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2020 年度 実施状況報告書

カルバック・ライブラー制御を用いた超小型クワッドロータの自律群飛行

研究課題

研究課題/領域番号 18K13782
研究機関関西大学

研究代表者

本仲 君子  関西大学, システム理工学部, 助教 (70781772)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2022-03-31
キーワード障害物回避 / 動作計画
研究実績の概要

本研究課題では,カルバック・ライブラー(Kullback-Leibler: KL)制御に基づき多数の小型クワッドロータの自律群飛行制御を実現することを目的としている.3年目にあたる2020年度は,前年度に引き続き複数のクワッドロータが個別に自律飛行する環境を想定し,buffered Voronoi cells (BVC) を用いた相互衝突回避のためのアルゴリズムについて検討した.また,相互衝突だけでなく,環境中に静止している障害物にも対応できるようアルゴリズムを拡張した.このとき,デッドロックが生じることも確認されたため,従来手法の単純な拡張による回避手法についても提案した.ここで,従来手法では環境全体が見えている状態を想定していたが,各クワッドロータの視野に制限を設け,周囲の情報のみをもちいて移動する手法について提案し,検証を行った.また,クワッドロータに搭載されたカメラを用いて物体検出を行い,検出結果に基づいて物体を追従する制御に関する基礎的な実機実験を行った.

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

2020年度は,8台のクワッドロータの編隊移動に関する研究を行う予定であったが,まずは4台のクワッドロータによる編隊移動について研究を進めている.具体的には,合意制御により4台のクワッドロータの状態を一致させ,編隊移動を行うためのアルゴリズムについてシミュレーションにより検証したうえで実機実装を行った.加えて,より実環境に近い状況を想定するため,機体に搭載するセンサによって得られる情報のみを用いて移動する手法について提案し,シミュレーションを行った.以上より,想定するクワッドロータの台数は異なるが,研究自体はおおむね順調に進展していると考える.

今後の研究の推進方策

今後は,各クワッドロータの可視範囲を制限した状態におけるBVCのアルゴリズムの適用に関する実機実験を行い,必要であれば手法の拡張を行う.同時に,複数台の合意制御についても台数を増やし,当初の目的である8台による群飛行の実験を検討している.

次年度使用額が生じた理由

コロナ禍の影響により,国内・国際会議のための出張費用として計上していた額を使用できなかった.余剰分は,実機実験の際に使用するモーションキャプチャシステム関連機材,計算用ワークステーション,及び執筆予定の論文掲載費に使用する予定である.

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2020

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Numerical Verification on Collision Avoidance of Multiple Quadrotors Using Voronoi Division2020

    • 著者名/発表者名
      NAKAGAWA Kento、KWON Yuhwan、MOTONAKA Kimiko、MIYOSHI Seiji
    • 雑誌名

      Transactions of the Society of Instrument and Control Engineers

      巻: 56 ページ: 31~36

    • DOI

      10.9746/sicetr.56.31

    • 査読あり
  • [学会発表] Combining Model Predictive Path Integral with Kalman Variational Auto-encoder for Robot Control from Raw Images2020

    • 著者名/発表者名
      Yuhwan Kwon, Takumi Kaneko, Yoshihisa Tsurumine, Hikaru Sasaki, Kimiko Motonaka, Seiji Miyoshi, Takamitsu Matsubara
    • 学会等名
      2020 IEEE/SICE International Symposium on System Integration (SII2020)
    • 国際学会
  • [学会発表] BVCを用いたクワッドロータの障害物回避手法の検討2020

    • 著者名/発表者名
      本仲君子,三好誠司
    • 学会等名
      第38回日本ロボット学会学術講演会

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公開日: 2021-12-27  

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