Construction of Ant-Colony Algorithm based on Complex Network Analysis
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19K04318
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 20020:Robotics and intelligent system-related
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| Research Institution | Anan National College of Technology |
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Principal Investigator |
福田 耕治 阿南工業高等専門学校, 創造技術工学科, 教授 (40208955)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
三宅 修平 東京情報大学, 総合情報学部, 教授 (00200139)
杉野 隆三郎 阿南工業高等専門学校, 創造技術工学科, 教授 (10259822)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2020: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
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| Keywords | トータル行動モデル / 固定反応閾値モデル / 個体間情報交換 / フェロモンコミュニケーション / マルチマーカー検出 / 直接接触によるフェロモンコミュニケーション / 汎用的行動決定構造 / アリのタスク選択 / 反応閾値仮説 / フェロモン表現 / 群知能 / 群ロボット / 複雑系ネットワーク |
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| Outline of Research at the Start |
本研究は，蟻の巣外部での採餌活動ばかりでなく工学的にはこれまでほとんど着目されなかった巣内部での活動も含め，蟻の効率的な生存活動全般をカバーする行動モデルとして「アントコロニーアルゴリズム」の構築を目指すものである。
本研究では，まず実際の蟻の活動の観測・解析し，行動モデルを提案する。そして，巣内外に対応する蟻の活動フィールドを大型ディスプレイ上にモデル表示し，行動モデルに基づく蟻の活動シミュレーションを行う。また，同様の環境で蟻に見立てた小型移動ロボットを活動させ，動作を評価することで行動モデルを改善する。これら一連の活動を繰り返すことで目標達成を目指すものである。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，①蟻のトータル行動モデルの構築と蟻コロニーシミュレーションシステムの開発，②蟻の巣内部での蟻の行動軌跡の取得と分析，③蟻の直接フェロモンコミュニケーション機能を具備した小型移動群ロボットシステムの開発，の３つの研究課題に取り組む計画であった。
①では，トータル行動モデルが蟻の役割決定と役割ごとの行動モデルによって構成されるとした。そして，蟻の移動が役割に関係なく彷徨と目標に向かうという２つに大別されることに着目した，トータル行動モデルの構成概要を提案した。これらは，令和5年度計測自動制御学会四国地区学術講演会にて発表している。さらに，現在はトータル行動モデルを適用した３Ｄシミュレーションシステムを開発しており，その成果をSICE FES 2024で発表する予定である。
②では，1[mm]×1[mm]の極小マーカーを作成し，蟻に接着して移動軌跡を取得するシステムを提案している。そこでまず，適切な巣の構造を考案した。そして，実際に巣を製作して巣の中でのマーカーの移動軌跡が得られることを確認している。これら一連の成果は，令和5年度計測自動制御学会四国支部地区学術講演会にて研究室学生が発表しており，優秀講演賞を受賞している。しかし，蟻コロニーが小さく，現時点で巣内部での蟻の移動軌跡を得るには至っていない。
③では，既に開発した小型移動ロボットに直接フェロモンコミュニケーションを模擬する機能部分を追加するべく取り組んだ。この機能を追加する際の要件を考慮し，実際に考案した原理に基づく機能ユニットを設計・試作し，特性を計測した。その結果，直接フェロモンコミュニケーションを模擬することができるものの，計測値の安定性と分解能には改善の余地があることがわかった。このため，現時点でロボットにこの機能を組み込まず，安定性と分解能を改善するよう取り組んでいるところである。
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Report
(5 results)
Research Products
(8 results)
