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Jan 25, 2024

Hullbot: 自律型水中ロボットが船体を掃除

Qualcosa di strano si nasconde appena sotto la superficie delle innumerevoli barche che passano.

あらゆる港を行き交う無数のボートの水面直下に、何かが潜んでいる。 正確には生物付着です。スライム、フジツボ、雑草、藻類が船体に付着し、時にはわずか数時間、場合によっては数日、数週間かかることもあります。

所有者は、海洋生物の成長を妨げる殺生物剤を含む防汚塗料を裏面にコーティングすることで、このプロセスを遅らせることができます。 しかし、これらは毒素やマイクロプラスチックを海に放出し、長期間蓄積したまま放置された生物付着物を除去するために必要な大規模な洗浄によってプロセスがさらに悪化する可能性があり、毎年再適用する必要があります。

現在、シドニーを拠点とするスタートアップ企業、ハルボットはロボット工学を利用して生物付着を減らし、海の健全性を改善しています。

「これは、水没した構造物を検査し、地図を作成し、相互作用する（そして清掃する）水中ドローンです」とハルボットのCEO兼共同創設者であるトム・ロフラー氏はコスモスに語った。

「私たちは生物付着の問題の解決に注力しています。ボートが水に入るとすぐに船体に付着物が増殖し始め、数分、数時間、数日で発生します。」

ロフラー氏は、シドニーで毎年開催されるブルー ソリューション サミットの海洋インパクト イノベーション パネルで講演しました。

「（船舶は）数日以内に表面にスライムの層ができ、水中を進むのに必要なエネルギーが劇的に増加する可能性があります。そして当然、燃料費も増加します」と彼は言う。

その後、スライムは多細胞生物の基礎を形成し、船体に定着し始めます。 これはマクロファウリングと呼ばれ、ロフラー氏はボートの速度をさらに低下させ、除去するのが大幅に困難になると述べています。

2021年、国際海運は世界のエネルギー関連CO2排出量の約2％を占めた（2018年は排出量の2.9％、2021年は新型コロナウイルス感染症（COVID-19）の影響で異常な年となった）。 そしてオーストラリアでは、生物付着が生物多様性を破壊し、生息地を変える外来海洋種の最大の発生源となっています。

「このロボットは、ヨット、フェリー、その他の小型船舶を含む、最大60メートルの船舶を洗浄することができます。私たちは、同じコア技術をより大型のロボットに組み込んで、将来的により大型の船舶に対応するつもりです」とロフラー氏は述べています。

ハルボットは、柔らかいブラシを使って、早めに、そして頻繁に優しく掃除することで、下地の防汚塗料を損傷することなく、大きな汚れが始まる前に初期段階のスライムを積極的に除去することができます。

「清掃の頻度が高ければ高いほど、船舶の燃料消費量は少なくなります。そのため、理想的には、急激な成長を避けるために隔週以上の頻度で清掃し、燃料コストをできるだけ低く抑えるために週に一度以上の頻度で清掃します。」ロフラー氏は言う。

しかし、なぜそこで止まるのでしょうか？ ロフラー氏は、ハルボットを使って毎日掃除すれば、防汚塗料の必要性を完全になくすことができると考えています。

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「私たちは、船体を耐久性があり毒性のない防汚剤でコーティングし、毎週ロボットで掃除するというソリューションを提供したいと考えています。そして将来的には、防汚コーティングがまったくなくなることも考えられます。ハードゲルコートかハードエポキシと言いましょう。毎日ロボットでコートと掃除をしています。」

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この頻繁で負荷の低い対話アプローチは、Hullbot の高度なロボット工学によって実現されており、各清掃のコストが削減されるため、より頻繁に清掃を行うことができます。

ロフラー氏は、従来、水中ロボット工学は非常に限られていたと述べています。GPS、Wi-Fi、5G、その他の遠隔通信は水中では送信されず、LiDAR (赤外線レーザーの送受信に依存) も送信されず、高度な音響センサーも送信されませんでした。この特定の仕事を行うのに適しています。

それで、彼らはどうやってそれを管理したのでしょうか？ Hullbot は、カメラとコードを他の多くのセンサーと組み合わせて使用​​する独自の水中ビジョン システムを開発し、ロボットが水中のどこにいるのか、どこに行く必要があるのか​​を正確に認識できるようにしました。

「多数の異なるカメラがロボットの周囲の環境を解釈し、ロボットが 3D 空間を移動して検査、マッピング、または対話する方法を計画します」と Loefler 氏は説明します。

「光の歪み、水柱の濁り、泡やその他の影響など、水中では独特の課題がたくさんあります。ロボットの周囲のすべてが動いています。水が動き、光が動き、泡が動きます」そして船は動いています。

このロボットは電力とデータ用のテザーを備えており、スラスターを使用して水中を自由に泳ぐことができます。 柔らかい回転ブラシを使用して船体を洗浄し、加えられる速度と圧力の両方を制御できます。すべて人間のオペレーターが立ち会わなくても可能です。

この技術は、主要な海洋産業、マリーナ、研究機関、環境団体とのパートナーシップを通じて、他の多くの用途でも試験されています。

たとえば、ハルボットは、シドニー港とその周辺の海草草原、ケルプの森、岩礁などの自然海洋環境の地図作成と分析に使用されており、これらの環境と対話してサンプルを収集したり、害虫種を防除したりすることもできます。

「私たちは、ウニが過剰に存在する場所でロボットを使用してウニの個体数を制御しようとするいくつかのプロジェクトを行っており、それによってケルプの森の成長を促進する可能性があります」とロフラー氏は言う。

当初は Cosmos によって「Meet Hullbot: ボートの船体を掃除し、海の健康を改善する水中自律ロボット」として出版されました。

Imma Perfetto は、コスモスの科学ジャーナリストです。 彼女はアデレード大学で科学コミュニケーションの優等学位を取得し、理学士号を取得しています。

海洋環境における研究と革新に焦点を当てたウルトラマリン プロジェクトは、ミンデルー財団の Flourishing Oceans イニシアチブによって支援されています。

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