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2016 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, 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 / 柔軟ロボット / 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.これは,高等生物だけではなく,小動物や昆虫などの下等生物にもみられる極めて優れた性質であり,従来の工学における「多数の事象から少数の抽象化された事象を抜き出す」という統計学的な枠組みでは説明が不可能な対照的な現象である.
この生物の仕組みに注目し,本研究では,「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.
28年度は,昨年度に開発したプロトタイプを用いて実験を行い,問題点を洗い出すとともに,その改良を行った.これにより,多脚ロボットの開発では,身体の柔軟性を利用することで,凹凸や曲面の存在する垂直な未知壁面を,環境の状態を計測することなく自律的に移動することを可能とした.また,柔軟マニピュレータの開発では,缶の中にある物体の判別をタスクとして学習を行い,「振る」という動作を改善していくことで,判別に適した振り方をマニピュレータが自律的に獲得可能であることを確認した.また,この結果を解析したところ,周波数特性をはじめとする実世界に存在する普遍的な性質を発見して利用することで,振り方の改善が行われていることを確認した.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

国際共同研究加速基金に採択されたことで,イギリスのブリストルロボティクス研究所との共同研究が可能となり,ブリストルロボティクス研究所が有するソフトロボットの技術を申請課題のロボットの開発に適用することが可能となった.
本申請課題は,力学的な性質をはじめとする,実世界に存在する普遍的な性質を用いて情報処理を行おうとするものであり,ロボットの身体の柔軟性は,それを実現する際に非常に重要な役割を果たす.この柔軟性をソフトロボットの技術を用いて実現することで,当初の計画に比べ,より申請課題に適したロボットの開発が可能となった.

今後の研究の推進方策

29年度は,国際共同研究で得られたソフトロボットの技術を積極的に活用し,全身がシリコンなどの柔軟な素材で構成されたロボットに提案手法を適用する予定である.
また,最終年度となるため,これまでに得られたデータを整理し,提案した枠組みを精査,改良するとともに,様々なロボットおよびタスクに適応可能な一般的な枠組みとしてまとめ,国際会議,学術雑誌等に発表する予定である.

次年度使用額が生じた理由

国際共同研究加速基金に採択され、新たにソフトロボットの開発を行うこととなり,当初,申請課題で開発を予定していた一部のロボットを製作する必要がなくなったため,余剰金が生じた。
また,旅費についても,国際共同研究加速基金にてイギリスに滞在したため,本申請課題からの支出が必要とされなかった.

次年度使用額の使用計画

来年度は,当初の予定に比べ,国際共同研究としての成果がより多く期待されるため,繰越金は,成果発表ならびに,申請課題を遂行する上で必要な研究打ち合わせを行うための経費として使用する予定である。

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 3件、 査読あり 3件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 4件、 招待講演 2件)

  • [国際共同研究] Bristol Robotics Lab(英国)

    • 国名
      英国
    • 外国機関名
      Bristol Robotics Lab
  • [雑誌論文] Flexible manipulator inspired by octopus: development of soft arms using sponge and experiment for grasping various objects2017

    • 著者名/発表者名
      Kazuyuki Ito, Shunsuke Hagimori
    • 雑誌名

      Artificial Life and Robotics

      巻: 1 ページ: 1-6

    • DOI

      10.1007/s10015-017-0360-7

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Semicircular duplex manipulator for rescue operation: size and weight reduction2016

    • 著者名/発表者名
      Kazuyuki Ito, Soichiro Kimura
    • 雑誌名

      Int. J. Advanced Mechatronic Systems

      巻: 7-2 ページ: 104,113

    • DOI

      10.1504/IJAMECHS.2016.082628

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] A control law for vehicle merging inspired by dragonfly behavior2016

    • 著者名/発表者名
      Kazuyuki Ito, Naoyuki Sakuraba, Kei Yamaguchi
    • 雑誌名

      Artificial Life and Robotics

      巻: 1 ページ: 1-10

    • DOI

      10.1007/s10015-016-0342-1

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 強化学習による冗長ロボットの制御 -状態・行動空間の汎化における実世界の果たす役割 -2017

    • 著者名/発表者名
      伊藤一之
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会
    • 発表場所
      名城大学,(愛知県名古屋市)
    • 年月日
      2017-03-22 – 2017-03-25
    • 招待講演
  • [学会発表] Perception using properties of the real world -Task to distinguish objects in cans-2017

    • 著者名/発表者名
      Yuzo Chojin, Kazuyuki Ito
    • 学会等名
      International Symposium on Artificial Life and Robotics
    • 発表場所
      Beppu, Oita
    • 年月日
      2017-01-19 – 2017-01-21
    • 国際学会
  • [学会発表] 三次元環境を移動可能な多脚型ロボット2016

    • 著者名/発表者名
      齋藤 明日希,永山 和樹,本間 義大,青栁 龍志,佐藤 雄治,伊藤 一之,大道 武生,芦澤 怜史,松野 文俊
    • 学会等名
      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
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター,(北海道札幌市)
    • 年月日
      2016-12-15 – 2016-12-17
  • [学会発表] Path Generation Algorithm for Search and Rescue Robots Based on insect Behavior -Parameter Optimization for a Real Robot -2016

    • 著者名/発表者名
      Taishi Takeda, Kazuyuki Ito, Fumitoshi Matsuno
    • 学会等名
      IEEE International Symposium on Safety, Security, and Rescue Robotics
    • 発表場所
      Lausanne, Switzerland
    • 年月日
      2016-10-23 – 2016-10-27
    • 国際学会
  • [学会発表] Fundamental Problem of Reinforcement Learning,2016

    • 著者名/発表者名
      Kazuyuki Ito
    • 学会等名
      Seminar Series in Soft Robotics, Bristol Univ.
    • 発表場所
      Bristol, UK
    • 年月日
      2016-09-24
    • 招待講演
  • [学会発表] Semi-Autonoumous Modular Robot for Maintenance and Inspection2016

    • 著者名/発表者名
      Yuji Sato, Kazuyuki Ito
    • 学会等名
      International Conference on Autonomic and Autonomous Systems
    • 発表場所
      Lisbon, Portugal
    • 年月日
      2016-06-26 – 2016-06-30
    • 国際学会
  • [学会発表] 三次元環境を半自律移動可能な多脚型ロボット -壁面に対応可能な吸盤脚の提案-2016

    • 著者名/発表者名
      齋藤明日希, 永山和樹, 伊藤一之, 大道武生, 芦澤怜史, 松野文俊
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜,(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2016-06-08 – 2016-06-11
  • [学会発表] 三次元環境を半自律移動可能な多脚型ロボット -多様な形状のパイプへ対応可能な柔軟脚の提案-2016

    • 著者名/発表者名
      青栁龍志,本間義大,伊藤一之,松野文俊
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜,(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2016-06-08 – 2016-06-11
  • [学会発表] 三次元環境を半自律移動可能な多脚型ロボット -瓦礫環境へ対応可能な柔軟構造の提案-2016

    • 著者名/発表者名
      鏑木彩加, 林健太郎, 伊藤一之, 松野文俊
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜,(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2016-06-08 – 2016-06-11
  • [学会発表] Acquisition of the arm behavior to utilize properties of the real world -Task to distinguish objects in cans-2016

    • 著者名/発表者名
      Yuzo Chojin, Kazuyuki Ito
    • 学会等名
      International Conference on Control, Automation and Robotics
    • 発表場所
      Hong Kong
    • 年月日
      2016-04-28 – 2016-04-30
    • 国際学会

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公開日: 2018-01-16   更新日: 2022-02-16  

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