Navigation

Tele-Navigation System

It is a study on remote operation for planetary exploration rover.
Rover can run safety in environment where people cannot enter by the autonomous system.
Explaining the autonomous system during running in this page.
図:自律走行の様子

オペレータの指定した次の目的地に向かって自律的に軌道を生成し, 走行を行います.
走行中, 計測誤差によって経路が破綻しない様, 軌道補正より常に安全な軌道を確保しています.

研究背景

探査ローバの移動において,通信時間遅れや通信容量などに制限が存在する中,詳細に,且つ広範囲に渡ってオペレータの意図するままに探査ローバを動作させる必要があります.
このため,探査ローバから逐次検束される周囲環境データによって状況を把握し,遠隔操縦により安全で効率的に走行させるシステムの構築が求められています.
しかし,探査ローバとオペレータがコミュニケーションを行う上で,多くの障害があります.

探査ローバとオペレータ間の通信容量が十分確保できないため, 通信速度が遅くなります.
また,通信時間遅れが存在するため操縦はより難しい状況になります.
このため,システムの知能化と人間との協調支援が重要な要素となります.

研究目的

手動型の遠隔操縦システムに自律機能を付加し,探査ローバ走行時に可能な限り,地上との通信を要しないシステムを目指します.
これにより,探査ローバと人間が相補し合える遠隔操縦システムを構築します.

研究内容

一般に,ローバを操縦する場合,操縦者は受信された環境データに基づき,走行軌道を検討し,最適な経路をローバに送信します.
受信後,ローバはその経路に沿って走行を開始しますが,環境マップにはオクルージョン(死角)問題が存在するなど完璧ではなく,新たな障害物の発見や,車輪の滑りによる指示軌道の破綻などの問題に直面します.
すなわち経路の信頼性はその長さに応じて低下することになります.

これらの問題に対応するため,人の判断と自律機能による協調型遠隔操縦システムの検討を行っています.
本システムでは自律機能として,軌道補正システム自律走行経路計画の研究が行われています.
  • 軌道補正システム
  • 周囲環境データに乗る計測誤差等により,指示軌道が障害物に衝突してしまうことを避けるために,走行中に取得される最新の周囲環境データとオペレータが指定した際の環境データの差異を環境の歪みと捉え,写像行列を用いて指示軌道を最新の環境マップに適応させるシステムです.
  • 自律走行経路計画
  • 走行中において新たな障害物に対応するために,拡張DEMと呼ばれる地形評価マップを基に自律軌道を得ます.
    オペレータが指定した経路に沿って走行をしつつも,新たな障害物が侵出してきた場合には緊急回避をすることができるための機能です.

人間機械協調型遠隔操縦システムの流れ

Human Machine Cooperative Tele-driving System Flow

  • Global Path Planning(human)
  • the operator creates any desired path as a sequence WPs
  • Local Path Planning(machine)
  • the adoption of Laplace Potential Method between adjacent WPs
  • Global Path Compensation - CDC(machine)
  • Compensating to WP by using the latest measurement data that automatically