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複数台の屋外移動ロボットを用いた実環境でのエネルギ管理および作業計画に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 16J10121
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
研究機関早稲田大学

研究代表者

田中 克明  早稲田大学, 早稲田大学理工学術院, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2016-04-22 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
2017年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2016年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワード移動ロボット / 複数台運用 / 環境認識
研究実績の概要

本年度は2年度目として、①複数台のロボットシステムを用いて地上を移動するロボットの移動の消費エネルギを予測すること②複数台のロボットの作業計画について検討した。
①:不整地でのロボットの移動効率の向上を目的として、小型UAVを利用し事前にロボットが移動する路面の移動コストを推定する手法について検討した。UAV単体で屋外での作業を試みた場合、複雑な環境を自律で移動することが困難である。その一方、長時間人間がUAVの操作をする方法も負担が大きい。そこで、UAVと地上を自律移動するロボットを組み合わせることで、人の手間と時間を節約しながら長期間の作業ができると考えた。ロボットはUAVが取得した画像データをもとに算出されたコストマップを利用して、木や丸太なのどの障害物や植生度の高いエリアを避けながら移動することが確認された。また本手法を利用した場合と利用しなかった場合とで比較を行った結果、本システムを利用した場合においては丸太などの障害物を回避し、また比較的走行が容易である路面を選択して走行をしたため、消費電力量や目的地までの移動時間に有意差が確認された。
②:複数台のロボットが効率よく運用するためには、ロボットが作業を行うための巡回経路を生成するシステムが必要となる。これまで多くのシミュレーションによる研究や屋内の単純な環境での検討がなされてきているが、屋外で複数台のロボットを実際に利用しての研究は少ない。本研究では、①の手法によって取得した環境情報を既知として、複数台のロボットが効率的に巡回をする方法について検討した。本手法を利用した場合と利用しなかった場合とで比較を行った結果、本システムを利用した場合においてシステム全体の消費電力量においてに有意差が確認された。

現在までの達成度 (段落)

29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

29年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (40件)

すべて 2018 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (18件) (うち国際共著 5件、 査読あり 9件) 学会発表 (19件) (うち国際学会 9件) 図書 (2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] 自律移動型環境モニタリング・ロボット2018

    • 著者名/発表者名
      石井裕之,田中克明,高西淳夫
    • 雑誌名

      日本ロボット学会誌

      巻: Vol.36,No.1 ページ: 23-26

    • NAID

      130006356044

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A study on path planning for small mobile robot to move in forest area2017

    • 著者名/発表者名
      Tanaka K.、Okamoto Y.、Ishii H.、Kuroiwa D.、Yokoyama H.、Inoue S.、Shi Q.、Okabayashi S.、Sugahara Y.、Takanishi A.
    • 雑誌名

      Proc. IEEE International conference on robotics and biomimetics (ROBIO)

      巻: - ページ: 2167-2172

    • DOI

      10.1109/robio.2017.8324740

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Development of cylindrical cam shape to improve efficiency of jumping function of mobile robot2017

    • 著者名/発表者名
      Inoue S.、Tanaka K.、Okamoto Y.、Ishii H.、Kuroiwa D.、Yokoyama H.、Shi Q.、Okabayashi S.、Sugahara Y.、Takanishi A.
    • 雑誌名

      Proc. IEEE International conference on robotics and biomimetics (ROBIO)

      巻: - ページ: 233-238

    • DOI

      10.1109/robio.2017.8324423

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] A design of a small mobile robot with a hybrid locomotion mechanism of wheels and multi-rotors2017

    • 著者名/発表者名
      Tanaka Katsuaki、Zhang Di、Inoue Sho、Kasai Ritaro、Yokoyama Hiroya、Shindo Koki、Matsuhiro Ko、Marumoto Shigeaki、Ishii Hiroyuki、Takanishi Atsuo
    • 雑誌名

      Proc. 2017 IEEE International Conference on Mechatronics and Automation (ICMA)

      巻: - ページ: 1503-1508

    • DOI

      10.1109/icma.2017.8016039

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Hardware and control design considerations for a monitoring system of autonomous mobile robots in extreme environment2017

    • 著者名/発表者名
      Tanaka Katsuaki、Okamoto Yuya、Ishii Hiroyuki、Kuroiwa Daisuke、Mitsuzuka Junko、Yokoyama Hiroya、Inoue Sho、Shi Qing、Okabayashi Satoshi、Sugahara Yusuke、Takanishi Atsuo
    • 雑誌名

      Proc. IEEE International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics(AIM)

