Safe Cooperative Control of Mobile Robotic Networks Based on Control Barrier Functions

基于控制屏障函数的移动机器人网络安全协同控制

• 批准号: 21K04113
• 负责人: 伊吹 竜也
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Meiji University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04113/
• 关键词: 制御工学; モバイルロボティックネットワーク; 協調制御; 制御バリア関数

2022年度は，当初の研究計画で掲げていた3つの諸問題について，2021年度までの成果を順調に発展させた．まず，課題(a)：「円形・球体以外の形状のロボット群に対する分散型衝突回避則の提案」では，楕円形状を有するロボット群に対して，2021年度に考案した衝突回避則および制御性能解析をさらに発展させ，その内容が国際学術雑誌論文に採録された．また，制御バリア関数に基づく安全性を考慮した分散型協調制御問題に対して，各ロボットが制御入力に外乱を含む場合や，より一般的なシステムモデルを有する場合へ拡張させ，これらの成果についても国内外の学術雑誌論文に採録された．課題(b)：「3次元特殊直交群（SO(3)）上の制御バリア関数に基づく安全性を考慮した協調制御問題の考察」では，単一または複数のドローンによる貨物運搬制御問題を考察した．ここでは，研究代表者が独自に考案したSO(3)上の制御バリア関数を用いて，ドローン自体の姿勢変動の抑制や，貨物の揺れの抑制，さらには複数のドローンの場合のドローン間の衝突回避手法の提案を試みている．また，数値シミュレーションや実験環境の構築を行った．課題(c)：「制御バリア関数に基づく学習型衝突回避則の提案」では，2021年度までに考案した機械学習の一手法であるガウス過程回帰に基づく安全性を保証する新たな制御バリア関数の設計手法をさらに発展させ，その成果が国際学術論文に採録された．以上の本研究課題の主な研究成果に加えて，安全性を考慮したドローンの機体設計手法や，ガウス過程回帰による未知外乱学習に基づくドローンの位置姿勢制御手法の提案，ロボティックネットワークによる機械学習に基づく分散型障害物形状学習手法の提案など，本研究課題に関連する研究成果を多数挙げた．以上の研究成果についても，複数の学術雑誌論文に採録され，その学術的意義が認められている．

2022 annual は の original research projects で first white jasmines げ て い た 3 つ の etc に つ い て, 2021 annual ま で の results を suitable adjustable に 発 exhibition さ せ た. ま ず. Topics: (a) "has drifted back towards &yen; form, outside the sphere shape の の ロ ボ ッ ト group に す seaborne る dispersible conflict avoidance is の proposal" で は, 楕 has drifted back towards &yen; shape を す る ロ ボ ッ ト group に し seaborne て, 2021 annual に test case し た conflict avoidance is お よ び suppression performance analytical を さ ら に 発 exhibition さ せ, そ の content が international academic 雑 tzu paper に transcribing さ れ た. ま た, suppression バ リ ア masato number に base づ く security を consider し た dispersible coordination suppression problem に し seaborne て, each ロ ボ ッ ト が suppression に into force outside disorderly を containing む occasions や, よ り general な シ ス テ ム モ デ ル を have す る occasions へ company, zhang さ せ, こ れ ら の results に つ い て も の 雑 volunteers academic papers at home and abroad に transcribing さ れ た. Subject (b) : "three yuan special rectangular group (SO) (3) on の suppression バ リ ア masato number に base づ く security を consider し た coordination suppression problem の investigation" で は, 単 a ま た は plural の ド ロ ー ン に よ る royal cargo handling system problem を investigation し た. こ こ で は, the representatives が に test case alone し た SO (3) on の suppression バ リ ア masato number を with い て, ド ロ ー ン autologous の pose variations の inhibit や, goods の 揺 れ の suppressed, さ ら に は plural の ド ロ ー ン の occasions の ド ロ ー の conflict between ン avoidance technique proposed の を try み て い る. Youdaoplaceholder0, digital シ また ュレ ショ ショ や や experimental environment <s:1> construction を line った. Subject (c) : "suppression バ リ ア masato number に base づ く learning conflict avoidance is の proposal" で は, 2021 annual ま で に test case し た mechanical learning の a gimmick で あ る ガ ウ ス process back 帰 に base づ く を safety guarantee す る new た な suppression バ リ ア masato number の design gimmick を さ ら に 発 exhibition さ せ, そ の results に が international academic papers transcribing さ れ た. の above this research topic の main な research に plus え て, security を consider し た ド ロ ー ン の airframe design gimmick や, ガ ウ ス process back 帰 に よ る unknown outside disorderly learning に base づ く ド ロ ー ン の position posture の the horseman laws, ロ ボ テ ィ ッ ク ネ ッ ト ワ ー ク に よ る rote learning に base づ く dispersible handicap of object shape learning technique proposed の な ど, This research topic に is related to する research results を, and most of them 挙げた. Research achievements above の に つ い て も, plural の academic 雑 tzu paper に transcribing さ れ, そ の が to recognize the significance of academic め ら れ て い る.

项目成果

伊吹竜也 明治大学教員データベース

伊吹达也 明治大学教师数据库

Optimization-based Distributed Safety Control with Applications to Collision Avoidance for Mobile Robotic Networks

基于优化的分布式安全控制及其在移动机器人网络防撞中的应用

• DOI: 10.1080/01691864.2022.2119886
• 发表时间: 2022
• 期刊: Advanced Robotics
• 影响因子: 2
• 作者: Tatsuya Ibuki;Taichi Hirano;Riku Funada;Mitsuji Sampei
• 通讯作者: Mitsuji Sampei

Georgia Institute of Technology(米国)

佐治亚理工学院（美国）

Universite Libre de Bruxelles(ベルギー)

布鲁塞尔自由大学（比利时）

ネットワークトシステム制御研究室

网络系统控制实验室