[論文レビュー] Testing SPARUS II AUV, an open platform for industrial, scientific and academic applications

Marc Carreras, Carles Candela+7 more|LA Referencia (Red Federada de Repositorios Institucionales de Publicaciones Científicas)|Nov 6, 2018

Underwater Vehicles and Communication Systems被引用数 10

ひとこと要約

本論文では、産業的・科学的・学術的用途を想定した軽量でオープンソースの自律型水中機器（AUV）であるSPARUS II AUVを提示する。トーピード型の外装と垂直離着陸（VTOL）能力を備え、ROSベースのソフトウェアを統合することで、ハードウェアおよびセンサーの展開に柔軟性をもたらし、2018年までに5台のユニットが多様な応用分野で成功裏に適応されたことを示している。

ABSTRACT

This paper describes the experience of preparing and testing the SPARUS II AUV in different applications. The AUV was designed as a lightweight vehicle combining the classical torpedo-shape features with the hovering capability. The robot has a payload area to allow the integration of different equipment depending on the application. The software architecture is based on ROS, an open framework that allows an easy integration of many devices and systems. Its flexibility, easy operation and openness makes the SPARUS II AUV a multipurpose platform that can adapt to industrial, scientific and academic applications. Five units were developed in 2014, and different teams used and adapted the platform for different applications. The paper describes some of the experiences in preparing and testing this open platform to different applications.

研究の動機と目的

• 産業、科学、学術分野における多様な応用に適した、包括的でオープンソースのAUVプラットフォームの開発。
• モジュラーなペイロード領域を活用したセンサーおよび機器の柔軟な統合を可能にする。
• ロボットオペレーティングシステム（ROS）を活用し、オープンで拡張可能で相互運用可能なソフトウェアアーキテクチャを実現する。
• 複数の応用分野および複数のチームでの実環境テストを通じて、プラットフォームの適応可能性を検証する。
• 迅速なプロトタイピングおよび展開を支援する再利用可能でスケーラブルなAUVフレームワークを確立する。

提案手法

• 垂直離着陸（VTOL）能力を備えた軽量でトーピード型の外装を有するSPARUS II AUVの設計。
• 多様なセンサーおよびミッション固有のハードウェアを収容可能な専用ペイロードベイの装備。
• ロボットコンponentsおよびサードパーティシステムとのシームレスな統合を可能にするROSベースのソフトウェアアーキテクチャの実装。
• 2014年から2018年までに、多様な運用シナリオでのテストを実施するため、5台のSPARUS II AUVを展開。
• 実際の水中環境での性能、安定性、適応性を評価するための現地テストの実施。
• 透明性、再現可能性、コミュニティ主導の開発を確保するため、オープンソースの原則を採用。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 産業的・科学的・学術的用途に適した、オープンでモジュラーなAUVプラットフォームをどのように設計できるか？
• RQ2 ROSベースのソフトウェアスタックは、AUVシステムの相互運用性および拡張性をどの程度向上させるか？
• RQ3 標準化されたAUVを複数のミッションタイプに展開する際の主な性能的および運用上の課題は何か？
• RQ4 SPARUS II AUVは、異なるペイロード設定および環境下でも安定性と制御性を維持できるか？
• RQ5 軽量でVTOL対応のAUVは、実環境の水中ミッションで信頼性のある運用を達成できるか？

主な発見

• SPARUS II AUVは、5台の展開ユニットを通じて、多様な応用分野における適応性を成功裏に実証した。
• ROSベースのソフトウェアアーキテクチャのおかげで、多様なセンサーおよびシステムの効率的統合が可能となり、迅速な展開が実現した。
• 車体のモジュラーなペイロード設計により、大規模な再設計を伴わずにミッション固有の機器統合が可能だった。
• 現地テストの結果、多様な水中環境でも安定した運用と信頼性の高い性能が確認された。
• プラットフォームのオープンソース性のおかげで、学術機関、産業界、研究チーム間での協働と再利用が促進された。
• トーピード型の流体力学的特性とVTOL機能の組み合わせにより、優れた機動性と運用の柔軟性が実現した。