Organization
School of Engineering Visiting Associate Professor (Lecturer)
Title
Visiting Associate Professor (Lecturer)
External link
funada riku
Research Interests
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ロボット工学
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制御工学
Research Areas
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Manufacturing Technology (Mechanical Engineering, Electrical and Electronic Engineering, Chemical Engineering) / Control and system engineering
Education
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Tokyo Institute of Technology
2016.4 - 2019.3
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Tokyo Institute of Technology Graduate School of Science and Engineering
2014.4 - 2016.3
Country： Japan
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Tokyo Institute of Technology
2010.4 - 2014.3
Country： Japan
Research History
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Institute of Science Tokyo Visiting Associate Professor (Lecturer)
2025.10
Country：Japan
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Kyoto University Graduate School of Informatics Department of Systems Science Lecturer
2025.10
Country：Japan
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Institute of Science Tokyo Department of Systems and Control Engineering, School of Engineering Assistant Professor
2024.10 - 2025.9
Country：Japan
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Tokyo Institute of Technology Assistant Professor
2020.12 - 2024.9
Country：Japan
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The University of Texas at Austin Department of Aerospace Engineering and Engineering Mechanics Postdoctoral Researcher
2019.12 - 2020.11
Country：United States
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Waseda University Research Institute for Science and Engineering
2019.4 - 2019.11
Country：Japan
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Georgia Institute of Technology School of Electrical and Computer Engineering Visiting Scholar
2018.6 - 2018.11
Country：United States
-
Japan Society for the Promotion of Science Research Fellowship for Young Scientists (DC1)
2016.4 - 2019.3
Country：Japan
Professional Memberships
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米国電気電子学会（IEEE）
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計測自動制御学会（SICE）
-
システム制御情報学会（ISCIE）
Committee Memberships
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計測自動制御学会 制御部門 自律型Cyber-Physical Human Systems調査研究会 幹事
2026.1 - 2027.12
Committee type：Other
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人の理解/誘導で強化される 制御システム調査研究会 委員
2024.1 - 2025.12
Committee type：Academic society
-
人とつながる制御システム調査研究会 委員
2022.7 - 2023.12
Committee type：Academic society
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National Organizing Committee of the 22nd World Congress of the International Federation of Automatic Control (IFAC 2023) Online Team
2022 - 2023
Papers
