| 研究課題/領域番号 |
14350117
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
機械力学・制御
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
倉林 大輔 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教授 (00334508)
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| 研究分担者 |
美多 勉 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (60092102)
池田 貴幸 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助手 (40323795)
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| 研究期間 (年度) |
2002 – 2004
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| キーワード | 群ロボット / 編隊形成制御 / 編隊移動制御 / ノンホロノミック拘束 / ドロネー線図 |
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| 研究概要 |
本研究では、ノンホロノミックロボットに対して、(A)相互衝突回避を含む編隊形成・目標追従制御、(B)移動体群の指定形状への編隊形態遷移と障害物回避を両立する移動制御、およびこれらの発展として(C)3次元移動体の編隊形成・移動制御、の理論およびアルゴリズムを構築した。これらについて、車両群に対する実機実験システムによる実証実験および潜水艦(3次元移動体)群による障害物回避シミュレーションを行い、有効性を実証した。
(A)について非線形逆運動学に基づく厳密線形化およびバックステッピングを利用した、編隊形態への静定アルゴリズムを明らかにした。また、一定数の車両群が編隊を形成する際の相互衝突回避問題について、静定制御と衝突回避制御の相互スイッチングによるハイブリッドシステムを形成することによる制御手法を明らかにした。(B)について計算幾何学におけるドロネー三角形分割を導入した誘導・編隊形成・障害物回避アルゴリズムを構築した。この特徴的な点は、車両群に対して幾何学的な編隊形状を指定・実現可能なアルゴリズムおよび匿名性を持って障害物回避のための編隊解除・再形成を実現することである。(C)においては、3次元ノンホロノミック移動体である潜水艦群について、(A)および(B)を統合および3次元のモデルへ拡張した上で、計算幾何学におけるドロネー線図を用いて衝突回避対象を算出し、適切に編隊形状を遷移させるアルゴリズムを構築した。
これらについて、計算機シミュレーションおよび最大6台の2輪車型移動ロボット(ノンホロノミック拘束を受ける)を用いた実験により有効性を検証した。これらの成果により、ノンホロノミック拘束を受ける車両(移動体)群に対する編隊形成および環境形状に適応した移動を実現する制御アルゴリズムが実現された。
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