移動ロボットのための位置情報モニタリングシステムの開発
をテンプレートにして作成
[
トップ
] [
新規
|
一覧
|
検索
|
最終更新
|
ヘルプ
|
ログイン
]
開始行:
[[太田研 公開用Wiki]]
*移動ロボットのための位置情報モニタリングシステムの開発 [...
#contents
*はじめに [#g0835e51]
人間と共存するロボットの技術開発を目指す実験の一つにつく...
昨年行われたつくばチャレンジ2015 では，つくば市内の遊歩道...
CENTER:#ref(robot.png,center,70%)
CENTER:&size(12){図1:ロボットの外観(左：外装有り，右：外...
&br;
CENTER:#ref(tsukuba.png,center,40%)
CENTER:&size(12){図2:つくばチャレンジ2015 のコース};~
&br;
つくばチャレンジでは，課題とは別に推奨されている事項とし...
ボットの位置情報を端末へ送信して離れた端末上でロボットの...
ロボットが送信する情報は現在位置と向いている方向という2 ...
*位置情報モニタリングシステム [#o08adba5]
**通信方法について [#ybde35fe]
ロボットと端末間の通信は，無線によりロボットの位置情報を...
+''Bluetooth''&br;
数m～数十mの短距離での通信を目的とした通信技術．ノートパ...
+''LTE''&br;
「Long Term Evolution」の略称で，携帯電話の通信規格．高速...
+''WiMAX''&br;
「Worldwide Interoperability for Microwave Access」の略称...
つくばチャレンジではロボットは遊歩道や広場などの屋外を移...
このような理由から，今回設計したロボットのモニタリングシ...
これにより，今回の通信用にグローバルIP アドレスを取得する...
**位置情報通信アプリケーション [#w3c9551e]
***ロボットから端末への情報の受け渡し [#laaa36bb]
ロボットから送信する情報は，ロボットの現在位置と角度とい...
このとき，ロボット側と端末側で同時にテキストファイルへの...
今回のシステムではロボットからのデータの送信を0.1 秒，端...
***座標系の違いの補正 [#rf32633c]
端末側で受信したファイルから，ロボットの現在の位置座標と...
しかし，ロボットが持つ座標系と端末側に表示された地図画像...
CENTER:#ref(Coordinate.jpg,center,40%)
CENTER:&size(12){図3:2つの座標系(右:ロボットの座標系，左:...
&br;
2つを比べると，x 軸，y 軸が入れ替わっており，各軸の正の方...
さらに地図画像上でロボットの原点に対応する位置の座標を求...
これを用いてロボットの座標をp(x1,y1)，角度を1, とすると...
CENTER:#ref(siki1.png,center,70%)
&br;
ロボットから受信した各数値を，端末側で上記の式のように補...
**位置情報描画アプリケーション [#h581a823]
今回のシステムで使う地図画像を図4 に示す．
CENTER:#ref(map_campus3.png,center,10%)
CENTER:&size(12){図4:地図画像};~
&br;
この画像はロボットが桐生キャンパス内を自律走行し，LRF に...
地図画像の大きさは3001[px]×3001[px]，また実際の距離との...
また，ロボットの原点座標と対応した地図画像の点M(mx,my)は...
CENTER:#ref(siki2.png,center,70%)
&br;
***地図上への表示 [#v7620976]
端末側でロボットの位置を地図上へ表示する方法は，地図上の...
ロボットから送られた位置情報，角度の数値に補正を施し，そ...
マーカーの変換前の座標を(nx,ny)，変換後の座標を(n'x,n'y) ...
CENTER:#ref(siki3.png,center,70%)
&br;
CENTER:#ref(allmap.jpg,center,50%)
CENTER:&size(12){図5:地図上へのマーカー};~
&br;
ロボットの移動によって位置情報が更新されると，その情報を...
また，何らかの原因によりロボットが走行できず停止してしま...
CENTER:#ref(stop.jpg,center,50%)
CENTER:&size(12){図6:停止状態の表示};~
&br;
***ロボット周辺の様子の表示 [#ffc27320]
全体を確認できる地図は端末上へ表示する際，画面のサイズに...
そこで，縮小を行う前にマーカーを中心に一定範囲を地図から...
ロボットの移動に合わせてマーカーが移動しても，切り抜く範...
CENTER:#ref(kirinuki.jpg,center,50%)
CENTER:&size(12){図7:周辺地図作成の様子};~
&br;
また，ロボットの位置が地図の端であった場合，そのままマー...
そのような場合は，図8 のように切り抜く範囲を地図画像から...
CENTER:#ref(kirinuki2.jpg,center,50%)
CENTER:&size(12){図8:地図の端にいる場合の範囲指定};~
&br;
***システムの画面 [#z897e426]
今回作成したシステムにより端末上へ表示される画面を図9 に...
