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多肢型飛行ロボットの知覚統合と環境適応制御による複合移動様式と操作能力の相乗獲得

研究課題

研究課題/領域番号 19H04188
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分61050:知能ロボティクス関連
研究機関東京大学

研究代表者

趙 漠居  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特任講師 (30825378)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2022年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2021年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2020年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2019年度: 7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円)
キーワード多肢型飛行ロボット / 知覚統合システム / 環境適応制御 / 空中操作能力 / 複合移動様式
研究開始時の研究の概要

本研究はロボットの空陸の複合的移動能力と空中操作能力の獲得による,空の産業革命の深化を目指す.従来のマルチロータ型飛行ロボットは外部(環境・物体)との接触を極力回避して飛行動作を行っている.それに対し,本研究は環境・物体との接触による外力発生を利用した,(1)プロペラ内蔵型リンクモジュールから構成される多肢構造の構成法;(2)視覚,力覚を統合した自己状態推定と環境認識を可能にする知覚システム;(3)環境からの外力を利用した環境適応行動制御法,の3つの基礎理論を確立し,これらを核に多肢型飛行ロボットの歩行・飛行の切り替え可能な複合的移動能力と多肢操作能力の総合獲得を実現する.

研究成果の概要

本研究はロボットの歩行・飛行による複合的な移動様と3次元空間の任意点での物体操作能力の相乗的な獲得方法の解明を目的とし,(1) プロペラ内蔵型リンクモジュールから構成される多足構造の身体構成法,(2)視覚、力覚、平衡感覚を統合した自己状態推定と環境認識を可能にする知覚システム,(3)環境からの外力を利用した環境適応型行動制御法,の3つの基礎理論を確立し,これらを核に四足モデルを中心とした3次元空間におけるより高い移動能力と操作能力を実現した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究成果は多関節構造を有するロボットの移動・操作といった基本的な行動生成論の確立に推力という付加要素を加えた新しい学術分野と捉えることができ,これは飛行ロボット分野と操作能力を有する多足型ロボット分野の二つの枠組みを融合したものと考えられる.したがって,ロボットの身体構成、知覚構築、行動制御という基礎理論の一般化と体系化は本研究で扱う地上と空中の二つのフィールドにとどまらず,水中移動ロボットや宇宙ロボット分野への波及効果も期待できる.また,空中作業に主眼を置く本研究成果は高所作業の自動化といったより高次な産業革新の促進を可能にし,サステナブルな社会の実現に貢献していると考える.

報告書

(5件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (31件)

すべて 2023 2022 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (13件) (うち国際共著 5件、 査読あり 10件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 10件)

  • [雑誌論文] Generalized Design, Modeling and Control Methodology for a Snake-like Aerial Robot2023

    • 著者名/発表者名
      Zhao Moju、Nishio Takuzumi
    • 雑誌名

      Sensors

      巻: 23 号: 4 ページ: 1882-1882

    • DOI

      10.3390/s23041882

    • 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] Design, Modeling and Control of a Quadruped Robot SPIDAR: Spherically Vectorable and Distributed Rotors Assisted Air-Ground Quadruped Robot2023

    • 著者名/発表者名
      Moju Zhao, Tomoki Anzai,Takuzumi Nishio
    • 雑誌名

      IEEE Robotics and Automation Letters

      巻: 0 号: 7 ページ: 1-8

    • DOI

      10.1109/lra.2023.3272285

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Versatile articulated aerial robot DRAGON: Aerial manipulation and grasping by vectorable thrust control2022

    • 著者名/発表者名
      Zhao Moju、Okada Kei、Inaba Masayuki
    • 雑誌名

      The International Journal of Robotics Research

      巻: 0 号: 4-5 ページ: 0-0

    • DOI

      10.1177/02783649221112446

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 推力により天井固定可能なロータ分散型飛行マニピュレータの開発と飛行・吸着および手先位置制御2022

    • 著者名/発表者名
      Nishio Takuzumi、Zhao Moju、Okada Kei、Inaba Masayuki
    • 雑誌名

      日本ロボット学会誌

      巻: 40 号: 8 ページ: 701-711

    • DOI

      10.7210/jrsj.40.701

    • ISSN
      0289-1824, 1884-7145
    • 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] Forceful Valve Manipulation With Arbitrary Direction by Articulated Aerial Robot Equipped With Thrust Vectoring Apparatus2022

    • 著者名/発表者名
      Zhao Moju、Nagato Keisuke、Okada Kei、Inaba Masayuki、Nakao Masayuki
    • 雑誌名

