ロボットの位置姿勢制御

複数台のドローンや地上移動ロボットに対する位置姿勢制御に関する研究を行っています．なかでも，ビークル群を操作する人間オペレータをシステムに介在させた「Cyber-Physical & Human Systems (CPHS)」の研究や視覚情報をフィードバックループに組み込み制御を行う「視覚フィードバック制御」の研究を行っています．また，「安全性と安定性を満たす位置姿勢制御」として入力状態安全制御バリア関数に基づく移動ロボットの最適化制御手法の研究も行っています． 特にシステムが有する「受動性」という概念に基づいた制御手法を提案しており，制御理論に基づいた制御則を提案するだけでなく，その有効性を確認するために実験検証まで行うことを心がけています．

Cyber-Physical & Human Systems (CPHS)

受動性に基づく人間−剛体ネットワークの動的協調制御

ロボットのダイナミクスを考慮することで，位置に加え姿勢の制御も加味した人間−剛体ネットワークの動的協調制御を提案しています．人間オペレータは，ロボット群に対する目標位置姿勢を脳内で考え，そして，一部のロボットから得られる視覚情報に基づき，ロボット群を目標位置姿勢に一致させるような入力指令値を決定します．ただし，入力指令値は一部のロボットのみに与えられる設定としています．このような状況設定のもと，地上を走行する全方向移動ロボットを制御対象とし，位置姿勢に対して目標値に一致するような，ロボットへのダイナミクスに基づく制御入力を提案し，目標位置姿勢への収束性解析を行っています．

視覚フィードバック制御

入力状態安全制御バリア関数を用いた視覚フィードバック制御

ドローンに搭載されたカメラの視覚情報から推定する，目標となる対象物や障害物の相対位置姿勢に基づき，入力状態安全性を考慮した制御バリア関数を用いた位置姿勢制御手法を提案しています．この手法では，障害物を楕円柱で表し，その上空を回避させながら，ドローンからみた目標対象の相対位置姿勢に対して与えられる目標値へ，ドローンを収束させます．入力外乱が存在する状況を想定したうえで障害物を回避するという安全性を考慮した制御バリア関数と，動的視覚オブザーバによる推定問題を考えたうえで目標相対位置姿勢に収束するという安定性を考慮した制御リアプノフ関数から導出される拘束条件を用いた二次計画問題を定式化し，これを解くことでドローンの速度入力を求めています．

ドローンの視覚情報による地上ロボットの受動性に基づく位置姿勢制御

地上を走行する移動ロボットの制御にドローンのカメラ情報を利用することで，地上ロボットとドローンを同時に制御する問題を考えています．具体的には，ドローンから得られる視覚情報を用いて，制御地上ロボットとドローンの両方が（勝手に動く）目標地上ロボットに追従する問題設定を考えています．動的視覚オブザーバによりドローンから制御ロボット並びにドローンから目標ロボットに対する相対位置姿勢を推定し，それらを用いた安定化制御手法を提案しております．

安全性と安定性を満たす位置姿勢制御

入力状態安全性を考慮した制御バリア関数を用いた位置姿勢制御

制御バリア関数を用いたシステムの安全性を保証する制御手法が，制御理論に関する分野で近年大きな注目を浴びていますが，実環境では，モデル化されないダイナミクスや未知の入力外乱が，安全性を保証する際の不確かな要素となって現れてきます．この問題に対応するため，入力外乱が存在する状況を想定した，入力状態安全性を考慮した制御バリア関数を用いた位置姿勢制御手法を提案しています．入力状態安全性を考慮した制御バリア関数と制御リアプノフ関数を用いた二次計画問題を定式化することで，障害物を回避するという安全性と目標位置姿勢に収束するという安定性を同時に満たす位置姿勢制御手法となっています．

その他

卒業研究

卒業研究では下記のような研究を行っております．代表的なものを下記に示します．なお，その他の研究は，左メニューにある「Design Project III（卒業研究）」のタブをご覧下さい．