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Autonomous Navigation, Change Detection, and Task Assignment for Patrolling Robots

Research Project

Project/Area Number 20K04394
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 20020:Robotics and intelligent system-related
Research InstitutionUtsunomiya University

Principal Investigator

HOSHINO SATOSHI  宇都宮大学, 工学部, 准教授 (80431980)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Keywords警備 / 動作計画 / 異常検出 / ロボティクス / ロボット / 異常検知 / 自律移動
Outline of Research at the Start

身の回りで起こり得る事件・事故・災害等に対して,警備は極めて重要な業種である.しかしながら,警備業界は慢性的な人材不足に陥っている.この社会問題を,警備ロボットシステムの実現によって解決する.そして,警備業務をロボットで代替することが本研究の目的である.そこで本研究では,ロボットがしかるべき場所に動きその様子をカメラで見る,自律移動と異常検知に関する技術開発に取り組む.さらに,広範囲の警備を想定し,警備タスクを複数台のロボットで手分けする技術開発にも取り組む.

Outline of Final Research Achievements

In this research, we focused on motion planning for patrolling robots. By applying CNN to the motion planner, a robot was enabled avoid obstacles. For the patrolling robots, it is also important to detect changes in an environment. Therefore, we proposed a background subtraction method based on color-difference edge images that uses both local and global template matching depending on the amount of variation. We further proposed a territorial approach for assigning multiple tasks to multiple patrolling robots. These results can be applicable to actual patrolling robots in the future.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

学術的な意義として,ロボットは,動く・動かない障害物の種類に応じた回避動作を計画しながら自律的に移動することが可能となる.また,基準画像とは異なる位置で撮影された入力画像に対しても,テンプレートマッチングの枠組みで異常を検出することが可能となる.
社会的な意義としては,本学のロボット技術実証施設を通じて,開発した技術を実用化の観点から評価する.技術開発と実証実験を繰り返すことで,警備ロボットシステムが実現レベルに達する.また,本研究における各課題は,案内・搬送・清掃等にも該当するため,研究成果は,これらサービスロボットへ波及するものと期待できる.

Report

(4 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (22 results)

All 2023 2022 2021 2020 Other

All Journal Article (7 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 7 results,  Open Access: 6 results) Presentation (14 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Observation Model for Robust Localization of Mobile Robots based on Particle Filter in Changing Environments2023

    • Author(s)
      Kobayashi Ryo、Hoshino Satoshi
    • Journal Title

      Journal of the Robotics Society of Japan

      Volume: 41 Issue: 1 Pages: 92-101

    • DOI

      10.7210/jrsj.41.92

    • ISSN
      0289-1824, 1884-7145
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Background Subtraction using Template Matching with Color Difference-basedEdge Images for Spatial Change Detection by Patrolling Robots2023

    • Author(s)
      Saito Haruto、Hoshino Satoshi
    • Journal Title

      Journal of the Robotics Society of Japan

      Volume: 41 Issue: 1 Pages: 72-81

    • DOI

      10.7210/jrsj.41.72

    • ISSN
      0289-1824, 1884-7145
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Motion Planning for Obstacle Avoidance through Mediated Perception and LSTM2022

    • Author(s)
      Hoshino Satoshi、Yoshida Yusuke
    • Journal Title

      Journal of the Robotics Society of Japan

      Volume: 40 Issue: 2 Pages: 162-165

    • DOI

      10.7210/jrsj.40.162

    • ISSN
      0289-1824, 1884-7145
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Localization for Autonomous Mobile Robot in Geographical Map2021

    • Author(s)
      八木 秀明, 星野 智史
    • Journal Title

      Journal of the Robotics Society of Japan

      Volume: 39 Issue: 3 Pages: 275-278

    • DOI

      10.7210/jrsj.39.275

    • NAID

      130008030991

    • ISSN
      0289-1824, 1884-7145
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] End-to-End Motion Planning of Mobile Robot based on CNN with Object Detection and Depth Images2021

    • Author(s)
      吉田 遊友, 星野 智史
    • Journal Title

      Journal of the Robotics Society of Japan

      Volume: 39 Issue: 5 Pages: 479-482

    • DOI

      10.7210/jrsj.39.479

    • NAID

      130008055457

    • ISSN
      0289-1824, 1884-7145
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Image Subtraction for Change Detectionby Patrolling Robots with Omnidirectional Camera2021