      IEEE Robotics and Automation Letters

      巻: 7 号: 2 ページ: 4893-4900

    • DOI

      10.1109/lra.2022.3154018

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [雑誌論文] Elastic Vibration Suppression Control for Multilinked Aerial Robot Using Redundant Degrees-of-Freedom of Thrust Force2022

    • 著者名/発表者名
      Maki Toshiya、Zhao Moju、Okada Kei、Inaba Masayuki
    • 雑誌名

      IEEE Robotics and Automation Letters

      巻: 7 号: 2 ページ: 2859-2866

    • DOI

      10.1109/lra.2022.3145060

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Versatile multilinked aerial robot with tilted propellers: Design, modeling, control, and state estimation for autonomous flight and manipulation2021

    • 著者名/発表者名
      Zhao Moju、Anzai Tomoki、Shi Fan、Maki Toshiya、Nishio Takuzumi、Ito Keita、Kuromiya Naoki、Okada Kei、Inaba Masayuki
    • 雑誌名

      Journal of Field Robotics

      巻: 38 号: 7 ページ: 933-966

    • DOI

      10.1002/rob.22019

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [雑誌論文] Team JSK at MBZIRC 2020: Interception of fast flying target using multilinked aerial robot2021

    • 著者名/発表者名
      Zhao Moju、Shi Fan、Anzai Tomoki、Nishio Takuzumi、Maki Toshiya、Ito Keita、Kuromiya Naoki、Okada Kei、Inaba Masayuki
    • 雑誌名

      Field Robotics

      巻: 1 ページ: 70-101

    • DOI

      10.55417/fr.2021003

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [雑誌論文] Enhanced Modeling and Control for Multilinked Aerial Robot With Two DoF Force Vectoring Apparatus2021

    • 著者名/発表者名
      Zhao Moju、Okada Kei、Inaba Masayuki
    • 雑誌名

      IEEE Robotics and Automation Letters

      巻: 6 号: 1 ページ: 135-142

    • DOI

      10.1109/lra.2020.3032374

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Singularity-Free Aerial Deformation by Two-Dimensional Multilinked Aerial Robot With 1-DoF Vectorable Propeller2021

    • 著者名/発表者名
      Zhao Moju、Anzai Tomoki、Okada Kei、Kawasaki Koji、Inaba Masayuki
    • 雑誌名

      IEEE Robotics and Automation Letters

      巻: 6 号: 2 ページ: 1367-1374

    • DOI

      10.1109/lra.2021.3056027

    • 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] Online Motion Planning for Deforming Maneuvering and Manipulation by Multilinked Aerial Robot Based on Differential Kinematics2020

    • 著者名/発表者名
      Moju Zhao, Fan Shi, Tomoki Anzai, Kei Okada, Masayuki Inaba
    • 雑誌名

      IEEE Robotics and Automation Letters

      巻: 5 号: 2 ページ: 1602-1609

    • DOI

      10.1109/lra.2020.2967285

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Path Planning Based on Differential Kinematics for Passing Through Small Opening by Transformable Multilinked Aerial Robot2020

    • 著者名/発表者名
      Moju Zhao, Tomoki Anzai, Fan Shi, Kei Okada, Masayuki Inaba
    • 雑誌名

      Springer Proceedings in Advanced Robotics , Proceedings of the 2018 International Symposium on Experimental Robotics

      巻: 11 ページ: 536-548

    • DOI

      10.1007/978-3-030-33950-0_46

    • ISBN
      9783030339494, 9783030339500
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Multi-rigid-body dynamics and online model predictive control for transformable multi-links aerial robot2019

    • 著者名/発表者名
      Fan Shi, Moju Zhao, Tomoki Anzai, Keita Ito, Xiangyu Chen, Shunichi Nozawa, Kei Okada, Masayuki Inaba
    • 雑誌名

      Advanced Robotics

      巻: 33 号: 19 ページ: 971-984

    • DOI

      10.1080/01691864.2019.1660710

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Aerial Manipulation Using Contact with the Environment by Thrust Vectorable Multilinked Aerial Robot2022

    • 著者名/発表者名
      Nobuki Sugito, Moju Zhao, Tomoki Anzai, Takuzumi Nishio, Kei Okada, Masayuki Inaba
    • 学会等名
      2022 IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ロータ分散型飛行マニピュレータにおける環境吸着作業実現の研究2022

    • 著者名/発表者名
      西尾 卓純, 趙 漠居, 岡田 慧, 稲葉 雅幸
    • 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] 飛行ユニットを備えたヒューマノイドにおける推力偏向制御に基づく転倒回避に関する研究2022

    • 著者名/発表者名
      杉原 和輝, 西尾 卓純, 趙 漠居, 真壁 佑, 岡田 慧, 稲葉 雅幸
    • 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] Circus ANYmal: A Quadruped Learning Dexterous Manipulation with Its Limbs2021

