| 研究課題/領域番号 |
20K19902
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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小区分61050:知能ロボティクス関連
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| 研究機関 | 和歌山工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
村山 暢 和歌山工業高等専門学校, 知能機械工学科, 准教授 (30709176)
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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 |
2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2021年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
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| キーワード | 群ロボット / 耐故障性 / ネットワーク構造 / 役割分担 / 連結性 / 連結性維持 / 長時間 / ロバスト性 / グラフ連結性 / 自律分散制御 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
群ロボットシステムにおける、タスク達成度には直接貢献しないがシステムの頑健化に貢献するようなロボット、すなわち「働かないロボット」を創発する手法を探る。被覆や探索といった広範囲へ移動しネットワークを通じて情報交換するような協調タスクの実現には、ロボット間の無線通信ネットワークの連結性が重要である。本研究ではいくつかのロボットが自律的に「働かない」ことを選択し、協調タスクの達成度とネットワーク構造の耐故障性を両立できるような自律分散制御手法を目指す。
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| 研究成果の概要 |
本研究では無線通信によってネットワークを構成する群ロボットを対象に、ネットワーク構造の耐故障性を高める手法を開発した。各ロボットが搭載するセンサの被覆面積を最大化するようなタスクでは、各ロボットの配置が疎になり、少数のロボットの故障によってネットワークの連結性が崩れてしまう。この問題に対して本研究は、少数のロボットがタスクに貢献する代わりに対故障性に貢献するような役割、「働かない」動きをすることでシステム全体の耐故障性が大きく向上することを示した。耐故障性に貢献するような動作を実現するための自律分散制御則を考案した。故障や充電が必要となる長時間タスクにおいて提案手法が有効であることを確認した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
近年、ロボットは労働力の代替として期待されており、長い時間の運用が求められてきている。自律移動ロボットを長時間運用する際、故障のような突発的で予測できない停止や、バッテリーの充電のような一定期間ごとの停止は避けられない。本研究では群ロボットを対象に、耐故障性とタスク達成率のトレードオフを陽に考慮し、少数のロボットが耐故障性の役割を担うことで集団全体の耐故障性能とタスク達成を両立できることを明らかにした。さらに、耐故障性のあるネットワーク構造を自律的に構成するための自律分散制御手法を開発することで、群ロボットの実応用・社会実装へ近づけた。
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