Emergence of idle robots in a multi-robot system and its verification by long-term experiments
| Project/Area Number |
20K19902
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 61050:Intelligent robotics-related
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| Research Institution | Wakayama National College of Technology |
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Principal Investigator |
村山 暢 和歌山工業高等専門学校, 知能機械工学科, 准教授 (30709176)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Fiscal Year 2022: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2021: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
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| Keywords | 群ロボット / ロバスト性 / グラフ連結性 / 自律分散制御 |
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| Outline of Research at the Start |
群ロボットシステムにおける、タスク達成度には直接貢献しないがシステムの頑健化に貢献するようなロボット、すなわち「働かないロボット」を創発する手法を探る。被覆や探索といった広範囲へ移動しネットワークを通じて情報交換するような協調タスクの実現には、ロボット間の無線通信ネットワークの連結性が重要である。本研究ではいくつかのロボットが自律的に「働かない」ことを選択し、協調タスクの達成度とネットワーク構造の耐故障性を両立できるような自律分散制御手法を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では群ロボットシステムが長時間の協調タスクを行うことを想定し，タスク遂行中におけるロボットの故障を陽に考慮した自律分散制御手法の構築と評価を目的にしている．群ロボットは多数のロボットを含むシステムであることから耐故障性を有していると考えられている一方で，効率的なタスク遂行にはロボット間の相互作用ネットワーク構造が連結であることが求められるため，ロボットの故障によってタスク遂行が困難となる恐れがある．このことからロボットの故障を考慮した制御手法が必要となる．特に長時間のタスクではタスクの達成度を瞬時値ではなく時間積分値として捉えられることから，「耐故障性があるが瞬間的なタスク達成度が低いネットワーク」と「耐故障性がないが瞬間的なタスク達成度が高いネットワーク」の間の状態を狙う必要がある．
本年度はネットワーク連結性を頑健化するための制御手法を提案し，提案手法が目的の頑健度を達成できることを理論的に示した．ここでは新たに摂動代数的連結度という概念を導入し，摂動代数的連結度とネットワークの頑健性の関係性を数理的に解析した．摂動代数的連結度を用いて制御手法の設計を行った．また，協調タスクとして被覆面積最大化問題を考え，計算機シミュレーションによって被覆面積と頑健度にトレードオフがあることを示した．
今後はこのトレードオフとタスク継続時間について解析し，3パラメータ間の関連性を計算機シミュレーションおよび実験によって考察する計画である．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
新型コロナウイルス感染症流行の影響により令和2年度（特に上半期）は例年にない業務にあたる必要が多かったことから，当初計画していた検証実験用群ロボットシステムの開発が遅れている．それ以外の制御手法の開発と検証についてはおおむね順調に進んでいる．
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| Strategy for Future Research Activity |
長時間タスクによって故障が発生する場合を考慮し，故障率と被覆面積・頑健性の3変数の関連性をシミュレーションによって統計的に評価する計画である．その後，故障率をパラメータとして利用する制御手法の開発を行う．
また長時間の被覆制御実験により制御手法の有用性を検証する計画であるが，前述のとおり実験用群ロボットシステムの開発が遅れており故障を伴う長時間実験の時間を確保できない可能性があることから，計算機シミュレーションと実験を同時に行うハイブリッド型の実験検証を行うことも思案している．
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Report
(1 results)
Research Products
(6 results)
