2025/02/16 更新

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モトナカ キミコ
本仲 君子
MOTONAKA,Kimiko
所属
システム理工学部 准教授
職名
准教授
外部リンク

学位

  • 博士(工学) ( 2015年3月 )

学歴

  • 岡山大学   自然科学研究科   産業創生工学専攻

    2015年

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  • 岡山大学   自然科学研究科   機械システム工学

    2012年

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  • 岡山大学   工学部   システム工学科

    2006年4月 - 2010年3月

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  • 岡山大学   工学部   システム工学科

    - 2010年

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経歴

  • 関西大学   システム理工学部 電気電子情報工学科   准教授

    2023年4月 - 現在

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  • 関西大学   システム理工学部 電気電子情報工学科   助教

    2016年4月 - 2023年3月

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  • 日本学術振興会 特別研究員

    2014年4月 - 2016年3月

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所属学協会

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委員歴

  • システム制御情報学会   編集委員  

    2018年4月 - 2019年3月   

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    団体区分:学協会

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  • 計測自動制御学会 関西支部   運営委員  

    2017年4月 - 2019年3月   

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    団体区分:学協会

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論文

  • Obstacle avoidance using buffered voronoi cells based on local information from a laser range scanner 査読

    Kimiko Motonaka, Seiji Miyoshi

    Advanced Robotics   37 ( 1-2 )   73 - 86   2023年1月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1080/01691864.2022.2121616

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  • Control of a quadrotor group based on maximum hands-off distributed control 査読

    MOTONAKA,Kimiko, WATANABE,Takuya, Kwon,Yuhwan, NAGAHARA,Masaaki, MIYOSHI,Seiji

    Int. J. of Mechatronics and Automation   Vol. 8, No. 4, pp. 200-207   2022年1月

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  • Statistical-Mechanical Analysis of Adaptive Volterra Filter with the LMS Algorithm

    Kimiko MOTONAKA, Tomoya KOSEKI, Yoshinobu KAJIKAWA, Seiji MIYOSHI

    IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences   E104.A ( 12 )   1665 - 1674   2021年12月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Institute of Electronics, Information and Communications Engineers (IEICE)  

    DOI: 10.1587/transfun.2021eap1013

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  • BVCを用いたクワッドロータの障害物回避手法の検討 査読

    本仲君子, 三好誠司

    日本ロボット学会誌   39 ( 5 )   459 - 462   2021年6月

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    担当区分:筆頭著者   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.7210/jrsj.39.459

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  • Control of a quadrotor group based on maximum hands-off distributed control.

    Kimiko Motonaka, Takuya Watanabe, Yuhwan Kwon, Masaaki Nagahara, Seiji Miyoshi

    International Journal of Mechatronics and Automation   8 ( 4 )   200 - 207   2021年

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1504/IJMA.2021.120377

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  • Statistical-Mechanical Analysis of Adaptive Volterra Filter for Time-Varying Unknown System

    Koyo Kugiyama, Kimiko Motonaka, Yoshinobu Kajikawa, Seiji Miyoshi

    2021 Asia-Pacific Signal and Information Processing Association Annual Summit and Conference, APSIPA ASC 2021 - Proceedings   259 - 263   2021年

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    掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)  

    The Volterra filter is a digital filter that can describe nonlinearity. In this work, we analyze the dynamic behaviors of an adaptive signal processing system with the Volterra filter and a time-varying unknown system by a statistical-mechanical method. Specifically, assuming the self-averaging property with an infinitely long tapped-delay line, we derive simultaneous dif-ferential equations that describe the behaviors of the macroscopic variables in a deterministic and closed form and obtain the exact solution by solving them analytically. In addition, the validity of the derived theory is confirmed by comparison with numerical simulations.

    Scopus

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  • ボロノイ分割を用いた複数のクワッドロータの相互衝突回避に関する数値的検証 査読

    計測自動制御学会論文集   56 ( 1 )   31 - 36   2020年

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    担当区分:責任著者   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.9746/sicetr.56.31

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  • Connecting PM and MAP in Bayesian spectral deconvolution by extending exchange Monte Carlo method and using multiple data sets 査読

    Kimiko Motonaka, S. Miyoshi

    Neural Networks   118   159 - 166   2019年10月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    © 2019 The Author(s) Nagata et al. proposed a parameter estimation method using Markov chain Monte Carlo (MCMC) for the spectral deconvolution of observed data. However, a systematic error occurs when the parameters to be estimated are close. In this paper, we first clarify that the exchange symmetry of parameters, which is essentially included in the spectral deconvolution problem, causes the systematic error. In particular, we show that estimation from a single data set is inherently difficult because the posterior distribution becomes unimodal or multimodal depending on the data set when the parameters to be estimated are close. Second, we alleviate the problem to the case of using multiple data sets and propose an extension of the exchange Monte Carlo method to low temperatures. This extension corresponds to bridging the gap between posterior mean (PM) estimation and maximum a posteriori (MAP) estimation. The above alleviation and bridging achieve a good estimation even when the parameters are close.

