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Automatic Process-Modeling of Precise Fingering and Its Application to Robotic Hand Operation

Research Project

Project/Area Number 15H02764
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Research Field Intelligent robotics
Research InstitutionRitsumeikan University

Principal Investigator

Nobutaka Shimada  立命館大学, 情報理工学部, 教授 (10294034)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 田中 弘美  立命館大学, 情報理工学部, 教授 (10268154)
李 周浩  立命館大学, 情報理工学部, 教授 (80366434)
Project Period (FY) 2015-04-01 – 2018-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2017)
Budget Amount *help
¥15,080,000 (Direct Cost: ¥11,600,000、Indirect Cost: ¥3,480,000)
Fiscal Year 2017: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2016: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2015: ¥7,020,000 (Direct Cost: ¥5,400,000、Indirect Cost: ¥1,620,000)
Keywords深層学習 / CNN / 持ち方パラメータ / 物体機能 / 想起 / プロセスモデリング / CNN / 知能ロボティクス / 知能ロボット / コンピュータービジョン / コンピュータビジョン
Outline of Final Research Achievements

We studied modeling method of fingering process of object manipulation. We broke down whole problem into 5 sub-problems:(1) precise measurement of fingers postures and fingertip positions from image,(2) recall of human’s grasping patterns based on 3-D shape of objects by DNN,(3) describing fingering process in object manipulation as state transition model,(4) recall of next action to be taken which causes required scene/object state change,(5) controlling the robot hand based on recalled grasping pattern.We applied DNN frameworks including CNN and RNN commonly to the above sub-problems and then acquired relationships between human action and object's state as static frame and dynamic sequence from human behavior observation.
We proposed the first step methods to build process model of human’s operation of object, under several limitations.

Report

(4 results)
  • 2017 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • Research Products

    (75 results)

All 2018 2017 2016 2015

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 2 results) Presentation (69 results) (of which Int'l Joint Research: 24 results)

  • [Journal Article] Anomaly Detection of Knot-Tying Action in Surgical Training by Probabilistic Frame Anomalousness Estimation2018

    • Author(s)
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    • Journal Title

      電子情報通信学会論文誌D 情報・システム

      Volume: J101-D Issue: 3 Pages: 549-559

    • DOI

      10.14923/transinfj.2017PDP0033

    • ISSN
      1880-4535, 1881-0225
    • Year and Date
      2018-03-01
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    • NAID

      130005687693

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      第22回画像センシングシンポジウム
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      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
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      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 畳み込みニューラルネットワークを用いたオフライン手書き画像の書き手分類2016

    • Author(s)
      松見 匠規, 櫻井 隆平, 李 周浩
    • Organizer
      第22回画像センシングシンポジウム
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
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      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 介護動作の定量的評価を目的とした介護練習用ロボットの開発2016

    • Author(s)
      村田 航大, 山添 大丈, 李 周浩
    • Organizer
      第34回日本ロボット学会学術講演会(RSJ2016)
    • Place of Presentation
      山形大学(山形県山形市)
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      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Human Observation-Based Calibration of Multiple RGB-D Cameras for Intelligent Space2015

    • Author(s)
      Ryo Takeuchi, Hirotake Yamazoe, Joo-Ho Lee,
    • Organizer
      2015IEEE/SICE International Symposium on System Integration(SII2015)
    • Place of Presentation
      名城大学 (愛知県 名古屋市)
    • Year and Date
      2015-12-12
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Natural Behavior based Teleoperation for Dual Robot Manipulators Mounted on a Wheelchair2015

    • Author(s)
      Tomoyuki Miyoshi, Hirotake Yamazoe, Joo-Ho Lee,
    • Organizer
      2015IEEE/SICE International Symposium on System Integration (SII2015)
    • Place of Presentation
      名城大学 (愛知県 名古屋市)
    • Year and Date
      2015-12-12
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Methods to resolve memory issue in surgical phase detection system using soft and hard clustering techniques”2015

