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知能ロボット研究室(元木研究室)

カテゴリ : 
研究室紹介
執筆 : 
eei_admin 2011-12-19 9:00

  昨今、ロボット学は、機械・電気・電子・情報分野など様々な学問を必要とする総合領域の学問になりつつあります。つまり,ロボットに関する研究をするということは,ものづくりのための総合的な知識・技術が必要となります。例えば,二足歩行ロボットを開発する場合,構造を設計するためには機械工学が必要であり,各関節を構成するアクチュエータ(サーボモータなど)の選定には,その特性(トルク,回転速度など)を知るために電気工学が必要です。また,様々なセンサを搭載する場合は電子工学が必要ですし,コントロールボードの開発にはアクチュエータやセンサを制御するためにプログラミングの知識が必要です。

 

  本研究室では,ロボットのハードウェアからソフトウェアまで,ロボットに関する総合的な研究を行っており,主に人型ロボットや車輪型ロボットを自律的に行動させるための手法を研究しています。例えば,以下のような研究テーマが挙げられます。

 【研究テーマ例】
  ・人型ロボットの転倒回避行動に関する研究
  ・人型ロボットの階層型強化学習による行動決定法
  ・人型ロボットのモーション教示方法に関する研究
  ・クローラ型ロボットのための遠隔操縦システムの開発
  ・車輪型ロボットを用いたマルチエージェントに関する研究
  ・車輪型ロボットのための3Dシミュレータ開発
  ・パーティクルフィルタと強化学習を用いた二輪倒立振子ロボットの行動制御

 

人型ロボットのモーション教示 人型ロボットの転倒回避行動

 

車輪型ロボットとシミュレータ

 

  現在,大学院博士前期課程電気工学専攻2年次が3名,研究生が1名,電気電子情報工学科の4年次が8名,そして,ロボットコース3年次が8名,計20名の学生が所属しており,知能ロボットに関する様々な研究を行っています。

 

  研究室の基本方針である「自主性の重視」,「研究結果をまとめる」に従って,学生自身が自主的に研究を行い(基本的に週2回のゼミ以外は,研究室に拘束しません),一つの修士論文もしくは研究論文としてまとめます。必ず良い結果を得る必要はなく,悪い結果でも一つの研究として,まとめることが重要です。また,取り組む研究テーマについては,自分でテーマを決めても良いですし,先輩の研究を引き継いでも良く,実機のロボットを使って研究する学生や,プログラミングによりロボットの行動を解析する学生など,自分が興味のあるテーマについて研究しています。

 

  また,夏にコミュニケーションロボティクス研究室(山崎研究室)と合同でゼミ合宿を行っています。今年は河口湖周辺で行いましたが,研究室メンバー同士で良い思い出を作ったようです。

 

山崎研・元木研合同ゼミ合宿(合宿先のコテージ前にて)

 

 

  銭研究室では、主に以下の研究テーマを研究しています。
  (1) 大規模並列分散型計算システム
  (2) ネットワークコンピューティングシステム
  (3) 学習オートマトンの基礎理論と強化学習システム
  (4) 学習セルオートマトンと学習オートマトン計算法

  ここでは、(2)のネットワークコンピューティングシステムの研究についてご紹介します。

 

並列分散型計算機システム

 

  銭研究室では、コンピュータネットワークの設計、解析、構築、管理について研究しています。特に、ネットワークのルーティング問題(ポリシールーティング問題、QoS(Quality Of Service)ルーティング問題、コンテンツルーティング問題など)、ロードバランシング問題などについて研究し、新しい計算法を構築しています。

 

  光ファイバーなどの新しい通信媒体の普及により、次世代インターネットの通信速度が飛躍的に改善されると思われます。さらに、ネットワークアプリケーションの多様化、集中・分散化はネットワーク自身の進化を促しています。このような状況の下で、ネットワークデバイス、特にネットワークの接続性を自律的に維持管理するルータの設計・開発には新たに困難な課題をもたらしています。それは、ルータに到着したパケットを適切的に処理するための時間がますます少なくなり、ソフトウエアの面では、より有効な処理方式、ハードウエアの面では処理速度の速いアーキテクチャ、電力消費の少ないハードウエアなどが求められていることです。

 

  従来のTCP/IPネットワークでは、送信者と受信者のピアツーピア通信を行う際に、80年代以前に開発された低速回線用の通信プロトコルを利用されてきましたが、回線速度が著しく改善された今日のようなネットワーク上では、インターネットの発展に重要な役割を果たして来たTCP/IPプロトコルは既に時代遅れの産物となり、それの代替物としての新しい高速回線用の通信プロトコルの開発が急務となっています。

 

  このような背景のもとで、銭研究室では、近年、ネットワークの輻輳制御に着目して、ネットワークセンタールータのキューマネジメント方式やスケジューリング方式、エッジルータでのトラフックの受け入れ方式、シェーピング方式、負荷分散型ルーティング方式、無線系ネットワークの省エネルギー制御方式などの研究を展開して、精力的に行っています。その研究成果を学術論文として、国内外の関連学会の論文誌に多数掲載されています。

 

  さらに、理論研究だけでなく、ネットワーク技術の実践型人材を育成するために、銭研究室では、ネットワーク関連資格の取得にも全力サポートしています。特に、ネットワーク業界で認知度の高さで知られているCisco社の資格であるCCNA,CCNPについて、毎年集中講義、ラボ実習などを通じて、資格取得の支援を行ってきています。現在までに、沢山の資格ホルダーを業界に送り出してきました。

 

  銭研究室では、ネットワーク技術についてもっともっと知りたい、将来ネットワーク業界に就職したいと考えている、やる気溢れている学生を待ち望んでいます。
 

3月の震災による爪痕が校舎などに未だ残る東北大学工学部(青葉山)において、研究の側面から東北地方の活性化を願い、電気電子情報工学科4年カムサ パーリチャットさん(簑研)、新田 弘輝君(簑研)が、2011年11月24日~25日に開催された、電子情報通信学会MEとバイオサイバネティックス研究会、ニューロコンピューティング研究会共催にて、口頭発表を行いました。なお、次のページにて当日のプログラムが確認できます。 

 

  電気情報通信学会 研究会プログラム

 

カムサさんは、「確率的イオンチャネルが実装された聴神経線維モデルにおける自発性発火レートに依存する共振現象」と題して25分間で発表しました。 

 

 

 

一方、新田君は、「確率的イオンチャネルが実装された蝸牛神経腹側核モデルにおける自発性発火レートの機能的役割」と題して、同様に25分間で発表しました。 

 

 

 

彼らは大学院博士前期課程の入試に合格しており、進学後の更なる活躍が期待されます。

 

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