    • 著者名/発表者名
      Fan Shi, Timon Hombergery, Joonho Leey, Takahiro Mikiy, Moju Zhao, Farbod Farshidiany, Kei Okada, Masayuki Inaba, Marco Huttery
    • 学会等名
      2021 IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fixed-root Aerial Manipulator: Design, Modeling, and Control of Multilink Aerial Arm to Adhere Foot Module to Ceilings using Rotor Thrust2021

    • 著者名/発表者名
      Takuzumi Nishio, Moju Zhao, Tomoki Anzai, Kunio Kojima, Kei Okada and Masayuki Inaba
    • 学会等名
      2021 IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Model Reference Adaptive Control of Multirotor for Missions with Dynamic Change of Payloads During Flight2020

    • 著者名/発表者名
      Maki, Toshiya and Zhao, Moju and Shi, Fan and Okada, Kei and Inaba, Masayuki
    • 学会等名
      2020 IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Stable Control in Climbing and Descending Flight under Upper Walls using Ceiling Effect Model based on Aerodynamics2020

    • 著者名/発表者名
      Nishio, Takuzumi and Zhao, Moju and Shi, Fan and Anzai, Tomoki and Kawaharazuka, Kento and Okada, Kei and Inaba, Masayuki
    • 学会等名
      2020 IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Aerial Regrasping: Pivoting with Transformable Multilink Aerial Robot2020

    • 著者名/発表者名
      Shi, Fan and Zhao, Moju and Murooka, Masaki and Okada, Kei and Inaba, Masayuki
    • 学会等名
      2020 IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Design, Modeling and Control of Fully Actuated 2D Transformable Aerial Robot with 1 DoF Thrust Vectorable Link Module2019

    • 著者名/発表者名
      Tomoki Anzai, Moju Zhao, Masaki Murooka, Fan Shi, Kei Okada, Masayuki Inaba
    • 学会等名
      2019 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Achievement of Online Agile Manipulation Task for Aerial Transformable Multilink Robot2019

    • 著者名/発表者名
      Fan Shi, Moju Zhao, Tomoki Anzai, Keita Ito, Xiangyu Chen, Kei Okada, Masayuki Inaba
    • 学会等名
      The 2019 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Aerial Manipulation and Grasping by the Versatile Multilinked Aerial Robot DRAGON2019

    • 著者名/発表者名
      Moju Zhao, K Okada, M Inaba
    • 学会等名
      The 2019 International Symposium on Robotics Research (ISRR)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] External Wrench Estimation for Multilink Aerial Robot by Center of Mass Estimator Based on Distributed IMU System2019

    • 著者名/発表者名
      Fan Shi, Moju Zhao, Tomoki Anzai, Xiangyu Chen, Kei Okada, Masayuki Inaba
    • 学会等名
      The 2019 IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 一自由度推力偏向機構を有する多リンク型マルチロータ飛行ロボットの構成法と空中変形を伴う全駆動飛行制御2019

    • 著者名/発表者名
      安齋智紀, 趙漠居, 室岡雅樹, 石凡, 岡田 慧, 稲葉 雅幸
    • 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
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 天井効果モデルを考慮した自律移動型マルチロータ機の構造物近傍点検飛行における目標追従性能向上に関する研究2019

    • 著者名/発表者名
      西尾卓純, 趙漠居, 石凡, 安齋智紀, 岡田慧, 稲葉雅幸
    • 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 実績報告書
  • [学会発表] 伸縮脚をもつ空陸両用マルチリンクロータ飛行ロボットの自律移動操作行動に関する研究2019

    • 著者名/発表者名
      伊藤慶太, 趙漠居, 安齋智紀, 稲葉雅幸, 岡田慧
    • 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 実績報告書
  • [学会発表] マルチコプターにおける重心位置変動を考慮したモデル規範型適応制御を用いた姿勢制御に関する研究,2019

    • 著者名/発表者名
      眞木俊弥, 趙漠居, 岡田慧, 稲葉雅幸
    • 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 実績報告書
  • [学会発表] 推力偏向機構を有する多リンク系飛行ロボットの推力冗長自由度を利用した空中マニピュレーションの実現2019

    • 著者名/発表者名
      趙漠居, 岡田慧 , 稲葉雅幸
    • 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 実績報告書
  • [学会発表] 多リンク変形飛行ロボットによるバラ積みブロックの平面検出に基づく認識と把持2019

    • 著者名/発表者名
      黒宮侃熙, 趙漠居, 安齋智紀, 岡田慧, 稲葉雅幸
    • 学会等名
      第20回SICE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
      2019 実績報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2024-01-30  

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