多自由度ロボットの3次元高速干渉チェックアルゴリズムと運動計画

1989 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 01550326
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 有本 卓 東京大学, 工学部, 教授 (00029399)
• 研究分担者: 鈴木 寿 東京大学, 工学部, 助手 (10206518)
• キーワード: 自律移動ロボット / 干渉チェック / 運動計画 / 経路計画 / ソリッドモデル / HSM / オクトツリ-

研究概要

幾何学的特徴と地理学的特徴を同時にもつHSM(Hierorchical Sphere Model)を提案し、これが自律移動ロボットのための環境モデルとして有効に機能することを実証した。すなわち、多面体ソリッドモデルとして知られるB-reps.からHSMに変換するアルゴリズムを考察し、そのコンピュ-タプログラムを作製した。また、移動ロボットをB-reps.で表し、環境をHSMで表した場合について、両モデル間の最近接の点対を見出すアルゴリズムを考察した。これをコンピュ-タに実装するとともに、例題によって、環境をオクトツリ-(Octree)で表した場合との性能較を行った。結果として、干渉チェックや最近接点問題に対しては、HSMの場合の方が数倍の速さで実行できることが確認されている。特に、数台の移動ロボットが動作している場合、移動体間の干渉チェックが問題になるが、移動体そのものもHSMで近似することにより、高速な干渉チェックが可能になることを示した。また、本年度では自律移動ロボットの経路計画の問題が離散事象系で記述できることを発見し、2台のロボットがある場合の経路計画法を見出している。現在、これを2台以上の場合に拡張している。その他、出発点と目標点の間の局所的に最適な経路が満足すべき条件を見出し、これを可到達グラフの概念を結び付けた新しい経路計画を提案し、その有効性を確認しつつある。なお、環境モデルから導びかれる可到達グラフは、Lozano-Perezが提案した可視グラフよりも複雑さの度合いが軽く、従って、局所最適な経路をグラフ探索する時間が少なくてすむ。最適経路は有限個の、普通には数個以内の、局所的最適な経路の長さの単純比較で見出す。

研究成果

• [文献書誌] H.Noborio,T.Naniwa and S.Arimoto: "A feasible motion-planning algorithm for a mobile robot on a quadtree representation" Proc.of the 1989 IEEE Conference on Robotics and Automation. 327-332 (1989)
• [文献書誌] Y.H.Liu,S.Kuroda,T.Naniwa,H.Noborio and S.Arimoto: "A practical algorithm for planning collision-free coordinated motion of multiple mobile robots" Proc.of the 1989 IEEE Conference on Robotics and Automation. 1427-1432 (1989)
• [文献書誌] H.Naniwa,S.Wazumi,S.Fukuda,and S.Arimoto: "A potential Approach for a point mobile robot on an implicit potential field without the generation of local minima" Proc.of the IEEE International Workshop on Intelligence Robots and Systems '89. 70-77 (1989)
• [文献書誌] H.Noborio,S.Fukuda,and S.Arimoto: "Fast interference check method using octree representation" Advanced Robotics. 3. 193-212 (1989)
• [文献書誌] 登尾啓史,有本卓: "オクトツリ-を利用したロボットと障害物の近接2点決定アルゴリズム" 日本ロボット学会誌. 7. 151-160 (1989)
• [文献書誌] 劉雲輝,登尾啓史,有本卓: "移動物体間の干渉が効率的にチェックできるソリッドモデルHSMの提案" 日本ロボット学会誌. 7. 426-434 (1989)