    DOI: 10.1016/j.neunet.2019.05.004

    Scopus

    PubMed

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  • Statistical-Mechanical Analysis of the Second-Order Adaptive Volterra Filter

    Kimiko Motonaka, Takashi Katsube, Yoshinobu Kajikawa, Seiji Miyoshi

    2018 Asia-Pacific Signal and Information Processing Association Annual Summit and Conference, APSIPA ASC 2018 - Proceedings   1821 - 1824   2019年3月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)   出版者・発行元:Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc.  

    The Volterra filter is a digital filter that can describe nonlinearity. In this paper, we analyze the dynamic behaviors of an adaptive signal-processing system based on the Volterra filter by a statistical-mechanical method. On the basis of the self-averaging when the tapped delay line is assumed to be infinitely long, we derive simultaneous differential equations in a deterministic and closed form that describe the behaviors of the macroscopic variables and obtain the exact solution by solving them analytically. In addition, the validity of the derived theory is confirmed by comparison with numerical simulations.

    DOI: 10.23919/APSIPA.2018.8659649

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  • Verification of collision avoidance method for multiple quadrotors using buffered Voronoi cells

    Kento NAKAGAWA, Yuhwan KWON, Kimiko MOTONAKA, Seiji MIYOSHI

    The Proceedings of JSME annual Conference on Robotics and Mechatronics (Robomec)   2019   2A2 - C05   2019年

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Japan Society of Mechanical Engineers  

    DOI: 10.1299/jsmermd.2019.2a2-c05

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  • ハーモニックポテンシャルフィールドに基づく機体周囲の情報を用いたクワッドロータの誘導制御 査読

    本仲君子, 渡辺桂吾, 前山祥一

    システム制御情報学会論文誌   31 ( 5 )   202 - 208   2018年5月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.5687/iscie.31.202

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  • A sub-Target approach to the kinodynamic motion control of a wheeled mobile robot 査読

    Kimiko Motonaka, Keigo Watanabe, Shoichi Maeyama

    Journal of Physics: Conference Series   962 ( 1 )   1 - 7   2018年3月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)   出版者・発行元:Institute of Physics Publishing  

    A mobile robot with two independently driven wheels is popular, but it is difficult to stabilize it by a continuous controller with a constant gain, due to its nonholonomic property. It is guaranteed that a nonholonomic controlled object can always be converged to an arbitrary point using a switching control method or a quasi-continuous control method based on an invariant manifold in a chained form. From this, the authors already proposed a kinodynamic controller to converge the states of such a two-wheeled mobile robot to the arbitrary target position while avoiding obstacles, by combining the control based on the invariant manifold and the harmonic potential field (HPF). On the other hand, it was confirmed in the previous research that there is a case that the robot cannot avoid the obstacle because there is no enough space to converge the current state to the target state. In this paper, we propose a method that divides the final target position into some sub-Target positions and moves the robot step by step, and it is confirmed by the simulation that the robot can converge to the target position while avoiding obstacles using the proposed method.

    DOI: 10.1088/1742-6596/962/1/012012

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  • 能動騒音制御の適応速度と評価尺度に関する統計力学的解析 査読

    寺内清訓, 本仲君子, 梶川嘉延, 三好誠司

    電気学会論文誌C   138 ( 4 )   369 - 374   2018年

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1541/ieejeiss.138.369

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  • Flight Simulations of Kinodynamic Control Using the Information Around a Quadrotor 査読

    Kimiko Motonaka, Keigo Watanabe, Shoichi Maeyama

    2017 56TH ANNUAL CONFERENCE OF THE SOCIETY OF INSTRUMENT AND CONTROL ENGINEERS OF JAPAN (SICE)   176 - 179   2017年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)   出版者・発行元:IEEE  

    The autonomous control of the quadrotor has received attention. In the previous research, we proposed the kinodynamic control using a harmonic potential field (HPF), which is a method to design a control input by considering kinematic constraints and dynamic constraints simultaneously. However, it was assumed that the environment was already known and the HPF of the environment was prepared in advance. Therefore, in this paper, assume that a final target position is given to the quadrotor and the quadrotor moves by relying on the mounted sensor. It is confirmed, by a simulation using the Matlab, that the proposed method can guide the quadrotor to the target position.

    Web of Science

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  • Analysis of Adaptation Rate of the FXLMS Algorithm 査読

    Kiyonori Terauchi, Kimiko Motonaka, Yoshinobu Kajikawa, Seiji Miyoshi

    2016 ASIA-PACIFIC SIGNAL AND INFORMATION PROCESSING ASSOCIATION ANNUAL SUMMIT AND CONFERENCE (APSIPA)   2016年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)   出版者・発行元:IEEE  

    We analyze the behaviors of active noise control using a statistical-mechanical method. The principal assumption used in the analysis is that the impulse responses of the primary path and adaptive filter are sufficiently long. In particular, in this paper we analyze the adaptation rate of the mean square error (MSE) using two measures. The first measure is the MSE initial decreasing rate. The second measure is an adaptation constant. This is defined by the negative of the maximum eigenvalue of the coefficient matrix of differential equations that describe the dynamical behaviors of the macroscopic variables. Introducing these two measures, we theoretically show that the optimal step size depends on whether we focus on the rate of decrease in the MSE at the initial stage or the MSE after sufficient adaptation time.

