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ドローンネットワークの学習型位置・姿勢協調制御理論の構築と実験検証

研究課題

研究課題/領域番号 18K13775
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分21040:制御およびシステム工学関連
研究機関明治大学 (2020)
東京工業大学 (2018-2019)

研究代表者

伊吹 竜也  明治大学, 理工学部, 専任講師 (30725023)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2020年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2019年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2018年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワード制御工学 / 協調制御 / 機械学習 / ドローンネットワーク / 学習制御
研究成果の概要

本研究課題では,複数のマルチロータ型UAVから成るドローンネットワークに対する機械学習機構を組み込んだ位置・姿勢協調制御理論の構築を目指して,主に(1)ドローンネットワークの分散型位置・姿勢協調制御,(2)ドローンの学習型位置・姿勢制御の2つの課題で成果を挙げた.特に,課題(1)では最適化ベースの分散型衝突回避手法を新たに複数提案し,国際学術雑誌・会議論文に多数採録された.課題(2)では,ドローンのモデル化が難しい要素や未知の作業環境をガウス過程回帰と呼ばれる一機械学習手法を用いて確率的に推定し,その推定結果に基づく新規の位置・姿勢制御手法を提案した.双方の課題に対して実機検証も行っている.

研究成果の学術的意義や社会的意義

モノやヒトのネットワーク化が目覚ましく進歩している現代においても,個々のモバイルロボットの自律分散的な制御によるロボット群の効率的な制御の実現には未だ課題が多く,一般的な技術として普及されていない.本研究はこの技術の根幹となるモバイルロボット群の分散型位置・姿勢協調制御問題に取り組み,さらに新たに機械学習機構を組み込んだ新規の制御手法を提案している.研究成果の学術的意義は多数の論文採録という形で既に認められている一方で,提案した分散型協調制御手法や機械学習機構の組み込み手法が,モバイルロボット群がますます活躍する社会の実現を目指した研究の今後の発展に寄与すると期待する.

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (33件)

すべて 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 2件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (22件) (うち国際学会 10件) 図書 (1件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] Georgia Institute of Technology/California Institute of Technology(米国)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] A Geometric Method of Hoverability Analysis for Multirotor UAVs With Upward-Oriented Rotors2021

    • 著者名/発表者名
      Shunsuke Mochida, Remma Matsuda, Tatsuya Ibuki, Mitsuji Sampei
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Robotics

      巻: 37 号: 5 ページ: 1765-1779

    • DOI

      10.1109/tro.2021.3064101

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Distributed Collision-Free Motion Coordination on a Sphere: A Conic Control Barrier Function Approach2020

    • 著者名/発表者名
      Ibuki Tatsuya、Wilson Sean、Ames Aaron D.、Egerstedt Magnus
    • 雑誌名

      IEEE Control Systems Letters

      巻: 4 号: 4 ページ: 976-981

    • DOI

      10.1109/lcsys.2020.2997952

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Optimization-Based Distributed Flocking Control for Multiple Rigid Bodies2020

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Ibuki, Sean Wilson, Junya Yamauchi, Masayuki Fujita, Magnus Egerstedt
    • 雑誌名

      IEEE Robotics and Automation Letters

      巻: 5 号: 2 ページ: 1891-1898

    • DOI

      10.1109/lra.2020.2969950

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Real-Time Model Predictive Control of Rigid Body Motion via Discretization Using the Cayley Map2020

    • 著者名/発表者名
      Yuichi Tadokoro, Yuki Taya, Tatsuya Ibuki, Mitsuji Sampei
    • 雑誌名

      IEEE Access

      巻: 8 ページ: 17149-17159

    • DOI

      10.1109/access.2020.2966240

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 受動性に基づく3次元空間内での外乱を考慮した剛体運動同期制御2019

    • 著者名/発表者名
      山内淳矢,土井護,伊吹竜也,畑中健志,藤田政之
    • 雑誌名

      計測自動制御学会論文集

      巻: 55 号: 12 ページ: 808-815

    • DOI

      10.9746/sicetr.55.808

    • NAID

      130007761138

    • ISSN
      0453-4654, 1883-8189
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Explicit Reference Governorを用いた三次元空間における拘束を考慮した制御2019

    • 著者名/発表者名
      仲野聡史,Tam W. Nguyen, Emanuele Garone, 伊吹竜也,三平満司
    • 雑誌名

      計測自動制御学会論文集

      巻: 55 号: 11 ページ: 762-771

    • DOI

      10.9746/sicetr.55.762

    • NAID

      130007748644

    • ISSN
      0453-4654, 1883-8189
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 統計情報と二値変数を利用した確率最適制御手法の提案とPHVの最適なモード切替計画への適用2019

    • 著者名/発表者名
      渡辺隆之助,吉岡弘人,伊吹竜也,坂柳佳宏,三平満司
    • 雑誌名

      計測自動制御学会論文集

      巻: 55 ページ: 331-341

    • NAID

      130007651960

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Safety Uncertainty in Control Barrier Functions Using Gaussian Processes2021

    • 著者名/発表者名
      Mouhyemen Khan, Tatsuya Ibuki, Abhijit Chatterjee
    • 学会等名
      2021 IEEE International Conference on Robotics and Automation
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 分散型二次計画法に基づく楕円形状剛体群の衝突回避制御2021

    • 著者名/発表者名
      平野大地,伊吹竜也,三平満司
    • 学会等名
      第8回制御部門マルチシンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 特定の回転方向のロータのみを用いた傾斜クアッドロータ型UAVの動力学解析2020

    • 著者名/発表者名
      川越貴啓,大貫椋太郎,持田峻佑,伊吹竜也,三平満司
    • 学会等名
      第63回自動制御連合講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Online Optimal Mode Control for Plug-in Hybrid Vehicles Based on Driving Routes2020

