2種類の水中ドローンと活用事例、選び方をおすすめ企業をご紹介
  • 最終更新日:2024年5月8日
水中ドローンとは、潜航が可能な有線式の小型無人潜水機の通称です。

操縦者は船上や陸上から遠隔操作により機体の操縦を行い、リアルタイムの水中映像を見ることができる。水中ドローンは、潜水士の目や手の代わりになり、水中の対象物の撮影や採取、点検や作業などに活用され、海洋資源の有効活用や海洋保全、インフラのメンテナンスなど、さまざまな分野での需要が高まっています。

今回の記事では水中ドローンとは何か、その種類と活用事例、正しい水中ドローンの選び方とおすすめのメーカーをご紹介します。

水中ドローンとは

水中ドローンについて

水中ドローンとは、潜航が可能な有線式の小型無人潜水機の通称です。水中ドローンの機体には、以下のような部品が搭載されています。

  • フライトコントローラー:機体の制御装置で、操縦者の指示を受けてモーターやセンサーを動かす
  • ジャイロコンパス:機体の角速度や方位を測定するセンサー
  • 圧力センサー:水圧や深度を測定するセンサー
  • 推進器:機体を水中で移動させるためのモーター
  • カメラ:水中の映像を撮影するためのカメラ
  • LEDライト:水中の暗い場所で撮影するためのライト
  • テザーケーブル:機体とコントローラーを物理的に接続するためのケーブル

水中ドローンには、オプション機器として、ロボットアームやソナー、レーザースケーラー、ドップラー対地速度計などがあり、これらは、水中の物体の掴みや採取、障害物や地形の確認、物体のサイズの測定、機体の安定化などに役立ちます。

2種類の水中ドローン

水中ドローンの種類と特徴

水中ドローンには、以下の2種類があります。

  • ROV(Remotely Operated Vehicle)
  • AUV(Autonomous Underwater Vehicle)

ROV(Remotely Operated Vehicle)

ROVは、陸上や船上から遠隔操作によって水中で動かす無人潜水機です。

水中カメラや照明、ソナー、マニピュレータなどを搭載して、水中の撮影や調査、作業などに使われることが多いです。

このタイプは給電式とバッテリー式があり、給電式は電力が大きくパワフルな作業が可能である反面、ケーブルの長さや稼働時間に制限があるという欠点もあります。

バッテリー式は電力が小さく軽量で機動性が高いため、海洋開発や環境保護、災害対策、海洋研究など、さまざまな分野で活用されています。

ROVの強みは、以下のとおりです。

  • 潜水士に比べて安全性が高く、コスト削減や作業効率を向上
  • リアルタイムで水中の映像や情報を得ることができ、記録や分析にも活用可能
  • 様々なオプション機器を搭載することで、水中での作業の幅を広げられる

一方、ROVを使用する際は以下の点に注意する必要があります。

  • ケーブルに繋がっているため、最大深度や稼働範囲に制限がある
  • 水中の環境や潮流に影響されやすく、操作が難しい
  • 故障や不具合が起きた場合、修理やメンテナンスが困難なことがある

水中の様子をリアルタイムで見ながら、撮影や調査、作業などを行う場合に適しています。

AUV(Autonomous Underwater Vehicle)

AUVは、遠隔操作を必要とせず、機器本体が自律的に状況を判断して、全自動で水中を航行する無人潜水機です。

搭載した調査機器(マルチビーム音響測深機、サイドスキャンソナー、サブボトムプロファイラーなど)によって、海底地形や地質、海洋環境や生態などを観測や探査できます。

給電式とバッテリー式があり、給電式は電力が大きくパワフルな作業が可能です。一方で、ケーブルの長さが制限されるため、注意する必要があります。

バッテリー式は電力が小さく軽量で機動性が高く、ケーブルの長さに活動距離を制限されることもありません。しかし、バッテリー式なので稼働時間が限られる点には注意が必要です。

海洋開発や環境保護、災害対策、海洋研究など、さまざまな分野で活用されています。

AUVの強みは、以下のとおり。

  • 潜水士や測量船に比べて安全性が高く、コスト削減や作業効率の向上に貢献
  • 水深や潮流に関係なく、高精度な海底データを取得可能
  • 事前に設定したコースやタスクに従って自律的に水中を航行可能

