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発話ロボットの音声学習における脳機能モデルの再現と発声障害のシミュレータの構築

研究課題

研究課題/領域番号 15K01459
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 リハビリテーション科学・福祉工学
研究機関早稲田大学 (2017-2018)
香川大学 (2015-2016)

研究代表者

澤田 秀之  早稲田大学, 理工学術院, 教授 (00308206)

研究協力者 Thanh Vo Nhu  University of Science and Technology
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2017年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2016年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2015年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワード知能ロボット / ソフトロボット / 人工知能 / 音声生成 / 聴覚フィードバック / 脳内ネットワーク / 音声認識 / 発声障害 / 機械学習
研究成果の概要

申請者らがこれまでに研究を進めてきた、人間と同等の発声器官を全て機械的に構成した発話ロボットを再設計し、より柔軟に発話動作を獲得できる機構を実装した。聴覚フィードバック学習によって、ロボットが聴取音声を基に自律的に発話動作を獲得し、任意の音声を生成することができる学習機構を実装するため、人間の脳機能を再現した学習モデルを構築した。更にFPGAによって、音声獲得の高速オンライン学習を実現した。これら発話器官を再現した機械モデルと、脳の音声学習機能に着目したオンライン学習モデルを統合した新しい発話ロボットを構築し、脳内モデルの学習過程、獲得される発話動作および、ロボットの生成音声の解析を行った。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は、人間の音声生成機構を全て機械的に再現した発話ロボットを構築するばかりでなく、音声の自律獲得に拘わる脳機能を再現した学習機構を実装し、音声から口内の発話動作を獲得して音声生成を行うシステムを実現した。これにより、人間の様に学習によって発話動作及び音声を獲得することが出来る機械機構を再現でき、更に人間の構音動作との比較から、発話障害の訓練装置の実現に貢献できる。
人間は、聴覚フィードバックによって各発話器官を統合的に制御して、安定した発話をおこなう手法を、後天的に獲得している。人間の音声学習機構との比較、解析を行っていくことにより、脳における情報の認知・生成メカニズムの解明につながる。

報告書

(5件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 2015 実施状況報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2019 2018 2017 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 7件、 査読あり 9件、 謝辞記載あり 4件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件) 図書 (1件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] The University of Danang(ベトナム)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Intoning Speech Performance of the Talking Robot for Vietnamese Language Case2018

    • 著者名/発表者名
      Thanh Vo Nhu and Hideyuki Sawada
    • 雑誌名

      Proc. of International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science

      巻: MHS2018 ページ: 160-163

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Development of Vietnamese Voice Chatbot with Emotion Expression2018

    • 著者名/発表者名
      Thanh Vo Nhu and Hideyuki Sawada
    • 雑誌名

      Proc. of International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science

      巻: MHS2018 ページ: 22-27

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Diabetic Neuropathy: A Focus on the Testing Method2018

    • 著者名/発表者名
      unichi Danjo, Sonoko Danjo, Hideyuki Sawada, Keiji Uchida and Yu Nakamura
    • 雑誌名

      International Journal of Family & Community Medicine

      巻: 2-1 ページ: 00027-00027

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Text-to-speech of a talking robot for interactive speech training of hearing impaired2017

    • 著者名/発表者名
      Vo Nhu Thanh、Sawada Hideyuki
    • 雑誌名

      IEEE International Conference on Human System Interaction

      巻: HSI2017 ページ: 166-171

    • DOI

      10.1109/hsi.2017.8005021

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Talking Robot and Its Real-time Interactive Modification for Speech Clarification2016

    • 著者名/発表者名
      Vo Nhu Thanh and Hideyuki Sawada
    • 雑誌名

      SICE Journal of Control, Measurement, and System Integration

      巻: Vol.9, No.6 号: 6 ページ: 251-256

    • DOI

      10.9746/jcmsi.9.251

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Automatic Vowel Sequence Reproduction for a Talking Robot Based on PARCOR Coefficient Template Matching2016

    • 著者名/発表者名
      Vo Nhu Thanh and Hideyuki Sawada
    • 雑誌名

      IEIE Transactions on Smart Processing and Computing

      巻: Vol. 5, No. 3 号: 3 ページ: 215-221

    • DOI

      10.5573/ieiespc.2016.5.3.215

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Comparison of Several Acoustic Features for the Vowel Sequence Reproduction of a Talking Robot2016

    • 著者名/発表者名
      Vo Nhu Thanh and Hideyuki Sawada
    • 雑誌名

      IEEE International Conference on Mechatronics and Automation

      巻: CD-ROM ページ: 1137-1142

    • DOI

      10.1109/icma.2016.7558722

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Autonomous Vowels Sequence Reproduction of a Talking Robot Using PARCOR Coefficients2016

    • 著者名/発表者名
      Vo Nhu Thanh and Hideyuki Sawada
    • 雑誌名

      Proceedings of International Conference on Electronics, Information and Communication

      巻: CD-ROM proceedings

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] A Talking Robot and the Expressive Speech Communication with Human2015

    • 著者名/発表者名
      Hideyuki Sawada
    • 雑誌名

      International Journal of Affective Engineering

      巻: 14 号: 2 ページ: 95-102

    • DOI

      10.5057/ijae.14.95

    • NAID

      130005064397

    • ISSN
      2187-5413
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Vietnamese Language Speech Performance by the Talking Robot2016

    • 著者名/発表者名
      Vo Nhu Thanh and Hideyuki Sawada
    • 学会等名
      電気関係学会 四国支部連合大会 講演論文集
    • 発表場所
      徳島大学
    • 年月日
      2016-09-17
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] A Real Time Visualization System for Articulatory Analysis of the Talking Robot2015

    • 著者名/発表者名
      Vo Nhu Thanh and Hideyuki Sawada
    • 学会等名
      電気関係学会 四国支部連合大会 講演論文集
    • 発表場所
      高知工科大学
    • 年月日
      2015-09-26
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] A Talking Robot and the Autonomous Learning of Speech Articulation for the Communication with Human2015

    • 著者名/発表者名
      Hideyuki Sawada
    • 学会等名
      Internstional Workshop on Speech Robotics
    • 発表場所
      Dresden, Germany
    • 年月日
      2015-09-11
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [図書] 日本機械学会誌「運動パターンを創り出すマテリアルと知能の設計」2019

    • 著者名/発表者名
      前田真吾, 澤田秀之, 重宗宏毅, 三輪貴信
    • 総ページ数
      2
    • 出版者
      一般社団法人日本機械学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] 早稲田大学 澤田研究室

    • URL

      http://www.sawada.phys.waseda.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実施状況報告書
  • [備考] 香川大学 澤田研究室

    • URL

      http://www.eng.kagawa-u.ac.jp/~sawada/

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2020-03-30  

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