Comments
Description
Transcript
LRF（Laser Range Finder ）を用いた 自動後退駐車システム
INTELLECTUAL CAFE ２０１０年７月１日 LRF（Laser LRF Laser Range Finder Finder）を用いた ）を用いた 自動後退駐車システム 広島市立大学大学院 情報科学研究科 システム工学専攻 知的制御システム研究室 小 林 康 秀 教授 齊 藤 充 行 助教 INTELLECTUAL CAFE ２０１０年７月１日 2009年9月16日‐18日の3日間，東京国際 フォーラム[東京・ 有楽町]にて， 「イノベーショ ン・ジャパン2009−大学見本市」 大学発「知」 の見本市が開催されました． 「イノベーション・ジャパン‐大学見本市」とは国 内最大規模の産学マ ッチングイベントで2009 年度で6回目となるイベントです． 「創造！にっ ぽん力」と題し，全国から大学・研究室３９３が 一堂に会 しました． 広島市立大学からは， シ ステム工学科の小林先生と石光先生が選出さ れ，ご出展されました． 小林教授が提案した自動駐車システムを 「イノベーション・ジャパン2009大学見本市」に出展しました． INTELLECTUAL CAFE 小林康秀教授が提案した自動駐車システムが ２０１０年７月１日 ロボット専門サイト「ロボナブル」で紹介されました！ これは，2009年9月16日（水）から18日（金）まで「東京国際フォーラム」で開催された「イノベー ション・ジャパン2009」に小林教授率いる自動車チームが参加し，日刊工業新聞社のロボナブ ル編集部に注目され取材を受け掲載された記事です． INTELLECTUAL CAFE 小林康秀教授が提案した自動駐車システムが ２０１０年７月１日 「広島経済レポート11月26日号」に掲載されました！ これは，2009年9月8日に「まちづくり市民交流プラザ」で開催された「広島市立大学リエゾン フェスタ2009」に小林教授らが参加し，広島経済レポート編集部に注目され取材を受け掲載さ れた記事です． ２０１０年７月１日 INTELLECTUAL CAFE 大学院生が第8回キャンパスベンチャーグランプリ中国に応募 新技術部門 優秀賞 受賞 INTELLECTUAL CAFE ２０１０年７月１日 INTELLECTUAL CAFE ２０１０年７月１日 LRF（Laser LRF Laser Range Finder Finder）を用いた ）を用いた 自動後退駐車システム 広島市立大学大学院 情報科学研究科 システム工学専攻 知的制御システム研究室 小 林 康 秀 教授 齊 藤 充 行 助教 ２０１０年７月１日 INTELLECTUAL CAFE 研究背景 後退駐車への苦手意識 高齢ドライバーの増加 駐車支援システム 日本国内で最も先進的な駐車支援システム 日本国内での代表的な駐車支援システム インテリジェントパーキングアシストシステム(IPA) トヨタ自動車 アラウンドビューモニタ 日産自動車 本田技研工業 スマートパーキングアシストシステム ２０１０年７月１日 INTELLECTUAL CAFE ＩＰＡ（トヨタ自動車）の概要 外部情報取得方法 車両左右の超音波センサ 車両後方のカメラ 目標スペース中央 約１ｍ 壁 約４５° 問題点？（ユーザーの不満） 目標駐車位置に対する制約 画像処理＆駐車位置の手動修正 →所要時間の増加 後退中の安全確認 →ドライバーへの負担が大きい ２０１０年７月１日 INTELLECTUAL CAFE 目 的 ドライバーの負担を軽減したい ユーザーが望む仕様 手動修正不要 広範な状況で駐車可 移動障害物の検知 レーザーセンサ LRF(Laser Range Finder) システムの仕様 高精度な認識と経路 広範囲の測定 オンライン処理 高精度 測定範囲が広い データ量が少ない 自動後退駐車システムの開発 ２０１０年７月１日 INTELLECTUAL CAFE ＬＲＦの仕様と測定イメージ LRF(Laser Range Finder)仕様 最大検知距離 80m 0∼180° LRF 角度分解能 0.5° SICK LMS200 スキャン周期 26ms 測定分解能 10mm 検知角度 測定精度 JIS安全基準 180° センサ ±15mm クラス1 0.5° スキャン一回 (26ms) 361点の距離情報 0.5° 7° 0° 50cm ‐8° ２０１０年７月１日 宮原他，車載レンジファインダによる車両認識と自動駐車システムの開発，自動車技術会論文集 ，Vol.40 NO.4（2009) INTELLECTUAL CAFE 障害物の分割と輪郭 ※実際には，この場合の約３０倍 の数の測定値が得られる． 