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2019 年度 実施状況報告書

人の予測機能を引き出す球技スポーツの練習パートナーロボットに関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 18K18087
研究機関東京大学

研究代表者

西川 鋭  東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 助教 (50761144)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワード知能機械 / ヒューマンロボットインタラクション / 予測 / スポーツ / 人模擬
研究実績の概要

本年度は球技スポーツロボットの実現に向けた技術と対戦型インタラクションの検討を行った。
・以前開発したバドミントンロボットアームのような空気圧ロボットの制御について前年に提案したダイナミクスの学習に基づく最適制御での運動生成法の多自由度への拡張に取り組んだ。ここでは4自由度バドミントンロボットアームの空気圧ダイナミクスまで含む物理モデルを構築し、シミュレーションによる検討を可能とした。即応的動作生成に向けた検討のために、このモデルは構え姿勢が反応時間に与える効果の解析にも使用した。
・卓球の計測、ロボット実現に向けて、ボールの計測、軌道予測に取り組んだ。卓球ボールは軽量でボール自体には反射材を取り付ける等の細工をすると挙動が大きく変わってしまうため、複数のRGBカメラからの画像を基にボールの3次元位置を計測するシステムを構築した。さらに、卓球においてはボールの回転がその軌道に与える効果が大きく、物理モデルに基づく予測が困難であるため、ニューラルネットワークによる軌道予測についても取り組んだ。
・球技スポーツのような対戦型の対人インタラクションの実現に向けて、2体のエージェントによる対戦型インタラクションの生成に取り組んだ。球技ではボールを打つ難しさがあるため、その実現に先立ちここではインタラクション部分に集中してより容易に扱えるタスクとして、お互いに手を押し合い相手のバランスを崩す手押し相撲を取り上げた。物理シミュレータ上に2体のエージェントを作成し、マルチエージェント強化学習の枠組みで、運動の予測がインタラクションに与える効果について調査した。

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

前年度に引き続きロボットの動作生成に取り組んだほか、球技の計測・ロボット実現に必要なシステムの構築、対戦インタラクションについての予測を含めた検討と幅広く研究を進展させることができた。

今後の研究の推進方策

引き続き対人スポーツロボットの要素技術に取り組むと共に、人の運動要素について計測解析を進め、対人スポーツ練習パートナーロボットの実現を目指す。

次年度使用額が生じた理由

今年度はシミュレーションによる検討を優先して行ったため、計測・ロボットに関わる費用の一部は次年度に回した。次年度請求分と合わせて計測・ロボット関連の費用に充てる計画である。次年度はこれら以外には主に成果発表に関する費用がかかる予定である。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2019 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (2件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] University of Cambridge(英国)

    • 国名
      英国
    • 外国機関名
      University of Cambridge
  • [雑誌論文] Control of Pneumatic Cylinders using Iterative Linear Quadratic Regulator with Deep Local Linear Dynamics for Explosive Motions2019

    • 著者名/発表者名
      Yuki Nakamura, Izumi Karino, Shotaro Mori, Kazutoshi Tanaka, Satoshi Nishikawa, Ryuma Niiyama and Yasuo Kuniyoshi.
    • 雑誌名

      In Proceedings of the 22nd International Conference on Climbing and Walking Robots and Support Technologies for Mobile Machines (CLAWAR 2019)

      巻: 1 ページ: 125-132

    • DOI

      10.13180/clawar.2019.26-28.08.13

    • 査読あり
  • [雑誌論文] High-Speed Humanoid Robot Arm for Badminton Using Pneumatic-Electric Hybrid Actuators2019

    • 著者名/発表者名
      Shotaro Mori, Kazutoshi Tanaka, Satoshi Nishikawa, Ryuma Niiyama and Yasuo Kuniyoshi.
    • 雑誌名

      IEEE Robotics and Automation Letters

      巻: 4 ページ: 3601-3608

    • DOI

      10.1109/LRA.2019.2928778

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] High-speed flexible arm to reduce the effect of spinning ball in table tennis2019

    • 著者名/発表者名
      Mitsuru Takeda, Satoshi Nishikawa, Ryuma Niiyama and Yasuo Kuniyoshi.
    • 雑誌名

      In Proceedings of 30th International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science (MHS 2019)

      巻: 1 ページ: 127-131

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ready Posture for Rapid Reaction of Badminton Robot Arm2019

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Nishikawa, Fumiya Iida and Yasuo Kuniyoshi.
    • 雑誌名

      In Proceedings of International Conference on Robotics and Biomimetics (ROBIO 2019)

      巻: 1 ページ: 569-574

    • DOI

      10.1109/ROBIO49542.2019.8961788

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] しなりを活用した高速な卓球スイングアームによるボールの回転の影響の低減2019

    • 著者名/発表者名
      竹田恭, 西川鋭, 新山龍馬, 國吉康夫.
    • 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 (Robomech2019)
  • [学会発表] ダイナミックな脚式ロボットのための吸着機構活用法の検討2019

    • 著者名/発表者名
      西川鋭, 國吉康夫.
    • 学会等名
      第37回 日本ロボット学会学術講演会 (RSJ2019)
  • [備考] 個人ページ(業績)

    • URL

      http://www.isi.imi.i.u-tokyo.ac.jp/~nisikawa/pub.html

  • [備考] 研究室ページ(業績)

    • URL

      http://www.isi.imi.i.u-tokyo.ac.jp/ja/publication/

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公開日: 2021-01-27  

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