移動体の誘導制御のためのセンサ融合システムの開発

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10650440
• Research Institution: Shizuoka Institute of Science and Technology
• Principal Investigator: 丹羽 昌平 静岡理工科大学, 理工学部, 教授 (30023287)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 安藤 嘉則 名古屋大学, 工学研究科, 講師 (70242831) ; 鈴木 正之 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (20023286)
• Keywords: センサ融合 / カルマンフィルタ / 移動ロボット / 画像処理 / ビジュアルセンサ / 慣性センサ

Research Abstract

本研究では、移動体やロボットの自律誘導制御のために、ビジュアルセンサと慣性センサを併用するためのセンサ融合システムの開発を目的としています。この研究で開発するセンサ融合システムは、サンプリング周波数の異なる信号を取り扱うためのマルチレート形のカルマンフィルタ理論を利用し、ビジュアルセンサから得られる遅れを含む低ザンプリングレートのデータおよび慣性センサから得られる高いサンプリングレートの信号を結合して最良の推定値を与えるようなセンサ融合フィルタを構成します。本研究では、移動ロボットを用いた実験システムを製作して、実験研究を並行的に行い、マルチレートカルマンフィルタを含む制御系設計法の開発を行います。平成10年度は以下の研究を行いました。
1. マルチレートカルマンフィルタ理論を基礎として、連続的にデータを出力するジャイロや加速度計などの慣性センサと、ある時間間隔で画像処理計算時間分の遅れを含むデータを出力する視覚センサを併用するセンサ融合システムを構成するための最適フィルタの設計理論を明らかにした。
2. 上記の研究で開発した最適フィルタと画像処理システムをを組み合わせて、ビジュアルセンサを持つ自律移動ロボットの誘導制御に用いるためのセンサ融合システムのアルゴリズムを開発した。
3. 車両形の2次元移動ロボットモデルにCCDカメラと慣性センサを搭載してセンサ融合システムを構成しての実験的研究を行い,本研究で開発したシステムの性能を検証した。

Research Products

• [Publications] 丹羽昌平,多和田晃: "スラスタを用いる姿勢制御実験システム" 静岡理工科大学紀要. 6. 59-78 (1998)
• [Publications] 丹羽昌平ほか: "ビジュアルセンサと慣性センサを併用する移動ロボットの制御" 第41回自動制御連合講演会前刷. 193-194 (1998)
• [Publications] 丹羽昌平: "外乱を克服する制御技術" 機械設計. 43・1. 23-29 (1999)