Realization of Mobile Control Method for Group Agents Motivated by Sheepdog Shepherding

牧羊犬驱动的群体智能体移动控制方法的实现

• 批准号: 19J10373
• 负责人: 角田 祐輔
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-25 至 2021-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J10373/
• 关键词: 制御; マルチエージェントシステム; 群ロボットシステム; 非線形システム; 安定性解析; 非線形力学; シープドッグシステム; 機動制御

本研究では牧羊犬のヒツジ追い現象に着想を得て，多数のエージェント群(以下，ヒツジ群)を少数のコントローラエージェント(以下，牧羊犬)の高い機動性を活かして制御する方法を機動制御法と称し，その制御原理を抽出することを目的とする．採用第2年目では，採用第1年目で行なった安定性解析の結果に基づいて，複数のヒツジを誘導するための機動制御則(中心追跡制御)設計法を構築し，シミュレーションと実機実験からその妥当性を検証した．まずヒツジ群には，先行研究のモデルを参考にヒツジ同士に距離に応じた引力・斥力ポテンシャルモデルを採用し，重心を中心にヒツジ同士が相対位置関係を保ち群れるように制御する．そして，ヒツジ同士の距離が発散しないことと，ヒツジ群の群れ半径 (群れの重心から最遠個体との距離)が既知であることを条件として，「収束時，牧羊犬がヒツジ群の中に入り群れを発散させないよう，重心と牧羊犬との距離が群れ半径より大きくなる」という条件を，ヒツジ1体の誘導における制御設計法に追加した．この機動制御則設計法に基づいて，1体の牧羊犬と5体のヒツジの群れの誘導シミュレーション，およびロボット群を用いた実機検証を行った．結果，ヒツジ1体の誘導の時と同様に，5体の群れの重心を設計した収束半径に誘導することができた．この結果から，ヒツジ群の振る舞いを，群れの重心にいる1体のヒツジと近似可能であることを理論・実機の両面から示したこととなる．最後に，今までの研究結果から，ヒツジ群が十分に群れている場合は，牧羊犬は群れの重心を追跡することで，ヒツジ群の挙動を重心にいる1体のヒツジの誘導と同様の制御構造で誘導可能であり，また逆に，ヒツジ同士が分散的に散らばる場合や，相互作用が無い「群れないヒツジ」に対しては，群れの重心ではなく，ゴールに対して最遠個体や群れの外縁部を刺激することで誘導可能であると結論づけられる．

This study is based on the phenomenon of shepherd dog hunting, the majority of the dogs (hereinafter, the dog group) and the minority of the dogs.ント (hereinafter, shepherd dog) has high mobility, live, and control method, maneuverable control method, said control method, control principle, extraction purpose, and control method. Adopt the 2nd year item, adopt the 1st year item, use the results of the stability analysis, and use the plural number, the induced condition. The design method of the mobile control system (center tracking control) is constructed, and the validity of the maneuvering control system is proven.まずヒツジ群には, first study のモデルを Reference にヒツジ同士にDistance に応じたAttraction・Repulsion ポテンシャルモデルを adopts し, center of gravity を center にヒツジ Same person がphase relationship を宝ちgroup れるようにcontrol する.そして, ヒツジ同士の区が発sanしないことと, ヒツジ群の集团れradius (Groupれのcenter of gravityからFarthest individualとのdistance)が知であることをconditionsとして,「When closing, the shepherd dogがヒツジ群の中に入り群れを発 scatterさせないよう, center of gravity とsheepdog とのdistance がgroup れradius より大きくなる」という condition を, ヒツジ1 body のinducing における control design method に additional した.このMobile control code design method に记づいて, 1-body shepherd dog and 5-body のヒツジの群れThe induced シミュレーション, the およびロボットgroup を use the いた机検证を行った. As a result, the design of the center of gravity of the 5-body group and the convergence radius of the 5-body design are the same.このRESULTS から, ヒツジ群の Vibrating dance いを, 团れのcentricity にいる1体のヒツThe theory of ジとapproximately possible であることを・実机の両面から Show したこととなる. Finally, the result of the research is the result of the research, the research result of the present day is the ten point, the occasion is the occasion, the shepherd dog is the center of gravity, and the focus is the trace.ことで,ヒツジgroupの挙动をcenter of gravityにいる1bodyのヒツジのinducingと同様のcontrol structureでinducingpossibleであり,またcounterに, ヒツジ同士が dispersed らばる occasion や, interaction が无い「群れないヒツジ」に対しては, 群れのcenter of gravityではなく, ゴールに対してThe farthest individual や团れの外縁部をstimulation することでinducing possible であると Conclusion づけられる．

项目成果

Analysis and experiment of robot navigation by sound field using interaction with obstacles

机器人与障碍物相互作用声场导航分析与实验

• DOI: 10.1299/transjsme.20-00280
• 发表时间: 2021
• 期刊: Transactions of the JSME (in Japanese)
• 作者: 末岡 裕一郎;Dang Duy Khanh;角田 祐輔;杉本 靖博;大須賀 公一
• 通讯作者: 大須賀 公一

大阪大学大学院工学研究科 機械工学専攻知能機械学部門動的システム制御学領域大須賀杉本研究室

大须贺大学工学研究科、机械工学系、智能力学系、动态系统控制系、大须贺杉本研究室

Verification of Acoustic-Wave-Oriented Simple State Estimation and Application to Swarm Navigation

声波导向简单状态估计的验证及其在群体导航中的应用

• DOI: 10.20965/jrm.2021.p0119
• 发表时间: 2021
• 期刊: Journal of Robotics and Mechatronics
• 影响因子: 1.1
• 作者: Kida Tomoha;Sueoka Yuichiro;Shigeyoshi Hiro;Tsunoda Yusuke;Sugimoto Yasuhiro;Osuka Koichi
• 通讯作者: Osuka Koichi

擬似磁気モノポールを用いたマイコンレス型シープドッグシステムの実機実現

利用赝磁单极子实现无微控制器牧羊犬系统

• 发表时间: 2020
• 作者: 角田 祐輔;末岡 裕一郎;和田 光代;大須賀 公一;角田 祐輔，末岡 裕一郎，大須賀 公一
• 通讯作者: 角田 祐輔，末岡 裕一郎，大須賀 公一

A New Robot Navigation Scheme Combining Implicit and Explicit control to Travel Through the Unknown Environment to Reach the Destination

一种结合隐式和显式控制的新型机器人导航方案，穿越未知环境到达目的地

• 发表时间: 2020
• 作者: Runze Xiao;Yusuke Tsunoda;Koichi Osuka
• 通讯作者: Koichi Osuka