2021 Fiscal Year Research-status Report
睡眠覚醒機能に基づく意識モデルの構築と情報提供移動ロボットへの応用
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18K04041
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
三河 正彦 筑波大学, 図書館情報メディア系, 准教授 (40361357)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 移動ロボット / 知覚情報処理 / 意識モデル / 睡眠覚醒機能 / 省電力化 / 遠隔操作 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，利用者に優しい移動ロボットシステムを構築することである．特に人に親近感を与えるロボットの動作に着目する．適切な行動の実現には，複数の外界センサから収集する人とロボット周辺に関する知覚情報を多数，並列に処理する必要がある．本研究な特徴は，人間の睡眠覚醒機能に基づく数理AIMモデルが，知覚情報の並列処理の実行頻度を制御し，必要な処理を必要な時に実行することができる新たな知覚情報処理系を有することである．ロボット周辺の変化をセンサが検出すると数理AIMモデルは覚醒状態となり，外界情報処理を優先する．変化が無くなると，外界情報処理頻度は低下し，睡眠状態に移行する．更に睡眠時には，覚醒時に収集した記憶情報に基づく機械学習により，認識能力が向上するといった新たな知能化機能も実現する．本研究課題四年目は，駅ビル内外での実運用を想定，クローラ型移動機構を有する移動ロボットを使用し，安全なシステム運用のために次に示す基本機能の研究開発を行った．
(1) 北海道稚内市駅ビル内外で移動ロボットを円滑かつ安全に遠隔操作するために，駅ビル内に本研究専用の光ネットワークと無線LANを設置した．移動ロボットに搭載した広視野カメラとマイクロフォンの映像と音声信号を，WebRTCを利用することにより送受信遅延の少ない遠隔操作が可能となった．PC，スマートフォン，タブレットを用いた遠隔操作が可能で，稚内市と筑波大学間で遠隔操作実験を行った．またレーザ距離計に基づく障害物回避機能により，遠隔操作オペレータは安心した遠隔操作が可能となり，前年度のシステムに比べて操作性が向上した．
(2) 更なる基本機能として，カメラ映像を用い，人等の移動物体を考慮した新たなVisual SLAM手法を提案し，高精度の地図作成と自己位置推定を実現し，査読付国際会議において成果発表を行った．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本研究課題は「1: 数理AIMモデルに基づく意識状態を表現するフレームワークの構築」「2: 数理AIMモデルのロボットへの適用と有効性の評価」「3: 人が好印象を持ち近づきたくなるサービスロボットの実現」である．2020年度までにこれらの課題について基本的な機能は実現できているが，稚内駅駅ビルという実環境下で運用するには，実用面と安全面で細かな作り込みが必要である．研究実績の概要で述べた(1)の遠隔操作システムは，本研究課題を実現するためのシステム構成の重要な一機能である遠隔操作機能の関連する部分で，2020年度に時間遅れの少ない遠隔操作システムの基盤部分，2021年度には実環境下での動作確認，遠隔操作インタフェイスの改良，障害物回避機能の実現を実装することができた.しかしながらCOVID-19の影響により，稚内市における実験が十分に実施できず，定量的評価実験を行うに至らなかった．
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| Strategy for Future Research Activity |
2018年度まで現場実験の拠点としていた稚内北星学園大学まちなかメディアラボの中央商店街からの移転に伴い，2019年度からは稚内駅ビルであるキタカラ((株)まちづくり稚内)を拠点として，駅ナカ，駅前，中央商店街付近を利用して研究を進めている．しかしながら前述したようにCOVID-19の影響で， 2020年度と2021年度は評価実験の実施に支障が出てしまい，本研究課題を延長せざるを得なかった．2022年度は，感染拡大に注意しつつも，移動を伴う研究開発活動も少しずつ拡充する方針である．今後は，駅ビルに常時遠隔操作移動ロボットを設置し，これまでの研究成果で得られた視線による行動予告機能による円滑な人とロボットのすれ違い機能や，人の顔を覚える機能，数理AIMによる睡眠覚醒機能による計算機と移動ロボットの電源の有効利用等の実証実験を通して，本研究課題の有効性を確認する予定である.
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| Causes of Carryover |
COVID-19により，学内での実験や北海道稚内市での実験等の研究活動が縮小したため，支出および研究の計画に遅れが生じた．2022年度に北海道での実験を実施する予定であり，そのための実験機器や旅費などに研究費を使用する．
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| Remarks |
1) "筑波大学三河准教授 稚内で研究 寒冷地対応のロボット"，日刊宗谷，2021年5月14日(金)．
2) "滞在1週目 宗谷のアナザーストーリー"，ローカルフレンズ滞在記，ほっとニュース北海道，日本放送協会(NHK)，2021年4月13日(火)．https://www.nhk.or.jp/hokkaido/articles/slug-n4e7fea704ce4
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