2016 Fiscal Year Research-status Report
遠隔操作するロボットに資する推定通信状況を元とした行動生成に関する研究
| Project/Area Number |
16K06192
|
|---|
| Research Institution | Kogakuin University |
|---|
Principal Investigator |
羽田 靖史 工学院大学, 工学部, 准教授 (70455450)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
|
| Keywords | 移動ロボット / 電波伝搬 / 災害対応 / 未知環境 / 無線通信 / 行動生成 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
被災地の調査を行う遠隔操作型災害対応ロボットが、現在地点の無線通信状況と環境情報を元に、活動範囲の無線通信状況を動的に推定し、その結果から半自律的に通信状況の悪化防止・改善を行う技術の研究を行う。本研究により、災害対応ロボットが通信切断により行動不能に陥る事故を抑えることができる。
本研究は①ベイズ推定を用いた過去及び未来の無線通信状況の推定技術の高度化、②通信状況の悪化を抑えるための行動生成、③状況悪化時の自律動作による通信回復、の三つの要素研究からなる。
①については、無線通信状況の推定に必要な、環境構成材料の推定研究を行った。具体的にはSLAM技術で取得した地図をおおまかな群に分割し、すべての可能性のある構成材料の組み合わせについてシミュレーションを行い、複数仮説を立てる。その後、ロボットを進行させて計測した実測値と比較することで、過去に遡及して仮説を検証し構成材料を推定する。ビル内環境での検証では、58～74%の精度で物体の素材を推定できており、今後推定精度の向上を行う。
②については、以前の研究で行った環境の推定電界強度地図をベースに、ポテンシャル勾配法を用いてロボットの行動を生成する技術を開発している。通常の勾配法では障害物やゴールの周辺に仮想の引力／斥力を設定するが、本研究では推定した環境中の電界強度を勾配に変換する点が新しい。この変換方法について、開発と吟味を行っており、来年度にはシミュレーションベースの結果が出る予定である。
③については、通信ができない領域に誤って入ったロボットが、遠隔操作ではなく自律的に通信ができる領域へ移動する。現在は基礎的な検討として、ゴールをどこへ設定するかの議論を行い、複数の方針についてシミュレーションを行いその実現可能性を模索している段階である。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究は①ベイズ推定を用いた過去及び未来の無線通信状況の推定技術の高度化、②通信状況の悪化を抑えるための行動生成、③状況悪化時の自律動作による通信回復、の三つの要素研究からなる。
①については、目標とした環境材料情報の推定を、過去の複数仮説からの評価選択という方法で、実現した。推定精度は50～70%であり、今後の向上が必要であるが、理論の確立と、実験により理論の正当性を実証できたことは大きな進歩である。
②については、これまでの研究成果である推定電界強度地図を、操作者が参考にするのみならず、ロボットが自律的にその結果をもとに行動を決定する点が新しい。また、既存のポテンシャル勾配法の枠組みに当てはめ、電界強度ポテンシャル場という新しい考え方を提案し、実装している。
③については、測定には必ず誤差があるため、ロボットが誤って通信範囲外に移動した際の次善の策に関する研究である。これまでの研究成果である推定電界強度地図をもとに、未知空間であっても電波状況の良い場所を推定し、そこへ自律移動することで通信を再開する。この考え方はこれまでにないものであり、いまだ有効性の確認も行えていないが、基礎理論の確立に努めている。
|
| Strategy for Future Research Activity |
本研究は①ベイズ推定を用いた過去及び未来の無線通信状況の推定技術の高度化、②通信状況の悪化を抑えるための行動生成、③状況悪化時の自律動作による通信回復、の三つの要素研究からなる。
①については、現在は材料推定を行う部分の分割を大まかなものとしているが、より細かにすることで、精度が向上すると考えられる。しかし、分割を細かくすると、行うべきシミュレーションの場合の数が膨大となるため、その削減手法の確立が重要である。また、これまでは比較的シンプルな屋内環境でのシミュレーションを行ってきたが、災害対応ロボットが期待される、プラントや発電所などでは配管やタンクなどが入り組む複雑な環境である。現状ではそのような複雑形状についてはシミュレーションを行えていないため、これを可能とする技術開発を行う予定である。
②については、電波状況を考慮した行動計画が目的ではあるが、電波状況の良し悪しのみを考慮すると、ロボットの経路は必ずしも本来の災害対応ロボットの目的、（被災地の情報収集等）にそぐわない可能性がある。そこで、本来の目的とする経路を基準として、通信不能となる場合のみ別の経路を取るような、ハイブリッド評価値を用いた行動生成を行う可能性がある。今後はこのような行動生成手法を開発していく。
③については、基礎的な検討が終わり次第、シミュレーションと実機ベースで検証していく。
|
| Causes of Carryover |
電界強度シミュレーションを高速に行うために計算機が必要であるが、今年度は機器の修繕費などの予定外の予算使用があったため、予算の残額を次年度に繰り越し、来年度予算と合わせて購入する。
|
| Expenditure Plan for Carryover Budget |
電界強度シミュレーション用計算機
|
Research Products
(8 results)
