分散マネージャシステムをもつ複数移動ロボットの力協調に基づく作業システムの構築

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11780243
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 王 志東 東北大学, 大学院・情報科学研究科, 講師 (40272017)
• キーワード: 協調作業 / 複数ロボット / 自律ロボットシステム / ネットワークロボティクス / 分散マネージャシステム / 複数ロボット協調戦略 / 通信ベースト強調戦略 / Behavior-Based Robot

研究概要

本年度の研究は,研究代表者以前に提案した異機能の複数ロボット協調作業システムの設計理論に基づき,分散マネージャシステムに構築のための組織化の基本要素を検討し、基本戦略を構築した。さらに新たに画像処理能力を有し、無線LANコネクタを搭載する小形自律移動リーダロボットおよびノーホロノミックによる作業制限の解消が可能となる四台の対向二輪型作業ロボットを含む実験ロボットシステムを製作・構築した。それを用いて、提案したネットワークベースト分散マネージャシステムの協調作業に関する実験の準備および基本要素に関する検証を行っている。
作業ロボットの自律行動性能の向上およびホストエージェントと各ロボット役割分担 協調作業のために組織化された各ロボットは、自身のビヘービアコントローラにより能力方向への能動特性および非能力方向への受動特性を持たせることをのみ行うことになる。新しく設計した移動ロボットは、アームの受動リンク機構と三つの移動制御モード(能力方向制御、擬似能力方向制御および姿勢切替え制御)の切り替えにより、対向二輪移動機構のノーホロノミック性およびアームの作業限界で生じた移動作業の拘束から開放することができ、広範囲および多変目標の対象物の運搬・組立てが実現できるようになった。従って、ホストロボットは静的な組織化と作業目標の設定の仕事に限定でき、ホストエージェントのネットワーク化を行う際、作業に付随する情報を管理するネットワークデータベースから行動要素情報及び作業タスク情報の利用に適切かつ効果的という結論を得た。
分散オブジェクトベーストの作業情報および行動情報の伝送システム ネットワークで連結されている分散ロボットシステムにおいては、ホストからロボットへ指令情報を伝達すると共に作業情報(task)と行動要素(behavior)も伝送することの可能性を検討した。JAVAの分散オブジェクト環境の上に行動要素の伝送システムの基本機構を構築し、作業に変更と伴う行動要素オブジェクトの取得及び新作業への切替えの基本メカニズムの設計法を提案したと共に、作業情報と行動要素の認証機構、管理データベースおよび不足な行動要素の再帰的に取得する手法を検討し、分散ロボットのシミュレーションシステムを用いて検証を行って、妥当性が示した。現在、実複数ロボットシステムを用いて力協調タスクに対しての検証実験を進行している。
上記の今年度の研究成果は1つの国内学会と1つの国際会議にて発表した。さらに来年度に1つの国内学会と1つの国際会議にて発表する予定である。

研究成果

• [文献書誌] Z.D.Wang, N.Majid, E.Nakano, T.Takahashi: "A Multiple Robot System for Cooperative Object Transportation with Various Requirements on Task Performing"1999 IEEE International Conference on Robotics and Automation. (1999)
• [文献書誌] Z.D.Wang, C.V.Pineros, T.Takahashi, Y.Kimura, E.Nakano: "An Organization Method of a Multiple Robot System BeRoSH for Cooperative Object Manipulation"the 3rd International Work on Advanced Mechatronics. 158-163 (1999)
• [文献書誌] 木村嘉雄,王志東,高橋隆行,中野栄二: "マネージャーを有する複数移動ロボットによる協調搬送作業の実験システム"第17回日本ロボット学会学術講演会予稿集. 1. 375-376 (1999)
• [文献書誌] C.V.Pineros,王志東,高橋隆行,中野栄二: "協調ロボットシステムBeRoSHの組織化に関する研究"日本ロボット学会学術講演会. 1. 283-284 (1999)
• [文献書誌] 高橋隆行,村山泰,王志東,中野栄二: "Non-Backdrivableな減速器をもつ柔軟関節マニピュレータの振動抑制制御"日本ロボット学会誌. 18-1. 142-149 (2000)
• [文献書誌] C.V.Prineros,王志東,高橋隆行,中野栄二: "協調ロボットシステムBeRoSHの組織化に関する基本要素の考察"第5回ロボティクスシンポジア. (発表予定). (2000)