HPF情報を用いた非ホロノミック車のサブゴール問題としての安定化制御

摘要

近年，人間の代わりに口ボットが作業を行うことで，コストの削減や作業効率の向上が見込めることから，病院や空港などで荷物運搬作業を行う自律移動ロボットの開発が盛hに行われている.これらのロポットを障害物のある環境でスムーズに動作させるためには，運動学的な拘束と動力学的な拘束を考慮する必要がある.運動学的な拘束ではロボットの形状や速度のみが考慮されており，この拘束を解くことで理想的な経路が算出される.もう1つは，動力学的な拘束であり，ロボットの力と加速度に関わる拘束である.動力学的な拘束では，実際にロボットを動作させる場合に生じる慣性力や加速度についても考慮されるため，この拘束を解くことで実環境における動作を算出することができる.運動学と動力学を同時に考慮可能なキノダイナミック動作計画と呼ばれる手法がある.キノダイナミック動作計画には一度システムを設計すれば従来の手法よりも単純に制御入力を決定できるという利点がある.このため，現在多くのキノダイナミック動作計画手法が提案されている.本仲らは，垂直離着陸型無人航空機であるクアツドロータのキノダイナミック動作計画を実現した.また，本仲らはHPF (Harmonic Potential Field)と不変多様体を用いた制御の組み合わせによるキノダイナミック動作計画を2輪独立駆動型移動口ポットに応用した.不変多様体を用いた制御の制御入力にHPFの勾配を付加することで，HPFと不変多様体を用いた制御を組み合わせた.しかし，HPFの勾配を制御入力に付加するだけでは，障害物の位置を十分に考慮することができず，ロボットと障害物が衝突する場合があった.そこで本研究では，HPFと不変多様体を用いた制御を組み合わせた新たな自律移動の手法を提案する.