環境適応・環境構造可変機能をもつ超冗長機械システム群のダイナミクスベースト知能

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23360105
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 機械力学・制御
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 松野 文俊 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (00190489)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: 可変拘束機能 / 可変構造機能 / 環境構造可変機能 / 超冗長機械システム群 / ダイナミクスベースト制御 / 群制御 / 群知能

研究概要

本研究では、ダイナミックスベースト・インテリジェンスの概念を“個から群れへ”と拡張することを目的とし、以下の4項目に関して考察を行った。 (1). 生物の蛇のもつサイナスリフティング滑走・サイドワインディング滑走およびヘビ型ロボットのジャンプを実現する制御系設計を行った。（2). 強化学習PI2を適用して３脚モジュラーロボットが移動するための行動獲得を行った。(3). ロボット群の移動タスクについて、近傍のロボットと障害物の識別を必要としない自律分散制御アルゴリズムを構築した。　(4). 蟻の利他行動である穴埋め行動モデルを偏微分方程式により導出し、群知能について考察した。

研究成果

• [雑誌論文] アリの行動シミュレータ構築と生態の理解 (2013)
  • 著者名/発表者名: 松野文俊, 花本惣平
  • 雑誌名: 計測と制御 巻: Vol.52,No.3 ページ: 227-233
• [雑誌論文] Transformation Control to an Inverted Pendulum for a Mobile Robot With Wheel-Arms Using Partial Linearization and Polytopic Model Set (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Fukushima, M. Kakue, K. Kon, and F. Matsuno
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Robotics 巻: Vol.29,No.3 ページ: 774-783
  • DOI: 10.1109/TRO.2013.2239555
  • 査読あり
• [雑誌論文] 近傍のロボットと障害物の識別を必要としない移動ロボット群の制御アルゴリズム (2013)
  • 著者名/発表者名: 坂井大斗, 福島宏明, 松野文俊
  • 雑誌名: 計測自動制御学会論文集 巻: Vol.49,No.8 ページ: 787-794
  • 査読あり
• [雑誌論文] Model Predictive Formation Control Using Branch-and-Bound Compatible With Collision Avoidance Problems (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Fukushima, K. Kon, and F. Matsuno
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Robotics 巻: Vol.29,No.5 ページ: 1308-1317
  • DOI: 10.1109/TRO.2013.2262751
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Study on Sinus-Lifting Motion of a Snake Robot With Sequential Optimization of a Hybrid System (2013)
  • 著者名/発表者名: S.Toyoshima,M.Tanaka,andF.Matsuno
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Automation Science and Engineering 巻: Vol.11,No.1 ページ: 139--144
  • DOI: 10.1109/TASE.2013.2273356
  • 査読あり
• [雑誌論文] 速度履歴に基づくねじ推進ヘビ型ロボットの先頭追従制御 (2012)
  • 著者名/発表者名: 有泉亮, 福島宏明, 松野文俊
  • 雑誌名: 日本ロボット学会誌 巻: Vol.30,No.5 ページ: 552-559
  • DOI: 10.7210/jrsj.30.552
  • 査読あり
• [雑誌論文] Modeling and Control of a Snake-Like Robot Using the Screw-Drive Mechanism (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Fukushima, S. Satomura, T. Kawai, M. Tanaka, T. Kamegawa, and F.Matsuno
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Robotics 巻: Vol.28,No.3 ページ: 541-554
  • DOI: 10.1109/TRO.2012.2183050
  • 査読あり
• [雑誌論文] 円柱曲面上におけるヘビ型ロボットの滑落回避を考慮した軌道追従制御 (2012)
  • 著者名/発表者名: 田中基康, 塚野洋章,松野文俊
  • 雑誌名: 計測自動制御学会論文集 巻: Vol.48,No.10 ページ: 664-673
  • DOI: 10.9746/sicetr.48.664
  • 査読あり
• [雑誌論文] Path plannig for an autonomous mobile robot considering a region with a velocity constraint in a real environment (2012)
  • 著者名/発表者名: Tae Hyon Kim, Kiyohiro Goto, Hiroki Igarashi, Kazuyuki Kon, Noritaka Sato and Fumitoshi Matsuno
  • 雑誌名: ARTIFICIAL LIFE AND ROBOTICS 巻: Vol.16-4 ページ: 514-518
  • DOI: 10.1007/s10015.011-0988-x
  • 査読あり
• [雑誌論文] 車輪アームをもつ形態可変ロボットの部分線形化による倒立制御 (2011)
  • 著者名/発表者名: 福島宏明, 新村諭, 松野文俊
