研究

三叉ヘビロボット

三叉ヘビは，放射状に伸びた三本の足先に受動車輪のついたロボットです．受動車輪が横滑りしないという非ホロノミック拘束をうまく活用し，車輪が床面から受ける拘束力を推進力に変換することでクネクネと移動します．数理から生まれたロボットです．ある特殊な構造を持つ日ホロのミックシステム（２ジェネレータ・１次の可制御構造をもつ対称アフィン系）の具象化として，純粋に数理的な興味から考案されました．
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転がり移動ロボット

転がる・揺れる（Rock and Roll）――本研究室では，ボディを傾けることにより床面との間の摩擦条件の非線形な変化を推進力に転換する，転動と揺動によるロコモーションを追求しています．形状可変型・柔軟型・質量駆動型などさまざまなタイプの転がり移動ロボットを開発し，動力学解析や運動制御手法の構築を行っています．

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ノイズシェーピングに基づく制御系設計論

通常，制御系設計では，制御対象の入力は連続値であることを前提としています．しかし現実には，ON/OFFのような離散値に制限されることがあります．本研究では，そのような制御対象を上手に制御するために，ノイズシェーピング量子化器という信号変換器をうまく設計して制御系に組み込む方法を提案しています．また，その設計論を他分野の問題に応用する研究も進めており，大規模ネットワークシステムに対する分散最適化手法やニューラルネットの軽量化手法を提案しています．

機械学習的手法を用いたモデリングと制御

制御したい制御対象のモデルが未知（あるいは一部が未知）である場合には，制御対象の入出力データからモデルを構築します．本研究室では，AI分野で開発されている機械学習手法を援用して（参考にして），動的機械システムのモデリングを行うことに挑戦しています．また，複数回の実験を行なって，制御対象の入力をタスクに応じて直接決定する強化学習に関する研究も行っています．

• つくばチャレンジ：画像情報に基づく車両の自律走行―「道なり走行」の研究
  （コマツみらい建機協働研究所によるプロジェクト）
• 予測ガバナを用いた自動走行制御

脚歩行ロボット：動物の理解を通してロボット制御をシンプル化・高性能化

本研究室では，動物に備わる運動原理の謎を解明してロボットに実装することで，脚歩行ロボットのさらなる運動性能の向上を目指します．高速・高トルクのモータを用いた四脚歩行ロボットを開発することで新たな制御法の検証を可能にします．

無脳ロボット： 計算なき「弱い制御」を切り拓く

本研究グループは，「無脳歩行現象」と呼ばれる，とある不思議な新現象を発見しました．本現象では，センサやマイクロプロセッサ，コントローラを一切持たない超シンプルなロボットが，四脚動物と同じ運動パターンを生み出し，しかも入力電圧に応じて歩容を切り替えることが明らかになりました．「弱い制御」を理解して応用することで，これまでのロボットに使われていた複雑な制御が不要になるかもしれません．

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ソフトロボット

自然界に目を向けてみると，われわれ生物の身体のつくりはひどく不正確で誤差や個体差だらけ，たとえ解剖してみても，どこからどこまでがひとつの部品なのか，その境界すらも曖昧です．いまのロボットと生物の間には，設計や製造法の考え方に根本的な隔絶があります，このような壁を取り除き，真に生物的で生ナマしいロボットをつくることが本研究の目標です．