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オムニカメラ・GPS・レーザーレーダを融合した次世代電動車椅子に関する研究

Research Project

Project/Area Number 15700381
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Rehabilitation science/Welfare engineering
Research InstitutionHosei University

Principal Investigator

小林 一行  法政大学, 工学部, 助教授 (50287843)

Project Period (FY) 2003 – 2005
Project Status Completed (Fiscal Year 2005)
Budget Amount *help
¥3,500,000 (Direct Cost: ¥3,500,000)
Fiscal Year 2005: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Fiscal Year 2004: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2003: ¥1,400,000 (Direct Cost: ¥1,400,000)
Keywordsユーザーインターフェース / 電動車いす / 画像認識 / オムニカメラ / レーザーレーダ / DGPS / オムニディレクショナルカメラ / IGVC / Kalman filter / 屋外環境 / 障害物回避 / 電動車椅子 / センサフュージョン / 自律走行 / 白線認識 / リアルタイム信号処理 / Differential GPS
Research Abstract

近年、高齢者の増加と電動車いすの普及に伴い、歩行者や車両と電動車椅子の事故が増加しており社会的な問題となっている。信頼でき安全でかつ安心して使用できる自走行可能な車いすの開発は高齢者、障害者のQOL(Quality of Life)を増すことができ社会的意義は極めて大きい。本研究では、高齢者、障害者が使用する電動車いすを想定し、特に屋外環境において自律走行のための自動マップ生成技術の開発と適切な軌道生成アルゴリズムの検討をおこなった。安全性、信頼性を確保するため、複数のセンサ、ディファレンシャルGPS、2次元レーザーレーダ、オムニカメラなどの情報を融合する方法についての基礎研究を行った。
1)乗り心地を考慮したクロソイド曲線を用いた自動軌道生成アルゴリズムの開発とその実証
乗り心地は、進行方向加速度より横加速の影響の方が大きい点に着目し、横加速度変化を少なくするために、クロソイド曲線を使った自動軌道生成アルゴリズムの開発とその実証を行った。
2)特定の人物に自律的に追従可能な知的車両の開発の検討
人が複数いる屋外環境を想定し、的確に特定の人物をトラッキング・追従できるアルゴリズムの開発を行った。レーザーレーダとオムニディレクショナルカメラを融合することでより安定した追従が可能となった。
3)屋外環境の起伏のある地形における3次元位置特定アルゴリズムの開発
DGPSを使うと高精度な3次元位置計測が可能となるが、高さ方向の精度があまりよくない。そこで本研究では、DGPSと加速度センサ、速度計の情報をカスケードタイプのカルマンフィルタにより融合することにより高精度で安定な3次元位置計測法を提案した。
4)安全自動走行のための自動トポロジカルマップ生成アルゴリズムの開発
レーザーレーダとオムニカメラから得られた情報をもとに、トポロジカルな位置関係を把握し、より安全な走行経路を自動生成するアルゴリズムの提案とその実証を行った。

Report

(3 results)
  • 2005 Annual Research Report
  • 2004 Annual Research Report
  • 2003 Annual Research Report
  • Research Products

    (20 results)

All 2005 2004 Other

All Journal Article (12 results) Book (2 results) Publications (6 results)

  • [Journal Article] A Study of a Clothoidal Path Tracking Method For Route Navigation2005

    • Author(s)
      M.Shimizu, R.Mori, T.Sasaki, K.Kobayashi, K.Watanabe
    • Journal Title

      TARDEC's National Automotive Center and Vetronics Intelligent Systems Technical Review IVSS-2005-UGV-04

      Pages: 194-198

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Development of a Dynamic Robust Human Tracking Algorithm2005

    • Author(s)
      Y.Tarutoko, Y.Ito, S.Amano, K.Kobayashi, K.Watanabe
    • Journal Title

      TARDEC's National Automotive Center and Vetronics Intelligent Systems Technical Review IVSS-2005-UGV-05

      Pages: 199-204

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] 3D positioning algorithm for outdoor mobile robot2005

    • Author(s)
      Shin AMANO, Yosuke ITO, Yoshihiro Miyazaki, Kazuyuki KOBAYASHI, Kajiro WATANABE
    • Journal Title

      SICE Annual conference 2005 in Okayama

      Pages: 2535-2538

    • NAID

      130005035013

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] A study of a clothoidal path generation for omni-directional camera based autonomous vehicle2005

    • Author(s)
      Manabu SHIMIZU, Raise MORI, Kazuyuki OBAYASHI, Kajiro WATANABE
    • Journal Title

      SICE Annual conference 2005 in Okayama

      Pages: 3527-3530

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] A study of environment recognition for Intelligent Ground Vehicle Competition2005

