2019 Fiscal Year Research-status Report
生物の群逃避行動を模倣する群ロボットの反射的振る舞いの高速伝播メカニズムの実現
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18K11492
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| Research Institution | Chiba Institute of Technology |
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Principal Investigator |
王 志東 千葉工業大学, 先進工学部, 教授 (40272017)
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2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 自律分散制御 / マルチロボット / ロボットの協調運動制御 / 群効果 / 自律マルチ移動ロボットシステム / 生物模倣 / 緊急停止 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
生物の群れの回避行動を模倣し、Boidモデルに基づいて仮想インピーダンスベースのSchooling行動や群反射的逃避モードのダイナミックスに帰還する緊急回避行動を実現したうえ、群に複数サブグループの関係性を条件とした単方向性を有する個体間の逃避モードの相互作用ダイナミックスモデルを設計した。構築したマルチロボットシミュレーションシステムを用いて、ロボット個体にマルチダイナミックスモードによる群緊急停止行動の基本検証を行った上、忘却特性を有するメモリ型のグループ間相互作用を有する複雑環境での群緊急停止行動の特性検証もし、計画した協調手法の有効性を確認できた。
さらに、走行中のロボットの不確実性を有するセンシング遅れおよび停止制御の遅れをモデル化し、数値シミュレーションシステムを用いて、異なるセンシング範囲及び二種類の遅れにおける異なる不確実さ分布において群停止特性を分析し、平均相互作用数と停止後のロボット間距離の最短値の関係の解析を行い、実システムで応用する際の群停止に基づく協調制御の有効性及び特性を示した。
他には、小型対向二輪型移動ロボット実機に搭載するRGBD高速ステリオセンサZEDminiの視野制限問題に対して、センサレンズ前にミラー要素を適切な位置方向に設置することで以前他のロボットのセンシングに利用できなかった上部のRGBD撮像領域を他の視角へのセンシングに利用する手法を提案し、視野角を1.8倍まで拡張できたことを検証実験を用いて有効性を示した。提案する手法は、次年度に行う予定の群停止における高速センシングで誘発する相互作用の検証実験に寄与すると考える。
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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
群逃避における基本的な緊急停止モードの相互作用の制御則の設計と実装の課題、そしてサブグループを有する群ロボットにおける自律反射型の協調運動制御の特性検討は、計画通りの成果を得た。
実機設計及び性能拡張においては、実機に搭載する高速RGBDディバイスの視野拡張の設計より、他のロボットの緊急停止モードへの感知センシング性能を実現した。
当初計画した複数のグループを有する群システムの群逃避を実現した基本制御則の成果を関連研究分野の国際会議 2019 IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics (IEEE ROBIO 2019)にて発表し、最優秀ロボティクス論文賞（Best Paper in Robotics)を受賞し、技術の面で高い評価を得ていた。
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| Strategy for Future Research Activity |
実機システムとシミュレーションシステムの併用により、群逃避のダイナミックモードの伝搬特性を検討し、確率モデルにより、異なるサブグループ間の相互作用制御手法におけるモード伝搬特性の統計型推定則の確立を目指す。
最新の点群処理ライブラリと安定な特徴量の抽出アルゴリズムを中心とし、自律ロボットシステムのセンシングの高速化と頑丈性向上により、検証実験の群効果の検証精度を向上すると共に、異なる運動制御遅れによる群停止特性の検証と、グループ特性を有する群逃避制御則の実機による特性検証を進める。
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| Causes of Carryover |
本年度で研究し、考案したミラー要素による高速RGBDセンサのセンシング領域拡張の手法において、次年度で行う予定の拡張視野領域の不感知領域の最小化の分析と設計を完成した後、実際の複数機体用の製作を行ったほうが効果的に研究費の使用と考えたためである。次年度使用額は複数機体用の製作費に充てる。
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Research Products
(2 results)
