| 研究課題/領域番号 |
21K17838
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分61050:知能ロボティクス関連
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| 研究機関 | 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群) |
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研究代表者 |
江藤 亮輔 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群), システム工学群, 講師 (20761480)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2022年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2021年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
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| キーワード | LiDAR / 含水比 / ガウス過程回帰 / 土壌含水量 / 機械学習 / ガウス過程 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
車両走行や建設作業，農作業の自動化にあたって，土壌の性質に影響を与える土壌含水量の計測が重要となる．本研究では，移動ロボットに一般的に搭載されるLiDAR等の環境認識センサを活用した土壌含水量の非接触計測手法の構築を目的とする．LiDARは波長1000 nm以下の近赤外線を単一で使用しており，取得する受光強度は土壌含水量の他に土の種類や光線照射角度にも影響を受け，含水比のみを測定することが難しい．そこで，土壌の種類，状態とLiDARの受光強度の関係を明らかにするとともに，可視光カメラの情報と合わせてガウス過程回帰などの手法を用いて土壌含水量の非接触計測手法を構築する．
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| 研究成果の概要 |
本研究の目的は，LiDARの受光強度を利用して土壌表面の含水比を推定する手法を開発することである．まず，豊浦砂，火山灰，真砂土を対象として室内実験によりLiDARのレーザ照射角度，含水比とLiDAR受光強度の関係を計測した．得られたデータからガウス過程回帰により含水比推定モデルを生成した．本モデルは室内実験では，推定値が誤差±5ポイント内に収まった割合は70%から98%であった．また，実際にクローラロボットにLiDARを搭載して行った屋外実験では誤差±2～4ポイントでの推定を実現できた．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
非接触での含水量推定は2波長の近赤外光の受光強度を用いて推定されている．しかし，使用される波長は1500 nm付近や2000 nm付近のものであり高価なセンサが必要であった．本研究の提案手法は，近年無人ロボットに搭載されているLiDARの受光強度のみを用いて土壌含水量を推定するものである．そのため，ロボットの周辺土壌の含水量を推定するために新たに高価なセンサを必要とせず，ロボットの簡素化，低廉化に貢献できる．
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