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カルバック・ライブラー制御を用いた超小型クワッドロータの自律群飛行

研究課題

研究課題/領域番号 18K13782
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
研究機関関西大学

研究代表者

本仲 君子  関西大学, システム理工学部, 准教授 (70781772)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2020年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2019年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2018年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
キーワード群飛行 / 障害物回避 / 動作計画 / KL制御
研究成果の概要

本研究では,カルバック・ライブラー制御を用いて,複数の小型クワッドロータの自律群飛行を実現することを目的とした.まず,クワッドロータ群の自律飛行に不可欠である,衝突回避アルゴリズムについて検討し,buffered Voronoi cellsに基づく相互衝突回避アルゴリズムを実装した.実装結果はシミュレーションにより確認し,新たに生じた問題点に対応するための改良を行った.特に,デッドロックへの対処,LiDARで得られた局所情報のみを用いた移動,高さ方向も含めた3次元空間における衝突回避に関する手法を提案した.また,実機実験の設備を整え,4台のクワッドロータの群飛行実験を行った.

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では,クワッドロータの群飛行時に必須となる衝突回避アルゴリズムの改良と検証を行った.具体的には、BVCを用いた相互衝突回避アルゴリズムを実装・改良し,デッドロックへの対処や,局所情報のみを用いた移動手法を提案し,3次元空間における衝突回避を実現した.これは群飛行の実現を前進させるものであり,学術的に重要である.また,群飛行技術の進展は物流・監視・災害対策などを目的として社会的にも期待されており,その点でこれらの成果は社会的意義も有している.

報告書

(6件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (31件)

すべて 2022 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 8件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (23件) (うち国際学会 6件)

  • [雑誌論文] Obstacle avoidance using buffered voronoi cells based on local information from a laser range scanner2022

    • 著者名/発表者名
      Motonaka Kimiko、Miyoshi Seiji
    • 雑誌名

      Advanced Robotics

      巻: 37 号: 1-2 ページ: 73-86

    • DOI

      10.1080/01691864.2022.2121616

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Statistical-Mechanical Analysis of Adaptive Volterra Filter with the LMS Algorithm2021

    • 著者名/発表者名
      MOTONAKA Kimiko、KOSEKI Tomoya、KAJIKAWA Yoshinobu、MIYOSHI Seiji
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences

      巻: E104.A 号: 12 ページ: 1665-1674

    • DOI

      10.1587/transfun.2021EAP1013

    • NAID

      130008123142

    • ISSN
      0916-8508, 1745-1337
    • 年月日
      2021-12-01
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Control of a quadrotor group based on maximum hands-off distributed control2021

    • 著者名/発表者名
      Motonaka Kimiko、Watanabe Takuya、Kwon Yuhwan、Nagahara Masaaki、Miyoshi Seiji
    • 雑誌名

      International Journal of Mechatronics and Automation

      巻: 8 号: 4 ページ: 200-200

    • DOI

      10.1504/ijma.2021.120377

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] BVCを用いたクワッドロータの障害物回避手法の検討2021

    • 著者名/発表者名
      Motonaka Kimiko、Miyoshi Seiji
    • 雑誌名

      日本ロボット学会誌

      巻: 39 号: 5 ページ: 459-462

    • DOI

      10.7210/jrsj.39.459

    • NAID

      130008055460

    • ISSN
      0289-1824, 1884-7145
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] ボロノイ分割を用いた複数のクワッドロータの相互衝突回避に関する数値的検証2020

    • 著者名/発表者名
      中川健人,権裕煥,本仲君子,三好誠司
    • 雑誌名

      計測自動制御学会論文集

      巻: 56 号: 1 ページ: 31-36

    • DOI

      10.9746/sicetr.56.31

    • NAID

      130007793660

    • ISSN
      0453-4654, 1883-8189
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書 2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Connecting PM and MAP in Bayesian spectral deconvolution by extending exchange Monte Carlo method and using multiple data sets2019

    • 著者名/発表者名
      Kimiko Motonaka and Seiji Miyoshi
    • 雑誌名

      Neural Networks

      巻: 118 ページ: 159-166

    • DOI

      10.1016/j.neunet.2019.05.004

    • 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] ハーモニックポテンシャルフィールドに基づく機体周囲の情報を用いたクワッドロータの誘導制御2018

    • 著者名/発表者名
      本仲君子,渡辺桂吾,前山祥一
    • 雑誌名

      システム制御情報学会論文誌

      巻: 31 号: 5 ページ: 202-208

    • DOI

      10.5687/iscie.31.202

    • NAID

      130007434668

    • ISSN
      1342-5668, 2185-811X
    • 年月日
      2018-05-15
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 「電子回路関連技術」2018

    • 著者名/発表者名
      寺内清訓,本仲君子,梶川嘉延,三好誠司
    • 雑誌名

      電気学会論文誌C(電子・情報・システム部門誌)

      巻: 138 号: 1 ページ: 1-1

    • DOI

      10.1541/ieejeiss.138.1

    • NAID

      130006301475

    • ISSN
      0385-4221, 1348-8155
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] UAVのための3次元ボロノイ分割による衝突回避手法の検証2022

    • 著者名/発表者名
      本仲君子,三好誠司
    • 学会等名
      第40回日本ロボット学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 風外乱環境下におけるクワッドロータのモデル予測経路積分制御に関する検証2022

    • 著者名/発表者名
      塩見将貴,久保田景,本仲君子,三好誠司
    • 学会等名
      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(SI 2022)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 動的空間における複数のクワッドロータのRRT*FNDによる移動制御2022

