2015 Fiscal Year Annual Research Report
ヒューマノイド系列による行為観察と対人反復に基づく身体・道具環境・行動様式の獲得
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26220003
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
稲葉 雅幸 東京大学, 情報理工学(系)研究科, 教授 (50184726)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岡田 慧 東京大学, 情報理工学(系)研究科, 准教授 (70359652)
矢口 裕明 東京大学, 情報理工学(系)研究科, 講師 (00568115)
垣内 洋平 東京大学, 情報理工学(系)研究科, 講師 (70501328)
野沢 峻一 東京大学, 情報理工学(系)研究科, 助教 (80707620)
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| Project Period (FY) |
2014-05-30 – 2019-03-31
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| Keywords | ヒューマノイド / 自己身体像獲得 / 行動様式獲得 / 道具・環境モデル獲得 / 身体割込み注意 / アフォーダンス / SLAM / 身体拡張 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
H27年度は，初年度となるH26年度の取り組みに基づいて，1. 身体モデル獲得のための体内SLAM基礎技術，2. 作用推定に基づく物体・道具・環境モデル獲得・行動範囲拡張応用
3. 行動様式獲得のための実行・観察基盤システムの構築，の三項目での展開を行った．
1. 身体モデル獲得では，非線形体内SLAMを頸部・四肢の関節ごとに関節と筋空間の相互関係を獲得し，立脚時バランス，環境利用踏出動作等を行い，筋張力・関節トルク関係の獲得も同様に行うモデルとした．張力制御のため電流制御駆動ユニットを開発し，全身の安定な筋張力制御を行い，頸部における筋張力関節トルク関係から頸部関節剛性を変化させる運動制御が可能となった．身体割込みとして，壁・地面に手をついて移動する行動の生成を実時間で行うことで外界への柔軟な身体構造と接触検知手法の構築を行った．
2. 物体・道具・環境モデル獲得・行動範囲拡張応用では，等身大ヒューマノイドHRP2により三輪車運転として，脚ペダル漕ぎ操作，双腕ハンドル操作，座り直し全身操作を実現した．ペダル・ハンドル・車体構造を腕・脚・体幹の行動拡張ととらえ，移動行動拡張において視覚に基づく環境情報から求められた行動可能範囲の計算に拡張身体像を得る方式として被操作対象の認識に基づく一般化可能な獲得法として他の搭乗機器へ展開する基礎を作った．
3. 行動様式獲得では，物の手渡し方の基軸となる軸アフォーダンスを導入し相手が持てるように手渡しするための行動生成系を実現した．包丁などの道具に対してその利用状況の観察からその物を使う形態を考慮できる方法へ発展させ，危険個所を避ける手渡し方などは手渡し方を対人割込み注意，接触などと統合して教示できる仕組みと，把持物を考慮した動作生成系と連動させる行動獲得系とする．装着型観察系では視覚と手先足先情報との統合法の可能性評価を行った．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
今年度は，基本となる実験システムと研究内容を多くの研究協力者の学位論文の中で進めることができ，まとまった成果を示すことができた年となった．
１．身体像獲得：大久保 壮一修士論文「筋骨格写像を学習する全身力制御型腱駆動ューマノイドの実現に関する研究」，浅野悠紀博士論文「人体模倣筋骨格ヒューマノイドにおける脚構造の構成法と動作実現」，上月豊隆博士論文「筋骨格ヒューマノイドの関節駆動構造における機能統合構成法に関する研究」，川村将矢卒業論文「腱駆動ヒューマノイドにおける剛性制御による環境接触適応行動の実現に関する研究」
２．道具利用身体拡張：木村 航平修士論文「ヒューマノイドにおける接触可変反応を含んだ三輪車操作の制御戦略獲得に関する研究」，稲垣 祐人修士論文「タスクイベント変化認識機能に基づくロボット行動獲得システムに関する研究」，植田亮平博士論文「認識計画実行機能の評価制御機構を備えた等身大ヒューマノイド統合システムの研究」
３．行動様式観察獲得：Chan Wesley博士論文「Research on Affordance-Focused Learning and Generalization through Observation of Proper Handovers and Object Usages in Robot-Human Interactions (ロボットと人のインタラクションにおける適切な手渡し動作と物体操作の観察に基づくアフォーダンスに着目した学習と一般化に関する研究)」，KTIRI Youssef博士論文「Dense 3D SLAM Using Multi-Resolution Volumetric Mapping and Real TIme Agile Tracking(多解像度立体地図生成と実時間敏捷追跡による稠密3D SLAM)」