    Web of Science

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  • クワッドロータのためのキノダイナミック動作計画と制御 査読

    日本機械学会論文集   81 ( 825 )   14 - 00631   2015年

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1299/transjsme.14-00631

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  • Kinodynamic motion planning for an X4-flyer 査読

    Kimiko Motonaka, Keigo Watanabe, Shoichi Maeyama

    Handbook of Research on Advancements in Robotics and Mechatronics   455 - 474   2014年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:論文集(書籍)内論文   出版者・発行元:IGI Global  

    This chapter describes kinodynamic motion planning and its application. Kinodynamics is the discipline that tries to solve kinematic constraints and dynamical constraints simultaneously. By using kinodynamic motion planning, control inputs can be generated in a much simpler way, compared to the conventional motion planning that solves kinematics and dynamics separately. After briefly overviewing the kinodynamic motion planning, its application to a flying robot is described in detail.

    DOI: 10.4018/978-1-4666-7387-8.ch015

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  • Offline gain optimization in kinodynamic motion planning based on a harmonic potential field 査読

    Kimiko Motonaka, Keigo Watanabe, Shoichi Maeyama

    Artificial Life and Robotics   19 ( 1 )   47 - 54   2014年2月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    A method of automatically optimizing gains is described for kinodynamic motion planning related to a controlled system consisting of a point mass. Kinodynamic motion planning proposed by Masoud has some gains and it is difficult to optimize such gains manually due to its interaction. Note, however, that any method for optimizing the gains has not been mentioned yet. Therefore, a method for optimizing all gains included in the kinodynamic motion planning is proposed by using a genetic algorithm. © 2013 ISAROB.

    DOI: 10.1007/s10015-013-0129-6

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  • 3-Dimensional Kinodynamic Motion Planning for an X4-Flyer Using 2-Dimensional Harmonic Potential Fields 査読

    Kimiko Motonaka, Keigo Watanabe, Shoichi Maeyama

    2014 14TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON CONTROL, AUTOMATION AND SYSTEMS (ICCAS 2014)   1181 - 1184   2014年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)   出版者・発行元:IEEE  

    In this research, it is aimed at guiding an X4-Flyer, which is a VTOL type UAV, to an arbitrary target point. In the previous research, we proposed a controller for an X4-Flyer to move on the X-Y plane by using a 2-dimensional harmonic potential field (HPF), assuming that the X4-Flyer keeps its altitude constantly. In this paper, the controller guides the X4-Flyer to an arbitrary target point in a 3-dimensional space by switching some 2-dimensional HPFs appropriately. It is confirmed on the simulation that the X4-Flyer can reach the arbitrary target point in the 3-dimensional space by using the proposed method.

    DOI: 10.1109/ICCAS.2014.6987738

    Web of Science

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  • Path planning and a mobile robot navigation method based on a human frequency map 査読

    Kimiko Motonaka, Shoichi Maeyama, Keigo Watanabe

    Journal of Control, Automation and Electrical Systems   24 ( 1-2 )   87 - 96   2013年4月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Under the assumption that sensors are distributed in the environmental side to measure human movement in a term, such as a couple of days, we first propose a human frequency map (HFM), which is a grid map based on the observed human position and frequency in the term. Then, using such an HFM and the distributed sensor data, the possibility of encountering human and the width of passage in addition to the current position of human are taken into account in our new path planning method. The usefulness of the proposed path planning approach is demonstrated through simulations in dynamic environments, as well as actual experiments to show the realization of safe robot navigation. © 2013 Sociedade Brasileira de Automatica - SBA.

    DOI: 10.1007/s40313-013-0011-8

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  • Offline optimization of gains for kinodynamic motion planning for an X4-flyer

    Kimiko Motonaka, Keigo Watanabe, Shoichi Maeyama

    Proceedings of the SICE Annual Conference   2727 - 2731   2013年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)   出版者・発行元:Society of Instrument and Control Engineers (SICE)  

    In this research, we present a method to control an X4-Flyer using kinodynamic motion planning, and optimize each gain for the controller to obtain more stable control to a target point. In this paper, for realizing kinodynamic motion planning, we propose a controller combined nonholonomic control, which is used for an existing controller for X4-Flyer, with harmonic potential field (HPF). It is difficult to optimize gains manually, because there are a number of gains in the controller. Therefore, each gain is optimized by using GA. Then, it is confirmed that the X4-Flyer can also be controlled in an environment different from the searched environment by using searched gains.

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  • The Experiment of the Path Planning to Respect Human Movements Using a Human Frequency Map for a Mobile Robot 査読

    Kimiko Motonaka, Shoichi Maeyama, Keigo Watanabe

    PROCEEDINGS OF THE SEVENTEENTH INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON ARTIFICIAL LIFE AND ROBOTICS (AROB 17TH '12)   188 - 191   2012年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)   出版者・発行元:ALIFE ROBOTICS CO, LTD  

    A robot requires any path planning to respect human movements when the robot works with the person in an environment. Therefore, we use a Human Frequency Map (HFM) generated by using observed human positions. By applying the HFM, the robot can achieve the path planning that cares about the human movements and the pathway width. This paper describes the effectiveness of the HFM through some experiments in the real environment. The experimental results of navigation using a real mobile robot is also discussed.

