実環境反映空間での注意操作性評価によるヒューマノイドの未知遠隔環境自律行動実現法

• Project/Area Number: 15J07023
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Intelligent robotics
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 室岡 雅樹 東京大学, 情報理工学系研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2015-04-24 – 2018-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000); Fiscal Year 2017: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2016: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2015: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: ヒューマノイドロボット / 未知遠隔環境自律行動 / マニピュレーション計画 / マニピュレーションパラメータ推定 / マニピュレーション / 状態推定 / 三次元視覚認識 / 深層学習 / 動作計画 / 物体物理特性推定 / 自律システム / 遠隔操縦 / 動力学シミュレータ

Outline of Annual Research Achievements

本年度は，３年間の研究期間の最終年度として，これまでに構築した要素技術を統合した試行獲得型マニピュレーションの枠組みを考案し，ロボットが未知遠隔環境で自律的にタスクを行うための最終的な統合システムを構築した．具体的には，ロボットの行動が力の釣り合いや接触拘束などの実世界の物理法則と照合して整合性がとれているかを数値最適化手法によって定量的に評価する物理的整合性推論を基盤として，昨年度までに開発した物体操作計画，物体力学特性推定，物体位置姿勢認識の手法を再定義することで，各種法をロボットによる物理的意味理解という側面から捉え直し汎用性を向上させた．未知遠隔環境での自律行動にあたっては，周囲の環境や物体の特性を事前に知ることのできない点が問題となるが，本研究では，これらの特性の確信度分布をロボットが保持しセンサ情報に基づいて更新することで，状況を確定的に捉えられない場合でも試行錯誤を経て自律的にタスクを実現するシステムが構築された．各要素技術の妥当性をシミュレーション上での二次元マニピュレーション例において検証した後に等身大ヒューマノイド実機を用いた統合実験を行った．この実験により，教示学習，対人協調作業，道具利用などの高度なスキルを伴うマニピュレーションタスクが，未知遠隔環境を想定した特性未知物体を対象とした場合でも提案システムによって実現されることが確認された．以上のことから，物理的整合性推論を基盤とする試行獲得型自律行動によって，ロボットによる未知遠隔環境での行動可能性が拡張されたと結論付けることができる．

