会津大学先端情報科学研究センター
ロボット情報工学クラスター（ARC-Robot）
https://sites.google.com/view/caist-arc-robot/top-page
目標: Cyber-Physical System上でのロボットの開発・運用を目指して
CYBER SPACE
収集/蓄積モデル/学習

Society 5.0 = データ主導型「超スマート社会」

判断/制御

分析/推測

●
●

既存のロボット = 現場でプログラムによって動くだけ ス
マートなロボット = 環境を知覚し、現場で多くの人 やロボットと協調しながら、タスクを自律的に選択し て動作す
る

ROBOTS
観測●

モノづくりとコトづくりを同時に行う手法の確立が必要●

情報の適切な取り回し手法の確立が必要

行動結果
/影響

福島県 産学連携ロボット研究開発支援事業
Stage III (AY2021-2023) で実施

PHYSICAL SPACE

課題2: Cyber-Physical Systemとクラウドによるデータ管理基盤の開発

課題1: 参照アーキテクチャによる抽象モデルの開発
Cyber Workspace / Cloud Data Integration

Architecture

Integration Example

課題1のクラウドによる実装に向けて- 通信技術及びプロトコルの開発と性能評価 (MQTT, Pub-Sub)- Robotics Data Repository: 疎な結合を行う多段DBシステムの 構
築- 自律移動ロボットシステム等を用いた実証実験

課題4: Cyber-Physical System上での多体ロボットの運用に対する研究開発

課題3: CyberとPhysicalを繋ぐ環境計測及び空間知形成のための手法の開発
Velodyne
VLPZEDステレ
32C
オ カメラ

IMU
(3DM-GX25)

Velody
ne
VLP16

バッテリー

LIDAR点群データによる 不整地での3次元地図

External Sensor Integration (LiDAR & Camera)

AI based recognition
Layer based cost map

ロボットに 通知推定位置を算出
外部センサーから算出したテーブルの位置

地図上のテーブル位置

統合ズ レが発生

2次元格子地図

Distributed UTM System Design

ロボットシステムの『疎結合』による多体同時制御・運用- 中央集権・中央指示型のロボットシステムの研究（小型サービスロボット向け）- マップのレイヤー化による変化検知と多体への対応- 分散DB・ネゴシエーション型のロボットシステムの研究→ UAV用管制システム (UTM)の疎結合化

カメラキャプチャー
図5 地図統合概要

Robot and Environmental Sensor Integration on Cloud

ターゲット: サービスロボット (運搬、スマートビル、災害対応), 移動ロボット (UGV, UAV)
災害対応
ローバー

屋外計測群ドローン
ロボット
セキュリティ

屋内サービスロボット
屋外サービスロボット
災害対応
アームロボット
屋内サービスロボット

環境計測ドローン

5

プラント用ロボット

ドローン
隊列フライト会津大学先端情報科学研究センター
ロボット情報工学クラスター（ARC-Robot）
https://sites.google.com/view/caist-arc-robot/top-page
メンバーと研究内容: 会津大学と会津大学ﾛﾎﾞｯﾄﾃｽﾄﾌｨｰﾙﾄﾞ研究ｾﾝﾀｰ(南相馬RTF)で活動
矢口 勇一 – サブリーダー

成瀬 継太郎 – リーダー
ロボット工学講座 教授
Keitaro Naruse, Professor
興味分野:CPS, デジタルツイン, 開発標準化(1) デジタルツインによるロボットシステム構築 手法の研究と標準化(2) ロボットデータレイク

ロボット工学講座 上級准教授
Yuichi Yaguchi, Senior Associate Professor
興味分野: 無人航空機の多体運用(1) 自律分散型UTMシステムの研究開発(2) UAVによる多体を用いた観測システムの研究(3) UAVの耐空性セキュリティ手法の研究

Robot Data Repository and Digital Twin Architecture

Autonomous Distributed UTM System Design

An Example for Digital Twin Cloud Robot System

渡部 有隆

ジャイヤラトナ イスル

データベースシステム学講座 上級准教授

プロジェクト研究員
H. M. Isuru N. Jayarathne, Project Researcher

Yutaka Watanobe, Senior Associate Professor

興味分野: 自動コード生成、自動システム化(1) オントロジーを利用したロボットデータの 自動マッシュアップ(2) タスクに対する自動コード生成
Sc e nari os /R e q ui re m ents