    • Author(s)
      Takeyoshi Sasaki, Hiroki Iikura, Kazuyuki Kobayashi, Kajiro Watanabe
    • Journal Title

      SICE Annual conference 2005 in Okayama

      Pages: 3590-3593

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      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] A study of topological map generation method for cruise assist system by mobile robot2005

    • Author(s)
      Yuki TARUTOKO, Kajiro WATANABE, Kazuyuki KOBAYASHI
    • Journal Title

      SICE Annual conference 2005 in Okayama

      Pages: 3594-3598

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  • [Journal Article] Development of dynamic robust human tracking algorithm for a mobile robot capable of following a humar2004

    • Author(s)
      Yosuke Ito, Kazuyuki Kobayashi, Kajiro Watanabe
    • Journal Title

      SICE Annual Conference 2004 in Sapporo TAII-15-3

      Pages: 1984-1988

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  • [Journal Article] Development of Intelligent wheelchair employing omni-directional camera and slightly tilted laser rangefinder2004

    • Author(s)
      Hiroki Iikura, Kazuyuki Kobayashi, Kajiro Watanabe
    • Journal Title

      SICE Annual Conference 2004 in Sapporo TAII-15-4

      Pages: 1989-1992

    • NAID

      130005441245

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      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Outdoor waypoints navigation for an intelligent wheelchair by using Differential GPS and INS2004

    • Author(s)
      Mitsuhiro Imamura, Reo Tomitaka, Yoshihiro Miyazaki, Kazuynki Kobayashi
    • Journal Title

      SICE Annual Conference 2004 in Sapporo FAI-3-4

      Pages: 2193-2196

    • NAID

      130005441153

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  • [Journal Article] Hough-based robust lane boundary detection for the omni-directional camera2004

    • Author(s)
      Raise Mori, Kazuyuki Kobayashi, Kajiro Watanabe
    • Journal Title

      SICE Annual Conference 2004 in Sapporo FAII-16-3

      Pages: 2166-2170

    • NAID

      130005441279

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  • [Journal Article] Development of Dynamic Robust Human Tracking Algorithm for Human Following Intelligent Wheelchair2004

    • Author(s)
      Yosuke Ito, Kazuyuki Kobayashi, Kajiro Watanabe
    • Journal Title

      SCIS & ISIS 2004 TUP-4-3(CDROM)

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      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Hough based robust lane boundary detection for outdoor environments2004

    • Author(s)
      Raise Mori, Hiroaki Iikura, Kazuyuki Kobayashi, Kajiro Watanabe
    • Journal Title

      SCIS & ISIS 2004 TUP-4-4(CDROM)

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  • [Book] ハンディブック メカトロニクス,9章 車いすロボット 担当2005

    • Author(s)
      三浦宏文 監修
    • Publisher
      オーム社
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      2005 Annual Research Report
  • [Book] 最新MATLABハンドブック 改訂第二版2004

    • Author(s)
      小林 一行
    • Total Pages
      347
    • Publisher
      秀和システム
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  • [Publications] Mitsuhiro Imamura, Kazuyuki Kobayashi, Kajiro Watanabe: "Real Time Positioning by Fusing Differential-GPS and Local Vehicle Sensors"SICE Annual Conference in Fukui. MPII-3-1. 943-946 (2003)

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  • [Publications] Ken Ishikawa, Kazuyuki Kobayashi, Kajiro Watanabe: "A Lane Detection Method for Intelligent Ground Vehicle Competition"SICE Annual Conference in Fukui. MPII-16-2. 1406-1409 (2003)

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  • [Publications] Tsukasa Ishigaki, Izumi Okawa, Kazuyuki Kobayashi, Kajiro Watanabe: "Alignment and Uniform Dispersion of Multiple Mobile Robots in a Room"SICE Annual Conference. WAII-16-3. 1309-1312 (2003)

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  • [Publications] Hiroki Iikura, Shinya Ogawa, Kazuyuki Kobayashi, Kajiro Watanabe: "Real-Time 2D Map Building for an Unmanned Vehicle in a Closed Area"SICE Annual Conference. MPII-16-1. 1894-1898 (2003)

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  • [Publications] Hiroki Iikura, Shinya Ogawa, Kazuyuki Kobayashi, Kajiro Watanabe: "Development of an Intelligent Vehicle that Can Follow a Walking Human"SICE Annual Conference. MPII-16-3. 1980-1983 (2003)

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  • [Publications] Kazuyuki Kobayashi, Miwako Amemiya, Kajiro Watanabe: "Absolute Speed Estimation From Sequential Frames of Omni-Directional Image"SICE Annual Conference. MAI-2-3. 2016-2019 (2003)

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Published: 2003-04-01   Modified: 2016-04-21  

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