• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

神経回路モデルと身体バブリングを用いた道具身体化による道具使用

Research Project

Project/Area Number 15J12683
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Intelligent robotics
Research InstitutionWaseda University

Principal Investigator

高橋 城志  早稲田大学, 理工学術院, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2015-04-24 – 2017-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2016)
Budget Amount *help
¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Fiscal Year 2016: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2015: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywords道具身体化 / モーターバブリング / Recurrent neural network / Deep learning
Outline of Annual Research Achievements

本特別研究員は道具身体化を利用して,ロボットに道具を使用させる研究を行っている.道具身体化とは,人間が道具を使用しているときに,その先は身体感覚が拡張されて知覚される現象のことである.当初の年次計画を完了し,より発展させた研究を実施した.
具体的には,道具身体化モデルの発展として,これまでの道具使用の研究では道具を把持した状態から始めていたが,道具の把持の必要性・位置を含めてロボット自身が判断して,道具を使用することが可能となった.
Soft Robotの動作学習の発展として,事前にモーターバブリングを行い,その後に目標とするタスクを行うことで,効率,及び,汎化性能が向上することを,複数の7自由度ロボット(シミュレーション,及び,実際のロボットであるPR2)で,有効性を示した.さらに,教師あり学習と強化学習を組み合わせることで,ロボットが自分の身体に適した動作を学習する方法を提案した.さらに,目標とするタスクを教師あり学習で学習後,強化学習でロボットの身体に適した動作を獲得する方法を提案・検証.その結果,強化学習の課題であった,試行回数が多いという問題を解決.そのほかに,手先座標の代わりに,ロボットの視覚から獲得されるカメラ画像で学習する方法を提案・検証.外乱・環境変化に強い雅俗特徴量の獲得として,De-convolutional neural network (DCNN)を利用.その結果,学習していない状況下での汎化性能の向上を確認した.
これら研究成果は,機械学習を利用したロボットの動作生成手法の応用・発展に貢献するものであり,学術的,技術的に大きな意義を有するばかりではなく,今後ニーズが増大する多自由度,柔軟関節,高次元センサを有するロボットの制御手法の確立,及び,関連するロボット工学分野の発展に大きく貢献するものである.

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • Research Products

    (36 results)

All 2017 2016 2015 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (23 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 2 results) Remarks (8 results)

  • [Int'l Joint Research] ミュンヘン工科大学(ドイツ)

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Int'l Joint Research] Technical University of Munich(ドイツ)

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Journal Article] Tool-body Assimilation Model Considering Grasping Motion through Deep Learning2017

    • Author(s)
      Kuniyuki Takahashi, Kitae Kim, Tetsuya Ogata, and Shigeki Sugano
    • Journal Title

      Robotics and Autonomous Systems

      Volume: 91 Pages: 115-127

    • DOI

      10.1016/j.robot.2017.01.002

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Body Model Transition by Tool Grasping During Motor Babbling using Deep Learning and RNN2016

    • Author(s)
      Kuniyuki Takahashi, Hadi Tjandra, Tetsuya Ogata, Shigeki Sugano
    • Journal Title

      International Conference on Artificial Neural Networks

      Volume: ICANN2016 Pages: 166-174

    • DOI

      10.1007/978-3-319-44778-0_20

    • ISBN
      9783319447773, 9783319447780
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Efficient Motor Babbling Using Variance Predictions from a Recurrent Neural Network2015

    • Author(s)
      Kuniyuki Takahashi, Kanata Suzuki, Tetsuya Ogata, Hadi Tjandra and Shigeki Sugano
    • Journal Title

      Lecture Notes in Computer Science

      Volume: 9491 Pages: 26-33

    • DOI

      10.1007/978-3-319-26555-1_4

    • ISBN
      9783319265544, 9783319265551
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] 画像を用いたディープラーニングを利用した柔軟関節ロボットのダイナミックな動作学習2017

    • Author(s)
      呉雨恒,高橋城志,山田浩貴,金杞泰,尾形哲也,菅野重樹
    • Organizer
      情報処理学会 第79回全国大会 (IPSJ2017)
    • Place of Presentation
      愛知
    • Year and Date
      2017-03-16
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 多自由度柔軟関節ロボットのためのモーターバブリングを用いた効率的な動的動作の学習2016

