脚車輪型移動ロボットの最適脚配置に関する研究

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21560475
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 制御工学
• 研究機関: 東京都市大学
• 研究代表者: 野中 謙一郎 東京都市大学, 工学部, 准教授 (30298012)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• キーワード: 制御システム / 非線形制御 / 最適化計算 / 組込みCPU / 移動ロボット / 障害物回避 / 誘導制御

研究概要

脚関節によって車輪位置を動的に変更可能な脚車輪型移動ロボットは,高い運動性能と安定性を両立し,障害物などの多い複雑な環境に適応できる.本研究では,計算アルゴリズムと評価関数の工夫により低速な組込みCPUにも実装可能な,実時間モデル予測による移動経路と車輪配置の同時最適化手法を開発した.さらにその手法を3軸のSCARA型関節を有する脚車輪型移動ロボットに適用し,障害物回避制御実験によってその有効性を実証した.

研究成果

• [雑誌論文] Model Predictive Obstacle Avoidance and Wheel Allocation Control of Mobile Robots Using Embedded CPU (2012)
  • 著者名/発表者名: Naoki Takahashi, Kenichiro Nonaka
  • 雑誌名: Journal of System Design and Dynamics 巻: (掲載決定)
  • 査読あり
• [雑誌論文] むだ時間を考慮した時間軸状態制御形による非ホロノミック車両の経路追従制御 (2012)
  • 著者名/発表者名: 門田啓史, 野中謙一郎
  • 雑誌名: 計測自動制御学会論文集 巻: Vol.48, No.1 ページ: 2-10
  • 査読あり
• [雑誌論文] 経路の道幅を考慮した脚車輪型ロボット車輪位置のモデル予測制御 (2011)
  • 著者名/発表者名: 大川功, 野中謙一郎
  • 雑誌名: 計測自動制御学会産業論文集 巻: Vol.10, No.23 ページ: 190-197
  • 査読あり
• [雑誌論文] 反復数値計算によるSMCを用いた前輪操舵車の非線形ロバスト操舵駆動統合制御 (2011)
  • 著者名/発表者名: 栗島佑典, 野中謙一郎
  • 雑誌名: 日本機械学会論文集(C編) 巻: Vol.77, No.782 ページ: 3705-3720
  • 査読あり
• [雑誌論文] 多関節脚を有する車両のリアルタイムトレッド最適化を用いた障害物回避 (2009)
  • 著者名/発表者名: 大川功, 野中謙一郎
  • 雑誌名: 高速信号処理応用技術研究会学会誌 巻: Vol.12, No.1 ページ: 25-30
  • 査読あり
• [学会発表] Slip Measurement and Vehicle Control for Leg/Wheel Mobile Robots using Caster Type Odometers (2011)
  • 著者名/発表者名: Yohei Watanabe and Kenichiro Nonaka
  • 学会等名: 2011 IEEE Multi-Conference on Systems and Control
  • 発表場所: Denver, USA
  • 年月日: 2011-09-29
• [学会発表] Real-time Model Predictive Obstacle Avoidance Control with Dynamic Wheel Allocation using an Embedded CPU (2011)
  • 著者名/発表者名: Naoki Takahashi and Kenichiro Nonaka
  • 学会等名: SICE Annual Conference 2011
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 2011-09-16
• [学会発表] Experiment of Integrated Steering and Driving Force Controller with Embedded CPU for Front Wheel Steering Vehicles (2011)
  • 著者名/発表者名: Tomoyuki Hosoya and Kenichiro Nonaka
  • 学会等名: SICE Annual Conference 2011
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 2011-09-13
• [学会発表] 前輪操舵車両の組込みCPUによる操舵・駆動統合制御 (2011)
  • 著者名/発表者名: 細谷知之, 野中謙一郎
  • 学会等名: 第28回誘導制御シンポジウム
  • 発表場所: 山梨
  • 年月日: 2011-05-13
• [学会発表] モデル予測制御による脚車輪型ロボットの動的車輪配置と障害物回避 (2011)
  • 著者名/発表者名: 高橋直樹, 野中謙一郎
  • 学会等名: 第28回誘導制御シンポジウム
  • 発表場所: 山梨
  • 年月日: 2011-05-13
• [学会発表] タイヤ摩擦円を考慮した組込みCPU用モデル予測障害物回避制御 (2011)
  • 著者名/発表者名: 大川功, 野中謙一郎
  • 学会等名: 第11回計測自動制御学会制御部門大会
  • 発表場所: 沖縄
  • 年月日: 2011-03-17
• [学会発表] 無駄時間を考慮した時間軸状態制御形による非ホロノミック車両の制御 (2011)
  • 著者名/発表者名: 門田啓史, 野中謙一郎
  • 学会等名: 第11回計測自動制御学会制御部門大会
  • 発表場所: 沖縄
  • 年月日: 2011-03-16
• [学会発表] 脚車輪型移動ロボットのスリップ計測システムの構築 (2010)
  • 著者名/発表者名: 渡辺陽平, 野中謙一郎
  • 学会等名: 第11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
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2010-12-25
• [学会発表] 時間軸状態制御形とスミス法による車両型ロボットの経路追従制御 (2010)
  • 著者名/発表者名: 門田啓史, 野中謙一郎
  • 学会等名: 第11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
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2010-12-25
• [学会発表] リアルタイム自己位置推定・障害物検出とモデル予測制御による車両ロボットの障害物回避 (2010)
