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

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15360130
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 坪内 孝司 筑波大学, 機能工学系, 助教授 (80192649)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 重松 文治 五洋建設, 技術研究所・土木技術建設生産グループ, 課長(研究職) ; 大矢 晃久 筑波大学, 電子・機能工学系, 助教授 (30241798) ; 油田 信一 筑波大学, 機能工学系, 教授 (00092502)
• Keywords: GPS / 移動ロボット / 自律走行 / DGPS / RTK-GPS / 屋外走行 / 自己位置推定

Research Abstract

屋外を走行する移動ロボットの測位手法に関する研究である。
本年度は、屋外を移動する車輪型自律移動体の測位手法の確立、すなわち、1.この自律移動体の車輪回転数の累積による測位情報(オドメトリ)と、同じく移動体に搭載したディファレンシャル全地球測位システム(DGPS)装置から得られる測位情報を用い、これらの弁別と融合を行ない建物の谷間や街路樹の合間でも利用できる頑健で実用的な測位手法を確立すること、2.上記に加え、レーザ距離計によるランドマーク検出も利用する、さらに精度の高い実用的な移動体の測位手法を定式化すること、3.上記1.および2.による測位手法をどう組み合わせるとどの程度の測位精度が得られ、どのような屋外行動にはどの組合せが適するか、を十分に吟味してノウハウを蓄積することを目的とした。
本年度は、主として移動体の左右動輪の回転数の累積・積分(オドメトリ)に基づく測位値と、DGPS装置により得られる測位値とを用い、両者の弁別と融合を行なうアルゴリズムを定式化した。また、レーザ距離計によるランドマーク検出を行えるようにするための、ランドマーク地図を作成する簡便な、かつRTK-GPSを活用できる方法を考案した。
1.使用する移動ロボットを本申請の研究に使用できるよう、走行制御系の改造とDGPS装置の搭載、測位値処理用計算機の実装を行った。
2.DGPS装置が出力する測位値の弁別アルゴリズムの定式化を行った。
3.DGPS測位値のうち、測位精度のよいものだけを弁別できたので、オドメトリ測位値のDGPS測位値の融合アルゴリズムを定式化した。
4.オドメトリ測位値とDGPS測位値の融合を行いつつ、移動体を自律走行させる実験をおこなった。
5.ランドマーク地図を利用できるように、その地図作成方法について提案を行い実装を行った。

Research Products

• [Publications] K.Ohno, T.Tsubouchi et al.: "DGPS and Odometry based Outdoor Navigation of a Mobile Robot"Advanced Robotics. (Accepted). 11 (2004)
• [Publications] 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)
• [Publications] 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)
• [Publications] 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)