    • Author(s)
      高橋城志,尾形哲也,中西淳,Gordon Cheng,菅野重樹
    • Organizer
      第17回計測自動制御学会システム・インテグレーション部門講演会(SI 2016)
    • Place of Presentation
      北海道
    • Year and Date
      2016-12-15
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Deep Learningによる把持動作を考慮した道具身体化モデルの学習と動作生成2016

    • Author(s)
      金杞泰,高橋城志,尾形哲也,菅野重樹
    • Organizer
      第17回計測自動制御学会システム・インテグレーション部門講演会(SI 2016)
    • Place of Presentation
      北海道
    • Year and Date
      2016-12-15
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Deep Learningによるロボット道具使用のための把持を考慮した道具身体化モデル2016

    • Author(s)
      金杞泰,高橋城志,尾形哲也,菅野重樹
    • Organizer
      第34回日本ロボット学会 学術講演会 (RSJ2016)
    • Place of Presentation
      山形
    • Year and Date
      2016-09-07
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Wizard of Ozと深層学習によるロボットの柔軟物折り畳み作業2016

    • Author(s)
      陽品駒,佐々木一磨,鈴木彼方,加瀬敬唯,高橋城志,菅野重樹,尾形哲也
    • Organizer
      第34回日本ロボット学会 学術講演会 (RSJ2016)
    • Place of Presentation
      山形
    • Year and Date
      2016-09-07
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] ディープニューラルネットワークとリカレントニューラルネットワークによる把持位置を考慮した道具使用モデル2016

    • Author(s)
      金杞泰,高橋城志,Hadi Tjandra,尾形哲也,菅野重樹
    • Organizer
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会 (ROBOMEC2016)
    • Place of Presentation
      神奈川
    • Year and Date
      2016-06-08
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 道具機能表現を分類するための道具身体化モデルの転移学習2016

    • Author(s)
      山田浩貴,下栗逸爾,高橋城志,Hadi Tjandra,菅野重樹,尾形哲也
    • Organizer
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会 (ROBOMEC2016)
    • Place of Presentation
      神奈川
    • Year and Date
      2016-06-08
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] CNNによる二次元物体画像から実ロボットでの把持動作生成2016

    • Author(s)
      鈴木彼方,新古眞純,陽品駒,高橋城志,菅野重樹,尾形哲也
    • Organizer
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会 (ROBOMEC2016)
    • Place of Presentation
      神奈川
    • Year and Date
      2016-06-08
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] ディープニューラルネットワークとリカレントニューラルネットワークによる把持位置を考慮した道具使用モデル2016

    • Author(s)
      金杞泰,高橋城志,Hadi Tjandra,尾形哲也,菅野重樹
    • Organizer
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会 (ROBOMEC2016)
    • Place of Presentation
      横浜
    • Year and Date
      2016-06-08
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 道具機能表現を分類するための道具身体化モデルの転移学習2016

    • Author(s)
      山田浩貴,下栗逸爾,高橋城志,Hadi Tjandra,菅野重樹,尾形哲也
    • Organizer
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会 (ROBOMEC2016)
    • Place of Presentation
      横浜
    • Year and Date
      2016-06-08
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] CNNによる二次元物体画像から実ロボットでの把持動作生成2016

    • Author(s)
      鈴木彼方,新古眞純,陽品駒,高橋城志,菅野重樹,尾形哲也
    • Organizer
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会 (ROBOMEC2016)
    • Place of Presentation
      横浜
    • Year and Date
      2016-06-08
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] モーターバブリングと神経回路モデルを用いた道具身体化〜複数道具把持動作による身体遷移過程の学習と生成〜2016

    • Author(s)
      金杞泰,高橋城志,Hadi Tjandra,尾形哲也,菅野重樹
    • Organizer
      情報処理学会 第78回全国大会 (IPSJ2016)
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2016-03-10
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 深層学習を用いた多自由度ロボットによる柔軟物の折り畳み動作生成2016

    • Author(s)
      鈴木彼方,高橋城志,Gordon Cheng,尾形哲也
    • Organizer
      情報処理学会 第78回全国大会 (IPSJ2016)
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2016-03-10
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 力学系学習木による効率的な学習のための階層性を利用した入力ベクトル決定法2016

    • Author(s)
      濱翔平,平井諒,高橋城志,山田浩貴,尾形哲也,菅野重樹,金天海
    • Organizer
      情報処理学会 第78回全国大会 (IPSJ2016)
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2016-03-10
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] ロボットを用いた身体モデル変調による道具身体化モデル〜道具把持動作による身体遷移過程の学習と動作生成〜2015

