セミコンジャパン出展報告（セミコンジャパン出展報告）

自律移動型ライン引きロボットの開発
自律移動型ライン引きロボットの開発
熊本高等専門学校
制御情報システム工学科
熊本高等専門学校
制御情報システム工学科
助教

助教

かとう加藤たつや達也

加藤 達也

研究室紹介

平成 25 年 12 月 4 日から 6 日まで幕張メッセで

平成25年12月４日から６日まで幕張メッセで開催された開催された「セミコン・ジャパン2013」のイベ「セミコン・ジャパン2013」のイベントである「THE高専＠ SEMICON」に、株式会社荏原製作所様のブースをお借ントである「THE 高専＠SEMICON」に、株式りして、熊本高等専門学校より、加藤研究室が参加させて会社荏原製作所様のブースをお借りして、熊本高いただきました。

等専門学校より、加藤研究室が参加させていただ
本研究室では、運動場でのライン引きを自動的に行う、自律移動型ライン引きロボットの開発を行っています。図
きました。
１に示すライン引きロボットの試作機は学生が設計し製作
本研究室では、運動場でのライン引きを自動的を行ったものです。ロボットの中央にある四角いタンクにに行う、自律移動型ライン引きロボットの開発を石灰粉を蓄えて運動場を走り回ります。このロボットを自行っています。図 1 に示すライン引きロボットの律移動させるためには、ロボットの位置を制御することが

図 1 ライン引きロボット試作機

図１

ライン引きロボット試作機

必要不可欠であり、ラインを引くためには正確な自己位置試作機は学生が設計し製作を行ったものです。ロを把握することが重要です。自己位置を取得する仕組みとボットの中央にある四角いタンクに石灰粉を蓄えして、まず GPS が浮かぶと思いますが、数メートルの誤差て運動場を走り回ります。このロボットを自律移があるためラインを引く精度には及びません。そこで、我々動させるためには、ロボットの位置を制御するこはロボットの自己位置推定システムを構築することとしました。とが必要不可欠であり、ラインを引くためには正今回、自己位置推定を行う条件として、図２のようにそ確な自己位置を把握することが重要です．自己位れぞれの位置を既知とする目印を設置し、これらの目印を置を取得する仕組みとして、まず GPS が浮かぶと基準として、ロボットの自己位置を求めることとしました。
思いますが、数メートルの誤差があるためラインロボットから見た目印の方位（φ0、φ1、φ2）を全方位カメラによって計測し、その方位を基にロボットの位置姿勢（x、を引く精度には及びません。そこで、我々はロボy、θ）を求めます。実際に図２のように設置された目印を

図２

図 2 目印の方位とロボットの位置
目印の方位とロボットの位置ットの自己位置推定システムを構築することとし全方位カメラで画像として撮ると図３のようになります。

ました。
この全方位カメラ画像から下記のような手順でロボットの位置を求めています。
今回，自己位置推定を行う条件として、図 2 のようにそれぞれの位置を既知とする目印を設置し、１． 画 像 処 理 に よ り 画 像 の 中 心 か ら 各 目 印 の 領 域 の 重 心

１．画像処理により画像の中心から各目印の領域の重心への角度(φ0, φ1, φ2)を求める。
２．目印の方位を基に、絶対座標上で各目印をこれらの目印を基準として、ロボットの自己位置設置している座標とロボットの位置(x, y)を２．を求めることとしました。ロボットから見た目印
目印の方位を基に、絶対座標上で各目印を設置して結ぶ三つの直線を考え、その交点をロボッへの角度（φ0、φ1、φ2）を求める。

いる座標とロボットの位置（x、y）を結ぶ三つの直の方位(φ0, φ1, φ2)を全方位カメラによって計測し、線を考え、その交点をロボットの座標（x、y）としトの座標(x, y)として求める。

その方位を基にロボットの位置姿勢(x, y, θ )を求て求める。

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めます。実際に図 2 のように設置された目印を全このようにして求めたロボットの自己位置を基方位カメラで画像として撮ると図 3 のようになりこのようにして求めたロボットの自己位置を基に、位置に、位置制御を施すことでロボットを所望の位置
図３
全方位カメラ画像に映る目印（カラーコーン）ます。この全方位カメラ画像から下記のような手に移動させることが可能となります。まだ、試作順でロボットの位置を求めています。

機への実装はできていませんが、これから稼働す

SEAJ Journal 2014. 4 No. 145るのが楽しみです。

セミコンジャパン出展報告
制御を施すことでロボットを所望の位置に移動させることが可能となります。まだ、試作機への実装はできていませんが、これから稼働するのが楽しみです。

