群ロボットによる 3 次元環境地図自動構築システムの開発 -位置同定誤差の蓄積を低減する観測戦略- Development of automatic 3D modeling system by cooperative multiple robots 永 ( 大) ( 大) ( 大) ( 大) Shogo NAGAKURA, Kyushu University, [email protected]Ryo KURAZUME, Kyushu University Yumi IWASHITA, Kyushu University Tsutomu HASEGAWA, Kyushu University This paper presents an automatic 3D modeling system for a large-scale environment by cooperative multiple robots. We have developed the 3D modeling system by multiple robots equipped with laser range finders. In this system, the robots move and scan the environment while identifying their positions by Cooperative Positioning System (CPS) with high accuracy. However, this system needs an operator to plan an observation strategy and control the robot motion. In order to reduce the burden on the operator, this paper gives the method to plan the robots’ paths for the measurements automatically. Key Words:Laser scanning, Navigation, Mapping, Motion planning, Localization 1 はじめに レーザ カメラ センサを した移 ロボットが,移 し がら 確 を するに , ロボット 位 を する がある. これに対して 々 , ロボットによる ポジショニング (Cooperative Positioning System, CPS) を いた 3 システムを した [1].これ , ロ ボットが を に位 を い がら移 し, した センサを いて 3 を する ある.しかしこれま に した ロボットシステム ,各ロボット 移 を, て が して う があった.こ ため, 囲 オペ レータ が大きく り, が 題 っ ていた.これま に , ら [2] によって が われ,また ら [3] によって, 多角 を いた 3 ため が 案さ れている.しかし, されておら ず,また ら , よう が られるか 多角 に依 していた. そこ , ら [3] 異 るアプローチ に づく, ロボットによる を 案する.対 るシステム ,ロボット に づく位 を しているため, に たって ロボット し 確 位 が るロボット を し けれ ら い.また, ロボット し,かつ移 が に安 して め られる がある. ら す にこれら を した を している [4] が, さらに, に う を する を 案する. 2 システム構成 Fig.1 にレーザ ロボット を す.こ システ ム ,1 台 ロボット 2 台 ロボットから る. ロボット ,レーザレンジファインダ (LMS511, SICK),および ロボット 対位 ため トー タルステーション (GPT-9005A, TOPCON) を してい る.トータルステーション , ロボット コーナー キューブを してロボット 対位 を し,これ を に うこ および ロボット 位 を する.また, ロボット に した テーブル (ARS-136-HP, 央 ) を りに させ がら, レーザレンジファインダからスライス にレーザ ームを し,レーザ データを して するこ ,ロボット 囲 3 データが られる. 3 提案手法 Fig.2 に, 案する アルゴリズムを す. ,まずある ま にロボット が した 3 を, を む 2 グリッド に変 する (Fig.3). に,2 グリッド において, ロ ボット, ロボット それぞれ 移 位 を , する.ここ , ロボット 位 に対して, え ロボット しが確 き い , を たす ロボット 位 が し い がある. こ ,ロボット しを す Visibility Graph [5] を し,そ を に ロボット サブゴールを め, , ロボット 位 を する. 位 が確 したら, 位 ま を いて を い, に に沿って移 , を う. , 案した アルゴリズムにおいて, に ロボット 移 位 について る. 3.1 親ロボットの移動目標位置の探索 ロボット 位 して ,1) これま に き た 域( 域) してい い 域( 域) に く,2) 位 に きるだけ く,また 3) たに 䢳䣃䢴䢯䣊䢲䢶 䢳䣃䢴䢯䣊䢲䢶䢪䢳䢫 䣐䣱䢰 ꉈ덈땈꽈둈ꉈ퉈ꉈꉈꉈ둈뉈덈땈ꉈ챈핈콈읈ꉈ안ꉈꉈ푈
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群ロボットによる 3 次元環境地図自動構築システムの開発
-位置同定誤差の蓄積を低減する観測戦略-
Development of automatic 3D modeling system by cooperative multiple robots
This paper presents an automatic 3D modeling system for a large-scale environment by cooperative multiplerobots. We have developed the 3D modeling system by multiple robots equipped with laser range finders. In thissystem, the robots move and scan the environment while identifying their positions by Cooperative PositioningSystem (CPS) with high accuracy. However, this system needs an operator to plan an observation strategy andcontrol the robot motion. In order to reduce the burden on the operator, this paper gives the method to planthe robots’ paths for the measurements automatically.