| Project/Area Number |
20J23242
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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 | Kyushu Institute of Technology |
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Principal Investigator |
小野 智寛 (2020-2021) 九州工業大学, 生命体工学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Research Fellow |
小野 智寛 (2022) 九州工業大学, 生命体工学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2020-04-24 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥3,100,000 (Direct Cost: ¥3,100,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
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| Keywords | データセット生成 / 物体認識 / 家庭用サービスロボット / Sim2Real / Domain Randomization / シミュレータ / 深層学習 / ホームサービスロボット / 物体検出・認識 / ハードウェア実装 / FPGA |
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| Outline of Research at the Start |
本研究は，家事やレストランのウェイターなどを行うホームサービスロボットの実用化を目指したものである．ホームサービスロボットは，人と協働するという特徴から，産業用ロボットとは異なった視点での開発が必要である．
本研究では，ホームサービスロボットに人と同等の機能を搭載するために，人の感覚・知能・行動といったすべての機能に着目し，それらを融合した技術を研究開発することで，ロボット分野への応用を目指す．具体的には，環境認識による自律移動や物体の認識・把持を高速かつ頑健に行う技術の研究開発を行う．また，低消費電力・低排熱での実現を目指し，書き換え可能な論理回路であるFPGAへの実装を目指す．
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| Outline of Annual Research Achievements |
シミュレータを用いた物体認識のためのデータセット自動生成に取り組んだ．Sim2RealにおけるDomain Gapを埋めるために，フラクタル画像をテクスチャに用いる手法を提案した．現実データと合成データの性質を調べるために，多様性・類似度・複雑度・フラクタル次元を用いた．その結果，フラクタル画像をテクスチャに用いることで，現実データに近い性質を持つ合成データを生成することが可能であることを示した．
生成したデータはYOLOv7にて学習し，現実データと精度を比較した．提案手法による合成データは検出能力において非常に優れていることがわかった． 2週間かけて作成した現実データ6,000枚の精度を約1時間半で生成した10万枚の合成データの精度が約15ポイント上回っており，その有効性を確認した．また，フォトリアルスティックなシミュレータを用いた従来手法と比較しても２ポイント高い結果を示した．本手法は，幾何学的複雑性を持つフラクタル画像がSim2RealにおけるDomain Gapを最小化するために有効であることを示した．
また，これらの結果を用いて，家庭用サービスロボットへの応用を行った．具体的には，主要タスクであるPick-and-Placeのための物体認識および環境認識を行うためのデータセット生成に用いた．特に物体認識では，RoboCupやWorld Robot Summitといった競技会において高い認識精度を示し，数々の競技会優勝に貢献した．また，本手法は特許申請中である．
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| Research Progress Status |
令和4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4年度が最終年度であるため、記入しない。
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