    • 著者名/発表者名
      Ryunosuke Watanabe, Hiroto Yoshioka, Tatsuya Ibuki, Yoshihiro Sakayanagi, Mitsuji Sampei
    • 学会等名
      21st World Congress of the International Federation of Automatic Control
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development and Design Optimization of 2Y Hexarotor with Robustness against Rotor Failure2020

    • 著者名/発表者名
      Shunsuke Mochida, Remma Matsuda, Tatsuya Ibuki, Mitsuji Sampei
    • 学会等名
      21st World Congress of the International Federation of Automatic Control
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ガウス過程回帰による環境値学習に基づく分散適応型被覆制御2020

    • 著者名/発表者名
      平手奨二,伊吹竜也,三平満司
    • 学会等名
      第7回制御部門マルチシンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 幾何学的積分器を用いた剛体運動の非線形MPCおよび微分動的計画法による解法2020

    • 著者名/発表者名
      江本周平,西本昴樹,田所祐一,伊吹竜也,三平満司
    • 学会等名
      第7回制御部門マルチシンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] デュアルクォータニオンを用いた剛体運動の離散表現と非線形MPCへの応用2019

    • 著者名/発表者名
      西本昴樹,田所祐一,江本周平,伊吹竜也,三平満司
    • 学会等名
      第16回「運動と振動の制御」シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 時間軸の変換を用いた軌道設計2019

    • 著者名/発表者名
      大西祐輝,伊吹竜也,三平満司
    • 学会等名
      第16回「運動と振動の制御」シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Collision-free Formation Control for Quadrotor Networks Based on Distributed Quadratic Programs2019

    • 著者名/発表者名
      Mahato Endo, Tatsuya Ibuki, Mitsuji Sampei
    • 学会等名
      2019 American Control Conference
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Nonlinear Model Predictive Control of a Fully-actuated UAV on SE(3) using Acceleration Charasteristics of the Structure2019

    • 著者名/発表者名
      Yuichi Tadokoro, Tatsuya Ibuki, Mitsuji Sampei
    • 学会等名
      12th Asian Control Conference
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] マルチロータUAVによるサスペンド式貨物運搬制御2019

    • 著者名/発表者名
      伊吹竜也,櫻井元貴,遠藤眞覇人,三平満司
    • 学会等名
      第6回制御部門マルチシンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Cayley Mapによる剛体運動の離散時間ベクトル表現と非線形最適制御への応用2019

    • 著者名/発表者名
      田所祐一,田屋裕輝,伊吹竜也,三平満司
    • 学会等名
      第6回制御部門マルチシンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] ガウス過程回帰による未知モデル学習に基づく全駆動ヘキサロータのロバスト制御2019

    • 著者名/発表者名
      吉岡弘人,杉森敦人,伊吹竜也,三平満司
    • 学会等名
      第6回制御部門マルチシンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 統計情報を活用したPHVの最適モード切替手法の提案2019

    • 著者名/発表者名
      渡辺隆之助,吉岡弘人,伊吹竜也,坂柳佳宏,三平満司
    • 学会等名
      第6回制御部門マルチシンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Discrete-time 3-D Attitude Synchronization Based on Passivity Shortage2018

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Ibuki, Takeshi Hatanaka, Zhihua Qu
    • 学会等名
      57th IEEE Conference on Decision and Control
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Hoverability Analysis Method for Multirotor UAVs with a Case Study on Fault Tolerance2018

    • 著者名/発表者名
      Remma Matsuda, Tatsuya Ibuki, Mitsuji Sampei
    • 学会等名
      57th IEEE Conference on Decision and Control
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Attitude Constrained Control on SO(3): An Explicit Reference Governor Approach2018

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Nakano, Tam W. Nguyen, Emanuele Garone, Tatsuya Ibuki, Mitsuji Sampei
    • 学会等名
      57th IEEE Conference on Decision and Control
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Joint Optimization of Geometric Control and Structure of a Fully-actuated Hexrotor based on an Analytic HJBE Solution2018

    • 著者名/発表者名
      Yuichi Tadokoro, Tatsuya Ibuki, Mitsuji Sampei
    • 学会等名
      57th IEEE Conference on Decision and Control
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Passivity Shortage-based Pose Synchronization in a Sampled Data Setting2018

    • 著者名/発表者名
      Shoji Hirate, Tatsuya Ibuki, Mitsuji Sampei
    • 学会等名
      SICE Annual Conference 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Explicit Reference Governorを用いた拘束付き剛体姿勢制御2018

    • 著者名/発表者名
      仲野聡史,Tam W. Nguyen,Emanuele Garone,伊吹竜也,三平満司
    • 学会等名
      第61回自動制御連合講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] ロータ耐故障性に優れた2Y-Yaw-Twisted Hexrotorの提案2018

    • 著者名/発表者名
      持田峻佑,松田錬磨,伊吹竜也,三平満司
    • 学会等名
      第61回自動制御連合講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [図書] 機械学習のための関数解析入門 -ヒルベルト空間とカーネル法-2021

    • 著者名/発表者名
      瀬戸道生,伊吹竜也,畑中健志
    • 総ページ数
      168
    • 出版者
      内田老鶴圃
    • ISBN
      9784753601714
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] 伊吹竜也 明治大学教員データベース

    • URL

      https://gyoseki1.mind.meiji.ac.jp/mjuhp/KgApp?kyoinId=ymbigeoeggy

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] 東京工業大学 工学院 システム制御系 伊吹竜也ホームページ

    • URL

      http://www.sl.sc.e.titech.ac.jp/~ibuki/home.html

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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