2015 Fiscal Year Research-status Report
モバイルロボティックネットワークの3次元位置・姿勢協調制御
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15K18086
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
伊吹 竜也 東京工業大学, 大学院理工学研究科, 助教 (30725023)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 制御工学 / 協調制御 / ロボティックネットワーク |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2015年度は，提案制御則の有効性検証のための実験システムの構築において目覚ましい発展を遂げている．まず，研究代表者がこれまでに考察してきたロボティックネットワークの位置・姿勢協調制御問題は3次元空間を対象としているが，3次元空間上で位置・姿勢制御を行う実験システムを構築していなかった．これに対して，複数台のモーションキャプチャカメラを導入した3次元空間の観測システムを新たに構築し，1台のクアッドロータを用いた3次元位置・姿勢制御実験を実現している．さらに，複数台のクアッドロータを扱うことができるように本実験システムの改良を進めている．また，これまでの研究成果では各ロボットが全駆動性を有する，つまり任意の方向に理想的に移動・回転できることを仮定していたが，これを実現する実機を所持していなかった．これに対して，本研究期間では全駆動性を保証する6つのロータからなるヘキサロータシステムの設計手法を提案し，実機の製作にも着手し始めている．
一方，これまでの全駆動ロボットを仮定している位置・姿勢協調制御問題に対する制御理論の発展として，車両や飛行体モデルに見られる非ホロノミック拘束を有するロボットに対する協調制御問題を新たに考察している．具体的には，横方向に直接移動不可能な2輪車両モデルを導入し，これに対して前方位置は前後運動と回転運動のみで任意の方向に移動できることに着目した位置協調制御則を提案している．さらに，非線形制御理論で用いられているいくつかの解析手法を新たに導入することで，姿勢の協調についても解析している．また，各ロボットがカメラによる2次元視覚情報しか得られない状況に対しても同様の取り組みを行い，制御則の提案や収束性解析，シミュレーション検証を行っている．さらに，本研究についても実機の製作に取り組んでいる．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
2015年度は，新たな実験システムの構築において目覚ましい発展を遂げている．また，当初の計画にはなかった全駆動なヘキサロータシステムの開発に取り組み，実機製作も進めている．さらに，制御理論の発展に対しても当初の計画では2016，2017年度に取り組むべき課題としていた課題の一部を前倒しして着手することができ，順調に成果が得られている．したがって，本研究は当初の計画以上に進展しているといえる．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は，2015年度で得られた各成果の発展を目指す．まず，提案制御則の実験検証について，複数台のクアッドロータを用いた位置・姿勢協調制御実験を行う．さらに，2輪車両を複数台用いた2次元平面上の実験システムを新たに構築し，非ホロノミック拘束を有するロボットの協調制御実験を行う．また，全駆動なヘキサロータの製作も引き続き行う．
つぎに，非ホロノミック拘束を有するロボットの位置・姿勢協調制御問題に対して，引き続き協調制御則の提案および収束性解析を行う．ここでは，現在得られている2次元平面上の2輪車モデルに対する成果を3次元空間上の飛行体モデルに拡張することを目指す．収束性解析では，これまでの研究では用いていなかったゼロダイナミクス解析や中心多様体理論などの非線形システム解析ツールを新たに導入することを試みる．また，上記の実験システムおよび現在のクアッドロータの急速的な普及を考慮し，非ホロノミック拘束を有するロボットとしてクアッドロータモデルを新たに導入し，複数のクアッドロータの位置・姿勢協調制御問題の検討も行う．
一方，これまでの研究成果では対象としているロボットに対して運動学モデルを仮定しており，結果として提案制御則に速度・角速度入力を用いている．これに対して，今後はロボットのモデルをより実用的な動的モデルへと発展させ，新たに力・トルク制御則を提案することを試みる．
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