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Global Planning of Whole-body Manipulation by Humanoid Robot based on Transition Graph of Object Motion and Contact Switching (2017)
  • Author(s): Masaki Murooka, Ryohei Ueda, Shunichi Nozawa, Yohei Kakiuchi, Kei Okada, Masayuki Inaba
  • Journal Title: Advanced Robotics Volume: 31 Pages: 322-340
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Whole-body Pushing Manipulation of Large and Heavy Objects by Life-sized Humanoidbased on Contact Posture Planning and Online Footstep Modification (2016)
  • Author(s): 室岡雅樹, 植田亮平, 野沢峻一, 垣内洋平, 岡田慧, 稲葉雅幸
  • Journal Title: Journal of the Robotics Society of Japan Volume: 34 Issue: 7 Pages: 448-457
  • DOI: 10.7210/jrsj.34.448
  • NAID: 130005598527
  • ISSN: 0289-1824, 1884-7145
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Simultaneous planning and estimation based on physics reasoning in robot manipulation (2018)
  • Author(s): Masaki Murooka, Shunichi Nozawa, Masahiro Bando, Iori Yanokura, Kei Okada, Masayuki Inaba
  • Organizer: 2018 IEEE International Conference on Robotics and Automation
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Feasibility evaluation of object manipulation by a humanoid robot based on recursive estimation of the object’s physical properties (2017)
  • Author(s): Masaki Murooka, Shunichi Nozawa, Yohei Kakiuchi, Kei Okada, Masayuki Inaba
  • Organizer: 2017 IEEE International Conference on Robotics and Automation
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ロボットマニピュレーションにおける画像内物体の深層学習による運動予測 (2017)
  • Author(s): 室岡雅樹, 二井谷勇佑, 和田健太郎, 野沢峻一, 垣内洋平, 岡田慧, 稲葉雅幸
  • Organizer: 2017年度人工知能学会全国大会（第31回）
• [Presentation] 等身大ヒューマノイドによる物体物理特性逐次推定に基づく大型重量物操作行動オンライン計画法 (2016)
  • Author(s): 室岡 雅樹, 野沢 峻一, 垣内洋平, 岡田 慧, 稲葉 雅幸
  • Organizer: 第34回日本ロボット学会学術講演会
  • Place of Presentation: 山形大学小白川キャンパス（山形県山形市）
  • Year and Date: 2016-09-07
• [Presentation] Planning and Execution of Groping Behavior for Contact Sensor based Manipulation in an Unknown Environment (2016)
  • Author(s): Masaki Murooka, Ryohei Ueda, Shunichi Nozawa, Yohei Kakiuchi, Kei Okada, Masayuki Inaba
  • Organizer: 2016 IEEE International Conference on Robotics and Automation
  • Place of Presentation: スウェーデン，ストックホルム
  • Year and Date: 2016-05-16
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 力覚情報による環境モデリングと試行動作計画に基づいた未知環境手探り行動の実現法 (2015)
  • Author(s): 室岡 雅樹, 植田 亮平, 野沢 峻一, 垣内 洋平, 岡田 慧, 稲葉 雅幸
  • Organizer: 第16回SICEシステムインテグレーション部門講演会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場（愛知県名古屋市）
  • Year and Date: 2015-12-14
• [Presentation] Whole-body Holding Manipulation by Humanoid Robot based on Transition Graph of Object Motion and Contact (2015)
  • Author(s): Masaki Murooka, Yuto Inagaki, Ryohei Ueda, Shunichi Nozawa, Yohei Kakiuchi, Kei Okada, Masayuki Inaba
  • Organizer: 2015 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems
  • Place of Presentation: ドイツ，ハンブルグ
  • Year and Date: 2015-09-28
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 全身接触押し動作生成と運搬戦略事前評価に基づく等身大ヒューマノイドによる重量物運搬行動の実現法 (2015)
  • Author(s): 室岡 雅樹, 野沢 峻一, 垣内洋平, 岡田 慧, 稲葉 雅幸
  • Organizer: 第33回日本ロボット学会学術講演会
  • Place of Presentation: 東京電機大学 東京千住キャンパス（東京都足立区）
  • Year and Date: 2015-09-03
• [Presentation] 物体姿勢・把持接触グラフに基づく双腕ロボットによる全身接触抱え上げ操作の動作計画法 (2015)
  • Author(s): 室岡 雅樹, 稲垣 祐人, 植田 亮平, 野沢 峻一, 垣内洋平, 岡田 慧, 稲葉 雅幸
  • Organizer: 第33回日本ロボット学会学術講演会
  • Place of Presentation: 東京電機大学 東京千住キャンパス（東京都足立区）
  • Year and Date: 2015-09-03
• [Presentation] 手動修正可能な自律認識行動システムによる未知遠隔環境下での全身マニピュレーション実現法 (2015)
  • Author(s): 室岡 雅樹, 小原 由羽, 植田 亮平, 野沢 峻一, 垣内洋平, 岡田 慧, 稲葉 雅幸
  • Organizer: 第33回日本ロボット学会学術講演会
  • Place of Presentation: 東京電機大学 東京千住キャンパス（東京都足立区）
  • Year and Date: 2015-09-03
• [Presentation] Whole-body Pushing Manipulation with Contact Posture Planning of Large and Heavy Object for Humanoid Robot (2015)
  • Author(s): Masaki Murooka, Shunichi Nozawa, Yohei Kakiuchi, Kei Okada, Masayuki Inaba
  • Organizer: 2015 IEEE International Conference on Robotics and Automation
  • Place of Presentation: アメリカ，シアトル
  • Year and Date: 2015-05-26
  • Int'l Joint Research