| Project/Area Number |
19J21672
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 61050:Intelligent robotics-related
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
河原塚 健人 東京大学, 情報理工学系研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2019-04-25 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
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| Keywords | 筋骨格構造 / 深層学習 / 柔軟身体 / 冗長性 / 環境適応 / オンライン学習 / 可変剛性 |
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| Outline of Research at the Start |
人体を模倣した筋骨格ヒューマノイドは、多くの生物規範型構造の利点を有すると同時に、その複雑で柔らかな身体をモデリング・制御することが困難である。本研究では、冗長なセンサ群を用いて自己の身体モデルをオンラインで更新・獲得していき、その柔らかさを自在に操るための手法を明らかにしていく。また、道具により自己身体モデルを拡張していき、筋の拮抗を利用したハードウェアとしての身体剛性調節機能や、背骨や球関節等の生物規範型構造の利点を活かすことで、道具操作や環境接触を伴う、介護補助・土木作業・生活支援等の多様なタスクを実現するシステムの構成法を明らかにする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
筋骨格ヒューマノイドは生物規範型構造の利点を多数有する一方、その複雑で柔軟な身体の制御は困難であった。しかし、冗長なセンサ群を用いて自己の身体像を逐次的に獲得することでその柔らかさを自在に操り、道具により身体を拡張、可変剛性機構を応用することで、多様な環境適応行動を実現可能であると考えた。この目的のため、本年度は主に、(1)ネットワーク入出力の汎化による冗長なセンサ利用と様々なタスクへの応用、(2)開発したネットワークの可変剛性制御・道具拡張身体像への応用、(3)一連の環境適応行動実現と博士論文執筆を行った。
(1)前年度に開発した自己身体像ネットワークの入出力を汎化させ、これまで扱ってきた関節角度や筋張力・筋長センサだけでなく、接触力や筋温度、慣性や画像までを扱い、柔軟身体における二足のバランス制御や、柔軟物体の動的操作、人間の動作模倣等を可能にした。また、感覚と運動のネットワーク入出力を追加・削除する機構を導入し、筋破断やタスクに応じた筋追加を考慮可能とした。
(2)自己身体像の制御入力に身体剛性を追加することで、最適化の結果として能動的に剛性変化を利用し、素早い動きにより動的に布操作が可能な手法を開発した。また、身体センサだけでなく、道具の位置や特性を含めて身体像を学習させることで、道具による自己身体拡張を可能とした。柔軟身体を持つロボットが、扱う道具の長さや重さの変化を考慮し、道具先端位置やバランスを制御する全身道具操作が可能となった。
(3)これまでに開発した自己身体像学習を統合し、様々な環境適応行動実現を行った。筋骨格ヒューマノイドによる自動運転・動的布操作を含むテーブルセッティング・道具変化とバランスを考慮した全身道具操作・動作スタイルを考慮した模倣学習・靴の変化を考慮したバランス制御等に成功した。本理論と実験をまとめて博士論文を執筆し、研究科長賞を頂いた。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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