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15K00105
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| Research Institution | Shibaura Institute of Technology |
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Principal Investigator |
島崎 みどり (菅谷みどり) 芝浦工業大学, 工学部, 准教授 (50434288)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中野 美由紀 産業技術大学院大学, その他の研究科, 教授 (30227863)
松原 豊 名古屋大学, 情報科学研究科, 助教 (30547500)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | ロボット / ミドルウエア / オペレーティングシステム / ネットワーク帯域保証 / 見守りロボット / リハビリロボット / コミュニケーションロボット |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は, 介護，医療などの現場で今後必要となるコミュニケーション支援，知的な労働力一部を担うロボットについて, 情報技術を統合した(1)新しいロボットサービスアプリケーションの研究開発, また, その情報収集基盤 (2) ロボットデータプラットフォームの研究開発を推進するものである. 2016年度は, 研究の２年目として, (1)の介護, 医療現場で利用される情報統合型ロボットとして a. 見守りロボット,リハビリテーションロボット, c. コミュニケーションロボットの研究開発を行いプロトタイプ設計と実装を評価した内容を論文発表し, うち２件が受賞した.また, リハビリロボットについては名古屋大学COI拠点の共同研究, 理学療法研究者との発展的な研究となった. (2)のプラットフォーム研究開発では, ロボット上でのデータ共有の仕組みを提案し, ROS(Robot Operating System) のスレッド実装版（nodelet） と比較検証をおこない, 性能において, 平均値22%, 最悪値16%改善を達成した. 内容は現在論文誌(条件付き再録審議中)である. また介護, 医療機関でのシステムの利用を想定した場合, 転倒などを即時に伝えるデータ帯域保証が重要であると考え, オペレーティングシステムレベルで保証を実現するミドルウエアを提案し,評価を行った. さらに複数台ロボット制御にあたり, これらの省電力化を実現するためのハードウエア特性と移動特性を考慮した予測モデルを統合し, 分析するための手法を提案し, シュミレータによる評価を行った.
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本提案研究の特色は, ロボットのアプリケーションを実際に考案し開発し, プラットフォームへの課題を抽出しながら研究を推進できていることである.アプリケーション要求を明確にすることで, プラットフォームへの要求を明確にしていることが特筆すべき点である.
そのことから本研究では, 当初の達成目標であるミドルウエアの設計, 実装ほみならず, 情報技術を応用したロボットアプリケーション開発が順調に進み, 2016年度は, 国際学会4本, 国内学会9本, また受賞は2件, 招待講演3件を達成した.
教育においても, ロボットサービスアプリケーション研究では受賞2件, クライアント側のデータ共有ミドルウエア, 帯域保証ミドルウエア研究開発を行った修士学生は2名とも, 芝浦工業大学大学院理工学研究科電気電子情報工学専攻にて, 専攻賞を受賞した. また, 研究成果も現在, 投稿中査読付き論文2本, 論文誌（1本、現在条件付き再録審議中)となっており, さらに今後論文誌, 国際学会への投稿を予定するなど, 精力的に研究を推進できている.
また, 未来のロボットサービスを想定した情報を応用したリハビリロボットのアイデアは受賞を得たのみならず, 名古屋大学COI拠点(未来社会創造機構, サスティナブル基盤部門, 新井史人部門長) , 理学療法についての専門研究者（人間総合科学大学保健医療学部）と心理学研究者（芝浦工業大学社会心理学）とともに実用化に向けた共同研究へと発展した.
研究代表者が本研究を通じて得たコミュニケーションに関わるロボットとネットワークへの接続と未来についてのビジョンは,本新規テーマにおいて, 2016年度中に3回, 依頼講演を実施するなどその実証研究の内容に社会の興味を喚起できているといえる.
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| Strategy for Future Research Activity |
本提案研究の目標は, 介護や医療現場で複数台ロボットが利用される時代に向けた, 新しいロボットサービスおよびプラットフォーム研究である. 計算機における分散システム技術の応用を想定し,サービスを明確にしつつ, 研究推進したことである. 当初, ロボットへの要求が不明瞭な点も, 実際の開発や, 機械工学系の研究者との連携により,技術や要求を理解し, それを踏まえた情報技術の応用に向けて改善が行えている.今後の課題は, 当初最終年度に示した内容をさらに発展させるものとして
(1)ロボットアプリケーションのさらなる開発:生体情報を用いた感情分析などを応用した認知情報系のロボットの開発を目指す. また, (2)に対して, 具体的に必要となるように, 要件抽出の題材としてさらなる高度化, 複数台でのサービス化を目指す.
(2)ロボットプラットフォームの機能の統合:２年間でロボット内部におけるデータ共有の通信オーバーヘッドを1ms 未満とするミドルウエアを設計,実装し, 基礎的な性能評価を行ってきた. また, 通信における帯域保証の優先度制御による応答性の改善といった発展的課題に着手し, 帯域保証技術など, 必要な技法を提案し設計, 実装,およびシュミレータによる評価を行った. 省電力については, 複数台ロボットの省電力化の手法を提案した.
最終年度は, これらの機能の統合を目指し,評価を行うことを課題とする. 応答性の向上を目指し, 当初予定していたマルチコアサーバを利用した データ制御による, さらなる性能向上の実現を目指す. 提案した省電力化手法を適用したロボットの管理を実現し, 査読付き, 論文誌投稿へ成果をまとめて投稿する.
また, 本成果を発展的に実用に適用できるようにすることが最終課題となることから, 実証実験に向けた準備および, そのための予算獲得に向けて準備をすすめる.
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| Causes of Carryover |
助成金が生じた状況として, 当初予定していた, 海外出張などの旅費が発生しなかったことによる.
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
できるだけ多くの学生に研究発表の機会を与えることを目的に, 国内出張費へふり分ける.
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| Remarks |
研究推進内容のPRのための動画制作を行った. 動画では、研究目的にある、ロボットの応用とそのプラットフォーム開発や、研究代表者の思いなどを述べている. ここで利用されている機材や成果は、本研究予算により実現されています.
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