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オドメトリとは、モーションセンサーからのデータを用いて、時間経過に伴う位置の変化を推定する手法です。ロボット工学においては、一部の脚式ロボットや車輪式ロボットが、出発地点からの相対的な位置を推定するために用いられています。この手法は、速度測定値を時間経過にわたって積分して位置を推定するため、誤差が生じやすい傾向があります。オドメトリを効果的に使用するには、ほとんどの場合 、迅速かつ正確なデータ収集、機器の校正、そして処理が必要です。
オドメトリという言葉は、ギリシャ語のodos (「ルート」を意味する) とmetron (「測定」を意味する) から構成されています。
例
ロボットの車輪または脚の関節にロータリーエンコーダが搭載されているとします。ロボットはしばらく前進した後、どれくらいの距離を移動したかを知りたいと考えます。車輪の回転距離を計測し、車輪の円周がわかれば距離を計算します。
列車運行においてもオドメトリは頻繁に利用されます。通常、列車は線路上の固定センサーを通過することで絶対位置を取得しますが、オドメトリは列車がセンサー間を通過する際の相対位置を計算するために使用されます。
より洗練された例
単純なロボットに、前進または後進可能な2つの車輪があり、互いに平行に配置され、ロボットの中心から等距離にあるとします。さらに、各モーターにはロータリーエンコーダが備わっており、どちらかの車輪が床面に沿って1「単位」前進または後進したかどうかを判断できます。この単位は、車輪の円周とエンコーダの分解能の比として定義されます。
右車輪が静止したまま左車輪が1単位前進すると、右車輪が支点となり、左車輪は時計回りに円弧を描きます。距離の単位は通常非常に小さいため、この円弧を直線と仮定することで近似できます。したがって、左車輪の元の位置、左車輪の最終位置、そして右車輪の位置は三角形を形成し、これをAと呼びましょう。
また、中心の元の位置、中心の最終位置、そして右車輪の位置は三角形Bを形成します。ロボットの中心はどちらの車輪からも等距離にあり、右車輪で形成される角度を共有するため、三角形AとBは相似三角形です。この状況では、ロボットの中心の位置の変化量は 1/2 単位です。この変化の角度は正弦定理を用いて決定できます。
参照
外部リンク
- 「PIDベースの技術を用いた競合的オドメトリと推測航法」シアトルロボティクス。 2016年4月17日閲覧。
