フェロモン・コミュニケーションによるロボット群の協調運搬

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  • Cooperative Transportation of Robot Swarm Using Pheromone Communication

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抄録

蟻は，フェロモンを用いてコミュニケーションすることが知られており，その社会は高度に洗練されている．このコミュニケーションは，フェロモン・コミュニケーションと呼ばれている．群れは，個体の内部状態を遷移させることによって総体の状態を複雑に変化させることができ，外的な問題に対して柔軟に対応する．本論文では，我々はロボット群に焦点を当て，そのロボット群が化学物質を用いて協調運搬を実現する．新規に設計した群行動ルールによって現実のロボット群は餌を蟻の巣に模した場所まで協調運搬する．我々は，ロボット群が餌を発見して巣に持ち帰るまでの時間 （タスク解決時間） に注目し実験をした．その結果，環境中の個体密度が低いときにフェロモン・コミュニケーションが有効に働くことを発見した．そして，システムのロバスト性や柔軟性を評価する実験，行動ルールの効果を検証した．

Ants communicate with each other using pheromones, and their society is highly sophisticated. When foraging, they transport cooperatively with interplay of forces. The swarm is robust against changes in internal state, and shows flexibility in dealing with external problems. In this brief paper, we focus on the robot swarm that achieves cooperative transportation making use of ethanol as a substantial artificial pheromone. We also propose a swarm system with a newly developed algorithm that enables cooperative transportation of real robots. They will transport food to the nest analogous to the behaviour of a swarm of ants. Emphasis will be placed on the systematic task solution process. As the result, we found when low individual density, pheromone communication is effective. We present a number of experiments demonstrating the robustness and flexibility of the system and also confirming the effectiveness of the algorithm.

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