ロボットの迷子防止に -Gausium マーカーレス天井ビジョン定位システム

01. 従来の屋内測位手法の限界

屋内移動サービスロボットでは、GPSが衛星信号の損失により屋内環境ではうまく機能しないため、ナビゲーションにおいていかにロバストな定位を実現するかが常に中心的な課題となっています。

従来のレーザーを用いたSLAM（Simultaneous Localization and Mapping）システムは、高精度の定位を必要としない単純な環境では、確実に動作します。しかし、大型ショッピングモールやスーパーマーケット、工場などの複雑で動的な環境では、この方法は非常に限定的です。一晩で現場のレイアウトがものすごく変わったり、環境が空っぽで反射面がない場合、理論的にはレーザーデータだけでは現在の軌道と過去の地図の間に有効な制約が作れず、同じ場面を再訪したときにロボットが迷子になったり、物にぶつかったりしてしまうのです。

一方、一般的なビジョンベースのSLAMシステムは、高精度な位置特定を行うことができます。ロボットにカメラを搭載し、自然のランドマーク（壁、角など）や人工のランドマーク（QRコードなど）を認識して自己位置を特定する。デメリットとしては、ビジョンベースの手法は計算量が多く高価であること、照明の変化や環境の変化により信頼性が低くなることが挙げられます。

そのため、動的な環境を長時間往復する業務用床掃除ロボットでは、上記のような定位方式は信頼性が低く、定位システムのロバスト性がより高く求められます。

02. Gausium'sのソリューションです。マーカーレス天井ビジョンローカライゼーション

複雑で動的な屋内環境において信頼性の高い定位ソリューションを提供するために、Gausium は天井ビジョンベースの定位というソリューションを考え出しました。これは、ロボットに取り付けられた上向きカメラを使って天井の特徴を抽出し、マッピングと定位に利用するものです。なぜなら、屋内環境では、天井面は比較的単純で安定しており、動く人や物などの動的な干渉がないためです。

マーカーフリーのローカライゼーション

従来の天井ビジョンソリューションでは、天井に位置マーカーを設置する必要がありましたが、Gausium'の天井ビジョン定位システムでは、QRコードのような特別に配置された人工ランドマークを必要としないため、多くの時間と労力を節約することができます。Gausium が開発した特徴抽出アルゴリズムにより、ロボットはパイプ、照明、四角、曲線などの天井の視覚的特徴を識別し、それらを定位用の自然なランドマークとして使用することができます。また、一般的なビジョンベースのSLAMアルゴリズムにおける照明の変化に弱いという欠点を克服し、一日を通して様々な室内環境において正確な定位を実現することに成功しています。

地図の自動更新

ユーザーは、最初のスキャン時にマップの不完全さを気にする必要はありません。Gausium 天井埋め込み型ローカライゼーションシステムは、ロボットが作業している間、天井埋め込み型マップを自動的に維持します。ロボットが以前にカバーされていないエリアに移動すると、欠落していた部分が自動的にカバーされ、マップに追加されます。この利点は、Gausium のレーザーベース SLAM の長期的な位置決めとマッピングの仕組みに由来しています。

レーザーベース・システムとの統合

ロボットの汎用性と適応性を高めるため、Gausium は、天井のビジョンベースとレーザーベースの定位システムを統合する方式を考案しました。この2つのシステムは、独立して動作することも、連動して動作することも可能です。ロボットのタスクの間、ビジョンモダリティのシーンの知覚がレーザーモダリティの知覚と一致する限り、複雑でダイナミックな環境においてより高い精度の定位を提供するための制約が確立されることになる。

03. 高信頼性・拡張性・安全性

配備をさらに簡素化するために、Gausium は、天井ビジョンの位置特定システムを完全にフールプルーフにすることに成功しました。このシステムは、低価格の上向きカメラをGausium ロボットに後付けするだけで起動し、より広い範囲に簡単に拡張できる、まさにプラグ・アンド・プレイのようなシステムです。

天井ビジョンの定位システムは、以下のようないくつかのGausium ロボットモデルで大規模に実装され、成功を収めています。 Vacuum 40や Scrubber 50このシステムは、世界中の何千ものアプリケーションに、堅牢で安全、かつ信頼性の高い位置特定を提供します。ユーザーは、現場のレイアウトが変わるたびに地図を手動で更新する必要がなく、ロボットが一時的な障害物や新しいブースに遭遇することを心配する必要がなくなります。

についてGausium

Gausium (通称「Gaussian Robotics」）は、自律走行への情熱から2013年にEdward CHENGによって設立されました。SLAM（同時定位・マッピング）および統合ロボティクスソフトウェアのソリューションプロバイダーとしてスタートしました。現在、Gausium は、AI を搭載した自律型清掃ロボットおよびサービスロボットのリーディングソリューションプロバイダーとなり、現在、世界で最も包括的な業務用清掃ロボットのポートフォリオを有しています。現在、Gausium'の製品およびサービスには、商業用床清掃ロボット、屋内配送ロボット、およびドッキングステーション、クラウドプラットフォーム、アプリケーションソフトウェアなどの補助的な付属品が含まれています。