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シミュレータと実機の双方を活用するAIロボットプログラミング学習環境

研究課題

研究課題/領域番号 21K02933
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分09080:科学教育関連
研究機関大阪工業大学

研究代表者

宮脇 健三郎  大阪工業大学, 情報科学部, 准教授 (30585005)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2024年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2023年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2022年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
キーワード教材情報システム / ロボット / シミュレータ / プログラミング / ディープラーニング
研究開始時の研究の概要

自宅等でも継続的に学習可能なAIロボットカーによるPBL環境を目指し,本研究では4年の研究期間で次の研究項目を実施する.
(a) 容易に機能拡張が可能な小型AIロボットとシミュレータの開発.
(b) コンペティション(競争)形式で学習意欲を高めるPBLコンテンツの開発.
(c) 円滑なPBL推進のためのタスク分担,および遠隔地間の共同開発方式の確立.
(d) 構築したPBL環境の評価と総括.

研究実績の概要

本研究ではシミュレータと実機の双方を活用するAIロボットプログラミング学習環境の実現を目標とし,次の4つのサブテーマを掲げている.
(a)容易に機能拡張が可能な小型AIロボットとシミュレータの開発.
(b)コンペティション(競争)形式で学習意欲を高めるPBL学習コンテンツの開発.
(c)円滑なPBL推進のためのタスク分担,および遠隔地間の共同開発方式の確立.
(d)構築したPBL環境の評価と総括.
今年度はサブテーマ(c)および(d)に取り組んだ.具体的には中型の実機ロボットを開発し,複数の大学生から構成されるPBLメンバーに分担してソフトウェア開発をしてもらった. 分担内容としては「ロボットの自律移動部分」「ロボットの移動経路可視化部分」「画像処理・物体認識部分」というように分担した.自律移動の部分については前年度と異なり,屋外自律走行を主体としたやや高度な課題を設定した. また,遠隔地間での共同開発においてはgithubを活用して,ソースコードを共有しながら実施することに加えて,Docker上で動作する簡易なシミュレーション環境を実装し,自宅でソフトウェアを構築することも,大学等で実機ロボットを見ながら開発することも可能とした. 以上の成果を応用したロボットを用いて屋外自律走行ロボットの性能を競う「中之島ロボットチャレンジ」という大会にPBLメンバーに参加してもらった. これは,大阪市中央公会堂周辺の約480mのコースをロボットに自律走行させる競技会であるが,無事完走することができた.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

先述したとおり,今年度は当初目標通りサブテーマ(c)を達成し,(d)に着手しており,研究計画は順調に推移している.
今後も計画通り進められるように注力したい.

今後の研究の推進方策

本研究で目指すPBLシステムの枠組みはほぼ完成しており,最終年度となる2024年度は主に評価と総括に取り組む.
2024年度前半は完成したシステムを拡張し,より実践的な内容にしたい.例えば近年,自動配送ロボットが実用レベルに達している.PBLの内容としてもこのような状況に追従できるようにした上で,総括したいと考えている.

報告書

(3件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (4件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (1件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] 屋外の複数のゴミ位置情報をユーザに提示可能な自律移動ロボット2022

    • 著者名/発表者名
      堀本 大翔 , 宮脇 健三郎 , 西口 敏司
    • 雑誌名

      第21回情報科学技術フォーラム(FIT2022)講演予稿集

      巻: 21 ページ: 361-362

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Online Learning Environment for Robotics Programming using ROS Simulator2022

    • 著者名/発表者名
      Miyawaki Kenzaburo、Igaki Hiroshi、Kamakura Yoshiyuki、Jinno Takao、Muraki Yuta、Honda Kiyoshi、Hirayama Makoto
    • 雑誌名

      Proceedings of the 10th IIAE International Conference on Industrial Application Engineering 2022

      巻: 1 ページ: 203-207

    • DOI

      10.12792/iciae2022.037

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 人間との協調作業が可能な屋内外対応ゴミ回収支援ロボットの開発2022

    • 著者名/発表者名
      堀本 大翔,宮脇 健三郎,西口 敏司
    • 雑誌名

      インタラクション2022論文集

      巻: 3D13 ページ: 442-445

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Developmentof an autonomous outdoorgarbage-cleaning robot cooperating with humans2023

    • 著者名/発表者名
      Hiroto Horimoto , Kenzaburo Miyawaki , Satoshi Nishiguchi
    • 学会等名
      2023 9th International Conference on Knowledge Engineering (ICKE 2023)
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2024-12-25  

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