知能ロボットによる模倣の構成論的研究

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13GS0006
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 佐藤 知正 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (50235371)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 森 武俊 東京大学, 大学院・情報学環, 助教授 (20272586) ; 國吉 康夫 東京大学, 大学院・情報理工学系研究科, 助教授 (10333444) ; 稲葉 雅幸 東京大学, 大学院・情報学環, 教授 (50184726) ; 原田 達也 東京大学, 大学院・情報理工学系研究科, 助手 (60345113) ; 田所 諭 神戸大学, 工学部, 助教授 (40171730)
• Keywords: 模倣知能 / 構成論的アプローチ / 行動理解 / 動作認識 / 全身行動 / 観察学習 / 型真似模倣 / 動作模倣

Research Abstract

模倣の原理とメカニズムを構成論的に解明するため,以下の4課題について、本年度は動作レベル模倣を中心に研究を進めた.
・行動の観察と認識について,模倣の入力装置としての日常生活における人の動作を計測するセンサネットワーク機能を有する3次元姿勢推定デバイスを実現するとともに,日常生活行動を念頭に置いた動作認識において,同時認識性,曖昧性,経験的知識にもとづいた動作に対する条件記述の利用という既存の特長に加え,柔軟な認識能力を獲得可能な認識・学習法の構築を行った.
・全身行動の生成について,型真似模倣をこえたレベルの模倣をめざし,人間型ロボットにおける型真似動作列からの遷移構造の生成,多目的GAを用いた動作生成,反射行動の埋め込みによる型真似動作模倣時の適応反応,大まかな模倣動作の試行による物体操作スキルの発見学習、目的模倣に向けた意図解釈用視聴覚対話環境,全身行動計画生成,超多自由度腱駆動身体への探索機構,模倣行動研究用プログラミングシステムの統合環境の実現を行った.
・模倣理論の解明については,模倣時の人間の注視点に含まれる画像特徴を抽出・解析するシステムを構築し、計測を行う一方、人間による動作模倣における動作困難度と必要情報量の関係を実験的に明らかにすることを目的として日常動作における全身動作の動作模倣を対象に実験を行ない,人に対する動作提示時の情報量が増えても必ずしも人による模倣が容易になるとは限らない,提示情報量が多いほど動作に対する確信の度合い(動作の意味が表現しやすい)が大きければ模倣が容易になる,といった知見を得た.また、自己組織化ニューラルネットによる認識学習システムを構築し、行為の例を見せるだけで行為識別能力を獲得する基礎実験に成功した.さらに意味レベルの模倣をめざし,人間とロボットに共通の認知モデルを介した模倣を提案した.つまり人間とロボットの運動・感覚の特徴量よりファジィ推論による特徴ネットワークを構成し,人間からロボットに移植した高次特徴量を逆ファジィ演算によって競合的に低次特徴量を求め,運動の生成を試みた.
・模倣のシステム構築については,レスキューロボットによる足探り動作模倣を可能とするために,ロボットの足裏感圧センサを開発した.また、手・物の運動や環境の変化を定性表現によって記述し,それに基づいて複数種類の動作から典型的動作を抽出する手法を考案し,その有効性を抽出された典型的動作の模倣軌道を生成するアルゴリズムの実装と実際の多自由度マニピュレータによる動作実行によりその有効性を確認した.

