寄稿 Contribute ロボット開発と海洋エネルギー利用促進寄稿ロボット開発と海洋エネルギー利用促進長崎大学大学院工学研究科教授山本郁夫昭和58年 3月九州大学工学部航空工学科卒業昭和60年 3月九州大学大学院工学研究科応用力学専攻修了、平成６年博士（工学）昭和60年 4月三菱重工業（株）技術本部（システム技術部・長崎研究所・技術企画部開発計画グループ主席等）平成16年 4月（独）海洋研究開発機構研究主幹・自律型無人探査機技術研究グループリーダー（自律型無人探査機「うらしま」連続長距離航走世界新記録達成）平成17年 4月九州大学大学院総合理工学府教授・応用力学研究所客員教授（兼任）平成19年 4月北九州市立大学国際環境工学部教授・環境技術研究所災害対策技術研究センター長（平成24年3月より兼任）平成25年 4月長崎大学大学院工学研究科教授１．はじめにロボットは、年々私たちの日常生活に浸透展の方向と長崎にとって必要な分野について、特に海洋エネルギー利用促進に焦点を当てて論じたい。しつつあり、近い将来には巨大産業となることが見込まれるため、国内外の様々な機関がしのぎを削って研究開発を進めている。長崎２．ロボットとはでも従来の機械・電気・情報産業分野に加え、ロボットは、人間のような生物の形をして医療・水産・農業・観光・土木・建設などのいて生物の運動動作を行うイメージが大きい分野でもロボットの需要が増しており、ニーが、必ずしも生物的な形をしていなくてもよズに合った技術を提供する必要がある。特に、い。工学的には、「センサ、アクチュエータ、長崎県は国より海洋再生可能エネルギー実証制御装置を有する知的機械システム」と定義フィールドに指定され、風力・潮流力・波力される。ロボットの構成要素であるセンサ、などの再生可能エネルギーを基盤とした海洋アクチュエータ、制御装置は生物の機能と類エネルギー機器の開発と関連する養殖システ似しているため、生物に例えて説明するとわム、水素利用システム、海洋機械システム等かりやすい。センサとは生物の目、耳、皮膚の産業化を図らなければならない。ロボットなどの周囲の環境（外界）を感知する機能や技術は、まさにその中核を支える技術である。熱、疲労などの生物の内部の状態（内界）を本稿では、まずロボットについて、著者が感知する機能を有する機械である。アクチュ開発してきた事例を交えて紹介し、今後の発エータとは、生物の手や足などの動作作業をながさき経済 2015.5 1 行う部分に相当する機械である。制御装置は、生物の脳のように、センサより得られた外界３．今までに開発したロボットと内界の情報をもとに思考判断を行い、アク著者は企業、国の研究機関、大学等でさまチュエータに命令を与える機能を有する機械ざまなロボット、メカトロニクスを開発して（コンピュータ）である。この定義に基づけば、きた。海では、揺れない船、水中翼艇、テク社会は徐々にロボット化されていることがわノスーパーライナー、自動操船、洋上プラッかる。飛行機や車などの乗り物はもちろんのトフォーム位置角度保持装置、石油掘削用ラこと、飛行機や電車に乗り降りするときに、イザーエントリーシステム、多方向波造波装切符をセンサで自動センシングして、有効な置、10,000ｍ潜水機「かいこう」、自律型無切符に対してはゲートを開けて人を通す機械人潜水機「うらしま」、魚ロボット、空では、もロボットであり、エアコンや掃除機もセン B787主翼、リージョナルジェット、マルチサ情報に基づき、所定の目的を自動で実行処ロータ型無人機、宇宙では、宇宙遊エイロボッ理するロボットである。生活に必要な機械がト、宇宙ステーション内自律掃除ロボット、次々とロボット化されて自動で動く時代が到惑星地下資源探査ロボット、医療では、外科来している。用鉗子ロボット、上肢リハビリロボットなどロボットは、人間社会の便利さに重きを置である。そのほとんどが実用化されており、いた「サービスロボット」、人間に楽しみを中には20年以上もほとんど故障なく運用され与える「アミューズメントロボット」、人間ているものもある。