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ヒトの力学的着衣介助スキルの理解と双腕ロボットシステムへの転移

研究課題

研究課題/領域番号 16H01749
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 知能ロボティクス
研究機関九州工業大学

研究代表者

柴田 智広  九州工業大学, 大学院生命体工学研究科, 教授 (40359873)

研究分担者 為井 智也  神戸大学, 数理・データサイエンスセンター, 准教授 (40548434)
長 隆之  九州工業大学, 大学院生命体工学研究科, 准教授 (50804663)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
41,210千円 (直接経費: 31,700千円、間接経費: 9,510千円)
2019年度: 8,580千円 (直接経費: 6,600千円、間接経費: 1,980千円)
2018年度: 8,970千円 (直接経費: 6,900千円、間接経費: 2,070千円)
2017年度: 8,970千円 (直接経費: 6,900千円、間接経費: 2,070千円)
2016年度: 14,690千円 (直接経費: 11,300千円、間接経費: 3,390千円)
キーワード知能ロボティクス / 機械力学・制御 / 機械学習 / 計測工学 / 知能ロボティックス
研究成果の概要

人の重要な生活機能の一つである着衣を題材に、人の介助技術を学習し衣服を介した力学的な介助を行う双腕ロボットシステムを構築した。熟練者の着衣介助スキルを分析した結果、手指から衣服に大きな力を発揮していなかった。人の着衣介助の運動軌道を元に、静力学的な適応性と頑健性を有するDMP法による模倣や、タスクに重要な双腕運動の潜在空間(低次元空間)の自動抽出とそれを用いた効率的な強化学習などを開発し、健常者を対象とした実験によりその有効性を示した。当初シャツを頭から着せる介助動作を対象として研究を推進したが、介護現場のニーズに応じて、最後には前開きのシャツを対象とした着衣介助も可能なシステムを構築した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

少子化・超高齢化が進行する我が国においては、介護分野おいて生活機能支援ロボットの研究開発は喫緊の課題である。更衣は重要な生活機能の一つだが、健常高齢者であっても、年齢と共に肩の可動範囲が減少し、独力で行うのが難しくなり、また介護施設においても負担になっている。知能ロボティクスにおいて、柔軟で大きな変形も可能な物体である布や衣服の操作は基本的かつ重要な課題であるが、人間ロボット協調システムでもある着衣介助に関する知能ロボット研究はほとんど行われてこなかった。本研究は世界で初めて力学的な人とロボットの相互作用まで考慮した着衣介助ロボットの研究であり、また高度なAIを駆使した研究でもある。

報告書

(5件)
  • 2021 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (34件)

すべて 2021 2020 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 5件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 8件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (19件) (うち国際学会 11件、 招待講演 6件) 図書 (1件) 備考 (3件)

  • [国際共同研究] インド工科大学カーンプル校(インド)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] アテネオ大学マニラ校(フィリピン)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Picking Up Clothes from a Hanger Rack Using Voice Recognition by a Mobile Manipulator2021

    • 著者名/発表者名
      Sakai, Y., Yamasaki, K., Shibata, T.
    • 雑誌名

      9th International Symposium on Applied Engineering and Sciences(SAES2021)

      巻: - ページ: 1-1

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electric Wheelchair-Humanoid Robot Collaboration for Clothing Assistance of the Elderly2020

    • 著者名/発表者名
      Joshi, R, P., Tarapure, J,P., Shibata, T.
    • 雑誌名

      2020 13th International Conference on Human System Interaction (HSI)

      巻: - ページ: 300-306

    • DOI

      10.1109/hsi49210.2020.9142645

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Automatic generation and inferring semantic structure of verbal instructions for a motor task2020

    • 著者名/発表者名
      Takeuchi, R., Tamei, T.
    • 雑誌名

      2020 IEEE International Conference on Systems, Man, and Cybernetics (SMC)

      巻: - ページ: 3735-3739

    • DOI

      10.1109/smc42975.2020.9283105

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Data-efficient Learning of Robotic Clothing Assistance using Bayesian Gaussian Process Latent Variable Models2019

    • 著者名/発表者名
      Koganti, N. Shibata. T., Tamei, T., Ikeda, K.
    • 雑誌名

      Advanced Robotics ( RSJ )

      巻: 33 号: 15-16 ページ: 800-814

    • DOI

      10.1080/01691864.2019.1610061

    • NAID

      120006841302

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] A framework for robotic clothing assistance by imitation learning2019

    • 著者名/発表者名
      Joshi, Ravi, Prakash., Koganti, N.and Shibata, T.
    • 雑誌名

      Advanced Robotics

      巻: 33 号: 22 ページ: 1156-1174

    • DOI

      10.1080/01691864.2019.1636715

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Quantitative Evaluation of Clothing Assistance using Whole-Body Robotic Simulator of the Elderly2019

    • 著者名/発表者名
      Joshi, R, P., Shibata, T., Ogata, K., Matsumoto, Y.
    • 雑誌名

      2019 28th IEEE International Conference on Robot and Human Interactive Communication (RO-MAN)

      巻: - ページ: 1-6

    • DOI

      10.1109/ro-man46459.2019.8956308

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Bayesian Nonparametric Learning of Cloth Models for Real-time State Estimation2017

    • 著者名/発表者名
      Shibata, T
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Robotics

      巻: 33 ページ: 916-931

    • NAID

      120006843467

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] On redundancy resolution of the human thumb, index and middle fingers in cooperative object translation2017

    • 著者名/発表者名
      Shibata, T.
    • 雑誌名

      Robotica

      巻: 35 ページ: 1-26

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Bayesian Nonparametric Learning of Cloth Models for Real-time State Estimation2017