高さにより路面を認識 上下左右の測定値を連結 50cm 格子の境界で分割 物体ごとの輪郭 7° 0° ‐8° ２０１０年７月１日 宮原他，車載レンジファインダによる車両認識と自動駐車システムの開発，自動車技術会論文集 ，Vol.40 NO.4（2009) INTELLECTUAL CAFE 駐車車両の方向認識 C 駐車車両の判定 Lmin 輪郭の長さL 近似誤差 D Lmax e B A 側面の判定 輪郭が長い方 近似誤差が小さい方 レーザセンサ 制御車両 近似直線より方向認識 ２０１０年７月１日 宮原他，車載レンジファインダによる車両認識と自動駐車システムの開発，自動車技術会論文集 ，Vol.40 NO.4（2009) INTELLECTUAL CAFE 目標駐車位置の設定 C 駐車可能スペース探索 D 駐車車両と平行 駐車車両の奥行き 移動可能 B A 側面の判定 移動距離が短い 隣接車両との余裕が大きい ハンドル操作量が小さい レーザセンサ 制御車両 目標駐車位置設定 ２０１０年７月１日 宮原他，車載レンジファインダによる車両認識と自動駐車システムの開発，自動車技術会論文集 ，Vol.40 NO.4（2009) INTELLECTUAL CAFE 最適経路生成 目標駐車位置 (xT , yT , T) x= y= = l 0 l 0 l 0 C y D sin ds T B直線 cos ds A 円弧 ( s ) ds クロソイド曲線 レーザセンサ Rear x l・・・走行距離 制御車両 (s)・・・旋回曲率 ＝１／曲率半径 (x, y, ) Front ２０１０年７月１日 INTELLECTUAL CAFE 提案システムの概要 LRFにより車両後方の３次元の障 害物までの距離データを取得 駐車車両の輪郭を認識 目標駐車位置を自動的に設定 目標軌道生成 目標速度を一定に設定し，ハン ドル舵角を決定 特徴 自動で駐車位置の修正 →所要時間の短縮 目標駐車位置に対する制約 （１ｍや４５°など）がない →様々な駐車状況に対応 急な障害物侵入に対応可能 →安全性の向上 ２０１０年７月１日 INTELLECTUAL CAFE 提案システムの概要 壁 LRFにより車両後方の３次元の障 害物までの距離データを取得 駐車車両の輪郭を認識 目標駐車位置を自動的に設定 目標軌道生成 目標速度を一定に設定し，ハン ドル舵角を決定 特徴 自動で駐車位置の修正 →所要時間の短縮 目標駐車位置に対する制約 （１ｍや４５°など）がない →様々な駐車状況に対応 急な障害物侵入に対応可能 →安全性の向上 ２０１０年７月１日 INTELLECTUAL CAFE 提案システムの概要 LRFにより車両後方の３次元の障 害物までの距離データを取得 駐車車両の輪郭を認識 目標駐車位置を自動的に設定 目標軌道生成 目標速度を一定に設定し，ハン ドル舵角を決定 特徴 自動で駐車位置の修正 →所要時間の短縮 目標駐車位置に対する制約 （１ｍや４５°など）がない →様々な駐車状況に対応 急な障害物侵入に対応可能 →安全性の向上 ２０１０年７月１日 INTELLECTUAL CAFE 作成した実験車両 実験機全体図（実車の1/5） ※実験機：全長90cm，車幅32cm 駐車システム 測定値 d(i , j ) 目標駐車位置 P( xT , yT , T ) 軌道生成 舵角速度 車速 V エンコーダ 車両 P( x, y, ) v ２０１０年７月１日 INTELLECTUAL CAFE シミュレーション実験（測定） 車輪止め LRF 路面 ２０１０年７月１日 INTELLECTUAL CAFE シミュレーション実験（測定） 障害物と路面のデータを識別 識別には高さ情報と物体の連続性を利用 車輪止め LRF 路面 ２０１０年７月１日 INTELLECTUAL CAFE シミュレーション実験（測定） 