CCSE2019 TIS - 自律移動サービスロボットの地図とデータモデルの共通化への取り組み

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CCSE2019
2019.07.13
テクノロジー＆イノベーション本部
戦略技術センター松井暢之 @n_matsui
自律移動サービスロボットの地図とデータモデルの
共通化への取り組み

自律移動サービスロボットへ取り組むべき背景
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人口減少・超高齢化社会の到来
• 日本の労働力人口の減少は著しく、「現役世代」が「リタイア世代」を支える社会スキー
ムは限界となり、サービスロボットによる支援が必須。
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出展： https://data.oecd.org/pop/working-age-population.htm

サービスロボットの普及状況
• 2019年時点では、家庭用掃除ロボットやスマートスピーカー、パーソナルモビリティの導
入が中心で、実際の労働力の代替を担うところまで普及していない。
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出展：株式会社富士経済プレスリリース 2018.04 http://www.group.fuji-keizai.co.jp/press/pdf/180416_18036.pdf

自律移動サービスロボットによる物流クライシス対策
• 一方経済産業省は先日（2019/06/24）、「自動走行ロボットの社会実装に向け
た官民協議会」の準備会合を開き、物流業界でのサービスロボット導入を推進する姿
勢を示している。
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出展：経済産業省 https://www.meti.go.jp/shingikai/mono_info_service/jidosoko_robot/pre_001.html 出展： https://lnews.jp/2019/06/l0624402.html

自律移動と「地図」に関する課題
～層ごとに異なる「地図」の扱い
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自律移動する際に必票となる「地図」というモノ
• 車やサービスロボット等が自律移動するには、微妙に役割が異なる複数の「地図」が必
要となる
1. GoogleMapや構内案内図のような、自律移動するモノがどこにいて、どこに行くべ
きなのかをヒトが見て理解し指示するために用いる、いわゆる「地図」。
2. 自律移動するモノがどこをどう通って目的地に到達するか、大域的な経路計画を
立てるために必要となる「地図」。壁や障害物の情報、通るべき経路の情報等が
記載される。
3. 自律移動するモノが、自身と周囲の状況を観測し自己位置を推定するために作
る「地図」。LIDARやRGBカメラ等の外界センサー情報と、各車輪の回転数や加
速度など内界センサー情報をもとに、SLAM ※と呼ばれる技術を使って作られる。
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※: Simultaneous Localization and Mapping

• 各々の「地図」は表現形式が異なり、座標系も異なる
1. ヒトが見て理解できる地図
• ヒトが見て理解できる画像形式
• 世界測地系（緯度・経度） or 任意に定めた基底を持つ座標系
2. 大域的経路計画を立てるために用いる地図
• ロボットが理解しやすい形式（占有格子等）
• 任意に定めた基底を持つ座標系
3. SLAMで作成される地図
• 搭載するセンサーやSLAMアルゴリズムに応じた形式（点群等）
• ロボットが動き出した位置を原点とした相対的・局所的な座標系
• 外界センサーや内界センサー、採用するSLAMアルゴリズムが異なると、作成
された地図も異なるものになってしまう。
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各層の「地図」を重ね合わせ、各々の座標系を相互変換することができれば、
同機種であれ異機種であれ、同じ「座標」で自律移動サービスロボットを
扱うことができる
• 結局自律移動サービスロボットは、同じ場所を移動する場合でも、内部的には異なる
「地図」を作成しながら移動している。
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複数の自律移動サービスロボットを統合管理し「地図」を共有する
プラットフォームと、個々の自律移動サービスロボットの連携が、価値を生む

• 「地図」の重ね合わせのイメージ
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ヒトが見て理解できる地図
大域的経路計画用の地図
SLAMが作成する地図

自律移動と「データモデル」に関する課題
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自律移動サービスロボットとデータモデル
• 商用の自律移動サービスロボットで、その移動先の指示や現在位置の把握等が行える
APIを第三者へ公開している事例は少ない。
– セキュリティリスクへの懸念が高い（と思われる）。
– 現時点では、サービスロボットメーカーがAPIを開発運用するコストとビジネス価値が
釣り合わない（と思われる）。
• 一方、自社の自律移動サービスロボットを操作するための管理コンソールを、スマート
フォンやタブレット用アプリとして提供しているメーカーも多い。
– 手の届かない場所を自律的に走行しているサービスロボットに対して、遠隔で指示
や状況確認を行うニーズが高い（と思われる）。
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• 結局自律移動サービスロボットは、何らかのデータモデルを定めて、自身と運用管理シ
ステム間でデータの受け渡しをしている。
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ユースケースやハードウェアごとに組み合わせるパターンが異なるとしても、
送受信されるデータモデルの標準的な構成要素が共通化されていれば、
今後のAPI連携やデータの二次利用が容易になる
個々の自律移動サービスロボットのデータモデル構成要素の共通化と、
それらのデータを集めて統合して扱えるプラットフォームが、価値を生む

