Sensory-Motor Fusion System Using High-Speed Sensor Feedbacks Based on Hierarchical, Integration Mode

基于分层集成模式的使用高速传感器反馈的感觉运动融合系统

• 批准号: 10305034
• 负责人: ISHIKAWA Masatoshi
• 金额: $ 18.37万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A).
• 财政年份: 1998
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1998 至 2000
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10305034/
• 关键词: Sensor Fusion; Active Sensing; Paraliel DSP System; Hierarchical Parallel Processing; Robot Cortrol; Human Interface; Multi-Model System; Sensory Integration; アクティブセンジング

A human being acquires real world information using various kinds of external sensors. Then he executes hierarchical parallel distribution processing based on his brain and his neural network, finally giving appropriate orders to his actuators to achieve motion appropriate to his real world environment. In the engineering field, this process is called sensory-motor fusion that is first introduced by head investigator. It achieves interactive motion adaptable to changes in the environment in the real-time. This characteristic is very important in the real world system, and also should be realized on the practical level.In this research we have developed a high-speed sensory-motor fusion system consisting of a multi-processor system, a massively parallel active vision, and a multi-fingered hand-arm. This 1ms sensory-motor fusion system has the following three features : (A) heterogeneous sensor fusion to process a multiple environments and hierarchical parallel processing architecture to perform multiple tasks, (B) 1ms high-speed visual and force feedback to deal with changes in the real world environment and (C) Active sensing methods to integrate sensing and actuating process. These features allow dynamic motion in the real world environment.For the annual result of our research, on year 1998, we have developed a high-speed visual sensor feedback and designed a hierarchical and parallel processing system for them. On year 1999, we have realized a handling task by a manipulator and an active vision, and investigated the control methods and sensory fusion algorithms to achieve the interactive motion adaptable to unknown and changing environment. Finally on year 2000, we injected a haptic display device to the total sensory-motor fusion system and achieved consistent motion-with human actions and mechanical motions on the system in the real word environment.

人类使用各种外部传感器获取真实的世界信息。然后，他基于他的大脑和神经网络执行分层并行分布处理，最后向他的执行器发出适当的命令，以实现适合他的真实的世界环境的运动。在工程领域，这个过程被称为感觉-运动融合，这是由首席研究员首先介绍的。它实现了实时适应环境变化的交互式运动。这一特性在真实的世界系统中是非常重要的，也应该在实用层面上实现。在本研究中，我们开发了一个高速的感觉-运动融合系统，该系统由多处理器系统、大规模并行主动视觉和多指手臂组成。这个1 ms的感觉-运动融合系统具有以下三个特点：（A）异构传感器融合以处理多个环境和分层并行处理架构以执行多个任务，（B）1 ms高速视觉和力反馈，以处理真实的世界环境中的变化，以及（C）集成传感和驱动过程的主动传感方法。这些特性使得在真实的世界环境中可以进行动态运动。作为我们的年度研究成果，我们于1998年开发了一种高速视觉传感器反馈，并为它们设计了一个分层并行处理系统。在1999年，我们已经实现了一个由机械手和主动视觉的处理任务，并研究了控制方法和传感器融合算法，以实现适应未知和变化的环境的交互运动。最后，在2000年，我们将触觉显示装置注入到整个感觉-运动融合系统中，并在真实的世界环境中实现了系统上人的动作和机械动作的一致运动。

项目成果

Y.Nakabo,M.Ishikawa,H.Toyoda,S.Mizuno: "Ims Column Parallel Vision System and Its Application of High Speed Target Fracking"IEEE Int.Conf.on Robotics and Automation Proceedings. 650-655 (2000)

Y.Nakabo、M.Ishikawa、H.Toyoda、S.Mizuno：“Ims 柱式并行视觉系统及其在高速目标压裂中的应用”IEEE Int.Conf.on 机器人与自动化论文集。

A.Namiki, Y.Nakabo, I.Ishii, M.Ishikawa: "1ms Sensory-Motor Fusion System"IEEE Transactions On Mechatoronics. Vol.5, No.3. 244-252 (2000)

A.Namiki、Y.Nakabo、I.Ishii、M.Ishikawa：“1ms 感觉-运动融合系统”IEEE 机电学汇刊。

M. Ishikawa, A. Namiki, T. Komuro, I. Ishii: "Ims Sensory-Motor Fusion System with Hierarchical Parallel Processing Architecture"The Second International Conference on Information Fusion. 640-647 (1999)

M. Ishikawa、A. Namiki、T. Komuro、I. Ishii：“具有分层并行处理架构的 Ims 感觉-运动融合系统”第二届信息融合国际会议。

小室孝,鈴木伸介,石井抱,石川正俊: "汎用プロセッシングエレメントを用いた超並列・超高速ビジョンチップの設計"電子情報通信学会論文誌. D-I,Vol.181-D-I,No.2. 70-76 (1998)

Takashi Komuro、Shinsuke Suzuki、Hajime Ishii、Masatoshi Ishikawa：“使用通用处理元件的大规模并行超高速视觉芯片的设计”，电子、信息和通信工程师学会汇刊，第 181-D-I 卷。 ，第2期。70-76（1998）

大脇崇史,中坊嘉宏,並木明夫,石井抱,石川正俊: "視触覚モダリティ変換を用いたリアルタイム実環境仮想接触システム"電子情報通信学会論文誌. D-II,Vol.181-D-II,No.5. 918-924 (1998)

Takashi Owaki、Yoshihiro Nakabo、Akio Namiki、Hajime Ishii、Masatoshi Ishikawa：“使用视觉-触觉模态转换的实时真实环境虚拟接触系统”电子、信息和通信工程师学会汇刊 D-II，第 181 卷。 -D-II，编号 .5.918-924 (1998)