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Yasuyuki Kataoka, Kazunori Uemura, Mitsuji Sampei, Yukiko Fukuda, Jon Peterson, Riku Funada, Keita Saku, Joe Alexander, Kenji Sunagawa
IEEE Transactions on Biomedical Engineering 1 - 11 2026
-
Energy-Aware Task Allocation for Teams of Multi-Mode Robots Reviewed International coauthorship International journal
Takumi Ito, Riku Funada, Mitsuji Sampei, Gennaro Notomista
IEEE Control Systems Letters 9 1964 - 1969 2025.6
-
Collision Avoidance for Ellipsoidal Rigid Bodies With Control Barrier Functions Designed From Rotating Supporting Hyperplanes Reviewed International journal
Riku Funada, Koju Nishimoto, Tatsuya Ibuki, Mitsuji Sampei
IEEE Transactions on Control Systems Technology 33 ( 1 ) 148 - 164 2025.1
-
Patient-Specific Optimal Hemodynamic Control with Minimal Myocardial Oxygen Consumption Reviewed International coauthorship International journal
Yasuyuki Kataoka, Riku Funada, Kazunori Uemura, Jon Peterson, Keita Saku, Kenji Sunagawa, Mitsuji Sampei, Joe Alexander
IFAC-PapersOnLine (Proc. 8th IFAC Conf. Nonlinear Model Predictive Control NMPC 2024) 58 ( 18 ) 47 - 52 2024.9
-
A Tailsitter UAV with a Passive Joint Able to Turn Acutely with a Flip Motion Reviewed
Takumi Ito, Riku Funada, Mitsuji Sampei
2024 IEEE 20th International Conference on Automation Science and Engineering (CASE) 225 - 231 2024.8
-
Controller Design for Linear Systems via Controllability Gramian Shaping Reviewed
Koju Nishimoto, Yuki Onishi, Riku Funada, Mitsuji Sampei
2024 IEEE Conference on Control Technology and Applications (CCTA) 832 - 838 2024.8
-
Takumi Ito, Riku Funada, Mitsuji Sampei
2024 European Control Conference (ECC) 1435 - 1442 2024.6
-
Hoverable structure transformation for multirotor UAVs with laterally actuated frame links Reviewed
Riku Funada, Mustafa Soliman, Tatsuya Ibuki, Mitsuji Sampei
Advanced Robotics 38 ( 9-10 ) 684 - 697 2024.3
-
Distributed Coverage Hole Prevention for Visual Environmental Monitoring With Quadcopters Via Nonsmooth Control Barrier Functions Reviewed International coauthorship
Riku Funada, María Santos, Ryuichi Maniwa, Junya Yamauchi, Masayuki Fujita, Mitsuji Sampei, Magnus Egerstedt
IEEE Transactions on Robotics 40 1546 - 1565 2024
-
Gaussian Belief Space Path Planning for Minimum Sensing Navigation Reviewed International coauthorship
Ali Reza Pedram, Riku Funada, Takashi Tanaka
IEEE Transactions on Robotics 39 ( 3 ) 2040 - 2059 2023.6
-
Design and experimental verification of a hoverable quadrotor composed of only clockwise rotors Reviewed
Takumi Ito, Riku Funada, Shunsuke Mochida, Takahiro Kawagoe, Tatsuya Ibuki, Mitsuji Sampei
Advanced Robotics 37 ( 10 ) 667 - 678 2023.3
-
Minimum Sensing Strategy for a Path-following Problem via Discrete-time Control Barrier Functions⋆ Reviewed
Riku Funada, Keigo Miyama, Tamon Toyooka, Takashi Tanaka, Mitsuji Sampei
IFAC-PapersOnLine 56 ( 2 ) 2945 - 2950 2023
-
Optimization of Rotor Arrangement for a Multirotor UAV with Robustness against a Single Rotor-Failure Reviewed
Shunsuke Mochida, Reiji Terunuma, Takumi Ito, Riku Funada, Tatsuya Ibuki, Sampei Mitsuji
