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屋外を走行する自律移動体の自己位置計測手法の定式化に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 15360130
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 知能機械学・機械システム
研究機関筑波大学

研究代表者

坪内 孝司  筑波大学, 大学院・システム情報工学研究科, 助教授 (80192649)

研究分担者 油田 信一  筑波大学, 副学長 (00092502)
大矢 晃久  筑波大学, 大学院・システム情報工学研究科, 助教授 (30241798)
大野 和則  東北大学, 大学院・情報科学研究科, 助 (70379486)
重松 文治  五洋建設, 技術研究所, 課長
研究期間 (年度) 2003 – 2005
研究課題ステータス 完了 (2005年度)
配分額 *注記
15,300千円 (直接経費: 15,300千円)
2005年度: 3,000千円 (直接経費: 3,000千円)
2004年度: 4,000千円 (直接経費: 4,000千円)
2003年度: 8,300千円 (直接経費: 8,300千円)
キーワード衛星測位 / 知能ロボティクス / SLAM / 屋外ナビゲーション / 移動ロボット / 自己位置推定 / 自己位置計測 / スキャンマッチング / GPS / 自律走行 / DGPS / PTK-GPS / 屋外走行 / RTK-GPS
研究概要

本研究では,DGPS装置による測位が移動中に連続的に測位値を得られる点で優位であるが,同時に走行環境周囲の構造物や立ち木などによる衛星電波の多重反射等の影響を受け,大きな誤差を伴いうることも見出した.このため,測位誤差を含むGPS測位値から誤差の小さな測位値を弁別する必要があることがわかった.本研究ではこの間題を,移動体のオドメトリを基準にGPSの測位誤差を判定し,弁別されたGPS測位値とオドメトリを拡張カルマンフィルタの枠組みを用いて融合する手法を開発することで解決した.しかし,高い建物や樹木が連続し,GPS測位値が大きく乱れ続けると,結果的にオドメトリによる測位値のみに頼ることになり,累積誤差により測位精度が低くなるという問題があることもわかった.
そのためGPSとLRF,オドメトリを用いた建物付近の歩道環境での測位手法を提案した.広大な屋外環境に存在する建物付近のランドマークの地図を正確に簡単に作成するため,RTK-GPSおよびLRF,オドメトリを用いて屋外の三次元形状を復元し,その復元形状の中で人手によりランドマーク位置姿勢を指定する手法を開発した.移動体に取り付けたLRFを稼動させながら,移動体を環境中で移動させ,またサンプリング時刻ごとの車輪の回転量を,LRFからの測距データとともに記録した.このとき,移動体を20m〜30mおきに停止させRTK-GPS装置による測位を行なった.RTK-GPS装置による測位値は静止測位では非常に高い精度で得られるので,この測位2点間の間の移動体の位置を,車輪の回転量の毎サンプリング時の記録をもとにスムーザーを用いて補間することにより,移動体の通過位置を高い精度で推定することが可能となった.これにより,LRFデータから復元した三次元形状も正確なものとなり,ランドマークの位置姿勢を正しく求めることができた.結果的に学内の建物が多い環境の中で移動体を自律的に数百mにわたり屋外ナビゲーションさせることができた.

報告書

(4件)
  • 2005 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2004 実績報告書
  • 2003 実績報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて 2006 2004 2003 その他

すべて 雑誌論文 (17件) 図書 (1件) 文献書誌 (4件)

  • [雑誌論文] 移動ロボットによる環境地図生成のための3次元化NDTを用いた高速3次元スキャンマッチング2006

    • 著者名/発表者名
      竹内栄二朗
    • 雑誌名

      第11回ロボティクスシンポジア予稿集

      ページ: 252-257

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 実績報告書 2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] A Fast Scan Matching in 3-D Space using 3D Normal Distributions Transform for Mobile Robotic Mapping,2006

    • 著者名/発表者名
      E.Takeuchi, T.Tsubouchi
    • 雑誌名

      Proc.of the 11^<th> Robotics Symposia (in Japanese)

      ページ: 252-257

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Position and Posture Estimation of a Crawler Type Vehicle2006

    • 著者名/発表者名
      モラレス佐伯ルイス洋一
    • 雑誌名

      2005年度第3回山彦シンポジウム予稿集

      ページ: 61-68

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] 屋外環境の三次元形状データに基づく環境地図作成2004

    • 著者名/発表者名
      大野和則
    • 雑誌名

      第9回 ロボティクスシンポジア 予稿集

      ページ: 44-50

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] DGPS and Odometry Based Outdoor Navigation of a Mobile Robot2004

