• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2022 年度 実績報告書

社会性昆虫の経路積算説に対する工学的視点からの検証と応用

研究課題

研究課題/領域番号 20K12007
研究機関千葉大学

研究代表者

大川 一也  千葉大学, 大学院工学研究院, 准教授 (50344966)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
キーワードLSTM / 位置推定 / IMU
研究実績の概要

サハラ砂漠で生息するCataglyphisという蟻は,右に左に彷徨いながら餌を探すものの,餌を見つけると直線的な経路で巣に向かうことから,何らかの位置推定をしていると考えられている.これについては諸説あるが,生物学者の考えている有力な説は,連続した細かい移動の軌跡を足していく経路積算説である.しかし,移動量と向きの情報をどう統合させるのかについての有力な説はない.
数学的にはアフィン変換を用いて移動量と向きを統合し,それを時間積分していくことで位置を求めることができる.しかし,餌を探しながら昆虫がそのような高度な計算をやっているとは思えない.そこで本研究では,深層学習の一つである Long Short-Term Memory(以後,LSTM)を用いて統合させることとした.LSTMを採用した理由としては,近年の深層学習の能力が高いこと,時系列情報を扱えること,記憶容量が比較的小さいことなどである.
実験では,移動量を計測するための加速度センサ,向きを計測するための角速度センサを搭載した移動ロボットを製作した.また,高精度なRTK-GNSSから得られる位置や速度を真値とし,それに基づいてLSTMの学習を行った.結果としては数学的な数値積分によって算出した従来手法よりも,高精度に位置推定ができることを確認した.特に着目すべき点は,ロボットが停止した時に必ず速度をゼロにできている点である.ロボットを走行させると,路面からの振動を受けるため,単純に数値積分した場合,停止時に速度がゼロになるとは限らない.しかし,提案したLSTMは,理論上は判別しにくい等速移動中と停止中を,振動の有無で区別していると考えられ,停止した時は速度がゼロを出力していた.結果として,速度の累積誤差をリセットでき,位置推定の精度向上につながった.これらの成果は,特許出願をしている.

  • 研究成果

    (2件)

すべて 2022

すべて 学会発表 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [学会発表] IMUを用いたLSTMの推定値に基づく移動ロボットにおけるGNSSの位置補完2022

    • 著者名/発表者名
      山中幸季,大川一也
    • 学会等名
      第23回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会
  • [産業財産権] 推定装置、当該推定装置を備える移動ロボット、推定方法およびコンピュータプログラム2022

    • 発明者名
      大川一也,山中幸季
    • 権利者名
      大川一也,山中幸季
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2022-198042

URL: 

公開日: 2023-12-25  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi