Development of human coexistence type automatic ship berthing system

人共存型船舶自动靠泊系统的研制

基本信息

批准号：
21K04499
负责人：
岡崎忠胤
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Tokyo University of Marine Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04499/
关键词：
自動着桟バーチャルリアリティシステム信頼性

项目摘要

船舶の離着桟は難しい操船局面の１つであるため，船長は自身の経験を元に安全マージンを設定して離着桟操船を行う．そのため，例えば自動システムによる桟橋へのアプローチ速度が船長の想定より遅ければ効率が悪い操船と考え，速すぎれば危険な操船だと考える．そこで本研究では，自動離着桟操船時の安全マージンの取り方と操船の効率化をどのようにバランスさせれば船長からの信頼を得られるかを検討するするために，以下の研究を行った．①船を操縦する機器が故障すれば，岸壁に衝突し事故となる．そこで船長は，船を操縦する機器の信頼性を考慮して安全マージンを設定していると仮定し，機器の信頼性解析を実施した．そして機器が故障した場合に衝突を避けることが可能な限界を船の運動モデルから推定する手法を開発し，安全マージンの設定へ反映することとした．②安全マージンを設定した着桟操船計画を実行する自動着桟操船システムの研究開発を実施した．自動システムによる操船方法が船長の操船方法とかけ離れていると手動操船に切り替えた時の船長の負担が増加する．そこで実際の着桟データを収集し操船方法を分析した上で，自動操船システムのアルゴリズムをの研究開発を実施した．③開発した自動着桟システムを評価するためには，操船シミュレータによる評価実験が必要となる．そこで，着桟操船のシナリオを再現可能な操船シミュレータの研究開発を実施した．着桟操船時は，船長が岸壁との距離を見るたため全方位の視界を再現するシステムが必要となる．そこで，被験者がヘッドマウントディスプレイを装備しバーチャルリアリティ空間に没入するタイプの操船シミュレータの研究開発を実施した．

由于靠泊和离泊是船舶最困难的操纵之一，船长在操纵靠泊和离泊时根据自己的经验设定安全裕度。因此，例如，如果自动系统接近码头的速度比船长预期的慢，则被认为是低效的船舶操纵，而如果太快，则被认为是危险的船舶操纵。因此，在本研究中，我们进行了以下研究，以探讨在自动靠泊和靠泊操纵过程中如何平衡船舶操纵的安全裕度和效率，以获得船长Ta的信任。 ① 如果控制船舶的设备发生故障，船舶就会与码头相撞，造成事故。因此，船长认为考虑到船舶营运设备的可靠性，设定了安全裕度，并对设备进行了可靠性分析。然后，我们开发了一种方法，根据船舶运动模型估计设备故障时可以避免碰撞的极限，并决定在安全裕度的设置中反映这一点。 ② 研发自动靠泊操纵系统，执行有安全裕度的靠泊操纵计划。如果自动系统操纵船舶的方法与船长操纵船舶的方式相距甚远，那么切换到手动船舶操作时船长的负担就会增加。因此，我们在收集实际靠泊数据并分析船舶操纵方法后，对船舶自动操纵系统的算法进行了研究和开发。 ③为了对所开发的自动靠泊系统进行评估，需要利用船舶操纵模拟器进行评估实验。因此，我们研发了船舶操纵模拟器，能够重现船舶操纵靠泊的场景。当操纵靠泊时，船长可以看到到码头的距离，因此需要一个能够再现各个方向可见性的系统。因此，我们研发了一种船舶操纵模拟器，受试者配备头戴式显示器，沉浸在虚拟现实空间中。