ロボット制御のソフトウェ ア： シミュレータ試作 情報理工学部 情報知能学科 H ２０７０５１ 中谷聡太郎.

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1 ロボット制御のソフトウェ ア： シミュレータ試作 情報理工学部 情報知能学科 H ２０７０５１ 中谷聡太郎

2 研究の目的 ロボット制御ソフトウェア作成のための シミュレータの作成 → 理論的にロボットがどのように行動するか を視覚的に確認できる そのために 動作のプログラム プランナー を作成する

3 研究背景 ロボット開発技術の発展 K4 システムの存在 上記から自律的に行動するロボットを作 成したいと考えた その第一段階として、ソフトウェアを検 証するためのシミュレータを作成するこ とにした

4 K4 システムとは 仮想空間上の自律的エージェントシステム K4( 田中, 2006; 徳永・田中, 2007) 言語処理部と CG 処理部で構成される 入力 ( 命令 ) を解析 ↓ プランニング ( 行動計画を立てる ) ↓ エージェントに行動させる（ CG 処理）

5 シミュレータ 理論的にはロボットがどのように行動す るかを表示するもの 物理的にロボットを動かすのに対して、 時間的にもコスト的にも負担が少ないー ロボットを制御するソフトウェアの妥当 性の検証が容易

6 開発環境 Processing デザイン・描画に特化された言語 仮想空間上にオブジェクトを配置し、動 かすことが可能 Ruby-Processing Ruby で記述したオブジェクトや関数（メ ソッド）と、 Processing による画像表示プ ログラムとの連携が可能

7 ターゲット ( ロボット ) タスク ロボットが現在地から与えられた目的地 まで、障害物を避けて移動 共同研究者の可知が作成したロボットの 行動をソフト上で実現・表示する 現段階において可能な動作は「方向転 換」と「直進」（後進含む）のみ

8 シミュレータの構成 入力：ロボットの現在地, 向き, 目的地, 地図情 報 ↓ プランナーにより行動計画を立てる ↓ 行動計画にそって行動できるように 可能な動作を組み合わせる ↓ 出力：ロボットの動き（移動）を表示する

9 プランナー 目的を達成するための行動計画を立てる 閉じた静的な世界で、かつ障害物があま りない状況において、ロボットが障害物 を避けて目的地に到達することを目的と する ロボットが障害物を避けて目的地に辿り つくためのルートを探索する ロボットは、プランナーが探索した ルートをたどって目的地まで移動する

10 プランナーのアルゴリズム S G 障害物 W W2W2 G

11 このアルゴリズムの採用理由 前提：障害物が少ない閉じた世界で実際 のロ ボットを動かす ロボットの動作の検証がやりやすいよう、 単純なアルゴリズムを採用 障害物があったときに、なるべくその障 害物に近い位置を通れば移動距離が短く なる 方向転換の回数が少なければ実際の動作 と理論値との誤差が出にくい

12 実行画面 S G 障害物

13 プランナー・シミュレータの評 価 既存のアルゴリズムと比較すると大きく 劣る点があるー障害物が多い場所や複雑 な地形 ( 迷路など ) に対して有効でない 現時点では上記の問題がプランナーにあ るため、シミュレータとしての機能を十 分評価できない

14 問題点 現段階でのアルゴリズムでは、経路探索に失 敗するなど、プランニングがうまく機能しな い場合がある 世界の情報を予め全て持っておく、というの は、最終的な目標である「動的な世界でロ ボットを動かす」には問題がある 世界の部分的な情報に基づき、動的にプラン ニングして経路探索できるよう、プランナー を改良する必要がある

15 経路探索のアルゴリズム ( 紹介 ) ロードマップ法 ロードマップを作成し、経路を探索する セル分解法 マップを経路を決めやすいセルに分割し、 それぞれで求めた経路をつなぐ

16 今後の課題 「世界の情報をすべて保持している」段 階から「ロボット自身が世界の情報を取 得する」段階へ移ったときに、どのよう にプランニングさせるか プランナー ( アルゴリズム ) の改良 など

17 展望 実際にロボットを動かして目的地へ「移 動」するだけでなく、 K4 のエージェント のようにものを持つ・動かすなど世界に 「作用」できるようにプログラムによる 動作の幅を広げる もっとも K ４も動的な世界に十分対応でき ているとは言えないので、研究を継続、 発展させていきたい

18 ありがとうございました

19 参考 田中 暁.(2010). 複数のエージェントによる 協調行動の研究のための K4 の改良 : エージェントとの自然なコミュニケー ションを目指して. 中京大学情報科学研究 科修士論文. 徳永健伸, 田中穂積. (2007). ロボットにお ける言語理解. 日本 : 日本音響学会誌 63 巻 1 号， pp. 35–40, 2007.