ReefGlider: A highly maneuverable vectored buoyancy engine based underwater robot

要約

現在利用可能な自律型水中ビークル (AUV) の設計には能力のギャップが存在します。
ほとんどの AUV は、深度と姿勢を制御するために、一連のスラスターと、オプションで制御面を使用します。
スラスターを利用した AUV は機動性が高く、サンゴ礁のすぐ近くなどの複雑な環境での運用に適しています。
ただし、本質的に電力効率が低く、重大なノイズや障害が発生します。
一方、水中グライダーは、浮力と重心の変化を操縦翼面と組み合わせて利用して移動します。
電力効率は非常に高いですが、操作性はあまり高くありません。
グライダーは、精密な操縦を必要としない長距離ミッション向けに設計されています。
さらに、グライダーは短い時間間隔で浮力エンジンを作動させるだけなので、環境を乱さず、受動的音響観測にも使用できます。
この論文では、制御に浮力のみを使用するが、追加の浮力制御デバイスによって高度な操縦性を維持できる新しい AUV である ReefGlider を紹介します。
ReefGlider は、スラスター駆動の AUV とグライダーの機能間のギャップを埋めます。
これらの特性を組み合わせた ReefGlider は、サンゴ礁の長期にわたる視覚および音響モニタリングなどのタスクに最適です。
システムの全体的な設計と実装を紹介するとともに、その機能の一部の分析も提供します。

要約(オリジナル)

There exists a capability gap in the design of currently available autonomous underwater vehicles (AUV). Most AUVs use a set of thrusters, and optionally control surfaces, to control their depth and pose. AUVs utilizing thrusters can be highly maneuverable, making them well-suited to operate in complex environments such as in close-proximity to coral reefs. However, they are inherently power-inefficient and produce significant noise and disturbance. Underwater gliders, on the other hand, use changes in buoyancy and center of mass, in combination with a control surface to move around. They are extremely power efficient but not very maneuverable. Gliders are designed for long-range missions that do not require precision maneuvering. Furthermore, since gliders only activate the buoyancy engine for small time intervals, they do not disturb the environment and can also be used for passive acoustic observations. In this paper we present ReefGlider, a novel AUV that uses only buoyancy for control but is still highly maneuverable from additional buoyancy control devices. ReefGlider bridges the gap between the capabilities of thruster-driven AUVs and gliders. These combined characteristics make ReefGlider ideal for tasks such as long-term visual and acoustic monitoring of coral reefs. We present the overall design and implementation of the system, as well as provide analysis of some of its capabilities.

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