確率制約条件付きモデル予測制御に基づく移動体の対人安全技術の確立

基于随机约束模型预测控制的移动物体人际安全技术建立

基本信息

批准号：
13J05707
负责人：
萬礼応
金额：
$ 1.92万
依托单位：
Keio University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2013
资助国家：
日本
起止时间：
2013-04-01 至 2016-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

サービスロボットなど人の生活空間で稼働する移動体には、人や障害物に対して安全性を確保した上で効率的に移動する技術が求められる。本申請課題では、人の検出・移動速度推定技術およびSocial force modelによる動きの予測とその不確実性を扱うための確率制約条件付きモデル予測制御による移動体の軌道計画技術の確立を目的とする。人の検出・追跡技術について、病院内での稼動を考慮した際には、高齢者の歩行を捉える必要があるが、高齢者特有の方向転換時のクロスステップや小刻みな歩行によって追跡対象である両脚の見失いや誤追跡が生じる問題があった。そこで、歩行中の両脚が加減速を伴う周期的な運動を行うことを考慮した追跡手法を提案し、取得した両脚の軌跡から歩行パラメータを計測可能な手法を提案した。また、クロスステップなどによって片脚が一時的にセンサから隠れ、その間の計測精度が低下する問題に対して、脚の観測値をスプライン曲線によって仮想的に算出し、再度フィルタリング処理を行うことで、計測精度を向上する手法を提案した。三次元動作解析装置を用いて提案手法の有効性を検証した。この技術により、ロボットに対峙した人の歩幅の変動や進行方向変更時のクロスステップを検出することで、当初適用を検討していた位置と力に着目したSocial force modelを用いるよりも、詳細かつ高精度に人の移動予測ができる可能性を提示した。さらに、提案技術を医療福祉分野の計測技術に応用した。移動体の行動計画について、提案の計測技術を用いて、人や障害物と安全な距離を保って人を誘導可能な技術をロボットに実装した。また、静止障害物に対して安全性を考慮した制約条件を用いた全方位移動ロボットの並進と回転の同時制御による障害物回避技術を確立した。ただし、確率的な制約条件の導入や複数名の人が存在する動的環境への拡張は今後の課題とする。

在人类生活空间（例如服务机器人）中运作的移动机构必须具有确保人和障碍安全并有效移动的技术。在此应用程序中，目的是建立一个人的检测 /运动速度估计技术的运动，以及通过社会力量模型对运动的运动预测，并通过概率约束控制其不确定性。关于人类的检测和跟踪技术，当考虑在医院的手术中，有必要捕捉老年人的步行，但是在更改老年人时，它会通过交叉和小步行进行跟踪导致双腿和故障丧失的问题。因此，我们提出了考虑通过加速减速和减速的定期练习的跟踪方法，并提出了一种可以从获得的腿部轨迹中测量步行参数的方法。另外，一条腿通过交叉序列暂时隐藏在传感器上，并且腿观测值是通过样条曲线和过滤计算的，并且我们再次执行了一种过滤过程。。使用三维操作分析设备验证了建议方法的有效性。有了这项技术，与使用社会力量模型相比，更多的细节更详细，该模型通过检测到面对机器人和十字架的人的步幅波动中的波动来侧重于初始应用的位置和力量。旅行。此外，该提案技术也应用于医疗和福利领域的测量技术。关于移动机构的行为计划，机器人实施了一项技术，可以通过使用拟议的测量技术与人和障碍保持安全距离来指导人们。此外，考虑到静态疾病的安全性，使用限制因素对所有方向移动机器人的平行和同时控制建立了避免障碍技术。但是，引入随机约束以及对存在多人存在的动态环境的扩展将是未来的问题。