分散型知覚情報並列処理のための睡眠覚醒モデルの提案と遠隔操作移動ロボットへの応用
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21K12071
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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 61050:Intelligent robotics-related
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
三河 正彦 筑波大学, 図書館情報メディア系, 准教授 (40361357)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
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| Keywords | 移動ロボット / 睡眠覚醒機能 / 知覚情報処理 / 省電力 / 積雪寒冷地 / 遠隔操作 / サービスロボット / 並列知覚情報処理 / 分散処理 |
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| Outline of Research at the Start |
知的な移動ロボットシステムを構築するには，多種多様なセンサから収集した情報を並列処理する必要がある．また移動ロボットはバッテリ駆動のため，消費電力を抑える必要もある．そこで本研究課題では，人の睡眠覚醒状態をモデル化した我々の提案する数理AIM (Activation-Input-Modulation) モデルをさらに改良することにより，複数の計算機資源を管理し，知覚情報を分散処理することにより，情報処理効率と省エネルギー効率の高い知的情報処理系を実現する．さらに，半自律遠隔操作移動ロボットシステムへ応用し，積雪寒冷地における実証実験を通して，本研究の有用性を示す．
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，並列知覚情報処理のための意識モデルを利用したタスクに応じた分散処理系を構築し，サービスロボットシステムへ適用することである．本研究の特徴は，人間の睡眠覚醒機能に基づく数理AIMモデルが知覚情報の並列処理の実行頻度を制御し，必要な処理を必要な時に実行可能な新たな知覚情報処理系を有することである．更にAIMモデルの複数PCの計算機リソース管理機能が実現するネットワークを介して分散処理により，情報処理効率と省エネルギー効率の高い知覚情報処理系が実現される．
本研究課題二年目は，ネットワークを介し柔軟な知覚情報処理系の制御と，汎用性の高いシステム構築のために数理AIMモデルの改良と，評価実験の現場である北海道稚内市の駅ビル内外において遠隔操作移動ロボットシステムのより安全な運用と高精度な制御を実現するため，以下に示す機能の検討を行った．
(1) 数理AIMモデルは，ロボット研究開発の汎用開発環境であるRobot Operating System (ROS 2)を利用したパッケージとして作成し，C++とPythonの両方で利用可能なライブラリ化を行った．様々な知覚情報処理プログラムへの簡便な組み込みと，ネットワークを介した知覚情報並列処理の動的制御が可能となる．
(2) 移動ロボットの安全性と移動性能向上のために，これまで組み込みが困難であった移動機構へのエンコーダの新規設計と，慣性計測装置(IMU)の導入による転倒防止・位置推定の性能向上を図った．
次に最終年度(2023年度)とそれ以降の本研究課題の継続・拡充に向けて，数学，物理シミュレーション，デザインをそれぞれ専門とする複数の研究者，稚内駅ビルを管理する(株)まちづくり稚内，北海道宗谷地区を中心に活動するNPO法人街にいき隊，稚内市の育英館大学と連携した研究グループを立ち上げ，外部予算獲得のための申請等を行った．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本研究課題の目的は，「1. 数理AIMモデルによる複数PCリソース管理と並列知覚情報プロセス管理の実現」「2. サービスロボットの状態管理のための拡張数理AIMモデルの設計」「3. 稚内で開催されるイベントでの実証実験」である．本研究は稚内駅駅ビル内外を実験エリアとするが，2022年3-4月に実施した駅ビル内での実験および新聞報道等を通して移動ロボットシステムの安全性について，駅ビルを管理する(株)まちづくり稚内から信頼が得られたと思われる．しかし2022年度は新型コロナの第6/7波の影響により，稚内市における調査・調整・実験期間が十分に確保できず，研究開発に遅れが生じている．
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| Strategy for Future Research Activity |
2023年度は，感染拡大に注意しつつも，移動を伴う研究開発活動も本格化可能と思われる．今後は，ここ数年COVID-19の影響で中止となった稚内市内のイベントの開催に関する情報を継続して収集しつつ，駅ビルに遠隔操作移動ロボットを常時設置し，更なるシステムの安全な運用に必要な機能を充実させる．また現在までの進捗状況で述べた当初の3つの目的を実現するために，数理AIMモデルに基づく並列処理制御機能の実現，数理AIMモデルの拡張を行っていく予定である．
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Report
(2 results)
Research Products
(10 results)
