感覚と行動の不確かさと計算のコストを考慮して実時間動作する移動ロボットの試作研究

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10558050
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 三浦 純 大阪大学, 大学院工学研究科, 助教授 (90219585)
• 研究分担者: 島田 伸敬 大阪大学, 大学院工学研究科, 助手 (10294034) ; 久野 義徳 大阪大学, 大学院工学研究科, 助教授 (10252595) ; 白井 良明 大阪大学, 大学院工学研究科, 教授 (50206273) ; 勞 世 オムロン株式会社, 技術本部・IT研究所, 係長
• キーワード: 移動ロボット / 不確かさを考慮した行動決定 / 行動の評価 / 視覚と移動の不確かさ / 障害物の動きの不確かさ / ランドマークの抽出と選択 / 超音波センサ / 全方位視覚

研究概要

まず動的環境におけるロボットの行動の評価について,ある行動をとったときの将来の状態予測モデルと,その状態を行動の目的に応じて評価するモデルを生成し,それらを段階的に適用することにより各行動の評価を行う手法を研究した。これにより例えば,現在の観測のコストとそれが将来の行動に与えるメリットとがトレードオフの関係にあるような、動的環境でのロボットの行動決定問題を解くことができた.
次に,状態予測モデルの一つとして前年度に開発した,動的障害物の動きの不確かさモデルを拡張した.以前は障害物の速度の不確かさのみを考慮していたが,経路の選択の不確かさも考慮するようにした.これにより,障害物の経路が未知の場合でも,その動きを観察しながら移動し,相手の動きが定まったらそれに応じて自分の経路を適応的に決定する行動が実現できた。
また,ロボットがランドマークを視覚で認識して自己位置を認識しながら移動する問題で,昨年開発した観測プラニング手法を二つの点で拡張した。まず,安全な移動の実現における各ランドマークの重要度を定義し,それを基にできるだけ重要度が高くなるように視線方向を決定する手法を開発した.次に,環境中の視覚特徴が照明条件や観測位置が変化しても安定して認識できるかどうかを評価する基準を定義し,それを満たす視覚特徴をランドマークとして自動抽出する手法を開発した。これらの拡張より移動の安全性と効率が向上した.
一方,昨年度から製作中の移動ロボットの機能拡張を行った.具体的には多地点での超音波センサデータから障害物地図を作成する手法,視覚認識の信頼性を考慮した地図作製手法,全方位視覚を用いた移動障害物の認識手法を開発し,実ロボットを用いた実験によりその有効性を確かめた.

研究成果

• [文献書誌] 文 仁赫,三浦純,白井良明: "不確かさを考慮した観測位置と移動のオンライン計画手法"日本ロボット学会誌. 17巻8号. 1107-1113 (1999)
• [文献書誌] I.. Moon,J. Miura,and Y. Shirai: "On-line Viewpoint and Motion Planning for Efficient Visual Navigation under Uncertainty"Robotics and Autonomous Systems. 28巻2-3号. 237-248 (1999)
• [文献書誌] J. Miura and Y. Shirai: "Parallel Scheduling of Planning and Action of a Mobile Robot Based on Planning Action Consistency"Proc. IJCAI-99 Workshop on Scheduling and Planning Meet Real-Time Monitoring in a Dynamic and Uncertain World. 53-58 (1999)
• [文献書誌] I.. Moon,J. Miura,and Y. Shirai: "On-Line Selection of Stable Visual Landmarks under Uncertainty"Proc. 1999 Int . Conf. on Intelligent Robots and Systems. 781-786 (1999)
• [文献書誌] K. Kidono,J. Miura,and Y. Shrai: "Autonomous Navigation of a Mobile Robot Using a Human-Guided Experience"Proc. 2000 Asian Conf. on Computer Vision. 449-454 (2000)
• [文献書誌] J. Miura and Y. Shirai: "Modeling Motion Uncertainty of Moving Obstacles for Robot Motion Planning"Proc. 2000 Int. Conf. on Robotics and Automation. (to appear). (2000)
• [文献書誌] J.Miura and Y. Shirai: "State-Time Decomposition for Estimating Time-Dependent Utility"Proc. AIPS2000 Workshop on Decision-Theoretic Planning. (to appear). (2000)