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2011 Fiscal Year Annual Research Report

モーションステレオと分布センサによる柔軟索状ロボットの形状と運動の推定と制御

Research Project

Project/Area Number 21360111
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

田所 諭  東北大学, 大学院・情報科学研究科, 教授 (40171730)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 竹内 栄二朗  東北大学, 大学院・情報科学研究科, 助教 (00509680)
Keywords知能機械学 / 機械システム / ソフトメカニクス
Research Abstract

能動スコープカメラは,柔軟ケーブルを繊毛振動で分布的に駆動する柔軟機構である.本研究は,柔軟索状体の全体形状や運動等を計測・状態推定することにより,瓦礫内での運動制御能力を向上させることを目的とする.具体的には,先端広角カメラの映像によるモーションステレオ,ケーブルに組み込む超小型慣性センサ等からの運動計測データをもとに,能動スコープカメラの力学モデルを用いて,分布的運動,形状,トラクションなど,柔軟ケーブル全体の状態を推定する.それに基づき,分布振動駆動と根元の運動を併用して,(半)自律的な運動制御を実現する.
研究計画に従って,本年度は,次の成果を挙げた.
SLAMのモデルとして,Absolute Nodal Coordinate Formulationによる柔軟ケーブルの力学モデルを構築した.これに対して,ケーブル中間に設けられた分布姿勢センサと,先端のカメラから得られる画像列を用いることによって,Unscented Kalman Filterによって,環境中の地図を得ながら高精度に先端カメラ位置を推定すること,柔軟ケーブルの形状推定を行うことを可能にした.瓦礫環境下では,画像の特徴点が得られない,照明条件がケーブルの移動に伴って変化する,という問題があり,モーションステレオの適用が困難であったが,分布力学モデルによって,センサ密度が低い場合や外乱ノイズが大きい場合でも精度良く形状推定を行うことができる.
種々の条件の平面上を運動する能動スコープカメラについて,ケーブルの一端に任意運動を与えて制御しながら,形状推定の精度評価を行った.その結果,本手法によって精度が向上すること,少数のセンサでも精度良く推定できること,ケーブル全体の運動制御が可能であること,この手法ではセンサオフセットの悪影響があること,を実験的に明らかにした.

  • Research Products

    (8 results)

All 2012 2011 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (5 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Development of Linear Inchworm Drive using Flexible Pneumatic Actuator for Active Scope Camera2012

    • Author(s)
      K.Wakana, M.Ishikura, M.Konyo, S.Tadokoro
    • Journal Title

      Proc.IEEE International Conference on Robotics and Automation

      Volume: (accepted)

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Running Performance Evaluation of Inchworm Drive and Vibration Drive for Active Scope Camera2011

    • Author(s)
      M.Ishikura, K.Wakana, E.Takeuchi, M.Konyo, S.Tadokoro
    • Journal Title

      Proc.2011 IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Rescue robotics in action2011

    • Author(s)
      S.Tadokoro
    • Organizer
      IEEE/SICE International Symposium on System Integration
    • Place of Presentation
      Kyoto, Japan(招待講演)
    • Year and Date
      2011-12-22
  • [Presentation] Rescue robots in Great Eastern Japan Earthquake2011

    • Author(s)
      S.Tadokoro
    • Organizer
      2011 International Conference on Service and Interactive Robotics
    • Place of Presentation
      Taichung, Taiwan(招待講演)
    • Year and Date
      2011-11-26
  • [Presentation] Rescue robotics in action2011

    • Author(s)
      S.Tadokoro
    • Organizer
      The 1st Korea-Japan Workshop on Firefighting and Disaster Prevention Robots Invited Speech
    • Place of Presentation
      Inchon, Korea(招待講演)
    • Year and Date
      2011-11-23
  • [Presentation] Rescue robotics in action2011

    • Author(s)
      S.Tadokoro
    • Organizer
      NIST/ASTM Response Robot Exercise
    • Place of Presentation
      College Station, TX, USA(招待講演)
    • Year and Date
      2011-11-16
  • [Presentation] Rescue robotics in action2011

    • Author(s)
      S.Tadokoro
    • Organizer
      AAAI Fall Symposia
    • Place of Presentation
      Arlington, VA, USA(招待講演)
    • Year and Date
      2011-11-06
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.rm.is.tohoku.ac.jp/

URL: 

Published: 2013-06-26  

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