48 日本バーチャルリアリティ学会誌第 9 巻 2 号 2004 年 6 月
112

製品紹介 2●製品紹介 2 ●( 株 ) エミール電子開発舎

3 次元トラッカ
VRX905坂田明久

1．はじめに

2. 2 設置が容易で低価格

近年，3 次元空間中での人の振舞いやロボットの移動

VRX905 では，本体を小型化したため，装置を簡単にを計測して解析・利用する研究や，その結果を様々な製設置することができ，あたかも通常の照明器具を取り付品の開発に役立てようとする試みが盛んになって来ていける感覚で設置して利用できる．手軽に設置して様々なる．今回紹介する VRX905 は，3 次元位置計測技術を基対象の 3 次元位置を計測することができるので，環境な盤としたセンサネットワークのためのセンサ情報収集のどの影響に対する回避対策がし易いという特徴も持つ．

プラットホームと位置付けて開発した製品である．本装

また，小型化した本体の独自の実装法を採用することに置は，独自の超音波計測法により，対象の 3 次元座標と，より，既存の製品に比べて低価格を実現している．

それに付随する様々な空間情報を正確に計測する事が可
2. 3 ニーズに応じた柔軟な対応能である．また，小型化と低価格化だけではなく，装置従来広く使われてきた 3 次元トラッカは，海外メーカの設置し易さと，使い易さも実現している．

による製品である場合がほとんどであったため，ユーザ
2．VRX905 の特長の個別のニーズに応じた特注的な機能追加や，変更など

2. 1 計測情報の安定性と性能向上の対応が困難であった．また，他のシステムと統合する

本来，超音波などによる伝搬時間 (time-of-flight) 法によっ場合の整合性や，その他のアプリケーションへの対応なて，ある計測対象とする点の 3 次元座標位置を求めるためどに，ユーザが不安を抱く場合も多かった．には，既知の三つの基準点に対する距離情報が必要である．

VRX905 は，弊社の長年にわたる信号処理の研究・開

そのため，従来は一般に，人の動きや環境の影響などで，発を通して完成した製品であり，この種のトラッカとし距離情報伝搬経路のうち一つでも遮断されると，その点ては唯一の国内メーカの製品である．弊社が持つ技術基の 3 次元座標を算出することができなかった．

盤から，超音波，画像，電波応用など，ユーザの特注的

これに対して VRX905 は，超音波の伝搬時間に加えなニーズに柔軟に対応して，センサの機能を追加するこてその到来角度を同時に計測する事により，計測対象点となどもできる．

に対して 1 箇所あるいは 2 箇所の基準点での観測情報により，その点の 3 次元位置もしくは予測エリアを計測す

3．機能 / 仕様
VRX905 の機能 / 仕様を表 1 に示す．

る事ができる．これは，受信側での超音波の振幅・指向特性や，伝播距離に対する受信波形などを，事前確率分布関数としてベイズの定理に適応させることによって実4．計測方法について現した．実際には，超音波伝播時間と到来角度，信号波

4.1 構成・概要

形分布，さらに計測平均値，分散値を計測し，これらをVRX905 は，本体上 4 箇所の受信センサ部に，それぞ統合して，対象点の 3 次元位置を求める．位置出力値にれ 2 個の超音波受信センサを搭載している．これにより，は確からしさも付加して，確率的な処理も可能である．

ある計測対象点に対して，最大 4 箇所の基準点における48

JVRSJ Vol.9 No.2 June, 2004

製品紹介 2113
49

1 VRX905
表の機能 / 仕様
表１：
ＶＲＸ９０５の機能／仕様

項 目
計測内容

機 能 ／ 仕 様
３次元座標位置計測： Ｘ，Ｙ，Ｚをｍｍ単位で計測
エリアセンサ機能： 移動体の方向，距離
オプション： 方位，傾き，加速度，人体センサ，照明など
受注生産： 環境情報（光・音・温度・湿度・圧力など），身体情報（人の振舞い・脈拍・発汗・脳波など）のセンサ，超音波・電波・画像応用，生活モニターなどのプラットホームシステ
ム構築． 移動位置情報や地図情報を用いた制御システム，新たな計測方法の提案・実現，センサネットワークシステムの構築など．