IFAC-PapersOnLine 56 ( 2 ) 9294 - 9299 2023
-
A Control Barrier Function Approach for Observer-based Visually Safe Pursuit Control with Spherical Obstacles* Reviewed
Tesshu Fujinami, Junya Yamauchi, Riku Funada, Masayuki Fujita
IFAC-PapersOnLine 56 ( 2 ) 10799 - 10804 2023
-
Tatsuya Ibuki, Taichi Hirano, Riku Funada, Mitsuji Sampei
Advanced Robotics 37 ( 1-2 ) 87 - 98 2022.9
-
Hoverability Analysis and Development of a Quadrotor Only with Clockwise Rotors. Reviewed
Shunsuke Mochida, Ryotaro Onuki, Takahiro Kawagoe, Takumi Ito, Tatsuya Ibuki, Riku Funada, Mitsuji Sampei
IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems(IROS) 7558 - 7564 2022
-
Risk-Aware Energy Management for Drive Mode Control in Plug-in Hybrid Electric Vehicles. Reviewed
Ryunosuke Watanabe, Tatsuya Ibuki, Yoshihiro Sakayanagi, Riku Funada, Mitsuji Sampei
IEEE Access 10 103619 - 103631 2022
-
Ryunosuke Watanabe, Koju Nishimoto, Tatsuya Ibuki, Yoshihiro Sakayanagi, Riku Funada, Mitsuji Sampei
American Control Conference(ACC) 3064 - 3070 2022
-
Collision Avoidance for Elliptical Agents with Control Barrier Function Utilizing Supporting Lines. Reviewed
Koju Nishimoto, Riku Funada, Tatsuya Ibuki, Mitsuji Sampei
American Control Conference(ACC) 5147 - 5153 2022
-
Junya Yamauchi, Takuma Gencho, Riku Funada, Takeshi Hatanaka, Masayuki Fujita
IEEJ Transactions on Electronics, Information and Systems 141 ( 3 ) 417 - 425 2021.3
-
Rationally Inattentive Path-Planning via RRT. Reviewed
Ali Reza Pedram, Jeb Stefan, Riku Funada, Takashi Tanaka
2021 American Control Conference(ACC) 3440 - 3446 2021
-
Ali Reza Pedram, Riku Funada, Takashi Tanaka
2021 60th IEEE Conference on Decision and Control (CDC)(CDC) 6243 - 6250 2021
-
Visual Surveillance of Human Activities via Gradient-based Coverage Control on Matrix Manifolds Reviewed International journal
Takeshi Hatanaka, Riku Funada, Masayuki Fujita
IEEE Transactions on Control Systems Technology Vol. 28 ( No. 6 ) 2220 - 2234 2020.11
-
Coordination of Robot Teams Over Long Distances From Georgia Tech to Tokyo Tech and Back; An 11,000km Multi-Robot Experiment Reviewed International coauthorship International journal
Riku Funada, Xiaoyi Cai, Gennaro Notomista, Made Widhi Surya Atman, Junya Yamauchi, Masayuki Fujita, M. Egerstedt
IEEE Control Systems Magazine Vol. 40 ( No. 4 ) 2020.7
-
Visual Coverage Maintenance for Quadcopters Using Nonsmooth Barrier Functions. Reviewed
Riku Funada, Maria Santos 0003, Takuma Gencho, Junya Yamauchi, Masayuki Fujita, Magnus Egerstedt
2020 IEEE International Conference on Robotics and Automation(ICRA) 3255 - 3261 2020
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Distributed Dynamic Reference Governor for Constrained Semi-Autonomous Robotic Swarms with Communication Delays and Experimental Verification Reviewed International coauthorship International journal
A.W. Farras, T. Hatanaka, T.W. Nguyen, R. Funada, J. Yamauchi, M. Fujita
SICE Journal of Control, Measurement, and System Integration Vol. 12 ( No. 6 ) 237 - 245 2019.11
-
設置式視覚センサネットワークを用いた分散最適化に基づく協調環境モニタリング
