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ロボット体表面に配置された多眼高速視覚ネットワークによる視覚サーボ制御

研究課題

研究課題/領域番号 19H02102
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分20020:ロボティクスおよび知能機械システム関連
研究機関千葉大学

研究代表者

並木 明夫  千葉大学, 大学院工学研究院, 教授 (40376611)

研究分担者 妹尾 拓  広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 准教授 (10512113)
山川 雄司  東京大学, 大学院情報学環・学際情報学府, 准教授 (90624940)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2021年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2020年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2019年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
キーワード高速ビジョン / 視覚サーボ制御 / 高速マニピュレーション / 多眼ビジョン / ビジョンネットワーク / 視覚サーボ / ネットワーク
研究開始時の研究の概要

従来の知能ロボットでは,使用するカメラ台数は少数に抑えられ,設置場所も人間のように頭部に装着するか,ハンドアイとして手先に装着するかのどちらかであり,視界は狭く,オクルージョンによる死角が頻繁に生じるという問題があった。そのため,複雑なタスクでは成功率が上がらず,作業速度も人間以上に遅くなっていた。
本課題ではこの問題を解決するために,小型高速カメラをロボットの体表に高密度で配置することで,「無死角性」と「高速性」を実現する多眼高速ビジョンネットワークシステムを実現する。

研究成果の概要

従来の知能ロボットでは,使用するカメラ台数は少数に抑えられ,設置場所も人間のように頭部に装着するか,ハンドアイとして手先に装着するかのどちらかであり,視界は狭く,オクルージョンによる死角が頻繁に生じるという問題があった。そのため,複雑なタスクでは成功率が上がらず,作業速度も人間以上に遅くなっていた。本課題ではこの問題を解決するために,小型高速カメラをロボットの体表に高密度で配置することで,「無死角性」と「高速性」を実現する多眼高速ビジョンネットワークシステムを実現した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本課題では,ロボット体表面に多数の小型カメラを配置し,ロボット周辺の認識の死角をなくすという多眼ビジョンロボットのシステム構成手法とその有効性について検証した.
近年の,小型カメラや小型画像処理装置の普及,低価格化は多数のカメラを使用することを容易とし,ロボットの多眼化に適した状況となっている.多眼視覚ロボットの計測戦略は,人間のそれとは大きく異なるが,高速性が求められるロボット固有の事情に適合しており,ロボットの動作性能の飛躍的な向上につながることが期待される.

報告書

(4件)
  • 2022 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (48件)

すべて 2021 2020 2019 その他

すべて 雑誌論文 (10件) (うち査読あり 10件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (35件) (うち国際学会 6件) 備考 (3件)

  • [雑誌論文] Real-Time Visual Feedback Control of Multi-Camera UAV2021

    • 著者名/発表者名
      He Dongqing、Chuang Hsiu-Min、Chen Jinyu、Li Jinwei、Namiki Akio
    • 雑誌名

      Journal of Robotics and Mechatronics

      巻: 33 号: 2 ページ: 263-273

    • DOI

      10.20965/jrm.2021.p0263

    • NAID

      130008027691

    • ISSN
      0915-3942, 1883-8049
    • 年月日
      2021-04-20
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Articulated Object Tracking by High-Speed Monocular RGB Camera2021

    • 著者名/発表者名
      Liu Yang、Namiki Akio
    • 雑誌名

      IEEE Sensors Journal

      巻: 21 号: 10 ページ: 11899-11915

    • DOI

      10.1109/jsen.2020.3032059

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Origami Folding by Multifingered Hands with Motion Primitives2021

    • 著者名/発表者名
      Namiki Akio、Yokosawa Shuichi
    • 雑誌名

      Cyborg and Bionic Systems

      巻: 2021 ページ: 9851834-9851834

    • DOI

      10.34133/2021/9851834

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Dynamic Compensation in Throwing Motion with High-Speed Robot Hand-Arm2021

    • 著者名/発表者名
      Takahashi Akira、Sato Masaki、Namiki Akio
    • 雑誌名

      Prof. 2021 IEEE Int. Conf. on Robotics and Automation

      巻: - ページ: 6287-6292

    • DOI

      10.1109/icra48506.2021.9560866

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Motion Strategy Using Opponent Player’s Serial Learning for Air-Hockey Robots2021

    • 著者名/発表者名
      Fukuda Shotaro、Tadokoro Koichiro、Namiki Akio
    • 雑誌名

      Proc. 2021 IEEE/RSJ Int. Conf. on Intelligent Robots and Systems

      巻: - ページ: 952-957

    • DOI

      10.1109/iros51168.2021.9635854

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Target Tracking of Moving and Rotating Object byHigh-Speed Monocular Active Vision2020

    • 著者名/発表者名
      Yang Liu, Pansiyu Sun, and Akio Namiki
    • 雑誌名

      IEEE Sensors Journal

      巻: - 号: 12 ページ: 1-18

    • DOI

      10.1109/jsen.2020.2976202

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] High-Speed Catching by Multi-Vision Robot Hand2020

