複数移動体環境下でのロボットの行動計画と協調作業の自動創生

1992 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 04452208
• 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 九州工業大学, 情報工学部, 助教授 (10206518) ; 浪花 智英 東京大学, 工学部, 助手 (40231493) ; 坪内 孝司 東京大学, 工学部, 助手 (80192649)
• キーワード: 移動ロボット / 複数移動体 / 経路探索 / 干渉チェック / 協調制御 / 協調作業計画 / 移動障害物 / 関節空間直交化

研究概要

ロボットの移動目標点の経路探索と最短経路発見、作業環境とロボット自身の干渉チェック、協調作業計画のための基本となるアルゴリズムを整備した。特に、相手の動きが未知の移動障害物のときの衝突回避のための基本となるアルゴリズムを整備した。また、これら基本となるアルゴリズムを統合したシステムを構築し、与えられたタスクに応じて行動計画が出力できるようにした。その行動計画が適切なものかどうかを確認するためのシミュレーション実験が行なえる環境を整備した。
構築した衝突回避アルゴリズムでは、ロボット上のセンサ情報から相手の動きの速度ベクトルを抽出して用い、これによって相手障害物の動きを予測している。移動障害物の動きは未知であるため、速度ベクトルを用いた動きの予測を頻繁に繰り返すようにし、障害物の動きの変化に追随できるようにしている。
移動目標点までの経路探索・最短経路発見・相手の動きに関する予測をすべて組み込んだ行動計画は、障害物の動きの予測のたびに生成できうることを確認した。特にロボットが移動ロボットである場合を想定したシミュレーション実験では、センサ情報を利用した相手の障害物の動きの予測を、行動計画を生成する際に組み込んでいる効果によって、衝突回避動作が円滑に行なわれることが観察された。さらに相手障害物の動きに大きな影響を及ぼさない協調的な回避行動が生成できることが確認できた。
その他、複数ロボットによる物体操作の協調制御に「関節空間直交化」の原理が有効に働くことを理論的に示し、また、シミュレーション実験によって確認した。

研究成果

• [文献書誌] S.Arimoto,Y.H.Liu T.Naniwa: "Principle of orthogonalization for hybrid control of robot armo" The 12th IFAC World Coyress. (1993)
• [文献書誌] S.Arimoto,Y.H.Liu T.Naniwa: "Model-based adaptive hybrid control for geometrically constrained robots" The 1993 IEEE Int. Conf. on Roboties and Automation. (1993)
• [文献書誌] Y.H.Liu,S.Arimoto: "Path planning using a tangent graph for mobile robots among polygonal and curved abstacles" Int.J.of Roboties Research. 11. 376-382 (1992)
• [文献書誌] T.Tsubouchi,K.Hiraoka T.Naniwa,S.Arimoto: "A mobile robot navigation sckeme for an enuiroment with multiple moving obstacles." Proc.of IEEE/RSJ Int.Conf. on Intelligent Robots and Systems. (1992)
• [文献書誌] 劉 雲輝,有本 卓: "局所センサ情報を用いた未知環境における複数の移動ロボットの運動計画法" 日本ロボット学会誌. 10. 216-225 (1992)
• [文献書誌] 浪花 智英,有本 卓: "幾何学的拘束のあるロボットマニピュレータの学習制御" 計測自動制御学会論文集. 29. (1993)
• [文献書誌] S.Arimoto: "Robot Control Part 5 Learning Control" IEEE Press, (1992)