    Web of Science

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  • Proposal of Path Planning for a Mobile Robot to Respect Human Movements in Dynamic Environments by Using a Human Frequency Map 査読

    Kimiko Motonaka, Shoich Maeyama, Keigo Watanabe

    2012 PROCEEDINGS OF SICE ANNUAL CONFERENCE (SICE)   155 - 159   2012年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)   出版者・発行元:SOC INSTRUMENT CONTROL ENGINEERS JAPAN  

    A mobile robot used in home or office has to not only search the shortest path but also perform the path planning to respect human movement. In this study, several sensors are distributed in the environmental side, and humans walking route is observed. Then, we propose a Human Frequency Map (HFM) that is grid map based on the observed human position. By using the HFM, the proposed path planning can minimize the possibility for encountering human by considering the human frequency of a certain time zone and the current position of human. In this paper, we evaluate the usefulness of the information obtained from the HFM for the path planning in the case where the robot follows the specified person while avoiding the other persons.

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  • Path planning to respect human movements based on human frequency map for a mobile robot

    Kimiko Motonaka, Shoichi Maeyama, Keigo Watanabe

    SCIS and ISIS 2010 - Joint 5th International Conference on Soft Computing and Intelligent Systems and 11th International Symposium on Advanced Intelligent Systems   1121 - 1126   2010年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)  

    A path planning is studied for a mobile robot that works in a living environment. If the robot moves in the living environment, then the robot has to achieve the path planning so as to care about the persons as well as recognize the environment. Assume here that sensors are distributed in the environmental side, and human's walking is observed. The human's walking route is safe and easier to move for the robot because the human avoids obstacles or selects the efficient route. Thus, in this research, observed human positions are used for the path planning of the robot. Then, a "Human Frequency Map (HFM)" is proposed, where it is a grid map based on the observed human position and frequency in a term. In addition to the current position of human, the possibility of encountering human and the width of passage can be considered to perform a path planning by using the HFM.

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書籍等出版物

  • モデル予測経路積分制御によるクワッドロータの制御

    本仲君子( 担当: 単著)

    システム制御情報学会誌  2020年 

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  • Handbook of Research on Advancements in Robotics and Mechatronics Chapter 15 “Kinodynamic Motion Planning for an X4-Flyer”

    MOTONAKA, Kimiko, WATANABE, Keigo, MAEYAMA, Shoichi( 担当: 共著)

    IGI Global 

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MISC

  • モデル予測経路積分制御と深層経路コスト予測器による高次元観測モデルベース強化学習

    KWON Yuhwan, 鶴峯義久, 本仲君子, 三好誠司, 松原崇充

    日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会講演論文集(CD-ROM)   2019   ROMBUNNO.2A2‐C12   2019年6月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人 日本機械学会  

    DOI: 10.1299/jsmermd.2019.2a2-c12

    J-GLOBAL

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講演・口頭発表等

  • Kinodynamic control to guide a quadrotor using information around of the robot

    MOTONAKA,Kimiko, WATANABE, Keigo, MAEYAMA, Shoichi

    Int. Symp. on Artificial Life and Robotics (AROB)  2017年1月 

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    開催年月日: 2017年1月

    開催地:Oita, Japan  

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  • 自律飛行を想定したクワッドロータのキノダイナミック制御

    本仲君子, 渡辺桂吾, 前山祥一

    第17回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会  2016年12月 

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    開催年月日: 2016年12月

    開催地:札幌  

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  • Analysis of Adaptation Rate of the FXLMS Algorithm

    TERAUCHI, Kiyonori, MOTONAKA, Kimiko, KAJIKAWA, Yoshinobu, MIYOSHI, Seiji

    Asia-Pacific Signal and Information Processing Association Annual Summit and Conference (APSIPA ASC)  2016年12月 

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    開催年月日: 2016年12月

    開催地:Korea  

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  • Basic Simulations of Kinodynamic Control Using Local Environmental Information

    MOTONAKA,Kimiko, WATANABE, Keigo, MAEYAMA, Shoichi

    Int. Conf. on Smart Material and Mechatronics (ISSMM)  2016年11月 

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    開催年月日: 2016年11月

    開催地:Indonesia  

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  • Kinodynamic Motion Planning for a Two-wheeled Drive Mobile Robot

    MOTONAKA,Kimiko, GOTO, Tsuyoshi, WATANABE, Keigo, MAEYAMA, Shoichi

    Annual Conf. of the IEEE Industrial Electronics Society (IECON)  2016年10月 

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    開催年月日: 2016年10月

    開催地:Italy  

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  • Simulations for Kinodynamic Control of a Wheel-type Mobile Robot

    MOTONAKA,Kimiko, GOTO, Tsuyoshi, WATANABE, Keigo, MAEYAMA, Shoichi

    International Conference on ICT Robotics (ICT-ROBOT)  2016年9月 

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    開催年月日: 2016年9月

    開催地:Korea  

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  • Three-dimensional Guidance Experiments for a Quadrotor Based on an HPF

    MOTONAKA, Kimiko, WATANABE, Keigo, MAEYAMA, Shoichi

    Int. Symp. on Artificial Life and Robotics (AROB)  2016年1月 

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    開催年月日: 2016年1月

    開催地:Oita, Japan  

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  • HPFに基づくキノダイナミック動作計画によるクワッドロータの誘導実験

