| 研究課題/領域番号 |
18K11494
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| 研究機関 | 明治大学 |
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研究代表者 |
森岡 一幸 明治大学, 総合数理学部, 専任教授 (40408711)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 複数移動ロボット / 情報共有システム / ネットワークロボット / ブロックチェーン |
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| 研究実績の概要 |
本研究は、自律移動ロボットの走行のための広域環境地図や環境に応じた行動モデルを生成・更新・共有していくことのできる環境データ取得インフラについて取り組んでいる。特に、ネットワーク化されたロボット等が取得した環境地図や行動モデルを拡張・更新していくことができるロボットネットワークについて、実験システムやシミュレータの構築を通じて有効な構成法を調査・検討している。
2021年度は、次の２項目について取り組んだ。
１．仮想環境におけるロボットネットワークシステムを構成し、環境地図の生成・共有を行なうシミュレータを開発した。開発したシミュレータでは、複数のROSベースの移動ロボットを、一般的な市街地環境を模擬したUnity仮想環境に配置する。各ロボットは独立したROSシステムで制御され、ROSシステムはDocker内で実行される。これにより任意の台数のROSベースロボットを同一環境内に存在させることができる。市街地環境をいくつかのエリアに分割し、各エリアでの環境地図を生成し、移動ロボットは走行しながら必要な環境地図をブロックチェーンを通じて取得する。そして環境地図の取得に応じて地図の所有者に対価を支払う、という提案システムの流れを仮想環境内で実現した。このシミュレータは本研究で取り組んでいる将来のロボットネットワークをデモンストレーションできるものである。
２．ネットワークに接続したROSロボットおよびスマートフォンやWebページ間での情報共有のためのプラットフォームとなるロボット管理マネージャ（rowma）を用いて、仮想環境内での複数ロボット間のデータ共有に基づくナビゲーションシステムを開発した。複数ロボットが存在する環境下でのロボットナビゲーションシステムにおいて動的なロボットネットワークを構成し、ロボット間で位置情報を共有することの有効性を示している。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本研究の当初の提案に則って、移動ロボットの自律ナビゲーションに広く使われている占有格子地図を用いた、複数ロボットからなるネットワークシステムをUnity仮想環境内に構成し、その動作を検証した。仮想環境内ではあるが、実機でのROSベースロボットシステムのシステム構成に準じたソフトウェア構成となっている。ロボットネットワークシステムは、ブロックチェーンおよび研究室で開発したROSベースロボットを動的にネットワーク化するRowmaシステムに基づいて構成される。
今後は、昨年度に新たな方向性の課題として述べたように、強化学習で獲得したロボットの行動モデルも共有・再利用できるようなロボットネットワークに発展させる予定である。そのために、単眼カメラやLiDARなど、様々なセンサに対応して、仮想環境内での行動モデルの学習も可能であることを確認している。
このような行動モデルの共有・再利用に基づいて走行できるロボットネットワークシステムの研究開発において、市街地や建物内、人混み環境など、ロボットが活動する環境を模擬した仮想環境を大量に自動生成し、多様な環境にて行動モデルを学習することが重要である。今年度はそのような仮想環境の自動生成から行動モデルの学習までを一貫して行なうためのソフトウェアも開発した。また、仮想環境で学習した行動モデルをROSベースロボットが選択して走行できるようにするためのソフトウェアも開発し、今後、仮想環境および実機での行動モデル共有に基づく自律走行システムの実験を進める見通しを立てることができた。
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| 今後の研究の推進方策 |
Unity仮想環境にて、数十台の独立したROSベースの移動ロボットを配置して走行させることができるような大規模なロボットネットワークシミュレータを開発したので、環境地図や行動モデルのデータ共有を実際に長時間行い、本研究で将来的なロボット社会として想定しているシステムのデモンストレーションを行なう。
移動ロボットがブロックチェーンから取得する地図情報や行動モデルの使用頻度に基づいて、共有データの信頼性や価値を評価できるような仕組みも導入し、環境地図や行動モデルの生成や更新に対してインセンティブが発生するようなシステムを検討する。前述したような大量のロボットからなるシミュレータを長時間動作させることで、このような評価が可能になると考えている。移動ロボットの行動のためのデータ生成と更新、共有のエコシステムとしてのロボットネットワークシステムの有効な構成法を提示したい。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
新型コロナウイルスの影響により、国内外での学会発表のための出張旅費を使用することが無かったため、使用額が少なかった。次年度は、前年度に引き続き、仮想環境を用いたシミュレータ向けの機器等の整備を行うとともに、学会発表のための旅費の支出も行う予定である。
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