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生体とロボットにおける運動技能と知能行動の獲得に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 10450165
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 制御工学
研究機関東京工業大学

研究代表者

伊藤 宏司  東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 教授 (30023310)

研究分担者 近藤 敏之  東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 助手 (60323820)
山北 昌毅  東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 助教授 (30220247)
鄭 心知  東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 助手 (10262966)
研究期間 (年度) 1998 – 2000
研究課題ステータス 完了 (2000年度)
配分額 *注記
13,600千円 (直接経費: 13,600千円)
2000年度: 2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
1999年度: 4,200千円 (直接経費: 4,200千円)
1998年度: 7,200千円 (直接経費: 7,200千円)
キーワード強化学習 / 身体ダイナミクス / 繰り返し学習 / オカス / 内部ダイナミクス / 運動学習 / カオス / インピーダンス / リーチング動作 / マニピュレーション
研究概要

生体とロボットにおける「運動技能形成(Human and Robot Skill)」と「自律知能(Autonomous Intelligence)」について興味ある成果を得た.これらの結果は今後のホームロボットやペットロボットの開発に寄与するところ大であると考える.詳細は報告書に記載されている.
1)運動・行動学習:上肢のリーチング動作における運動学習の般化と内部表現について実験的に考察し、外部環境(干渉粘性力場)が脳内部で準局所的モデルとして表現されている可能性を示唆している.
2)タスク依存の技能獲得(スキル):私たちの技能(スキル)は、環境への働きかけを通して獲得される.本研究では、動作を繰り返す中で、タスクに応じた運動パターンをロボットが自ら獲得するための手法を提案し、リーチング動作やバッティングに応用している.また、複数ロボットの分散協調制御や多指ハンドによる対象物の操作制御についても興味ある結果を得ている.
3)非線形力学系に基づく連想記憶モデル:ローレンツ方程式から導いた振動子集団と各振動子が共有する大域的場から成る新たな神経振動子ネットワークを提案している.そして、外部入力パターンと既記憶パターンとの類似関係によって、系の内部状態が周期状態とカオス振動状態を遷移する動的連想記憶モデルおよび、この内部ダイナミクスの質的変化を学習則の制御に利用した自律学習アルゴリズムを導出している.
4)自律移動ロボットの行動学習:強化学習とニューラルネットを組み合わせた枠組みを自律移動ロボットの行動学習に適用することを提案している.そして、センサ空間からロボット駆動力までのマッピングを合目的的に獲得できることを示すとともに、タスク達成に必要な知識がニューラルネットの中間層に抽象化されて表現されることを示している.

報告書

(4件)
  • 2000 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1999 実績報告書
  • 1998 実績報告書
  • 研究成果

    (50件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (50件)

  • [文献書誌] 内田宗恒: "力学モデルによるエネルギー蓄積型大腿義足のパラメータ調節."バイオメカニズム学会誌. (掲載予定). (2001)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 柴田克成: "ニューラルネットワークを用いたDirect-Vision-Based強化学習-センサからモータまで-"計測自動制御学会論文集. 37. 168-177 (2001)

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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] X.Z.Zheng: "On Dynamic Contral of Finger Sliding and Object Motion in Manipulation with Multi-Fingered Hands"IEEE Trans. on Robotics and Automation. 16. 469-481 (2000)

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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] X.Z.Zheng: "Robotic Batting System : An Architecture for Learning and Dynamic Pattern Generation"Advanced Robotics. 14. 435-438 (2000)

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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 小島一浩: "カオス力学系による自律的記憶形成."計測自動制御学会論文集. 35. 1478-1485 (1999)

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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 柴田克成: "利害の衝突・回避のための交渉コミュニケーションの学習と個性の発現-リカレントニューラルネットを用いたダイナミックコミュニケーションの学習"計測自動制御学会論文集. 35. 1346-1354 (1999)

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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Yamakita: "Tele-Bilateral Impedance for Master-Slave Systems"計測自動制御学会論文集. 35. 370-377 (1999)

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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] X.Z.Zheng.: "A System Structure with Trajectory Phanning and Control for Robotic Dynamic Manipulation"Advanced Robotics. 11. 695-712 (1998)

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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 伊藤宏司: "知の創発"NTT出版. 283 (2000)

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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Shibata, Y.Okabe and K.Ito: "Direct Vision-Based Reinforcement Learning using a Layered Neural Network - For the Whole Process from Sensors to Motors-"SICE Trans. Vol.37, No.2. 168-177 (2001)

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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Shibata, M.Sugisaka and K.Ito: "Fast and Stable Learning in Direct-Vision-Based Reinforcement Learning"Proc.of International Symposium on Artificial Life and Robotics (AROB). 200-203 (2001)

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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] X.-Z.Zheng, R.Nakashima, and T.Yoshikawa: "On Dynamic Control of Finger Sliding and Object Motion in Manipulation with Multi-Fingered Hands"IEEE Transactions on Robotics and Automation. Vol.16, No.5. 469-481 (2000)

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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] X.-Z.Zheng, W.Inamura, K.Shibata, and K.Ito: "Robotic Batting System : An Architecture for Learning and Dynamic Pattern Generation"Advanced Robotics. Vol.14, No.5. 435-43 (2000)

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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Morita, K.Shibata, X.-Z.Zheng and K.Ito: "Prosthetic Hand Control based on Torque Estimation from EMG Signal"Proc.of the 2000 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems. Vol.1. 389-394 (2000)

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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] E.A.Y.Murakami, K.Shibata, X.-Z.Zheng and K.Ito: "Human Control Characteristics in Bilateral Micro-Teleoperation System"Proc.of IECON. (2000)

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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Shibata and K.Ito: "Autonomous Learning of Reward Distribution for Each Agent in Multi-Agent Reinforcement Learning"Proc.of The 6th International Conference on Intelligent Autonomous Systems (IAS). 495-502 (2000)

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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] X.-Z.Zheng, W.Inamura, K.Shibata, and K.Ito: "A Learning and Dynamic Pattern Generating Architecture for Skillful Robotic Baseball Batting System"Proc.of IEEE International Conference on Robotics and Automation. 3227-3232 (2000)

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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Shibata, M.Ueda, and K.Ito: "Emergence of Individuality and Sociality by Reinforcement Learning"Proc.of Fifth of International Symposium Artificial Life and Robotics (AROB) 2000. Vol.2. 589-592 (2000)

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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Kojima and K.Ito: "Autonomous Memory pattern Formation by using Chaotic Dynamics"SICE Trans.. Vol.35, No.11. 1478-1485 (1999)

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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Shibata and K.Ito: "Learning of Communication for Negotiation to Avoid Some Conflicts of Interests - Learning of Dynamic Communication using a Recurrent Neural Network"SICE Trans.. Vol.35, No.11. 1346-1354 (1999)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Kojima and K.Ito: "Autonomous Learning of Novel Patterns by Utilizing Chaotic Dynamics"Proc.of IEEE International Conference. on Systems, Man, and Cybernetics (SMC). Vol.I. I-284-289 (1999)

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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Shibata and K.Ito: "Hand-Eye Coordination in Robot Arm Reaching Task by Reinforcement Learning Using Neural Networks"Proc.of IEEE International Conference. on Systems, Man, and Cybernetics (SMC). Vol.V. V-458-463 (1999)

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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Yamakita, M.Negi and K.Ito: "Tele-Bilateral Impedance for master-Slave Systems"SICE Trans.. Vol.35, No.3. 370-377 (1999)

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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Shibata and K.Ito: "Gauss-Sigmoid Neural Network"Proc.of International Joint Conference. on Neural Networks (IJCNN). #747. (1999)

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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Ito: "Mesurement, Analysis and Modeling of Human Movements and Actions - Task-oriented Motor Dynamics"Proc.of IMEKO-XV. PL.1.2. (1999)

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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Kojima and K.Ito: "Dynamical Distributed Memory Systems"Proc.of IEEE International Symposium. on Autonomous and Decentralized Sys. (ISADS). 374-377 (1999)

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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Shibata and K.Ito: "Emergence of Communication for Negotiation By a Recurrent Neural Network"Proc.of IEEE International Symposium. on Autonomous and Decentralized Sys. (ISADS). 294-301 (1999)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] X.-Z.Zheng, K.Ono, M.Yamakita, M.Katayama, and K.Ito: "A System Structure with Trajectory Planning and Control for Robotic Dynamic Manipulation"Advanced Robotics. Vol.11, No.7. 695-712 (1998)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Shibata: "Fast and Stable Learning in Direct-Vision-Based Reinforcement Learning"Proc.of Int'l Sympo.on Artificial Life and Rabatics. 200-203 (2001)

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      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 若松良久: "音声韻律に基づいた人間?ロボット系におけるコミュニケーションモデル"第12回SICE自律分散システムシンポジウム資料. 367-372 (2001)

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      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 井澤淳: "強化学習を適用した人腕運動学習制御における粘弾性調節戦略"第12回SICE自律分散システムシンポジウム資料. 123-128 (2001)

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      2000 実績報告書
  • [文献書誌] K.Shibata: "Autonomous Learning of Reward Distribution for Each Agent in Multi-Agent Reinforcement Learning"Proc.of The 6th. Int' Cont on Intelligent Autonomous Systems. 495-502 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] X.-Z.Zheng: "A Learning and Dynamic Pattern Generoting Architecture for Skillful Robotic Bosehall Batting System"Proc.of IEEE Int'l Conference on Robotics and Automation. 3227-3232 (2000)

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      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 小島一浩: "想起,学習ダイナミクスの非分離性を考慮した動的連想記憶モデル"第12回SICE自律分散システムシンポジウム資料. 143-148 (2001)

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      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 伊藤宏司: "知の創発"NTT出版. 283 (2000)

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      2000 実績報告書
  • [文献書誌] K.Ito: "Measurement,Analysis and Modeling of Human Movements and Actiaus Task-oriented Moter Dynamics"Proc of 15th.IMEKO, 1999. (全8ページ). (1999)

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      1999 実績報告書
  • [文献書誌] K.Ito: "Task-oriented Impedance Adjustment of Human Arm Movements"Proc of AIM '99. 961-966 (1999)

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      1999 実績報告書
  • [文献書誌] X.-Z.Zheug: "Task Skill Formation via Motion Repetition in Robotic Dynamic Manipulation"Proc of IEEE Int.Conf.On Systems,Man and Cybernetics. IV. 1001-1006 (1999)

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      1999 実績報告書
  • [文献書誌] K.Kojima: "Dynamical Distributed Memory Systems"Proc of IEEE Int.Sympo.On Autonomous and Decentralized Sys.'99. 374-377 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] K.Shibata: "Emergence of Communication for Negotiation by a Recurrent Neural Network"Proc of IEEE Int.Sympo.On Autonomous and Decentralized Sys.'99. 294-301 (1999)

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      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 柴田 克成: "利害の衝突回避のための交渉コミュニケーションの学習と個性の発現"計測自動制御学会論文集. 35巻11号. 1346-1354 (1999)

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      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 小島 一浩: "カオスカ学系による自律的記憶形成"計測自動制御学会論文集. 35巻11号. 1478-1485 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] M.Yamakita: "Tele-Bilateral Impedance on Master-Slave Systems"Trans.of the Society of Instrument and Control Engineers. 35,3. 370-377 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] X,-Z,Zheng: "A System Sfructure with Trajectory Planning and Control for Robofic Dynamic Manipulation." Advanced Robotics. 11,7. 695-712 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] 鄭 心知: "冗長マニピュレータの動的作業技能形成" 第3回ロボティクス・シンポジア予稿集. 227-232 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] 小島一浩: "環境との相互作用によるパターン形成" ロボティクス・メカトロニクス講演会'98予稿集. IC112-8. (1998)

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      1998 実績報告書
  • [文献書誌] 稲村 渡: "冗長マニピュレータの運動パターン生成とバッティングへの応用" 第6会日本ロボット学会学術講演会予稿集. 1. 489-490 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] X,-Z.Zheng: "Task Skill Formation in Redundant Manipulator Systems." Proc.of IEEE Int.Conf.Systems,Nauaud Cybernetics'98. 3295-3300 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] 稲村 渡: "ダイナミックマニピュレーションにおける運動パターン生成と制御" 第11回自律分散システム・シンポジウム予稿集. 57-60 (1999)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] 窪寺 裕之: "粘性力場における上肢動作の運動学習とダイナミクスに依存した汎化" 電子情報通信学会技術研究報告,ニューロコンピューティング(NC)研究会. (1999)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書

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公開日: 1998-04-01   更新日: 2016-04-21  

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