2013 Fiscal Year Research-status Report
周囲環境の変化や同行者の属性に応じて同行形態を動的に変化可能な自律移動ロボット
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25330304
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Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | The University of Electro-Communications |
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Principal Investigator |
金子 正秀 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 教授 (90262039)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 画像・文章・音声等認識 / 人工知能 / 知能ロボティックス / ユーザインターフェース / 自律移動 |
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| Research Abstract |
同行者との位置関係を柔軟に変化させながら自律移動を行うロボットを実現するために、平成25年度は下記の研究を行った。
（１）周囲環境の認識 ： 移動人物や移動物体のある動的環境下で、ロボット周囲の地図の自動生成、及び自己位置推定を行う方法を開発し、論文としてまとめた。なお、高さを違えた２台のLRFを用い、周囲人物の胴の位置と足の位置を検出し、両者の位置の一致により、人物位置の検出精度を確保した。
（２）同行者の認識 ： 初期状態においてロボットに一番近い位置にいる人物を同行者として認識させ、追跡を継続することにより、同行者を他の人物と識別した。
（３）同行者との位置関係の制御 ： 基本的には、同行者に引力（－）を、同行者以外の人物や物に斥力（＋）を与えてポテンシャル場を形成し、ポテンシャルが最小になる位置にロボットを移動させる方法を用いる。この考え方に基づく動的環境下での並走・縦走の自律的切り替えを実現し、論文としてまとめた。更に、並走・縦走の切替えを柔軟に行うために、新たに「手つなぎポテンシャル（引力）」の概念を導入した。デフォールト状態では、同行者の左右に引力を持った手を設定する。この手つなぎポテンシャルにより、通常状態では並走状態に落ち着く。対向者には進行方向に強い斥力を持たせ（対向者の歩行速度の大小により、斥力ポテンシャルの大きさを調整する）、対向者が近付くと、同行者の手つなぎ用の手は、同行者、ロボット、対向者の位置関係や速度、周囲の障害物の位置に基づき、ロボットが同行者の前に行くか、後ろに行くかの判断に基づき、同行者の前或いは後ろに移動する。これに伴い、この手の引力に引かれて、ロボットは同行者の前或いは後ろに移動し、並走から縦走への切替えが自動的に行われる。手つなぎポテンシャルの考え方をベースにして、複数人物を効率良くまた柔軟に誘導するための新たなモデルの作成も始めた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
同行者との相対的位置関係や距離を逐次自律的に変化させながら、ロボットを安全に移動させる方法について研究している。同行者との並走・縦走の自律的切り替えについては従来より研究を進めてきているが、手法を吟味し精度を増す形で学会誌論文としてまとめ、採録となった。自律移動を行うための基礎として、動的環境下での安定した地図作成、自己位置推定手法を開発し、実機実験での検証を行うことができた。この結果を学会誌論文としてまとめ、採録となった。
同行者とのより柔軟な同行形態の実現のために、手つなぎポテンシャル、社会的ポテンシャル、混雑度の概念を新たに導入し、複雑な実環境への対応を可能とすることを当初より計画している。これらのうち、手つなぎポテンシャルについてアルゴリズムを開発し基本的な動作を確認した。更に、手つなぎポテンシャルの考え方をベースにして、複数人物を誘導するためのモデル作成に発展させようとしており、この点は、当初計画以上の進展である。混雑度、社会的ポテンシャルに関する検討は当初の計画に沿って今後進めていく。
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| Strategy for Future Research Activity |
同行者を伴ったより複雑な自律移動形態として、複数の人物を目的地まで自律的に誘導するロボットの実現を図る。ロボットと複数の人物を仮想的な紐（引くだけでなく、棒の様に押すこと、フリーに近い形態も可能）で結び、また、複数の人物を確率分布で表現するモデルを導入することにより、柔軟な誘導動作の実現を図る。
手つなぎポテンシャルについて、混雑度、同行者や周囲人物の社会的属性（社会的ポテンシャル）までを考慮した利用法について、検討を進める。実際にロボット実機に実装することにより、その有用性の検証を行っていく。
移動人物や移動物体も存在する動的な環境下で、自律移動ロボットに安定した地図作成並びに自己位置推定を行わせる方法について、精度の向上、処理速度の向上を図る。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
当初予定より論文別刷り代（2編分）が大幅に増えたため、学会発表は東京近辺中心とし、旅費の使用を抑えた。物品費として、ロボットベースそのものではなく、ロボットベースの自律移動のために不可欠なモーションセンサユニットの購入を優先した。自律移動の際の自己位置推定や地図作成の精度向上が急務であり、このためにモーションセンサユニットを使用する。結果として、約23万円の残額となった。
上記事情により、約23万円の残額が発生した。この残額は、翌年度の物品費と合わせて、自律移動ロボットベースの購入にあてる予定である。
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