Unknown Object Detection Using Floor Height Map for Mobile Robots on Indoor Floor with Non-Horizontal Partial Areas

原稿受付 2016 年 1 月 7 日 ∗1東京大学 ∗2株式会社日立製作所 ∗1The University of Tokyo ∗2Hitachi, Ltd. 本論文は有用性(要素分野)で評価されました. や障害物の検知などについて議論する [7]. 上記で紹介した例を含め,現在,実用化段階にある屋内移動 ロボットの多くは,水平面上に存在する周囲物体の分布を計測 する 2D距離センサを使用した環境認識技術を採用している.本 技術によると,計測された周囲物体の分布とあらかじめ与えら れた環境地図とを照合することで,環境内における自己位置を 推定することができる [1] [2].さらに,地図に記載されていな い未知物体を特定し,障害物候補として検出することも可能に なる. ただし,この環境認識技術はロボットが水平床面上を移動す ることを前提として設計されている.これに対し,実際の屋内 環境では,床面に凹凸や段差が散在し,スロープ上の移動が必 要となる場面も少なくない.例えば,オフィスでは,ケーブル を跨ぐためのカバー(ケーブルモール),ケーブルを隠すための 床のかさ上げなどで,凹凸や段差が生じている. このような床が水平ではないエリアをロボットが走行する場 合,上述の環境認識技術を用いると,水平床面を走行している 場合には生じ得ない問題が新たに発生する.そのうちの一つは, Fig. 1のように,スロープや段差を降りる際に 2D距離センサ

[1]  Sebastian Thrun,et al.  Probabilistic Terrain Analysis For High-Speed Desert Driving , 2006, Robotics: Science and Systems.

[2]  Alberto Broggi,et al.  Terrain mapping for off-road Autonomous Ground Vehicles using rational B-Spline surfaces and stereo vision , 2013, 2013 IEEE Intelligent Vehicles Symposium (IV).

[3]  Wolfram Burgard,et al.  Robust Monte Carlo localization for mobile robots , 2001, Artif. Intell..

[4]  Daniel Maier,et al.  Monte Carlo Localization for Humanoid Robot Navigation in Complex Indoor Environments , 2014, Int. J. Humanoid Robotics.

[5]  Avideh Zakhor,et al.  3D object detection from roadside data using laser scanners , 2011, Electronic Imaging.

[6]  Raffaello D'Andrea,et al.  Coordinating Hundreds of Cooperative, Autonomous Vehicles in Warehouses , 2007, AI Mag..

[7]  Ingemar J. Cox,et al.  Blanche-an experiment in guidance and navigation of an autonomous robot vehicle , 1991, IEEE Trans. Robotics Autom..

[8]  A. A. S. Souza,et al.  2.5-Dimensional Grid Mapping from Stereo Vision for Robotic Navigation , 2012, 2012 Brazilian Robotics Symposium and Latin American Robotics Symposium.

[9]  Dietrich Paulus,et al.  Probabilistic terrain classification in unstructured environments , 2013, Robotics Auton. Syst..

[10]  Yukinori Kobayashi,et al.  Indoor Slope and Edge Detection by Using Two-Dimensional EKF-SLAM with Orthogonal Assumption , 2015 .

[11]  Masahiro Fujita,et al.  A Floor and Obstacle Height Map for 3D Navigation of a Humanoid Robot , 2005, Proceedings of the 2005 IEEE International Conference on Robotics and Automation.

[12]  Taro Suzuki,et al.  6-DOF localization for a mobile robot using outdoor 3D voxel maps , 2010, 2010 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems.

[13]  Toshio Moriya,et al.  Real-Time Updating of 2D Map for Autonomous Robot Locomotion Based on Distinction Between Static and Semi-Static Objects , 2012, Adv. Robotics.

[14]  Sebastian Thrun,et al.  A Probabilistic On-Line Mapping Algorithm for Teams of Mobile Robots , 2001, Int. J. Robotics Res..