投稿者: 管理者

ロボットが周りの環境を認識するうえで重要な、ステレオカメラによるリアルタイムの距離測定を試しました。2つのレンズで人間の目のように奥行きを測る仕組みで、実際に動かしてみると、精度と反応の良さに驚かされます。

• PHASE距離測定
• CAMERAD-Robotics RDK ステレオカメラ
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ステレオカメラで距離を測る仕組み

ステレオカメラは、左右2つのカメラに映る「位置のずれ（視差）」を使って距離を求めます。

1. 少し離れた2か所から撮影する

   人間の右目と左目のように、左右に離れた2つのレンズで同じ物体を撮影します。この間隔をベースラインと呼びます。

2. 左右の画像のずれ（視差）を計算する

   手前にある物体ほど左右の画像での位置のずれが大きく、遠くにある物体ほどずれが小さくなります。

3. 三角測量で距離を求める

   ずれの大きさと、カメラ間の距離・焦点距離から、物体までの距離（深度）をリアルタイムで計算します。

使用したカメラの特徴

今回は、シングルボードコンピュータやロボット開発キットと相性の良い D-Robotics RDK ステレオカメラモジュール（GS130WIなど）で検証しています。

• FEATURE 1
  

  グローバルシャッター

  移動中のロボットや動く物体を撮っても画像がゆがみにくく、正確に撮影できます。

• FEATURE 2
  

  高速・高解像度

  高いフレームレートで視差を計算でき、なめらかな距離マップが得られます。

• FEATURE 3
  

  IMU（慣性計測装置）を内蔵

  加速度や角速度も同時に取れるため、自己位置推定と地図作成（SLAM）や自律走行の制御に向いています。

実際に距離を測ってみた

ステレオカメラをセットアップし、目の前の障害物や壁までの距離をリアルタイムで測定・表示させてみました。

カメラの映像から深度マップをつくると、手前の物体と奥の背景が色の濃さではっきり分かれ、指定した位置までの距離がリアルタイムで更新されていきます。超音波センサーやLiDARと違い、2Dの画像と3Dの距離情報を同時に取れるのが、ステレオカメラのいちばんの強みだと実感しました。

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開発を進めている6輪駆動（6WD）草刈りロボットの「画像認識テスト」の様子をご紹介します。強い足回りで走って刈り取るだけでなく、カメラの映像から障害物や刈り取るエリアを判断し、安全に自律走行させるための大切なステップです。

• PHASE画像認識テスト
• SENSORカメラ
• VIDEO動画 1本

画像認識テストの動画

実際のフィールドで、カメラを使った認識テストを行っている様子です。

草刈りの自動化で、画像認識が担う役割

広い敷地や複雑な不整地で草刈りロボットを自律走行させるため、カメラによる認識は次の役割を担います。

• ROLE 1

  障害物や人の検知

  石や立ち木、作業中の人や小動物などをリアルタイムで見分け、ぶつからないよう回避や自動停止を行います。

• ROLE 2

  刈り取りエリアの判別

  草が茂っている場所と刈り終えた場所、走れない場所との境目を、映像から見分けます。

• ROLE 3

  自律走行との連携

  カメラから得た奥行き（深度）の情報や物体の認識結果を制御ボードに送り、走行ルートの計画に役立てます。

仮組みした6輪駆動の草刈りロボットについて、足回りの動きをチェックしました。その様子を動画でご覧ください。

• PHASE足回りチェック
• ROBOT6輪駆動 草刈りロボット
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足回りチェックの動画

足回りの仕組みについては仮組みの記事で、この後の走行の様子は走行テストの記事で紹介しています。