はじめに

こんにちは。閲覧ありがとうございます。私たちは、火星探査のための空・陸両方からのアプローチという新たな探査方法を開発するため、研究開発を行っております。2020年7月にNASAが世界初の火星探査ヘリコプターが打ち上げ、話題になりました。今、世界中でこういった地球外の惑星でUAV（ドローン）を使った探査の方法が研究されつつあります。また、電子技術の向上により、ローバー（月面や火星などの地表を走行して探査するロボット）も小型化しつつあり、より安価で扱いやすいものとなってきました。そこで、惑星探査の将来を見据え、小型ローバーと探査UAV両方用いれば、広範囲かつ詳細な探査方法を確立できるのではないかと考えました。本研究プロジェクトではUAVとローバー両方開発を行い、お互いに連携してミッションをこなすための技術開発を行います。この技術は、惑星探査のみならず地球上でも、農業や人が立ち入れない場所での観測、災害対策など今世界中で必要とされている技術の開発に大いに貢献できることが期待されます。

観測技術の開発

本プロジェクトで用いているヘリ型UAV（地球用）

　将来的に火星など、大気のある惑星でUAVが実用化された場合、上空から測量することにより地形やその色を調査することになると思われます。そこで、私たちはまずUAVを用いた「三次元測量」を研究しました。三次元測量とは、地表の形を立体的なデータとして取得することです。一般的には三次元測量を行うためには、レーザースキャナーを用いるのですが、機材が重く地表の色を識別することができないといった欠点があります。そこで、私たちは小型カメラをUAVに搭載し、大量の写真データを撮影してそれを元に三次元データに落とし込むといった方法を採用しました。

生成した三次元測量による三次元地図

その結果、色や形を鮮明に再現することが可能となり、この技術が実用化されれば、今までは見えていなかった物が見えるようになると考えています。

火星探査UAVの開発

さて、もうお気づきの方も多いかと思いますが、本研究プロジェクトで用いているヘリUAVを火星に持っていっても飛ぶことはできません。このヘリUAVはあくまで、地球上での実験を行うための機体です。火星と地球では大気の密度や成分などの環境が違いすぎるからです。そこで、火星の大気に合わせた翼の形状や配置を研究しています。ただ、この分野は未知の分野であるため、文献を調査したりシミュレーションを使用することが困難です。そこで、私たちは、専用の実験装置を自作し、様々な条件下での実験を行っています。

自作した実験装置

ローバーの開発

ここまでは、空からの探査について紹介しました。しかし、これだけでは足りません。空からの探査は短時間で広範囲の情報を取得できるといったメリットがありますが、特定の場所をピンポイントで探査するには向いていません。そこで、UAVからのデータを元に必要に応じてローバーを派遣し、詳細な探査を行わせるといった次のようなミッションを設定しました。

①UAVから観測を行う。

②UAVぼデータから不足している、より詳細に知りたいポイントを選定する。

③そのポイントにローバーを派遣する。

④ローバーによる探査を行う。

なお、ローバーの派遣方法ですが、（１）UAVから投下する（２）ローバーが自走していく　の２通りを考えており、状況に応じて使い分ける必要があると考えました。

　ここまで詳細なミッションを設定することができたのですが、肝心なローバーがありません。そこで、ローバーも開発することにしました。

（１）投下用ローバーの開発

　縦穴などのローバーが自走していけない場所ではUAVで運び、上空から投下します。そこで、軽く必要最低限な機能だけを搭載したローバーを開発しました。

開発した超小型ローバー

このローバーは遠隔操作で走行することができ、カメラのみを搭載しています。UAVに搭載して目的のポイントでパラシュートで投下します。

実際にパラシュートを用いて投下した様子

（２）走破性重視のローバー開発

（１）の投下用ローバーはUAVに搭載するため軽量でなければなりません。軽量であるため、高精度なセンサや重いセンサーを搭載することができません。そこである程度の重量物を搭載し、可能な限り自走して目的地まで走行するローバーが必要とります（自走していける範囲に限界はありますが）。というわけで、四輪駆動で走破性を高めたローバーを開発しました（UAVへの搭載、投下は不可能）。

開発した四輪駆動のローバー

このローバーは自走するための自己位置推定や砂サンプル採取・分析などを行います。

最終目標

空・陸両方からのアプローチを行う探査技術を確立します！！

実験の安全確保について

　本研究プロジェクトでは実際にUAVを飛行させたりローバーを走らせたりとフィールドワークを活発に行っております。実験に際してですが、航空法や電波法に乗っ取り、十分に注意し、必要であれば管理者や国に申請して許可を得ております。また、実験地は可能な限り貸し切り、第三者が立ち入れない環境下で実地しております。

実験地の様子

主な実験場所

日本各地で実験を行っています。

・筑波大学

・筑波山麓

・山口県美祢市秋吉台国立指定公園

・山口県本山岬

・福島県四倉海岸

資金の使い道について

資金の使い道は以下の通りとなります。

1.実験機材開発費用　約１0万円

2.遠征費　　　　　　約１０万円

3.論文投稿費・申請費　約５万円

なお、不足した資金については自己資金にて賄う予定です。

今後のスケジュール

2021年2月　　　　クラウドファンディング終了

2021年２月~6月　大学や日本各地での実験

2021年7月　　　　論文投稿（国内・国外）、学会発表  、リターンの最終報告書発行    

リターンについて

リターンは、以下の通りです。

①実際に実験に用いたローバーのタイヤ（先着10名様まで）

実験時、ローバーが履いていたタイヤをお渡しいたします。

¥10,000

④講演会

オンラインにて、研究成果を発表し質疑応答を受け付けます。時間は1~2時間を想定しています。2021年3月ごろを予定しています。

¥5,000

③報告書＋動画

実験で得られた成果をまとめた報告書とその際に撮影した映像をお送りいたします。（2021年3月ごろ）

¥2,000

④写真集

実験時に撮影した日本各地の写真をお届けします。（2021年3月ごろ）

¥1,000

⑤メールによる質疑応答

メールにて質問を受け付けます。

¥500

最後に

私たちは、個人プロジェクトとして研究開発を行っております。その結果、これまでに７回の学会発表や論文を発表することができました。しかし、フィールドワークの滞在費や機材の開発に多額の資金が必要となります。どうかご理解・ご協力お願いいたします。