人間共存型ロボットに関する研究

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11305021
• Research Institution: Waseda University
• Principal Investigator: 橋本 周司 早稲田大学, 理工学部, 教授 (60063806)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小林 哲則 早稲田大学, 理工学部, 教授 (30162001) ; 白井 克彦 早稲田大学, 理工学部, 教授 (10063702) ; 成田 誠乃助 早稲田大学, 理工学部, 教授 (90063677) ; 菅野 重樹 早稲田大学, 理工学部, 教授 (00187634) ; 高西 淳夫 早稲田大学, 理工学部, 教授 (50179462)
• Keywords: 人間共存ロボット / ヒューマノイド / マルチモーダルコミュニケーション / 感性インタフェース / 音声対話 / ロボットビジョン / 2足歩行 / 多自由度センサ・アクチュエータ

Research Abstract

主な研究実績は以下のとおりである。また、本年度は最終年度あるので、個別テーマの研究の他に、これまでの研究成果を総合するため検討を行なった。
1)昨年度製作した、能動的な視覚、聴覚、力覚を備えた車輪移動型ヒューマノイドロボットiSHAに階層的制御機構を搭載して、人間との協調動作の実験を行なった。制御機構は、人間の反射系に相当するセンサ・アクチュエータの直結経路と環境認識など高度な情報処理を経由する経路の2層によりなり、これらをハードウエア的にも分離することにより、柔軟かつロバストなシステムが構築できることが実証できた。
2)これまでに開発した,顔認識・音声認識技術を基礎として,顔表情認識,声表情認識を試みた。顔表情については,首振り・うなずき・首かしげなどの頭部動作をHMMを用いて実時間で認識することに成功した。声表情については,発話の基本周期のレンジと平均周期からのずれ等が,快-不快,覚醒-不覚醒,確信-不確信を認識する上で有用であるとの知見を得た。
3)看護・福祉などへの応用が可能な自立・自律移動ロボットプラットフォームの検討を行なった。人間共存ロボットでは、人間との接触、およびシステム構成の柔軟性・耐故障性に留意する必要がある。そこで、トルクセンサ内蔵型関節などの設計を行い、各関節に小型制御用マイコンとサーボを搭載した分散制御システムを構築した。
4)人間のような歩行を実現するために膝関節伸展型歩行制御方式を考案し、シミュレーションによって歩行パターンが生成可能であることを確認した。また、電装系・機械系・制御系それぞれのモジュールの製作と実験を行い、新しい2足歩行系を実現する見通しを得た。