  • 著者名/発表者名: 大川功, 野中謙一郎
  • 学会等名: 第11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
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2010-12-24
• [学会発表] Optimal Online Generation of Obstacle Avoidance Trajectory running on a Low Speed Embedded CPU for Vehicles (2010)
  • 著者名/発表者名: Isao Okawa and Kenichiro Nonaka
  • 学会等名: 2010 IEEE Multi-Conference on Systems and Control
  • 発表場所: Yokohama, Japan
  • 年月日: 2010-09-09
• [学会発表] Experiments of Real-time Numerical Sliding Mode Control for Vehicles (2010)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Kurishima and Kenichiro Nonaka
  • 学会等名: 2010 IEEE Multi-Conference on Systems and Control
  • 発表場所: Yokohama, Japan
  • 年月日: 2010-09-08
• [学会発表] Analysis of Time Delays for Time-State Control Form Systems applied to Vehicle Motion Control using Visual Feedback (2010)
  • 著者名/発表者名: Keiji Monden and Kenichiro Nonaka
  • 学会等名: 2010 IEEE Multi-Conference on Systems and Control
  • 発表場所: Yokohama, Japan
  • 年月日: 2010-09-08
• [学会発表] マイコンを搭載した脚車輪型移動ロボットの速度フィードバック制御 (2010)
  • 著者名/発表者名: 渡辺陽平, 野中謙一郎
  • 学会等名: 第27回誘導制御シンポジウム
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2010-05-13
• [学会発表] 測域センサを用いた車両型ロボットの組み込みCPUによる障害物回避 (2010)
  • 著者名/発表者名: 大川功, 野中謙一郎
  • 学会等名: 第10回計測自動制御学会制御部門大会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2010-03-17
• [学会発表] 実時間最適化計算を用いた車両運動制御と障害物回避実験 (2010)
  • 著者名/発表者名: 小林俊也, 野中謙一郎
  • 学会等名: 第10回計測自動制御学会制御部門大会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2010-03-17
• [学会発表] LRFを用いた移動ロボットの障害物回避軌道生成 (2009)
  • 著者名/発表者名: 大川功, 野中謙一郎
  • 学会等名: 第10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
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2009-12-25
• [学会発表] Development of a Visual Feedback Navigation System using Multiple Image Processing Hosts (2009)
  • 著者名/発表者名: Keiji Monden and Kenichiro Nonaka
  • 学会等名: 8th IFAC Symposium on Advancs in Control Education
  • 発表場所: Kumamoto, Japan
  • 年月日: 2009-10-22
• [学会発表] 脚車輪型移動ロボットのReceding horizon制御による車輪位置最適化 (2009)
  • 著者名/発表者名: 大川功, 野中謙一郎
  • 学会等名: 第11回運動と制御のシンポジウム
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2009-09-03
• [学会発表] 無駄時間を考慮した屋内車両のビジュアルフィードバック制御 (2009)
  • 著者名/発表者名: 門田啓史, 野中謙一郎
  • 学会等名: 第11回運動と制御のシンポジウム
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2009-09-02
• [学会発表] 四輪独立操舵駆動車両の最適化計算を用いた運動制御 (2009)
  • 著者名/発表者名: 小林俊也, 野中謙一郎
  • 学会等名: 第11回運動と制御のシンポジウム
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2009-09-02
• [学会発表] Real-time Optimized Obstacle Avoidance for Robotic Vehicles : Indoor Experiments (2009)
  • 著者名/発表者名: Shunya Kobayashi and Kenichiro Nonaka
  • 学会等名: ICCAS-SICE 2009
  • 発表場所: Fukuoka, Japan
  • 年月日: 2009-08-20
• [学会発表] Application and test of sliding mode control for indoor vehicles (2009)
  • 著者名/発表者名: Minoru Yamamoto and Kenichiro Nonaka
  • 学会等名: ICCAS-SICE 2009
  • 発表場所: Fukuoka, Japan
  • 年月日: 2009-08-19
• [学会発表] リアルタイム数値最適化とSMCによるR/C車両制御実験 (2009)
  • 著者名/発表者名: 栗島佑典, 野中謙一郎
  • 学会等名: 第26回誘導制御シンポジウム
  • 発表場所: 横須賀
  • 年月日: 2009-05-15
• [学会発表] トレッド可変車両のReceding Horizon制御による障害物回避 (2009)
  • 著者名/発表者名: 大川功, 野中謙一郎
  • 学会等名: 第26回誘導制御シンポジウム
  • 発表場所: 横須賀
  • 年月日: 2009-05-15