the manipulators is calculated using v and u. 3. マニピュレータとバキュームを使ってクラゲを捕獲する。 ステレオ・ビジョン 　　　クラゲはソナーには映らないので、クラゲを見つけるにはビジョンが最適だと考えられる。ステレオ・ビジョンとは二つのカメラのイメージを使ってターゲットの位置を三次元に計算するシステムの事である。高い周波での解析が必要なので最終的には 「feature-based matching」を使う。 COMING BACK 4. ロボットは水面に戻って… DELIVERING ↑ left: The image from the left camera with the instant position (X,Y,Z) of the ball. ↑ right: “The depth map”, the intensity of a pixel represents its distance from the cameras. The black pixels are close and the bright pixels are further from the cameras. The yellow areas are the areas that position’s cannot be calculated using NCC. 5. …海洋生物学者などが自由にクラゲを観察できる。 Recognition and tracking of a ball with Normalized Cross-Correlation (NCC). The cameras in the specially built watertight pressure hulls. 4 水槽実験：ボールの捕獲 コントロール 　　　　　　　　　　　　　　ステレオ・ビジョンを基に、PDコントロールによってロボットはターゲットに対してナビゲートするため、ターゲットが動いたりロボットの位置が摂動されても自動的にターゲットを追跡する。ターゲットを捕まえるためにはロボットとの位置関係を正確に知ることが重要である。水槽実験では0.1度以下の精度を達成した。 The target The ball being captured inside the net 1 catching 30[°] 20[°] 10[°] 0.3[m] 0.1[m] 2.0[m] 0.7[m] 0[°] 0 .0[m] Position of the robot relatively to the ball (relative angle, relative depth and relative distance) given by stereovision. 結果と今後の研究 4 2 水槽実験で実験用自律型海中ロボット「Twin-Burger2」に取り付けられたマニピュレータとステレオ・ビジョン・システムは摂動に対してのロバスト性と高精度の制御を示した。今後、システムをモンタレイ・ベイで実海域で任務を行う予定である。 3 5 6 任務を開始しロボットは自動的にボールを探す(1)。ボールを見つけたら近づいて(2)(3)、マニピュレータを伸ばし、マニピュレータに取り付けられたネットでボールを捕獲する(4)、マニピュレータを元の状態に戻し、ボールを スタート時点まで持って帰る(5)(6)。 Relative angle of the vehicle (detail).