2018年9月14日
ROSCONJP2018

ROS_Navigationソフトの自律移動ロボットHOSPIへの適応○グエン ジュイヒン 安藤 健
上松 弘幸
パナソニック株式会社
イノベーション推進部門 生産技術本部
ロボティクス推進室
Panasonic Corporation

目次

22/18

１：目的
HOSPIのこれまでの実績
当社における自律移動ロボットの事業展開

２：HOSPIとROS （Navigationパッケージ）のアルゴリズムの違い
２.１ 障害物停止
２.２ 経路追従
2.2-1 移動開始時の回転制御
2.2-2 Local_goal座標の設定方法
２.３経路生成2.3-1 HOSPIの経路生成アルゴリズム
2.3-2 交差点におけるWayPointの設定方法

３：Navigationパッケージの改良点

目次

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3/18

１：目的
HOSPIのこれまでの実績
当社における自律移動ロボットの事業展開

２：HOSPIとROS （Navigationパッケージ）のアルゴリズムの違い
２.１ 障害物停止
２.２ 経路追従
2.2-1 移動開始時の回転制御
2.2-2 Local_goal座標の設定方法
２.３経路生成2.3-1 HOSPIの経路生成アルゴリズム
2.3-2 交差点におけるWayPointの設定方法

３：Navigationパッケージの改良点

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HOSPIのこれまでの実績

4/18

当社における自律移動ロボットの事業展開

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5/18

■共通技術をROS化する事で、ロボットの開発を効率化
倉庫

掃除オフィス物流(B2C/B2B)

病院搬送

ﾊﾟｰｿﾅﾙﾓﾋﾞﾘﾃｨ

病院

空港

モール

掃除ロボット物流ロボットモビリティー

専用アプリ

院内搬送

掃除機能

倉庫内搬送

ナビゲーション

共通技術

自律移動技術

自律移動技術

自律移動技術

自律移動技術

目次

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１：目的
HOSPIのこれまでの実績
当社における自律移動ロボットの事業展開

２：HOSPIとROS （Navigationパッケージ）のアルゴリズムの違い
２.１ 障害物停止
２.２ 経路追従
2.2-1 移動開始時の回転制御
2.2-2 Local_goal座標の設定方法
２.３経路生成2.3-1 HOSPIの経路生成アルゴリズム
2.3-2 交差点におけるWayPointの設定方法

３：Navigationパッケージの改良点

障害物停止77/18(Navigation)
障害物とのリアルタイムの距離から速度制御

障害物が登録された障害物マップで速度制御
障害物マップ：
地図に障害物を登録したもの

障害物動作
アルゴリズム※移動する障害物に非対応

人の移動軌跡検知してから速度指令生成まで約100ms

検知してから速度指令生成まで約1000ms
自律走行プログラム

自律走行プログラム
センサ情報処理停止
時間

SensorSensor

経路生成
速度指令生成
速度指令
MicroComputer
Motor Driver特徴

障害物マップ作成

速度指令生成
速度指令
MicroComputer
Motor Driver

CPU:Intel Atom Z530 Clock:1.6GHz

CPU:IntelCore i5 Clock:2.9GHz

人のいる環境で安全に走行

人のいる環境では衝突の危険がある

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障害物停止（実際の動作の様子）【既存ROSソフト】

HOSPIソフト(ROS)

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経路追従（移動開始時の回転制御）

99/18(TrajectoryPlannerROS)
Global_planGlobal_planbase_local_planner

base_local_planner

回転方向の制御動作
アルゴリズム

前進方向の制御
前進方向の制御
回転方向の制御

回転方向の制御

速度指令

Start

速度指令

goal動作概要

1

Startgoal2
1

特徴

向きのズレを優先した速度生成を行う

速度を優先した速度生成を行う

10

経路追従（移動開始時の回転制御）【既存ROSソフト】

HOSPIソフト(ROS)

10/18

11

経路追従（Local_goal座標の設定方法 ）11/18(TrajectoryPlannerROS)
Global_Plan動作
アルゴリズム

一定距離R

今回のlocal_goal
今回のlocal_plan

特徴

Global_Plan

ROSのlocal_goal
ROSのlocal_plan：軌道上を一定距離進んだ座標：現在位置から一定距離の円と軌道の交点座標

わん曲した経路も追従可能

わん曲した経路は追従不能

12

経路追従（Local_goal座標の設定方法 ）【既存ROSソフト】

HOSPIソフト(ROS)

12/18

13

経路生成（HOSPIの経路生成アルゴリズム）

13/18(NavfnROS)

B

動作
アルゴリズム特徴

A・Node間の経路には個別に最高速度、進行可能方向を設定可能
・到達時間が最短になるNodeの組合せで経路を生成・到達までの距離が最短になるように経路を生成

事前に経由地（Node）を設定し、経由地を通りながら目的地までの経路を生成

目的地までの最短距離をA*アルゴリズムで経路を生成する

14

経路生成（ROSにおけるNodeの実現方法）■各Nodeをgoalとしてmove_baseに送信
各Nodeをgoalとしてmove_baseに送信し現在地から次のNodeまでの経路を生成
Nodeを通過したと判定後、新たに次のNodeまでの経路を生成

Nodeの通過判定条件
次のNodeから一定の距離以内に侵入

Nodeの通過判定エリア

Node1

Node2

次のNodeからgoalまでのGlobal_plan
次のNodeまでのGlobal_plan

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15

経路生成（HOSPIの経路生成アルゴリズム）【既存ROSソフト】

HOSPIソフト(ROS)

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16

経路生成（交差点におけるWayPointの設定方法）

16/18■各Nodeの通過判定を変更する事で交差点における走行を調整
例）交差点で直角に右折したい場合
Nodeの通過判定エリアをmove_baseのgoal判定より小さくし、Nodeに一旦ゴールさせる

Nodeの通過判定エリア
Node1

Node2

Move_baseのgoal判定エリア

目次

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17/18

１：目的
HOSPIのこれまでの実績
当社における自律移動ロボットの事業展開

２：HOSPIとROS （Navigationパッケージ）のアルゴリズムの違い
２.１ 障害物停止
２.２ 経路追従
2.2-1 移動開始時の回転制御
2.2-2 Local_goal座標の設定方法
２.３経路生成2.3-1 HOSPIの経路生成アルゴリズム
2.3-2 交差点におけるWayPointの設定方法

３：Navigationパッケージの改良点

18 Navigation（TrajectoryPlannerROS）の改良点

18/18■goal地点における振動を抑制
Goal付近ではDynamic Window approachの各径路のコストが同じになる事が時々起る
コストが同じ場合は左折の経路が優先されるため、一瞬急に左を向く事がある②～⑤がコストが一緒の場合、②が選択されてしまう①２５３ ２５３ ２５３ ２５３ ２５３ ２５３④③２
１２0 ⑤ １② 0
経路選択に時に以下の条件を追加
２
１
１
１１２・コストが同じ複数の経路が存在する場合は、
２２２２２２
角速度が最も小さいものを採用
左の場合では③を採用

秘【期限：2020.3.31】

ご清聴ありがとうございました。

本プロジェクトの一部は、NEDOロボット活用型市場化適用技術開発プロジェクトの支援をうけて行われました