群ロボットにおける「働かないロボット」の創発と長時間実験による優位性検証

2023 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20K19902
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分61050:知能ロボティクス関連
• 研究機関: 和歌山工業高等専門学校
• 研究代表者: 村山 暢 和歌山工業高等専門学校, 知能機械工学科, 准教授 (30709176)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: 群ロボット / 耐故障性 / ネットワーク構造

研究成果の概要

本研究では無線通信によってネットワークを構成する群ロボットを対象に、ネットワーク構造の耐故障性を高める手法を開発した。各ロボットが搭載するセンサの被覆面積を最大化するようなタスクでは、各ロボットの配置が疎になり、少数のロボットの故障によってネットワークの連結性が崩れてしまう。この問題に対して本研究は、少数のロボットがタスクに貢献する代わりに対故障性に貢献するような役割、「働かない」動きをすることでシステム全体の耐故障性が大きく向上することを示した。耐故障性に貢献するような動作を実現するための自律分散制御則を考案した。故障や充電が必要となる長時間タスクにおいて提案手法が有効であることを確認した。

自由記述の分野

ロボティクス

研究成果の学術的意義や社会的意義

近年、ロボットは労働力の代替として期待されており、長い時間の運用が求められてきている。自律移動ロボットを長時間運用する際、故障のような突発的で予測できない停止や、バッテリーの充電のような一定期間ごとの停止は避けられない。本研究では群ロボットを対象に、耐故障性とタスク達成率のトレードオフを陽に考慮し、少数のロボットが耐故障性の役割を担うことで集団全体の耐故障性能とタスク達成を両立できることを明らかにした。さらに、耐故障性のあるネットワーク構造を自律的に構成するための自律分散制御手法を開発することで、群ロボットの実応用・社会実装へ近づけた。