Transcript 発表資料(PPT)

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
H２０７０５１ 中谷聡太郎
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
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
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）
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
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
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
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
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
プランナーのアルゴリズム
G
W2
W
G
S
障害物
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
実行画面
G
障害物
S
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
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
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
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
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K４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
ありがとうございました
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.