Research Products

• [Publications] Hiroshi NOGUCHI, Taketoshi Mori, Tomomasa Sato: "Construction of Accumulation System for Human Behavior Information in Room"Proceedings of the 2002 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems EPFL Lausanne, Switzerland. 1252-1258 (2002)
• [Publications] 佐藤知正, 森武俊, 原田達也: "ロボティックルームの知能---ユービキタス知能---Intelligence of Robotic Room---Ubiquitous Intelligence---"日本ロボット学会誌. Vol.20. 482-486 (2002)
• [Publications] Taketoshi MORI, Kousuke Tsujioka, Masamichi Shimosaka, Tomornasa Sato: "Human-like Action Recognition System Using Features Extracted by Human"Proceedings of the 2002 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, EPFL Lausanne Switzerland. 1214-1220 (2002)
• [Publications] 佐藤 知正, 大串 俊明, 野口 博史, 辻岡 宏介, 原田達也, 西田佳史, 森 武俊: "磁気センサによる人間の日常動作収集の高信頼化〜居住空間内の家具センサに基づく手法の提案〜"日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会'02講演論文集. 1A1-J08(1)-1A1-J08(2) (2002)
• [Publications] 原田 達也, 内野 宏人, 森 武俊, 佐藤 知正: "室内における3次元位置・姿勢推定に関する考察"第20回日本ロボット学会学術講演会予稿集. 2G18 (2002)
• [Publications] 原田 達也, 高松 洋亘, 森 武俊, 佐藤 知正: "動作模倣のための動作記述に関する考察"第20回日本ロボット学会学術講演会予稿集. 3C16 (2002)
• [Publications] 稲葉 雅幸: "ロボット知能のアーキチクチャ"日本ロボット学会学会誌. 20・5. 470-473 (2002)
• [Publications] Nishiwaki, K., Kagami, S., Kuffner, J.J., Okada, K., Kuriiyoshi, Y., Inaba M., Inoue, H.: "Online Humanoid Locomotion Control by using 3D Vision Information"Preprints of 8th International Symposium on Experimental Robotics (ISER'02). 032 (2002)
• [Publications] 吉海 智晃, 水内 郁夫, 佐藤 大輔, 吉田 茂徳, 稲葉 雅幸, 井上 博允: "ヒューマノイド腱太の模倣行動における随意・反射行動の統合"日本ロボット学会創立20周年記念学術講演会. IC38 (2002)
• [Publications] 水内郁夫, 但馬竜介, 長嶋功一, 吉海智晃, 佐藤 大輔, 稲葉雅幸, 井上博允: "多種入出力を持つ全身腱駆動脊椎ヒューマノイド腱太のための拡張可能な通信システム構成"日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス学術講演会論文集. 1P1. F02 (2002)
• [Publications] Okada, K., Kino, Y., Kanehiro, F., Kurnyoshi, Y., Inaba, M., Inoue, H.: "Rapid Development System for Humanoid Vision-based Behaviors with Real-Virtual Common Interface"Proc. of International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS'02). 2515-2520 (2002)
• [Publications] Mizuuchi, I., Tajima, R., Yoshikai, T., Sato, D., Nagashima, K., Inaba, M., Kuniyoshi, Y., Inoue, H.: "The Design and Control of the Flexible Spine of a Fully Tendon-Driven Humanoid "Kenta""Proc. of International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS'02). 2527-2532 (2002)
• [Publications] Nagakubo, A., Kuniyoshi Y., Cheng, G.: "The ETL-Humanoid System -A High-Performance Full Body Humanoid System for Versatile Real World bteraction"Advanced Robotics. vol.17.no.2. (2003)
• [Publications] T.Yamamoto, Y.Kuniyoshi: "Stability and Controllability in a Rising Motion : A Global Dynamics Approach"Proc. of 2002 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS 2002). 2467-2472 (2002)
• [Publications] Y.Kuniyoshi, M.Shimozaki: "A Self-Organizing Neural Model for Context-Based Action Recognition"Proc. IEEE EMBS Conf. on Neural Engineering. (CD-ROM). (2003)
• [Publications] 大谷 卓也, 國吉 康夫, 稲葉 雅幸, 井上 博允: "視覚情報の特徴学習による形状識別に関する研究"日本ロボット学会学術講演会予稿集. 1A26 (2002)
• [Publications] 下崎 守朗, 國吉 康夫: "記憶に基づいた時系列パターン予測を行うニューラル・ネットワークモデル"日本ロボット学会学術講演会予稿集. 3H15 (2002)
• [Publications] 鈴木 真介, 國吉 康夫, 稲葉 雅幸, 井上 博允: "時系列記憶に基づく視覚的注意の切り替え"日本ロボット学会学術講演会予稿集. 3H14 (2002)
• [Publications] 深野 亮, 國吉 康夫, 稲葉 雅幸, 井上 博允: "模倣学習を目的としたロボットハンドの開発"日本ロボット学会学術講演会予稿集. 3E23 (2002)
• [Publications] 福本 康隆, 國吉 康夫, 稲葉 雅幸, 井上 博允: "物体操作行為の文脈主導型認識と遂行"日本ロボット学会学術講演会予稿集. 3H12 (2002)
• [Publications] 米倉 将吾, 國吉 康夫, 稲葉 雅幸, 井上 博允: "情動を伴う知覚のカテゴリー化に関するモデル"日本ロボット学会学術講演会予稿集. 3H11 (2002)
• [Publications] Satoshi Tadokoro: "A Dynamic Model of ICPF Actuator Considering Ion-Induced Lateral Strain for Molluskan Robotics"Proceedings of IEEE International Conference on Intelligent Robotics and Systems. 2010-2017 (2002)
• [Publications] Masashi Konyo: "Quantitative Evaluation of Artificial Tactile Feel Display Integrated with Visual Information"Proceedings of IEEE International Conference on Intelligent Robotics and Systems. 3060-3065 (2002)
• [Publications] 徳田 献一: "震災におけるレスキューロボットの作業についての考察-模倣ロボットによるレスキュー作業の取り組み-"日本ロボット学会学術講演会講演論文集. 1J14
• [Publications] 戸田 貴文: "レスキューロボットのための足裏感圧センサの開発"日本ロボット学会学術講演会講演論文集. 1G19 (2002)
• [Publications] 糀 幸久: "レスキューロボットのための水平分散型アーキテクチャ"日本ロボット学会学術講演会講演論文集. 3B25 (2002)
• [Publications] 國吉康夫: "AI事典第2版(「模倣」および「環境との相互作用」の項目)"共立出版. 4 (2003)