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Research on decision making methods that makes mobile robots avoid risks on their tasks under uncertainty

Research Project

Project/Area Number 20K04382
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 20020:Robotics and intelligent system-related
Research InstitutionChiba Institute of Technology

Principal Investigator

Ueda Ryuichi  千葉工業大学, 先進工学部, 准教授 (20376502)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 林原 靖男  千葉工業大学, 先進工学部, 教授 (20298293)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Keywords移動ロボット / ナビゲーション / 動的計画法 / 価値反復 / POMDP / 障害物回避 / 確率ロボティクス
Outline of Research at the Start

人の操作を得ずに自分自身で動いて何か仕事を行うロボットは,仕事の目的達成と環境中の障害物の回避の両方を意識しながら仕事を遂行しなければならない.例えば自動で移動しているロボットは,道路脇の縁石に乗り上げないようにしながら目的地に行くことが求められる.しかし,多くの場合,ロボットは縁石を確実に認識するセンサを持たず,計算できるロボット自身の位置にも誤差や不確かさが残る.本研究では,このような状況でロボットが自身の位置の不確かさを考慮しながら縁石などの障害物にぶつからないように慎重に移動するための理論を研究する.

Outline of Final Research Achievements

We have proposed an algorithm for determining the appropriate action to be taken by an autonomous mobile robot when it is unable to accurately measure its own position. We also developed a software package for autonomous robots that includes this algorithm and other functions such as obstacle avoidance, and released it through GitHub. In addition, we confirmed some parts of the software on the actual robot and conducted experiments for evaluation. These results have been published in seven domestic conference proceedings and one paper submitted for an international journal.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

研究、開発したソフトウェアパッケージは計算量が大きいものの、移動ロボットで用いられる現行のものより適切な行動決定ができることが理論的に裏付けられている。そのため、ロボットに搭載できる計算機の性能が向上するか、リモートで計算機を活用するインフラが整うと、利用価値が次第に高くなっていくと考えている。また、学会で発表した実験結果についても、これまで計算量が大きくて適用不可能だと考えられたいたことが適用できることを示したことは意義があると考えている。

Report

(4 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (15 results)

All 2023 2022 2021 2020 Other

All Journal Article (1 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 1 results) Presentation (7 results) Remarks (7 results)

  • [Journal Article] Generation of search behavior of robots by an extended probabilistic flow control2022

    • Author(s)
      Ryuichi Ueda
    • Journal Title

      International Journal of iRobotics

      Volume: 5 Pages: 29-35

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] 移動ロボットのための自己位置の不確かさを考慮したセンシングできない固定障害物の回避手法 ---価値反復を用いたナビゲーションにおける状態空間の局所拡張---2023

    • Author(s)
      上田隆一, 登内リオン, 池邉龍宏, 林原靖男
    • Organizer
      第28回ロボティクスシンポジア講演論文集
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 価値反復による移動ロボットの屋外ナビゲーション2023

    • Author(s)
      登内 リオン, 池邉 龍宏, 林原 靖男, 上田 隆一
    • Organizer
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 価値反復による準静的な障害物を考慮した実時間経路計画2022

    • Author(s)
      上田 隆一, 池邉 龍宏, 林原 靖男
    • Organizer
      第40回日本ロボット学会学術講演会予稿集
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 移動ロボットのナビゲーションのためのbrute-forceな価値反復を用いた大域計画・局所計画アルゴリズム2022

    • Author(s)
      上田隆一, 池邉龍宏, 林原靖男
    • Organizer
      第27回ロボティクスシンポジア
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] brute-forceな価値反復を用いた実時間経路計画ROSパッケージ2021

    • Author(s)
      上田隆一, 池邉龍宏, 林原靖男
    • Organizer
      第39回日本ロボット学会学術講演会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 小型移動ロボットによるつくばチャレンジへの挑戦2021

    • Author(s)
      池邉 龍宏, 曹 越, 高橋 秀太, クルス ペレス アントニオ, 林原 靖男, 上田 隆一
    • Organizer
      第22回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 自己位置が不確かな状況における移動ロボットの危険回避行動の生成2020

    • Author(s)
      上田隆一, 鈴木勇矢
    • Organizer
      第38回日本ロボット学会学術講演会
    • Related Report
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  • [Remarks] ryuichiueda/value_iteration

    • URL

      https://github.com/ryuichiueda/value_iteration

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  • [Remarks] path planning with real-time brute-force VI

    • URL

      https://www.youtube.com/watch?v=O1NJnF0sIdA

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      https://www.youtube.com/watch?v=Dgd2tOCEYno

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  • [Remarks] つくばチャレンジ2021本走行(11/21) [信号あり横断歩道まで約500m走行]

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      https://www.youtube.com/watch?v=TeF1nFxjLRQ

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  • [Remarks] ryuichiueda / value_iteration

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      https://github.com/ryuichiueda/value_iteration

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      https://github.com/uhobeike/vi_grid_map

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  • [Remarks] 津田沼チャレンジ Raspberry Pi Cat

    • URL

      https://www.youtube.com/watch?v=ObsD6C73Xr4

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      2020 Research-status Report

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Published: 2020-04-28   Modified: 2024-01-30  

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