波動場を用いた柔構造群ロボットの機能発現

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13650265
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 成瀬 継太郎 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助手 (10301938)
• 研究分担者: 兪 文偉 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助手 (20312390)
• キーワード: 波動場 / 柔構造機械 / エージェント / 強化学習 / 進化ロボティクス / 人間-機械系 / ニューラルネットワーク / アメーバロボット

研究概要

本年度は,波動場を用いた柔構造ロボットの機能発現のため,以下の結果が得られた.
(1)波動場における柔構造ロボットとして,アメーバロボットの制御の実現
アメーバロボットは,複数のユニットを柔らかいアクチュエータで結合して作られるロボットであり,自由にその形状を変化させながら移動などを実現する.この系は多数の自由度と複雑な動力学を含むため,制御は困難である.ここでは,ユニット間の局所的な学習により,移動を実現する機構を実現した.
(2)形態を進化させるロボットの構築
柔構造ロボットは,その構造を変化させることが可能であるため,与えられた環境において最適な形態を探索し,実現することが可能となる.ここでは,計算機上に進化計算を導入し,形態と機能に関する議論を行った.
(3)液体金属ロボットの移動・形態制御
前述のアメーバロボットの考え方を進めると,固体ロボットだけでなく,液体のように自由に形状を変化させるロボットに到達する.本年度は,液体金属の一例として水銀を対象にし,周囲の電界を変化させることにより水銀滴の移動と変形を実現した.ここでは,環境を制御することにより,対象ロボット(水銀滴)に機能(移動・変形)を実現させるという,新しい制御方式が実現された.
(4)感情を持つエージェント系
波動場における相互作用の拡張として,感情のような機能を持つエージェント系の構築を行った.感情は,非言語通信の一手法とみなすことができ,そこに波動場の考え方を導入した.本年度は,エージェント群により得られる人工社会の性質を議論した.
(5)パワーアシストシステム
柔構造ロボットの一例として,人間と相互作用を行うパワーアシストシステムを構築した.人間のように柔らかく,またその動作が随意的に変化する対象を含む系の制御方式を実現した.

研究成果

• [文献書誌] H.Yokoi, T.Nagai, T.Ishida, M.Fujii, T.Iida: "Amoeba-like Robots in the Perspective of Control Architecture and Morphology/Materials"Springer-Verlag, Morpho-functional Machines : The New Species. 99-129 (2003)
• [文献書誌] 牧野, 成瀬, 横井, 嘉数: "ポテンシャル場によるエージェントの協調作業の導入に関する研究"情報処理学会論文誌,数理モデル化と応用. 44・SIG7. 69-81 (2003)
• [文献書誌] S.Kawai, K.Naruse, H.Yokoi, Y.Kakazu: "An analysis of human motion for control of a wearable power assist system"Journal of Robotics and Mechatronics. 16・2. (2004)
• [文献書誌] K.Naruse, M.Kinoshita, H.Yokoi, Y.Kakazu: "Group formation of emotion agents"Intelligent Engineering System Through Artificial Neural Networks. 13. 213-218 (2003)
• [文献書誌] K.Uehara, K.Naruse, H.Yokoi, Y.Kakazu: "Evolutionary Acquisition of Behavior Using Robot Model Based on Spring-mass System"Intelligent Engineering System Through Artificial Neural Networks. 13. 517-522 (2003)
• [文献書誌] S.Kawai, K.Naruse, H.Yokoi, Y.Kakazu: "Development of Wearable Exoskeleton Power Assist System for Lower Back Support"IEEE/RSJ International Symposium on Intelligent Robots and Systems. (2003)
• [文献書誌] K.Naruse, M.Kinoshita, H.Yokoi, Y.Kakazu: "Group Formation of Agents with Two-dimensional Inner State and One-to-one Subjective Evaluation"IEEE International Conference on Computational Intelligence in Robotics and Automation. (2003)
• [文献書誌] K.Naruse, S.Kawai, H.Yokoi, Y.Kakazu: "Design of Compact and Lightweight wearable power assist device"2003 ASME International Mechanical Engineering Congress and R&D Expo. (2003)
• [文献書誌] I.Suzuki, H.Yokoi, Y.Kakazu: "Emergence of Adaptive Behavior by Chaotic Neural Networks"2003 IEEE International Symposium on Computational Intelligence in Robotics and Automation. 151-156 (2003)
• [文献書誌] I.Suzuki, M.Fujii, K.Naruse, H.Yokoi, Y.Kakazu: "Adaptive Control System for SMA-Net Robot with Chaotic Neural Networks"Intelligent Autonomous System. 8. (2004)