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2020 年度 実績報告書

人とロボット群の協調を実現する相互学習型分散制御システムの構築

研究課題

研究課題/領域番号 18H01459
研究機関東京大学

研究代表者

藤田 政之  東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 教授 (90181370)

研究分担者 村尾 俊幸  金沢工業大学, 工学部, 准教授 (00447038)
畑中 健志  東京工業大学, 工学院, 准教授 (10452012)
伊吹 竜也  明治大学, 理工学部, 専任講師 (30725023)
山内 淳矢  東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 助教 (60824563)
河合 宏之  金沢工業大学, 工学部, 教授 (70410298)
河合 康典  石川工業高等専門学校, 電気工学科, 准教授 (90413765)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワード制御工学 / 人とロボット群の協調 / 協調制御 / 学習制御
研究実績の概要

本申請課題は,人とロボット群の協調を実現する相互学習型分散制御システムの構築を目指して以下の3点を実施するものである;①相互学習型分散制御アルゴリズムの開発,②3次元への拡張とダイナミクスの考慮,③マルチドローンを用いた実験システムの構築と検証.
課題①に関しては,山内助教,畑中准教授と共同で,前年度に提案したガウス過程回帰による人間モデル学習手法に基づき,状況に応じて変化する人間の目標行動の切り替わりもデータから学習する手法を提案した.また,学習した2つの人間モデルを用いて,人間の操作を補助する制御システムを提案した.さらに,実際のロボットマニピュレータの実験システムに提案手法を実装し,その有効性を検証した.課題②に関しては,河合(宏)教授,村尾准教授と伊吹助教との共同により,ロボットの動特性と姿勢も考慮した人間―マルチロボットシステムの協調制御アルゴリズムを提案した.提案手法の検証のため,前年度に構築したシミュレータを拡張し,さらに実験システムも構築した.シミュレーションと実験により,提案手法の検証を行なった.本課題③に関しては,河合(康)准教授と共同で,東京工業大学のマルチロボット実験システムを拡張し,ジョージア工科大学にあるマルチロボット実験システムとの連携が可能なシステムを構築した.インターネットの通信遅延が存在する状況でも制御システムを安定に保つ理論を提案し,実験システムで検証することで提案手法の有効性を示した.

現在までの達成度 (段落)

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (18件)

すべて 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 3件、 査読あり 5件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 8件) 図書 (1件)

  • [国際共同研究] Georgia Institute of Technology/California Institute of Technology(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      Georgia Institute of Technology/California Institute of Technology
  • [国際共同研究] Technical University of Munich(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      Technical University of Munich
  • [雑誌論文] Persistent Visual Coverage Control Ensuring Field of Views' Overlap with Information Reliability and Energy Management2021

    • 著者名/発表者名
      Yamauchi Junya、Gencho Takuma、Funada Riku、Hatanaka Takeshi、Fujita Masayuki
    • 雑誌名

      IEEJ Transactions on Electronics, Information and Systems

      巻: 141 ページ: 417~425

    • DOI

      10.1541/ieejeiss.141.417

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Geometric Method of Hoverability Analysis for Multirotor UAVs with Upward Oriented Rotors2021

    • 著者名/発表者名
      S. Mochida, R. Matsuda, T. Ibuki, M. Sampei
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Robotics

      巻: - ページ: -

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Optimization-Based Distributed Flocking Control for Multiple Rigid Bodies2020

    • 著者名/発表者名
      Ibuki Tatsuya、Wilson Sean、Yamauchi Junya、Fujita Masayuki、Egerstedt Magnus
    • 雑誌名

      IEEE Robotics and Automation Letters

      巻: 5 ページ: 1891~1898

    • DOI

      10.1109/LRA.2020.2969950

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Distributed Collision-Free Motion Coordination on a Sphere: A Conic Control Barrier Function Approach2020

    • 著者名/発表者名
      Ibuki Tatsuya、Wilson Sean、Ames Aaron D.、Egerstedt Magnus
    • 雑誌名