    • Author(s)
      Dinh Tuan Tran, Ryuhei Sakurai, Hirotake Yamazoe, Joo-Ho Lee
    • Organizer
      The 11th joint Workshop on Machine Perception and Robotics (MPR2015),
    • Place of Presentation
      Kyushu University, JR HAKATA CITY Conference Rooms(福岡県福岡市)
    • Year and Date
      2015-11-26
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      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] A competitive and cooperative humanoid software developing scheme LoE and its improvements2015

    • Author(s)
      Joo-Ho Lee, Dmitry Yakushin, Francisco Renteria, Koji Nakata, Akifumi Sugano, Kohei Morita, Hirotake Yamazoe
    • Organizer
      015 IEEE-RAS 15th International Conference on Humanoid Robots (Humanoids2015
    • Place of Presentation
      Seoul(Korea)
    • Year and Date
      2015-11-05
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      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] マルチカメラ画像を利用した手術ワークフローにおけるフェイズ推定に関する研究2015

    • Author(s)
      チャン トゥアン ディン, 櫻井 隆平, 山添 大丈, 李 周浩
    • Organizer
      第3回看護理工学会学術集会
    • Place of Presentation
      立命館大学 朱雀キャンパス(京都府京都市)
    • Year and Date
      2015-10-11
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      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] "リハビリテーションの定量的評価のための親指先可動範囲の3次元計測 Measurement of 3-D Workspace of Thumb Tip with RGB-D Sensor for Quantitative Rehabilitation"2015

    • Author(s)
      島田 伸敬,松尾 直志
    • Organizer
      第3回看護理工学会学
    • Place of Presentation
      立命館大学 朱雀キャンパス(京都府中京区)
    • Year and Date
      2015-10-10
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      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] "結紮訓練時の結紮対象にかかる負荷力計測方法の検討 Measurement of Strain by Ligation for Training of Surgical Operation",2015

    • Author(s)
      小川 陽子,横田 加保子,松尾 直志,島田 伸敬,白井 良明 ,来見 良誠,小森 優
    • Organizer
      第3回看護理工学会学術集会プログラム
    • Place of Presentation
      立命館大学 朱雀キャンパス(京都府中京区)
    • Year and Date
      2015-10-10
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Automatic Surgical Phase Detection using Latent Dirichlet Allocation and Hidden Markov Model2015

    • Author(s)
      Dinh Tuan Tran, Ryuhei Sakurai, Hirotake Yamazoe, Joo-Ho Lee
    • Organizer
      Automatic Surgical Phase Detection using Latent Dirichlet Allocation and Hidden Markov Model
    • Place of Presentation
      Dalian(China)
    • Year and Date
      2015-09-19
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] An improvement of surgical phase detection using Latent Dirichlet Allocation and Hidden Markov Model2015

    • Author(s)
      Dinh Tuan Tran, Ryuhei Sakurai, Joo-Ho Lee
    • Organizer
      Innovation in Medicine and Healthcare 2015 (InMed-15),
    • Place of Presentation
      立命館大学 朱雀キャンパス(京都府京都市)
    • Year and Date
      2015-09-12
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] "Measurement of 3-D Workspace of Thumb Tip with RGB-D Sensor for Quantitative Rehabilitation"2015

    • Author(s)
      Tadashi Matsuo, Nobutaka Shimada
    • Organizer
      Innovation in Medicine and Healthcare 2015, Systems and Technologies,
    • Place of Presentation
      立命館大学 朱雀キャンパス(京都府中京区)
    • Year and Date
      2015-09-11
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] "Validation of Knot-Tying Motion by Temporal-Spatial Matching with RGB-D Sensor for Surgical Training"2015

    • Author(s)
      Yoko Ogawa, Nobutaka Shimada, Yoshiaki Shirai , Yoshimasa Kurumi, Masaru Komori
    • Organizer
      Innovation in Medicine and Healthcare 2015, Systems and Technologies,
    • Place of Presentation
      立命館大学 朱雀キャンパス(京都府中京区)
    • Year and Date
      2015-09-11
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] "階層型イベント検知に基づく人と物の関わりのロギングシステム"2015

    • Author(s)
      川本 祥悟, 池上 貴之, 川北 真也, 寺西 研翔, 島田 伸敬
    • Organizer
      第18回画像の認識・理解シンポジウム(MIRU2015)
    • Place of Presentation
      ホテル阪急エキスポパーク(大阪府吹田市)
    • Year and Date
      2015-07-30
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  • [Presentation] "手術プロセスに基づくVR腹腔鏡下手術訓練時の熟練者・初心者のアイハンドコーディネーション分析2015

    • Author(s)
      丸谷 宜史, 島田 伸敬, 田中 弘美, 小森 優, 来見 良誠, 森川 茂廣
    • Organizer
      第18回画像の認識・理解シンポジウム(MIRU2015)
    • Place of Presentation
      ホテル阪急エキスポパーク(大阪府吹田市)
    • Year and Date
      2015-07-29
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      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] "Temporal-Spatial Validation of Knot-Tying Procedures Using RGB-D Sensor for Training of Surgical Operation2015

    • Author(s)
      Yoko Ogawa, Nobutaka Shimada, Yoshiaki Shirai
    • Organizer
      IAPR International Conference on Machine Vision Applications (MVA2015)
    • Place of Presentation
      日本科学未来館(東京都江東区)
    • Year and Date
      2015-05-20
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] "ハンドアームと自律走行車の連携による冷蔵庫への横付けと開扉動作の実装"2015

    • Author(s)
      八塚 達哉, 西田 昴, 小川 陽子, 島田 伸敬
    • Organizer
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2015
    • Place of Presentation
      京都市勧業館「みやこめっせ」(京都府京都市)
    • Year and Date
      2015-05-19
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  • [Presentation] "パートナーロボットのための人物位置マッピングおよび発話センシングシステムの製作"2015

    • Author(s)
      島田 伸敬, 平井 裕麻, 上間 圭祐
    • Organizer
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2015
    • Place of Presentation
      京都市勧業館「みやこめっせ」(京都府京都市)
    • Year and Date
      2015-05-19
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  • [Presentation] "人間行動に基づく室内シーンロギングシステムのためのネットワーク指向型センサ/ディスプレイ基盤"2015

    • Author(s)
      池上 貴之, 島田 伸敬
    • Organizer
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2015
    • Place of Presentation
      京都市勧業館「みやこめっせ」(京都府京都市)
    • Year and Date
      2015-05-18
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  • [Presentation] "人の行動をキーにした室内シーンロギングおよび検索インタフェース"2015

    • Author(s)
      寺西 研翔, 川本 祥悟, 池上 貴之, 川北 真也, 島田 伸敬
    • Organizer
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2015
    • Place of Presentation
      京都市勧業館「みやこめっせ」(京都府京都市)
    • Year and Date
      2015-05-18
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  • [Presentation] "人物による物体移動の追跡を利用した物体アスペクトのモデリング"2015

    • Author(s)
      川北 真也, 島田 伸敬
    • Organizer
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2015
    • Place of Presentation
      京都市勧業館「みやこめっせ」(京都府京都市)
    • Year and Date
      2015-05-18
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  • [Presentation] "手指リハビリテーションのためのRGB-Dセンサーを用いた手の3D姿勢推定"2015

    • Author(s)
      松尾 直志, 島田 伸敬
    • Organizer
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2015
    • Place of Presentation
      京都市勧業館「みやこめっせ」(京都府京都市)
    • Year and Date
      2015-05-18
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      2015 Annual Research Report

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Published: 2015-04-16   Modified: 2019-03-29  

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