    • 著者名/発表者名
      Kazunori Ohno
    • 雑誌名

      Advanced Robotics 18・6

      ページ: 611-635

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要 2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Proper use of GPS for Outdoor Navigation by an Autonomous Mobile Robot2004

    • 著者名/発表者名
      Kazunori Ohno
    • 雑誌名

      Proc. of International Conference on Intelligent Autonomous Systmes - 8 (IAS-8)

      ページ: 1070-1079

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Outdoor Map Building Based on Odometry and RTK-GPS Positioning Fusion2004

    • 著者名/発表者名
      Kazunori Ohno
    • 雑誌名

      Proc. of International Conference on Robotics and Automation

      ページ: 684-690

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Landmarks Map Building based on 3D Structure Data of Outdoor Environumet,2004

    • 著者名/発表者名
      K.Ohno, T.Tsubouchi, S.Yuta
    • 雑誌名

      Proc.of the 9^<th> Robotics Symposia (in Japanese)

      ページ: 44-50

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Differential GPS and Odometry-Based Outdoor Navigation of a Mobile Robot,2004

    • 著者名/発表者名
      K.Ohno, T.Tsubouchi, B.Shigematsu, S.Yuta
    • 雑誌名

      Advanced Robotics vol.18, no.6

      ページ: 611-635

    • NAID

      10013361191

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Proper use of GPS for Outdoor Navigation by an Autonomous Mobile Robot,2004

    • 著者名/発表者名
      K.Ohno, T.Tsubouchi, B.Shigematsu, S.Yuta
    • 雑誌名

      Proc.of Int.Conf.on Intelligent Autonomous Systems 8

      ページ: 1070-1079

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Outdoor Map Building Based on Odometry and RTK-GPS Positioning Fusion,2004

    • 著者名/発表者名
      K.Ohno, T.Tsubouchi, S.Yuta
    • 雑誌名

      Proc.of IEEE Int.Couf.on Robotics and Automation

      ページ: 684-690

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Proper use of GPS for Outdoor Navigation by an Autonomous Mobile Robot2004

    • 著者名/発表者名
      Kazunori Ohno
    • 雑誌名

      Proc.of International Conference on Intelligent Autonomous Systmes-8(IAS-8)

      ページ: 1070-1079

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Outdoor Map Building Based on Odometry and RTK-GPS Positioning Fusion2004

    • 著者名/発表者名
      Kazunori Ohno
    • 雑誌名

      Proc.of International Conference on Robotics and Automation

      ページ: 684-690

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] GPSを用いた地上移動体の位置計測と実装例の紹介2004

    • 著者名/発表者名
      大野和則
    • 雑誌名

      講習会「使えるGPS」予稿集

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Mobile Robot Navigation Based on DGPS and Odometry in Campus Environment2003

    • 著者名/発表者名
      Kazunori Ohno
    • 雑誌名

      Preprints of Int. Conf. on Field and Service Robotics

      ページ: 189-194

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Mobile Robot Navigation Based on DGPS and Odometry in Campus Environment,2003

    • 著者名/発表者名
      K.Ohno, T.Tsubouchi, B.Shigematsu, S.Maeyama, S.Yuta
    • 雑誌名

      Int.Conf.on Field and Service Robotics '03 (Preprints)

      ページ: 189-194

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Introduction to positioning for ground vehicles by GPS and its implementations,

    • 著者名/発表者名
      K.Ohno
    • 雑誌名

      Seminar "Utilizing GPS" (organized by International Rescue System Institute) (in Japanese) (Preprints)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [図書] 講習会「使えるGPS」予稿集(GPSを用いた地上移動体の位置計測と実装例の紹介)2004

    • 著者名/発表者名
      大野和則
    • 出版者
      国際レスキューシステム研究機構発行
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Ohno, T.Tsubouchi et al.: "DGPS and Odometry based Outdoor Navigation of a Mobile Robot"Advanced Robotics. (Accepted). 11 (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] K.Ohno, T.Tsubouchi et al.: "Outdoor Map Building Based on Odometry and RTK-GPS Positioning Fusion"Proc.of IEEE Int.Conf.on Robotics and Automation. (Accepted). (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] K.Ohno, T.Tsubouchi et al.: "Mobile Robot Navigation Based on DGPS and Odometry in Campus Environment"Preprints of Int.Conf.on Field and Service Robotics. 189-194 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 大野和則, 坪内孝司 他: "屋外環境の三次元形状データに基づく環境地図作成"第9回ロボティクスシンポジア予稿集. 44-55 (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書

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公開日: 2003-04-01   更新日: 2016-04-21  

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