一方で、AUVを活用する際は以下の点に注意する必要があります。

  • 内部バッテリーのみで潜航するため、稼働時間や航続距離に制限がある
  • 水中での状況変化や故障に対して、自己修復や自己回復の能力が低い
  • 機体の大きさや重さ、推進器の数や強さなどによって、出力や機動性が異なる

水中の環境や地形の観測や探査などを行う場合に適しています。

ここまで、水中ドローンの種類をご紹介しました。次のセクションでは、水中ドローンが具体的にどのような場面で活躍しているのかをご紹介します。

水中ドローンの活用例

水中ドローンの活躍場面

水中ドローンは、以下のような場面で活用されることが多いです。

  • 水中カメラ撮影
  • 水中測量

水中カメラ撮影

水中ドローンは、水中カメラ撮影で活用されることが多いです。

その理由には、以下の点が挙げられます。

  • 高画質や広角のカメラが多く使われ、水中の映像や情報を得ることができ、記録や分析にも活用可能
  • 様々なオプション機器を搭載することで、水中での作業の幅を広げられる

ただし、撮影で活用される水中ドローンはケーブルに繋がっており、最大深度や稼働範囲に制限があります。また、水中の環境や潮流に影響されやすく、操作が難しい場合があることに注意が必要です。

水中測量

水中ドローンは、水中測量でも活躍します。

水中測量は海底の地形や水中構造物の詳細を調査する作業であり、そのデータは科学研究や環境保護、油田開発など多岐にわたる分野で利用されます。水中ドローンは、危険な環境やアクセス困難な場所での測量を安全かつ効率的に行うために、人間の潜水士に代わって使用されます。

水中測量に使用されるドローンは、AUV(自律型水中ロボット)に分類され、事前に設定されたコースやタスクに従い自律的に水中を航行します。搭載された調査機器、例えばマルチビーム音響測深機、サイドスキャンソナー、サブボトムプロファイラーなどにより、高精度な海底データが取得可能です。

水中測量ドローンの利点は以下の通りです。

  • 人間の潜水士や測量船に比べ、安全性が高く、コスト削減と作業効率の向上に寄与
  • 水深や潮流に影響されることなく、高精度な海底データを取得
  • 人間の介入や遠隔操作を必要としない

一方で、水中測量ドローンは内部バッテリーのみで潜航するため、稼働時間や航続距離に制限があります。また、水中での状況変化や故障に対する自己修復や自己回復の能力が限られるため、注意が必要です。

水中ドローンを活用するメリット・注意点

水中ドローンの強みと弱み

水中ドローンは水中で大いに活躍しますが、導入する上で検討しておくべき注意点もあります。それぞれ、順番にご紹介します。

メリット

水中ドローンには、以下の強みがあります。

  • 安全に使用できる
  • コスパが良い
  • 小型で軽量であり、運搬や設置が用意

安全に使用できる

水中ドローンの最大の強みの一つは、人間の潜水士に代わって危険な環境や過酷な条件下で作業を行えることです。これにより、潜水士が直面する可能性のある危険や健康リスクを軽減し、水中での安全性を大幅に向上させることができます。

この強みがもたらすメリットは多岐にわたります。まず、深海探査や沈没船の調査、環境モニタリングなど、人間には過酷すぎる環境での作業が可能となります。また、連続的な監視や長時間の調査が必要な場合にも、水中ドローンを使用することで、持続可能でコスト効率の良い方法でこれらの作業を実行できます。さらに、リアルタイムでのデータ収集と送信により、迅速な意思決定が可能となり、プロジェクトの効率性が向上します。

コスパが良い

水中ドローンは伝統的な有人潜水操作に比べて低く、コスパが良いです。長時間の作業や広範囲をカバーする調査にも対応できるため、効率的な資源使用が可能です。

この強みがもたらすメリットとしては、まず、潜水員の安全と健康に関わるコスト、例えば潜水病治療や高度な訓練にかかる費用を削減できる点が挙げられます。また、一度に長時間の監視や調査が可能であるため、プロジェクトの時間効率が向上し、結果的に全体のプロジェクトコストが低減します。さらに、精密な技術を持つ水中ドローンによるデータの質の向上は、追加的な調査や分析コストの削減にも繋がり、全体的な経済性の向上を実現します。

小型で軽量であり、運搬や設置が容易

水中ドローンは小型かつ軽量な設計がされているため、携帯性と柔軟性が高いです。そのため、ドローンは手軽に運搬でき、水中での設置や回収が容易になります。また、狭いスペースや複雑な地形の中でも操作を行うことが可能です。