CENTER:#ref(MainWindow.jpg,center,50%)
CENTER:&size(12){図9:端末上の画面};~
&br;
画面の右側に地図全体を表示し，ロボットの現在位置を赤い丸...
ロボットの移動に応じて，右側の地図上ではマーカーの位置が...
*実験 [#oba6e4e1]
**実験の方法 [#if8c8416]
実験はロボットが桐生キャンパス内を実際に走った際のログデ...
実験用に作成したデータの送信用プログラムにより端末からロ...
また，実験に使うデータは2つの異なる走行の結果のものを用意...
CENTER:#ref(jikkenrute1.jpg,center,50%)
CENTER:&size(12){図10:実験1でのロボットの走行ルート};~
&br;
CENTER:#ref(jikkenrute2.jpg,center,50%)
CENTER:&size(12){図11:実験2でのロボットの走行ルート};~
&br;
端末上に表示された地図上でもこのようにマーカーが動き，走...
**実験結果 [#f32d52be]
実験1 のデータに対して行った結果を図12 に，実験2 のデータ...
CENTER:#ref(result1.jpg,center,40%)
CENTER:&size(12){図12:実験結果1};~
&br;
CENTER:#ref(result1.jpg,center,40%)
CENTER:&size(12){図13:実験結果2};~
&br;
*考察 [#k8ff2b71]
実験1，2 ともに実際のロボットの走行と端末上で表示したマー...
しかし，今回の実験はロボットと実際に通信をして行ったもの...
通信を行うタイミングもロボットとの通信を行った実験の結果...
例えば，人物の探索中や発見した際に信号を送り，それに応じ...
実験にて使用した地図画像はモニタリングをする上では使いや...
そのような改良をするためには，使用する地図画像の縮尺や角...
*まとめ [#x666f6dc]
本研究では，つくばチャレンジで推奨されているロボットの位...
本研究で設計したシステムは屋外の離れた距離でも通信可能なW...
実験としては，桐生キャンパス内をロボットが走行した際のロ...
今後の課題としては，ロボットの状況に応じて送信する情報を...
*参考文献 [#v7fc93b1]
[1] つくばチャレンジ：http://www.tsukubachallenge.jp/~
[2] アフィン変換画像処理ソリューション: http://imagingsol...
[3] Qt - Home : http://www.qt.io/~
[4] OpenCV：http://opencv.org/~
終了行:
[[太田研 公開用Wiki]]
*移動ロボットのための位置情報モニタリングシステムの開発 [...
#contents
*はじめに [#g0835e51]
人間と共存するロボットの技術開発を目指す実験の一つにつく...
昨年行われたつくばチャレンジ2015 では，つくば市内の遊歩道...
CENTER:#ref(robot.png,center,70%)
CENTER:&size(12){図1:ロボットの外観(左：外装有り，右：外...
&br;
CENTER:#ref(tsukuba.png,center,40%)
CENTER:&size(12){図2:つくばチャレンジ2015 のコース};~
&br;
つくばチャレンジでは，課題とは別に推奨されている事項とし...
ボットの位置情報を端末へ送信して離れた端末上でロボットの...
ロボットが送信する情報は現在位置と向いている方向という2 ...
*位置情報モニタリングシステム [#o08adba5]
**通信方法について [#ybde35fe]
ロボットと端末間の通信は，無線によりロボットの位置情報を...
+''Bluetooth''&br;
数m～数十mの短距離での通信を目的とした通信技術．ノートパ...
+''LTE''&br;
「Long Term Evolution」の略称で，携帯電話の通信規格．高速...
+''WiMAX''&br;
「Worldwide Interoperability for Microwave Access」の略称...
つくばチャレンジではロボットは遊歩道や広場などの屋外を移...
このような理由から，今回設計したロボットのモニタリングシ...
これにより，今回の通信用にグローバルIP アドレスを取得する...
**位置情報通信アプリケーション [#w3c9551e]
***ロボットから端末への情報の受け渡し [#laaa36bb]
ロボットから送信する情報は，ロボットの現在位置と角度とい...
このとき，ロボット側と端末側で同時にテキストファイルへの...
今回のシステムではロボットからのデータの送信を0.1 秒，端...
***座標系の違いの補正 [#rf32633c]
端末側で受信したファイルから，ロボットの現在の位置座標と...
しかし，ロボットが持つ座標系と端末側に表示された地図画像...
CENTER:#ref(Coordinate.jpg,center,40%)
CENTER:&size(12){図3:2つの座標系(右:ロボットの座標系，左:...
&br;
2つを比べると，x 軸，y 軸が入れ替わっており，各軸の正の方...
さらに地図画像上でロボットの原点に対応する位置の座標を求...