    • Author(s)
      Hadi Tjandra,高橋城志,尾形哲也,菅野重樹
    • Organizer
      第16回計測自動制御学会システム・インテグレーション部門講演会(SI 2015)
    • Place of Presentation
      名古屋
    • Year and Date
      2015-12-14
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Effective Motion Learning for a Flexible-Joint Robot using Motor Babbling2015

    • Author(s)
      Kuniyuki Takahashi, Tetsuya Ogata, Hiroki Yamada, Hadi Tjandra, Shigeki Sugano
    • Organizer
      2015 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems(IROS2015)
    • Place of Presentation
      Hamburg, Germany
    • Year and Date
      2015-09-28
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Neural Network based Model for Visual-motor Integration Learning of Robot's Drawing Behavior: Association of a Drawing Motion from a Drawn Image2015

    • Author(s)
      Kazuma Sasaki, Hadi Tjandra, Kuniaki Noda, Kuniyuki Takahashi, Tetsuya Ogata
    • Organizer
      2015 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems(IROS2015)
    • Place of Presentation
      Hamburg, Germany
    • Year and Date
      2015-09-28
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Dynamic Motion Learning for a Flexible-Joint Robot using Active-Passive Motor Babbling2015

    • Author(s)
      Kuniyuki Takahashi, Tetsuya Ogata, Shigeki Sugano, Gordon Cheng
    • Organizer
      第33回日本ロボット学会 学術講演会 (RSJ2015)
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2015-09-03
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 受動的な動作を含むモータバブリングによる柔軟関節を有するロボットの動作学習2015

    • Author(s)
      山田浩貴,高橋城志,尾形哲也,Hadi Tjandra,菅野重樹
    • Organizer
      第33回日本ロボット学会 学術講演会 (RSJ2015)
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2015-09-03
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] RTC による深層学習モデルと柔軟関節ロボットの統合 〜道具身体化モデルの学習データ収集と動作実現〜2015

    • Author(s)
      陽品駒,高橋城志,尾形哲也,菅祐樹,菅野重樹
    • Organizer
      第33回日本ロボット学会 学術講演会 (RSJ2015)
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2015-09-03
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Motion Learning for a Flexible-Joint Robot using Active-Passive Motor Babbling2015

    • Author(s)
      Kuniyuki Takahashi, Tetsuya Ogata, Shigeki Sugano, Gordon Cheng
    • Organizer
      French-Japanese-German Workshop on Human Centric Robotics
    • Place of Presentation
      Munich, Germany
    • Year and Date
      2015-06-09
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 再帰神経回路モデルによる分散予測を用いた柔軟関節ロボットの身体ダイナミクスの探索2015

    • Author(s)
      鈴木彼方,高橋城志,Hadi Tjandra,村田真悟,菅野重樹,尾形哲也
    • Organizer
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会 (ROBOMEC2015)
    • Place of Presentation
      京都
    • Year and Date
      2015-05-17
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Effective Motion Learning of Flexible Joint Robot with Motor Babbling2015

    • Author(s)
      Kuniyuki Takahashi
    • Organizer
      None
    • Place of Presentation
      Munich, Germany
    • Year and Date
      2015-04-08
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Invited
  • [Remarks] 個人ページ

    • URL

      https://sites.google.com/site/kuniyukitakahashi/

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Remarks] 所属研究室ページ

    • URL

      http://www.sugano.mech.waseda.ac.jp/jp/

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Remarks] 共同研究室ページ

    • URL

      http://ogata-lab.jp/ja/

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Remarks] 海外共同研究室ページ

    • URL

      http://www.ics.ei.tum.de/index.php?id=6&L=1

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Remarks] 研究者(高橋城志)のホームページ

    • URL

      https://sites.google.com/site/kuniyukitakahashi/english-page

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Remarks] 早稲田大学 菅野重樹研究室のホームページ

    • URL

      http://www.sugano.mech.waseda.ac.jp/

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Remarks] ICS, Technical University of Munichのホームページ

    • URL

      http://www.ics.ei.tum.de/en/home/

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Remarks] 早稲田大学 尾形哲也研究室のホームページ

    • URL

      http://ogata-lab.jp/

    • Related Report
      2015 Annual Research Report

URL: 

Published: 2015-11-26   Modified: 2024-03-26  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi