2022 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 – 2024-03-31
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| Keywords | 移動ロボット / サービスロボット / 積雪寒冷地 / 遠隔操作 / 知覚情報処理 / 省電力 |
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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．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．本研究課題五年目は，駅ビル内外での実運用を想定し，数理AIMの基本機能の増強と拡張，移動ロボットの安全性と移動制御の精度の向上を図った．
(1) 数理AIMモデルは，ロボットの研究開発環境であるRobot Operating System (ROS 2)を利用したパッケージを作成し，C++とPythonの両方で利用可能なライブラリ化を行った．これにより様々な知覚情報処理プログラムへの簡便な組み込みと，ネットワークを介した知覚情報並列処理の動的制御が可能となる．
(2) 移動ロボットの安全性と移動性能向上のために，これまで組み込みが困難であった移動機構のエンコーダの新規設計と，慣性計測装置(IMU)の導入による転倒防止・位置推定の性能向上を図った．
次に最終年度(2023年度)とそれ以降の本研究課題の継続・拡充に向けて，数学，物理シミュレーション，デザインをそれぞれ専門とする複数の筑波大研究者，稚内市の育英館大学，稚内駅ビルを管理する(株)まちづくり稚内，北海道宗谷地区を中心に活動するNPO法人街にいき隊と連携した研究グループを立ち上げた．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本研究課題の目的は「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，2022年度には数理AIMモデルをロボットシステムへ効率良く組み込みが可能なパッケージ化と移動ロボットの移動制御性能向上等を行ってきた．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， 2020-2022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．2023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本格化可能と思われる．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 |
新型コロナの第6/7波の影響により，稚内市における調査・実験が十分に行うことができなかったため．
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| Remarks |
・ICAICC2023 Excellent Paper Award受賞: Kato, Mikawa, Fujisawa, "Faster Few-Shot Face Image Generation with Features of Specific Group (一部省略)", 2023/2
・報道発表: "安全性が向上 キタカラでロボット研究", 日刊宗谷, 2022/4/1
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