Photonic Edge 株式会社フォトニック・エッジ EN
ソリューションを探す無人協調車両・ドローン無線センシングによる位置推定・協調制御
R&D IN PROGRESS / UWB POSITIONING & FORMATION CONTROL

無線センシングによる位置推定・協調制御

カメラは遮蔽・照明・粉塵に弱く、屋内や構造物の陰ではGPSも使えません。しかしロボット同士の「位置関係」さえ分かれば、協調動作は成立します——当社は、無線(UWB)で位置関係を直接測り、カメラレス・GPSレスで複数ロボットの隊形維持・遮蔽追従・再整列を実現する協調制御の研究開発を進めています。位置推定の要素試作はすでに実データで動作しており、ロボット関連の展示会への出展を目指して開発中です。本ページは進行中の研究開発のご紹介です。

カメラレス・GPSレス見えなくても隊形を維持研究開発進行中・共同検討歓迎
01

原理 — UWBで「位置関係」を直接測る

HOW IT WORKS

ToF測距×AoA到来角で幾何的に位置推定

UWB(超広帯域無線)の短パルスを送受信し、ToF(Time of Flight)で距離をcmオーダーで測定。さらに複数アンテナの位相差から到来角(AoA)を推定し、距離と角度からタグの位置を幾何的に求めます。光学カメラと違って遮蔽物の裏でも電波は回り込むため、「見えない相手」との位置関係を保てるのが本質的な強みです。

  • ToF測距: cmオーダーの距離測定
  • AoA推定: アンテナ間位相差から到来角度を算出
  • 距離×角度から位置を推定——地図・カメラ・GPSに依存しない
UWBによる位置推定の仕組み。2つのResponderからのToF距離とAoA角度でタグ位置を幾何的に推定
UWBによる位置推定の仕組み。ToF(距離)とAoA(角度)からタグ位置を幾何的に推定します。
02

コンセプト — 「見えない空間」の協調判断

目指すのは、画像を認識するAIではなく、無線で得た位置関係から複数ロボットの動きを調整する「協調判断」です。判断は基地局側に集約し、ロボット側は軽い実行だけ——高価なエッジAI機を各ロボットに載せない構成を検討しています。

通常追従 設定距離を維持 遮蔽追従 見えなくても無線で追従 間隔回復 速度補正で距離を戻す 再整列 隊形を整え直す 通常追従へ復帰 サイクル継続 位置更新が不安定なときは、安全側(減速・停止)へ遷移。安全動作を常に最優先します。

検討中の協調動作モード遷移(構想)。遮蔽で「見えなくなった」ときこそ、無線センシングの出番です。

03

現在地 — 位置推定の要素試作が実データで動作中

NOW

試作GUIによる実測位置推定

市販のUWBモジュール(評価キット)を用いて、ToF測距・AoA推定・位置推定・可視化までを統合した試作GUIを開発し、実データでタグ位置の推定が動作しています。右のアニメーションは実際の動作の様子で、2つの受信局からの距離・角度からタグ位置(緑)を推定し、基準位置(×)と比較しながら移動を追跡しています。

  • 市販UWBモジュールで試作——ハードは既製品、価値はソフトウェアに集約
  • 測距・角度推定・位置解と可視化を1本のGUIに統合
  • 次のステップは移動ロボットへの搭載と協調制御の実装
開発中の統合GUI。2つの受信局からの距離・角度により、移動するタグの位置を実データでリアルタイム推定している様子
開発中の統合GUIの動作(実データ)。推定位置(緑)が基準位置(×)に追従し、移動軌跡を捉えています。
NOW 要素試作の動作確認 UWBによる測距・AoA・位置推定と統合GUIが実データで動作。位置精度・更新の安定性を評価中です。
NEXT ロボット搭載・協調制御・展示会へ 移動ロボットへの搭載、隊形維持・遮蔽追従の協調制御を実装し、ロボット関連の展示会への出展を目指します。
CONTACT 共同検討を歓迎します AGV/AMRの協調搬送、ドローンのGPSに頼らない位置センシングなど、応用のご相談・共同検討を歓迎します。

※ 本ページは進行中の研究開発のご紹介であり、仕様・構成は検討中のものです。「ハードは市販モジュールで固定し、位置推定・協調判断をソフトウェアで作り込み、書き換えて改良する」という進め方は、当社のソフトウェア定義の開発プラットフォームと同じ考え方です。

高周波関連に関するお困り事は、ぜひ当社にご相談ください。

受託研究・開発(業務委託)、計測装置の開発・製造、ソフトウェア開発、共同研究など、形態を問わず対応します。

お問い合わせはこちら