保存量の観点から考察する自律分散制御の新展開

从守恒量角度考虑自主分散控制的新进展

• 批准号: 09J03505
• 负责人: 渡邉 航
• 金额: $ 0.9万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2010
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09J03505/
• 关键词: 自律分散制御; クモヒトデ型ロボット; Active Rotatorモデル; 周期的・非周期的運動の協調; 局所センサフィードバック; 神経系相互作用; 振動性・興奮性の時空間的励起; 局所センサフィードバック制御; Discrepancy Function(齟齬関数); 二次元ヘビ型ロボット; 環境適応性; 耐故障性; 受動ばね

本研究の目的は,保存量が存在する可変形態型の身体を起点として,より複雑な固定形態型の身体へと拡張することで,生物の示す多様なロコモーション様式に通底する制御のからくりを数理的に解明し,大自由度ロボットの自律分散制御方策の設計論を確立することである.特に本研究では,ひも状型・多脚型のロボットを事例として採り上げ,固定形態型の生物において存在する神経系(情報的な大域的相互作用)の必然性に関して考察する.平成22年度には,シミュレーション上および実世界にてクモヒトデ型(五放射相称形・五脚型)ロボットを構築し,固定形態型の身体において多様な振る舞いを生成する自律個間の協調に関して考察を行った.具体的には,振動性のみならず興奮性をも記述可能なActive Rotatorモデル,および真正粘菌の事例から得た力覚に基づく局所センサフィードバックを導入した,これらの方策を組み込んだ結果,各腕は周期的運動を示す振動性と非周期的運動を示す興奮性を時空間的に励起し,推進に寄与する腕や身体を支える腕などへ役割分担を自発的に生成し,誘引刺激に応じたロコモーションが可能となった.本結果は,シミュレーションのみならず実機においてもプリミティブながら確認されている.これらの結果は,複雑な身体を有する行動主体において多様な振る舞いを生成するためには,周期的振る舞いのみならず非周期的振る舞いをも陽に活用することの重要性を示唆している.また,保存量の存在しない固定形態型の身体においては,力学的相互作用に加え情報的相互作用が役割分担など自律個間の協調において重要な役割を果たすことを示している.

这项研究的目的是将数量保守的可变形态体扩展到更复杂的固定形态体，从而阐明生物体表现出的多种运动模式背后的控制机制。本研究的目的是从数学上阐明这一点。并建立了大自由度机器人自主分散控制策略的设计理论。特别是，在本研究中，我们将以串状机器人和多足机器人为例，研究固定形态机器人的制作。我们会考虑物体中存在的神经系统（信息全局交互）的必然性。2010年，我们构建了一个蜘蛛星形（五角对称/五足）机器人在模拟和现实世界中的协调。在固定形态的身体中产生各种行为的自主个体。具体来说，我们关注的是主动个体我们引入了旋转器模型和基于从真实粘菌案例中获得的力感的本地传感器反馈。由于结合了这些措施，每个手臂都具有显示周期性运动的振荡运动和显示非兴奋性的兴奋性。周期性运动在时空上被激发，并在有助于推进的手臂和支撑身体的手臂之间自发地产生角色共享，使得在实际机器中响应吸引刺激而执行运动成为可能。这些结果证明了明确利用周期性行为和非周期性行为的重要性，以便在具有复杂身体的行为主体中产生多样化的行为。此外，在具有固定形态且不存在保守量的身体中，此外还存在信息交互。机械交互，在自主个体之间的协调中发挥重要作用，比如我的角色分工。

项目成果

A Fully Decentralized Control of a Serpentine Robot Based on the Discrepancy between Body, Brain and Environment

基于身体、大脑和环境差异的蛇形机器人完全分散控制

• 发表时间: 2009
• 作者: Wataru Watanabe;Takahide Sato;Akio Ishiguro
• 通讯作者: Akio Ishiguro