An Experimental Study for Highly-Reliable Cooperative Behavior of Swarm-Robots using Blockchain and Distributed Deep Learning

使用区块链和分布式深度学习的群体机器人高可靠合作行为的实验研究

基本信息

批准号：
21K03979
负责人：
杉本大志
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Tomakomai National College of Technology (2022)Ehime University (2021)
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

项目摘要

群ロボットシステムは，個々の自律分散型ロボットが目的や意思を持った一つの集団として行動し，所望の目標を達成するロボットシステムである．このシステムを構築する際は，Peer-to-PeerによるWireless Networkがしばしば利用される．スケーラビリティの向上が期待され，さらに耐障害性の高さも保証出来るが，セキュリティ確保の困難さ，匿名性による悪意ある命令の実行の可能性があるというデメリットも存在する．また，群ロボットが活動する範囲を考えた場合，通信プラットフォームがカバーする通信可能範囲の制約を受けるため，広大なエリアにおいての動作は難しい．そこで群ロボットの制御に対し，Low Power, Wide Area (LPWA)システム，BlockchainとMulti-Agent自律分散型深層学習を組み合わせたシステムを提案する．今年度は，(2)Dueling DQNを用いたマルチエージェントシステムの協調動作の最適化手法の検討と実装を達成した．これにより，群ロボットシステムの効率的な制御が可能となる見込みである．次に(3)ブロックチェーンを用いた単体コミュニケーション方法の構築を達成した．これにより，セキュリティを確保しつつエージェント間の情報共有を実現した．また，(4)LPWAとブロックチェーンの統合化がシミュレーションベースで達成され，今後実機に実装する．これにより，効率的でセキュアな通信の実現が期待される．しかし，(5)各構成ロボットの制御方法の確立は未完了である．最後に，(6)(7)LPWAにおける構成ロボット間での効率的なデータ通信手法をシミュレーションベースで確立した．これにより，広範囲なエリアでの通信が可能となる．以上の成果により，群ロボットシステムの制御や通信の課題に対処し，より効率的でスケーラブルなシステムが構築されることが期待される．

群体机器人系统是一种机器人系统，其中各个自主分布式机器人作为一个群体，具有实现预期目标的目的和意图。在构建该系统时，经常使用点对点无线网络。虽然它有望提高可扩展性并保证高容错性，但它也存在难以保证安全性以及由于匿名而可能被恶意命令执行的缺点。此外，在考虑群体机器人的作业范围时，由于通信平台覆盖的通信范围的限制，难以在广阔的区域内作业。因此，我们提出了一种结合低功耗广域（LPWA）系统、区块链和多代理自主分布式深度学习的系统来控制群体机器人。今年，我们完成了（2）一种使用Dueling DQN优化多智能体系统协作行为的方法的研究和实现。预计这将能够有效控制群组机器人系统。接下来，（3）我们利用区块链实现了独立通信方法的构建。这使得在确保安全的同时在代理之间共享信息成为可能。另外，（4）LPWA与区块链的融合是在模拟的基础上实现的，未来将在实机上实现。预计这将带来高效、安全的通信。然而，(5)各部件机器人的控制方法的建立尚未完成。最后，(6)(7)我们基于仿真建立了LPWA中组成机器人之间的有效数据通信方法。这使得能够在大范围内进行通信。预计上述结果将解决群体机器人系统的控制和通信问题，并创建更高效和可扩展的系统。