Cooperation Control Platform of Micro-Robots Implemented LiDAR System

微型机器人协作控制平台实现激光雷达系统

• 批准号: 22K03985
• 负责人: 長澤 純人
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Shibaura Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K03985/
• 关键词: マイクロロボット; 組込型LiDAR; MEMS積層静電型角度センサ; 形状記憶合金; Robot Operation System; XRCE-DDS; LiDAR; マイクロ・ロボット; 6足歩行ロボット; ロボット・ミドルウェア; 積層型静電容量角度センサ

本研究は以下の３つの研究項目を柱として，効率的に研究を実施している．本年度の成果は審査付英文論文2本，国際学会発表３件，国内学会発表２件で発表された．【１】マイクロロボット用の組込型LiDARの開発：　IMU (Inertial measurement unit) で時々刻々のロボットの姿勢を推定し，その姿勢推定に合わせてLiDARで測定した2次元の深度測定値を補正する実験と評価を実施している．非常に小型で我々の小型多脚ロボットにも搭載可能なToF式レーザ距離センサ (VL53L1X) から得られた距離とIMUから得られたヨー角から直交座標系に変換，2次元での点群描画するシステムを構築した．取得した空間情報の類似度測定は，相互相関関数を計算して定量的に評価を行った．【２】MEMS積層静電型の角度センサのアクチュエータ化：　積層静電型の角度センサは折紙構造のロボットフレームと一緒に一枚のPCBシートから折り上げて製作する．積層静電型の角度センサは，静電容量変化から角度を推定可能で，モータと組合せて角度フィードバック制御に成功した（原・長澤ら, JJAP, 2021）．小型多脚ロボット適用のため，SMA（形状記憶合金ワイヤ）による駆動でもフィードバック制御を実現した．【３】アプリケーション開発のためのミドルウェア実装：　自己設計の中型多脚ロボットにLiDARとIMUを搭載し，ROSによるSLAM (Simulutanious Localization and Mapping) の検証を実施している．クローラ駆動の移動ロボットにも同じハードウェア構成でLiDARを搭載し，多脚移動のSLAMへ影響を定量評価した．組込みMPUなどの処理能力が限定的なシステムでも信頼性の高い遠隔通信・計測・制御を行うXRCE-DDSを動作させるため，これに対応するROS2の導入を進めている．

这项研究正在使用以下三个研究项目作为支柱进行有效进行研究。今年的结果以两次英语判决宣布，包括评审，三场国际会议和两个国内会议。 [1]用于微动物的嵌入式激光雷达：IMU（惯性测量单元）不时估计机器人的姿势，并根据其姿势估计来纠正通过LIDAR测量的2D深度。 。很小，可以安装在我们的小型腿部机器人上，并且从TOF -Type激光距离传感器（VL53L1X）获得的距离，并从IMU获得的YOR角度转换为正交坐标系统一个系统。计算并定量评估了获得的空间信息的相似性测量。 [2] MEMS固定的静态静电角传感器被转换为执行器：静态静电角传感器与折纸机器人框架一起从单个PCB板上折叠。静态静电类型的角度传感器可以从容量的变化中估算，并且角度反馈控制成功地与电动机结合（Hara，Nagasawa等，JJAP，JJAP，2021）。即使通过SMA（形状内存合金线）为小型多腿机器人开车，也可以实现反馈控制。 [3]用于应用程序开发的中间件实现：LIDAR和IMU已安装在自设计的介质大小的多腿机器人上，然后执行ROS（Simulutanious定位和映射）。爬行者驱动的移动机器人配备了带有相同硬件配置的激光雷达，并且对多腿大满贯的影响进行了量化。为了操作XRCE-DD，即使在嵌入式MPU等限时系统中，也可以执行高度可靠的远程通信，测量和控制，我们正在促进与此相对应的ROS2的引入。

项目成果

Sheet-typed Micro Robot Hand for Small Interface Robot with SU-8 Multi-layer Structure

SU-8多层结构小型接口机器人片状微型机械手

• 发表时间: 2022
• 作者: Yuma Nitta;Sumito Nagasawa
• 通讯作者: Sumito Nagasawa

ジェスチャー用双腕マイクロアームの小型インターフェースロボットへの実装

在小型界面机器人中实现用于手势的双臂微臂

• 发表时间: 2022
• 作者: 松田匠;長澤純人
• 通讯作者: 長澤純人

巡回警備ロボットの操作性向上のためのシステム開発

系统开发提高巡逻安防机器人的可操作性

• 发表时间: 2022
• 作者: 山本優灯;飯田悠貴;松日楽信人;長澤純人
• 通讯作者: 長澤純人

MEMS Fabrication Techniques for Three-Dimensional Origami Microstructures

三维折纸微结构的MEMS制造技术

• 发表时间: 2022
• 作者: Mizuki Mori;Maria Kikuchi;Sumito Nagasawa
• 通讯作者: Sumito Nagasawa