光学センサによる自己位置推定を基礎とする災害対応ロボットの不整地走行支援システム

基于光学传感器自位置估计的救灾机器人不平坦地形驾驶支持系统

• 批准号: 11J02870
• 负责人: 岡田 佳都
• 金额: $ 0.83万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011 至 2012
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11J02870/
• 关键词: 移動ロボット; クローラ型ロボット; レスキューロボット; 自己位置推定; 光学マウスセンサ; 拡張カルマンフィルタ; 測域センサ; 自動制御

地震やテロなどの被災地において人間が探査活動を行うことには大きな危険が伴うため,被災者の探索や被災建造物の内情調査への遠隔操作型の災害対応ロボットの活用が注目されている.本年度は,災害対応クローラ型ロボットの遠隔操作を支援するための,複数の光学センサを用いた三次元自己位置推定手法の開発を実施する計画であった.成果としては,後述のとおり順調な進展を得た.まず,上記の研究目的を達成するため,不整地移動ロボットに関して豊富な研究実績のある米カーネギーメロン大学Field Robotics Centerに24年7月から8ヶ月間渡航し,今年度の主な研究開発を行った.渡航先では(A)複数台の光学センサを搭載した計測モジュールめ改良ならびに(B)光学センサなどによる計測から位置推定を行うフィルタリング手法の開発を行った.(A)複数台の光学センサを搭載した計測モジュールの改良:計測モジュールを構成するセンサや光学部品の種類ならびに配置の見直しを行った.なかでも重要な改良は,投光部と受光部の配置を見直し,光学系を分離型から同軸型に変更したことである.同軸型は分離型と比較して外乱光に頑強なことが知られており,屋外での使用が想定される本モジュールには有用な変更と考えられる.(B)光学センサなどによる計測から位置推定を行うフィルタリング手法の開発:移動ロボットの位置推定に関しては,本研究で取り上げた光学センサによる手法以外に,クローラや車輪の回転量を計数するオドメトリや,カメラ画像の移動に伴う遷移を抽出するビジュアルオドメトリといった手法があり,これらによる計測結果を統合することでより正確な位置推定を行えることが知られている.開発した統合手法は拡張カルマンフィルタを用いるものであり,車輪やクローラのすべりを計測モデルに組み入れることで,より正確に各計測を統合できる.この成果は25年度中に学会あるいは雑誌論文として発表予定である.

由于在受震和恐怖主义影响的地区的人类勘探活动极为危险，因此使用远程控制的灾难响应机器人来寻找受害者，并调查灾难性建筑物的内部状况吸引了今年的关注。今年，该计划是使用多个光学传感器来开发三维自位估计方法，以支持远程响应式轨射击器型机器人的遥控器。如下所述，结果是稳定的进展。首先，为了实现上述研究目标，卡内基·梅隆大学（Carnegie Mellon University）在不规则的理由上拥有在移动机器人方面的广泛研究经验。从2014年7月开始，他前往中心八个月，并在本财政年度进行了重大的研发。在目的地，他（a）改进了具有多个光学传感器的测量模块，（b）开发了一种使用光传感器等估算位置的过滤方法。一个重要的改进是审查光发射部分和接收器部分的布置，并将光学系统从单独的类型更改为同轴类型。众所周知，与单独类型相比，同轴类型对令人不安的光具有鲁棒性，并且被认为是该模块的有用变化，该模块有望在户外使用。 （b）开发过滤方法以使用光学传感器等从测量中估算位置。开发的集成方法使用了扩展的卡尔曼滤波器，通过将车轮和爬网的滑动纳入测量模型，可以更准确地集成每个测量。该结果将在2013财政年度发表在学术会议或期刊论文中。