動的役割交代機能をもつ自律型複数移動ロボットの力協調に基づく作業システムの構築

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14780255
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 王 志東 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (40272017)
• Keywords: 協調作業 / 複数ロボット / Caging Based Manipulation / 自律ロボットシステム / 分散マネージャシステム / 複数ロボット協調戦略 / ネットワークロボティクス / Behavior-Based Robot

Research Abstract

本年度の研究は,研究代表者以前に提案した異機能の複数ロボツト協調作業システムの設計理論を発展し,動的役割可変型分散マネージャシステムに構築のための組織化の基本要素を検討した.そのうえ,多様な形態の動的役割交替に適用しやすい複数ロボットによるCagingベースのマニピュレーションの基本戦略を提案し,検証実験の基本システムコンセプトを構築した.さらに新たに画像処理能力を有し,無線LANコネクタを搭載する小形自律移動マネージャロボツトを製作・構築した.それを用いて,提案した動的役割可変型分散マネージャシステムの協調作業に関する実験の準備および基本要素に関する検証を進行している.
マネージャロボットと各作業ロボットの役割設計および役割交替戦略
製作した協調作業のための自律移動マネージャロボットは,他の作業ロボットがもつ協調作業ビヘービアを有するのみではなく,ネットワークーベース作業計画・指示,高速広範囲移動ベースを用いたアクティブビジュアルセンシング能力を有する.現在,ゲーム理論に基づく行動決定法を用いて役割分担管理戦略,分散環境における作業情報システムとの共有について検討を進行し,異なる作業および環境からの要求に応じる適応役割交替手法の構築を進行している.
Cagingベース協調物体操り複数ロボットシステムの構築
既存のグラスピングとプッシングベースの操りと異なるCagingベース操り(対象物体に有限な可動範囲を持たせながら物体を操る)を提案した.その際,すべてのロボットは作業中に対象物体との接触を常に保つように制御する必要性がなくなり,各ロボットの運動計画及び制御は,簡潔かつロバストになり,作業中のロボットの役割交替形態は多様でダイナミックに行える利点がある.提案する手法は,ロボットの数がかなり多いシステムや物体の幾何学的な形状が正確に計測できない状態での作業に有効である.
Object Closure判定アルゴリズム及び複数ロボットシステムへの実装
本研究では,Caging状態をモデル化したObject Closureを判定するための必要十分条件を導出し,トークンリング通信を用いた分散型のObject Closure判定アルゴリズムを提案し,開発したJAVAベースのシミュレーションシステムを用いて提案する判定アルゴリズムの有効性を例証した.現在,実複数ロボットシステムを用いて力協調タスクに対しての検証実験を進行している。
上記の今年度の研究成果は1つの国内学会と2つの国際会議にて発表する予定である.

Research Products

• [Publications] 王 志東, 脇田 淳一, 平田 泰久, 小菅 一弘: "Cooperative Object Caging and Transportation via Multiple Mobile-Manipulators with Different Closure Effectors"第5回ロボティクスシンポジア. (発表予定). (2003)
• [Publications] ZD.Wang, V.Kumar, Y.Hirata, K.Kosuge: "A Strategy and a Fast Testing Algorithm for Object Caging by Multiple Cooperative Robots"IEEE Int. Conf. on Robotics and Automation. (発表予定). (2003)
• [Publications] ZD.Wang, Y.Hirata, K.Kosuge: "Cooperative Object Caging by Using Multiple Mobile-manipulators"Int. Conf. on Robotics, Intelligent Systems and Signal Processing. (発表予定). (2003)