2019 Fiscal Year Annual Research Report
Collective construction of lively structures by swarm robotic system
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17K00368
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| Research Institution | Tohoku Gakuin University |
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Principal Investigator |
菅原 研 東北学院大学, 教養学部, 教授 (50313424)
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2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 動的安定 / 構造物構築 / 群ロボット / 適応機構 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は「多数のブロックが散在している空間において、群ロボットがブロックの運搬と、局所的な着脱を常に繰り返す中で、大域的に安定かつ発展的な構造物を作る」ことを目指している。当該年度に設定した主たる研究項目は①損壊による自己強化を図るしくみの導入、②能動的な負荷分散、③階層性を有するシステムへの拡張であった。
①損壊による自己強化を図るしくみの導入：部分的な損壊に対し、損壊前の状態に修復するだけではなく、損壊という状態に基づいて周囲に発する情報の発信方向に異方性を持たせ、特定の方向に集積する部材の量を増やすことで強度の強化を可能とするしくみを実装した。構造物を形成するブロック同士には結合する機構を付与することで、現実的な強度強化に向けた手法の提案とその有効性を示すことができたと考えている。
②能動的な負荷分散：損壊が生じる前に能動的に負荷を分散する構造を自己組み立てするしくみを提案した。当初は各ブロックが負荷の関する情報を周囲のブロックと共有することで能動的負荷分散を可能にする構造変化を検討していたが、その中で新たに化学シグナルを導入するしくみの着想に至り、その新規性ならびに有用性が高いことから、その方向での能動的負荷分散を可能とするしくみを探求した。異なるシグナルによる化学反応を活用することで、ロボットのしくみを単純にしたまま、より高度な構造物形成が可能になることを明らかにした。
③階層性を有するシステムへの拡張：局所的な不安定性にバイアスをかけると、構造物が大域的な構造を保ちながら、空間的に移動する現象を利用し、さらにその集団が協調的なふるまいを示すことを目指した。基本となるアルゴリズムの開発ならびにその動作検証を行うことができたが、十分な検証には至っていない。ただし、その過程において物体の協調搬送への応用という新しい方向性の提案と実装を行うことができた。
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