可変身体性を有するロボットの適応的な形態形成の研究

2004 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16300063
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 研究機関: 独立行政法人産業技術総合研究所
• 研究代表者: 黒河 治久 独立行政法人産業技術総合研究所, 知能システム研究部門・分散システムデザイン研究グループ, 研究グループ長 (70356947)
• 研究分担者: 小鍛治 繁 独立行政法人産業技術総合研究所, 知能システム研究部門, 副部門長 (00356974) ; 村田 聡 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科・知能システム科学専攻, 助教授 (10334533) ; 富田 康治 独立行政法人産業技術総合研究所, 知能システム研究部門・分散システムデザイン研究グループ, 主任研究員 (80357574) ; 吉田 英一 独立行政法人産業技術総合研究所, 知能システム研究部門・自律行動制御研究グループ, 主任研究員 (30358329) ; 神村 明哉 独立行政法人産業技術総合研究所, 知能システム研究部門・分散システムデザイン研究グループ, 研究員 (70356822)
• キーワード: モジュール型ロボット / 自己再構成 / 自律分散システム

研究概要

種々の形態での運動の制御方式として、これまでロボットの各関節に神経振動子(CPG)を割り当て、それらのネットワークによって周期的な運動の振幅や位相を決める方式を採用し、ネットワークの結合強度を動力学シミュレーションと遺伝的アルゴリズム(GA)で最適化する手法を提案してきた。本年度は、CPG方式の制御部に積分補償を加えて力と位置のハイブリッド型制御とすることによって、外部負荷や路面摩擦などの変動に適応的に動作できるものとした。また、この補償出力値によって変動の大きさを推定できるので、閾値以上の変動に対しては構造変形を行う手法が可能である。
ハイブリッド型実時間CPG制御については、種々の形態(四足、転がり型、波動型)について実験によって検証した。環境変動による変形については、平地では四足歩行、傾斜地では平面構造に変形して波動移動を行う実験によって実証した。
移動する環境が既知の場合の移動方式と形態選択に関しては、これをオフラインの計画問題とし、Rapidly Exploring Random Treesの手法を検討した。単純な問題においては、直線経路上および空中の障害物を回避するために、移動方式や形態を適切に選択できることをシミュレーションによって確認した。
可変身体性を有するモジュール型ロボットを多数個組合わせて、環境の形状に合わせて変形を繰り返す手法については、線状(一次元)、平面状(二次元)および骨組み構造(三次元)のそれぞれについて、繰り返し変形が可能な構造を考案し、基本動作を設計した。実機への搭載のために、そのような変形動作の制御を分散的に行うためのアルゴリズムや情報交換の手法について開発を始めた。

研究成果

• [雑誌論文] Distributed Adaptive Locomotion by a Modular Robotic System, M-TRAN II (From Local Adaptation to Global Coodinated Motion Using CPG Controllers) (2004)
  • 著者名/発表者名: 神村 明哉
  • 雑誌名: Proceedings of IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS2004) ページ: 2370-2377
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Planning Behaviors of a Modular Robot : an Approach Applying a Randomized Planner to Coherent Structure (2004)
  • 著者名/発表者名: 吉田 英一
  • 雑誌名: Proceedings of IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS2004) ページ: 2056-2061
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より