自己組織化セルター・ロボティクスにおける分散的グループ制御方法に関する研究

1992 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 04218207
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 福田 敏男 名古屋大学, 工学部, 教授 (70156785)
• キーワード: 自己組織化 / グルーブ形態化 / 群制御 / 分散知的グループ制御 / 知識配分 / 知的コミニュケーション / 自律分散ロボット / 知的通信方式

研究概要

現代のロボットは、一度設計製作されると、その形態を容易に変更できないため、「形態固定ロボット」であると言える。多くの分野でロボット化の要求が増加しつつある現在、ロボットの作業環境の変化、作業の多様化に対して、一つの形態ですべての作業をこなるには限界があると思われる。そこで、その解決策の一つとして、「セル」と呼ばれる単位機能素子からなり、形態を変化できる「多形態ロボット」あるいは動的再構成を行う」自己組織化セルラーロボット」のシステムを提案し、作業効率の向上を考慮した各セルが複数協調して動作する「分散知的グループ制御システム」の構成方法を提案する事を目的とした。
本研究では、自己組織化ロボットの個々の“セル"単体の構造と情報通信・制御アーキテクチャについて具体的な実験用ロボットの6台試作し、本研究で提案するエネルギー・情報量の基づく評価方法を用いて、それらセルのグループ形態化に関する理論的研究を行った。
(1)まず、セル間の群制御、自己組織化のためのグローバルな知識表現、学習方法について検討し、分散制御に適した「分散知的グループ制御方法」について研究を行った。すなわち、セル間の情報通信量(エトンロピー)をある物理的制約条件下で最小にする最適グループ形態決定方法・知識配分方法・知的コミニュケーション方法について考察した。
(2)更に、実験用に各種センシング・アクチュエータ機能を有し、ワンボード・マイコンを登載し、エネルギー的にも独立な“セル"を6台試作し、動作確認を行った。また、この実験用ロボット群システムが、自律分散ロボット群システムとして動作できる様、情報通信用プロトコルを作成した。そして、試作したロボット群を用いてここで考案する分散知的グループ制御の実験を行い、アルゴリズムの有効性の検証を行い、良好な結果を得た。

研究成果

• [文献書誌] 福田 敏男 他: "動的再構成可能ロボットシステムに関する研究(第9報、自己組織型分散知識システムの定量解および最適形態)" 日本機械学会論文集C編. 58-546. 512-519 (1992)
• [文献書誌] 植山 剛,福田 敏男 他: "動的再構成可能ロボットシステムに関する研究(第10報、CEBOT群構造に対するネットワークエネルギー評価・・・)" 日本機械学会論文集C編. 58-549. 1466-1473 (1992)
• [文献書誌] 植山 剛,福田 敏男 他: "動的再構成可能ロボットシステムに関する研究(第11報、Genetic Algrothmを用いた協調型形態構成手順・・・)" 日本機械学会論文集C編. 58-554. 3035-3042 (1992)
• [文献書誌] 川内,稲葉,福田: "動的再構成可能ロボットシステムに関する研究(第12報、遺伝的セル生成アルゴリズム(GCPA)・・・)" 日本機械学会論文集C編. 58-556. 3667-3674 (1992)
• [文献書誌] 福田 敏男 他: "自己組織化ロボットシステムCEBOT Mark IVの移動機構と通信方式" 第6回知能移動ロボットシンポジウム講演予稿集. (1992)
• [文献書誌] 福田 敏男 他: "動的再構成可能ロボットシステムに関する研究(第52報、セル間の通信に基づく知織情報の獲得)" 第10回日本ロボット学会学術講演会予稿集. No.3. 1125-1126 (1992)