2018 Fiscal Year Research-status Report
自律UAV群による災害時の臨時ネットワークインフラ構築技術の確立
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17K01300
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| Research Institution | University of Miyazaki |
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Principal Investigator |
横道 政裕 宮崎大学, 工学部, 准教授 (30274773)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高橋 伸弥 宮崎大学, 工学部, 助教 (20315352)
李 根浩 宮崎大学, 工学部, 准教授 (60595776)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 分散制御 / 幾何学的相互作用 / 幾何学的代数を用いたモデリング / 仮想環境 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
(1) ロボット群の自律的な配置と展開の問題に対して、3 次元空間における未知環境に適応して群移動を可能とする分散的移動手法を提案した。四台の近接ロボットが正四面体のフォーメーションを形成する幾何学的なlocal Interaction に基づき、各ロボットのモーションを環境条件に適応することにより、群れは一定距離のフォーメーションを形成した状態で群移動を可能とする。提案された分散的な手法は、シミュレーションによって、大規模な群れのロボットが、任意の初期分布から隣接するロボット間で一様なリンク接続を確立する有効性が確認できた。
(2) 国土地理院の提供するGISデータを元に構成した仮想環境内において、動的計画法を用いて省エネルギーでUAVを飛行させるための軌道計画を生成し、それに沿って自律飛行を行うための制御システムを構成した。また、飛行中のドローンの様子をモニタリングするために、Gazeboとよばれる仮想環境を活用した三人称視点による監視システムを構築した。仮想環境内の地形は国土地理院の提供する地理情報システム(GIS)より取得した数値標高モデル(DEM)に基づいて構成している。以上の成果を国際会議において発表している。
(3) 剛体の運動に関するモデリング手法として幾何学的代数を用いた手法を取り上げ、既存の動力学方程式を制御則が設計しやすい形式に修正した。また、全駆動システムに対するLyapunov関数及び安定化、トラッキング制御則の設計手法を開発し、国際学会で発表した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
(1) 未知の障害物が存在する状況において、群ロボットが環境に適応して移動するシミュレーションを行った。それぞれ異なる初期位置の群ロボットが、与えられたゴールに向かい移動を行う。進路上に障害物が存在し、ロボットの群れは複数の小さな群れに分裂し、小さな群れから大きな群れへ統合を行いながら、ゴールに向かい移動する。提案する群移動手法は、障害物が散在する環境下において接続性を維持しなければならないad hoc センサネットワークのコミュニケーションモデルにおいて応用が可能である。
(2) 研究計画書において提示した研究計画・方法(2)に関して、前年度に構築した3D環境地図を拡張することで国土地理院の提供する数値標高モデルを用いてボクセルマップに基づく環境地図を構成し、ドローンを省エネルギーで飛行させるための経路を生成することができた。また、研究計画・方法(3) に関して、Gazeboで構成した仮想環境を活用することにより、現実に即した地理環境内を飛行する様子を現実には得られない視点からモニタリングすることを可能とした。
(3) UAVのビジョンベースドコントロールに関しては、視覚情報に基づく対象物のビジュアルトラッキングに関する追跡手法の検討を行い、幾何学的代数によるモデリングの作業を開始した。
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| Strategy for Future Research Activity |
(1) ロボット群の配置と展開後、いくつかのロボットが同時にデータを送信した場合、相互干渉によりデータの破損や受信不可能な場合がある。そのような潜在的な問題を解決するために、限られたリソースしか持たないロボットの観点から、シンプルかつ計算量の少ないネットワーク構築手法を開発することが望ましい。そこで、有限のリソースを持つロボットが隣接するロボットと全て繋がるのではなく, 部分的な繋がりを持たせたローカルネットワークを生成するコミュニケーション手法の研究を行う予定である。
(2) GIS情報をより積極的に活用したドローンの軌道計画について開発を進める。また、得られた成果をまとめ、ドローンの飛行を支援するためのシステムの構築を目指す。
(3) 幾何学的代数を用いたビジョンベースド制御に関するモデリングを進め、シミュレーションおよび実機での実験を進める予定である。
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