    本仲君子, 渡辺桂吾, 前山祥一

    第16回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会  2015年12月 

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    開催年月日: 2015年12月

    開催地:名古屋  

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  • Implementation and Basic Experiments of Kinodynamic Motion Planning for a Quadrotor

    MOTONAKA, Kimiko, WATANABE, Keigo, MAEYAMA, Shoichi

    Annual Conf. of the IEEE Industrial Electronics Society (IECON)  2015年11月 

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    開催年月日: 2015年11月

    開催地:Yokohama, Japan  

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  • Obstacle Avoidance for Autonomous Locomotion of a Quadrotor Using an HPF

    MOTONAKA, Kimiko, WATANABE, Keigo, MAEYAMA, Shoichi

    Int. Conf. on Smart Material and Mechatronics (ISSMM)  2015年10月 

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    開催年月日: 2015年10月

    開催地:Makassar, Indonesia  

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  • 2輪独立駆動型移動ロボットのための不変多様体とHPFに基づくキノダイナミック動作計画

    本仲君子, 渡辺桂吾, 前山祥一, 後藤剛

    第33回日本ロボット学会学術講演会  2015年9月 

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    開催年月日: 2015年9月

    開催地:東京  

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  • An Error Model of Chained Form with Two Inputs for a Generalized Stabilization Problem

    WATANABE, Keigo, GOTO, Tsuyoshi, MOTONAKA, Kimiko, MAEYAMA, Shoichi, NAGAI, Isaku

    Joint 7th International Conference on Soft Computing and Intelligent Systems and 15th International Symposium on Advanced Intelligent Systems (SCIS & ISIS)  2014年12月 

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    開催年月日: 2014年12月

    開催地:Fukuoka, Japan  

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  • 2輪独立駆動型移動ロボットの動力学モデルを考慮した任意平衡点への安定化制御

    後藤剛, 渡辺桂吾, 前山祥一, 本仲君子

    計測自動制御学会システム・情報学部門学術講演会  2014年11月 

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    開催年月日: 2014年11月

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  • 3-Dimensional Kinodynamic Motion Planning for an X4-Flyer Using 2-Dimensional Harmonic Potential Fields

    MOTONAKA, Kimiko, WATANABE, Keigo, MAEYAMA, Shoichi

    Int. Conf. on Control, Automation and Systems (ICCAS)  2014年10月 

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    開催年月日: 2014年10月

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  • Kinodynamic Motion Planning for an X4-Flyer by switching harmonic potential fields

    MOTONAKA, Kimiko, WATANABE, Keigo, MAEYAMA, Shoichi

    Int. Conf. on Smart Material and Mechatronics (ISSMM)  2014年9月 

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    開催年月日: 2014年9月

    開催地:Makassar, Indonesia  

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  • Kinodynamic Motion Planning and Control in a 3-dimensional Space Based on a 2-Dimensional Harmonic Potential Field

    MOTONAKA, Kimiko, WATANABE, Keigo, MAEYAMA, Shoichi

    SICE Annual Conference  2014年9月 

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    開催年月日: 2014年9月

    開催地:Hokkaido, Japan  

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  • 2次元HPFを用いたX4-Flyerのキノダイナミック動作計画

    本仲君子, 渡辺桂吾, 前山祥一

    第32回日本ロボット学会学術講演会  2014年9月 

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    開催年月日: 2014年9月

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  • 2 輪独立駆動型移動ロボットの任意平衡点への安定化制御

    本仲君子, 後藤剛, 渡辺桂吾, 前山祥一

    日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2014  2014年5月 

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    開催年月日: 2014年5月

    開催地:富山  

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  • X4-Flyerのためのキノダイナミック動作計画におけるGAを用いたゲイン最適化

    本仲君子, 渡辺桂吾, 前山祥一

    第14回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会  2013年12月 

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    開催年月日: 2013年12月

    開催地:兵庫  

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  • Kinodynamic Motion Planning and Control for an X4-Flyer Using Anisotropic Damping Forces

    MOTONAKA,Kimiko, WATANABE, Keigo, MAEYAMA, Shoichi

    Int. Conf. on Intelligent Robots and Systems (IROS)  2013年11月 

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    開催年月日: 2013年11月

    開催地:Tokyo, Japan  

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  • Motion Planning of a UAV Using a Kinodynamic Motion Planning Method

    MOTONAKA, Kimiko, WATANABE, Keigo, MAEYAMA, Shoichi

    Annual Conf. of the IEEE Industrial Electronics Society (IECON)  2013年11月 

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    開催年月日: 2013年11月

    開催地:Vienna, Austria  

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  • Offline Optimization of Gains for Kinodynamic Motion Planning for an X4-Flyer

    MOTONAKA, Kimiko, WATANABE, Keigo, MAEYAMA, Shoichi

    SICE Annual Conference  2013年9月 

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    開催年月日: 2013年9月

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  • キノダイナミック動作計画のX4-Flyerへの適用

    本仲君子, 渡辺桂吾, 前山祥一

    第31回日本ロボット学会学術講演会  2013年9月 

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    開催年月日: 2013年9月

    開催地:東京  

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  • Offline Optimization of Gains for Kinodynamic Motion Planning

