Tomohiro Yanao 研究室

本研究室では、宇宙機の姿勢制御と運動計画に関する研究を行っています。研究の中心的な課題は、燃料を消費しない方法で宇宙機の向きや姿勢を自由に変えることをいかに実現するかという点です。対象とする宇宙機は、太陽帆、ロボットアーム搭載の宇宙ロボット、回転する部材を備えたジャイロスタットなど、複数の可動部を持つ複雑なシステムです。これらのシステムでは、内部の部品を動かすことで全体の姿勢が変わるという連動関係が存在し、この原理を活用することが重要になります。 手法としては、深層強化学習（特に Soft Actor Critic や Proximal Policy Optimization といったアルゴリズム）の適用と、位相空間における幾何学的な構造（不変多様体やゲージ場）の理論的解析を組み合わせています。深層強化学習により、複雑な運動パターンを自動的に探索・最適化し、幾何学的解析により、その背後にある物理的原理を理解することで、より効率的で堅牢な制御を実現しています。 主要な成果として、宇宙ロボットの可動部を計画的に動かすことで、外部からのトルクなしに姿勢を大きく変える方法を確立しました。また太陽帆では、制御ブームと制御翼の連動運動により、少ないエネルギーで高精度な姿勢制御を達成しています。さらに、月への低エネルギー転移軌道の最短化設計など、軌道力学の分野にも手法を応用しています。