    • 著者名/発表者名
      岡田健吾,本仲君子,三好誠司
    • 学会等名
      第23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(SI 2022)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Statistical-Mechanical Analysis of Adaptive Volterra Filter for Time-Varying Unknown System2021

    • 著者名/発表者名
      Koyo Kugiyama, Kimiko Motonaka, Yoshinobu Kajikawa, and Seiji Miyoshi,
    • 学会等名
      Asia-Pacific Signal and Information Processing Association Annual Summit and Conference 2021 (APSIPA ASC 2021) ,
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Application of maximum hands-off distributed control to a quadrotor group2021

    • 著者名/発表者名
      Kimiko Motonaka, Takuya Watanabe, Yufwan Kwon, Masaski Nagahara, and Seiji Miyoshi,
    • 学会等名
      IEEE International Conference on Mechatronics and Automation (IEEE ICMA 2021)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Synthesis Method of Spiking Neural Oscillators with Considering Asymptotic Stability2021

    • 著者名/発表者名
      Yasuaki Kuroe, Seiji Miyoshi, Hiroomi Hikawa, Hidetaka Ito, Kimiko Motonaka, and Yutaka Maeda,
    • 学会等名
      2021 International Joint Conference on Neural Networks (IJCNN2021)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ドライデンモデルによる風外乱環境下におけるクワッドロータのモデル予測経路積分制御,2021

    • 著者名/発表者名
      塩見将貴,本仲君子,三好誠司,
    • 学会等名
      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
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 時変な未知システムに対する適応ボルテラフィルタの統計力学的解析,2021

    • 著者名/発表者名
      久木山航洋,本仲君子,梶川嘉延,三好誠司,
    • 学会等名
      信号処理シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 周辺情報のみを用いたBVCによるクワッドロータの障害物回避,2021

    • 著者名/発表者名
      本仲君子,三好誠司
    • 学会等名
      第39回日本ロボット学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Combining Model Predictive Path Integral with Kalman Variational Auto-encoder for Robot Control from Raw Images2020

    • 著者名/発表者名
      Yuhwan Kwon, Takumi Kaneko, Yoshihisa Tsurumine, Hikaru Sasaki, Kimiko Motonaka, Seiji Miyoshi, Takamitsu Matsubara
    • 学会等名
      2020 IEEE/SICE International Symposium on System Integration (SII2020)
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書 2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] BVCを用いたクワッドロータの障害物回避手法の検討2020

    • 著者名/発表者名
      本仲君子,三好誠司
    • 学会等名
      第38回日本ロボット学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 適応ボルテラフィルタの動的なふるまいに関する統計力学的解析2020

    • 著者名/発表者名
      本仲君子,小関智也,梶川嘉延,三好誠司
    • 学会等名
      電子情報通信学会 ニューロコンピューティング研究会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] BVCに基づく複数クワッドロータの相互衝突回避手法の検証2019

    • 著者名/発表者名
      中川健人,権裕煥,本仲君子,三好誠司
    • 学会等名
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] モデル予測経路積分制御と深層経路コスト予測器による高次元観測モデルベース強化学習2019

    • 著者名/発表者名
      権裕煥,鶴峯義久,本仲君子,三好誠司,松原崇充
    • 学会等名
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] スパース合意制御のクワッドロータ群への適用2019

    • 著者名/発表者名
      本仲君子,志水勇仁,野坂昴宏,永原正章,三好誠司
    • 学会等名
      第37回日本ロボット学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] ガウス過程回帰を用いた大量運動者の心拍データ送信制御法2019

    • 著者名/発表者名
      藤田宙,本仲君子, 四方博之,三好誠司
    • 学会等名
      信号処理シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 高次適応ボルテラフィルタに関する統計力学的解析2019

    • 著者名/発表者名
      本仲君子,小関智也,梶川嘉延,三好誠司
    • 学会等名
      信号処理シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Empirical verification of information theoretic model predictive control2018

    • 著者名/発表者名
      Yuhwan Kwon, Kimiko Motonaka, Takamitsu Matsubara, and Seiji Miyoshi
    • 学会等名
      SICE Annual Conference
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Statistical-Mechanical Analysis of the Second-Order Adaptive Volterra Filter2018

    • 著者名/発表者名
      Kimiko Motonaka, Takashi Katsube, Yoshinobu Kajikawa, and Seiji Miyoshi
    • 学会等名
      Asia-Pacific Signal and Information Processing Association Annual Summit and Conference (APSIPA ASC)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 数値実験による情報論的モデル予測制御の性能検証2018

    • 著者名/発表者名
      権裕煥,本仲君子,松原崇充,三好誠司
    • 学会等名
      システム制御情報学会研究発表講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 複数のデータセットを用いたスペクトル分解(Ⅱ)2018

    • 著者名/発表者名
      本仲君子,三好誠司
    • 学会等名
      日本物理学会 第73回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 変分オートエンコーデッドモデル予測経路積分制御と画像入力に基づくロボット制御への応用2018

    • 著者名/発表者名
      権裕煥,金子拓光,鶴峰義久,佐々木光,本仲君子,松原崇充,三好誠司
    • 学会等名
      日本ロボット学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] ボロノイ分割を用いた複数のクワッドロータの相互衝突回避に関する数値的検証2018

    • 著者名/発表者名
      中川健人,本仲君子,三好誠司
    • 学会等名
      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
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2024-01-30  

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