    MOTONAKA, Kimiko, WATANABE, Keigo, MAEYAMA, Shoichi

    Int. Conf. on Electrical Control and Computer Engineering (InECCE)  2013年8月 

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    開催年月日: 2013年8月

    開催地:Kuantan, Malaysia  

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  • Kinodynamic Motion Planning and Control Using Anisotropic Damping Forces

    MOTONAKA, Kimiko, WATANABE, Keigo, MAEYAMA, Shoichi

    Int. Symp. on Artificial Life and Robotics (AROB)  2013年1月 

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    開催年月日: 2013年1月

    開催地:Daejeon, Korea  

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  • Proposal of Path Planning for a Mobile Robot to Respect Human Movements in Dynamic Environments by Using a Human Frequency Map

    MOTONAKA, Kimiko, WATANABE, Keigo, MAEYAMA, Shoichi

    SICE Annual Conference  2012年8月 

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    開催年月日: 2012年8月

    開催地:Akita, Japan  

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  • 動的環境を想定した移動ロボットの経路計画における人頻度地図の有用性

    本仲君子, 前山祥一, 渡辺桂吾

    日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2012  2012年5月 

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    開催年月日: 2012年5月

    開催地:静岡  

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  • The Experiment of the Path Planning to Respect Human Movements Using a Human Frequency Map for a Mobile Robot

    MOTONAKA, Kimiko, WATANABE, Keigo, MAEYAMA, Shoichi

    Int. Symp. on Artificial Life and Robotics (AROB)  2012年1月 

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    開催年月日: 2012年1月

    開催地:Oita, Japan  

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  • Path Generation with Human Frequency Map for a Mobile Robot and Its Path Evaluation by Using Human Movement Simulations

    MOTONAKA, Kimiko, WATANABE, Keigo, MAEYAMA, Shoichi

    IEEE Int. Conf. on Robotics and Biomimetics (ROBIO)  2011年12月 

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    開催年月日: 2011年12月

    開催地:Phuket, Thailand  

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  • 人頻度地図を用いた人の存在を考慮した移動ロボットのナビゲーション

    本仲君子, 前山祥一, 渡辺桂吾

    第11回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会  2010年12月 

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    開催年月日: 2010年12月

    開催地:宮城  

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  • Path Planning to Respect Human Movements Based on Human Frequency Map for a Mobile Robot

    MOTONAKA, Kimiko, WATANABE, Keigo, MAEYAMA, Shoichi

    Joint 3th International Conference on Soft Computing and Intelligent Systems and 11th International Symposium on Advanced Intelligent Systems (SCIS & ISIS)  2010年12月 

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    開催年月日: 2010年12月

    開催地:Okayama, Japan  

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  • Statistical-Mechanical Analysis of Adaptive Volterra Filter for Time-Varying Unknown System

    KUGIYAMA,Koyo, MOTONAKA, Kimiko, KAJIKAWA, Yoshinobu, MIYOSHI, Seiji

    Asia-Pacific Signal and Information Processing Association Annual Summit and Conference 2021 (APSIPA ASC 2021)  2021年12月 

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  • ドライデンモデルによる風外乱環境下におけるクワッドロータのモデル予測経路積分制御

    塩見将貴, 本仲君子, 三好誠司

    第22回計測自動制御学会 システムインテグレーション部門講演会  2021年12月 

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  • 周辺情報のみを用いたBVCによるクワッドロータの障害物回避

    本仲君子, 三好誠司

    第39回日本ロボット学会学術講演会  2021年9月 

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  • Application of maximum hands-off distributed control to a quadrotor group

    MOTONAKA,Kimiko, WATANABE,Takuya, KWON, Yuhwan, NAGAHARA, Masaaki, MIYOSHI, Seiji

    IEEE International Conference on Mechatronics and Automation (ICMA)  2021年8月 

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  • A Synthesis Method of Spiking Neural Oscillators with Considering Asymptotic Stability

    KUROE, Yasuaki, MIYOSHI,Seiji, HIKAWA, Hiroomi, ITO, Hidetaka, MOTONAKA, Kimiko, MAEDA, Yutaka

    IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers)  2021年7月 

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    開催地:Shenzhen, China  

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  • Empirical Verification of Information Theoretic Model Predictive Control

    Yuhwan KWON, Takumi KANEKO, Yoshihisa TSURUMINE, Hikaru SASAKI, Kimiko MOTONAKA, Seiji MIYOSHI, Takamitsu MATSUBARA

    IEEE/SICE International Symposium on System Integration (SII2020)  2020年8月 

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  • スパース合意制御のクワッドロータ群への応用

    本仲君子, 志水勇仁, 野坂昴宏, 永原正章, 三好誠司

    第37回日本ロボット学会学術講演会  2019年 

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  • 数値実験による情報論的モデル予測制御の性能検証

    権裕煥, 本仲君子, 松原崇充, 三好誠司

    第62回システム制御情報学会研究発表講演会(SCI’18)  2018年5月 

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  • Empirical Verification of Information Theoretic Model Predictive Control

    Y. Kwon, K. Motonaka, T. Matsubara, S. Miyoshi

    SICE Annual Conference  2018年 

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  • Evaluation of countermeasure against future malware evolution with deterministic modeling

    K. Shimizu, Y. Kumai, K. Motonaka, K. Hirata

    Asia-Pacific Signal and Information Processing Association Annual Summit and Conference (APSIPA ASC)  2018年 

