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実世界の性質を利用した状態行動空間の抽象化と実ロボットへの実装方法の確立

研究課題

研究課題/領域番号 22K12155
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分61030:知能情報学関連
研究機関法政大学

研究代表者

伊藤 一之  法政大学, 理工学部, 教授 (90346411)

研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2024年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2022年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワードソフトロボット / 生物規範型ロボット / 柔軟ハンド / 昇降ロボット / 汎化 / 状態行動空間の抽象化 / 柔軟ロボット
研究開始時の研究の概要

本研究では、「汎化機能を実現しているものは、実世界に存在している普遍的性質である」との仮説をたて、この実世界の普遍的な性質を利用するためのロボットの身体の設計方法、並びに、ロボットが環境に働きかけるなかで、新たな普遍的性質を発見するためのアルゴリズムの提案を行う。また、これを実現するにあたり、身体の柔軟性が重要な役割を果たしていることを示すとともに、実際に柔軟ロボットを製作し、提案したアルゴリズムを実装することで提案手法の有用性、妥当性を検証する。

研究実績の概要

従来の枠組みの問題点は、「本来、複数のメカニズムによって実現されている汎化作用を、統計に基づくメカニズムのみで説明しようとしている点」にあると考えられる。統計に基づく汎化作用は非常に有効であり、高等生物はこの仕組みを用いていると考えられるが、統計的な仕組みだけでは、情報処理能力の劣った下等な生物の汎化能力を説明することができない。
本研究では、「汎化機能を実現しているものは、学習により得られる内部モデルではなく、実世界に最初から存在している普遍的性質である」との仮説をたて、この実世界の普遍的な性質を利用するためのロボットの身体の設計方法、並びに、ロボットが環境に働きかけるなかで、新たな普遍的性質を発見し、状態・行動空間を分化させ、振る舞いの精度を向上させてゆくための発見・学習アルゴリズムの提案を行うことを目的とする。
2023年度は、昨年度より開発を行っているロボットを用いて実験を行い、提案手法の有用性について確認を行った。未知形状物を把持可能なソフトロボットハンドについては、野菜や果物を掴み移動させるタスクを行い、実用へ向けた性能評価を行った。また、柱状物を昇降可能なソフトロボットについては、その制御に強化学習を適用し、汎化が身体と環境との相互作用により実現可能なことを確認した。突起物の存在する環境を移動可能なソフトロボットについては、これまでのロボットに比べ大幅な性能の向上を確認した。
研究成果の発表ならびに、関連研究の調査については、コロナ禍も終息したため、徐々に再開しているが、まだ、コロナ前の水準には戻っておらず、予定よりも遅れている。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

コロナ禍も終息し、実験も可能となったため概ね予定通り進んでいる。
但し、研究発表については若干の遅れがあるため、今後は成果のまとめと公表に尽力していく。

今後の研究の推進方策

次年度が最終年度となるため、これまでの成果をまとめて、論文や国際会議などで公表していくことに注力していく予定である。

報告書

(2件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2024 2023 2022 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 8件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Soft manipulator inspired by octopi: object grasping in all anatomical planes using a tendon-driven continuum arm2022

    • 著者名/発表者名
      Bezha Klara、Ito Kazuyuki
    • 雑誌名

      Artificial Life and Robotics

      巻: 28 号: 1 ページ: 96-105

    • DOI

      10.1007/s10015-022-00844-w

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Soft Cylindrical Robot: NEJIRIⅡ- New locomotion pattern to overcome steps and bumps-2024

    • 著者名/発表者名
      K.Sakakibara, K.Ito
    • 学会等名
      International Symposium on Artificial Life and Robotics
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Multi-Legged Robot SHINAYAKA-L Ⅶ -Transformation between Centipede Form and Cylindrical Form2024

    • 著者名/発表者名
      T. Okajima, K. Ito
    • 学会等名
      IEEE/SICE International Symposium on System Integration
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] URARAKAⅦ:Multi-Legged Wall Climbing Robot -Improving of mobility to Travel from a Horizontal Floor to a Vertical Wall-2023

    • 著者名/発表者名
      Y.Hiramaki, K. Ito
    • 学会等名
      International Conference on Robotics and Biomimetics
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Octopus-Like Soft Robot Hand for Handling Vegetables and Fruits2023

    • 著者名/発表者名
      Y. Hotoda, K. Ito
    • 学会等名
      International Conference on Advanced Mechatronic Systems
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 強化学習を用いた柔軟多脚型ロボットの制御-ソフトボディを用いた状態行動空間の抽象化2023

    • 著者名/発表者名
      水野吏揮, 伊藤一之
    • 学会等名
      電気学会 制御研究会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Estimation of types and quantity of liquid in a bottle using shaking motion2023

    • 著者名/発表者名
      D.Ishimura, D.Iida, K. Ito
    • 学会等名
      The Twenty-eighth International Symposium on Artificial Life and Robotics
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] TAOYAKA-Ⅶ: A multi-legged robot capable of climbing columnar objects and walking on rough terrain2023

    • 著者名/発表者名
      S. Tomikawa, K. Ito
    • 学会等名
      The Twenty-eighth International Symposium on Artificial Life and Robotics
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Soft manipulator inspired by octopi: object grasping in all anatomical planes using a tendon-driven continuum arm2023

    • 著者名/発表者名
      K. Bezha, K. Ito
    • 学会等名
      The Twenty-eighth International Symposium on Artificial Life and Robotics
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] An octopus inspired muscle fiber driven soft arm manipulator2022

    • 著者名/発表者名
      K. Bezha, K. Ito
    • 学会等名
      International conference on Advanced Robotics & Intelligent Systems
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [備考] 法政大学 知能ロボット研究室

    • URL

      https://www.k.hosei.ac.jp/~ito/

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書 2022 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2022-04-19   更新日: 2024-12-25  

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