Research Products

• [Publications] 橋本 周司: "ディジタル画像を用いた高精度画像計測のための画像補正"画像電子学会誌. Vol.31, No.4. 534-541 (2002)
• [Publications] Shuji Hashimoto: "Development of an Autonomous Humanoid Robot, iSHA, for Harmonized Human-Machine Environment"Journal of Robotics and Mechatronics. Vol.14, No.5. 497-505 (2002)
• [Publications] Shuji Hashimoto: "Sound Database Retrieved by Sound"Acoustical Science and Technology. Vol.23, No.6. 293-299 (2002)
• [Publications] Shuji Hashimoto: "Extracting the Principal Behavior of a Probabilistic Supervisor through NN Ensemble"International Journal of Neural Systems. Vol.12, Nos.3&4. 291-301 (2002)
• [Publications] Shuji Hashimoto: "Signal Reconstruction from Sampled Data Tainted by Aliasing Phenomena using NN"Journal of Signal Processing. Vol.7, No.1. 5-13 (2003)
• [Publications] 橋本 周司: "人間と共生するロボットの実現に向けて"映像情報メディア学会誌. Vol.57, No.1. 29-31 (2003)
• [Publications] Atsuo Takanishi: "Stabilization Walking Control for Human-like Biped Robots"Advanced Robotics. Vol.16, No.4. 361-380 (2002)
• [Publications] Shuji Hashimoto: "Learning to control a joint driven double inverted pendulum using nested actor/critic algorithm"Proc. of 9th International Conference on Neural Information Processing. 2610-2614 (2002)
• [Publications] Shuji Hashimoto: "Adaptive neural network that learns from imperfect supervisor"Proc. of 9th International Conference on Neural Information Processing. 2651-2665 (2002)
• [Publications] Shuji Hashimoto: "Accurate Extraction and Measurement of fine cracks from concrete block surface"Proc. Int. Conf. On Industrial Electronics, Control and Instrumentation. 77-82 (2002)
• [Publications] Atsuo Takanishi: "Online Walking Pattern Generation for Biped Humanoid Robot with Trunk"Proc. Int. Conf. On Robotics and Automation 2002. 3111-3116 (2002)
• [Publications] Atsuo Takanishi: "Stabilization Control for Biped for Walking"Proc. of Ro. Man. Sy 2002. 471-480 (2002)
• [Publications] Atsuo Takanishi: "Interactive Biped Locomotion Based on Visual/Auditory Information"Proc. Int. Workshop of Robot and Human Interactive Communication 2002. 253-258 (2002)
• [Publications] Atsuo Takanishi: "Integrated Dental Robot System for Mouth Opening and Closing Training"Proc. Int. Conf. On Robotics and Automation (ICRA) 2002. 1428-1433 (2002)
• [Publications] Atsuo Takanishi: "Stabilization Walking Control for Human-like Biped Robots"Advanced Robotics. Vol.16, No.4. 361-380 (2002)
• [Publications] Shuji Hashimoto: "Nonlinear Principal Component Analysis to Preserve the Order of Principal Components"In : Soft Computing Systems : Design, Management and Applications A. Abraham et al. (eds), IOS Press. 54-63 (2002)
• [Publications] Shuji Hashimoto: "Signal Reconstruction from Sampled Data Using Neural Network"Proc. IEEE Int. Workshop on Neural Network for Signal Processing. 707-715 (2002)
• [Publications] Shuji Hashimoto: "Machine Listening for Autonomous Musical Performance Systems"Proc. Int. Conf. Computer Music. 61-64 (2002)
• [Publications] Shuji Hashimoto: "Integrated Communicative Robot "BUGNOID""Proc. Int. Workshop on Robot and Human Interactive Communication 2002. 259-264 (2002)
• [Publications] Shuji Hashimoto: "Subjective Preference Oriented Global Sound Database"Proc. Int. Workshop on Robot and Human Interactive Communication. 255-260 (2002)
• [Publications] Shuji Hashimoto: "Multiclass Classification Method by Distance Mapping Learning Network"Proc. of 9th International Conference on Neural Information Processing. 393-397 (2002)
• [Publications] Atsuo Takanishi: "Patient simulator for mouth opening and closing training"Proc. of Ro. Man. Sy 2002. 549-556 (2002)
• [Publications] Atsuo Takanishi: "Jaw Training Robot that Manipulates Patient's Jaw to Sideway"Proc. of Int. Conf. Intelligent Robots and Systems (IROS) 2002. 1463-1468 (2002)
• [Publications] Atsuo Takanishi: "Human-like Head Robot WE-3RV for Emotional Human-Robot Interaction"Proc. of Ro. Man. Sy2002. 519-526 (2002)
• [Publications] Atsuo Takanishi: "Development of a New Human-like Head Robot WE-4"Proc. of Int. Conf. Intelligent Robots and Systems (IROS) 2002. 2443-2448 (2002)
• [Publications] Atsuo Takanishi: "Speech Planning of and Anthropomorphic Talking Robot for Consonant Sounds Production"Proc. Int. Conf. On Robotics and Automation (ICRA) 2002. 1830-1835 (2002)
• [Publications] Atsuo Takanishi: "Development of an Anthropomorphic Talking Robot to Mechanically Produce Human Voices"Proc. of Ro. Man. Sy 2002. 309-316 (2002)
• [Publications] Tetsunori Kobayashi: "Generalization of State-observation-dependency in partly hidden Markov models"Proc. ICSLP2002. 2673-2676 (2002)
• [Publications] Tetsunori Kobayashi: "Inter-Module Cooperation Architecture for Interactive Robot"Proc. IROS2002. Vol3. 2286-2291 (2002)
• [Publications] Tetsunori Kobayashi: "Media-integrated biometric person recognition based on the Dempster-Shafer theory"Proc. ICPR2002. Vol3. 381-384 (2002)
• [Publications] Tetsunori Kobayashi: "Extension of hidden Markov models to deal with multiple candidates of observations its application to mobile-robot-oriented gesture recognition"Proc. ICPR2002. Vol3. 515-519 (2002)