養殖場における自動給餌機の為の自動補給船－ロボット漁船－の研究開発

図3 ロボット漁船の1/7縮尺模型

研究目的とその内容

　養殖場では自動給餌機の導入が進んできています。自動給餌機は人が餌やりをする必要はありませんが給餌機への餌補給は大変な重労働です。筆者等は、あらゆる方向へ航行を可能にしたロボット漁船を実現し、給餌の完全自動化を目指しています1)。本記事では自動給餌機に餌補給が可能なロボット漁船実機の主寸法や実現可能な主機構成を述べます。また、新しいロボット漁船が自動で航行し、目標点に着岸が可能か否か、1/7程度の縮尺模型を製作し基本コンセプトを検証します。

研究開発背景

　水産分野では、養殖の残餌が課題です。従来の自動給餌機はタイマー式であり、自動的に給餌を行えます。しかし、これだと魚が食べなくても餌を供給して残餌が生じ、養殖海域が富栄養化し赤潮等の問題にも繋がります。その為、人工知能を用いた新しい給餌が構築されつつあります。魚の行動をモニタリングし、餌やりのタイミングを判断する仕組みです。
　そして、次の大きな課題は養殖事業者の労働軽減となります。自動給餌機は餌やりの労働軽減に一定の役割を果たしますが、30個程の生け簀を保有する養殖事業者が一つの給餌機約300kg程度の補給を週に3回程度行っています。つまり毎回9tonの補給を人力で行っているのです。
　従来の船は一つの舵に一つのプロペラと極めて操船しにくく、自動着岸や位置保持等という海上作業船としては大変不都合な形態です。結果、比較的単純作業であることでさえも自動化が進んでいなかった要因となっていました。我々が提案するロボット漁船は鯛やサーモンやハマチといった自動給餌機を用いる養殖のみならず、ブリやマグロ等の直接船から餌やりを行う養殖にも適用できるという特色を持っていることから、極めて広範囲の適用が見込まれます。
　図1にロボット漁船の生け簀への着岸の様子を示します。ロボット漁船により餌やりの完全自動化を実現し、養殖漁業者の労働軽減、更には漁業人口減少に対し貢献したいと思います。

図１ 生け簀に着岸するロボット漁船

ロボット漁船の実機の主寸法と1/7縮尺模型と主機選定について　

　表1にロボット漁船の主寸法と1/7縮尺模型の主寸法を示します。これは図2に示す養殖作業用漁船を参考にしました2)。本ロボット漁船の重要な部分であるストラット形状、ストラット取り付け機構についても設計しました。ストラットの大きさの検討では、簡便な運動方程式を立て、ストラットにより生け簀に着岸する際にどれ程減速効果を得られそうかシミュレーションを行いました。

図2 参考にした養殖用作業漁船

　ロボット漁船の1/7程の自動航行可能なロボット漁船模型を開発しました。模型はFroude則に従い縮尺しました。主な要目を表1に示します。新たに製作したロボット漁船1/7模型はGFRP製であり、ストラットもGFRPで製造しました。電装が備わっており、自動航行、自動着岸等が可能な仕様です。試験は三重県水産研究所にて行われました(図3)。
　本ロボット漁船のコストを明らかにしました。本ロボット漁船を構築するうえで船体の価格は凡そ従来通りです。主機の仕組みは選択肢が数種類あります。表2はその数種類の選択肢の比較表です。尚、１駆動船外機のみは通常の漁船タイプのことであり、本コンセプトの主たる特徴の一つである推進器４つの場合との比較のために記載しています。全船外機４駆動タイプでこのロボット漁船を構築するのがコストパフォーマンスに優れているという結果を得ました。