社会ニーズに基づき開発に代わって危険な作業や単純労働を行う「産したものが多いが、魚ロボットや宇宙ロボッ業用ロボット」等に分類できる。トのように独自の発案から展開したシーズ型ロボットと似た用語にメカトロニクスがあロボットもある。るが、これは「電気回路がついた機械」の総魚ロボットは1980年代に弾性振動翼の研究称のことで、ロボットはメカトロニクスの範をしていて、魚の鰭（ひれ）のような推進機疇に含まれる。ロボット開発に必要な技術分を発案し、1995年完成の鯛ロボットを皮切り野としては、工学系の機械、電気、電子、情に、16種類以上の魚ロボットを開発している。報、材料の知識が必要であるが、ロボット活最近ではエイ型やイルカ型など開発当初に比用の立場からは、医歯薬学、社会科学、社会べると遥かに進化したロボットに至っている。開発学、農学、水産学、経済学、教育学など宇宙エイロボットは2006年にNASAの宇宙ユーザ的知見が重要である。良いロボットを飛行士が大西洋の海中ステーションで宇宙を生み出すには多くの学問の総合知（universe）想定したロボットオペレーション訓練をしてが求められるのだ。いた折、宇宙飛行士の指導に関わり、訓練していた若田宇宙飛行士の依頼により2009年に 2 ながさき経済 2015.5 寄稿 Contribute ロボット開発と海洋エネルギー利用促進宇宙で遊泳させていただいた。また、JAXA ばその運動と連動して、ミラー効果によりリでの講演会が縁で古川宇宙飛行士の依頼で宇ハビリが必要な手を患者のモチベーションを宙ステーション内自律掃除ロボットを開発し高めながら治療していくロボットに発展してた。医療ロボットも魚の鰭のメカニズムが臓いる。器の柔軟把持に利用できそうな点に着目し、マルチロータヘリは日本で初めて飛行に成鉗子や肺パット等さまざまな医療器具を生み功しているが、通常の無人ヘリではメイン出すに至っている。ロータが外れると危険であるため複数の小型上肢リハビリロボットは人の筋肉の動きをロータによる安全な飛行を試みたのが始まり事前にセンサでとらえ、リハビリを支援するである。ものから始まり、最近では片手が健常であれこのようにロボットの開発はちょっとした図１鯛ロボット図２東雲坂田鮫ロボット図４宇宙遊泳中の宇宙遊エイロボット図６上肢リハビリロボット図３イルカロボット図５外科手術用鉗子ロボット図７無人飛行ロボット図８水中ロボットながさき経済 2015.5 3 きっかけで始まり、幾つかの壁を乗り越えて解し実践できるエンジニアリングセンスの高実用化される。図１∼図８に大学研究室で開い人材を生み出すことができる。各科目の要発したロボットの例を示す。素技術を掘り下げることも必要となるが、そロボットは構成要素のひとつが欠落すればれを統合的な総合視点から開発遂行できる人全体機能が発揮できないシステムでもある。材が多く輩出されるので、新製品を柔軟且つ開発にあたっては「九仞（じん）の功を一簣確実に社会に提供することができる。特に、（き）に虧（か）く」という諺が当てはまる。最近は小中高学生の段階からロボットエンジしかしながら、ロボットは、複数の構成要素ニアを志す子が増えており、ロボットが学べの関わり合いにより全体として高い機能を発る大学は優秀な学生が集まりやすい。揮させることができるシステムでもあるため、産業については、ロボット産業はロボット実用化されると社会にもたらす効果は甚だ大のみならず、構成する機械、電気、電子、情きい。ロボットの開発経験はフォルトトレー報、材料などの要素産業を生み出し、さらにランス（故障や障害が発生したときに、そのロボット利用の視点を入れるとクラスター的故障や障害に耐えるシステムを設計するアプに新産業を生み出す。また、ロボットはIT ローチ）の中核であるフェールセーフ（故障（Information Technology）技術との連動やや障害が発生しても、システム全体が可能なロボット群によるネットワーク構成などによ状態を保つこと）やフールプルーフ（作業者りさらに利用価値が増してくる。