2018 Fiscal Year Research-status Report
Development of a monitoring system based on the combined use of environmental sensors and a mobile robot
| Project/Area Number |
17K00776
|
|---|
| Research Institution | Fukuoka Institute of Technology |
|---|
Principal Investigator |
佐竹 純二 福岡工業大学, 情報工学部, 准教授 (60392726)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
|
| Keywords | 見守りシステム / 移動ロボット / 呼吸推定 / Kinectセンサ |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
環境センサと移動ロボットを連携させ、見守りを行うシステムの開発を行っている。具体的には、設置したカメラから得られる画像を用いて人物を発見・追跡し、人物の姿勢や動きをもとに状況を確認する。そして、人物が倒れ、より詳しい状態の推定が必要であると判断された場合には、移動ロボットが自動的に人物の傍へ行き、呼吸状態などのバイタルサインの確認や通報を行うことを想定している。
平成29年度には移動ロボットによる人物の呼吸推定を実装できため、平成30年度は特に移動ロボットが実際に転倒した人物に自動的に近づくための方法を中心に研究開発を行った。
平成30年度の実績としては、指導学生の卒業研究として次の6つのテーマについて研究開発を行った。①地図作成：ロボットの自己位置推定精度を向上させるため、レーザ距離センサの観測誤差の影響を抑え、ノイズの少ない屋内地図を作成した。②人物領域抽出：天井カメラで転倒した人物を検出するため、ノイズが多く含まれる距離画像から人物領域を抽出する方法を実装した。③転倒方向判別：転倒した人物の姿勢を認識するため、色情報を用いて体の向きを判別する方法を実装した。④自己位置推定：ロボットを転倒した人物の近くへ移動させる際、転倒した人物は事前に学習した地図情報には含まれておらず、新たな障害物となるために自己位置推定に誤差が生じてしまう。そこで、転倒した人物を考慮して正しく自己位置推定を行う方法を提案した。⑤経路計画：転倒した人物や他の障害物を考慮した経路計画を実装し、実際にロボットが人物の近くまで移動できるようにした。⑥再起反射物体の認識：レーザ距離センサで観測された反射強度を用いて再起反射物体を認識することで、ロボットの自己位置推定の精度を向上させる方法について検討した。
そして、上記④の内容について学会発表を行った。また、これまでの研究成果をまとめ、査読付き論文誌に投稿した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の計画通り、平成29年度には人物の状態確認を行う方法を実装できたため、平成30年度は実際に移動ロボットが状態確認を行うための方法について研究を行った。
必要な機能を6つの卒研テーマに分け、①レーザ距離センサを用いたICP-SLAMによる地図作成の改良、②距離値を用いた背景差分による人物領域抽出、③色情報を用いた転倒人物の方向判別、④転倒人物領域を考慮したロボットの自己位置推定、⑤転倒人物領域を考慮したロボットの移動経路計画、⑥レーザ距離センサの反射強度を用いた再起反射物体の認識について研究開発を行った。
そして、転倒した人物を考慮してロボットの自己位置推定を行う方法について、電子情報通信学会総合大会で成果発表を行った。さらに、これまでの研究成果をまとめ、査読付き論文誌Journal of Robotics and Mechatronicsに投稿した。
今後は見守りシステム全体の改良を進めつつ、提案したシステムの性能評価実験を行い、学会発表や論文投稿を行う。
|
| Strategy for Future Research Activity |
当初の計画通り、構築したシステムを用いて実証実験を行い、さらなるシステムの改良や高機能化を行う。特に研究最終年度であるため、見守りシステムの完成とその性能評価を目指す。
これまでの研究成果によって個々の機能はある程度実現できているが、各機器で提供されているドライバの影響により、各モジュールの開発環境（OS、プログラミング言語）が異なるため、統合したシステムを完成させるためにはモジュール間の情報通信機能の実装も課題の一つである。また、個々の誤差の蓄積がシステム全体に与える影響を調査し、それを解決する必要がある。
さらに、システムの性能評価をどのように行うかも課題である。例えば、ロボットによる呼吸推定の誤差を求めるためにはその正解値も計測する必要があり、他のウェアラブルセンサなどを使用する必要がある。
|
| Causes of Carryover |
当初の計画では、研究成果を国際会議で発表するための旅費を計上していたが、計画を前倒しして査読付き論文に投稿した。査読の結果、採録が決まればその投稿費に充てる。また、国内での学会発表も行ったが、その旅費については学内の補助制度を利用することができた。
次年度はシステムの性能評価が大きな課題であり、性能比較のために必要なセンサがあれば追加購入する。また、開発したシステムの機能が増えてきたため、より高性能な処理用PCが必要である。
|
