2023 Fiscal Year Annual Research Report

環境適応型分散協調知能の創発と月縦穴洞窟探査への適用

Research Project

Project/Area Number	23H01386
Allocation Type	Single-year Grants
Research Institution	Japan Aerospace EXploration Agency
Principal Investigator	久保田孝国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 教授 (90211888)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	吉光徹雄国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 教授 (60332152) 大槻真嗣国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 准教授 (50348827) 宇佐美尚人国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 助教 (70881225)
Project Period (FY)	2023-04-01 – 2026-03-31
Keywords	分散協調知能 / 小型ロボット / 宇宙探査
Outline of Annual Research Achievements	本研究では，環境に応じた分散協調知能とは何かを明らかにし，新しい宇宙探査の在り方を創出することを大目的とする．その実現において，多数の超小型探査ロボットにより，環境に適応した分散協調を行なうことで，知能と進化を創発し，未踏峰地点の広範囲で密度の濃いチャレンジグな探査を実現する．実際に，将来の有人拠点の候補となる縦穴洞窟探査をターゲットとし，多数のロボットを用いた効率的な探査手法の構築行う．そこで複数ロボットによる協調探査の実現のため，本年度は，以下の４つの課題に取り組み．その研究実績を以下に記す．１．高いモビリティを有する革新的な移動技術の構築：さまざまな地形に柔軟に移動可能な小型移動ロボットとして，車輪移動と跳躍のマルチ移動機構を有する小型移動ロボットを検討し試作した．また，２つの移動機構を有するロボットの経路計画手法を考案した．連結機能含む可変構造機構については，検討した案のトレードオフを実施した．２．通信機能付き小型環境認識センサの開発：環境計測として小型カメラと小型放射線計を検討した．また小型通信機を用いた測距機能を定量的に検討し，複数ロボット間の通信により，相対的な位置関係を推定する手法を検討した．３．群知能出現アルゴリズムの構築：異種探査ロボットが，ネットワークで繋がり，ネットワークの知能化により，与えられた時間内に地図を広範囲に作成する協調アルゴリズムを具現化する手法を考案した．自己組織化マップの原理に基づいた手法を適用し，異種のロボット群が設定される制約条件の中で一般化チームオリエンテーリング問題として扱うことにより，異種探査ロボットによる効率的な探査を実現することができた．４．探査シミュレータの構築と評価：マルチ移動機構を有する探査ロボットの物理モデルをコンピュータの３次元世界に構築した．
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason ４つの課題について検討を進め，試作を含む研究開発の進展があり，最終目標へ向けた計画に沿って進めることができたため．特に環境に応じた分散協調として，自己組織化マップの原理に基づいた手法を適用し，異種のロボット群の効率的な探査行動を創出できたため．
Strategy for Future Research Activity	異種ロボット群による分散協調探査の手法の検討が進んだことを踏まえ．連結機能を要する可変構造機構については，モジュール型の探査ロボットを念頭に，環境に応じた形状変化や移動方式を検討することとしたい．自然環境に応じて移動可能なヘビなど生物学的な知見を取り入れることを考える．
Remarks	研究代表者の所属研究機関の変更：2024年4月1日