研究内容

研究内容の全体像をご紹介するページです。取り組みの進展に合わせて，記述を適宜整えていきます。

研究概要

本研究室では，セーフティクリティカルなシステムに対する制御理論の構築と実機実証を柱として，ロボティクスおよびモビリティ分野への応用研究を行っています。特に，非線形システムや拘束系を含む実環境において，安全性と性能を両立する制御手法の設計に取り組んでいます。

研究テーマ

1. セーフティクリティカル制御

近年，自動運転やドローンなどの普及に伴い，安全性を保証する制御技術の重要性が高まっています。本研究では，制御バリア関数や受動性理論などに基づき，状態制約や入力制約を満たしながら安定性を保証する制御系設計を行っています。さらに，外乱やモデル不確かさの影響を考慮したロバストな制御手法を構築し，実機実験による有効性検証を進めています。

2. 剛体の姿勢制御とその応用

剛体の姿勢運動は回転群上で記述される非線形ダイナミクスを有しており，その制御は理論的にも応用的にも重要な課題です。本研究では，SE(3) や SO(3) といった幾何学的構造を考慮した姿勢制御手法の開発に取り組んでいます。これにより，特異点のない一貫した制御系設計を実現し，マルチロータ機やドローンなどでの姿勢同期・追従制御を中心に，宇宙機を含む幅広いプラットフォームへの応用を目指しています。

3. 車輪付きドローンの制御

本研究室の特徴的なテーマとして，飛行と接触・走行を融合した車輪付きドローンの制御があります。このシステムは非ホロノミック拘束や接触力を伴う複雑なダイナミクスを有しており，従来のドローン制御とは異なるアプローチが必要です。本研究では，モデル予測制御や外乱オブザーバ，受動性に基づく手法などを組み合わせ，壁面走行や障害物回避，インフラ点検といった応用を実現しています。実際に，橋梁や建築構造物の点検を目的としたシステム開発にも取り組んでいます。