Swarm Robots(Hub)

近年、惑星表面や災害現場などの広大なフィールドには探査ローバのような大型の走行ロボットが投入されており、資源等を探索する事やサンプル回収をすることが求められている。 しかし、大型ロボットは故障リスク回避のためにデリケートに扱われ、移動速度が遅い等の理由から、広大なフィールドを探査するために多くの時間を要する。 そのため、地表面をいかに効率的かつ満遍なく探査することが重要となる。HUB班では、図のように異種・小型ロボットを展開し、跳躍ロボットなどの目印を中心に確率的行動決定に基づいて自律的に動作させ、周囲の一定エリアを満遍なく探査する方式・アルゴリズムの研究を行っている。 将来的には月面や火星探査を目標とし、現在は地球上において、工事現場の検査を第一ステップとして実用化を目指している。

ランダムウォークベースの行動は一般的に拡散性を持っており、これをロボットに適応した場合、広がりを持った探査が行うことができる． しかし、ランダムウォークだけでは一定の領域にロボットを留めることが難しく、散り散りになってしまうことが予想される。そこで、本アルゴリズムではランダムウォーク行動の中で、分散中心となるLEDマーカや跳躍ロボットとの位置関係を観測しながら確率的に行動させることで、一定の領域内に制御しつつ拡散的に探査が可能となる。 これはシミュレーション結果からも、分散中心の周辺を満遍なく効率的に観測していることがわかる。

REDは中央大学で開発された確率的探査アルゴリズムの実験実証用ロボットである。 筒状の走行ロボットで、天頂方向にあるカメラで探査中心となるLEDマーカを検知し、正面のカメラで地面を観測することで探査を行う。 本ロボットを用いてシミュレーションで検討した、確率的探査アルゴリズムの実機検証を進めている。

ロボットは小型化が進むにつれて段差や障害物にスタックしまうことが増え、移動ができなくなる場面もある。 そこで、障害物や段差を回避するために、地上走行ロボットREDに跳躍機構を搭載する研究を行っている。 跳躍機構は縮めたばねを開放することで地面を蹴り上げ、ロボットを動けない状況から脱出させることができる。 本研究室では走行ロボットの跳躍判断を自律的跳躍判断アルゴリズムや着地位置決定アルゴリズムの他、跳躍機構自体も研究対象としており姿勢や足回りの形状による跳躍動作への影響など様々な検討を行っている。