    • Author(s)
      齋藤 陽都, 星野 智史
    • Journal Title

      Journal of the Robotics Society of Japan

      Volume: 39 Issue: 5 Pages: 475-478

    • DOI

      10.7210/jrsj.39.475

    • NAID

      130008055456

    • ISSN
      0289-1824, 1884-7145
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Shared Autonomy for Telepresence Robots Based on People-Aware Navigation2021

    • Author(s)
      Gloria Beraldo, Kenji Koide, Amedeo Cesta, Satoshi Hoshino, Jun Miura, Matteo Salva; & Emanuele Menegatti
    • Journal Title

      ntelligent Autonomous Systems

      Volume: 16 Pages: 109-122

    • DOI

      10.1007/978-3-030-95892-3_9

    • ISBN
      9783030958916, 9783030958923
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] 移動ロボットの動作計画のための深度差分画像を用いたCNNによる障害物状態推定2022

    • Author(s)
      久保田有羽, 鵜沼恭平, 星野智史
    • Organizer
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2022
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 複数台警備ロボットによる訪問者の向きを考慮した領域分割法2022

    • Author(s)
      若狭直哉, 星野智史
    • Organizer
      日本ロボット学会第40回学術講演会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Motion Planner based on CNN with LSTM through Mediated Perception2022

    • Author(s)
      Satoshi Hoshino and Yusuke Yoshida
    • Organizer
      SICE Annual Conference 2022
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Discrete Motion Planner based on Deep Recurrent Neural Network for Mobile Robot Obstacle Avoidance in Dead-End Environments2022

    • Author(s)
      Satoshi Hoshino; Tomoki Hisada; Ryota Oikawa
    • Organizer
      IEEE/SICE International Symposium on System Integration
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] マルチタスク学習による移動ロボットのEnd-to-End 動作計画2021

    • Author(s)
      鵜沼恭平, 吉田遊友, 星野智史
    • Organizer
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2021
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      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 中間知覚とLSTMによるロボットの動的障害物回避動作計画2021

    • Author(s)
      星野智史, 吉田遊友
    • Organizer
      日本ロボット学会第39回学術講演会
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      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 移動ロボットのための環境変化にロバストな自己位置推定法2021

    • Author(s)
      小林亮, 星野智史
    • Organizer
      日本ロボット学会第39回学術講演会
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      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 警備ロボットによる空間変化検出に向けたルールベースのアルゴリズムと深層学習に基づく背景差分法の比較2021

    • Author(s)
      齋藤陽都, 星野智史
    • Organizer
      第22回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会
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      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 移動ロボットのための環境変化にロバストな自己位置推定の観測モデル2021

    • Author(s)
      小林亮, 星野智史
    • Organizer
      第22回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] Comparison of End-to-End Continuous and Discrete Motion Planners for Autonomous Mobile Robots2020

    • Author(s)
      Satoshi Hoshino and Joichiro Sumiyoshi
    • Organizer
      SICE Annual Conference
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      2020 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 複数台の警備ロボットによる訪問者を対象とした環境の領域分割2020

    • Author(s)
      藤澤郁也, 星野智史
    • Organizer
      日本ロボット学会第38回学術講演会
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 警備ロボットによる全方位カメラを用いた差分画像からの空間変化検出2020

    • Author(s)
      齋藤陽都, 星野智史
    • Organizer
      日本ロボット学会第38回学術講演会
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 物体検出画像と深度画像を用いたCNNによる移動ロボットのEnd-to-End動作計画2020

    • Author(s)
      吉田遊友, 星野智史
    • Organizer
      日本ロボット学会第38回学術講演会
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 警備ロボットのためのRGBカメラによる差分画像からの空間変化検出2020

    • Author(s)
      齋藤陽都, 伊藤雅基, 藤澤郁也, 星野智史
    • Organizer
      ロボティクス・メカトロニクス講演会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Remarks] 研究室の業績に関するページ

    • URL

      http://www.mech.utsunomiya-u.ac.jp/~hosino/pubs.html#presens

    • Related Report
      2022 Annual Research Report

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Published: 2020-04-28   Modified: 2024-01-30  

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