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Flexible navigation of swarms based on the cluster-wise strategy

Research Project

Project/Area Number 21K14183
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 21040:Control and system engineering-related
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

Sueoka Yuichiro  大阪大学, 大学院工学研究科, 助教 (50756509)

Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Keywords自律分散 / 群ロボットシステム / ヘテロ性 / 自律分散システム / 群ロボット / 異質ロボット / シープドッグシステム / ナビゲーション
Outline of Research at the Start

本申請では,群れのナビゲーション問題を取り扱う.その際に,犬によるヒツジ群の誘導(シープドッグシステム)をヒントに,群れを1つにまとめたり,2つに分けたりを同じコントローラで実現することを目指す.具体的には,犬側が群れをどう分けたいか?という戦略に基づき,犬側が群れの誰に刺激を加えるか?を動的に切り替えるアイデアを具現化し,ロボット実機による実世界実験を通じて妥当性を検証する.

Outline of Final Research Achievements

In this study, we propose and validate the effectiveness of a simple and versatile method, what we call the cluster-wise strategy, for navigating swarm robots. Specifically, we propose the introduction of two types of robots, namely the navigator robots and the worker robots, and present a behavior model for the worker robots, as well as a controller for the navigator robot, to indirectly navigate the worker robots to a predetermined destination. Through simulations, we demonstrate the guidance of a group of worker robots to one or two destinations.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究で提示しているコントローラは,ロボットの数や搭載デバイスに依存しないため,汎用性の高い群ロボットナビゲーション手法だと考えられる.そのため,ロボットに機械的な制約が多く加わる状況(例えば,月面や災害現場など)における群ナビゲーションへの応用が期待される.

Report

(4 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • Research Products

    (22 results)

All 2023 2022 2021

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 3 results) Presentation (18 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results)

  • [Journal Article] Exploration of a Simple Navigation Method for Swarm Robots Pioneered by Heterogeneity2023

    • Author(s)
      Sueoka Yuichiro、Okada Mitsuki、Tsunoda Yusuke、Sugimoto Yasuhiro、Osuka Koichi
    • Journal Title

      Journal of Robotics and Mechatronics

      Volume: 35 Issue: 4 Pages: 948-956

    • DOI

      10.20965/jrm.2023.p0948

    • ISSN
      0915-3942, 1883-8049
    • Year and Date
      2023-08-20
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Effect of Robotic Pile-Up Mechanism on Cooperative Transportation for Versatile Objects2023

    • Author(s)
      Sueoka Yuichiro、Yong Wei Jie、Takebe Naoto、Sugimoto Yasuhiro、Osuka Koichi
    • Journal Title

      Journal of Robotics and Mechatronics

      Volume: 35 Issue: 4 Pages: 938-947

    • DOI

      10.20965/jrm.2023.p0938

    • ISSN
      0915-3942, 1883-8049
    • Year and Date
      2023-08-20
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Body Stiffness Control for Using Body-Environment Interaction with a Closed-Link Deformable Mobile Robot2023

    • Author(s)
      Yuichiro Sueoka, Naoto Takebe, Yasuhiro Sugimoto, Koichi Osuka
    • Journal Title

      Journal of Robotics and Mechatronics

      Volume: 35 Issue: 2 Pages: 362-370

    • DOI

      10.20965/jrm.2023.p0362

    • ISSN
      0915-3942, 1883-8049
    • Year and Date
      2023-04-20
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Emergent Mechanism of Swarms Based on Machine Learning Approach2022

    • Author(s)
      末岡 裕一郎, 石谷 槙彦, 沖本 将崇, 杉本 靖博, 大須賀 公一
    • Journal Title

      Transactions of the Society of Instrument and Control Engineers

      Volume: 58 Issue: 2 Pages: 73-80

    • DOI

      10.9746/sicetr.58.73

    • ISSN
      0453-4654, 1883-8189
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  • [Presentation] 無限定環境下での土砂運搬に向けた単一チームにおける動的協働システムの設計2023

