| 研究課題/領域番号 |
20K04529
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分21040:制御およびシステム工学関連
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| 研究機関 | 筑波大学 |
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研究代表者 |
河辺 徹 筑波大学, システム情報系, 教授 (40224844)
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| 研究分担者 |
合原 一究 筑波大学, システム情報系, 准教授 (70588516)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2020年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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| キーワード | バイオインスパイアード制御 / 数理モデル / 特徴抽出 / 飛行生物 / モデル予測制御 / UAV / 疑似ポテンシャル / Deep Lab Cut / 運動データ / 人工移動体 / 数理モデリング / 運動制御 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
ウミネコやハチドリ等の鳥や昆虫の飛行動作時（着地や離陸、空中ホバリングや急旋回時など）の動画像データを収集し、その優れた飛行制御メカニズムを解析し、運動特性を抽出して数理モデル化する。続いて、このモデルに基づき、LQ最適制御等の一般的な制御法でのこれらの飛行動作の実現性を検証する。そのうえで、申請者がこれまで研究開発してきたモデル予測制御やスライディングモード制御を飛行生物の運動特性を融合させた新たな制御法として再構築し、次世代の人工移動体の基盤となる、安全で快適かつ柔軟で高度な運動制御技術として確立することを目指す。
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| 研究成果の概要 |
鳥類であるウミネコの離着陸の動画データを解析し、位置や速度を制御するメカニズムの解明とモデル化、ならびに人工飛翔体の自律離着陸飛行への応用としてモデル予測制御法を拡張した制御手法として、スケジューリング型モデル予測制御法や、ホライズン可変型モデル予測制御法の開発を行った。また、昆虫であるユスリカの群れの「蚊柱」現象の動画データを解析し、複数の小型人工飛翔体の自律飛行による協調作業への応用のために、相互作用を考慮した群れのモデル化を行った。これらの研究の中で開発したモデル化手法や制御手法を、自律走行パーソナルモビリティの障害物回避制御への展開なども行った。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
見逃されがちな身近な生物の優れた運動機能に着目し、数理的手法と実験的手法を駆使して、その理学的解明と工学的応用にまたがった成果を挙げた点に学術的意義がある。画像データの解析から抽出した特徴に基づく数理モデリング手法の開発と、既存の制御理論をバイオミメティクスの視点から再検証、再構築することで、実用性を高めた運動制御手法として開発したことにより、次世代の自律人工移動体全般の安全で快適かつ柔軟で高度な運動制御のための基盤技術となることが期待でき、社会的にも意義がある。
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