ヒューマノイドの行動原理としての本能に関する研究

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15700147
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 水内 郁夫 東京大学, 大学院・情報理工学系研究科・科学技術振興特人教員(常勤形態) (60359651)
• Keywords: ヒューマノイド / 筋骨格システム / 冗長自由度 / シミュレータ / 筋配置可変型筋駆動システム / 行動原理 / 行動システム / 学習

Research Abstract

本研究では,現在様々な機関において研究・開発が盛んに行われ,今後ますます複雑なシステムになってゆくことが予想できるヒューマノイドを対象に,人間や動物のように生まれながらの行動原理としての本能をベースに学習などにより様々な行動が可能になってゆくための仕組みを構築することを目指している.今年度は初年度として,下記の成果を得て国内外に発表し,IEEE ICRA2003 Best Conference Paper Award Finalistに選ばれるなどの評価を受けた.
1.行動実験を仮想的に行うための環境シミュレータの構築
様々な行動要素を有するヒューマノイドと周囲の環境を物理演算に基づきシミュレート可能な環境シミュレータを構築した.エネルギー消費量をシミュレートでき,行動原理に基づく行動生成システムの研究に利用可能である.
2.複数の反射系を有する行動システムの構築
並列に解釈される複数の行動原理の組み合わせで,外かち見るとどのような振る舞いになるかを検証できるようなシステムを構築し,模倣行動やブランコ動作などの行動における影響を検証した.
3.人間規範型の筋骨格型冗長多自由度多センサのヒューマノイドの開発
人間や動物のように,成長や疲れなどにより筋や感覚の状態が常に変化しうるようなシステムを開発した.多数のアクチュエータと多種多数のセンサを備えるヒューマノイドにおいてこそ,行動原理が不可欠になると捉えている.
4.変化する身体情報を常時学習するシステムの構築
前項に述べたヒューマノイドのように,身体の状態が常に変化している場合にも,常に最新の運動感覚情報を獲得し続け,実際の行動に利用可能なシステムを構築した.
5.環境シミユレータを利用した行動原理の基礎実験
計算で求めることが困難な種類の運動を,基礎的な行動原理を人間の手で埋め込み,シミュレータ内で運動や動作の学習を行い,いくつかは実機での検証も行った.

Research Products

• [Publications] I.Mizuuchi, S.Yoshida, M.Inaba, H.Inoue: "The Development and Control of the Flexible-Spine of a Human-Form Robot"Advanced Robotics. 17・2. 179-196 (2003)
• [Publications] T.Yoshikai, I.Mizuuchi, D.Sato, S.Yoshida, M.Inaba, H.Inoue: "Behavior System Design and Implementation in Spined Musle -Tendon Humanoid 'Kenta'"Journal of Robotics and Mechatronics. 15・2. 143-152 (2003)
• [Publications] I.Mizuuchi, T.Yoshikai, D.Sato, S.Yoshida, M.Inaba.H.Inoue: "Behavior Developing Environment for the Large-DOF Muscle-driven Humanoid Equipped with Numerous Sensors"Proceedings of 2003 IEEE International Conference on Robotics and Automation. CD-ROM. 1940-1945 (2003)
• [Publications] T.Yoshikai, S.Yoshida, I.Mizuuchi, D.Sato, M.Inaba, H.Inoue: "Multi-sensor guided behaviors in whole body tendon-driven humanoid Kenta"Proceedings of 2003 IEEE Conference on Multisensor Fusion and Integration for Intelligent Systems(MFI). 9-14 (2003)
• [Publications] 水内郁夫, 吉海智晃, 吉田成徳, 中西雄飛, 大竹智尚, 稲葉雅幸, 井上博允: "複雑な身体構造のロボットの情報システムの研究"第21回日本ロボット学会学術講演会講演論文集. CD-ROM. 3H33 (2003)
• [Publications] 水内郁夫, 中西雄飛, 吉海智晃, 稲葉雅幸, 井上博允: "冗長筋骨格型ヒューマノイドの身体情報を獲得するソフトウェアシステム"第21回日本ロボット学会学術講演会講演論文集. CD-ROM. 1C2a (2003)
• [Publications] 水内郁夫, 和井田博則, 中西雄飛, 吉海智晃, 稲葉雅幸, 井上博允: "筋の追加・配置変更が容易な人間規範筋骨格型ロボットの腰脚部"第21回日本ロボット学会学術講演会講演論文集. CD-ROM. 1C29 (2003)
• [Publications] 吉海智晃, 西田武史, 大竹智尚, 水内郁夫, 稲葉雅幸, 井上博允: "冗長干渉駆動系の制御戦略模索のための筋配置可変型ハンドの開発"第24回バイオメカニズム学術講演会SOBIM2003講演予稿集. 29-32 (2003)
• [Publications] 水内郁夫, 和井田博則, 吉海智晃, 中西雄飛, 稲葉雅幸, 井上博允: "筋骨格脊椎ヒューマノイドとその筋駆動腰脚部の構成法に関する研究"第24回バイオメカニズム学術講演会SOBIM2003講演予稿集. 21-24 (2003)
• [Publications] 吉海智晃, 水内郁夫, 稲葉雅幸, 井上博允: "連続タスクにおける強化学習手法を用いたヒューマノイドKentaの型模倣行動獲得"第21回日本ロボット学会学術講演会講演論文集. CD-ROM. 2A28 (2003)
• [Publications] 吉田成徳, 水内郁夫, 吉海智晃, 佐藤大輔, 稲葉雅幸, 井上博允: "注意行動遷移ネットワークABC-Netに基づくヒューマノイド行動記述"日本機械学会ロボテイクス・メカトロニクス講演会'03講演論文集. CD-ROM. 2P2-1F-2P2-E3 (2003)
• [Publications] 吉田成徳, 水内郁夫, 岡田慧, 金広文男, 稲葉雅幸, 井上博允: "モーションキャプチャデータの分節・学習・評価機構をプログラム可能な模倣システム"日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会'03講演論文集. CD-ROM. 2A1-1F-2A1-F3 (2003)
• [Publications] 佐藤顕治, 中井博之, 水内郁夫, 稲葉雅幸, 井上博允: "多目的最適化GAを用いた全身跳躍動作の生成"第21回日本ロボット学会学術講演会講演論文集. CD-ROM. 3B1a (2003)
• [Publications] 吉海智晃, 水内郁夫, 稲葉雅幸, 井上博允: "聴覚反応行動のための音情報処理系の構築と腱太における実装"日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会'03講演論文集. CD-ROM. 2A1-1F-2A1-E4 (2003)
• [Publications] M.Inaba, I.Mizuuchi, R.Tajima, D.Sato, K.Nagashima, H.Inoue: "Robotics Research : The Tenth International Symposium, R.A.Jarvis and A Zelinsky"Springer Verlag. 18/572 (2003)