舩田陸
2019.3
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Visual Coverage Control for Teams of Quadcopters via Control Barrier Functions. Reviewed
Riku Funada, Maria Santos 0003, Junya Yamauchi, Takeshi Hatanaka, Masayuki Fujita, Magnus Egerstedt
International Conference on Robotics and Automation(ICRA) 3010 - 3016 2019
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On Passivity-Shortage of Human Operators for A Class of Semi-autonomous Robotic Swarms Reviewed
Made Widhi Surya Atman, Kosei Noda, Riku Funada, Junya Yamauchi, Takeshi Hatanaka, Masayuki Fujita
IFAC-PapersOnLine 51 ( 34 ) 21 - 27 2019
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Passivity-based Distributed 3-D Visual Human Localization Algorithm Reviewed
Riku FUNADA, Shunya YAMASHITA, Takeshi HATANAKA, Masayuki FUJITA
Transactions of the Society of Instrument and Control Engineers Vol. 54 ( No. 6 ) 547 - 556 2018.6
-
A Payoff-based Learning Approach to Cooperative Environmental Monitoring for PTZ Visual Sensor Networks Reviewed International coauthorship International journal
T. Hatanaka, Y. Wasa, R. Funada, A. Charalambides, M. Fujita
IEEE Transactions on Automatic Control Vol. 61 ( No. 3 ) 709 - 724 2016.3
-
Distributed Visual 3-D Localization of A Human Using Pedestrian Detection Algorithm: A Passivity-Based Approach Reviewed
Takeshi Hatanaka, Riku Funada, Gulsum Gezer, Masayuki Fujita
IFAC PAPERSONLINE 49 ( 22 ) 210 - 215 2016
-
Cooperative Visual Environmental Monitoring: A Gradient Descent Approach on SO(3) Reviewed
Riku FUNADA, Takeshi HATANAKA, Masayuki FUJITA
Transactions of the Society of Instrument and Control Engineers Vol. 51 ( No. 3 ) 139 - 147 2015.3
-
Experimental Study of Gradient-Based Visual Coverage Control on SO(3) Toward Moving Object/Human Monitoring Reviewed
Marc Forstenhaeusler, Riku Funada, Takeshi Hatanaka, Masayuki Fujita
2015 AMERICAN CONTROL CONFERENCE (ACC) 2125 - 2130 2015
-
3-D Visual Coverage Based on Gradient Descent Algorithm on Matrix Manifolds and Its Application to Moving Objects Monitoring Reviewed
Takeshi Hatanaka, Riku Funada, Masayuki Fujita
2014 AMERICAN CONTROL CONFERENCE (ACC) 110 - 116 2014
Books
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畑中 健志, 舩田 陸（ Role： Joint author）
株式会社コロナ社 2026.5 （ ISBN:9784339034042 ）
MISC
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制御バリア関数に基づく制約付きマルチロボット制御 Invited
舩田 陸, 山内 淳矢, 畑中 健志
システム／制御／情報 69 ( 2 ) 41 - 46 2025.2
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制御バリア関数でつかむ安全な研究ライフ Invited
舩田陸
システム／制御／情報 69 ( 2 ) 73 - 74 2025.2
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ハイブリッド会議運営の実際 Invited
舩田 陸, 永原 正章
計測と制御 63 ( 7 ) 427 - 430 2024.7
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アメリカでの研究から得た学び—Learnings from Research in the USA—特集 海外でのロボティクス研究活動 Invited
舩田 陸
日本ロボット学会誌 = Journal of the Robotics Society of Japan / 日本ロボット学会 編 40 ( 2 ) 89,108 - 109 2022.3
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Experimental verification of the fault-tolerant hexrotor for a single rotor failure
