【研究分野】知覚情報処理・知能ロボティクス

【研究領域課題番号】15100002 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

知能ロボティクス / 脳型情報処理 / 体性感覚情報 / 脳・神経 / 運動パターン / 記号化 / 階層化 / 分節化 / 力学的情報処理 / ミメシス / ヒューマノイド / 統計的情報処理 / 隠れマルコフモデル / コミュニケーション / 神経筋骨格情報 / 知能 / 筋骨格モデル / ミラーニューロン / 非線形力学系 / 引き込み現象 / シンボル接地 / ヒューマノイドロボット / リアルタイムモーションキャプチャ

【研究成果の概要】

1.力学的情報処理理論
力学敵情報処理を行うメカニズムの設計法として,多項式および物理的力学系を用いた手法を確立した.また,力学系の可塑性パラメータを導入し,その可塑性に基づく学習と発達のモデルを構築するとともに,力学的引き込み現象としてのコミュニケーションモデルを実現した.
2.ミラーニューロンの数学モデル
隠れマルコフモデル(HMM)を用いたミラーニューロン数学モデルとその計算法を確立し,HMMの多重階層化による行為の抽象化を実現した.また,常識データベースをもつ言語解析システムと多重階層化ミラーニューロンモデルとの結合を行った.
3.ヒューマノイドロボットによる行為の受容と生成の実験
従外力運動をするヒューマノイドロボットの試作を行い,人間動作計測に基づいて動作パターンを獲得して制御系を設計する手法を開発した.また,ヒューマノイドロボットと力学情報処理および言語解析システム,行動受容生成システムの結合実験を行った.
4.人間の筋・骨格詳細モデルによる大規模センサリ・モータ系のシミュレーション
モーションキャプチャデータに基づく筋張力の推定と動力学シミュレーションを行う手法を開発した.また,人間詳細モデルの動力学計算の並列計算による高速化を実現した.大規模センサリ・モータ系としてのヒューマンキデルシミュレータを開発し,力学的情報処理モデルとの結合を実現した.

【研究種目】基盤研究(S)

【研究期間】2003 - 2007

【配分額】122,070千円 (直接経費: 93,900千円、間接経費: 28,170千円)

【研究分野】知能機械学・機械システム

【研究領域課題番号】12875053 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ロボット / コミュニケーション / 表情 / 頭部 / 心理モデル / インタラクション / 情緒 / ヒューマノイド

【研究成果の概要】

人間同士の交流を考える際に、互いの心理的状態を把握することは円滑なコミュニケーションには不可欠である。これを実証するためには、心理学的アプローチの他に、工学分野からのアプローチが考えられられる。一方、頭部には入力として五感の全てが、そして出力として表情や首の運動が備わっている。したがって頭部を研究することは人間の高度情報処理機能、特に人間同士がおこなっている円滑なコミュニケーション機能を研究することにつながる。本研究は、人間と情緒面において動的に交流が可能な人間型頭部機能の開発および心理モデルの構築を目的とする。研究代表者らが開発した頭部機械は「喜び・怒り・驚き・悲しみ・恐れ・嫌悪」の6基本表情を表出可能であり、かつ皮膚センサを搭載したことにより人間との身体的コミュニケーションが可能となっている。この頭部機械を通して、人間と機械との情緒的交流に必要な感覚入力情報処理手法、表情表出機構の制御手法そして心理モデルの有効性を、実世界における実験により確認することを目的とする。
本研究課題により開発する機械が人間と情緒面において動的に交流するためには、人間型頭部機械の制御システムの開発とともに情緒交流に関する基礎方法論の確立および心理モデルの考案・構築が必要となる。その基礎部分として平成12年度を前後期に分け、前期では人間型頭部機械の眉・瞼・眼球・唇などの表情表出機構および頭部制御機構の設計および各自由度の制御アルゴリズムを検討した。この機構と制御アルゴリズムを、ヒトの心理遷移状態をもとにした情緒交流基礎論と融合させることにより、人間型頭部機械が完成した。後期では実機械を用いて、人間-機械間の実世界における物理的インタラクション実験をおこなうことにより、人間と情緒交流が可能な人間型頭部機械のメカニズムおよび制御アルゴリズムすなわち心理モデル、そして情緒交流基礎論を構築した。

【研究種目】萌芽的研究

【研究期間】2000

【配分額】1,800千円 (直接経費: 1,800千円)

【研究分野】知能機械学・機械システム

【研究領域課題番号】11305021 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

人間共存ロボット / ヒューマノイド / マルチモーダルコミュニケーション / 感性インターフェース / 音声対話 / ロボットビジョン / 2足歩行 / 多自由度センサ・アクチュエータ / 感性インタフェース / 多自由度センタ・アクチェエータ / ヒューマノイドロボット / マンマシンインタフェース / 人間型ロボット / 情報機械システム / 環境認識・理解 / コミュニケーション / テレボティックス

【研究成果の概要】

主な研究実績は以下のとおりである。また、本年度は最終年度であるため、個別テーマの他に、これまでの研究結果の統合を行った。
1)情報系の研究の研究結果
-ロボット搭載の環境認識系の開発とロボットの周囲にいる人間の顔を認識する新しい手法の開発を行った。
-聴覚システムでは、マイクロフォンアレーによる音源同定と音源分離方法の開発を行い、有効性を実験で確認できた。
-学習システムに関しては、人間の主観的評価を基にロボット制御の方法を提案し、ヒューマノイドロボットによって有効性を確認することができた。
-遠隔操作の研究では、ネットワークを通じて実環境でのロボット制御による遠隔エージェントの実証実験を行った。
2)機械系の研究
-メンタルモデルに基づいて自然な表情や仕草を提示できる頭部ロボットを開発し、人間と自然なコミュニケーションを実現することができた。
-2足歩行システムに関しては、パレレルリンクメカニズムを用いた汎用2足方向ロボットを実現し、実環境での人間運搬に成功した。
-ロボットアームシステムに関しては、環境適応能力の高い統合的ハンド・アイシステムを製作し、人間の生活環境内での実験を行った。
2)統合システム
-人間型ロボットWABIAN-2の開発を行い、以前のロボットに比べてより人間らしい動作と多様な感覚器を装備した。
-人間とロボットの間のコミュニケーションに関する研究のプラットホームとしてコミュニケーションロボットiSHAを開発を行い、マルチモーダルなインタラクション実験を行った。
-音声対話にマルチモダリティの要素を持たせた自律ロボットROBISUKEを開発し、音声と画像を統合した個人認証、ハンズフリー音声認識などに関して実験を行った。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】1999 - 2002

【配分額】41,710千円 (直接経費: 37,900千円、間接経費: 3,810千円)