    • 著者名/発表者名
      Sato Masaki、Takahashi Akira、Namiki Akio
    • 雑誌名

      Proc. of 2020 IEEE/RSJ Int. Conf. on Intelligent Robots and Systems

      巻: 1 ページ: 9131-9136

    • DOI

      10.1109/iros45743.2020.9340968

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Direct Visual Servoing of UAVs Using Onboard Monocular Camera2020

    • 著者名/発表者名
      Hsiu-Min Chuang and Akio Namiki
    • 雑誌名

      Proccedings of 2020 IEEE/SICE International Symposium on System Integration (SII 2020)

      巻: - ページ: 765-770

    • DOI

      10.1109/sii46433.2020.9026180

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] High-Speed Target Tracking of 3D Object by Monocular Camera2020

    • 著者名/発表者名
      Yang Li and Akio NAMIKI
    • 雑誌名

      Proccedings of 2020 IEEE/SICE International Symposium on System Integration (SII 2020)

      巻: - ページ: 121-126

    • DOI

      10.1109/sii46433.2020.9026194

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Autonomous Target Tracking of UAV Using High-Speed Visual Feedback2019

    • 著者名/発表者名
      Hsiu-Min Chuang, Dongqing He, and Akio Namiki
    • 雑誌名

      Applied Sciences

      巻: 9(21) 号: 21 ページ: 4552-4552

    • DOI

      10.3390/app9214552

    • 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
  • [学会発表] エアホッケーロボットにおけるスナップを利かせるための手首関節の開発2021

    • 著者名/発表者名
      田所恒一郎, 並木 明夫
    • 学会等名
      第22回計測自動制御学会SI部門講演会(SI2021)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] ガウス過程回帰と軌道生成による人間の動作予測手法,2021

    • 著者名/発表者名
      中原海渡, 並木明夫
    • 学会等名
      第22回計測自動制御学会SI部門講演会(SI2021)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Real-Time UAV navigation and occlusion detection system with multi-camera2021

    • 著者名/発表者名
      Chen Jinyu, Namiki Akio
    • 学会等名
      第22回計測自動制御学会SI部門講演会(SI2021)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] UAV control system design for high-speed vision servo2021

    • 著者名/発表者名
      LI JINWEI、Chuang Hsiu Min、Akio NAMIKI
    • 学会等名
      第22回計測自動制御学会SI部門講演会(SI2021)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 把持特徴量に基づいた動作分類と遠隔制御への利用2021

    • 著者名/発表者名
      三枝 大希, 並木 明夫
    • 学会等名
      日本機械学会年次大会2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 折り紙ロボットのための紙の形状認識システムの開発,2021

    • 著者名/発表者名
      中村 亮裕, 山本 開, 並木 明夫
    • 学会等名
      日本機械学会年次大会2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 多眼視覚キャリブレーション2021

    • 著者名/発表者名
      佐藤 将貴, 並木 明夫
    • 学会等名
      日本機械学会年次大会2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Model Predictive Trajectory Generation によるハンドアームの投球動作制御2021

    • 著者名/発表者名
      高橋 晃, 佐藤 将貴, 並木 明夫
    • 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2021(ROBOMECH2021)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Motion Strategy Using Opponent Player's Serial Learning for Air-Hockey Robots2021

    • 著者名/発表者名
      Shotaro Fukuda, Koichiro Tadokoro, and Akio Namiki
    • 学会等名
      2021 IEEE/RSJ Int. Conf. on Intelligent Robots and Systems
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Dynamic Compensation in Throwing Motion with High-Speed Robot Hand-Arm2021

    • 著者名/発表者名
      Akira Takahasi, Masaki Sato, and Akio Namiki
    • 学会等名
      2021 IEEE Int. Conf. on Robotics and Automation
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 投球動作における高速多指ハンドアームの動的補償2021

    • 著者名/発表者名
      高橋 晃,佐藤 将貴,並木 明夫
    • 学会等名
      第26回ロボティクスシンポジア講演論文集
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] エアホッケーロボットにおける人の刺激系列学習を利用した動作戦略2021

    • 著者名/発表者名
      福田 翔太郎,田所 恒一郎,並木 明夫
    • 学会等名
      第26回ロボティクスシンポジア講演論文集
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] High-Speed Catching by Multi-Vision Robot Hand2020

    • 著者名/発表者名
      Masaki Sato, Akira Takahasi, and Akio Namiki
    • 学会等名
      2020 IEEE/RSJ Int. Conf. on Intelligent Robots and Systems
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] モデル予測制御のマクロマイクロマニピュレーションへの適用2020

    • 著者名/発表者名
      高橋 晃,佐藤 将貴,並木 明夫
    • 学会等名
      第8回 制御部門マルチシンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 次元圧縮による把持動作の特徴量抽出と遠隔制御への応用2020

    • 著者名/発表者名
      三枝 大希,並木 明夫
    • 学会等名
      SI2020(第21回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] ロボットハンドによる紙のたわみ生成戦略2020

