Positioning system using spread spectrum sound for decentralized control of multi small robots

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K20374
• Project/Area Number (Other): 18H05364 (2018-2019)
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
• Allocation Type: Multi-year Fund (2020); Single-year Grants (2018-2019)
• Review Section: Medium-sized Section 41:Agricultural economics and rural sociology, agricultural engineering, and related fields
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: Kondo Naoshi 京都大学, 農学研究科, 教授 (20183353)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中西 弘明 京都大学, 工学研究科, 講師 (50283635)
• Project Period (FY): 2018-06-29 – 2022-03-31
• Keywords: スペクトル拡散音波 / 複合航法 / 慣性航法システム / 測位システム

Outline of Final Research Achievements

The navigation system to realize decentralized control of multi small robots under GPS denied environment has been developed in this research. The hardware for hybrid navigation system using spread spectrum (SS) sound positioning system and inertial navigation system was constructed. And, The signal processing methods were developed such as SS sound interference reduction, sound velocity compensation, Doppler shift compensation and so on. Moreover, new hybrid processing method was developed. The static positioning and direction accuracy in 8 x 22 m green house were within 55 mm and 1.58±0.86°. The dynamic positioning accuracy using crawler type and multi-copter-type robots were within about 50 mm and 74 mm.

Free Research Field

生物センシング工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

世界人口の増加により食料需要が増す一方で、生産者の高齢化および減少が進む中、食料生産の省力化および自動化を実現する技術に期待が高まっている。RTK-GPSなどを利用した航法システムによりロボットトラクタなどが実用化されたが、グリーンハウス内や中山間地域などではGPSが使用し難く、小規模農地などではロボット農機が高価であることから導入が進んでいない。本研究では、非GPS環境でも対応し、比較的安価なシステムを構築できるスペクトル拡散音波測位システムを用いた航法システムを開発した。これにより、複数の小型ロボットを協調制御して農作業を行わせることで、比較的安価なロボット農機が実現できると期待できる。