この強みがもたらすメリットは多岐にわたります。一つは、遠隔地やアクセスが困難な場所への迅速な配備が可能になることです。これにより、緊急時の対応が速やかに行え、例えば油漏れ事故の初期評価などに活用できます。

また、小型軽量なドローンは、一般的な乗り物で運搬できるため、特別な運搬手段や高額な輸送コストが不要となります。さらに、使用の手軽さから、頻繁にかつ多様な環境での使用が促進され、より広範囲のデータ収集が実現し、科学研究や環境監視の精度と効率が向上します。

注意点

一方で、水中ドローンを導入する上で以下の3つに注意する必要があります。

  • 最大深度や可動範囲に制限がある
  • 操作が難しい場合がある
  • 稼働時間や航続距離に制限がある

最大深度や可動範囲に制限がある

水中ドローンの最大深度や可動範囲に制限があります。これは、ドローンが到達できる水深が制限されており、また、制御や通信を行うためのケーブルの長さによってその運動範囲が決まるためです。これにより、非常に深い水域や広大な範囲を調査する場合、ドローンの使用が困難または不可能になることがあります。

このデメリットを回避するためには、いくつかの対策が考えられます。まず、より深い水域への対応が可能なモデルへの投資が挙げられます。これには高圧に耐えられる設計と強化された材料が必要です。

また、通信技術の向上により、ワイヤレスでの操作範囲を拡大することも有効です。さらに、複数のドローンを連携させることでカバー範囲を広げ、データを集約する手法も有用です。これらの技術革新により、水中ドローンの可動範囲と最大深度の制限を克服し、より広範囲かつ深い場所での使用が可能となります。

操作が難しい場合がある

水中ドローンは、制御システムが複雑であることが多く、水中での動作が難しいことがあります。特に、水中環境の不確実性、水流の影響、視界の制限などが操作の難しさを増加させます。また、操作者が専門的な訓練を受けていない場合、ドローンの精密な操縦が困難になることもあります。

このデメリットを回避するためには、以下の対策が有効です。

  • より直感的で理解しやすい操作システムを開発すること
  • 操作者に対する定期的な訓練プログラムを提供し、水中ドローンの操作技術と環境認識を向上させる
  • 人工知能(AI)を活用して、ドローンの一部操作を自動化すること
  • 水中環境からのリアルタイムデータを操作者に提供すること

これらの対策を通じて、水中ドローンの操作の難しさを低減し、より広範囲のユーザーにとってアクセスしやすく、効果的なツールとすることが可能です。

稼働時間や航続距離に制限がある

水中ドローンの稼働時間や航続距離に制限があるというデメリットは、主にバッテリーの容量と効率に起因します。水中環境での運用は高いエネルギーを要求し、特に長時間のミッションや広範囲をカバーする調査では、バッテリーの持続時間がクリティカルな制約となります。この制約により、ドローンは定期的に回収して充電する必要があり、連続的なデータ収集や長距離の探査が困難になる場合があります。

このデメリットを回避するためには、以下のような対策が考えられます。

  • より高容量で効率の良いバッテリーを活用すること
  • エネルギー消費を最小限に抑えること
  • バッテリーを容易に交換できる設計を採用すること
  • 太陽光や水流の動力を利用し、バッテリーの補充を行うエネルギーハーベスティング技術を組み込む

5つの比較ポイント | 水中ドローンの選び方

水中ドローンの選び方.

貴社に最適な水中ドローンを選定するには、以下の5点を検討しておく必要があります。

  • 機体のサイズ
  • 推進器の数
  • 水中カメラや照明の性能
  • バッテリー容量
  • 価格

機体のサイズ

水中ドローンのサイズは、機体の搭載能力や機動性に影響します。小型で軽量な水中ドローンは、運搬や設置が容易で、狭い場所にも入りやすい一方で、出力や航続距離が低い場合があります。逆に、大型で重量のある水中ドローンは運搬や設置が困難で、広い場所での使用が適していますが、出力や航続距離が高いことがあります。

サイズが大きい場合のメリットは以下のとおりです。

  • 機体に多くのオプション機器を搭載できるため、水中での作業の幅が広がる
  • 機体の出力が高くや航続距離が長いため、深海や潮流の強い水中でも安定した潜航が可能
  • 機体の重量があるため、水中での安定性が高い

