自己組織化セルター・ロボティクスにおける分散的グループ制御方法に関する研究

現代のロボットは、一度設計製作されると、その形態を容易に変更できないため、「形態固定ロボット」であると言える。多くの分野でロボット化の要求が増加しつつある現在、ロボットの作業環境の変化、作業の多様化に対して、一つの形態ですべての作業をこなるには限界があると思われる。そこで、その解決策の一つとして、「セル」と呼ばれる単位機能素子からなり、形態を変化できる「多形態ロボット」あるいは動的再構成を行う」自己組織化セルラーロボット」のシステムを提案し、作業効率の向上を考慮した各セルが複数協調して動作する「分散知的グループ制御システム」の構成方法を提案する事を目的とした。本研究では、自己組織化ロボットの個々の“セル"単体の構造と情報通信・制御アーキテクチャについて具体的な実験用ロボットの6台試作し、本研究で提案するエネルギー・情報量の基づく評価方法を用いて、それらセルのグループ形態化に関する理論的研究を行った。(1)まず、セル間の群制御、自己組織化のためのグローバルな知識表現、学習方法について検討し、分散制御に適した「分散知的グループ制御方法」について研究を行った。すなわち、セル間の情報通信量(エトンロピー)をある物理的制約条件下で最小にする最適グループ形態決定方法・知識配分方法・知的コミニュケーション方法について考察した。(2)更に、実験用に各種センシング・アクチュエータ機能を有し、ワンボード・マイコンを登載し、エネルギー的にも独立な“セル"を6台試作し、動作確認を行った。また、この実験用ロボット群システムが、自律分散ロボット群システムとして動作できる様、情報通信用プロトコルを作成した。そして、試作したロボット群を用いてここで考案する分散知的グループ制御の実験を行い、アルゴリズムの有効性の検証を行い、良好な結果を得た。

現代のロボットは、一度設計製作されると、その形態を容易に変更できないため、「形態固定ロボット」であると言える。多くの分野でロボット化の要求が増加しつつある現在、ロボットの作業環境の変化、作業の多様化に対して、一つの形態ですべての作業をこなるには限界があると思われる。そこで、その解決策の一つとして、「セル」と呼ばれる単位機能素子からなり、形態を変化できる「多形態ロボット」あるいは動的再構成を行う」自己組織化セルラーロボット」のシステムを提案し、作業効率の向上を考慮した各セルが複数協調して動作する「分散知的グループ制御システム」の構成方法を提案する事を目的とした。本研究では、自己組織化ロボットの個々の“セル"単体の構造と情報通信・制御アーキテクチャについて具体的な実験用ロボットの6台試作し、本研究で提案するエネルギー・情報量の基づく評価方法を用いて、それらセルのグループ形態化に関する理論的研究を行った。(1)まず、セル間の群制御、自己組織化のためのグローバルな知識表現、学習方法について検討し、分散制御に適した「分散知的グループ制御方法」について研究を行った。すなわち、セル間の情報通信量(エトンロピー)をある物理的制約条件下で最小にする最適グループ形態決定方法・知識配分方法・知的コミニュケーション方法について考察した。(2)更に、実験用に各種センシング・アクチュエータ機能を有し、ワンボード・マイコンを登載し、エネルギー的にも独立な“セル"を6台試作し、動作確認を行った。また、この実験用ロボット群システムが、自律分散ロボット群システムとして動作できる様、情報通信用プロトコルを作成した。そして、試作したロボット群を用いてここで考案する分散知的グループ制御の実験を行い、アルゴリズムの有効性の検証を行い、良好な結果を得た。