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  • Statistical-Mechanical Analysis of the Second-Order Adaptive Volterra Filter

    K. Motonaka, T. Katsube, Y. Kajikawa, S. Miyoshi

    Asia-Pacific Signal and Information Processing Association Annual Summit and Conference (APSIPA ASC)  2018年 

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  • 交換モンテカルロ法を用いたスペクトル分解の精度に関する検討

    本仲君子, 三好誠司

    信号処理シンポジウム  2017年11月 

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  • 不変多様体に基づく二輪独立駆動型移動ロボットの任意平衡点への動力学制御

    本仲君子, 渡辺桂吾, 前山祥一

    第27回インテリジェント・システム・シンポジウム(FAN)  2017年11月 

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  • 拡張交換モンテカルロ法によるスペクトル分解と準MAP推定

    本仲君子, 三好誠司

    日本物理学会2017年秋季大会  2017年9月 

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  • 機体周囲のポテンシャル情報を用いたクワッドロータの誘導制御

    本仲君子, 渡辺桂吾, 前山祥一

    第61回システム制御情報学会研究発表講演会(SCI'17)  2017年5月 

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受賞

  • 奨励賞(研究)

    2020年4月   日本機械学会  

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  • SI2018 優秀講演賞

    2019年3月   第19回 公益社団法人 計測自動制御学会 システムインテグレーション部門講演会  

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  • SI2018 優秀講演賞

    2016年12月   計測自動制御学会  

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  • SI2016 優秀講演賞

    2016年12月   第17会 公益社団法人 計測自動制御学会 システムインテグレーション部門講演会  

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  • Best Paper in Session

    2016年10月   IECON 2016  

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  • Best Presentation Award in Session

    2014年10月   ICCAS 2014  

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  • Best Paper in Session

    2013年11月   IECON 2013  

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  • 第53回自動制御連合講演会優秀発表賞

    2012年11月   計測自動制御学会  

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  • 2011年度日本機械学会三浦賞

    2012年3月   日本機械学会  

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共同研究・競争的資金等の研究課題

  • 群知能による小型クワッドロータ群の未知環境探索

    研究課題/領域番号:21K14132  2021年4月 - 2025年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  若手研究

    本仲 君子

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    配分額:4420000円 ( 直接経費:3400000円 、 間接経費:1020000円 )

    本研究課題では,群知能を小型クワッドロータ群に適用することで,完全自律飛行による屋内未知環境での探索タスクの遂行を目的としている.初年度である2021年度は,4台の小型クワッドロータが編隊を組んで移動することを想定し,スパース合意制御を用いて自律分散的に移動する方法について動力学シミュレーションおよび実機実験により検証を行った.その結果,管制塔を用いることなく4台の機体が合意を達成し,同じ状態に到達可能であることが確認された.また,合意制御では合意達成時の目標状態を指定できないため,リーダー・フォロワー型の合意制御を導入し,操作者が任意に操縦するリーダーに残り3台のクワッドロータがフォーメーションを保ったまま移動可能であることをシミュレーションにより確認した.
    また,屋内環境においてクワッドロータに搭載されたカメラから得られた画像を物体検出器YOLOv3で処理し,機体の状態と組み合わせることによって対象物体の位置を推定して地図上にマッピングするシステムを構築した.実機実験の結果,指定した物体の位置をリアルタイムに地図上にマッピング可能であることが確認された.ただし,特定の実験環境下での確認に留まっており,広範囲の探索に向けて更にアルゴリズムを拡張する必要がある.

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  • カルバック・ライブラー制御を用いた超小型クワッドロータの自律群飛行

    研究課題/領域番号:18K13782  2018年4月 - 2021年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 若手研究  若手研究

    本仲 君子

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    配分額:4030000円 ( 直接経費:3100000円 、 間接経費:930000円 )

    本研究課題では,カルバック・ライブラー(Kullback-Leibler: KL)制御に基づき多数の小型クワッドロータの自律群飛行制御を実現することを目的としている.初年度である2018年度は,複数のクワッドロータが個別に自律飛行する環境を想定し,相互衝突回避のためのアルゴリズムについて検討した.まず,バッファを持つボロノイ分割(buffered Voronoi cell: BVC)に基づいた相互衝突回避のためのアルゴリズムをシミュレーション上で複数台のクワッドロータに対して適用し,その有用性を検証した.検証の結果,BVCに基づく相互衝突回避アルゴリズムは,理論的には相互衝突回避が可能であることが確認されたが,動力学を考慮したより実際に近いシミュレーションにおいては,条件によっては相互衝突が生じることを確認した.次に,この相互衝突を防ぐため,BVCのバッファを可変とする拡張手法を提案し,同様にシミュレーションにおいて検証した.その結果,バッファを可変とした場合には,相互衝突の可能性が低減されることが確認できた.同時に,Kinectを用いてクワッドロータのリアルタイム位置計測環境を構築し,実機実験の準備を進めている.

