Below]ドローンやロボットシステムはどのように機能すると思いますか?ドローンやロボットを動かす物理的な仕組み(オムニホイール、モーターとプロペラ、四肢四肢運動など)についてではなく、これらのシステムがさまざまなセンサーを通じて周囲の状況や移動できる場所、移動できない場所を視覚的に確認および認識できるようにする技術について詳しく説明します。その技術の名前はSLAM。ドローンやロボットに欠かせない技術「SLAM」とは?ドローンやロボットは、SLAMを搭載しているおかげで、スペースを移動することができるのです。SLAMとは一体何なのでしょうか。Localization(ローカライゼーション)とは、身の回りの環境に応じて自分の位置を定める能力のこと、Mapping(マッピング)とは、周囲にあるものと自分との関係性を把握するプロセスのことを指します。あれ?自分と周囲環境の関係性を計算することと、環境に応じて自分の位置を計算することは、英語でいうところの「チキン&エッグ」問題を引き起こすのでは?と思われたみなさん(※チキン&エッグ問題とは、鶏が先か、卵が先かという意味。原因と結果で、どちらが先かわからない状況をいいます。嬉しいから笑うのか、笑うから嬉しいのか、など)。実はご察しの通りなんです。この問題は意外と簡単に解決することができます。ロボットが「目を覚ます」とき、ロボットはまったく動いていません。したがって、ロボットは起動時に周囲環境をスキャンして、相対的な空間のデータセットを得ます。これによって、ロボットは座標(0,0)と表される基準点を作成します。この基準点は、マップの作成およびロボットの位置追跡を始める起点となります。ここで、SLAMの正式名称にもう1度注目してみましょう。SLAMのSは「Simultaneous(=同時)」の頭文字です。この「Simultaneous(=同時」は、ドローンやロボットのシステムを自律的に動かす上での重要なキーワードです。ドローンやロボットは単独でマッピングおよびローカライゼーションすることができますが、この段階ではまだ自律的とは言えません。マップがそれなりに大きくなったとき、あるいは完了したとき、ロボットがまずはマップして、その後にローカライズするとします。このマッピング状態では、ロボットは自ら動いて何かしらの目的を果たすことができません。ロボットはあくまでも障害物回避などの受動的なアプローチをとることしかできないことに加え、障害物が実際にどこにあるのかさえわかりません。マップが完成してローカライゼーションアルゴリズムが開始できるようになると、ロボットはマッピングされた環境において自身がどこにいるのかを把握できるようになります。残念ながら、何かしらの理由でロボットがマッピングされた範囲の外に出た場合、ロボットは迷子になってしまいます。一方で、ロボットが最初にローカライズしようとすると、ロボットが迷子になってしまうことは明白です。そのため、ドローンやロボットが一定の環境内を移動できるようにするための解決策として、SLAMシステムは重要な役割を果たしています。SLAMで使用されているLIDARセンサーとカメラセンサーSLAMシステムとは何か、なぜSLAMシステムが重要なのかについて理解したところで、SLAMシステムで一般的に使用されている2種類のセンサーを簡単にご紹介します。ご紹介するのはLIDARセンサー。基本的に、LIDARテクノロジーの背後にある概念は、光が放射されてから受信コンポーネントで反射されるまでの、光の移動距離を計算することです。距離とは、光の速度に光が移動した時間の半分を掛けたもの(光が放射されてから反射されるまでにかかる時間を測定するため)。次にご紹介するのはカメラセンサー。カメラセンサーのコンセプトは「三角測量」です。三角測量とは、とある地点(=ここでは地点Aと呼ぶことにします)で画像を撮影し、次に一定距離Xだけ移動し、そこの地点(=ここでは地点Bと呼ぶことにします)で別の画像を撮影することを指します。地点A、地点B、および移動した距離Xを用いることで、地点Aと地点Bの両方が存在する環境における、ロボットカメラから特定のオブジェクトまでの距離を計算できます。SLAMシステムと組み合わせてセットアップするにあたっては、どちらのセンサーを選んだとしても、最終的に実現できることは同じ。ロボットが特定の環境においてどの位置にいるのかを計算し、ロボットと相対して環境がどこにあるのかを計算することです。したがって、ドローンシステムやロボットシステムにSLAMを使用することで、目的達成のために自ら環境を移動することが可能となるのです。SLAMは、ユニットを拡張してドローンやロボットがより高次レベルのタスクを実行できるようにするにあたって最適な技術なのです。この記事を書いた人|ロバートサイギグではエンジニアとビジネスの両方を兼任するロバート。ニュージーランドと日本のハーフで、オークランド出身。ニュージーランド最大の国立大学であるマッセイ大学でメカトロニクス(機械工学と電子工学の合成語)を専攻で、C言語が得意。趣味はSF小説からギターまで多岐にわたる。最近ではサイギグのYouTube立ち上げを任されている。Entry2019-07-23狭所点検用小型ドローン「Elios」とは?特徴・スペック紹介さまざまな活用が期待されているドローン。ProモビリティIoT(ドローン、ロボット、自動運転車)にまつわる情報を発信していきます(運営元:PSYGIG株式会社)。Disruptのハッカソン受賞者等、世界トップクラスのエンジニアより、小ネタから最先端ニュースまで、モビリティIoT情報をお届けします。