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

自组织Selter机器人分布式群控方法研究

基本信息

批准号：
04218207
负责人：
福田敏男
金额：
$ 0.96万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1992
资助国家：
日本
起止时间：
1992 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

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。

现代机器人可以说是固定形态机器人，因为一旦设计制造出来，其形态就无法轻易改变。现在许多领域对机器人化的需求不断增加，随着工作环境的变化和任务变得更加多样化，单个机器人如何处理所有任务受到限制。因此，作为解决方案之一，我们提出了一种“多态机器人”系统，该系统由称为“细胞”的单元功能元素组成，可以改变其形状，或者是“自组织细胞机器人”，本文的目的是提出一种配置多个小区协同工作的“分布式智能群控系统”的方法，以提高工作效率。在本研究中，我们构建了六个具体的实验机器人来检查自组织机器人的每个“细胞”的结构和信息通信/控制架构，并使用该方法评估了本研究提出的基于能量和信息量的评估方法。，我们对这些细胞的群体形态进行了理论研究。 (1)首先，研究了细胞间的群控、自组织的全局知识表示和学习方法，研究了一种适合分布式控制的“分布式智能群控方法”。也就是说，我们考虑了最优群体形式确定方法、知识分配方法和智能通信方法，这些方法在一定的物理约束下最小化细胞之间的信息通信量（熵）。 (2)此外，出于实验目的，我们制造了六个原型“单元”，它们配备了各种传感和执行器功能，配备了单板微控制器，并且在能量方面是独立的，并确认了它们的运行。我们还创建了一个信息通信协议，使这个实验机器人群系统可以作为一个自治的分布式机器人群系统运行。然后我们利用一组原型机器人对本文设计的分布式智能群控进行了实验，验证了算法的有效性，并取得了良好的效果。