スワームロボットシステムのクラスタ分析に基づく群挙動解析

摘要

Swarm Robotic Systems: SRS は，複数の均質な自律移動ロボットを用い，ロボット-ロボット間または，ロボット-環境間の相互作用を通して群行動を創発することを目的としている．SRS において，群行動を創発する際，一般的には組み込み型の制御器が用いられる．しかし，複雑な環境下では，ロボットが遭遇する状況を事前に予測し，行動を組み込むのは困難となる．そこで，我々は進化ロボティクス(Evolutionary Robotics: ER)[2] を適用し，制御器を進化させるアプローチを取っている．SRS を扱う上でその有効性を確認するためには，群挙動の解析が必要となる．しかし，SRS は非常に冗長で複雑なシステムであるため，群挙動の解析は困難であり，未だ定石的な解析手法は構築されていない．本稿では複雑ネットワークに基づく分析手法を提案する．各ロボットをノード，ロボット間の情報的繋がりをリンクとすることでロボット群をネットワークと見なし，クラスタリングを施すことでロボット群をサブグループへ分類する．なお，クラスタリング手法にはEdge Between’s 法[3] を用いる．本手法では，クラスタ構造の強さの指標であるModularity Q[4] を導入することで最適な分類を行うことができる．さらに，分けられたサブグループの特徴や性能を把握するため，力学的指標を用いて解析する．本稿では，協調荷押し問題を扱いそれらの検証を行う．