2020 Fiscal Year Annual Research Report

SLAM-integrated Kinematic Calibration (Simultaneous Kinematic Calibration, Localization and Mapping) for Industrial Machinery

Research Project

Project/Area Number	18K04045
Research Institution	Yokohama National University
Principal Investigator	前田雄介横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (50313036)
Project Period (FY)	2018-04-01 – 2021-03-31
Keywords	マニピュレータ / SLAM / 機構キャリブレーション / 地図作成
Outline of Annual Research Achievements	本研究では，SLAM (Simultaneous Localization and Mapping) 技術を応用することで，ロボットマニピュレータの動作中に周辺環境の地図作成と機構キャリブレーションを同時に行うことを可能とする，SKCLAM (Simultaneous Kinematic Calibration, Localization and Mapping) 技術の提案と開発を行うことを目指した．手先に RGB-D カメラを装着したロボットマニピュレータを対象とし，環境内の特徴点を利用する場合と，チェッカーボードを用いる場合の二種類の SKCLAM 問題を，最適化問題として定式化した．前者は環境に手を加える必要がないためより手軽だが，後者の方が高精度となる．また，SKCLAM 問題を効率的に解くための技術を開発し，マニピュレータの運動学的パラメータのキャリブレーションと三次元点群としての環境地図作成を可能にした．開発した手法を ROS/Gazebo を用いた仮想環境において検証し，キャリブレーション可能なパラメータ数や，センサノイズがキャリブレーション精度に与える影響などについて考察した．また，6軸産業用マニピュレータを用いた実機環境においても精度や計算時間の評価を行い，その有効性を確認した．さらに，RGB-D カメラの代わりに全天球カメラや RGB ステレオカメラを利用する手法も併せて開発し，それぞれの得失を明らかにした．