ロボティックセンサネットワーク (Robotic Sensor Network)
近年、複数の移動体を協調させることで1つのタスクを実行する協調制御に関する研究が注目を集めている。その中の1つに被覆制御問題があり、その目的はある領域を効率よく覆うように移動体(あるいはノード)を配置することにある。
移動体にセンサを搭載すれば効率のよいセンサネットワークの構築が、カメラを搭載すれば施設や自然環境の監視がこの問題に帰着される。
被覆制御のポイントは、各ノードが移動能力を持つ点である。そのため、仕様の変化や移動体の故障に対して動的かつ自律的にその配置を再構成できるという利点を持つ。
 イメージ図 S. Martinez, J. Cortes, and F. Bullo. Motion Coordination with Distributed Information,IEEE Control Systems Magazine, 27(4):75-88, 2007. |
 シミュレーション結果 (クリックで動画を再生します) |
実験1 (被覆制御アルゴリズムにおける分岐現象の確認)
実験環境
本実験は、以下のモバイル倒立振子(ZMP e-nuvo WHEEL)を用いて行う。
実験結果
 縦横比: 0.75 → 0.33 (クリックで動画を再生します) |
 縦横比: 0.45 (クリックで動画を再生します) |
実験2 (被覆制御アルゴリズム)
実験環境
本実験は、以下のモバイル倒立振子(ZMP e-nuvo WHEEL)を用いて行う。
実験内容
振子を倒立させるローカルコントローラは、あらかじめe-nuvo WHEELに搭載されているH8マイコンに組み込んでおく。
- フィールドを見下ろす形でカメラが取り付けられており、画像入力ボードを介してPCに取り込まれた画像情報を画像処理ソフトを用いて処理し、ビークルの位置と向きを計測する。
- 位置・向きの情報をもとに制御則を計算する。
- 無線通信機器(LANTRONIX WiPort)を介して、2.で計算した制御入力を指令値としてe-nuvo WHEELに送信し、前後進および左右旋回を制御する。
- 1.に戻る。
実験結果
 Final Version 1 (クリックで動画を再生します) |
 Final Version 2 (クリックで動画を再生します) |
 Voronoi-based Coverage(1D) (クリックで動画を再生します) |
 Voronoi-based Coverage with isotropic sensors (2D, uniform) (クリックで動画を再生します) |
 Voronoi-based Coverage with isotropic sensors (2D, gauss) (クリックで動画を再生します) |
 Voronoi-based Coverage with anisotropic sensors (2D, uniform) (クリックで動画を再生します) |
備考
本実験はZMPのウェブサイトでも紹介されています。
http://www.zmp.co.jp/e-nuvo/jp/voice_wheel.html
実験3 (カメラセンサネットワークによる被覆制御実験)
実験環境
本実験は、以下のモバイル倒立振子(ZMP e-nuvo WHEEL)を用いて行う。
実験結果
 (クリックで動画を再生します) |
 (クリックで動画を再生します) |
 (クリックで動画を再生します) |
実験4 (被覆制御アルゴリズムの有効性およびロバスト性の検証)
実験環境
本実験は、以下の2足歩行ロボット (ZMP nuvo)を用いて行う。
 歩行の様子 (クリックで動画を再生します) |
 実験環境 |
 画像認識用のマークを取り付けたところ |
実験内容
- フィールドを見下ろす形でカメラが取り付けられており、画像入力ボードを介してPCに取り込まれた画像情報を画像処理ソフトを用いて処理し、ロボットの位置と向きを計測する。
- 位置・向きの情報をもとに制御則を計算する。
- 無線通信機器を介して、2.で計算した制御入力をnuvoに送る。
- 1.に戻る。
実験結果
 実験結果 1 (クリックで動画を再生します) |
 実験結果 2 (クリックで動画を再生します) |