Terunuma Reiji, Mochida Shunsuke, Ibuki Tatsuya, Funada Riku, Sampei Mitsuji
Proceedings of the Japan Joint Automatic Control Conference 65 468 - 474 2022
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Control Barrier Function-based Pursuit Control under Visual Safety in an Unstructured Environment
Fujinami Tesshu, Yamauchi Junya, Funada Riku, Fujita Masayuki
Proceedings of the Japan Joint Automatic Control Conference 65 485 - 490 2022
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Strategic Motion Planning for Perception Cost Minimization
Funada Riku, Tanaka Takashi
Proceedings of the Japan Joint Automatic Control Conference 63 359 - 364 2020
Presentations
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制約に満ちた世界でロボット群を協調させる制御に向けて Invited
舩田陸
DENSO ITLAB Tech Conference: AI × Control Conference 2025 2025.12
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Visual Coverage Control for Teams of Quadcopters via Control Barrier Functions International coauthorship International conference
R. Funada, M. Santos, J. Yamauchi, T. Hatanaka, M. Fujita, M. Egerstedt
Proc. of 2019 International Conference on Robotics and Automation 2019.5
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3-D Visual Coverage Based on Gradient Descent Algorithm on Matrix Manifolds and Its Application to Moving Objects Monitoring International conference
T. Hatanaka, R. Funada, M. Fujita
Proc. of 2014 American Control Conference
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Experimental Study of Gradient-Based Visual Coverage Control on SO(3) Toward Moving Object/Human Monitoring International coauthorship International conference
M. Forstenhaeusler, R. Funada, T. Hatanaka, M. Fujita
Proc. of 2015 American Control Conference 2015.7
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Distributed Visual 3-D Localization of A Human Using Pedestrian Detection Algorithm: A Passivity-Based Approach International coauthorship International conference
T. Hatanaka, R. Funada, G. Gezer, M. Fujita
Proc. of 6th IFAC Workshop on Distributed Estimation and Control in Networked Systems 2016.9
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On Passivity-Shortage of Human Operators for A Class of Semi-autonomous Robotic Swarms International conference
M.W.S. Atman, K. Noda, R. Funada, J. Yamauchi, T. Hatanaka, M. Fujita
Proc. of 2nd IFAC Conference on Cyber-Physical & Human Systems 2018.12
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Visual Coverage Maintenance for Quadcopters Using Nonsmooth Barrier Functions International coauthorship International conference
R. Funada, M. Santos, T. Gencho, J. Yamauchi, M. Fujita, M. Egerstedt
Proc. of 2020 International Conference on Robotics and Automation 2020.6
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Visual Environmental Monitoring for Teams of Quadcopters Invited
R. Funada
Workshop “The Confluence of Vision and Control” at the Conference on Control Technology and Applications 2021.8
