生物的振舞いを考慮したマルチエージェント型自律・協調ロボットシステムに関する研究

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09221221
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 査 紅彬 九州大学, 大学院・システム情報科学研究科, 助教授 (80225680)
• 研究分担者: 岡田 伸廣 九州大学, 工学部, 講師 (80224020) ; 木室 義彦 九州大学, 工学部, 講師 (30205009)
• キーワード: 自律分散システム / 群ロボット / エージェント / エラーリカバリー / 押し上げ作業

研究概要

本研究は、主に、ロボット群による具体的な作業を事例としてとり挙げ、その実行に適したマルチエージェントシステムの振舞いを調べることを通して、一般的な自律・協調型ロボットシステムの構成法および運用法の確立を試みる。現在、複雑な状況変化が伴う代表的な事例として、触覚と視覚センサを有する複数ロボットアームを用いて、斜面上の任意形状物体をその斜面に沿って目的地点まで押し上げていく作業を考えている。今年度の主な研究成果を以下で示す。
1)分散協調型エージェントネットワークの構築。システムの構成要素をエージェントという、ある程度の知的能力を有する個体として定義し、センサエージェントや、障害物エージェントなどからなるエージェントネットワークを完成させた。また、それに伴う資源分散法、通信プロトコル、ロボットの加速度制御といった技術問題を解決するためのマルチエージェントシステムの構成を確立し、シミュレーション実験によってその有効性を確認した。
2)物体押し位置変更の計画。斜面上の物体をその安定性を保ちながら押していくために、アーム間の力関係を考慮したオンライン押し位置変更を行わなければならない。本研究は、そのアーム間の通信をできるだけ使わない分散的押し位置変更計画法を提案した。また、より優れた感覚情報を得る手段として、操作の段階に応じたセンサ切り替え制御と、センサ情報の相互補間といった機能を持つセンサフュージョン法を開発した。
3)協調作業におけるエラーリカバリー。分散協調システムの自律性を積極的に活用し、機能を失ったアームに対して他のアームがその役割をいかに分担していくかについて考察し、そのための自律協調メカニズムの解明を試みた。特に、物体の運動軌跡からエラーの原因を特定する動的故障診断アルゴリズムを開発した。
最終的に、具体的な操作を実行する実機システムを構築して、その実験によりシステムの性能を検証し、その柔軟性と信頼性を確認した。

研究成果

• [文献書誌] 前田、熊丸、査、井上: "形状変化に適応した曲面当てはめ法による曲率推定と画像分割へのその応用" システム制御情報学会論文誌. 10・1. 1-10 (1997)
• [文献書誌] H.Zha,K.Tanaka,T.Hasegawa: "Mobile Robot Localization for Detecting Changes in Object Configurations in Dynamic Environments" Proc.IEEE/ASMEInt.Conf.Advanced Intelligent Mechatronics(AIM′97). CD-ROM (1997)
• [文献書誌] T.Kiriki,Y.Kimuro,T.Hasegawa: "Sensing System Composed of A Ring of Ultrasonic Sensors and An Omni-Directional Camera for A Mobile Robot" Proc.2nd Asian Control Conference(2nd ASCC). 689-692 (1997)
• [文献書誌] H.Zha,H.Nagahama,T.Hasegawa: "On-line Sensing and Action Planningin an Autonomous and Distributed Multi-ArmSystem" Proc.IEEEInt.Conf.Systems,Man,and Cybernetics(SMC′97). 3255-3260 (1997)
• [文献書誌] H.Zha,T.Onitsuka,T.Nagata: "A Self-organization Learning Algorithm for Visuo-Motor Coordination in Unstructure Environments" Artificial Life and Robotics. Vol.1,No.3. 131-136 (1997)
• [文献書誌] H.Zha,H.Suzuki,T.Nagata: "Agent-Based Distributed Robotic Systems for a Dextrous Pushing Manipulation Using Multiple Arms" Proc.3rd Asian Conf.Robotics and its Applications(3rd ACRA). 169-176 (1997)
• [文献書誌] N.Okada,H.Zha,T.Hasegawa,etc.: "Fast Detection of Breaking Down of a parts Stack in a Parts-Picking System" Proc.2nd.Int.Workshop Adivanced Mechatronics(IWAM97). 90-95 (1997)