動的環境に適用可能な３次元分散協調型視覚環境モニタリングシステムの構築

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本研究では，位置や姿勢・ズーム倍率が制御可能な複数の視覚センサを用いた，環境モニタリング手法の構築を目的としている．その達成のため，2018年度はジョージア工科大学Magnus Egerstedt教授の研究室に滞在した．本滞在を通じて，視覚センサを搭載した複数台のクアッドコプターの位置とズーム倍率を協調制御することで，効率的なモニタリングを達成する手法を提案した．以下に詳述する．まず，本研究では（Ⅰ）環境中の重要領域を高解像度で捕捉すること，（Ⅱ）視野の重複を避けて，広範囲をモニタリングすること，（Ⅲ）クアッドコプターの視野に囲まれた領域に未監視領域ができないようにすることの三つを同時に達成することを目指した．ここで目的（Ⅱ）を達成しようとすると，各クアッドコプターは互いの視野が重ならないようにするため，視野間に未監視領域が発生して目的（Ⅲ）が達成できない．この視野間の未監視領域は，目的（Ⅰ）で各クアッドコプターが重要領域を捕捉しようとすることを踏まえると，重要領域に発生することが多い．そのため，目的（Ⅲ）が満たされないとモニタリング性能が著しく劣化してしまう．一方で，目的（Ⅱ）と（Ⅲ）は相反する目的であり，従来手法だとこれら全ての目的を達成することは困難であった．そこで，研究員がこれまでの研究で進めてきた視覚環境モニタリングに関する知見と滞在先研究室が理論構築を推し進めている「制約条件に基づく制御手法」を融合させることで上記の目的全てを達成させることを図った．具体的には，目的（Ⅰ）と目的（Ⅱ）の達成度を示す評価指標を最適化するための入力を，制約条件として定式化した目的（Ⅲ）を満たすように最小限修正するという意味合いの最適化問題を解き，その解を各クアッドコプターへ入力した．以上の成果をロボティクス分野における国際会議に投稿し，採録が決定された．