生活空間セマンティクスを用いた生活支援ロボットの運動制御手法の開発

• Project/Area Number: 22K18244
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 90150:Medical assistive technology-related
• Research Institution: Osaka Institute of Technology (2023); Kochi University of Technology (2022)
• Principal Investigator: 楊 光 大阪工業大学, 工学部, 講師 (60897982)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2024: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000); Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2022: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
• Keywords: 生活支援ロボット / 経路計画 / シミュレーション / 多層構造マップ / セマンティック / モデル予測制御 / 生活空間セマンティクス

Outline of Research at the Start

高齢化社会を迎えるにあたり，生活支援ロボットが高齢者を支援する機会が増大することは容易に想像できる．本研究では，生活支援ロボットが介護者のような行動パターンの実現を目指して，生活空間セマンティクス（Semantics）を識別して多層構造マップを構築し，ロボット運動制御手法を開発する．
本研究が成功すれば，生活支援ロボットが介護者のように柔軟でしなやかな支援動作ができ，介護現場や家庭において，生活支援ロボットを普及することにより，より豊かな生活の実現に貢献することができる．

Outline of Annual Research Achievements

令和5年度は, 以下の通りに研究を進めた．
１：安全性と効率化の関係解明およびロボット運動制御への応用．移動ロボットの安全性と効率化の関係を定性的なモデルで解明し，定性的なモデルにより，安全性と効率化を両立する運動制御法を提案した．自動搬送ロボットで検証できた．また，汎用な手法なので, 生活支援ロボットの応用に繋げることもできる．
２：シミュレーション環境の改善．Isaac SimとROS2とMoveit2で生活支援ロボットの感知・操作・移動を含めてプラットフォームを構築し, 病院, 自宅など環境もシミュレーションに導入した．
３：目標経路や行動パターンを同時に満たす最適化法を開発して, シミュレーション検証と論文執筆を行っている．

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

開発目標である経路計画手法の開発と提案した手法の汎用化とシミュレーション環境の構築は予定の通りで進んできたため，課題はおおむね順調に進展していると考える．

Strategy for Future Research Activity

現段階で開発した手法を統合し，シミュレーション検証により実機検証を目指して論文執筆と投稿を進めていく．

Research Products

• [Presentation] Task Planning with Desire-Driven Reasoning in Household Care Domains (2023)
  • Author(s): Guang Yang, Shuoyu Wang, Junyou Yang and Peng Shi
  • Organizer: 17th International Conference on Innovative Computing, Information and Control (ICICIC2023)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Safe and Efficient Motion Planning for Material Transportation Robots considering Intention Prediction of Obstacles (2023)
  • Author(s): Guang Yang, Shuoyu Wang, Hajime Okamura, Yasuhiro Ueda, Toshiaki Yasui et al.
  • Organizer: 2023 IEEE International Conference on Mechatronics and Automation (IEEE ICMA 2023)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 建築資材自動搬送における安全性と効率化の関係解明およ びロボット運動制御への応用 (2023)
  • Author(s): 楊光, 王碩玉, 岡村甫, 上田康浩, 安井利彰, 山田哲也, 宮澤友基, 吉田彩斗美, 稲田雄大, 猪野真吾, 奥畑一男, 溝渕宣誠
  • Organizer: 第41回日本ロボット学会学術講演会（RSJ2023）
• [Presentation] 安全性と能率化の両立を目指す建築資材搬送ロボットの動作計画法 (2023)
  • Author(s): 楊光, 王碩玉, 岡村甫, 上田康浩, 安井利彰, 山田哲也, 宮澤友基, 吉田彩斗美, 稲田雄大, 猪野真吾, 奥畑一男, 溝渕宣誠
  • Organizer: 第２１回建設ロボットシンポジウム
• [Presentation] Multi-Grouped Grid Map for Semantic-Aware Motion Planning of Mobile Robots (2022)
  • Author(s): Guang Yang; Shuoyu Wang; Junyou Yang; Peng Shi
  • Organizer: 2022 IEEE International Conference on Mechatronics and Automation (ICMA)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 距離型ファジィ推論法に基づく生理的欲求の定量化および同定法 (2022)
  • Author(s): 楊光, 王碩玉, 楊俊友，SHI PENG
  • Organizer: 第 35 回バイオメディカル・ファジィ・システム学会年次大会
• [Remarks] 高知工科大学知能ロボティックス研究室
  • URL: https://www.lab.kochi-tech.ac.jp/robotics/