  • 雑誌名: 日本ロボット学会誌 巻: Vol.29-6 ページ: 554-561
  • DOI: 10.7210/jrsj.29.554
  • 査読あり
• [雑誌論文] Design and Implementation of Grouped Rescue Robot System Using Self-Deploy Networks (2011)
  • 著者名/発表者名: Tetsushi Kamegawa, Noritaka Sato, Michinori Hatayama, Yojiro Uo, and Fumitoshi Matsuno
  • 雑誌名: J. Field Robotics 巻: Vol.28-6 ページ: 813-816
  • DOI: 10.1002/rob.20413
  • 査読あり
• [学会発表] 入力依存ノイズを考慮した応答曲面法に基づく移動ロボットの多目的最適化 (2014)
  • 著者名/発表者名: 有泉 亮, Matthew Tesch, Howie Choset, 松野文俊
  • 学会等名: 第1回計測自動制御学会制御部門マルチシンポジウム
  • 発表場所: 電気通信大学( 東京都調布市)
  • 年月日: 20140304-07
• [学会発表] 未知障害物のある環境における複数ロボットによる移動体の協調追い込み (2013)
  • 著者名/発表者名: 吉本 昌弘, 根 和幸, 松野 文俊
  • 学会等名: 第14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: 神戸国際会議場 (兵庫県神戸市)
  • 年月日: 20131218-20
• [学会発表] 休息を始める探索アリの割合がコロニーの生存性に与える影響の考察 (2013)
  • 著者名/発表者名: 小川 雄一, 土畑 重人, 松野 文俊
  • 学会等名: 第14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: 神戸国際会議場 (兵庫県神戸市)
  • 年月日: 20131218-20
• [学会発表] Transformation Control to an Inverted Pendulum Mode of a Mobile Robot with Wheel-Arms Using Partial Linearization (2013)
  • 著者名/発表者名: Yuichi Ogawa, Shigeto Dobata, and Fumitoshi Matsuno
  • 学会等名: IEEE/SICE International Symposium on System Integration (SII)
  • 発表場所: 神戸国際会議場(兵庫県神戸市)
  • 年月日: 20131215-17
• [学会発表] Quadrupedal Bounding with Spring-damper Body Joint (2013)
  • 著者名/発表者名: Ryuta Yamasaki, Yuichi Ambe, Shinya Aoi and Fumitoshi Matsuno
  • 学会等名: IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS)
  • 発表場所: 東京ビッグサイト(東京都江頭区)
  • 年月日: 20131104-06
• [学会発表] Stability Analysis of a Hexapod Robot Driven by Distributed Nonlinear Oscillators with a Phase Modulation Mechanism (2013)
  • 著者名/発表者名: Yuichi Ambe, Timo Nachstedt, Poramate Manoonpong, Florentin Wörgötter, Shinya Aoi and Fumitoshi Matsuno
  • 学会等名: IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS)
  • 発表場所: 東京ビッグサイト (東京都江頭区)
  • 年月日: 20131104-06
• [学会発表] アリが巣内のグローバル情報を推測し行動を変化させている可能性に関する考察 (2013)
  • 著者名/発表者名: 小川雄一, 土畑重人, 松野文俊
  • 学会等名: 第23回日本数理生物学会年会
  • 発表場所: 静岡大学浜松キャンパス (静岡県浜松市)
  • 年月日: 20130911-13
• [学会発表] Adaptive Neural Oscillators with Synaptic Plasticity for Locomotion Control of a Snake-Like Robot with Screw-Drive Mechanism (2013)
  • 著者名/発表者名: Timo Nachstedt, Florentin Worg, Poramate Manoonpong, Ryo Ariizumi, Yuichi Ambe, and Fumitoshi Matsuno
  • 学会等名: IEEE Int. Conf on Robotics and Automation (ICRA)
  • 発表場所: Kongresszentrum Karlsrehe(Germany)
  • 年月日: 20130507-09
• [学会発表] Dynamical Analysis of Sidewinding Locomotion by a Snake-Like Robot (2013)
  • 著者名/発表者名: Ryo Ariizumi, and Fumitoshi Matsuno
  • 学会等名: IEEE Int. Conf on Robotics and Automation
  • 発表場所: Kongresszentrum Karlsrehe(Germany)
  • 年月日: 20130507-09
• [学会発表] 『守破離』 -ロボットの運動知能- (2013)
  • 著者名/発表者名: 松野文俊
  • 学会等名: 体育会系ロボット学シンポジウム
  • 発表場所: 株式会社内田洋行 新川本社ユビキタス協創広場 CANVAS (東京都中央区)
  • 年月日: 2013-05-21
• [学会発表] マクロモデルによるグンタイアリの行動シミュレータ構築と利他行動の解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 花本惣平, 松野文俊
  • 学会等名: 第13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: 福岡国際会議場 (福岡県)
  • 年月日: 20121217-20
• [学会発表] アリの行動モデルの構築と餌の密度がコロニーサイズに与える影響の考察 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小川雄一, 花本惣平, 辻和希, 松野文俊
