🔄 第03章：FSM状態設計と遷移戦略

Chapter 03: FSM State Design and Transition Strategy

本章では、AITL-Hアーキテクチャにおける本能層（Instinct Layer）としてのFSM（有限状態機械）の設計戦略を解説します。
FSMは、LLMからの命令やセンサ入力に応じて行動状態を管理し、PID制御の目標値を動的に切り替えます。

1. 🧠 FSMの役割とは / Role of FSM

• 系の状態（idle, move, avoid, turn_left, turn_right）を明確に定義
• 外部イベント（コマンドやセンサ値）に応じた状態遷移
• 各状態で出力（目標速度・角度など）を制御層へ通知

2. 🧩 状態とイベントの定義（例） / States & Events Example

3. 🧾 遷移表と設定ファイル構造 / Transition Table & Config Structure

PoCでは、FSM構造を外部YAMLで定義し、柔軟に変更可能としています。

initial_state: idle
states:
  idle:
    on_event:
      start: move
  move:
    on_event:
      stop: idle
      obstacle_detected: avoid
  avoid:
    on_event:
      cleared: move
  turn_left:
    on_event:
      stop: idle

4. 🔧 実行構成との連携（PoC制御ループ） / Integration with PoC Control Loop

FSMは fsm_engine.py により制御され、PoCの run_main.py から制御ループ内で呼び出されます。

fsm = FSMEngine(config_path="fsm_config.yaml")

while True:
    command = uart.receive()
    fsm.handle_event(command)
    speed, angle = fsm.get_output()
    pwm = pid.compute(speed, sensor.read())

5. 🔄 今後の拡張と知能統合 / Future Extensions

• 状態・遷移構成をLLMが自動生成・修復（自己適応的FSM）
• 状態ごとのPIDゲイン切り替えによる状態依存制御
• 強化学習による報酬最大化型遷移戦略

🔚 まとめ / Summary

FSMはPoCの「本能層」として、決定的かつ高速な状態制御を担います。
fsm_config.yamlによる構成記述を活用し、LLM・PIDとの分離設計により柔軟で拡張性の高い制御を実現します。

図3-1：FSM状態遷移図 / Figure 3-1: FSM State Transition Diagram

stateDiagram-v2
    [*] --> idle
    idle --> move : start
    move --> idle : stop
    move --> avoid : obstacle_detected
    avoid --> move : cleared
    move --> turn_left : turn_left
    move --> turn_right : turn_right
    turn_left --> idle : stop
    turn_right --> idle : stop

📝 ライセンス / License

• Code: MIT
• Text: CC BY 4.0
• Figures: CC BY-NC 4.0
  （詳細は Docs Index のライセンス表 / License Table in Docs Index を参照）

🔗 ナビゲーション / Navigation

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