重藤李佳子さんがGPS/GNSSシンポジウム2023にて学生最優秀研究発表賞を受賞

【研究内容】

米国主導のアルテミス計画をはじめ、月面拠点開発に関する研究活動が近年において活発化しています。月面は地球上と違い、宇宙放射線や大きな温度差など、人体への負荷が極めて大きいため、月面拠点開発においてはロボット利用が望ましく、遠隔施工や無人建設の技術開発が推進されています。また、地球から月面へ1kgの物資を運搬するために1億円のコストがかかるため、月面での施工は手戻りをなくすことが必須であり、デジタルツインの適用による綿密な施工シミュレーションが必要です。

月面拠点開発に関する研究活動と並行して、国内ではi-Constructionの取り組みが進められています。無人建設技術の開発は、施工の省力化や人手不足の解消のために推進されており、この取り組みの中で、Simultaneous Localization and Mapping（SLAM）やStructure from Motion and Multi-view stereo（SfM/MVS）などの画像計測による点群の取得と利活用に関する技術開発が進んでいます。しかしながら、現在の月面は、拠点開発における施工や地図作成に必要な測量用基準点は未整備であるとともに、3D計測で必要となるGNSSもありません。さらに、月の表面はレゴリスと呼ばれる堆積物で覆われており、画像特徴や形状特徴が乏しく、月面においては、従来型の画像計測手法やSLAMの適用は難しいです。

そこで本研究では、標識設置型LIDAR-SLAMの適用による測量手法の検討とStructure from Motion and Multi-view stereo（SfM/MVS）点群に対してLiDAR-SLAMで取得した標識位置を利用することでスケール情報を付与する手法（LiDAR-SfM/MVS）を提案しました。月面環境を模擬したフィールド（JAXA　相模原キャンパス宇宙探査実験棟）での実証実験を実施し、提案手法を検証しました。複数の赤色球体標識をフィールド上の複数位置に散布し、開発した3D計測システムを搭載した自律クローラ型ロボットで走行計測し、LiDAR-SLAMや画像計測にとって劣悪な模擬月面環境においても、提案手法によって色付き高密度点群を取得できることを確認しました。現在は、月面測量ローバの開発を軸として、提案手法の改良とともに、土質・地盤調査ツールとの同時計測システムの開発と検証に取り組んでいます。