LOAM: Lidar Odometry and Mapping in Real-time

Abstract — We propose a real-time method for odometry and mapping using range measurements from a 2-axis lidar moving in 6-DOF. The problem is hard because the range measurements are received at different times, and errors in motion estimation can cause mis-registration of the resulting point cloud. To date, coherent 3D maps can be built by off-line batch methods, often using loop closure to correct for drift over time. Our method achieves both low-drift and low-computational complexity with-out the need for high accuracy ranging or inertial measurements. The key idea in obtaining this level of performance is the division of the complex problem of simultaneous localization and mapping, which seeks to optimize a large number of variables simultaneously, by two algorithms. One algorithm performs odometry at a high frequency but low fidelity to estimate velocity of the lidar. Another algorithm runs at a frequency of an order of magnitude lower for fine matching and registration of the point cloud. Combination of the two algorithms allows the method to map in real-time. The method has been evaluated by a large set of experiments as well as on the KITTI odometry benchmark. The results indicate that the method can achieve accuracy at the level of state of the art offline batch methods. I

公共空間における移動サービスの実現に向けた知能化移動プラットフォームの開発

本研究は，自律移動パーソナルヴィークルによる多様な移動サービス研究を行うための移動プラットフォーム開発に関するものである．現在，多くの研究機関で自律移動システムの研究が行われているが，それが送迎サービス等の実用的な移動サービスアプリケーションの研究開発まで至った例は多くない．これは，それらの研究で利用されている市販の移動プラットフォームや研究用プラットフォームでは，移動サービスアプリケーションの研究開発が容易でないことが要因の一つとなっている．また個々のパーソナルヴィークルのロボット化技術やナビゲーション機能の研究成果が共有できていない面が有り，移動サービス研究に耐えうる移動プラットフォームが構築できていないことも一つの要因であると考えられる．本研究では，上記の問題を解決するため，様々な移動サービスアプリケーション開発が行え，様々な移動サービスに関する研究成果を利用することが可能な仕組みを持ち，さらに基本的なナビゲーション機能を備える「知能化移動プラットフォーム」のシステム構成を文献調査や事例研究により明らかにした．またそれに基づき実際に知能化移動プラットフォームを構築し，その有用性を実証するとともにその構築方法についても明示した．第二章では，知能化移動プラットフォームに求められるシステム要件を設定し，関連研究・文献調査(829件)・「つくばチャレンジ」などの実証実験の事例観察からシステム要件を満たす知能化移動プラットフォームのシステム構成を明らかにした．第三章では，提案したシステム構成について，背景で述べた問題点を解決する評価指標を設定し，関連する研究事例や市販の移動プラットフォームと比較することで優位性を示した．第四章では，提案したシステム構成に基づき，使用場面に応じた二つの知能化移動プラットフォームを開発した．一つ目として屋外での移動サービスを想定し，所属研究室でこれまで開発されてきた走行性能が高い電動カートをベースとしたプラットフォーム開発を行った．基本ナビゲーション機能には当研究室での共同研究成果を搭載した．動作検証を学内及びつくばロボット特区で行い約1㎞以上の自律走行能力を有していることを確認し，提案したシステム構成が有効であることを確認した．二つ目として屋内外でシームレスな移動サービスを想定して，屋内における移動性能を重視した車椅子ベースの知能化移動プラットフォームを開発した．上記と同様のコンセプトで開発し学内において同様の動作検証を行いその自律走行能力を確認した．第五章では，開発した知能化移動プラットフォームを用いた移動サービスに関する研究成果（文献11件）に関して，設定したシステム要件を満たす実装がどのようにそれらの研究実績に繋がった考察を行い，設定したシステム要件と提案したシステム構成が有効であることを確認した．本研究の成果は，様々な移動サービス研究に用いることのできる移動プラットフォームのシステム要件を明らかにし，その構築に有効なシステム構成を示したこと，および実際に移動プラットフォームを開発し，その有用性を実際に示したことである．またその開発過程で述べたハードウェア及びソフトウェアのそれぞれに関する実装そのものも有効な知見として述べた．上記の成果は，多くの研究機関が移動サービス研究に従事するにあたり移動プラットフォーム開発の指針とすることができ，今後，移動サービス実現に向けて該当分野の研究がより推進されることが期待できる．電気通信大学201