      巻: - ページ: 1412-1417

    • DOI

      10.1109/aim.2017.8014216

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] aMussels: Diving and Anchoring in a New Bio-inspired Under-Actuated Robot Class for Long-Term Environmental Exploration and Monitoring2017

    • 著者名/発表者名
      Donati Elisa、van Vuuren Godfried J.、Tanaka Katsuaki、Romano Donato、Schmickl Thomas、Stefanini Cesare
    • 雑誌名

      Towards Autonomous Robotic Systems. TAROS 2017. Lecture Notes in Computer Science,

      巻: 10454 ページ: 300-314

    • DOI

      10.1007/978-3-319-64107-2_24

    • ISBN
      9783319641065, 9783319641072
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 不整地移動ロボットの移動効率向上に関する研究-UAV からの視覚情報を利用したコストマップ生成-2017

    • 著者名/発表者名
      鐘テイテイ,田中克明,小嶋博,松広航.木田和紀,井上翔宇, 岡林誠士,菅原 雄介,石井裕之,高西淳夫
    • 雑誌名

      第18回システムインテグレーション部門講演会論文集

      巻: -

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] 自律移動型環境モニタリングロボットの開発  第 8 報:走行データを利用したコストマップ生成2017

    • 著者名/発表者名
      田中克明,呉成偉,木田和紀,小嶋博,石青,岡林誠士,菅原雄介,石井裕之,高西淳夫
    • 雑誌名

      第34回日本ロボット学会学術講演会予稿集

      巻: -

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] 自律移動型環境モニタリングロボットの開発 第 7 報:自律的・高効率給電に向けた充電ステーションの 設計・製作2017

    • 著者名/発表者名
      木田和紀,田中克明,フローリアン・マーシアン,呉成偉,庄司暁,井上翔宇,横山裕也,小嶋博,岡林誠士,菅原雄介,石井裕之,高西淳夫
    • 雑誌名

      第34回日本ロボット学会学術講演会予稿集

      巻: -

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] 小型移動ロボットの跳躍機能の効率化に向けた円筒カム形状の検討2017

    • 著者名/発表者名
      田中克明,井上翔宇,横山裕也,岡林誠士,石青,菅原雄介,石井裕之,高西淳夫
    • 雑誌名

      第23回日本IFToMM会議シンポジウム論文集

      巻: -

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Novel Extendable Arm Structure Using Convex Tapes for Improving Strength of Pipe on Tiny Mobile Robots2016

    • 著者名/発表者名
      K. Tanaka, H. Yoyokama, H. ISHII, S. Inoue, Q. Shi, S. Okabayashi, Y. Sugahara, A. Takanishi
    • 雑誌名

      Proc. IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics

      巻: - ページ: 637-642

    • DOI

      10.1109/robio.2016.7866394

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The effect of the phase difference on the climbing ability of notched wheel2016

    • 著者名/発表者名
      K.Tanaka, H. Ishii, D. Endo, J. Mitsuzuka, S. Okabayashi, Q. Shi, Y. Sugahara, A. Takanishi
    • 雑誌名

      Proc. 19th International Conference on Climbing and Walking Robot, World Scientific

      巻: - ページ: 514-522

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Study of Wheel Shape for Increasing Climbing Ability of Slopes and Steps2016

    • 著者名/発表者名
      K.Tanaka, H. Ishii, D. Endo, J. Mitsuzuka, D. Kuroiwa, Y. Okamoto, Y. Miura, Q. Shi, S. Okabayashi, Y. Sugahara, A. Takanishi
    • 雑誌名

      Proc. 21st CISM IFToMM Symposium on Robot Design, Dynamics and Control, Springer

      巻: - ページ: 55-72

    • DOI

      10.1007/978-3-319-33714-2_7

    • ISBN
      9783319337135, 9783319337142
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 自律移動型環境モニタリングロボットの開発 第6報:森林内での経路計画の検討2016

    • 著者名/発表者名
      田中克明,岡本侑也,黒岩大典,井上翔宇,横山裕也,石青,岡林誠士,菅原雄介,石井裕之,高西淳夫
    • 雑誌名

      第34回日本ロボット学会学術講演会予稿集

      巻: -

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] 小型移動ロボットの切り掛け車輪献上に関する検討2016

    • 著者名/発表者名
      田中克明,横山裕也,石井裕之,遠藤大輔,石青,岡林誠士,菅原雄介,高西淳夫
    • 雑誌名

      ロボティクス・メカトロニクス講演会2016予稿集

      巻: -

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] 自律移動型環境モニタリングロボットの開発 第5報:センサ昇降用の伸縮式アームの開発2016