一方で、サイズが大きいと機体の運搬や設置が困難で、専用の船やクレーンなどが必要になる場合があります。また、機体のコストが高くなりやすく、保険やメンテナンスなどにも費用がかかります。機体の機動性が低く、狭い場所や曲がりくねった場所に入りにくいこともあるので、注意が必要です。

サイズが小さいと、以下のようなメリットがあります。

  • 機体の運搬や設置が容易で、人間の手で持ち運べる場合もある
  • 機体のコストが低く、保険やメンテナンスなどにも費用がかかりづらい
  • 機体の機動性が高く、狭い場所や曲がりくねった場所にも入りやすい

その一方で、サイズが小さい水中ドローンはつけられるオプション機器が少ないので水中での作業の幅が狭くなったり、機体の出力の低さや航続距離の短さから深海や潮流の強い水中では潜航が困難になる場合があります。機体の重量も軽く、水中での安定性が低いので注意が必要です。

推進器の数

水中ドローンの推進器の数と強さは、その速度や方向制御に大きく影響します。推進器の数が多い場合、水中での回転やホバリングが容易になり、正確な位置合わせが可能ですが、電力消費が大きくなる傾向があります。一方で、推進器の数が少ない場合は、電力消費を抑えることができますが、水中での機動性が低下することがあります。

推進器の数が多い場合のメリットは以下の通りです。

  • 水中での回転やホバリングが容易で、正確な位置合わせが可能
  • 潮流や水中環境の影響を受けにくく、安定した潜航が実現できる
  • 狭い場所や曲がりくねった場所にも入りやすいため、機動性が高い

一方で、推進器の数が多い水中ドローンは、機体の重量やバランスに影響を与え、運搬や設置が困難になることがあります。また、コストが高くなり、保険やメンテナンスの費用が増加し、電力消費も大きくなるため、稼働時間や航続距離に制約が生じる可能性があり、注意が必要です。

推進器の数が少ない場合のメリットは以下の通りです。

  • 機体の重量やバランスに影響しないため、運搬や設置が容易
  • コストが低く、保険やメンテナンスの費用が抑えられる
  • 電力消費が小さく、稼働時間や航続距離が長くなる可能性がある

その一方で、推進器の数が少ない水中ドローンは、水中での回転やホバリングが困難で正確な位置合わせが難しい上、潮流や水中環境の影響を受けやすく、潜航が不安定になることがあります。これにより、機動性が低下し、狭い場所や曲がりくねった場所にアクセスすることが困難になります。

水中カメラや照明の性能

水中ドローンのカメラと照明は、水中での映像や情報取得に重要な役割を果たします。高機能なカメラと照明は、高画質や広角撮影を可能にし、暗い環境でも情報を収集できますが、これには大きな電力消費が伴います。一方で、基本的なカメラと照明では、低いコストと電力消費で運用できるものの、画質や情報の詳細度が落ちるというトレードオフがあります。

カメラや照明の性能が高い場合のメリットは、以下の通りです。

  • 詳細な映像や情報の取得が可能
  • 暗い場所や濁った水中でもクリアな映像が得られる
  • 高画質での撮影が可能

一方で、デメリットとしては、機体の重量やバランスへの影響、高コスト、そして保険やメンテナンスの増加、電力消費の大きさによる稼働時間の制限が挙げられます。

カメラや照明の性能が低い場合のメリットには、以下のものが挙げられます。

  • 機体の軽量化
  • 運搬・設置が容易
  • 低コスト
  • 長い稼働時間と航続距離がある

その一方で、デメリットとしては、粗い映像や情報しか得られず、暗い場所や濁った水中ではほとんど情報を捉えることができないため、使用環境を選ぶ必要があります。

バッテリー容量

水中ドローンの電源の種類とその大きさは、機体の稼働時間や航続距離、および全体的なパフォーマンスに重要な影響を与えます。給電式の電源はケーブルを通じて電力を供給するため、強力なパワーを持続的に提供できますが、ケーブルの長さによる制限があります。一方、バッテリー式は内蔵バッテリーから電力を供給し、高い機動性と軽量化が実現されますが、稼働時間が限られるという欠点があります。

電源の大きさが大きい場合のメリットは以下の通りです。

  • 機体の稼働時間や航続距離が長くなり、水中での作業や探査の時間が増加
  • 機体の出力や搭載能力が向上し、水中での作業や探査の幅が広がる
  • 機体の安定性や耐久性が向上し、深海や潮流の強い水中での安定した潜航が可能

