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Evaluation of Natural Human Behavior Using a Motion Prediction Neural Network and its Application

Research Project

Project/Area Number 21H03479
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 61020:Human interface and interaction-related
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

Makino Yasutoshi  東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 准教授 (00518714)

Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥17,160,000 (Direct Cost: ¥13,200,000、Indirect Cost: ¥3,960,000)
Fiscal Year 2023: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
Fiscal Year 2022: ¥7,410,000 (Direct Cost: ¥5,700,000、Indirect Cost: ¥1,710,000)
Fiscal Year 2021: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Keywords行動予測 / 追従ロボット / 歩行 / ヒューマンロボットインタラクション / 身体行動予測 / バーチャルリアリティ / ロボティクス
Outline of Research at the Start

近年,人の動作情報から少し先の未来を予測する技術が研究されています.本研究では「動作の予測が出来るかどうか」という問題設定から一歩踏み込み,「予測できるということが動作の自然さに関係しているのでは」という観点で動作予測を捉え直し,それを活用することを考えます.具体的には,1)人の動作の自然さを予測可能性で評価しスポーツ等に活用する.2)機械が活用している,予測に関係する動作特徴を人にフィードバックし,人の判断能力を向上させる.3)人の動作の自然さ指標に基づいてロボットの動作を生成し,人とロボットの共存しやすい情報環境を構築する,といった展開を想定し研究を進めます.

Outline of Final Research Achievements

The goal of this research was to take advantage of technology that could predict a person's movements in advance using skeletal information. One of the most important achievements during this research period was the identification of the body parts that are important in predicting a person's gait. We found that 3D information from just three points: the chest and both ankles, can be used to make predictions with the same level of accuracy as whole-body information. We also confirmed that when this information is presented to a person, they can make predictions in a similar way. We also investigated which movements can be predicted and which cannot, and evaluated the time at which the prediction error becomes large. Based on these results, we realized a robot that can follow a person from the front by using the prediction information.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

人の骨格を利用した予測では,それが可能であることは分かっていたものの,どのような情報が重要か,どのような動作なら予測できるかといった部分は明確になっていませんでした.本研究では歩行について重要なのは高々3点の位置情報であることを明らかにしました.この結果より,歩行予測時に利用可能なセンサの幅が広がります.また,人の集団歩行の解析で利用される上部からの映像でこの3点を検出するのは容易なため,対向者の動作予測を反映した解析なども可能になると期待しています.それ以外にも,予測の誤差が最大となる瞬間とその理由の解明,シンプルな予測モデルとの比較などを通し,動作予測の適用範囲を示すことが出来ました.

Report

(4 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Annual Research Report
  • 2021 Annual Research Report
  • Research Products

    (16 results)

All 2023 2022 2021

All Presentation (16 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results)

  • [Presentation] 深層学習を用いた動作予測結果のアバター表示のための汎用的なデータ形式利用の検討2023

    • Author(s)
      平井 龍之介, 佐々木 大祐, 小山 功太郎, 上島 直登, 許 超舜,牧野 泰才,篠田裕之
    • Organizer
      第28回日本バーチャルリアリティ学会大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 対向歩行者の動作予測結果の3次元提示による歩行動作への影響2023

    • Author(s)
      佐々木 大祐, 平井 龍之介, 小山 功太郎, 上島 直登, 許 超舜,牧野 泰才,篠田裕之
    • Organizer
      第28回日本バーチャルリアリティ学会大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 人間の歩行動作予測に貢献する重要な身体部位2023

    • Author(s)
      渡部慎太郎,牧野泰才,篠田裕之
    • Organizer
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2023
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 動作予測情報を利用したアバター動作変調による身体感覚操作2023

    • Author(s)
      板井俊樹,牧野泰才,篠田裕之
    • Organizer
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2023
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Evaluation of Maximum Error in Jump Motion Prediction2022

    • Author(s)
      Toshiki Itai, Takahumi Kurai, Yutaro Toide, Yasutoshi Makino, Hiroyuki Shinoda
    • Organizer
      SICE Annual Conference 2022
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Intention Estimation in Kicking from a Seated Position2022

    • Author(s)
      Chaoshun Xu, Masahiro Fujiwara, Yasutoshi Makino, Hiroyuki Shinoda
    • Organizer
      SICE Annual Conference 2022
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 動作予測のための頭部装飾物と腕部装飾物の利用とその評価2022

    • Author(s)
      許 超舜, 藤原 正浩, 牧野 泰才, 篠田 裕之
    • Organizer
      第23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
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 転倒タイミング情報の有無による転倒動作予測への影響2022

    • Author(s)
      照井駿, 板井俊樹, 許超舜, 古川時, 王安晟, 牧野泰才, 篠田裕之
    • Organizer
      第39回センシングフォーラム計測部門大会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 人の歩行動作における予測に寄与する動作自由度の解明2022

    • Author(s)
      渡部 慎太郎,許 超舜,牧野 泰才,篠田 裕之
    • Organizer
      第27回日本バーチャルリアリティ学会大会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Predicting finger position during midair visual-haptic interaction2022

    • Author(s)
      ZHANG YUE, 藤原正浩, 牧野泰才, 篠田裕之
    • Organizer
      第27回日本バーチャルリアリティ学会大会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 身体動作予測のための多様な動作データ取得手法2022

    • Author(s)
      板井俊樹, 牧野泰才, 篠田裕之
    • Organizer
      第27回日本バーチャルリアリティ学会大会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Predict Human Motion of Walk with Probability Distributions by Combining Machine Learning and Particle Filter2021

    • Author(s)
      Ansheng Wang, Yasutoshi Makino, Toki Furukawa and Hiroyuki Shinoda
    • Organizer
      2021 IEEE International Conference on Systems, Man and Cybernetics (SMC)
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Less-Individual Motion Features for Near-Future Prediction by using Domain Confusion2021

    • Author(s)
      Yuuki Horiuchi and Yasutoshi Makino
    • Organizer
      2021 IEEE International Conference on Systems, Man and Cybernetics (SMC)
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 急な動作変更を予測するためのデータ取得手法と性能評価2021

    • Author(s)
      板井 俊樹, 砥出 悠太郎, 牧野 泰才, 篠田 裕之
    • Organizer
      第22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
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 座位状態からのキック動作における動作意図の推定2021

    • Author(s)
      許 超舜,藤原 正浩,牧野 泰才,篠田 裕之
    • Organizer
      第22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
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 急な動作変更に頑健な予測器作成に向けた予測挙動評価と動作予測アルゴリズムの基礎的検討2021

    • Author(s)
      板井 俊樹, 砥出 悠太郎, 牧野 泰才, 篠田 裕之
    • Organizer
      第26回日本バーチャルリアリティ学会大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report

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Published: 2021-04-28   Modified: 2025-01-30  

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