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2020 Fiscal Year Annual Research Report

Programmable Environmental Stimulation for Automated Driving Systems: Motion Design with Light and Vibration

Research Project

Project/Area Number 20H04473
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

南 裕樹  大阪大学, 工学研究科, 准教授 (00548076)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 古川 正紘  大阪大学, 情報科学研究科, 准教授 (40621652)
末岡 裕一郎  大阪大学, 工学研究科, 助教 (50756509)
井上 正樹  慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 講師 (80725680)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Keywords自動走行システム / 環境刺激
Outline of Annual Research Achievements

外部環境の状態を把握しながら賢くふるまうロボットを実現する際,これまでは,ロボットに搭載するコントローラを高性能化することを考えていた.本研究では,それとは異なるアプローチとして,ロボットのコントローラを極限まで単純化したうえで,外部環境を意図的に制御し,環境刺激によってロボットを操る方法を考える.とくに,環境刺激として光や振動を対象とし,それらをタスクに合わせてプログラムする「環境刺激ジェネレータ」の設計論を構築する.

これに対して,本年度は以下の成果を得た.
1.環境刺激ジェネレータの設計:2次元の光分布を設計する問題を定式化した.そして,ハーフトーン処理を利用して0-1の光刺激を生成する方法を提案し,実機実験によりその性能を検証した.また,次年度以降に取り組む,運動感覚のモデリングの予備検討として,人間行動のモデリングに関する研究に着手した.
2.ロボットコントローラの設計:本研究では,環境刺激ジェネレータとロボットコントローラの組合せ方法も検討する必要がある.そこで,環境刺激下において,目的のタスクを達成するためのロボットコントローラの設計問題を定式化した.そして,走光型視線誘導システムを用いてロボットの速度制御を実現するコントローラや2次元の光分布上の軌道追従制御を実現するオブザーバベースコントローラを提案した.さらに,学習理論をベースとしたロボットコントローラの設計についても検討した.
3.実験検証:光や音の刺激をロボットに与える実験環境を構築し,予備実験を行った.また,次年度の研究に利用するドライビングシミュレータの整備を進めた.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当初の予定であった人間の運動感覚のモデル化については,予備検討に止まったが,環境刺激ジェネレータやロボットコントローラの設計においては,複数のアプローチを検討しており,一定の成果を得ている.また,ミニチュアスケールの実験システムやドライビングシミュレータの整備も進んでいる.

Strategy for Future Research Activity

引き続き,設計論の構築を進めるとともに,人間の運動感覚・行動のモデリングを検討していく.また,提案手法の有効性を実機実験で確認するとともに,理論的課題を抽出する.

  • Research Products

    (16 results)

All 2021 2020 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (13 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Verification of Acoustic-Wave-Oriented Simple State Estimation and Application to Swarm Navigation2021

    • Author(s)
      Kida Tomoha、Sueoka Yuichiro、Shigeyoshi Hiro、Tsunoda Yusuke、Sugimoto Yasuhiro、Osuka Koichi
    • Journal Title

      Journal of Robotics and Mechatronics

      Volume: 33 Pages: 119~128

    • DOI

      10.20965/jrm.2021.p0119

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Active Sensing and Control of a Mobile Robot Considering Uncertainly of Path Prediction2020

    • Author(s)
      Kitaoka Tomohiro、Minami Yuki、Ishikawa Masato
    • Journal Title

      Transactions of the Institute of Systems, Control and Information Engineers

      Volume: 33 Pages: 314~316

    • DOI

      10.5687/iscie.33.314

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Neural-ODEを用いたモデルベース学習制御2021

    • Author(s)
      影山将也,南裕樹,石川将人
    • Organizer
      2020年度計測自動制御学会関西支部・システム制御情報学会シンポジウム
  • [Presentation] 光環境刺激下における移動ロボットの状態推定と制御2021

    • Author(s)
      奥田貴裕,南裕樹,石川将人
    • Organizer
      2020年度計測自動制御学会関西支部・システム制御情報学会シンポジウム
  • [Presentation] Semi-CDO:航空機の新たな降下運航方式の提案と到着管理アルゴリズム2021

    • Author(s)
      和田真治,井上正樹,虎谷大地
    • Organizer
      計測自動制御学会 第8回制御部門マルチシンポジウム
  • [Presentation] 人間行動変容のモデリングと定常状態最適制御2021

    • Author(s)
      齊藤有紀,井上正樹
    • Organizer
      計測自動制御学会 第8回制御部門マルチシンポジウム
  • [Presentation] 分類型ニューラルネットワークを用いたスパース最適制御器の近似2021

    • Author(s)
      永那瑠,井上正樹
    • Organizer
      計測自動制御学会 第8回制御部門マルチシンポジウム
  • [Presentation] Spatiotemporal Light Navigation System for Tracking Control of Mobile Robots2020

    • Author(s)
      T. Okuda, Y. Minami, M. Ishikawa
    • Organizer
      IFAC World Congress 2020
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Online Path Planning and Control of a Mobile Robot by using Gaussian Process Regression2020

    • Author(s)
      T. Kitaoka, Y. Minami, M. Ishikawa
    • Organizer
      SICE Annual Conference 2020
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ノイズシェーピング量子化器設計のための Python ライブラリ NQLib の開発2020

    • Author(s)
      田中健太,南裕樹,石川将人
    • Organizer
      第63回自動制御連合講演会
  • [Presentation] 走光型視線誘導システムを利用した自動運転車の速度制御2020

    • Author(s)
      三谷祐介,南裕樹,石川将人
    • Organizer
      第63回自動制御連合講演会
  • [Presentation] Deep Lagrangian Networksを用いた剛体ロボットの逆動力学解析2020

    • Author(s)
      徐天涵,南 裕樹,石川 将人
    • Organizer
      第63回自動制御連合講演会
  • [Presentation] コントローラ設計に忖度するモデル構築2020

    • Author(s)
      荻尾優吾,南裕樹,石川将人
    • Organizer
      第63回自動制御連合講演会
  • [Presentation] 人間行動のデータ駆動モデリング2020

    • Author(s)
      名賀諒宇,原啓太,井上正樹
    • Organizer
      第63回自動制御連合講演会
  • [Presentation] パーソナライズされた制御系設計:個人の趣向を反映した制御器の再構成2020

    • Author(s)
      原啓太,井上正樹
    • Organizer
      第63回自動制御連合講演会
  • [Remarks] 代表者のwebページ

    • URL

      https://y373.sakura.ne.jp/minami/

URL: 

Published: 2021-12-27  

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