一方で、デメリットとしては、機体の重量やバランスに影響を与えることがあり、運搬や設置が困難になることがあります。また、機体のコストが増加し、保険やメンテナンスの費用も高くなります。さらに、大きな電源は電力消費が大きく、充電に時間がかかることがあります。

電源の大きさが小さい場合のメリットには、以下のものが挙げられます。

  • 機体の重量やバランスに影響しないため、運搬や設置が容易
  • 機体のコストが低く抑えられ、保険やメンテナンスの費用が安くなる
  • 電力消費が少ないため、充電時間が短く、より効率的な運用が可能

しかし、デメリットとしては、稼働時間や航続距離が短くなることがあり、水中での作業や探査の時間と範囲が限られます。また、機体の出力や搭載能力が低下し、深海や潮流の強い水中での潜航が困難になることがあります。

価格

水中ドローンを購入する際には、価格を重視することが非常に重要です。価格は水中ドローンの機能、耐久性、および性能に直接影響を与え、初期投資および維持費用がプロジェクト全体の費用に大きく寄与します。

高価な水中ドローンのメリットは、先進的な技術と高機能を備えている点です。これにより、深い水深での作業や高解像度のイメージング、精密な測位が可能になります。さらに、堅牢な構造により過酷な環境下でも長期間にわたる運用が可能で、メーカーによる広範な技術サポートと長期保証が提供され、トラブル時のリスクが低減されます。

一方、価格が低い水中ドローンのメリットは、低コストでの導入が可能であることです。予算が限られている場合や、試験的な使用に最適で、機器の故障や性能不足による金銭的リスクも低く抑えられます。また、低価格帯の製品は選択肢が豊富で、特定のニーズに最適なモデルを見つけやすくなります。

貴社の予算に合わせた水中ドローンを選ぶには、必要な機能を明確に特定し、複数のメーカーやモデルを比較してコストパフォーマンスの高い製品を選ぶことが重要です。また、予算が限られている場合は中古品の購入や、必要な期間だけのレンタルやリースも視野に入れても良いかもしれません。

水中ドローンを製造するメーカー5社

水中ドローンを製造する会社の選び方

水中ドローンを製造するメーカーはいくつかありますが、この記事では以下の5社をご紹介します。

  • FullDepth
  • 広和
  • QYSEA
  • Blue Robotics
  • Deep Trekker

FullDepth

FullDepthは、深海探査に水中ドローンによる技術革新をもたらし、地球最後の秘境である深海をより身近にするために設立された筑波大学発のスタートアップ企業です。日本の水中ドローンメーカーで、深海1000mでも使用できる「DiveUnit300」や独自のクラウドサービスなどを提供しています。水中ドローンの自社開発、製造、販売を行う国産メーカーで、社会インフラを支えるパートナーとして、よりよい今と未来づくりに貢献しています。

広和

広和は日本の水中ドローンメーカーで、1952年に創業した潤滑・給油装置や海洋関係事業などを手がける企業です。マリンシステム部では、1985年から水中TVカメラロボット(ROV)の開発・製造・販売を行っており、浅海から大深度の深海11,000メートルまで対応する水中ドローンを提供しています。

QYSEA

QYSEAは中国の水中ドローンメーカーで、2016年に中国の深圳で設立された水中ドローンの開発・製造・販売を行う企業である。水中ドローンのブランドとして「FIFISH」シリーズを展開しており、360度全方向に移動できる水中ドローンや4K・60FPSのカメラやマルチツール統合を備えた水中ドローンなどを提供しています。

Blue Robotics

Blue Roboticsは、2014年にアメリカのカリフォルニアで設立された水中ドローンの開発・製造・販売を行う企業です。水中ドローンのブランドとして「BlueROV2」を展開しており、低価格でカスタマイズ性に優れた水中ドローンである。また、水中ドローンの部品やセンサーなども提供しており、水中ロボットのマーケットリーダーとして知られています。

Deep Trekker

Deep Trekkerは、2010年にカナダのオンタリオで設立された水中ドローンの開発・製造・販売を行う企業です。水中ドローンのブランドとして「DTG3 ROV」や「PIVOT ROV」「REVOLUTION ROV」といった製品を展開しており、高品質で耐久性や運搬性に優れた水中ドローンを提供しています。