    • 著者名/発表者名
      Koganti, N., Tamei, T., Ikeda, K., Shibata, T.
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Robotics

      巻: 印刷中

    • NAID

      120006843467

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] A Study on a Low-Cost Soft Robotic Hand Grip Operated by a Smart Skin2020

    • 著者名/発表者名
      Duran J., R. A., Matsumura, N. and Shibata, T.
    • 学会等名
      第38回日本ロボット学会学術講演会 日本ロボット学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 運動課題における言語インストラクションの自動生成と意味関係の抽出2020

    • 著者名/発表者名
      竹内亮人,為井智也
    • 学会等名
      第38回日本ロボット学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ロボットによる衣服操作のためのMask R-CNN を用いた複数衣服の認識2019

    • 著者名/発表者名
      福宿将士,山口史晃,柴田智広
    • 学会等名
      日本機械学会ロボティクスメカトロニクス講演会2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Garment Recognition and Grasping Point Detection for Clothing Assistance Task using Deep Learning2019

    • 著者名/発表者名
      Shibata, T.
    • 学会等名
      2019 IEEE/SICE International Symposium on System Integration
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Robotics Handling of Cloth for Clothing Assistance Task using Deep Learning2018

    • 著者名/発表者名
      Saxena, K.
    • 学会等名
      36th Annual Conference of the Robotics Society of Japan
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Transferring Human Skills of Clothing Assistance to a Dual-Arm Robot System2018

    • 著者名/発表者名
      Shibata, T.
    • 学会等名
      2018 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 双腕ロボットを用いた着衣介助の研究2018

    • 著者名/発表者名
      柴田智広
    • 学会等名
      SICE SI部門 マニピュレーション部会定例会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ロボットとの協働による看護の未来2018

    • 著者名/発表者名
      柴田智広
    • 学会等名
      第17回北海道東北地区 国立病院機構・国立療養所看護研究学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] A study on human-robot collaboration for table-setting task2017

    • 著者名/発表者名
      Saxena, Krati
    • 学会等名
      IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics (ROBIO), 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Missing value estimation of sEMG signals using BGPLVM toward control of a multi-fingered prosthetic hand2017

    • 著者名/発表者名
      Shibata Tomohiro, Dwivedi, S.K., Koganti, N.
    • 学会等名
      第27回日本神経回路学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Robotic cloth manipulation for clothing assistance task using Dynamic Movement Primitives2017

    • 著者名/発表者名
      Joshi, RP. Shibata Tomohiro, Koganti, N
    • 学会等名
      Advances in Robotics
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Imparting Motor-skills to Humanoid Robots through Bayesian Nonparametric Latent Spaces2017

    • 著者名/発表者名
      Shibata Tomohiro, Koganti, N., Tamei, T., Ikeda, K
    • 学会等名
      IEEE International Conference on Engineering in Medicine and Biology (EMBC 2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 情報通信技術や知能ロボット技術を活用したスマートライフケア社会の創造を目指して2017

    • 著者名/発表者名
      柴田智広
    • 学会等名
      電子情報通信学会スマートインフォメディアシステム研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 強化学習を用いた人間-ロボット系の適応制御2017

    • 著者名/発表者名
      柴田智広
    • 学会等名
      電子情報通信学会のIN, MoNA, CNR合同研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 情報通信技術や 知能ロボット技術を活用した スマートライフケア社会の創造2017

    • 著者名/発表者名
      柴田智広
    • 学会等名
      日本福祉工学会第2回九州支部大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Bayesian Nonparametric Motor-skill Representations for Efficient Learning of Robotic Clothing Assistance2016

    • 著者名/発表者名
      Koganti, N., Tamei, T., Ikeda, K., Shibata, T.
    • 学会等名
      Thirtieth Annual Conference on Neural Information Processing Systems
    • 発表場所
      Centre Convencions Internacional Barcelona, Barcelona SPAIN
    • 年月日
      2016-12-05
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] EXTREMITY DETECTION FROM A PILE OF GARMENTS USING BAYESIAN GP-LVM2016

    • 著者名/発表者名
      Gaurav, V., Koganti, N., Nakata, R., Joshi, R., Shibata, T.
    • 学会等名
      International Conference on Intelligent Robots and Systems
    • 発表場所
      Daejeon Convention Center, Daejeon, Korea
    • 年月日
      2016-10-09
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] CLOTH EXTREMITY DETECTION FROM A CLUTTER OF CLOTHES USING BAYESIAN GP-LVM2016

    • 著者名/発表者名
      Gaurav, V., Koganti, N., Nakata, R., Joshi, R., Shibata, T.
    • 学会等名
      第34回日本ロボット学会
    • 発表場所
      山形大学小白川キャンパス
    • 年月日
      2016-09-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Motor-skill Learning in Latent Spaces for Robotic Clothing Assistance2016

    • 著者名/発表者名
      Koganti, N., Joshi, R.P., Tamei, T., Ikeda K., Shibata, T.
    • 学会等名
      第34回日本ロボット学会
    • 発表場所
      山形大学小白川キャンパス
    • 年月日
      2016-09-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [図書] 人工知能学大辞典2017

    • 著者名/発表者名
      柴田智広
    • 総ページ数
      1600
    • 出版者
      共立出版
    • ISBN
      9784320124202
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] 柴田研究室研究紹介

    • URL

      https://www.brain.kyutech.ac.jp/~tom/ja/research/

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] 柴田研究室ホームページ

    • URL

      http://www.brain.kyutech.ac.jp/~tom/ja/

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] 九州工業大学研究者詳細ページ

    • URL

      https://research02.jimu.kyutech.ac.jp/html/100000703_ja.html

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2023-01-30  

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