環境と自己機能評価に基づき柔軟な意思決定が可能な生活支援ロボット

基于环境和自我功能评估灵活决策的生命支持机器人

基本信息

批准号：
21K14102
负责人：
萬礼応
金额：
$ 3万
依托单位：
University of Tsukuba
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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

生活支援ロボットの研究が盛んに行われ、要求されるタスクも複雑になりつつある。ロボットが複雑なタスクを実行するためには、周囲の状況を解釈して、目標の状態になるように、移動やマニピュレーションなどの行動・動作を適宜選択（意思決定）し、行動を切替える際の動作をシームレスに実行できる必要がある。このTask and Motion Planningにおいて、事前に定義された知識に基づき、動作フローを生成するアプローチが提案されているが、状況に応じた柔軟な意思決定／行動選択、計画された動作フローをシームレスに実行することは難しい。本研究では、ロボットが有する要素機能を実行可能な空間と行動の目標動作空間をつなぐように経路／軌道計画を行うことで、柔軟に意思決定／複数の行動から計画された動作フローをシームレスに実行可能な行動・動作計画フレームワークを提案し、実機検証を行うことを目的とする。2022年度は、移動マニピュレータ型ロボットの人の生活環境におけるテーブルや棚の拭き掃除タスクにおいて、行動・動作計画手法の提案を行った。テーブルや棚などを効率よく掃除するためには、ロボットの機能と実行可能な空間（ここではマニピュレータの先端が届く掃除可能な範囲と移動台車が移動可能な範囲）に応じて、移動台車の位置とマニピュレータの姿勢を決定する必要がある。本研究では、予め作成した3次元地図に基づき、テーブルや棚などの掃除が必要な天板、棚板の掃除対象領域（目標動作空間）を抽出する。抽出した掃除対象領域に対して、マニピュレータの動作可能領域を考慮して、逐次的にマニピュレータの先端の位置および台車の移動位置を決定する方法を提案した。また、掃除対象領域に対して、マニピュレータの動作可能領域を部分領域として捉えて、集合被覆問題を適用し、移動台車の経路を計画する方法を提案し、シミュレーションにより検証した。

对生命支持机器人的研究正在广泛进行，所需的任务变得越来越复杂。为了使机器人执行复杂的任务，有必要解释周围情况，选择（决策）和诸如运动和操纵之类的动作，并执行无缝更改动作以使其进入目标状态的动作。在此任务和运动计划中，已经提出了一种方法来基于预定义的知识生成动作流，但是很难根据情况无缝执行灵活的决策/行动选择并计划采取行动流。这项研究旨在提出一个行动/行动计划框架，该框架可以通过进行路径/轨迹计划来无缝执行多个行动的决策/计划行动，以连接允许机器人的元素功能到目标动作空间的空间，并执行实际的机器验证。在2022财年，我们提出了在移动操纵器型机器人的生活环境中擦除表和货架的行为和运动计划方法。为了有效清洁桌子，架子等，有必要根据机器人和可执行空间的功能来确定移动车的位置以及操纵器的姿势（在这里，操纵器尖端到达的清洁区域，可以移动移动的手推车）。在这项研究中，根据预先创建的3D地图，提取了需要清洁的桌子和架子的要清洁的区域（目标操作空间）。已经提出了一种方法来依次确定操纵器的尖端的位置和手推车的运动位置，并考虑到要清洁的提取区域的操作区域的操作区域。此外，提出了一种方法来计划可移动手推车的路线，通过将操纵器的操作区域视为要清洁该区域的部分区域，应用集体涂料问题，并计划可移动车的路线，并通过模拟对其进行验证。