      IEEE Control Systems Letters

      巻: 4 ページ: 976~981

    • DOI

      10.1109/LCSYS.2020.2997952

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Coordination of Robot Teams Over Long Distances From Georgia Tech to Tokyo Tech and Back; An 11,000km Multi-Robot Experiment2020

    • 著者名/発表者名
      Riku Funada, Xiaoyi Cai, Gennaro Notomista, Made Widhi Surya Atman, Junya Yamauchi, Masayuki Fujita and M. Egerstedt
    • 雑誌名

      IEEE Control Systems Magazine

      巻: 40 ページ: 53~79

    • DOI

      10.1109/MCS.2020.2990515

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Safe Control for Euler-Lagrange Systems with Control Barrier Functions2021

    • 著者名/発表者名
      A.W. Farras and T. Hatanaka
    • 学会等名
      SICE International Symposium on Control Systems
    • 国際学会
  • [学会発表] Development and Design Optimization of 2Y Hexarotor with Robustness against Rotor Failure2020

    • 著者名/発表者名
      S. Mochida, R. Matsuda, T. Ibuki, M. Sampei
    • 学会等名
      The 21st World Congress of the International Federation of Automatic Control
    • 国際学会
  • [学会発表] 三輪型全方向移動ロボットに対する Slotine and Li の手法に基づく安定化制御2020

    • 著者名/発表者名
      小塩祐亮, 村尾俊幸, 河合宏之
    • 学会等名
      2020 年度電気・情報関係学会北陸支部連合大会
  • [学会発表] Visual Pursuit Control with Target Motion Learning via Gaussian Process2020

    • 著者名/発表者名
      Junya Yamauchi, Thomas Beckers, Marco Omainska, Takeshi Hatanaka, Sandra Hirche and Masayuki Fujita
    • 学会等名
      59th Annual Conference of the Society of Instrument and Control Engineers of Japan
    • 国際学会
  • [学会発表] Iterative Learning Control for FES-Cycling With Antagonistic Biarticular Muscles2020

    • 著者名/発表者名
      M. Nagumo, H. Kawai, Y. Kushima, T. Murao, Y. Kawai, and M. Kishitani
    • 学会等名
      The 46th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society
    • 国際学会
  • [学会発表] Tracking Control of FES Alternate Knee Bending and Stretching Trike in Consideration of Running Velocity2020

    • 著者名/発表者名
      D. Horiki, H. Kawai, Y. Kushima, T. Murao, Y. Kawai, and M. Kishitani
    • 学会等名
      The 46th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society
    • 国際学会
  • [学会発表] 車速を考慮した機能的電気刺激による下肢交互屈伸運動に関する研究2020

    • 著者名/発表者名
      堀木大地, 久島康嘉, 河合宏之, 村尾俊幸, 河合康典, 岸谷都
    • 学会等名
      第63回自動制御連合講演会
  • [学会発表] Human-Robot Collaboration with Variable Autonomy via Gaussian Process2020

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Hatanaka, Kosei Noda, Junya Yamauchi, Koji Sokabe, Keita Shimamoto and Masayuki Fujita
    • 学会等名
      The 3rd IFAC Workshop on Cyber-Physical & Human Systems
    • 国際学会
  • [学会発表] Bilateral Tele-Rehabilitation Control System Using Electrical Stimulation for Therapist and Patient2020

    • 著者名/発表者名
      Yasunori Kawai, Hiroyuki Kawai, Takanori Miyoshi
    • 学会等名
      The 3rd IFAC Conference on Cyber-Physical & Human-Systems (CPHS2020)
    • 国際学会
  • [学会発表] Velocity Tracking Control of Recumbent Trike with Functional Electrical Stimulation2020

    • 著者名/発表者名
      Y. Kushima, Y. Araki, H. Kawai, T. Murao, Y. Kawai, and M. Kishitani
    • 学会等名
      The 3rd IFAC Conference on Cyber-Physical & Human Systems
    • 国際学会
  • [図書] 機械学習のための関数解析入門2021

    • 著者名/発表者名
      瀬戸 道生、伊吹 竜也、畑中 健志
    • 総ページ数
      168
    • 出版者
      内田老鶴圃
    • ISBN
      9784753601714

URL: 

公開日: 2021-12-27  

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