    • 著者名/発表者名
      寺田 直人,中村 亮裕,並木 明夫
    • 学会等名
      SI2020(第21回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 投球動作における高速多指ハンドアームの動的補償2020

    • 著者名/発表者名
      高橋 晃,佐藤 将貴,並木 明夫
    • 学会等名
      SI2020(第21回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 多眼視覚キャリブレーション手法の提案2020

    • 著者名/発表者名
      佐藤 将貴,高橋 晃,並木 明夫
    • 学会等名
      SI2020(第21回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 折り目を考慮した紙と物理モデルの形状マッチング2020

    • 著者名/発表者名
      中村 亮裕,寺田 直人,並木 明夫
    • 学会等名
      SI2020(第21回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] エアホッケーロボットにおける人の刺激系列学習を利用した戦略設計2020

    • 著者名/発表者名
      福田 翔太郎,田所 恒一郎,並木 明夫
    • 学会等名
      SI2020(第21回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Energy Minimization Formulation of Articulated Object Tracking with High-speed Monocular Camera2020

    • 著者名/発表者名
      Yang Liu and Akio Namiki
    • 学会等名
      第38回日本ロボット学会学術講演会予稿集
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Real-time Visual Servoing Control of an UAV Having Two-Cameras2020

    • 著者名/発表者名
      Dongqing He, Hsiu-Min Chuang, and Akio Namiki
    • 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2020(ROBOMECH2020)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] エアホッケーロボットシステムにおけるマスタ・スレーブ制御と視覚提示の適用2020

    • 著者名/発表者名
      王ゲツ, 福田翔太郎, 松坂彩香, 劉楊, 並木明夫
    • 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2020(ROBOMECH2020)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 多眼高速ビジョンを備えたロボットハンドによる高速キャッチング2020

    • 著者名/発表者名
      佐藤将貴、高橋 晃、並木 明夫
    • 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2020(ROBOMECH2020)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] マスタ・スレーブのための次元圧縮を利用した把持動作補助システム2020

    • 著者名/発表者名
      三枝 大希, 白土 拓哉, 並木 明夫
    • 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2020(ROBOMECH2020)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] RGB-D センサを用いた紙と物理モデルの形状マッチング2020

    • 著者名/発表者名
      中村 亮裕, 寺田 直人, 並木 明夫
    • 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2020(ROBOMECH2020)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Direct Visual Servoing of UAVs Using Onboard Monocular Camera2020

    • 著者名/発表者名
      Hsiu-Min Chuang and Akio Namiki
    • 学会等名
      2020 IEEE/SICE International Symposium on System Integration (SII 2020)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] High-Speed Target Tracking of 3D Object by Monocular Camera2020

    • 著者名/発表者名
      Yang Li and Akio NAMIKI
    • 学会等名
      2020 IEEE/SICE International Symposium on System Integration (SII 2020)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] エアホッケーロボットにおける対戦者の運動学的制約を考慮した攻撃評価2020

    • 著者名/発表者名
      金子昌也, 福田翔太郎, 並木明夫
    • 学会等名
      第25回ロボティクスシンポジア講演論文集
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 異種カメラとカルマンフィルタリングによる高解像度・高フレームレートのオプティカルフローの生成2020

    • 著者名/発表者名
      永井知明, 並木明夫
    • 学会等名
      第25回ロボティクスシンポジア講演論文集
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Target Tracking of Moving and Rotating Object by High-Speed Monocular Active Vision2019

    • 著者名/発表者名
      Yang Li and Akio NAMIKI
    • 学会等名
      2019 IEEE/RSJ Int. Conf. on Intelligent Robots and Systems
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 多眼高速視覚を備えたロボットハンドによる視覚フィードバック制御2019

    • 著者名/発表者名
      佐藤将貴、高橋 晃、並木 明夫
    • 学会等名
      SI2019(第20回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 高速双腕ジャグリングロボットにおける最適軌道生成2019

    • 著者名/発表者名
      高橋 晃,甲村 直大,並木 明夫
    • 学会等名
      第37回日本ロボット学会学術講演会予稿集
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] マスタスレーブを用いたロボットハンドの折り紙動作生成2019

    • 著者名/発表者名
      寺田 直人,末石 悟,並木 明夫
    • 学会等名
      第37回日本ロボット学会学術講演会予稿集
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] エアホッケーロボットにおける動作パターンの生成2019

    • 著者名/発表者名
      福田 翔太郎,金子 昌也,並木 明夫
    • 学会等名
      第37回日本ロボット学会学術講演会予稿集
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] Namiki Laboratory

    • URL

      https://www.em.eng.chiba-u.jp/~namiki/

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [備考] Namiki Laboratory Homepage

    • URL

      http://www.em.eng.chiba-u.jp/~namiki/

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] Namiki Laboratory

    • URL

      http://www.em.eng.chiba-u.jp/~namiki/

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2024-01-30  

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