外界センサのレイアウト

幅 = 70[cm] 長さ =

75[cm]

高さ = 90[cm]

３次元測域センサ

２次元測域センサ２

２次元測域センサ１ ノートPC

図 3.1 本研究で開発した自律移動ロボットの外観

3.3 外界センサのレイアウト

外界センサのレイアウトは，自律走行の環境におけるセンシングの目的と対象によって決 定される．本研究における外界センシングの目的は「1.走行可能領域の識別」,「2.占有格 子地図とのマッチングによる自己位置姿勢の推定」の二つである．このため，環境中の物体 の形状データを高い精度で取得できる「測域センサ」を用いる．目的に応じたデータを取得 するためには最適な位置に測域センサを配置する必要がある．また，測域センサには取得で きるデータの次元から「２次元測域センサ」と「３次元測域センサ」の2種類がある．以下 にそれぞれの測域センサの目的と，そのレイアウトについて述べる．

3.3.1 ２次元測域センサ

２次元測域センサは1本のレーザビームを水平に走査することで，環境の断面形状のスキャ ンデータを取得することができる．本研究で用いる２次元測域センサ（北陽電機製 UTM-30LX）は，測定範囲は270[deg]で，測定距離は最大30[m]程度である．レーザ測距点(ス キャンポイント)数は1080個であり，ステップ角が0.25[deg]であることから30[m]先のス キャン点の間隔は約13[cm]となる．２次元測域センサで識別する主な対象として歩行者の

3.3 外界センサのレイアウト

表 3.1 本研究で開発した自律移動ロボットの仕様 Size Width=70[cm],Depth=75[cm],Height=90[cm]

Weight 25[kg]

Panasonic CF-N10

Laptop PC CPU:CoreTM i5-2520M vPro:2.5[GHz], Mem:4[GB]

OS:Linux ubuntu 12.04

Micro Computer Alpha Project, AP-SH2F-11A(CPU:SH7136) Gyro Silicon Sensing Japan, CRS09-22

DGPS Receiver Hemisphere, A100 2D-Laser Scanner Hokuyo, UTM-30LX×2 3D-Laser Scanner Hokuyo, YVT-X001 Motor Maxon, RE35 90[W] ×2

Encorder Maxon, HEDL 5540(500[pulse])×2 Motor Driver Hibot, H1-Axis DC Power Module×2 Battery GS-YUASA, 12[V], 5[Ah]×2

幅が40[cm]程度であることから，十分に高い分解能を有する．実環境において，ロボット

は経路上にある物体に対して回避することが必要であるが，現実的には電柱のように垂直方 向に一様な形状の物体ばかりではない．例として，図3.2 (a)に示すように，ロードコーン のような円錐状の物体は，その高さによって幅が異なる．実環境ではこのような地面に近い ほど幅が大きい，いわゆる「末広がり形状」の物体が存在する．このロードコーンの上部の センシングデータによって回避を実行した場合，上部よりも幅の大きい下部に接触する可能 性がある．したがって，実環境では物体の下部をセンシングする方が回避に有利である．一 方，後述する自己位置・姿勢の推定において占有格子地図とスキャンデータのマッチングに は，環境中の建物の外壁やブロックなどのランドマークを識別できる高さに測域センサを配 置する必要がある．つくばチャレンジの環境を調査した結果，図3.2 (b)に示す高さ30[cm]

程度の街路樹の保護ブロックを最も背の低いランドマークとした．以上の２次元測域センサ の設置の条件を整理すると次のようになる．

1. 確実な回避動作には，測域センサを下方に設置する方が有利 2. 高さ30[cm]のランドマークを識別する

3. ^{走行に支障なきこと}

3.3 外界センサのレイアウト

(a) ロードコーン (b) 街路樹と保護ブロック

図 3.2 つくばチャレンジの環境における回避対象と背の低いランドマーク

植込み

低い壁

LS1 LS2

LS2

LS1 ２次元測域センサ

看板

図 3.3 ２次元測域センサによるセンシングの例

これらの条件を満たす設置高度を検討した結果，図3.3に示すように２次元測域センサの レーザビームの高さが車輪の設置面から25[cm]程度の位置に２次元測域センサ“LS1”を配 置した．一方，つくばチャレンジにおける対象人物の探索のため，地面からの高さが55[cm]

程度の位置にも２次元測域センサ“LS2”を設置した．２次元測域センサのレーザビームの 受光強度から対象人物が着用しているベスト，および看板の再帰性反射テープを検出し，対 象人物の識別を行う．計算量を低減する観点から，地図とスキャンデータのマッチングによ る自己位置・姿勢の推定はLS1のみで行うが，回避対象の識別においては確実性の観点か らLS2のスキャンデータも用いる．これら二つの２次元測域センサのスキャンデータの例 を図 3.3^に示す．