視覚とハンドを併用した能動センシングに基づく物体操作の獲得法

2011 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 23700235
• Research Institution: Wakayama University
• Principal Investigator: 小川原 光一 和歌山大学, システム工学部, 准教授 (70452810)
• Project Period (FY): 2011-04-28 – 2013-03-31
• Keywords: ３次元計測 / 能動センシング / ロボットハンド / structure from motion / ステレオ視

Research Abstract

本研究では，視覚とハンドを併用する能動センシングに基づいて，ロボットが未知物体の３次元形状およびその操作法を自動獲得する手法を開発する．従来は，環境に存在する物体の形状モデルを人間が作成してロボットに与えていたが，本手法によって人の介在なしに周囲に置かれた未知物体の形状モデルをロボットが獲得できるようになるため，生活空間や隔離空間で自律的に活動するロボットを実現する上で本研究は重要である．平成２３年度は，固定カメラ１台とロボットハンド１台を使用する能動センシングに基づき，未知物体の全周３次元形状を計測する手法を開発した．開発した手法では，未知物体の大まかな形状と初期位置は既知であるとして，ハンドで対象物体を把持し，カメラの前で物体の位置と姿勢を変化させる．これをカメラで計測し，Structure from Motion (SFM) 法によってカメラに対する物体に相対運動を計算し，さらにステレオ視によって対象物体の３次元点群データを獲得する．ただし，一回の計測では，物体の裏面やハンドによって隠蔽されている個所が未計測個所として残ってしまうため，グラフカットを使用して３次元点群に面を張り未計測個所を穴として検出した後，対象物体を持ち替え未計測個所を再計測することによって，欠損のない全周３次元形状を得る．動力学シミュレータを使用した仮想空間において提案手法を検証し，未知物体の３次元形状が計測できることを確認した．

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

研究計画では，平成２３年度中に視覚とアーム・ハンドを備えたロボットを使用して，開発した能動センシングに基づく未知物体の３次元計測法を検証する予定であった．しかし，開発が遅れたため，実機を使った検証を行うことができず，シミュレータでの検証にとどまっている．

Strategy for Future Research Activity

平成２４年度は，現有のアーム・ハンドを備えたロボットに視覚装置を搭載し，これを使用して開発した手法の検証を行う．同時に，上記手法によって獲得した物体の形状モデルを利用して，人の行動の観測結果から物体の運動軌跡を得て，お手本動作から物体の操作法を獲得する手法を開発する．

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

IEEE1394 カメラを用いたロボットの視覚装置の作成，および画像処理装置・画像記憶装置の購入に使用する予定である．