人間とロボットの相互学習系におけるインタラクションの創発・発達に関する研究

• Project/Area Number: 16016252
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 尾形 哲也 京都大学, 情報学研究科, 助教授 (00318768)
• Project Period (FY): 2004 – 2005
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2005)
• Budget Amount: ¥14,500,000 (Direct Cost: ¥14,500,000); Fiscal Year 2005: ¥7,500,000 (Direct Cost: ¥7,500,000); Fiscal Year 2004: ¥7,000,000 (Direct Cost: ¥7,000,000)
• Keywords: RNNPB / 能動知覚 / 擬似シンボル / プリミティブ / 追加学習 / 人間機械協調 / 記号接地問題

Research Abstract

実ロボットシステムにおいて従来のパターン認識技術(状況分類)は、その行動生成に直接役に立たない。本研究では認識を"対象の挙動を予測する行為"として捉える立場をとり、これに関する実験研究を行った。具体的には、感覚運動時系列情報(ダイナミクス)に基づく分節化表現(プリミティブ)に着目し、ロボットが実世界で獲得するプリミティブ表現の分析を行った。
学習・認識・生成を同時に行う手法として、パラメータ付再帰結合神経回路モデル(RNNPB)を利用した。RNNPBは複数のプリミティブを自己組織的に獲得し、その切り替えをパラメータにより制御する予測学習器である。
(1)ロボットによるダイナミクス規範能動知覚:
RNNPBによる物体能動知覚機能をロボットRobovie-IIsに導入した。対象への接触時に生じる音、動き、圧力、モータ関節角度のダイナミクスをRNNPBのパラメータ空間に表現させた。20種類以上の物体をパラメータ空間でクラスタリングが可能であること、さらに未知物体のクラスタリングも可能であることを確認した。
(2)ロボットによる擬似シンボル生成とその構造・解釈:
ロボットと人間による卓上物体の協調移動を対象に、RNNPBが獲得するプリミティブの解析を行った。モータ関節角度と物体位置情報を観測させ、RNNPBのパラメータを閾値処理することにより擬似シンボルを生成した。実験の結果、パラメータ数に応じた擬似シンボルを生成可能であることが確認された。
提案した擬似シンボルは"ロボットが自ら生成・利用できる"点で有効であるが、タスクが時間的に変化していく場合は対応しきれない。今後追加学習&汎化を可能とする枠組みを考慮する必要がある。また現時点の擬似シンボルは感覚運動ダイナミクスのアトラクターの境界条件にすぎない。今後、文法・論理構造など自然言語との関係をより詳細に検討していく必要がある。

Research Products

• [Journal Article] Extracting Multi-Modal Dynamics of Objects using RNNPB (2005)
  • Author(s): T.Ogata, H.Ohba, K.Komatani, J.Tani, H.G.Okuno
  • Journal Title: Journal of Robotics and Mechatronics 17・6 Pages: 681-688
• [Journal Article] Open-end Human-Robot Interaction from the Dynamical Systems Perspective -Mutual Adaptation and Incremental Learning (2005)
  • Author(s): T.Ogata, S.Sugano, J.Tani
  • Journal Title: Advanced Robotics, VSP and Robotics Society of Japan 19・6 Pages: 651-670
  • NAID: 10016629281
• [Journal Article] Acquisition of Motion Primitives of Robot in Human-Navigation Task -Towards Human Robot Interaction based on 'Quasi-Symbol' (2005)
  • Author(s): T.Ogata, S.Sugano, J.Tani
  • Journal Title: 人工知能学会論文誌 20・3 Pages: 188-196
  • NAID: 10022005191
• [Journal Article] Extracting Mult-Modal Dynamics of Objects using RNNPB (2005)
  • Author(s): T.Ogata, H.Ohba, K.Komatani, J.Tani, H.G.Okuno
  • Journal Title: Proc.of IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS 2005) Pages: 160-165
• [Journal Article] RNNPBによるマルチモーダルダイナミクス表現に基づいたヒューマノイドの物体能動知覚 (2005)
  • Author(s): 尾形哲也, 大庭隼人, 谷淳, 駒谷和範, 奥乃博
  • Journal Title: 第23回日本ロボット学会学術講演会論文集
• [Journal Article] Acquisition of Motion Primitives of Robot in Human-Navigation Task -Towards Human Robot Interaction based on 'Quasi-Symbol' (2005)
  • Author(s): T.Ogata, S.Sugano, J.Tani
  • Journal Title: 人工知能学会論文誌 Vol.20,No.3 Pages: 188-196
  • NAID: 10022005191
• [Journal Article] Flexible Assembly Work Cooperating System based on Work State Identifications by Self-Organizing Map (2004)
  • Author(s): Y.Hayakawa, T.Ogata, S.Sugano
  • Journal Title: IEEE/ASME Transactions on Mechatronics Vol.19,No.3 Pages: 520-528
• [Journal Article] Open-end Human Robot Interaction from the Dynamical Systems Perspective : Mutual Adaptation and Incremental Learning (2004)
  • Author(s): T.Ogaata, S.Sugano, J.Tani
  • Journal Title: Innovations in Applied Artificial Intelligence LNAI3029 Pages: 435-444
• [Journal Article] Human-Robot Communication Using Multiple Recurrent Neural Networks (2004)
  • Author(s): Y.Sakamoto, T.Ogata, S.Sugano
  • Journal Title: IEEE/RSJ International Conf. on Intelligent Robots and Systems Pages: 1574-1579
• [Journal Article] Human Robot Collaboration Using Behavioral Primitives (2004)
  • Author(s): T.Ogata, M.Matsunaga, S.Sugano, J.Tani
  • Journal Title: IEEE/RSJ International Conf. on Intelligent Robots and Systems Pages: 1592-1597
• [Journal Article] Acquisition of Reactive Motion for Communication Robots Using Interactive EC (2004)
  • Author(s): Y.Suga, T.Ogata, S.Sugano
  • Journal Title: IEEE/RSJ International Conf. on Intelligent Robots and Systems Pages: 1198-1203