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統計的機械学習に基づいた多目的最適化による超冗長ロボットの運動生成

研究課題

研究課題/領域番号 14J02946
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 知能機械学・機械システム
研究機関名古屋大学 (2015)
京都大学 (2014)

研究代表者

有泉 亮  名古屋大学, 工学研究科, 助教

研究期間 (年度) 2014-04-25 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
2,500千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 300千円)
2015年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2014年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
キーワード応答曲面法 / 機械学習 / 移動ロボット / 多目的最適化 / ロボットの運動最適化
研究実績の概要

移動ロボットの最適化を考える際,ロボット実機を用いた実験結果に基づく最適化法が望まれる.しかし,実験結果には大きなノイズが存在し,1回あたりの観測から得られるデータが少ない一方で,実験に費やす労力の大きさから実験回数は厳しく制約される.そのため,少ない実験回数で最適解が求められる方法が要求されるが,その要求を満たす方法の一つとして応答曲面法が注目されている.
本研究に先立ち,大きなノイズの存在する実験データを基に多目的最適化を行うアルゴリズムを開発したが,実験に失敗する領域を除外するなどの拘束条件などは考慮できていなかった.しかし,ロボットの実機実験を基に最適解の探索を行う際には試行に失敗する可能性があり,失敗試行を導く入力をできる限り避けながら実験を行う必要がある.そこで,本研究では昨年度においてガウス過程分類器を利用して試行が失敗しやすい領域を推定し,その領域を注意深く避けつつ最適解を求める手法を提案した(国内学会誌へ投稿中).しかし,問題設定に不明瞭な部分が存在し,有効性の評価が難しいものであった.
今年度は昨年度の問題点を解決した新たな手法を提案し,適切な評価指標を定めた.その指標に基づき他の複数の手法との比較を行い,有効性を確認した.この結果については現在,国際学会誌への投稿の準備を進めている.
一方,環境変数を含めた応答曲面を作成し,環境変化に対応する点に関しては,従来研究に修正すべき点を発見し,その改善法を考案した.いくつか有効性を示す結果が得られているが,さらなる検証が必要である.
加えて,効率の良い学習をする上でシステムの物理的な理解も重要となる.この観点から,研究主な対象とするヘビ型ロボットを連続曲線で近似し,運動を制御する研究も行った(国際学会誌に掲載).この結果を学習アルゴリズムに反映させる点については今後の課題となる.

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (5件)

すべて 2016 2015 2014

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (3件)

  • [雑誌論文] Analysis and heading control of continuum planar snake robot based on kinematics and a general solution thereof2016

    • 著者名/発表者名
      Ryo Ariizumi, Motoyasu Tanaka, Fumitoshi Matsuno
    • 雑誌名

      Advanced Robotics

      巻: 30 (5) 号: 5 ページ: 301-314

    • DOI

      10.1080/01691864.2015.1118409

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 入力依存ノイズを考慮した応答曲面法に基づく多目的最適化2014

    • 著者名/発表者名
      有泉亮,テッシュ・マシュー,チョセット・ハウィー,松野文俊
    • 雑誌名

      計測自動制御学会論文集

      巻: 50 号: 11 ページ: 792-800

    • DOI

      10.9746/sicetr.50.792

    • NAID

      130004714151

    • ISSN
      0453-4654, 1883-8189
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 実験に基づく多目的最適化における失敗試行を 考慮した最適化アルゴリズムの開発2015

    • 著者名/発表者名
      加藤健太,有泉亮,松野文俊
    • 学会等名
      日本ロボット学会学術講演会
    • 発表場所
      電気通信大学(東京都・足立区)
    • 年月日
      2015-09-03
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Expensive Multiobjective Optimization for Robotics with Consideration of Heteroscedastic Noise2014

    • 著者名/発表者名
      Ryo Ariizumi, Matthew Tesch, Howie Choset, and Fumitoshi Matsuno
    • 学会等名
      IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems
    • 発表場所
      Chicago (USA)
    • 年月日
      2014-09-14 – 2014-09-18
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] ノイズを考慮した多目的最適化法によるクローラ型ロボットの半自律不整地走行2014

    • 著者名/発表者名
      加藤健太,有泉亮,松野文俊
    • 学会等名
      第58回システム制御情報学会研究発表講演会
    • 発表場所
      京都テルサ(京都府京都市)
    • 年月日
      2014-05-21 – 2014-05-23
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

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公開日: 2015-01-22   更新日: 2024-03-26  

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