論文の概要: Mobile Robot Localization Using a Novel Whisker-Like Sensor

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2601.05612v1
• Date: Fri, 09 Jan 2026 08:11:15 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-03-23 08:17:40.712029
• Title: Mobile Robot Localization Using a Novel Whisker-Like Sensor
• Title（参考訳）: ウィスカー型センサを用いた移動ロボットの定位
• Authors: Prasanna K. Routray, Basak Sakcak, Steven M. LaValle, Manivannan M,
• Abstract要約: 本稿では,単一のウィスカセンサを用いて,既知の平面環境下での接触点とロボット位置を推定するための枠組みを提案する。 その結果,7mm以下の誤差で正確な接触推定と位置推定が得られた。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.4440761580878823
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
• Abstract: Whisker-like touch sensors offer unique advantages for short-range perception in environments where visual and long-range sensing are unreliable, such as confined, cluttered, or low-visibility settings. This paper presents a framework for estimating contact points and robot localization in a known planar environment using a single whisker sensor. We develop a family of virtual sensor models. Each model maps robot configurations to sensor observations and enables structured reasoning through the concept of preimages - the set of robot states consistent with a given observation. The notion of virtual sensor models serves as an abstraction to reason about state uncertainty without dependence on physical implementation. By combining sensor observations with a motion model, we estimate the contact point. Iterative estimation then enables reconstruction of obstacle boundaries. Furthermore, intersecting states inferred from current observations with forward-projected states from previous steps allow accurate robot localization without relying on vision or external systems. The framework supports both deterministic and possibilistic formulations and is validated through simulation and physical experiments using a low-cost, 3D printed, Hall-effect-based whisker sensor. Results demonstrate accurate contact estimation and localization with errors under 7 mm, demonstrating the potential of whisker-based sensing as a lightweight, adaptable complement to vision-based navigation.
• Abstract（参考訳）: ウィスカーのようなタッチセンサーは、視覚的および長距離センシングが信頼できない環境(例えば、閉じ込められた、散らばった、低視認性の設定など)において、近距離認識にユニークな利点を提供する。 本稿では,単一のウィスカセンサを用いて,既知の平面環境下での接触点とロボット位置を推定するための枠組みを提案する。 我々は仮想センサモデルのファミリーを開発する。 各モデルは、ロボットの構成をセンサーの観測にマッピングし、事前イメージ(ロボットの状態の集合)という概念を通じて構造化された推論を可能にする。 仮想センサモデルの概念は、物理的実装に依存せずに状態の不確実性を推論する抽象化として機能する。 センサ観測と運動モデルを組み合わせることで,接触点を推定する。 反復的推定は障害物境界の再構築を可能にする。 さらに、以前のステップから前方に投影された状態と現在の観測から推定される交差状態は、視覚や外部システムに頼ることなく、正確なロボットの局所化を可能にする。 このフレームワークは決定論的および確率論的定式化の両方をサポートし、低コストで3Dプリントされたホールエフェクトベースのウイスキーセンサーを用いてシミュレーションおよび物理実験によって検証される。 その結果,7mm未満の誤差で正確な接触推定と位置推定を行い,視覚ナビゲーションの軽量で適応可能な補体としてウイスキーを用いたセンシングの可能性を示した。

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