    • Author(s)
      加藤佑基 , 末岡裕一郎 , 近藤翔太 , 大須賀公一 , 筑紫彰太 , 谷島諒丞 , 永谷圭司 , 淺間一
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      ロボティクス・メカトロニクス 講演会 2023
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      近藤翔太 , 末岡裕一郎 , 加藤佑基 , 大須賀公一 , 筑紫彰太 , 谷島諒丞 , 永谷圭司 , 淺間一
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      ロボティクス・メカトロニクス 講演会 2023
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      ロボティクス・メカトロニクス 講演会 2023
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      平野碧惟 , 末岡裕一郎 , 木村魁斗 , 杉本靖博 , 大須賀公一
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      ロボティクス・メカトロニクス 講演会 2023
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      加藤佑基 , 木村 魁斗 , 吉田 尚弘 , 末岡 裕一郎 , 大須賀 公一 , 筑紫 彰太 , 谷島 諒丞 , 永谷 圭司 , 淺間 一
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      第67回宇宙科学技術連合講演会
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      加藤佑基 , 吉田尚弘 , 木村魁斗 , 末岡裕一郎 , 大須賀公一 , 筑紫彰太 , 谷島諒丞 , 永谷圭司 , 淺間一
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      Yuichiro Sueoka
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      The Twenty-Eighth International Symposium on Artificial Life and Robotics 2023
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  • [Presentation] 複数のバックホウ・ダンプトラックによる動的協働AI -自律分散的なチーム編成と新たな行動の獲得に向けた考察-2023

    • Author(s)
      末岡裕一郎, 加藤 佑基, 近藤 翔太, 吉田 尚弘, 木村 魁斗, 大須賀 公一, 筑紫 彰太, 谷島 諒丞, 村本 いづみ, 永谷 圭司, 淺間 一
    • Organizer
      第35回自律分散システム・シンポジウム
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      2022 Research-status Report
  • [Presentation] A Decentralized Approach to Gentle Cooperative Human Transportation with Mobile Robots Equipped with Flexible Tactile Sensors2022

    • Author(s)
      Yi Zhang, Yuichiro Sueoka, Yusuke Tsunoda, Hisashi Ishihara, Koichi Osuka
    • Organizer
      The 16th International Symposium on Distributed Autonomous Robotic Systems
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      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 要整地環境における経路確保に向けた物体の協調除去システムの設計2022

    • Author(s)
      吉田尚弘, 末岡裕一郎, 石原尚, 大須賀公一
    • Organizer
      第23回計測自動制御学会システムインテグレーション講演会
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      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 小型自律移動ロボット群による不整地環境下での協調搬送に向けた能動・受動ハイブリッド伸縮機構の設計2022

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      木村魁斗, 末岡裕一郎, Yi Zhang, 大須賀 公一
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      第23回計測自動制御学会システムインテグレーション講演会
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      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 頑健な群ロボットシステムに向けたスタック協調回避行動の設計2022

    • Author(s)
      阪本徹太, 末岡裕一郎, 伊東和輝, 大須賀公一
    • Organizer
      計測自動制御学会 システム・情報部門 学術講演会 2022
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      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 多様な対象物の協調積載・搬送に向けた群ロボット:DUCKS-Childrenの開発2022

    • Author(s)
      谷川泰亮, 末岡裕一郎, 大須賀公一
    • Organizer
      第40回日本ロボット学会学術講演会
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  • [Presentation] 伸縮機構を搭載した高出力協調搬送ロボットの開発2022

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      末岡裕一郎, 原田高歩, 杉本靖博, 大須賀公一
    • Organizer
      第40回日本ロボット学会学術講演会
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  • [Presentation] 環境変化に臨機応変に対応する協調搬送行動のための Attention-based Neural Network の設計2022

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      千田哲平, 沖本将崇, 末岡裕一郎, 大須賀公一
    • Organizer
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2022
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  • [Presentation] 動的状況変化に対応する頑健性を持った群モジュラシステムへのアプローチ -クラッチ機構によるアクティブ・パッシブ搬送モード切り替えの実現-2022

    • Author(s)
      阪本徹太, 末岡裕一郎, 大須賀公一
    • Organizer
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2022
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  • [Presentation] Proposal of minimal approach on swarm navigation with heterogeneity2021

    • Author(s)
      Yusuke Tsunoda, Mitsuki Okada, Yuichiro Sueoka, Koichi Osuka
    • Organizer
      SWARM 2021: The 4th International Symposium on Swarm Behavior and Bio-Inspired Robotics
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Design of an experimental platform to control simple swarm robots from environmental stimuli2021

    • Author(s)
      Yuichiro Sueoka, Teppei Senda, Yusuke Tsunoda, Koichi Osuka
    • Organizer
      SWARM 2021: The 4th International Symposium on Swarm Behavior and Bio-Inspired Robotics
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      2021 Research-status Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2021-04-28   Modified: 2025-01-30  

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