図９にIT がミスをしても、ミスをカバーするシステム技術と無人飛行ロボットの連動による社会イアプローチ）の技術力強化につながり、培わンフラ劣化診断、図10にロボット群による海れた開発思考法は社会のリスクマネージメン洋探査と開発の案を示す。特に長崎では、海ト力強化にもつながる。４．ロボット開発の未来ロボットは総合知の結集により生み出されるため、人材教育や産業のすそ野を広げるのに大きな効果が期待できる。人材教育については、工学教育の各科目の理解を実践で試すことが容易で、さらにロボットを完成させるためにシステムの統合化、すなわち各科目の要素技術のインテグレーションを行うことが必要となり、ものを動かすことを総合的に理 4 ながさき経済 2015.5 図９ IT技術と無人飛行ロボットの連動による社会インフラ劣化診断寄稿 Contribute ロボット開発と海洋エネルギー利用促進図10 ロボット群による海洋探査と開発洋エネルギー、医療、水産、観光、建設、土海洋エネルギーは発電ロボット・メカトロ木などの産業のコア技術となり得る。その中ニクスそのものの開発も重要であるが、周辺でもロボット技術の海洋エネルギー利用につの海洋ロボット産業や水素利用などによる燃いて述べたい。料電池等の動力産業を生み出し、自動車や船舶も含めた大産業となる可能性を秘めている。５．海洋エネルギー利用著者は、図11に示すような海洋エネルギーを基盤とした海洋技術クラスターの未来図を描長崎は広い海を有し、海岸線も北海道に次いたが、これは将来十分に実現可能なシステぐ長さを有しており、「海洋開発」が発展のムである。大学ではこの未来図を実現すべくためのキーワードとなる。特に、風力、潮流様々なロボットの開発に着手している。力、波力を電力に変える海洋再生可能エネルまた、再生可能エネルギーより生まれた電ギーの開発は、国より実証フィールドに３海力を利用して魚の無人養殖を行うシステムも域指定されたこともあり、世界的に注目され有望である。培った海洋開発技術は海洋資源ている。開発や災害対策にも応用できるため事業拡大ながさき経済 2015.5 5 図11 海洋エネルギーを基盤とした海洋技術クラスター未来図のポテンシャルは極めて高い。明治から昭和パッケージ化してアジア・アフリカ海域等ににかけて、石炭採掘によりエネルギーを得て、事業展開することも可能となる。造船などの海洋産業に発展してきた歴史と相似しており、長崎は千載一遇のビジネスチャンスに巡り合っている。このチャンスをもの 6 ６．おわりににするために、産業界、行政、学校が一体と本稿では、ロボット開発の重要性についてなって海洋エネルギーの利用促進に向けて取述べた。ロボットは総合技術であり、人材教り組んでいかなければならない。長崎大学で育や産業発展のために最重要な分野であり、は英国スコットランドのエジンバラ大学やヘその需要はますます高まることが予想される。リオットワット大学と学術協定を締結し、海今後、このような社会情勢に対応して、ロボッ洋再生可能エネルギー研究の先進機関と協力トを学び、開発し、産業化できる体制の整備してロボット、メカトロニクスを開発する仕を速やかに進めるべきであり、大学の立場か組みができている。長崎の海域に適した海洋らもロボット教育・研究の拠点化を目指してエネルギー利用法を構築し、得られた成果を鋭意取り組んでいきたい。ながさき経済 2015.5 寄稿 Contribute ロボット開発と海洋エネルギー利用促進参考文献（１）山本郁夫、水井雅彦：基礎から実践まで理解できるロボット・メカトロニクス、共立出版、2013年（２）山本郁夫、滝本隆：工科系のためのシステム工学、共立出版、2013年（３）山本郁夫、伊藤高廣：実例で学ぶ機械力学・振動学−ロボットから身近な乗り物まで−、コロナ社、2014年（４）山本郁夫：生物運動型水中ロボットの開発、日本深海技術協会会報、通巻48号、 2006年（５）山本郁夫：「しんかい6500・かいこう」の開発、TECHNO MARINE885号、2005 年（６）山本郁夫：日本の水中ビークルの技術史うらしま、TECHNO MARINE883 号、2005年ながさき経済 2015.5 7