興味分野: レイヤー分け3D空間地図の研究(1) 静的/準静的/動的物体のクラスタリング(2) シミュレーション上で行う強化学習による
UGVの動作獲得

Robot Modeling Language /Ontology

Gathe rer/Crawler

DBBRRTDD
BRTTC
CC

Dividing of Area Coverage Flight Path

Schem
e

Transforme r/ I nte grator

U nstructured
Data
KV
S

R DB

SchemeProcessing

2 nd DB

Learning / AI
Dynamics

MongoD
B

Middleware

Structure d
Data

Image

1 st DBRT-

PostgreSQ
L

Data
Lake

Fluentd
HadoopA nalyzer /Se arc her

DDBBRRT
DBR
TCCTC
RT-Middleware
Image
ProcessingA PI / Doc ume nt

Learning / AI

Spring Framework / Play Framework

Query Language
Visualizationreuse

W WW

send raw data
Envi ronme nt

Robot System / Sensor / Human / Simulator
developMiddleware

openComponen
tsDataHardware

Document

Fusion DB System for Robot Data Repository

2D Line of Sight Graph

AI Based Object Detection Architecture for IoRT

Robot Simulation

3D Layered Point Cloud

シリウィーラ アキラ

山田 竜平 - 南相馬RTF

プロジェクト研究員
T. H. Akila S. Siriweera , Project Researcher

復興支援センター 准教授
Ryuhei Yamada, Associate Professor

興味分野: ロボットシステムの自動生成・制御

興味分野: LiDAR-CameraフュージョンとSLAM(1) データフュージョンによる不整地環境での3次元地図生成の研究(2) ロボットクラウドと連携した遠隔地での ロボット自律移動の研究(1)参照アーキテクチャの自動生成(2)不確定性を持つタスクの実行順序・物理配置
計画の自動化
Velodyne
VLP32CZEDステレVelody
オ カメラ
neVLP16
Reference Architecture for Unified Architectural
Framework (UAF) for Heterogeneous Cloud-Robotics

System Architecture : Framework for Industrial ECB

Engineering Field
Acquisition

Multi-stage

Distribution

IMU(3DM-GX25)•バッテリー

LIDAR点群データによる不整地での3次元地図

LiDAR SLAM for less texture•C a lib ration
Pa r a meter ForF us i o n Ma pCalibrati o nforGPS/O d o met er••Ima ge/Movie
Meta Sea r chLocal
Origin/Glo ba lOrigin•

Algorithms(L O AM, O R BSL AM)

Research Fie ld•

Algorithms(Ma p pinga nd Indexing )••Us e case a ndscenari oSys t em design
feedb ack from“ s ing le units ys t em”

Cloud based 3D measurement system

関連プロジェクト・委員会等
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復興知プロジェクト (2018-2025, 全教員) - 南相馬における若手人材育成と研究機関及び産学連携
Robot Research Initiative (2015-現在, 成瀬, 屋代, 矢口) – ロボットにおける開発や通信の標準化の検討
NEDO DRESS PROJECT (2019-2022, 矢口) - 無人航空機の性能評価基準の検討/セキュリティ
NEDO ReAMo PROJECT (2022-2025, 矢口) - 空飛ぶクルマ、無人航空機の性能評価基準の検討/キュリティ, 無人航空管制
JUTM 国際標準・エコシステムWG (2020-, 矢口) – ISO TC20/SC16 WG4 (航空管制), WG8 (カウンターUAS)を含めた国際標準化及び運航管理基準の検討
共同研究• JAEA, 3次元復元技術 (成瀬)
• クフウシヤ, 3次元認識と移動ロボット (山田)• 福島三技協, 東日本計算センター, 風力発電所アース点検システム (2021-2023, 矢口)• 福島災害対応訓練機構, 東日本計算センター, 災害対応ロボットシステム（地上・空中）の開発 (2020-2022, 矢口)

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