2020 Fiscal Year Research-status Report
Real-time scale-free control for autonomous mobile robot networks
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20K14766
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
山本 薫 九州大学, システム情報科学研究院, 准教授 (20834104)
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2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | ネットワーク化制御 / 自律移動ロボット群 / マルチエージェントシステム / モデル予測制御 / スケールフリー性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，自律移動ロボット群の制御問題において，ネットワーク構成要素（ロボット）の群への参加あるいは離脱による構成要素数の変化に対しロバストな群制御系設計を目的とする．特に，群制御性能における要素数変化の影響を陽に扱うことで，構成要素数に依らず所望の制御性能を有する群制御を実現することを目標とする．
ここでいう群制御性能とは，例えば，群の外乱除去性能である．例として自律飛行するドローン群を挙げる．複数機体が同じ空域を飛行する場合，各機体が安定に制御されていたとしても，機体間相互干渉により，郡全体での安定性が保証されるとは限らない．例えば，ドローン群の一部に加わった突風等の外乱の影響が，群の中で増幅しながら伝播しうる．また，ある機体が群に参加または離脱することによる一時的な機体間距離の変化も，ネットワーク全体の安定性に悪影響を及ぼす．特に，各機体の群への自由な出入りを許容する場合は，群の構成要素数にかかわらずこれらの現象を抑制するような分散制御器の設計が求められる．
令和２年度は，まず，隊列走行等ストリングトポロジーを有するネットワークにおいて，要素数に依らない外乱抑制性能を有する群制御系の新たな設計法を考案した．また，要素数を陽に扱うことのできる群制御性能の評価指標を，より一般のものに拡張した．さらに，２次元移動ロボット群制御において，ロボットの参加・離脱による不連続性を考慮したモデル化を行い，数値シミュレーションにより妥当性を検証した．
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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
令和２年度の主な成果は，ストリングトポロジーにおけるスケールフリー制御手法の拡張および新たな設計法の提案，２次元移動ロボット群におけるロボットの参加・離脱を考慮したモデル化および制御手法の考案，数値シミュレーションによる検討，実機による実験環境の構築であり，おおむね当初の計画通り順調に進展している．
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| Strategy for Future Research Activity |
２次元移動ロボット群の制御手法の精密化に加え，手法の３次元への拡張を行う．また，モデル予測制御の導入およびリアルタイム性向上のためPANOC等を用いて実装する．数値シミュレーションによる検証ののち，複数機のドローンを用いた実証実験を行う．
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