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2019 年度 実績報告書

ヒトの力学的着衣介助スキルの理解と双腕ロボットシステムへの転移

研究課題

研究課題/領域番号 16H01749
研究機関九州工業大学

研究代表者

柴田 智広  九州工業大学, 大学院生命体工学研究科, 教授 (40359873)

研究分担者 為井 智也  神戸大学, 数理・データサイエンスセンター, 准教授 (40548434)
長 隆之  九州工業大学, 大学院生命体工学研究科, 准教授 (50804663)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2020-03-31
キーワード知能ロボティクス / 機械力学・制御 / 機械学習 / 計測工学
研究実績の概要

着衣介助スキルを両腕に両袖を通すフェーズと、首を通して裾を降ろすフェーズとに分け、前者のフェーズにはDynamic Movement Primitive法を用い、後者のフェーズにはベイズモデルを用いるフレームワークを提案した(出版した原著論文は日本ロボット学会より論文賞を受賞)。前者のフェーズの頑健性は、産業技術研究所と共同してマネキン型ロボットで客観的な評価を行い、後者の適応性はベイズモデルで見出した双腕着衣介助動作の低次元潜在空間を用いた効率的な強化学習で実現した。さらに、被介護者が座る椅子が電動車椅子である場合も研究し、電動車椅子の制御も含めた低次元潜在空間をベイズモデルで見出し、着衣介助タスクにおける電動車椅子の自動制御も達成した。
これまでは丸首のシャツを対象として研究を行ってきたが、介護現場のニーズに応えて、前開きのシャツを対象とした着衣介助研究も行った。双腕ロボットが正しく衣服を把持する(把持体制の初期化)ことができれば、その後の着衣は人間ロボット協働系として比較的容易に実現できることが分かった。把持体制の初期化はロボット研究一般に極めて挑戦的な課題である。本研究では、ソフトロボットの開発も進めた。また、ハンガーラックに衣服が掛けられていれば、モバイルマニピュレータがそれを取り出し、双腕ロボットに受け渡すことで把持体制の初期化ができるようにした。コロナ禍のため高齢者対象の実証は進まなかったが、国際ロボット展に出展するなどして、多数の健常者対象に前開きシャツの着衣介助を実施することができた。

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2021 2020 2019 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 3件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 3件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Picking Up Clothes from a Hanger Rack Using Voice Recognition by a Mobile Manipulator2021

    • 著者名/発表者名
      Sakai, Y., Yamasaki, K., Shibata, T.
    • 雑誌名

      9th International Symposium on Applied Engineering and Sciences(SAES2021)

      巻: - ページ: 1

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electric Wheelchair-Humanoid Robot Collaboration for Clothing Assistance of the Elderly2020

    • 著者名/発表者名
      Joshi, R, P., Tarapure, J,P., Shibata, T.
    • 雑誌名

      2020 13th International Conference on Human System Interaction (HSI)

      巻: - ページ: 300,306

    • DOI

      10.1109/HSI49210.2020.9142645

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Automatic generation and inferring semantic structure of verbal instructions for a motor task2020

    • 著者名/発表者名
      Takeuchi, R., Tamei, T.
    • 雑誌名

      2020 IEEE International Conference on Systems, Man, and Cybernetics (SMC)

      巻: - ページ: 3735,3739

    • DOI

      10.1109/SMC42975.2020.9283105.

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Data-efficient Learning of Robotic Clothing Assistance using Bayesian Gaussian Process Latent Variable Models2019

    • 著者名/発表者名
      Koganti, N. Shibata. T., Tamei, T., Ikeda, K.
    • 雑誌名

      Advanced Robotics ( RSJ )

      巻: 33 ページ: 800,814

    • DOI

      10.1080/01691864.2019.1610061

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] A framework for robotic clothing assistance by imitation learning2019

    • 著者名/発表者名
      Joshi, Ravi, Prakash., Koganti, N.and Shibata, T.
    • 雑誌名

      Advanced Robotics

      巻: 33 ページ: 1156,1174

    • DOI

      10.1080/01691864.2019.1636715

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Quantitative Evaluation of Clothing Assistance using Whole-Body Robotic Simulator of the Elderly2019

    • 著者名/発表者名
      Joshi, R, P., Shibata, T., Ogata, K., Matsumoto, Y.
    • 雑誌名

      2019 28th IEEE International Conference on Robot and Human Interactive Communication (RO-MAN)

      巻: - ページ: 1,6

    • DOI

      10.1109/RO-MAN46459.2019.8956308

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] A Study on a Low-Cost Soft Robotic Hand Grip Operated by a Smart Skin2020

    • 著者名/発表者名
      Duran J., R. A., Matsumura, N. and Shibata, T.
    • 学会等名
      第38回日本ロボット学会学術講演会 日本ロボット学会
    • 国際学会
  • [学会発表] 運動課題における言語インストラクションの自動生成と意味関係の抽出2020

    • 著者名/発表者名
      竹内亮人,為井智也
    • 学会等名
      第38回日本ロボット学会学術講演会
    • 国際学会
  • [学会発表] ロボットによる衣服操作のためのMask R-CNN を用いた複数衣服の認識2019

    • 著者名/発表者名
      福宿将士,山口史晃,柴田智広
    • 学会等名
      日本機械学会ロボティクスメカトロニクス講演会2019
    • 国際学会
  • [備考] 柴田研究室研究紹介

    • URL

      https://www.brain.kyutech.ac.jp/~tom/ja/research/

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公開日: 2022-12-28  

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