水中ロボットの自動嵌合制御のための発光次元マーカーを用いた光環境適応特性を有する3次元空間認識手法

戸田雄一郎; 中村翔; Hsu Horng-Yi; 見浪護

文献

J-GLOBAL ID：202102275424646234 整理番号：21A1336158

水中ロボットの自動嵌合制御のための発光次元マーカーを用いた光環境適応特性を有する3次元空間認識手法

Robustness verification of 3D pose estimation adaptive against lighting and turbid underwater varieties with active 3D marker and docking experiment in real sea

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資料名：
巻： 32 ページ： 177-192(J-STAGE) 発行年： 2020年
JST資料番号： G0242B ISSN： 1880-3717 資料種別：逐次刊行物 (A)
記事区分：原著論文発行国：日本 (JPN) 言語：日本語 (JA)

水中電池再充電システムの開発を目的として,ステレオビジョンベースの視覚サーボと3Dマーカを用いた水中ロボットの自動ドッキングを研究してきている。ドッキング機能は,電池再充電だけでなく,情報伝送のような他の先進アプリケーションに対しても重要な役割を果たすと思われる。ステレオビジョンベースの3D姿勢(位置と方向)実時間測定システムから成る提案システムの実用性を検証するために,光ドッキングシステムを提案し,実際の海上実験を行なった。しかし,提案されたシステムは,刻々と変化する自然光環境で認識方法が3Dマーカーを失ったため,夕暮れや混濁した環境でのドッキング操作に失敗することがああった。本論文では,照明変化に対するロバスト性を改善するための新しい適合度関数を提案した。ロバスト性を改善するために,まず,照明と混濁品種における水中機の実時間3D姿勢における推定の困難さを克服するために,色(HSV)と輝度評価から成る適合度関数を提案した。第2に,モデルのすべてのカラーボールがカメラ画像の実際の3Dマーカーと重なる場合に評価値を増やすヒューリスティックルールを追加することにより,適合度関数を変更して感度を向上させている。このアプローチにより,ドッキングシステムを,刻々と変化する自然光環境に適用して,ドッキング操作の成功率を高めることができる。第3に,変化する照明環境に適応する提案した適合度関数の有効性を屋外プール環境で確認した。最後に,提案されたドッキングシステムは,実際の海で昼間から日没まで照明条件が変化する混濁環境で,繰り返しドッキング実験を成功させることにより,照明環境の種類に対してロバストであることが確認されている。(翻訳著者抄録)

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ロボットの運動・制御 , 光学情報処理

引用文献 (18件)：

1) Park, J-Y., Jun, B-H., Lee, P-M. and Oh, J.: Experiments on vision guided docking of an autonomous underwater vehicle using one camera, Ocean Engineering, Vol. 36, No. 1, pp.48-61, 2009.
2) Palomeras, N., Penalver, A., Massot-Campos, M., Vallicrosa, G., Negre, P.L., Fernandez, J.J., Ridao, P., Sanz, P.J., Oliver-Codina, G. and Palomer, A.: I-AUV docking and intervention in a subsea panel, Proceedings of 2014 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (2014), pp.2279-2285.
3) Ishii, K., Sonoda, T., Nakanishi, R., Kawashima, S. and Hidaka, S.: Research on docking control of autonomous underwater vehicle, ROBOMECH2015 in Kyoto, 2A2-D06, 2015 (in Japanese). 石井和男, 園田隆, 中西亮汰, 河島晋, 日高翔太, 自律型水中ロボットのドッキング制御に関する研究, ロボティクス・メカトロニクス講演会2015, 2A2-D06, 2015.
4) Yazdani, A. M., Sammut, K., Yakimenko, O., and Lammas, A.: A survey of underwater docking guidance systems. Robotics and Autonomous Systems, Vol. 124, pp. 1-21, 2020.
5) Yanou, A., Ohnishi, S., Yonemori, K., Ishiyama, S., Fujimoto, K. and Minami, M.: Position and orientation control of underwater vehicle system by visual servoing, Sixth SICE Symposium on Computational Intelligence, 2014 (in Japanese). 矢納陽, 大西祥太, 米森健太, 石山新太郎, 藤本勝樹, 見浪護: ビジュアルサーボによる水中ロボットの位置・姿勢制御, 第6回コンピューテーショナル・インテリジェンス研究会, 2014.

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