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安全性を保証した移動ロボットの制御 Invited
舩田陸
東工大×Denso ITLab共同研究講座及び合同研究会 2023.3
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制御バリア関数を用いた制約に基づくマルチロボット制御 Invited
舩田陸
研究会：「制御，情報，学習のディープシンセシス」（主催：計測自動制御学会・制御部門・プラントモデリング部会） 2025.6
Awards
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若手奨励賞
2023.10 東京工業大学工系３学院
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制御部門奨励賞(基礎分野)
2023.3 計測自動制御学会
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助教インセンティブ研究費
2021.10 東京工業大学工系３学院
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第63回 自動制御連合講演会 優秀発表賞
2020.11
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手島誠一記念研究賞（博士論文賞）
2020.2 東京工業大学
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国際交流助成
2019.5 公益財団法人三豊科学技術振興協会
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三浦賞
2016.3 日本機械学会
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制御部門研究奨励賞学生ポスターセッション優秀発表賞
2015.3 計測自動制御学会
Research Projects
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鳥と大型ドローンの衝突防止を目的とした小型ドローン群による護衛制御手法の構築
Grant number：25K17625 2025.4 - 2028.3
日本学術振興会 科学研究費助成事業 若手研究
舩田 陸
Grant amount：\4940000 （ Direct Cost: \3800000 、 Indirect Cost：\1140000 ）
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超多数機の精密制御が可能な編隊飛行技術の構築
2025.4 - 2028.3
国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構 宇宙戦略基金事業
Authorship：Collaborating Investigator(s) (not designated on Grant-in-Aid)
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受動ジョイントを活用した可変構造ドローンの設計及び変形・飛行制御
2025.3 - 2027.3
公益財団法人 NSKメカトロニクス技術高度化財団 第15期メカトロニクス技術高度化「研究助成」
舩田陸, 三平満司
Authorship：Principal investigator
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移動ロボットに対する計測量削減的な戦略に基づく安全性を担保した衝突回避制御の構築
2024.6 - 2026.3
公益財団法人 みずほ学術振興財団 工学研究助成
舩田陸
Authorship：Principal investigator
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ロボティックセンサネットワークによる状況適応的環境モニタリング手法の構築
Grant number：22K14275 2022.4 - 2025.3
日本学術振興会 科学研究費助成事業 若手研究
舩田 陸
Authorship：Principal investigator
Grant amount：\4680000 （ Direct Cost: \3600000 、 Indirect Cost：\1080000 ）
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自律移動ロボットに対する情報削減的計測戦略を有した経路計画・追従システムの構築
Grant number：21K20425 2021.8 - 2023.3
日本学術振興会 科学研究費助成事業 研究活動スタート支援
舩田 陸
Authorship：Principal investigator
Grant amount：\3120000 （ Direct Cost: \2400000 、 Indirect Cost：\720000 ）
本研究では，目的地到達に必要な環境情報のみに注意を払う効率的な計測によって，未知環境での自律移動を達成する経路計画・追従制御手法の構築を目的としている．この達成に向けて，(1)センサから推定・制御系に流れる情報量を表す指標の導入と，その指標を計測頻度や解像度といったセンサ特性に関連付けた計測戦略の提案，(2)障害物がある環境下において確率分布として表現したロボットが辿るべき経路の策定，(3)センサを搭載した移動ロボットによる実験システムの構築に取り組んだ．
まず，(1)に関して，環境推定・制御に伴う処理量を削減するために，有向情報量と呼ばれる指標の削減を通じてセンサ特性を操作する計測戦略を提案した．具体的には，センサの空間分解能の大小と結びつけた有向情報量を最小化することで，少ない計測で所望の経路追従性能を満たす計測戦略を構築した．本成果は国際会議論文にまとめ，採録された．また，計測戦略にかかる計算コストの削減を意図した手法も提案し，国際会議論文に採録され，発表予定である．
つぎに，(2)に関して，経路の軌道と追従時の計測戦略を同時に計画する手法を提案した．また，シミュレーションを通じて，提案手法によって生成された経路により，ロボットがより少ない計測で目標位置に到達できることを確認した．本結果は，現在学術論文雑誌へ投稿中である．また，実際に経路を辿る際には，動的な障害物との回避が要求されうる．このために，正規分布として表現されたロボットや障害物を楕円体と解釈し，楕円体同士の障害物回避手法を提案した．この結果は国際会議論文とし投稿し，採録された．
最後に，(3)に関しては移動ロボットを用いた実験システムを構築を進めている．本実験システムを活用した成果は，国際学会発表において発表した． -