    • 著者名/発表者名
      横山裕也,田中克明,黒岩大典,岡本侑也,井上翔宇,岡林誠士,菅原雄介,高西淳夫
    • 雑誌名

      第34回日本ロボット学会学術講演会予稿集

      巻: -

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] 屋外環境にて走行・跳躍を行う小型モニタリングロボットの開発2016

    • 著者名/発表者名
      井上翔宇,田中克明,横山裕也,三塚純子,岡本侑也,黒岩大典,岡林誠士,菅原雄介,石井裕之,高西淳夫
    • 雑誌名

      第34回日本ロボット学会学術講演会予稿集

      巻: -

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] 小型移動ロボットの遊びがラットにもたらす効果の検討2016

    • 著者名/発表者名
      石井裕之,田中克明,石青,高西淳夫
    • 雑誌名

      第34回日本ロボット学会学術講演会予稿集

      巻: -

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] A novel method of ecosystem management using multiple mobile robots2017

    • 著者名/発表者名
      田中克明,石井裕之,岡林誠士,石青,菅原雄介,高西淳夫
    • 学会等名
      第64回日本生態学会大会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2017-03-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] A study on path planning for small mobile robot to move in forest area2017

    • 著者名/発表者名
      Tanaka K.、Okamoto Y.、Ishii H.、Kuroiwa D.、Yokoyama H.、Inoue S.、Shi Q.、Okabayashi S.、Sugahara Y.、Takanishi A.
    • 学会等名
      IEEE International conference on robotics and biomimetics (ROBIO)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of cylindrical cam shape to improve efficiency of jumping function of mobile robot2017

    • 著者名/発表者名
      Inoue S.、Tanaka K.、Okamoto Y.、Ishii H.、Kuroiwa D.、Yokoyama H.、Shi Q.、Okabayashi S.、Sugahara Y.、Takanishi A.
    • 学会等名
      IEEE International conference on robotics and biomimetics (ROBIO)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A design of a small mobile robot with a hybrid locomotion mechanism of wheels and multi-rotors2017

    • 著者名/発表者名
      Tanaka Katsuaki、Zhang Di、Inoue Sho、Kasai Ritaro、Yokoyama Hiroya、Shindo Koki、Matsuhiro Ko、Marumoto Shigeaki、Ishii Hiroyuki、Takanishi Atsuo
    • 学会等名
      IEEE International Conference on Mechatronics and Automation (ICMA)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Hardware and control design considerations for a monitoring system of autonomous mobile robots in extreme environment2017

    • 著者名/発表者名
      Tanaka Katsuaki、Okamoto Yuya、Ishii Hiroyuki、Kuroiwa Daisuke、Mitsuzuka Junko、Yokoyama Hiroya、Inoue Sho、Shi Qing、Okabayashi Satoshi、Sugahara Yusuke、Takanishi Atsuo
    • 学会等名
      IEEE International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics(AIM)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] aMussels: Diving and Anchoring in a New Bio-inspired Under-Actuated Robot Class for Long-Term Environmental Exploration and Monitoring2017

    • 著者名/発表者名
      Donati Elisa、van Vuuren Godfried J.、Tanaka Katsuaki、Romano Donato、Schmickl Thomas、Stefanini Cesare
    • 学会等名
      Towards Autonomous Robotic Systems. TAROS 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 不整地移動ロボットの移動効率向上に関する研究-UAV からの視覚情報を利用したコストマップ生成-2017

    • 著者名/発表者名
      鐘テイテイ,田中克明,小嶋博,松広航.木田和紀,井上翔宇, 岡林誠士,菅原 雄介,石井裕之,高西淳夫
    • 学会等名
      第18回システムインテグレーション部門講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 自律移動型環境モニタリングロボットの開発  第 8 報:走行データを利用したコストマップ生成2017

    • 著者名/発表者名
      田中克明,呉成偉,木田和紀,小嶋博,石青,岡林誠士,菅原雄介,石井裕之,高西淳夫
    • 学会等名
      第34回日本ロボット学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 自律移動型環境モニタリングロボットの開発 第 7 報:自律的・高効率給電に向けた充電ステーションの 設計・製作2017

    • 著者名/発表者名
      木田和紀,田中克明,フローリアン・マーシアン,呉成偉,庄司暁,井上翔宇,横山裕也,小嶋博,岡林誠士,菅原雄介,石井裕之,高西淳夫
    • 学会等名
      第34回日本ロボット学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 小型移動ロボットの跳躍機能の効率化に向けた円筒カム形状の検討2017

