マルチモーダルな対話機能を有し人間と共同作業をする次世代ロボットの基礎研究

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07405012
• 研究機関: 早稲田大学
• 研究代表者: 橋本 周司 早稲田大学, 理工学部, 教授 (60063806)
• 研究分担者: 菅野 重樹 早稲田大学, 理工学部, 助教授 (00187634) ; 高西 淳夫 早稲田大学, 理工学部, 助教授 (50179462) ; 笠原 博徳 早稲田大学, 理工学部, 助教授 (30152622) ; 白井 克彦 早稲田大学, 理工学部, 教授 (10063702) ; 成田 誠之助 早稲田大学, 理工学部, 教授 (90063677)
• キーワード: ロボット / 人間形ロボット / マルチモーダルインターフェース / 2足歩行 / 対話ロボット / マンマシンインタフェース / 共同作業ロボット / ヒューマノイド

研究概要

本研究は、人間と共同作業を行う次世代ロボットのためのマルチモーダルなインターフェース技術を確立することを目的としている。本年度は、画像、音響、動作などの個別システムの研究を継続するとともに、最終年度で作製する統合システムの基本設計を行った。部分システムの主な研究成果は以下の通りである。
1.視覚系:画像中のエッジを抽出する階層的弛緩法を検討し、雑音に強い新しいアルゴリズムを開発した。このアルゴリズムは、従来方式に比べて高速かつ強力である。また、ロボットのセンサ融合の一例として、視覚と聴覚を同期を考慮したロボットの制御の基礎実験を行った。これは、複数の人のいる場面で、発言している人の顔を注視できるばかりでなく、雑音中の話者の声のみを抽出する場合などにも利用できる。
2.並列処理系:ロボット制御を離散事象として並列シミュレーションを行う際、実時間におけるバリア同期を用いる手法のいくつかの問題点を改良した。さらに、改良手法を用いた待ち行列シミュレータを、高並列計算機AP1000上に実装し、処理速度の向上を確認した。また、ロボットの内部でのセンサ系、情報処理系および駆動系の通信システムとして最適化した高速高信頼性通信システムの設計と実験を行なった。
3.機械系:人間形ロボットの頭部のプロトタイプとして、首部に2自由度、眼球部2自由の駆動機構を有する視覚システムを試作し、前庭動眼反射運動が人間並みの速度で実現可能であることを確認した。歩行に関しては、広範な環境に対応する歩行の実現に向け、凹凸路面に対する適応能力を持つ2足歩行ロボットの開発と動的方向転換に関する実証実験を行った。また、関節にメカニカルインピーダンス調節機構(MIA)を搭載した7自由度の人間形マニピュレータの開発に成功した。
4.音声系:統計的音韻中心の推定とそのHMMへの適用、音韻コンテキストを考慮した統計的音韻中心の拡張、エルゴディック型HMMによる話者適応、並列HMM法とスペクトルサブトラクションを用いた雑音環境下における音声認識、などの手法を検討し、総合的な認識率の向上を試みた。また、対話処理のモデルを構築するために対話コーパスを収集し、非言語的な情報も考慮した発話の機能分析の基礎研究を行った。

研究成果

• [文献書誌] 橋本周司: "Humanoid-案内ロボットHadalyの開発-" ロボティックスシンポジア論文集. 1A104. 17-22 (1996)
• [文献書誌] 植田護: "音源分離のためのプラインドデコポジションアルゴリズム" 情報処理学会論文誌. 38巻1号. 146-157 (1997)
• [文献書誌] Dingding Chang: "Feature Detection of Moving Image Using a Hierarchical Relaxation Method" IEICE Trans.INF.&SYST.Vol.E79-D No.7. 997-999 (1996)
• [文献書誌] Yuri Iwano: "Recognition of Facial Expression Using Associative Memory" Proc.IEEE Digital Signal Processing Workshop. 243-246 (1996)
• [文献書誌] Shigeki Okawa: "Estimation of Statistical Pboneme Center Considering Phonemic Environments" Proc.ICSLP96. Vol.2. 1069-1072 (1996)
• [文献書誌] 西本卓也: "音声利用効果の経時変化と顔向認識による不要発話の棄却" 電子情報通信学会研究会資料. SP96-32. 89-96
• [文献書誌] Tetsunori Kobayashi: "An Aplication of Dempter and Shafer's Probability Theory to Speech Recognition" Proc.ASA and ASJ Joint Meeting. 979-982 (1996)
• [文献書誌] 中野恵一: "ソーテッドコードブックベクトル量子化の並列処理" 情報処理学会論文誌. Vol.37. (1996)
• [文献書誌] Wataru Ogata: "Near Fine Grain Prallel Processing without Explicit Synchronization on a Multiprocessor System" Proc.CPC96. (1996)
• [文献書誌] 渋谷恒司: "バイオリン演奏における感性表現としての音色と運動の関係" 計測自動制御学会論文集. Vol.32 No.8. (1996)
• [文献書誌] 山口仁一: "路面形状に偏差のある環境に対する適応能力を持つ2足歩行ロボットの開発" 日本ロボット学会誌. Vol.14. 546-559 (1996)
• [文献書誌] Jin'ichi Yamaguchi: "Multisensor Foot Mechanism with Shock Absorbing Material For Dynamic Biped Walking Adapting to Unknown Uneven Surfaces" Proceedings of IEEE/SIOE/RSJ Intemational Conference on Multisensor Fusion and Integration for Intelligent Systems (MFI'96). 233-240 (1996)