2019 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 |
本研究の目的は，離れた場所にいる人とインタラクションしながら，人の要求する物体を発見する（遠隔協調物体探索タスク）ことのできるロボットの実現である．スムーズなインタラクションには，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．前年度までに開発したオントロジ管理システムを利用し，ユーザの指示に不足している情報を補完して物体を探索するシステムを実ロボット上に実装した．また，定量的な評価を行うためのシミュレーション環境を構築し，人が操作できるロボットを用いて，同じタスクにおける人の振る舞いが計測できるようにし，人とロボットとの比較を行った．
遠隔協調物体探索の一方法として，視野・視線が制御可能なカメラを通して人が助言することができるシステムを構築し，通常の固定視野のロボットカメラとの比較，および助言による協調と直接遠隔操作との比較を行った．
さらに，以上のインタラクティブな手法との比較を目的として，ロボットが未知環境において自律的に物体探索するための視点選択手法を開発し，実ロボットに実装して評価を行った．また，視線選択の判断に用いる地図について，意味情報を付加した地図を効率的に生成する手法を開発した．
候補物体が複数あり，オントロジを利用しても情報不足を補完できないときには，ユーザへの問い合わせが必要となる．前年度開発した，候補物体のもつ属性値の抽出結果から質問生成を行う手法について，対象物体を増やすとともに複数段の質問生成が可能になるように拡張した．
また，遠隔物体探索の一手法として，ロボットを直接遠隔操作する手法も研究している．前年度開発した，人の操作意図を手の動きと対象環境の認識結果から早期推定する手法を，拡張して実ロボットに実装し，実際に意図推定しながら対象物体を把持できることを確認した．
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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：
・ロボット用オントロジ管理システムを用いた,必要に応じて対話しながら物体探索を行う手法の定量評価
・視野・視線制御可能なカメラとそれに基づく人の助言を用いた遠隔協調物体探索の実現とユーザ評価
・人の指示のあいまいさ解消のための質問生成アルゴリズムの拡張
・人の遠隔操作意図の早期推定に基づく実ロボット制御の実現と評価
・意味情報付き地図生成手法の開発と未知領域探査手法の改良
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| Strategy for Future Research Activity |
まず，新たな物体のモデルを獲得（モデル精緻化）するためのインタラクションについて研究する．前年度に開発したオントロジを既知の知識体系と考え，新たに提示された物体が，そのオントロジのどこに位置づけられるのかを決定する手法を開発する．その際，自身でのオントロジ内探索と対話による情報収集を適切に選択し，さらに後者では情報を得るための有効な質問を生成するメカニズムを実現する．これにより，新たな環境へインクリメンタルに適応するロボットを実現する．
遠隔協調探索機能の向上については，まず自律的探索能力を向上させる．そのために，これまでに開発した視点プラニング手法を発展させ，未知の部屋や物体の3次元的な配置（複数段ある棚の中，引き出しの中，机の下など）を扱えるようにする．また，前年度に開発した，人ロボット協調による遠隔物体探索システムを用いて，多様なシナリオでの評価実験を行う．さらに，これらの手法のベースとしての意味情報付き地図生成について，引き続き性能の向上を図る．
物体操作については，物体認識に基づく自律操作と操作意図推定に基づく遠隔操作の2つを考える．前者では物体の隠蔽の考慮，後者では意図推定ネットワークの学習データの構築について，特に重点的に取り組む．
最後に，今年度までに開発してきた要素技術を組み合わせたロボットシステムにより，多様な環境において，多様なインタラクションを利用した遠隔協調物体探索の実験と評価を行う．
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