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  • 同時摂動学習を用いたアナログ高次元ニューラルシステムのハードウェア化とその応用

    研究課題/領域番号:18K11483  2018年4月 - 2021年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(C)  基盤研究(C)

    前田 裕, 肥川 宏臣, 三好 誠司, 伊藤 秀隆, 本仲 君子, 黒江 康明

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    配分額:4420000円 ( 直接経費:3400000円 、 間接経費:1020000円 )

    高次元ニューラルネットワークの学習法、遺伝子ネットワークにおけるリズム現象の解析・設計法、および学習法に密接に関係するデータ同化に基づくシステムのモデリング法の開発などの基礎的検討を行うと共に、周期パターン生成器の一形態として、ニューラルネットワークの学習によって構築されるベクトル場に注目し、カオス生成機構の活用によって複数の周期軌道を束ねながら学習する方式を考案するとともに、その基本性能の検証を行った。
    ニューラルネットワークのハードウェア実装に関して、アナログ回路による実現では、正弦波による複素ニューロン回路を試作し、その動作を確認した。計算の精度についても想定内にあることを確認した。つぎに、学習機能も含めた複素ニューロン回路を試作し、その基本動作を確認した。自己組織化マップ(Self Organizing Map : SOM)のField Programmable Gate Array(FPGA)による実現では、周波数同期ループ(DFLL)により処理を行うニューロンを256個含むハードウェアSOMの開発を行った。このシステムは周波数変調パルスにより信号伝達を行い、ニューロン内の DFLL でSOMの演算を行うことができた。
    また、マルコフ連鎖モンテカルロ法とベイズ推定によるスペクトル分解について特に推定対象であるパラメータが近い場合についての検討を行い、系統的誤差が生じることを明らかにした。
    これらの手法のロボットへの応用の一例として、クワッドロータへの適用を想定し、相互衝突回避に関するシミュレーションを行った。

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  • 信号統計力学の創生と洞察的理解への展開

    研究課題/領域番号:17K06449  2017年4月 - 2020年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(C)  基盤研究(C)

    三好 誠司, 梶川 嘉延, 本仲 君子

      詳細を見る

    配分額:4810000円 ( 直接経費:3700000円 、 間接経費:1110000円 )

    本研究課題では、統計力学的アプローチにより適応信号処理の挙動を理論的に解明し、新しいパラダイム「信号統計力学」を創生することをその目的としている。2年目である2018年度は2017年度の成果をもとに特に未知システムが非線形性を有する場合の適応信号処理について研究を進展させることができた。
    2017年度は未知システムPとして2次のボルテラフィルタを対象とし、これを同じく2次のボルテラフィルタとして構成される適応フィルタHで同定する場合のシステムのふるまいについて、統計力学的な手法を用いて解析した。2018年度はその解析をボルテラフィルタの次数に関して一般化し、未知システムPと適応フィルタHがともにk次(一般次)である場合に適応フィルタHをLMSアルゴリズムで更新する場合の二乗平均誤差の動的振る舞いを記述する連立微分方程式を、タップ長無限大の極限を考えることにより決定論的に導出し、これを解析的に解くことができた。これにより、k次ボルテラフィルタを用いる適応信号処理システムの二乗平均誤差の動的振る舞いを定量的に説明することに成功した。
    特に重要な点として、2次のボルテラフィルタの場合から予測されたようにk次のボルテラフィルタの場合には更新回数をタップ長Nのk乗でスケーリングすることによりタップ長に依存しない議論が可能になることが明らかになったことがあげられる。このことは高次ボルテラフィルタの本質的な遅さを理論的に示したことを意味する。

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  • 人の生活環境で動作する移動ロボットのためのKinodynamic動作計画

    研究課題/領域番号:14J08938  2014年4月 - 2016年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 特別研究員奨励費  特別研究員奨励費

    本仲 君子

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    配分額:1940000円 ( 直接経費:1700000円 、 間接経費:240000円 )

    本年度は,前年度に提案した手法を4つのプロペラを持つ飛行ロボット「クワッドロータ」へ実装し,実機実験による検証をメインに行った.まずクワッドロータが高度を一定に保った状態でX-Y平面上を移動し,静的な障害物の存在する空間において障害物を避けながら指定した目標地点まで移動できることを確認した.次に,高度の変化を伴う3次元的な移動についての検証を行った.こちらも,静的な障害物の存在する空間において,指定した任意の目標地点まで障害物を回避しながら問題なく移動可能であることが確認できた.以上により,提案手法を用いることで既知の環境においてクワッドロータを任意の目標地点まで姿勢を崩すこと無く誘導可能であることが確認された.
    <BR>
    また,前年度に行う予定であったクワッドロータ以外の移動ロボットへの実装について,二輪独立駆動ロボットを想定した制御入力の拡張を行った.具体的には,目標地点まで移動を行うためのポテンシャルフィールドを用いた制御入力と,機体の非ホロノミック性を考慮するための制御入力とを融合させた制御入力の設計を行った.非ホロノミック性の考慮には擬似連続指数安定化制御と不変多様体を用いた切り替え制御をそれぞれ用いてみて比較を行った.提案した制御器についてはシミュレーション上でその動作を確認した.これらの内容については学会において発表済みである.
    <BR>
    当初計画していた動的な環境に対応するためのポテンシャルフィールドの拡張について,現在未公開であるが予測楕円を用いてポテンシャルフィールドを拡張するための基礎的なシミュレーションを行っている.今後は更に様々な環境を想定してシミュレーションを行い,その結果をベースとした予測楕円の生成方法の確立を予定している.

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