• 洗練化・精緻化と普及に向けた活動
– 官民の協議会等を通じた活動
• RRI（ロボット革命イニシアティブ協議会）
• DPC（一般社団法人官民データ活用共通プラットフォーム協議会）
– オープンソースへの貢献を通じた活動
• FIWARE Foundation
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• 例）本年度実証実験で用いる予定の自律移動ロボットの状態報告データモデル
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{
id: "mega_rover_01",
type: "mega_rover",
time: "2019-06-07T08:39:40.064+09:00",
mode: "navi",
errors: [],
pose: {
point: {
x: 3.402,
y: 1.015,
z: -0.002
},
angle: {
roll: -0.001,
pitch: 0.012,
yaw: 1.581
}
},
covariance: [
0.1, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0,
0.0, 0.1, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0,
0.0, 0.0, 1.798e+308, 0.0, 0.0, 0.0,
0.0, 0.0, 0.0, 1.798e+308, 0.0, 0.0,
0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 1.798e+308, 0.0,
0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.05
],
battery: {
voltage: 11.495
}
}

自律移動と「センサー」に関する課題
～有るけど無いモノ、無いけど有るモノ
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有るけど無いモノ、無いけど有るモノ
• 自律移動モビリティに搭載されているセンサーによっては、実際には存在しているのに見えない
モノがある
– 例） LIDARがガラスを透過してしまい、自動ドアが有るのに見えない
– 例） LIDARの照射角が合わないと、壁の出っ張りや用水路が有るのに見えない
• 現実には存在しているが、自己位置を推定する際には邪魔になるモノがある
– 例）降雪時にLIDARが雪に反射してしまい、周りが障害物だらけだと判断する
– 例）降雪時に雪だまりができ、壁だと思っていた部分の形状が変わって自己位置
が推定できなくなる
– 例）自身が知っている地図に無い物体を突然多数観測してしまった場合、地図の
重ね合わせに失敗して自己位置が推定できなくなる
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有るけど無いモノ、無いけど有るモノ
• 結局自律移動サービスロボットが観測可能な内外のセンサー情報と、事前に作成した
大域経路計画用の地図だけでは、うまく動けなくなることがある。
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自律移動サービスロボットが観測可能な情報だけでなく、視界外の様々な
センサーの情報や、事前に与えられたヒトの知見や機械学習データを
上手く活用することで、外乱の多い環境でもうまく自律移動することができる
個々の自律移動サービスロボットに対して、様々なセンサー情報や
事前の知見を与えることができるプラットフォームが、価値を生む

産学連携による共同研究とサービスロボットプラットフォーム
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会津大学との産学連携
• 会津大学情報システム学ロボット工学成瀬研究室との共同研究（2018～）
– 2018年度の共同研究テーマと実証実験
• 複数種類のサービスロボットによる訪問者の案内業務の代替
– 2018年11月6日～8日 @ 会津大学にて実証実験実施
– 一般参加者、学生等を含め、述べ82名が被験者として参加
– 2019年度の共同研究テーマと実証実験
• 在庫管理システムと自律移動配送ロボットを連携させたラストワンマイルの自動
化
– 2019年末 @ 会津大学内にて実証実験予定
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サービスロボットプラットフォーム RoboticBaseTM
• サービスロボットのプラットフォームとして開発し、コア部分をOSSとして公開
– https://github.com/RoboticBase
– FIWARE※ と Kubernetes を活用したプラットフォーム
– 今後研究開発の成果を（できる限り）取り込んで
OSSとして公開していく予定
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※）FIWAREとは：第7次欧州研究開発フレームワークにおいて、5年の歳月と3億€（約366億円）をかけて開発されOSS化された、IoTやSmartCity向けのプラットフォーム
興味がございましたら、ぜひスターをお願いします！

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