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Intelligent Control of Industrial System Based on Decentralized Agent

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Abstract

氏 名 戴 英込 授 与 した 学 位 博 士 専攻分野の名称 工 学 学位授 与 番 号 博甲第3881号 学位授与の日付 平成21年 3月25日 学位授与の要件 自然科学研究科 産業創成工学専攻 (学位規則第5条第 1項該当) 学位論文の題 目 IntelligentControloflndustrialSystemBasedonDecentralizedAgent (分散エ-ジェントによる産業システムの知能化制御) 論 文 審 査 委 員 教授 小西 正窮 教授 村瀬 暁 教授 高橋 則雄 学位論文内容の要旨 近年,ロボット技術を医療福祉分野や生産作業に応用 し.作業者の負担を軽減 し,作業の安全性と確実性の 向上を目指 した研究が盛んに行われている。しかしながら,現在の技術では.人の感覚系,運動系の機能は解明 されていない点が多く,このような介護を自律型のロボットに任せるのは危険 を伴い,一般のユーザにとって は利用 しにくいものとなっている。これらの背景から.介護する人の意図を的確に理解 して介護を支援するロボ ット技術や.介護される人の意図を正 しく理解 してその行動を支援する~ロボット技術へのニーズが強い。生産現 場では高温悪環境での人間作業を支援 し安全な職場環境を実現する目的でロボットが導入されている。溶接や切 断作業のように定型的な作業においてはロボット導入により安全な形で人間の作業負荷の大幅な軽減が達成さ れている。しかし,重量物の運搬や高所作業などの非定型作業においては,ロボットの機能としてパワーと器用 さを兼ね備えたものがなく,人間と協調 して人間作業を支援するロボットの実現が待望されている0 一方,生産システムの効率を高めることを目指 して生産システムのコンピュータ制御が広 く行われているOこ れら生産システムは多 くの構成要素から成 り立っている[=め,それらの相互作用があり全体の効率を高める方向 に作用的場合と逆に効率を下げる方向に作用的場合があるOこのため,大規模な最適化システムが構築されるよ うに,いくつかの事例が報告されている。しか し,大規模であるが故に,一部の構成要素の制御方法を修正する と全体の最適化システムが影響をうける問題が生 じている。この問題に対応するため人間が介在 して問題が発生 する度に介入 し調整 しているo近年,分散エージェントq)概念が提案され,大規模なシステムを分散型で実現す ることにより,大規模名システムを簡単に扱えるだけでなく,一部要素機能の追加や削除にも容易に対応出来る ことがわかってきた。 本研究では,分散エージェントに高度な判断機能を付与することにより,知能化された自律的分散システムの 実現を検討 した.研究対象として,(1)マスタースレイブマニピュレータの手先軌跡の制御や双腕ロボットの 協調制御を,また,(2)生産システムとして製鉄所の原軒ヤー ドの搬送制御と高炉の制御問題をとりあげ分散 エージェントの構築と適用を検討 した。 まず,人間と協調するロボットの例題として.2台のスカラーロボットが協調動作するための制御技術を 研 究目的とした。すなわち,1台のロボットをマスタロボット (人間)とし.1台のロボットをスレイブロボット として.マスタースレイプロボットが協調 して一つの作業をおこなうための制御技術を研究の目的としたoつぎ に,複数の搬送車をそれぞれが意思決定機構を持つエージェントとして構築 し,各エ-ジェントが自律的に搬送 経路の決定をおこなう分散型の搬送スケジューリング法を提案 した。事例として製鉄所上流工程における原料の 搬送計画および生産計画の最適化を取 り扱った, 以上で述べたように,本研究ではリカレントニュ-ラルネットワーク(RNN)を自律分散エージェントの判断エ ンジンとして用い,制御結果を複数の評価関数によって評価 し.RNNへの入力とすることにより.人間が行う判 断に近い知能化を人工的に実現する方法を提案 した。これらの提案法は数値実験により,その効果が検証されて おり,今後広 く各分野で応用可能と考えている。 論文審査結果の要旨 この研究は,分散エージェントに高度な判断機能を付与することにより,知能化された自律的 分散システムの実現を検討したものである。すなわち,リカレント型ニューラルネットモデルを 中核とする複数のエージェントが分散環境で産業機械や生産システムの制御目的を達成するた めに機能を発揮する仕組みを構築した。研究対象として,(1)マスタースレイブマニピュレー タの手先軌跡の制御や双腕ロボットの協調制御を,また,(2)生産システムとして製鉄所の原 料ヤ

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