φ2

展示内容

THE 高専＠ SEMICON では、学生が行っている卒業研

φ0
究の成果を「自律移動型ライン引きロボットの開発」としφ1て発表しました。上記の全方位カメラを用いた自己位置推定法を用いた小型デモ機によるミニフットサルコートのライン引きの実演を行いました。また、構築した自己位置推定法や、その評価実験の結果の図４などをポスターにまとめ、ブースの前で立ち止まってくれた方々に取り組んでき

図 3 全方位カメラ��より取�する��の方位たことについて図５のように発表を行いました。始めは、

図 4 位置推定評価実験の結果
図４

研究室ではない環境や、自分の研究を発表するという初め位置推定評価実験の結果ての体験に戸惑い、中々うまく自分の考えを伝えることが��内�できませんでしたが、THE 高専＠ SEMICON を通して、THE 高専＠SEMICON では、学生が行ってい手ごたえを感じることができました。

る卒業研究の成果を「自律移動型ライン引きロボ

感想ットの開発」として発表しました。上記の全方位電子制御工学科５年
田上 僚馬
カメラを用いた自己位置推定法を用いた小型デモ
普段の研究室に籠っているだけでは、研究のアドバイス機によるミニフットサルコートのライン引きの実をいただくということはもちろん、実際に自分の研究が実演を行いました。また、構築した自己位置推定法
用化されたときのことを考えることはなかったと思います。
また、自分が今まで取り組んできた研究を誰にでも分かるや，その評価実験の結果の図 4 などをポスターにように説明することがどれだけ難しいことかを実感しまし図 5 実演を�えて説明を行う学生

まとめ、ブースの前で立ち止まってくれた方々にた。これらのことはこれから社会に出て働くには必須のス取り組んできたことについて図 5 のように発表をキルになります。学生のうちに、社会の先輩方に意見して行いました。始めは、研究室ではない環境や、自いただくことは貴重な体験となりました。

電子制御工学科５年
図５

内尾祥貴

実演を交えて説明を行う学生

今回のポスター発表をしていきましたが説明分の研究を発表するという初めての体験に戸惑い、をするといっても様々な年齢や立場の方に説明を中々うまく自分の考えを伝えることができません

謝辞する必要があり、その人の立場に立ってできるだ

電子制御工学科５年

内尾祥貴

今回、ポスター発表をしていきましたが説明をするとでしたが、THE 高専＠SEMICON を通して、手いっても様々な年齢や立場の方に説明をする必要があり、けわかりやすく説明をする必要があり、説明する「THE高専＠ SEMICON」を開催して頂きました関係者

その人の立場に立ってできるだけわかりやすく説明をする
ごたえを感じることができました。の皆様には、感謝とともにお礼を申し上げます。そして、言葉を細かく変えていきながら話すことが非常に必要があり、説明する言葉を細かく変えていきながら話す

本校の「THE高専＠ SEMICON」への出展では、発表の準大変なことを身に染みてわかりました。自分自身

��ことが非常に大変なことを身に染みてわかりました。自分

電子制御工学科５年

田上僚馬

自身では最良と考えていた設計をしていたつもりでしたが、備から設営・展示まで株式会社荏原製作所の皆様のご支援では最良と考えていた設計をしていたつもりでしとご指導を頂きました。重ねてお礼申し上げます。

普段の研究室に籠っているだけでは、研究のア質問や助言をいただいていく中で今まで見えなかった問題たが、質問や助言をいただいていく中で今まで見点や改善方法をみつけることができ、有益な体験となりまドバイスをいただくということはもちろん、実際えなかった問題点や改善方法をみつけることがでした。に自分の研究が実用化されたときのことを考えるき、有益な体験となりました。

ことはなかったと思います。また、自分が今まで謝辞取り組んできた研究を誰にでも分かるように説明「THE 高専＠SEMICON」を開催して頂きますることがどれだけ難しいことかを実感しました。

した関係者の皆様には、感謝とともにお礼を申しこれらのことはこれから社会に出て働くには必須上げます。そして、本校の「THE 高専＠のスキルになります。学生のうちに、社会の先輩

SEMICON」への出展では、発表の準備から設営・方に意見していただくことは貴重な体験となりま展示まで株式会社荏原製作所のご支援とご指導をした。

頂きました。

SEAJ Journal 2014. 4 No. 14533