| 研究課題/領域番号 |
18K11492
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| 研究機関 | 千葉工業大学 |
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研究代表者 |
王 志東 千葉工業大学, 先進工学部, 教授 (40272017)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 自律分散制御 / 群効果 / 生物模倣 / 群逃避 / 複数ロボット / センシングの異方性 / 自律マルチ移動ロボット |
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| 研究実績の概要 |
生物の群れの回避行動を模倣し、Boidモデルに基づいて仮想インピーダンスベースのSchooling行動や群の障害物回避行動を実現したうえ、仮想敵から逃げるロボット個体の反射的逃避モードのダイナミックスと、群システムの安定性の保証や相互作用の単方向性を有する個体間の逃避モードの相互作用ダイナミックスモデルを設計した。構築したマルチロボットシミュレーションシステムを用いて、ロボット個体にマルチダイナミックスモード制御系を実装し、明示的なネットワーク通信を持たない群逃避行動の基本検証を行って、計画した協調手法の有効性を確認できた。
また、シミュレーションシステムを用いて、異方性のセンシング設定での群伝搬特性の研究と、異なるグループを有する群システムでの群逃避のための、他のグループの逃避メモリ型の相互作用を導入する制御則を提案し、基本のシミュレーションを行って、特性を確認した。
本年度は、提案する群逃避の協調行動を実現できる小型対向二輪型移動ロボットの機構及びセンシング・制御システムの設計を行い、第一試作機を5台製作し、基本センシング及び運動制御実験を行った。各ロボットは、RGBD高速ステリオセンサZEDmini及び小型画像処理ボードJetson TX2で構成したメインセンシング部を実装し、複数の周囲ロボットの群逃避振る舞いをオクル－ジョンを有する状況でのロバストかつ高速に感知すると共に、広範囲2D レーザ測位センサをサブセンシング部の計測として実装し、広範囲の異方性の相互作用の機能の実現に繋げる。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
群逃避における基本的な逃避モードの相互作用の制御則の設計と実装の課題は、計画通りの成果を得た。
実機設計においては、小型RGBDディバイスと処理ボードの進歩及び低価格化により、当初の２Dレーザのみのセンシングシステムの設計より、現システムが高度化となり、異方性のセンシング基本特性の実現ができた。
当初の計画では次年度以降に研究する予定の複数のグループを有する群システムの群逃避の実現に関して、基本制御則の一つ要素を考案し、シミュレーションにより基本群効果の確認ができている。
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| 今後の研究の推進方策 |
実機システムとシミュレーションシステムの併用により、群逃避のダイナミックモードの伝搬特性を検討し、確率モデルにより、モード伝搬特性の統計型推定則の確立を目指す。
最新の点群処理ライブラリと安定な特徴量の抽出アルゴリズムを中心とし、自律ロボットシステムのセンシングの高速化と頑丈性向上により、検証実験の群効果の検証精度を向上し、回転と急停止の2種類以上の群効果の実装を通して、本年度で考案している異方性を有する群システムの群逃避メカニズムと、グループ特性を有する群逃避制御則の実機による特性検証を進める。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
次年度使用が生じた理由は、次年度のロボットシステムの小型化の設計に伴い、センサと制御部の回路再設計を行う予定があり、再設計の変更に関連する製作は、再設計を行った後に行うべきと判断したためである。
次年度使用額は、次年度のロボットシステムの制御システムの小型化への製作の一部として使用する予定である。
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