
SLAM (Simultaneous Localization and Mapping)
SLAM(自己位置推定と地図作成)
SLAMとは、ロボットや自動搬送装置が周囲の環境を認識しながら、自分の位置を推定すると同時に地図を作成する技術です。
Simultaneous Localization and Mapping の略で、LiDAR、カメラ、IMU、エンコーダなどのセンサ情報を統合して、未知環境でも自律移動できるよう にします。
AGV、AMR、自動運転、ドローン、サービスロボット、スマートファクトリーなどで使用され、近年の自律ロボット技術の中核となるアルゴリズムです。
■イメージ
センサ → 環境認識 → 地図作成
↓
自分の位置推定
※地図と位置を同時に作る。
■SLAMで行うこと
◆機能 | ◆内容 |
地図生成 | Mapping |
自己位置推定 | Localization |
障害物検出 | Obstacle |
経路生成 | Path |
自律移動 | Navigation |
※自律移動の基本。
■使用されるセンサ
◆センサ | ◆役割 |
LiDAR | 距離 |
カメラ | 画像 |
ステレオ | 深度 |
IMU | 姿勢 |
エンコーダ | 移動量 |
※複合使用。
■SLAMの種類
◆種類 | ◆内容 |
LiDAR SLAM | 高精度 |
Visual SLAM | カメラ |
RGB-D SLAM | 深度 |
Graph SLAM | 高精度 |
EKF SLAM | 古典 |
※用途で選ぶ。
■処理の流れ
センサ取得 ↓ 特徴抽出 ↓ 位置推定 ↓ 地図更新 ↓ 経路生成
※リアルタイム処理。
■製造業での用途
◆用途 | ◆内容 |
AMR | 自律移動 |
AGV | ナビ |
倉庫ロボ | 搬送 |
ドローン | 点検 |
工場DX | 地図 |
清掃ロボ | 自律 |
※移動ロボ必須。
■AGVとの違い
◆項目 | ◆AGV | ◆SLAM |
磁気 | 必要 | |
マーカ | 必要 | |
地図 | 固定 |
◆項目 | ◆SLAM |
マーカ不要 | |
自己位置 | |
柔軟 |
※AMRで多い。
■SLAMとデジタルツイン
SLAM → 地図 ↓ デジタルツイン → 仮想
※連携多い。
■メリット
◆メリット | ◆内容 |
自律移動 | ◎ |
柔軟 | ◎ |
配線不要 | ◎ |
高精度 | ○ |
DX対応 | ◎ |
■デメリット
◆デメリット | ◆内容 |
計算重 | △ |
センサ高 | △ |
調整必要 | △ |
環境影響 | △ |
※設計重要。
■よく使われるソフト
◆ソフト | ◆内容 |
ROS | ロボット |
Cartographer | |
RTAB-Map | 3D |
ORB-SLAM | Vision |
GMapping | LiDAR |
※研究〜実用。
■関連用語
◆用語 | ◆内容 |
AMR | 自律 |
AGV | 搬送 |
点群 | 3D |
パスプランニング | 経路 |
デジタルツイン | 仮想 |
■まとめ
SLAMとは、地図作成と自己位置推定を同時に行う技術です。AMRや自動搬送ロボで重要なアルゴリズムです。
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