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2015 年度 実施状況報告書

普遍的性質の発見による汎化能力の獲得と学習による状態行動空間の分化

研究課題

研究課題/領域番号 15K00316
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, 准教授 (90346411)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワード汎化 / 発見 / 学習 / 柔軟マニピュレータ / 多脚ロボット
研究実績の概要

生物は,数少ない経験から未知の多数の事象に適用可能な汎化された振る舞いを構成することができる.
本研究では,この生物の仕組みに注目し,「汎化機能を実現しているものは,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「普遍的性質を発見し汎化を実現するためのプロセス」と,「学習により状態・行動空間を分化させ,振る舞いの精度を向上させてゆくプロセス」の2つのプロセスからなる新しい学習の枠組みを提案した.
27年度は,特に生得的な知能獲得のメカニズムに注目し,ロボットの身体を適切に設計することで,普遍的性質を利用した適応的な振る舞いが可能であることを検証した.
具体的には,生物のタコの生態をヒントに,柔軟な腕を有するマニピュレータを開発し,実世界に存在する力学的な特性を利用することで,全く同じ簡単な制御系で,様々な未知形状の物体を容易に把持可能であることを確認した.また,力学的なつり合いを意図的に崩すことで,柔軟マニピュレータが屈曲し,回転運動を生み出し,蓋を回転させて開けるなどの動作も実現可能であることを確認した.
また,この柔軟マニピュレータの応用として,パイプをはじめとする柱状物体に巻き付いて昇降を行うロボットの実現を目標に,柔軟マニピュレータを脚とした多脚ロボットを開発した.実際に円柱,角柱などを用いて実験を行い,様々な未知形状の柱に巻き付き,昇降可能であることを確認した.

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

柔軟マニピュレータ,並びに多脚ロボットの実現については,実際に試作機も完成し,予定通り良好な結果が得られている.
一方,当初予定していた,視覚を用いた汎化作用の実現については,想定していたような結果が得られていない.これは,当初は無関係であると考えていた,目とカメラとの差異が,知覚において重要な役割を果たしているためであると考えられ,現在,どの差異が知覚に影響しているかを慎重に検証している.

今後の研究の推進方策

28年度から29年度にかけて,ソフトロボティクスの技術を有するブリストル大学と共同研究を予定しており,より生物の仕組みに近い形で新たなロボットの開発を行う予定である.
また,視覚については,現在,問題点の洗い出しを行っており,その結果を基に新たな仮説を構築し,実験を行っていく予定である.

次年度使用額が生じた理由

視覚における実世界の性質の有用性を検証するロボットにおいて,当初の仮説が必ずしも成立していないことが確認されたため,仮説を修正し,新しい仮説の妥当性を検証している.したがって,この部分において執行する予定であった予算を次年度に繰り越した.

次年度使用額の使用計画

現在,新しい仮説の検証を行っており,その妥当性が検証された段階で,予定していたロボットの製作を行い,繰り越された予算は,ここで使用される予定である.

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2016 2015

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 5件)

  • [雑誌論文] Semi-autonomous serially connected multi-crawler robot for search and rescue2016

    • 著者名/発表者名
      Kazuyuki Ito, Haruo Maruyama
    • 雑誌名

      Advanced Robotics

      巻: 30-7 ページ: 489-503

    • DOI

      10.1080/01691864.2015.1122553

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Reinforcement learning in dynamic environment: abstraction of state-action space utilizing properties of the robot body and environment2016

    • 著者名/発表者名
      Kazuyuki Ito, Yutaka Takeuchi
    • 雑誌名

      Journal “Artificial Life and Robotics”

      巻: 21 ページ: 11-17

    • DOI

      10.1007/s10015-015-0258-1

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 実世界の性質と身体を利用した状態行動空間の抽象化 タコ型マニピュレータの提案と実験による検証2015

    • 著者名/発表者名
      伊藤 一之, 黒江 聡, 萩森 駿介
    • 雑誌名

      知能と情報(日本知能情報ファジィ学会誌)

      巻: 27 ページ: 701-710

    • DOI

      10.3156/jsoft.27.701

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Meal plan search engine inspired by ant colony’s foraging2015

    • 著者名/発表者名
      Kazuyuki Ito, Jinwook Kim, Katsunori Tachibana
    • 雑誌名

      Journal “Artificial Life and Robotics”

      巻: 20-2 ページ: 178-182

    • DOI

      10.1007/s10015-015-0204-2

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Semiautonomous centipede-like robot for rubble -Development of an actual scale robot for rescue operation2015

    • 著者名/発表者名
      Kazuyuki Ito, Yasunori Ishigaki
    • 雑誌名

      Int. J. Advanced Mechatronic Systems

      巻: 6-2/3 ページ: 75-83

    • 査読あり
  • [学会発表] A control law for vehicle merging inspired by dragonfly's behavior2016

    • 著者名/発表者名
      Kei Yamaguchi, Kazuyuki Ito, Naoyuki Sakuraba
    • 学会等名
      The Twenty-First International Symposium on Artificial Life and Robotics
    • 発表場所
      Oita, Japan
    • 年月日
      2016-01-20 – 2016-01-22
    • 国際学会
  • [学会発表] Evacuation support system that control emotional level of crowd2015

    • 著者名/発表者名
      Yosuke Tanaka, Kazuyuki Ito
    • 学会等名
      International Conference on Intelligent Informatics and BioMedical Sciences
    • 発表場所
      Okinawa, Japan
    • 年月日
      2015-11-28 – 2015-11-30
    • 国際学会
  • [学会発表] Path generation algorithm for search and rescue robots based on insect behavior2015

    • 著者名/発表者名
      T. Takeda, K. Ito
    • 学会等名
      The First International Symposium on Swarm Behavior and Bio-Inspired Robotics
    • 発表場所
      Kyoto, Japan
    • 年月日
      2015-10-28 – 2015-10-30
    • 国際学会
  • [学会発表] Size and Weight Reduction of Semicircular Duplex Manipulator for Rescue Operation2015

    • 著者名/発表者名
      Soichiro Kimura, Kazuyuki Ito
    • 学会等名
      International Conference on Advanced Mechatronic Systems
    • 発表場所
      Beijing, Chaina
    • 年月日
      2015-08-22 – 2015-08-24
    • 国際学会
  • [学会発表] Estimation of time to contact from blurred images2015

    • 著者名/発表者名
      Yukitada Takanashi, Kazuyuki Ito
    • 学会等名
      The Eleventh International Conference on Autonomic and Autonomous Systems (ICAS 2015)
    • 発表場所
      Rome, Italy
    • 年月日
      2015-05-24 – 2015-05-29
    • 国際学会

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公開日: 2017-01-06  

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