    • 著者名/発表者名
      田中克明,井上翔宇,横山裕也,岡林誠士,石青,菅原雄介,石井裕之,高西淳夫
    • 学会等名
      第23回日本IFToMM会議シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ovel Extendable Arm Structure Using Convex Tapes for Improving Strength of Pipe on Tiny Mobile Robots2016

    • 著者名/発表者名
      K. Tanaka, H. Yoyokama, H. ISHII, S. Inoue, Q. Shi, S. Okabayashi, Y. Sugahara, A. Takanishi
    • 学会等名
      IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics
    • 発表場所
      QINGDAO, CHINA
    • 年月日
      2016-12-03
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] he effect of the phase difference on the climbing ability of notched wheel2016

    • 著者名/発表者名
      K.Tanaka, H. Ishii, D. Endo, J. Mitsuzuka, S. Okabayashi, Q. Shi, Y. Sugahara, A. Takanishi
    • 学会等名
      19th International Conference on Climbing and Walking Robot
    • 発表場所
      London, UK
    • 年月日
      2016-09-12
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 自律移動型環境モニタリングロボットの開発 第6報:森林内での経路計画の検討2016

    • 著者名/発表者名
      田中克明,岡本侑也,黒岩大典,井上翔宇,横山裕也,石青,岡林誠士,菅原雄介,石井裕之,高西淳夫
    • 学会等名
      第34回日本ロボット学会学術講演会
    • 発表場所
      山形
    • 年月日
      2016-09-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 自律移動型環境モニタリングロボットの開発 第5報:センサ昇降用の伸縮式アームの開発2016

    • 著者名/発表者名
      横山裕也,田中克明,黒岩大典,岡本侑也,井上翔宇,岡林誠士,菅原雄介,高西淳夫
    • 学会等名
      第34回日本ロボット学会学術講演会
    • 発表場所
      山形
    • 年月日
      2016-09-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 屋外環境にて走行・跳躍を行う小型モニタリングロボットの開発2016

    • 著者名/発表者名
      井上翔宇,田中克明,横山裕也,三塚純子,岡本侑也,黒岩大典,岡林誠士,菅原雄介,石井裕之,高西淳夫
    • 学会等名
      第34回日本ロボット学会学術講演会
    • 発表場所
      山形
    • 年月日
      2016-09-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 小型移動ロボットの遊びがラットにもたらす効果の検討2016

    • 著者名/発表者名
      石井裕之,田中克明,石青,高西淳夫
    • 学会等名
      第34回日本ロボット学会学術講演会
    • 発表場所
      山形
    • 年月日
      2016-09-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] A Study of Wheel Shape for Increasing Climbing Ability of Slopes and Steps2016

    • 著者名/発表者名
      K.Tanaka, H. Ishii, D. Endo, J. Mitsuzuka, D. Kuroiwa, Y. Okamoto, Y. Miura, Q. Shi, S. Okabayashi, Y. Sugahara, A. Takanishi
    • 学会等名
      21st CISM IFToMM Symposium on Robot Design, Dynamics and Control
    • 発表場所
      Udine, Italy
    • 年月日
      2016-06-20
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 小型移動ロボットの切り掛け車輪献上に関する検討2016

    • 著者名/発表者名
      田中克明,横山裕也,石井裕之,遠藤大輔,石青,岡林誠士,菅原雄介,高西淳夫
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2016
    • 発表場所
      神奈川
    • 年月日
      2016-06-08
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] A Novel Approach to Increase the Locomotion Performance of Mobile Robots in Fields with Tall Grasses2016

    • 著者名/発表者名
      K. Tanaka, H. Ishii, D. Kuroiwa, Y. Okamoto, E. Mossor, H. Sugita, Q. Shi, S. Okabayashi, Y. Sugahara, and A. Takanishi
    • 学会等名
      2016 IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA)
    • 発表場所
      Stockholm, Sweden
    • 年月日
      2016-05-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [図書] Advances in Cooperative Robotics: Proceedings of the 19th International Conference on Clawar 20162016

    • 著者名/発表者名
      Mohammad O Tokhi, Gurvinder S Virk
    • 総ページ数
      896
    • 出版者
      World Scientific
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [図書] ROMANSY 21 - Robot Design, Dynamics and Control2016

    • 著者名/発表者名
      Vincenzo Parenti-CastelliWerner Schiehlen
    • 総ページ数
      143
    • 出版者
      Springer
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考] 高西研究室 環境モニタリング班

    • URL

      http://www.takanishi.mech.waseda.ac.jp/top/research/rat/environment/index.html

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

URL: 

公開日: 2016-05-17   更新日: 2024-03-26  

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