キャスタ型オドメータの一部のエンコーダに発生する異常値の影響を抑制した移動ロボットの速度推定

摘要

近年，屋内での利用を目的とした移動ロボットの研究が盛hに行われている．それらのロボットを自律制御する際には，ロボットの位置や姿勢，速度などの情報が必要であり，それらの情報は，制御精度の観点からロボットの状態として推定される．本研究では，Fig.1に示すキヤスタ機構を有するオドメータを測定器として用いる．このオドメータには，2つのエンコーダが内蔵されており，1つのオドメータで搭載対象の走行距離と方向角が測定可能である．また，キャスタ機構によりFig.2に示すような全方向への移動が可能なロボットの動作に対応できる．これらの特徴から，このオドメータを2台用いることで移動ロボットの速度推定が可能となる．過去の研究では，多くの推定手法がこのオドメータに適用された．その中で，このオドメータを段差やスロープなどによって路面が凹凸となっている環境で利用することに着目する．このような環境下でこのオドメータを用いる場合に，主に2つの状況が問題となる．1つ目は，段差などが直接オドメータに接触する状況である．2つ目は，移動ロボットが路面の凹凸によって浮上し，オドメータが測定不能になる状況である．その際に，オドメータの測定値には急激な変化や真値との誤差が発生する．また，これらの値を用いて速度推定を行う場合に，推定精度が低下する．よって，凹凸のある路面での利用を考えた場合には，測定値の急激な変化と測定不能時の真値との誤差の影響を抑制した推定手法が必要となる．本稿では，このような値を異常値と呼ぶ．