フラウンホーファー・インスティテュートIOSB（Fraunhofer Institute IOSB）とSBG Systemsの共同プロジェクト
フラウンホーファー研究所は、ドイツを代表する著名な研究機関であり、幅広い科学分野で革新的な技術を切り拓いてきた先駆的存在です。
「大規模な自律型ロボットは、近い将来、建設業界に革命をもたらし、その効率性と革新性を大きく変えることでしょう。」| SBG Systemsのマーケティング部長、Florian OLLIER
フラウンホーファー研究所は、ドイツを代表する著名な研究機関であり、幅広い科学分野で革新を牽引してきた先駆的存在です。76の研究所からなる広大なネットワークの中でも、フラウンホーファー光学・システム技術・画像解析研究所IOSBは、自律型移動ロボットシステム分野での先駆的な研究で知られています。
このケーススタディでは、フラウンホーファーIOSBとSBG Systemsの共同研究に焦点を当て、当社の慣性航法システム（INS）を自律型建設車両に統合した取り組みについて紹介します。
建設技術の再定義
自律システムは、人間にとって危険、困難、または単調な作業を代替する不可欠な存在になりつつあります。
フラウンホーファーIOSBの自律ロボットシステム研究グループは、自律型建設車両の開発を専門としており、未整備地で作業する油圧ショベルから、掘削した土を建設現場の外へ運び出すためのダンプトラックを牽引するユニモグ（Unimog）まで、幅広いタイプの建設用ロボットを研究しています。
自律走行車両は、自らの周囲環境を認識し、3Dマップを作成して自己位置を特定する必要があります。そのために、さまざまなセンサーから得られるデータを用いて、環境内でどのように移動すべきかを判断します。
誇りある共同研究
建設車両の真の自律化を実現するには、高精度で信頼性の高いセンサーが不可欠です。これらのセンサーは、環境認識、マッピング、ナビゲーションのために、リアルタイムでデータを提供する必要があります。
フラウンホーファーIOSBは、自律建設車両の能力を高めるため、高性能な慣性センサーを提供できるパートナーを必要としていました。
私たちは、革新で知られる権威あるフラウンホーファー研究所との共同研究を誇りに思っています。フラウンホーファー IOSBは、複数のプラットフォームにおいて、当社の製品を採用しています。
導入事例
注目すべき応用例として、当社のEkinox慣性センサーを統合した自律型掘削機があります。この掘削機は、土砂を除去する作業を自動で行うことができます。
Ekinoxは、車両の動きや姿勢データを取得する上で重要な役割を果たし、環境のリアルタイムマッピングを可能にしました。
このデータは、フラウンホーファーの研究者が開発した高度なアルゴリズムと組み合わさり、精密な環境認識、マッピング、ナビゲーションを実現しました。
結果
- 自律掘削／土砂除去：SBG SystemsのEkinox Microを搭載した掘削機は、土砂除去作業において高い自律性を発揮しました。慣性センサーの高精度と高信頼性が、非構造化環境下でも車両が自律して作業できる能力に貢献しています。
- バレルの回収：自律型掘削機は、柔軟性も示し、バレルの回収作業にも対応しました。作業エリア内でさまざまなタスクを実行可能です。
- ウニモグ（Unimog）作業：フラウンホーファーIOSBは現在、土砂を建設現場から運搬するダンプトレーラーを牽引するロボットへのウニモグ改造を進めています。SBG Systems の慣性センサーは自律化の中核として機能し、作業の効率性と安全性の向上が期待されています。
纏めますと
フラウンホーファーIOSBとSBG Systemsは、高度なセンサー技術と研究が大きな進歩を生むことを実証しています。また、このパートナーシップは、イノベーションが技術の成長に与える影響を浮き彫りにしています。
先進的なIMUを自律型建設機械に統合することで、既存マシンの性能が向上するだけでなく、将来の自律ロボティクスのブレークスルーへの道も開かれます。フラウンホーファーIOSBとSBG Systemsは、自律技術の限界を押し広げるために協力しています。
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ご質問はありますか？