  • 学会等名: 第13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: 福岡国際会議場 (福岡県)
  • 年月日: 20121217-20
• [学会発表] Influence of food density on colony size of pogonomyrmex barbatus (2012)
  • 著者名/発表者名: Yuichi Ogawa, Sohei Hanamoto, Kazuki Tsuji and Fumitoshi Matsuno
  • 学会等名: IEEE/SICE International Symposium on System Integration (SII)
  • 発表場所: 九州大学医学部 (福岡県福岡市)
  • 年月日: 20121216-18
• [学会発表] アリの行動モデル構築と分業における群の適応的振る舞いに関する考察 (2012)
  • 著者名/発表者名: 三浦裕介, 花本惣平, 松野文俊
  • 学会等名: 第55回自動制御連合講演会
  • 発表場所: 京都大学(京都府)
  • 年月日: 20121117-18
• [学会発表] Leg-Grope-Walk - Walking Strategy on Weak and Irregular Slopes for a Quadruped Robot by Force Distribution (2012)
  • 著者名/発表者名: Yuichi Ambe and Fumitoshi Matsuno
  • 学会等名: IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS2012)
  • 発表場所: TIVOLI MARINA VILAMOURA (Faro, Portuguese)
  • 年月日: 20121007-12
• [学会発表] A Study on Sinus-lifting Motion of a Snake Robot with Energetic Efficiency (2012)
  • 著者名/発表者名: Toyoshima Satoshi and Fumitoshi Matsuno
  • 学会等名: IEEE Int. Conf on Robotics and Automation (ICRA)
  • 発表場所: River Center(Minneapolis, America)
  • 年月日: 20120515-17
• [学会発表] ヘビ型ロボットのエネルギー効率に基づくSinus-lifting 滑走に関する考察 (2011)
  • 著者名/発表者名: 豊島 聡, 松野 文俊
  • 学会等名: 第12回公益社団法人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: 京都大学(京都市)
  • 年月日: 20111223-25
• [学会発表] アリの行動モデルの構築と群における分業の有効性の検証 (2011)
  • 著者名/発表者名: 三浦 裕介, 花本 惣平, 松野 文俊
  • 学会等名: 第12回公益社団法人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: 京都大学(京都市)
  • 年月日: 20111223-25
• [学会発表] 足場が脆弱な傾斜環境における4脚ロボットの歩行方法 (2011)
  • 著者名/発表者名: 安部 祐一, 金 テヒョン, 山崎 隆太,豊島 聡, 花本 惣平, 松野 文俊
  • 学会等名: 第12回公益社団法人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: 京都大学(京都市)
  • 年月日: 20111223-25
• [学会発表] Effectiveness of Tuning of Pheromone Trail Lifetime in Attraction of Robot Swarm (2011)
  • 著者名/発表者名: Ryusuke Fujisawa, Yusuke Shimizu and Fumitoshi Matsuno
  • 学会等名: IEEE/SICE International Symposium on System Integration (SII)
  • 発表場所: 京都大学(京都市)
  • 年月日: 20111220-22
• [学会発表] Foraging Effectiveness of the Altruistic Plugging Behavior of the Army Ants (2011)
  • 著者名/発表者名: Sohei Hanamoto and Fumitoshi Matsuno
  • 学会等名: IEEE/SICE International Symposium on System Integration (SII)
  • 発表場所: 京都大学(京都市)
  • 年月日: 20111220-22
• [学会発表] Front-Unit-Following Control of a Snake-like Robot Using Screw Drive Mechanism Based on Past Velocity Commands (2011)
  • 著者名/発表者名: Ryo Ariizumi, Hiroaki Fukushima, and Fumitoshi Matsuno
  • 学会等名: IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS)
  • 発表場所: Hilton San Francisco, (San Francisco, America)
  • 年月日: 20110926-29
• [学会発表] Hiroaki Fukushima, Satoru Shinmura and Fumitoshi Matsuno (2011)
  • 著者名/発表者名: Hiroaki Fukushima, Satoru Shinmura and Fumitoshi Matsuno
  • 学会等名: -Arms Using Partial Linearization. IEEE Int. Conf. on Robotics and Automation (ICRA)
  • 発表場所: Shanghai International Convention center, (Shanghai, China)
  • 年月日: 20110509-13
• [学会発表] 部分線形化とポリトープ型モデル集合に基づく形態可変車輪型ロボットの倒立制御 (2011)
  • 著者名/発表者名: 渡辺雄介, 福島宏明, 松野文俊
  • 学会等名: 第55回システム制御情報学会研究発表講演会
  • 発表場所: 大阪大学コンベンションセンター (大阪府吹田市)
  • 年月日: 2011-05-19