マルチロータ型UAVの運動性能解析に基づく構造設計と制御
Grant number：21H01348 2021.4 - 2025.3
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(B)
三平 満司, 中浦 茂樹, 伊吹 竜也, 舩田 陸
Authorship：Coinvestigator(s)
Grant amount：\17030000 （ Direct Cost: \13100000 、 Indirect Cost：\3930000 ）
本研究では，マルチロータ型の無人航空機（UAV）に対して，運動性能解析に基づいた新規の構造設計および制御理論の構築を目的としている．この達成に向けて，(1)ドローンの運動性能評価指標の考案とその解析に基づく最適構造設計手法の提案，(2)運動性能解析に基づく可変構造ドローンの開発と構造変化過程の計画，(3)設計されたドローンの構造に対する最適制御手法の構築に取り組んだ．
まず，(1)に関して，ドローンが安定して飛行するために必要となる条件を導出した．特に，すべてのロータが同一方向に向いた一般的な構造のドローンへの条件と比して，運動特性や耐故障性を向上させるための特殊構造をもったドローンに対しては条件が複雑になることを明らかにした．この問題に対して，すべてのロータが傾斜しつつ同一方向に回転するという特殊なドローンを例として，安定飛行が可能となる要件を求めた．また，解析通りの安定した飛行が実現できることを実機により確認した．つぎに，(2)に関して，安定飛行を可能にするための条件を満たしつつ，どのように構造を変えるべきかを計画する手法を提案した．ここでは飛行不可能となる構造と機構的に実現できない構造を避けつつ，目標とする最終構造に到達する軌道をオフラインで計画した．最後に，(3)に関しては，設計した特殊構造を有したドローンに対する制御手法を提案し，実際に飛行させることでその有用性を検証した．また，設計したドローン複数台を飛行させる際には，互いのプロペラが発生させる風に巻き込まれないように衝突回避をする必要がある．本研究では，プロペラが風を発生させる方向に細長い楕円体としてドローンを模擬し，その楕円体に対する衝突回避則を構築することで，プロペラの風に影響されにくい衝突回避を実現した．
以上の成果は，国際・国内学会へ投稿中，もしくは発表済みである． -
マルチロータ型UAVの運動性能解析に基づく構造設計と制御
Grant number：23K20943 2021.4 - 2025.3
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(B)
三平 満司, 中浦 茂樹, 伊吹 竜也, 舩田 陸
Grant amount：\17030000 （ Direct Cost: \13100000 、 Indirect Cost：\3930000 ）
本研究の目的は，複数のロータから構成されるマルチロータ型の無人航空機（UAV）に対して，運動性能解析に基づいた新規の構造設計および制御理論を構築することである．この達成のために，(1)ドローンの運動性能評価指標の考案とその解析に基づく最適構造設計手法の提案，(2)運動性能解析に基づく可変構造ドローンの開発と構造変化過程の計画，(3)設計されたドローンの構造に対する最適制御手法の構築に取り組んだ．
まず，(1)に関して，昨年度まではロータの角度が固定されたマルチロータ機を考察してきたが，今年度は新たに固定翼機とマルチロータ機双方の運動特性を実現できるハイブリッド型マルチロータ機を提案した．提案した機体は，ロータ角度を傾けるための追加アクチュエータを必要としないため，より小型で軽量な機体を作成できるという利点がある．この機体提案に際しては，良好な運動性能を実現するためのロータ配置などを検討した．本機体の制御手法は，以下の(2)において検討した．
つぎに，(2)に関して，昨年度同様にマルチリンク型の可変構造ドローンに対して，安定飛行が可能な形状を取りながら所望の形状に変形させる手法を提案した．特に，オフラインで計算を実施する軌道計画手法を改善し，より多様な種類のマルチリンク型可変構造ドローンに適用できるようにした．本研究成果は，国際学術雑誌に採択された．さらに，(1)において述べたハイブリッド型マルチロータ機の制御手法も新たに提案した．特に，機体前方に設置されたロータ角度をどのように制御すれば，安定かつ効率的な飛行ができるかを検討した．本成果は，国際会議にて発表予定である．
最後に，(3)に関しては，複数ドローンでの物資運搬や環境モニタリングといったタスクを例にして，その制御手法と機体の構造を考察した．また，昨年度に引き続き，ドローン同士の衝突回避といった制御手法も検討した． -
動的環境に適用可能な３次元分散協調型視覚環境モニタリングシステムの構築
Grant number：16J07893 2016.4 - 2019.3
日本学術振興会 科学研究費助成事業 特別研究員奨励費
舩田 陸
Authorship：Principal investigator
Grant amount：\1900000 （ Direct Cost: \1900000 ）
本研究では，位置や姿勢・ズーム倍率が制御可能な複数の視覚センサを用いた，環境モニタリング手法の構築を目的としている．その達成のため，2018年度はジョージア工科大学Magnus Egerstedt教授の研究室に滞在した．本滞在を通じて，視覚センサを搭載した複数台のクアッドコプターの位置とズーム倍率を協調制御することで，効率的なモニタリングを達成する手法を提案した．以下に詳述する．
まず，本研究では（Ⅰ）環境中の重要領域を高解像度で捕捉すること，（Ⅱ）視野の重複を避けて，広範囲をモニタリングすること，（Ⅲ）クアッドコプターの視野に囲まれた領域に未監視領域ができないようにすることの三つを同時に達成することを目指した．ここで目的（Ⅱ）を達成しようとすると，各クアッドコプターは互いの視野が重ならないようにするため，視野間に未監視領域が発生して目的（Ⅲ）が達成できない．この視野間の未監視領域は，目的（Ⅰ）で各クアッドコプターが重要領域を捕捉しようとすることを踏まえると，重要領域に発生することが多い．そのため，目的（Ⅲ）が満たされないとモニタリング性能が著しく劣化してしまう．一方で，目的（Ⅱ）と（Ⅲ）は相反する目的であり，従来手法だとこれら全ての目的を達成することは困難であった．
そこで，研究員がこれまでの研究で進めてきた視覚環境モニタリングに関する知見と滞在先研究室が理論構築を推し進めている「制約条件に基づく制御手法」を融合させることで上記の目的全てを達成させることを図った．具体的には，目的（Ⅰ）と目的（Ⅱ）の達成度を示す評価指標を最適化するための入力を，制約条件として定式化した目的（Ⅲ）を満たすように最小限修正するという意味合いの最適化問題を解き，その解を各クアッドコプターへ入力した．以上の成果をロボティクス分野における国際会議に投稿し，採録が決定された．