識別し、路面データを取り除いた後の図 ２０１０年７月１日 INTELLECTUAL CAFE シミュレーション実験（経路算出） 情報を変換して駐車場を真上から見たような図を再現 LRF ２０１０年７月１日 INTELLECTUAL CAFE シミュレーション実験（経路算出） 目標駐車スペース 駐車車両の輪郭を認識 駐車スペースを探索 最適な駐車スペース（目標）を決定 目標駐車位置を算出 目標軌道生成 目標速度を一定に設定し，ハンドル舵 角を決定 LRF ２０１０年７月１日 INTELLECTUAL CAFE シミュレーション実験（経路算出） 目標駐車位置 ( x T , y T , T ) 駐車経路 駐車車両の輪郭を認識 駐車スペースを探索 最適な駐車スペース（目標）を決定 目標駐車位置を算出 目標軌道生成 目標速度を一定に設定し，ハンドル舵 角を決定 LRF ２０１０年７月１日 INTELLECTUAL CAFE 実験機による実験 障害物の測定→駐車目標位置算出→駐車 INTELLECTUAL CAFE 実験機による駐車の様子 ２０１０年７月１日 ２０１０年７月１日 INTELLECTUAL CAFE まとめ • • • • • 障害物分割法を新たに提案 適切な目標駐車位置を自動設定 小さな操舵トルクで駐車 広範な状況で駐車 事故防止，高精度な駐車が期待 安全・利便性の高い全自動駐車システム 今後の課題 • 駐車実験を行い有効性の検証 INTELLECTUAL CAFE 自動駐車システム関連 1. 発表文献 出願特許 投稿論文 ２０１０年７月１日 取材等 レーザ測定器を用いた自動駐車システムの設計，電気・情報関連学会中国支部第58回 連合大会論文集, p. 283-284 (2007) (電気学会中国支部奨励賞受賞) 2. 自動駐車システムにおける駐車可能スペース探索法,第16回計測自動制御学会中国支 部学術講演論文集, p. 242-243 (2007) 3. レーザセンサによる自動駐車システムの開発,第18回インテリジェント・システム・シンポジ ウム講演論文集, p. 515-518 (2008) 4. レーザセンサによる三次元観測と自動駐車システムの開発，平成20年度電気・情報関連 学会中国支部第59回連合大会論文集，p. 8-9 (2008) (電気学会中国支部奨励賞受賞) 5. 駐車希望位置の前面走行を必要としない自動駐車システム，特願2007-269157, p. 1-13 (特許出願中) 6. 車載レンジファインダによる車両認識と自動駐車システムの開発，自動車技術会論文集 ， Vol.40 NO.4（2009) 7. レーザー光による車両認識と自動駐車支援システムの開発，イノベーションジャパン２００ ９−大学見本市（2009） 8. 広島市大，レーザ測域センサを用いた自動駐車システム発表，安全な駐車を可能に，日 刊工業新聞社ロボット専門サイト「ロボナブル」（2009年10月5日） 9. レーザレンジファインダによる全自動駐車システムの実験車両への実装，平成21 年度電 気・情報関連学会中国支部第60 回連合大会論文集，p. 611 - 612 (2009)（電気学会優秀 論文発表賞B） 10. 自動車後退駐車支援システムを開発，広島経済レポート（11月26日号）（2009） 11. レーザレンジファインダによる全自動駐車システムの開発・販売，第8回キャンパスベン チャーグランプリ中国（優秀賞・新技術部門エネルギア中国電力賞） INTELLECTUAL CAFE 知的制御システム研究室 研究テーマの例２０１０年７月１日 小林康秀 教授 ニューラルネットワークを用いた全自動駐車システムの開発と試作 高齢者・障害者の介護・福祉ロボットの開発・設計・試作 小野貴彦 准教授 救急車用次世代防振ベッドの姿勢制御に関連する研究 救急車ドライバーの運転技能のリアルタイム評価に関する研究 疋田真一 助教 眼球固有の特徴点を用いた視線計測システムの開発 視線情報を用いた入眠予兆検出法に関する研究 齊藤充行 助教 自律走行する車椅子ロボットの開発（小林教授との共同研究） 最適制御理論を用いた車両制御と運転訓練システムの開発 詳しくは→ http://www.se.info.hiroshima‐cu.ac.jp/lab/ics/index.html