Building a fully AUTONOMOUS submarine

自律型潜水艦の最大の課題は、①長時間航行のための大容量バッテリー搭載、②水中でのGPS不使用位置特定、③これまでの数百倍の距離を確実に航行する信頼性の3点。

抵抗を最小化するため円筒形（チューブ型）のアルミパイプ設計を採用。バッテリー容量を増やしても正面投影面積を小さく保つことで、加速は遅くても最高速度を維持できる。

操舵システムは省エネのため最小限のモーター構成：1基のBlueRobotics T500スラスター（前進用）と3基のサーボモーター（フィン操作）で全軸回転を実現。フィンデザインはサメのヒレを参考にした。

水中GPS問題の解決策として、GPSを搭載した浮標（ブイ）を短いテザーで潜水艦に接続。水平方向の位置誤差は約3mに抑えられるが、深度制限が生じるため初期テストに限定。

自律制御プログラムはRaspberry Pi（高レベル指令：目標方位・ピッチ角計算）とPixhawk（低レベル制御：姿勢制御）の2層構造。GPS座標から次のウェイポイントへの角度・距離を計算し、飛行機のように姿勢角で深度を制御。

初回テストでは旋回半径が大きすぎる、深度維持できない、速度が遅いなどの問題が発生。フィンを大型化し、失速防止のため舵角を30度以内に制限することで改善。

中国製防水サーボの1基が焼損する重大トラブル発生。数週間の納期待ちを避けるため、数時間で上部フィンをモーターに変更する緊急設計変更を実施（やや非効率だが機能的には問題なし）。

最終テストでは目標深度2mを精度1.18mで維持しながら複数ウェイポイントを自律航行することに成功。ただし長いテザーの抵抗が深度制御に影響していることが判明。

次回（Part 2）ではテザーを切断し、本格的な長距離自律ミッション（都市から半島までの距離）に挑戦予定。将来的にはソナー追加による海底スキャン機能の実装も計画。

同チームの過去の手動操作型ドローン「CPS 5」はベルギー海軍が採用し、船体検査・機雷探知などの実用運用を実施。CPSdroneは初心者向けのCPS 5製作コースを提供中。