これを用いてロボットの座標をp(x1,y1)，角度を1, とすると...
CENTER:#ref(siki1.png,center,70%)
&br;
ロボットから受信した各数値を，端末側で上記の式のように補...
**位置情報描画アプリケーション [#h581a823]
今回のシステムで使う地図画像を図4 に示す．
CENTER:#ref(map_campus3.png,center,10%)
CENTER:&size(12){図4:地図画像};~
&br;
この画像はロボットが桐生キャンパス内を自律走行し，LRF に...
地図画像の大きさは3001[px]×3001[px]，また実際の距離との...
また，ロボットの原点座標と対応した地図画像の点M(mx,my)は...
CENTER:#ref(siki2.png,center,70%)
&br;
***地図上への表示 [#v7620976]
端末側でロボットの位置を地図上へ表示する方法は，地図上の...
ロボットから送られた位置情報，角度の数値に補正を施し，そ...
マーカーの変換前の座標を(nx,ny)，変換後の座標を(n'x,n'y) ...
CENTER:#ref(siki3.png,center,70%)
&br;
CENTER:#ref(allmap.jpg,center,50%)
CENTER:&size(12){図5:地図上へのマーカー};~
&br;
ロボットの移動によって位置情報が更新されると，その情報を...
また，何らかの原因によりロボットが走行できず停止してしま...
CENTER:#ref(stop.jpg,center,50%)
CENTER:&size(12){図6:停止状態の表示};~
&br;
***ロボット周辺の様子の表示 [#ffc27320]
全体を確認できる地図は端末上へ表示する際，画面のサイズに...
そこで，縮小を行う前にマーカーを中心に一定範囲を地図から...
ロボットの移動に合わせてマーカーが移動しても，切り抜く範...
CENTER:#ref(kirinuki.jpg,center,50%)
CENTER:&size(12){図7:周辺地図作成の様子};~
&br;
また，ロボットの位置が地図の端であった場合，そのままマー...
そのような場合は，図8 のように切り抜く範囲を地図画像から...
CENTER:#ref(kirinuki2.jpg,center,50%)
CENTER:&size(12){図8:地図の端にいる場合の範囲指定};~
&br;
***システムの画面 [#z897e426]
今回作成したシステムにより端末上へ表示される画面を図9 に...
CENTER:#ref(MainWindow.jpg,center,50%)
CENTER:&size(12){図9:端末上の画面};~
&br;
画面の右側に地図全体を表示し，ロボットの現在位置を赤い丸...
ロボットの移動に応じて，右側の地図上ではマーカーの位置が...
*実験 [#oba6e4e1]
**実験の方法 [#if8c8416]
実験はロボットが桐生キャンパス内を実際に走った際のログデ...
実験用に作成したデータの送信用プログラムにより端末からロ...
また，実験に使うデータは2つの異なる走行の結果のものを用意...
CENTER:#ref(jikkenrute1.jpg,center,50%)
CENTER:&size(12){図10:実験1でのロボットの走行ルート};~
&br;
CENTER:#ref(jikkenrute2.jpg,center,50%)
CENTER:&size(12){図11:実験2でのロボットの走行ルート};~
&br;
端末上に表示された地図上でもこのようにマーカーが動き，走...
**実験結果 [#f32d52be]
実験1 のデータに対して行った結果を図12 に，実験2 のデータ...
CENTER:#ref(result1.jpg,center,40%)
CENTER:&size(12){図12:実験結果1};~
&br;
CENTER:#ref(result1.jpg,center,40%)
CENTER:&size(12){図13:実験結果2};~
&br;
*考察 [#k8ff2b71]
実験1，2 ともに実際のロボットの走行と端末上で表示したマー...
しかし，今回の実験はロボットと実際に通信をして行ったもの...
通信を行うタイミングもロボットとの通信を行った実験の結果...
例えば，人物の探索中や発見した際に信号を送り，それに応じ...
実験にて使用した地図画像はモニタリングをする上では使いや...
そのような改良をするためには，使用する地図画像の縮尺や角...
*まとめ [#x666f6dc]
本研究では，つくばチャレンジで推奨されているロボットの位...
本研究で設計したシステムは屋外の離れた距離でも通信可能なW...
実験としては，桐生キャンパス内をロボットが走行した際のロ...
今後の課題としては，ロボットの状況に応じて送信する情報を...
*参考文献 [#v7fc93b1]
[1] つくばチャレンジ：http://www.tsukubachallenge.jp/~
[2] アフィン変換画像処理ソリューション: http://imagingsol...
[3] Qt - Home : http://www.qt.io/~
[4] OpenCV：http://opencv.org/~
ページ名:
![[PukiWiki]](image/pukiwiki.png "[PukiWiki]")
