[openrtm-users 03011] Re: OpenRTM-aist関連仕様の提案[クオータニオンデータ型]

[Ando Noriaki]

OpenRTM-users MLの皆様

産総研 安藤です

先日東京大学の野沢さんからご提案があり、RTM国際標準化委員会で承認された
クオータニオンのデータ型ですが、OpenRTM-aistのExtendedDataTypes.idlに
追加したことをお知らせいたします。
＃ 現在のところtrunkに追加しております。インターフェースが変更となるので
＃1.1のブランチにはマージしておりません。

前回の委員会で再提案となったロボットアームインターフェース仕様などについても
引き続きご議論いただければと思います。
次回のRTM標準化委員会は4月10日の予定です。よろしくお願いいたします。



Index: src/lib/rtm/idl/ExtendedDataTypes.idl
===================================================================
--- src/lib/rtm/idl/ExtendedDataTypes.idl (リビジョン 2400)
+++ src/lib/rtm/idl/ExtendedDataTypes.idl (リビジョン 2401)
@@ -694,6 +694,28 @@
         Time tm;
         OAP data;
     };
+
+  /*!
+   * @struct Quaternion
+   * @brief Data type for Quaternion
+   */
+  struct Quaternion
+  {
+    double x;
+    double y;
+    double z;
+    double w;
+  };
+
+  /*!
+   * @struct TimedQuaternion
+   * @brief Timed version data type for Quaternion
+   */
+  struct TimedQuaternion
+  {
+    Time tm;
+    Quaternion data;
+  };
 };

 #endif // ExtendedDataTypes_idl

2013年12月25日 23:17 Shunichi Nozawa <nozawa ＠ jsk.t.u-tokyo.ac.jp>:
> 東京大学の野沢です。
>
> クォータニオンに関して、大変遅ればせながら返信させていただきたく存じます。
>
>
> 姿勢表現に関しては、末広先生ご指摘の通り
> 既存のOrientation3D、Pose3Dでは混乱が多く問題だと思います。
>
> 一方姿勢表現としてのクォータニオンの導入は、
> 私が提案者でもありぜひ採用いただけますと助かります。
>
> メリットとしては関谷様ご指摘の
>
>> 1．4要素なので，回転行列（3x3）に比べ，通信量・メモリ使用量が少ない
>> 2．オイラー角のように特異点がない
>> 3. 回転を積み重ねていった場合の誤差が少ない（正規化が可能）
>
> と同様のことを考えておりました。
>
> 一方、議論されているデメリットとしては、
> 1. 内部で3x3行列を使用している場合、変換が必要
> 2. 仮にクォータニオン・3x3行列を採用する場合、
>    同じ状態を表すのに複数のデータ型をもつことになる
> などがあるように思います。
>
> こちらに関して意見を述べさせていただきますと、
>
>> でも，多くの場合，行列に変換してから処理することが多いと
>> 想像するのですがいかがでしょうか．
>
> オイラー角・3x3行列・クォータニオンのどれがコード内で
> 用いられているか、客観的に判断しづらいところがあると考えております。
> 実際、私が直近でよく目にするコードでは、クォータニオンがかなり使われております。
>
> また、
>
>> この得失を比較して，データは9つになるけど行列の方が
>> 汎用性が高いのでデータ交換用には良いのではないかと
>> 考えているのですがいかがでしょうか？
>
> オイラー角でなければ、3x3行列同様クォータニオンも
> 表現上の特異点がない点で汎用性は高いと思います。
>
> データ型の乱立は問題ではありますが、関谷様・ジェフ様ご指摘のとおり
> いくつかの基本的な型を用意しておくと、かえって独自型を
> 個々人が定義することが避けられ、混乱がないと考えております。
>
>
> 以上を考慮した私の意見としては、
> (a) 今回の件では3x3行列とクォータニオン（もしかしたらその他もありえますが）で
>     どちらも広く使われていると思いますので、複数が採用するのはいかがでしょうか。
> (b) また、その際に他の一切のOpenRTM以外のライブラリに依存することなく
>     それらの間の変換ができることが重要に思います。
>     OpenHRP3を拝見したところ
>     https://openrtp.org/svn/hrg/openhrp/3.1/trunk/hrplib/hrpUtil/Eigen3d.cpp
>     姿勢表現間での変換関数を用意しているようです。
>     演算までする必要なく、変換のみで大丈夫かと思いますが、
>     こういったものをOpenRTMの中に取り込んでいくこともご検討いただきたく存じます。
>     (いれるとすればcoilなどになりますでしょうか)
>
> となります。
> 以上、ご検討いただけますと幸いです。
>
> 2013年11月22日 16:51 Makoto Sekiya <Makoto_Sekiya ＠ n.f.rd.honda.co.jp>:
>> 末廣先生
>>
>> 本田技術研究所 関谷です。
>>
>> クオータニオンデータ型は必要だと思います。
>> 弊社では過去，姿勢表現に回転行列を用いていましたが
>> 下記の理由から現在ではクオータニオンに統一しています。
>>
>> 1．4要素なので，回転行列（3x3）に比べ，通信量・メモリ使用量が少ない
>> 2．オイラー角のように特異点がない
>> 3. 回転を積み重ねていった場合の誤差が少ない（正規化が可能）
>>
>> また，私どももExtendedDataTypes.idlを参考にクオータニオンデータ型を定義
>> しており，それは岡田先生の提案と同様の表現となっております。
>>
>> 少なくともよく知られたデータ型に関しては，データの要素・並び順などの標準
>> があると独自型の乱立を防ぐことができると思います。
>>
>> よろしくお願いします。
>>
>> --
>> 関谷  眞
>> 株式会社 本田技術研究所 基礎技術研究センター
>> 第5研究室 第２ブロック
>> 351-0188 埼玉県和光市本町8-1
>> tel: (048)461-2511 代表
>> mail: Makoto_Sekiya ＠ n.f.rd.honda.co.jp
>>
>> _______________________________________________
>> openrtm-users mailing list
>> openrtm-users ＠ openrtm.org
>> http://www.openrtm.org/mailman/listinfo/openrtm-users
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