知能ロボットの視覚運動系協調作業のための運動学習に関する研究

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08650497
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 査 紅彬 九州大学, 大学院・システム情報科学研究科, 助教授 (80225680)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岡田 伸廣 九州大学, 工学部, 助手 (80224020) ; 長谷川 勉 九州大学, 大学院・システム情報科学研究科, 教授 (00243890)
• Keywords: 視覚運動系 / 協調 / 学習 / ニューラルネットワーク / 自己組織化

Research Abstract

本研究の研究実施計画に示してある三つの基本構成要素に応じて研究を進めた結果、次のような成果が得られた。
1.オフラインのシミュレータによる学習:自己組織化原理に基づいた多自由度マニピュレータの位置到達学習アルゴリズムを開発した。また、3次元作業空間を模擬することができる簡単なシミュレータをワークステーション上で実現し、それを用いた実験によって学習アルゴリズムの性能等を評価した。さらに、空間中に障害物が存在する場合の学習過程を詳しく考察し、仮想力を導入した動的学習方法を新たに提案し、シミュレータにおける実験によってその有効性を検証した。
2.シミュレーションに基づいた実機での学習とオンライン協調作業:高性能ワークステーション、ステレオカメラシステムと多関節アームからなる実機システムを構築し、学習に関する予備実験を行った。特に、実装に際しての学習アルゴリズムの効率化に重点を置き、学習パラメータ空間の分割、多段階学習といった改善策を取り入れ、学習の高速化に成功した。また、シミュレーションの結果を実機システムの初期設定にいかに活用していくかについても検討し、学習安定性の向上を図り、アルゴリズムの適用範囲を拡げた。
3.複数マニピュレータによる複雑作業の学習:ここで開発した学習アルゴリズムを複雑な作業まで拡張させる試みとして、複数のマニピュレータを用いた作業の実現過程を考察した。具体的には、次の二つの作業を考察の対象とした。1)斜面上の物体を複数のアームで所定の目的地まで押上げる作業;2)複数の多関節指を用いた物体の回転移動。いずれの作業においても、視覚センサは作業の状態を監視するセンサの一つとして使用し、その視覚運動系協調作業の役割を明かにした。

Research Products

• [Publications] H.Zha,K.Morooka,etc.: "Object Pose Planning for Generating 3-D Models from Range Imege Sequences" Proc. of 1996 Japan-U.S.A.Symposium on Flexible Automation. 901-904 (1996)
• [Publications] H.Zha,T.Onitsuka,T.Nagata: "Visuo-Motor Coordination in Unstructured Environments : Self-Organization Learning Approach" Proc. of 12th Int. Conf. CAD/CAM Robotics and Factories of the Future. 471-477 (1996)
• [Publications] 岡田伸廣,長田正: "2台のカメラとレーザスリット光投光器を用いたレンジファインダの試作とそのキャリブレーション" 電気学会論文誌(C). 116-C・6. 684-691 (1996)
• [Publications] H.Zha,T.Onitsuka,T.Nagata: "A Visuo-Motor Coordination Algorithm for Controlling Arm′s Movements in Environments with Obstacles" Proc. of 4th Int. Conf. Control, Automation, Robotics and Vision. 899-903 (1996)
• [Publications] T.Hasegawa,T.Matsuoka,etc: "Dexterous Manipulation System with a Multi-fingered Hand and Multi-Sensors" Proc. of IEEE Int. Conf. Systems, Man and Cybernetics. 1611-1616 (1996)
• [Publications] H.Zha,H.Suzuki,T.Nagata: "Coordination of Visual and Tactile Sensors for a Pushing Operation Using Multiple Arms" Proc. of 1996 IEEE/SICE/RSJ Int. Conf. Multisensor Fusuin and Integration for Intelligent Systems. 581-588 (1996)
• [Publications] H.Zha,K.Morooka,etc: "Active Modeling of 3-D Objects : Planning on the Next Best Pose (NBP) for Acquiring Range Images" Proc. Int. Conf. Recent Advances in 3-D Digital Imaging and Modeling. (1997)