FAQセクションへようこそ！ここでは、紹介するアプリケーションに関するよくある質問への回答を見つけることができます。さらに、適切な回答が見つからない場合は、サポートについて直接お問い合わせください。
ペイロードとは何ですか？
ペイロードとは、基本的な機能を超えて、車両（ドローン、船舶など）が意図された目的を果たすために搭載する機器、デバイス、または材料を指します。ペイロードは、モーター、バッテリー、フレームなど、車両の動作に必要なコンポーネントとは別です。
ペイロードの例:
- カメラ：高解像度カメラ、サーマル イメージング カメラなど
- センサー：LiDAR、ハイパースペクトルセンサー、化学センサーなど
- 通信機器：無線機、信号リピーターなど
- 科学機器：気象センサー、エアサンプラーなど
- その他の特殊機器
GNSS後処理とは何ですか？
GNSSポスト処理（PPK）は、GNSS受信機で記録された生のGNSSデータ計測値をデータ取得後に処理する手法です。これらのデータは、他のGNSS計測ソースと組み合わせることで、最も困難な環境下でも、そのGNSS受信機に対して最も完全で正確な運動学的軌跡を提供できます。
これらの他のソースとしては、データ取得プロジェクトの場所またはその近傍にあるローカルGNSS基地局や、通常は政府機関や商用CORSネットワークプロバイダーが提供する既存の常時稼働リファレンスステーション（CORS）などが挙げられます。
Post-Processing Kinematic（PPK）ソフトウェアは、無料で利用できるGNSS衛星の軌道およびクロック情報を使用して、精度をさらに向上させることができます。PPKを使用すると、使用される絶対的なグローバル座標参照フレームデータムにおけるローカルGNSS基地局の正確な位置を特定できます。
PPKソフトウェアは、エンジニアリングプロジェクトを支援するために、異なる座標参照系間の複雑な変換もサポートできます。
言い換えれば、補正を利用できるようにし、プロジェクトの精度を高め、ミッション後のサーベイまたは設置中のデータ損失やエラーを修復することもできます。
INSは外部補助センサーからの入力を受け入れますか？
当社製の慣性航法システムは、エアデータセンサー、磁力計、走行距離計、DVLなどの外部補助センサーからの入力を受け入れます。
この統合により、特に GNSS が利用できない環境において、INS は非常に汎用性が高く、信頼性が高くなります。
これらの外部センサーは、相補的なデータを提供することで、INSの全体的な性能と精度を向上させます。
IMUとINSの違いは何ですか？
慣性計測ユニット（IMU）と慣性航法システム（INS）の違いは、その機能と複雑さにあります。
IMU（慣性計測ユニット）は、加速度計とジャイロスコープで測定された、車両の線形加速度と角速度に関する生データを提供します。ロール、ピッチ、ヨー、およびモーションに関する情報を提供しますが、位置またはナビゲーションデータを計算しません。IMUは、位置または速度を決定するための外部処理のために、動きと姿勢に関する重要なデータを中継するように特別に設計されています。
一方、INS（慣性航法システム）は、IMUデータを高度なアルゴリズムと組み合わせて、車両の位置、速度、および姿勢を時間経過とともに計算します。センサーフュージョンと統合のために、カルマンフィルタリングなどのナビゲーションアルゴリズムを組み込んでいます。INSは、GNSSなどの外部測位システムに依存せずに、位置、速度、および姿勢を含むリアルタイムのナビゲーションデータを提供します。
このナビゲーションシステムは、包括的なナビゲーションソリューションを必要とするアプリケーション、特に軍用UAV、船舶、潜水艦など、GNSSが利用できない環境で一般的に使用されます。
MEMSとはどういう意味ですか？
MEMS（Micro-Electro-Mechanical Systems）とは、微小電気機械システムの略です。微細加工技術を用いて、機械要素、センサー、アクチュエータ、電子回路を共通のシリコン基板上に集積した小型デバイスを指します。MEMSは、チップ上に構築された微小な機械要素であり、顕微鏡レベルで検知、制御、作動させることができます。IMU、圧力センサー、マイクロフォン、加速度計、ジャイロスコープ、医療機器、自動車システムなどに幅広く使用されています。