運動・行動学習における身体ダイナミクスの形成とパターン生成に関する研究

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14350227
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 伊藤 宏司 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 教授 (30023310)
• 研究分担者: 近藤 敏之 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 助手 (60323820) ; 柴田 克成 大分大学, 工学部, 助教授 (10260522) ; 松野 文俊 電気通信大学, 知能機械工学科, 教授 (00190489)
• キーワード: 運動学習 / 身体ダイナミクス / 生体システム / ロボティクス / 自己組織化

研究概要

【1】環境変化に適合した知能行動の獲得
物体の移動・操作を例に、内部ダイナミクスの動的変化を行動出力に結びつけ、外部環境とのフィードバック・ループのもとで、運動・行動学習を遂行できる手法へ開発した.
環境への働きかけより得られる外部ダイナミクス(身体+環境動特性)と神経振動子ネットワークおよび身体から構成される内部ダイナミクスを考え、相互の時間発展により、システムと環境の動的関係を内部ダイナミクスに記憶させた.そして、環境の変化に対する位相空間上の相互引き込みやアトラクタの遷移によってコヒーレントな行動パターンを生起させることが可能になった.倒立振子安定化やクランク回転動作に適用し、パラメータや環境の変動に対して適切な動作パターンが生成されることを確認した.
【2】環境(対象物)と身体(感覚・運動機構)との動的関係獲得
1)環境の物理特性(仮想空間上で表現)を変化させたときの上肢インピーダンスを推定した.
2)環境変動に対する被験者自身の特性を変化解析:環境の特性変化前に上肢インピーダンスのプランニングが行われていることを確認した.手先スティフネスと手先慣性が同時に修正されることを実験的に示し、楕円体として表現した
3)道具により拡大された身体によって外部環境がとらえ直され、内面化されるプロセスを姿勢変化、筋活動、手先反力等で解析するとともに、身体を含む内部ダイナミクスの適応モデルを構築した.

研究成果

• [文献書誌] Norihiko Itoh, Toshiyuki Kondo, Koji Ito: "An Incremental Behavior Learning Based on Reinforcement Learning with Schema Extraction Mechanism for Autonomous Mobile Robot"Proceedings of SICE Annual Conference 2003. TAII-12-1 (2003)
• [文献書誌] Bao-Liang Lu, Koji Ito: "Converting General Nonlinear Programming Problems into Separable Programming Problems with Feedforward Neural Networks"Neural Netwroks. 16-7. 1059-1074 (2003)
• [文献書誌] 井澤 淳, 近藤敏之, 伊藤宏司: "状態予測機構を用いた強化学習による運動学習モデル"計測自動制御学会論文集. 39-7. 679-687 (2003)
• [文献書誌] 柴田克成, 上田雅英, 伊藤宏司: "強化学習による個性・社会性の発現・文化モデル"計測自動制御学会論文集. 39-5. 494-502 (2003)
• [文献書誌] Koji Ito, Mikiko Hori, Toshio Kondo: "The Impedance and Position Control of the Robot Manipulator by the EMG signal"Proceedings of XVII IMEKO World Congress. 2040-2044 (2003)
• [文献書誌] Jun Izawa, Toshiyuki Kondo, Koji Ito: "Motor Learning Model using Reinforcement Learning with Neural Internal Model"Proceedings of IEEE International Conference on Robotics and Automation. ThA8-3 (2003)