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| Strategy for Future Research Activity |
統一的な獲得機構を考えつつ，身体・道具環境・行動様式獲得のそれぞれの深化を進める．
1. 身体像・身体操作モデルの獲得：外装や柔軟機構，身体変形状況を含めた身体柔軟変形記述獲得，道具操作時や身体構造変化に柔軟に対応可能な身体機構拡張獲得，自己身体の可動範囲や力の出し方を自律的に獲得する身体行動範囲獲得，身体の外界接触行為観察，粘弾性環境場での行動に対する反力状況観察，人接触動作教示割込み誘導などを通して身体像・身体操作モデルの獲得系へ展開する．
2. 物体・道具・環境モデル獲得：物体構造・操作法，操作関係，環境道具利用の研究を行うことに加え，家事のための用具家具家電類に食料品・衣類などの柔軟変形対象を扱う上での剛体構造と連続体変形表現とその観察記憶モデルとその獲得方式に関する基本構造を，身体像・身体操作モデルと同様のモデル化として構築することを試みる．また，操作に対して起こりうる結果の予測情報を得る機構，並びに，知覚により実体観察とその予測情報との比較を可能とする基盤システムのモデル構築へ展開発展させる．
3. 操作行動獲得・行動様式獲得：人による物・道具の３人称観察，道具環境利用法提示の２人称観察が可能な視覚認識機能の獲得系基盤への統合ならびに，注意フローの獲得機構の埋め込み．ロボットによる同様の操作再現のための動作生成システムと再現行動の評価を獲得するシステムの構築へ進め，人間とロボットの共存環境において，人間の注視対象，操作対象，操作系列の観察を通して操作行動自体の表現獲得，その観察頻度に基づく行動様式としての獲得基盤システムへと展開させる．
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[Presentation] A Sensor-driver Integrated Muscle Module with High-tension Measurability and Flexibility for Tendon-driven Robots,2015
Author(s)
Yuki Asano, Toyotaka Kozuki, Soichi Ookubo, Koji Kawasaki, Takuma Shirai, Kohei Kimura, Kei Okada, Masayuki Inaba
Organizer
The 2015 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, pp.5960-5965
Place of Presentation
Hamburg, Germany
Year and Date
2015-09-29 – 2015-10-02
Int'l Joint Research
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[Presentation] Development of Musculoskeletal Spine Structure that Fulfills Great Force Requirement in Upper Body Kinematics,2015
Author(s)
Toyotaka Kozuki, Yotaro Motegi, Koji Kawasaki, Yuki Asano, Takuma Shirai, Soichi Ookubo, Yohei Kakiuchi, Kei Okada, Masayuki Inaba
Organizer
The 2015 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, pp.2768--2773
Place of Presentation
Hamburg, Germany
Year and Date
2015-09-29 – 2015-10-02
Int'l Joint Research
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[Presentation] Spine Balancing Strategy Using Muscle ZMP on Musculoskeletal Humanoid Kenshiro2015
Author(s)
Yuki Asano, Soichi Ookubo, Toyotaka Kozuki, Takuma Shirai, Kohei Kimura, Shunichi Nozawa, Yohei Kakiuchi, Kei Okada, Masayuki Inaba
Organizer
The 2015 International Symposium on Robotics Research, pp.1-16
Place of Presentation
Sestri Levante, Italy
Year and Date
2015-09-12 – 2015-09-15
Int'l Joint Research
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