2017 Fiscal Year Annual Research Report
Human-robot collaboration mechanisms in remote collaborative object search tasks
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17H01799
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| Research Institution | Toyohashi University of Technology |
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Principal Investigator |
三浦 純 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90219585)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | サービスロボット / 人間ロボット協調 / 遠隔協調探索 / 移動ロボット / ロボット操作インタフェース |
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| Outline of Annual Research Achievements |
遠隔物体探索タスクにおいてユーザとロボットがインタラクションするには，探索対象物体および周囲環境に関する知識が必要である．一般的な知識を表現するための枠組みとしてオントロジを用い，オントロジ記述システムKnowRobを拡張し，ROS環境で動作するシステムを構築した．本システムは情報入出力のためのインタフェースを持ち，ROSのトピックとして足りない情報の問い合わせ等を行うことができる．物体位置が指定されていないなど，ユーザのあいまいな指示から実行可能な動作系列を生成できることを確認した．
探索環境が未知の場合はロボット自ら物体発見を行う必要がある．そこで，未知領域の探査，部屋形状の取得，物体候補の発見と検証を効率的に行うための統一的視点計画アルゴリズムを開発した．このアルゴリズムはフロンティア法に基づく探査位置候補，Coverage Plannerによる部屋形状計測位置候補，物体認識モデルを利用した検証位置候補を含む集合を生成し，巡回セールスマン問題を解くことにより，繰り返し的に次の視点を選択する．シミュレーション環境での検証により個々の視点計画を逐次的に行う手法に比べ効率的に物体探索が行えることを示した．
探索対象物体が他の物体に隠されているときには，ありそうな場所を推定したり隠している物体を移動させるなどの処理が必要になる．そのために必要となる物体配置推定およびハンド動作計画手法を開発した．物体のモデルを利用して部分隠蔽されている場合には物体の種類を確率的に推定し，また完全隠蔽している場合の物体存在可能領域を推定し，物体の掴み上げ動作と隠蔽物体除去のための払い動作を適切に選択する．
また，遠隔協調探索タスクのための実験用ロボットを構築し，基本機能の確認を行った．
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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
以下の項目を達成した：
・ROS上で動作するロボット用オントロジシステムの構築と検証
・未知環境での物体探索のための統一的視点計画アルゴリズムの構築と検証
・物体間の隠蔽を考慮した物体配置推定とハンド動作計画手法の開発と検証
・遠隔協調探索タスクのための実験用ロボットの構築と基本機能検証
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| Strategy for Future Research Activity |
以下の項目について研究を行う：
まず，音声と画像を通してインタラクションするインタフェースを開発する．画像はロボットのカメラから取得する場合と，ロボットの動きと独立して視線制御可能なカメラを用いる場合の2つを考える．それらのインタフェースを利用して遠隔地のロボットをリモコン制御する実験を通して，使用感の評価と改良を行う．実験では複数の部屋からなる屋内の領域を設定し，人がその領域をあらかじめ知っている場合と知らない場合の2つの設定で，2種の画像インタフェースを比較する．また，ロボット視点を利用する場合に，人のジェスチャや動きの意図を認識しロボットと一体化した操作感が得られるインタフェースについても検討する．
次に，音声情報のみを用いたモデル精緻化とそれに基づく協調物体探索の手法を研究する．ロボットが自らの認識した状況を言語化して人に伝えるとともに，ユーザの指示を遂行するために，人から適切な情報を引き出し，曖昧な情報を明確化するための質問を生成する手法について研究する．
ロボットと人の協調探索では，ロボットが自ら収集できる情報と人から獲得できる情報の2種類があり，どちらか一方のみから得られる情報は，適切な行動あるいは人とのインタラクションを計画して獲得する．そのための計画手法を開発する．さらに，両方から得られるにおいては，情報獲得の効率や人の使用感を考慮して最適な選択を行う手法を研究する．
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