位置センサ
計測精度

センサ数 ３個 （ワイヤレス） オプションにて追加可能
精度：±５ｍｍ 分解能：１ｍｍ 測定周期：１００ｍＳｅｃ （位置センサ数による）

計測範囲

２×２×３ｍ～４×４×３ｍ（設置状態，環境により異なる）
受注生産：２０×２０×５ｍ（例）
形式： RS-232C
オプション： RS-422, RS-485, USB, LAN
通信速度： １１５．２Ｋｂｐｓ オプション： 250Kbps
伝送距離：１０ｍ
オプション：最大 1Km
照明器具の取り付け感覚． 吊り下げひもは，長さ調整可能

インタフェース
本体の設置

注意：改良の為予告無く変更する場合があります
注意：改良の為予告無く変更する場合があります

4.5 エリアセンサ

超音波伝搬時間と到来角度を計測することができる．

人やロボットなどの移動・作業動作監視やセキュリテ
イなどで，必ずしも 3 次元座標位置計測を必要としない

4.2 計測タイミング
本体上の受信センサ部から制御信号が発せられると，場合もある．このような場合は，VRX905 では，必要に計測対象に取り付けられた位置センサ ( 超音波発信機 )応じて移動体の活動エリアセンサ機能と 3 次元座標位置群のうち，その制御信号に該当するセンサから超音波を計測機能を切り替え，併用して利用する事ができる．ま

発信する．これを受信センサにて観察する．

た，こうした機能は，人の作業モニタや自律ロボットな位置センサは，その実際の使用時には，人の動きや環どの移動機械システムでも，移動位置の確認・安全な地境の影響を受けるため，必ずしも制御信号を受信できる図情報取得の計測手段として有効であると思われる．とは限らない．これに対処するために，各位置センサに
5．応用

は，常に自分自身の制御信号周期を学習する機能を搭載している．
規定時間内に制御信号を受信できない場合は，今後は，VRX905 の基本機能である 3 次元座標位置計

各位置センサは自律的に超音波信号を発信する．また，測に加えて，ワイヤレスによる方位・加速度・傾きなど制御信号を規定回数受信しない場合は，その動作を停止の運動情報や，音・光・温度などの環境情報，人の振舞し，パワーセーブモードに入る．

い・脈拍・発汗・脳波などの身体的情報計測などの機能を充実させる予定である．
3 次元座標位置と他の情報を融合する事で，3 次元画

4.3 3 次元座標位置の算出方法本体上の四つの受信センサのうち，ある位置センサ ( 超像表示用トラッカ，医療作業モニタ，セキュリテイ，環音波発信機 ) から発せられた超音波を最も早く検出した

境モニタ，RF-ID タグ，在庫管理，人体・作業・生活モ

受信センサと，それに隣接・対角の位置関係にあるセンニタなど，新たな応用展開が期待される．

サの受信波形の状態と，過去の受信状態などから，最適な 3 次元座標位置算出方法を動的に選択して計算する．

6．おわりに算出方法としては，(1) 現在の 1 箇所あるいは，2 箇所，3 次元トラッカ VRX905 によって，3 次元座標情報を3 箇所の受信センサにおける計測情報 ( 伝搬時間と到来手軽に扱えるようになる．これを元にして，VR 分野や，角度 ) と，過去の計測情報で算出，(2) 欠けたデータを新たな計測・制御分野，センサネットワークなどの用途他の受信センサの計測値から推測・補間して算出する，開拓と発展に貢献したいと考えている．などがある．
【問い合わせ先】
4.4 計算処理の高速化

株式会社

受信センサにおける受信信号を 2 値化したパルス幅のエミール電子開発舎

坂田明久

分布を確率密度として捉えることにより，概略の伝搬距

神奈川県相模原市相模台 5-6-1

離情報を得る事ができる．VRX905 では，距離と到来角

TEL：042-749-3256に該当する範囲だけの座標計算をすることで，計算処理

E-mail：emile@venus.dti.ne.jpの高速化を実現した．

49