自己組織化可能なセンサ・アクチュエータネットワークに基づくロボットの身体性の獲得

基于自组织传感器-执行器网络的机器人物理性获取

• 批准号: 08J00748
• 负责人: 野田 智之
• 金额: $ 0.77万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08J00748/
• 关键词: 全身分布触覚; 時空間フィルタ; ブースティング; ヒューマノイドロボット; 接触インタラクション; ヒューマノイド; 触覚情報処理; 自他分離

全身にやわらかい触覚を備えることで,ロボットは安全に人と接触を伴うインタラクションができる.このような全身触覚は,ユーザからのフィードバックを認識するための新たな情報となるだけでなく,ロボットが全身の構造を知るために重要な鍵であるが,この2つの情報は同じ触覚センサの時空間情報として収集されるため,この分離が必要不可欠となる.本研究では,自身の動きに起因する触覚反応がある状況で,ユーザから接触されたことを識別することを課題とし,全身からの触覚センサ出力の時空間フィルタリングの手法およびリアルタイムに処理する実装手法を提案した.提案手法では,まず多数の空間フィルタで部分的に特徴抽出し,その出力を組み合わせる集団学習を行う.各フィルタは非線形の識別器であり,識別誤差を最小化もしくはモデルの尤度が最大化されるようにパラメータが最適化される.これらの出力は基本的な触覚情報の空間特徴量になっており,これらの特徴量をEcho State Networkの入力として時間ダイナミクスの学習を行い最終的な識別器の出力を得る.実際に,約200枚の触覚センサと柔軟な関節を持つロボットを用いて提案手法の有効性を検証したところ,実際に起こる自己起因の接触の状況でユーザの接触をリアルタイムに識別できることが示され,空間フィルタに比べて時空間フィルタでは識別器の性能が上昇したため,触覚において時間的な情報の変動の情報がユーザの接触の認識に重要であることが分かった.ただし,触覚の時間ダイナミクスは触られ方やロボットの状態によって著しく変動するため,学習データのバリエーションに応じたネットワークのサイズの変更や識別器の分割が必要なことが分かった.提案手法は触覚情報が自己起因か外部起因かを分けるだけでなく,任意の触覚のラベル情報の識別に適用可能な手法であり,全身触覚の汎用的な時空間フィルタリング手法として利用可能になった。

Touch the whole body に や わ ら か い 覚 を prepared え る こ と で, ロ ボ ッ ト は security に を と contact with う イ ン タ ラ ク シ ョ ン が で き る. こ の よ う な body touch 覚 は, ユ ー ザ か ら の フ ィ ー ド バ ッ ク を know す る た め の new た な intelligence と な る だ け で な く, ロ ボ ッ ト が の body structure を know る た め に important な key で あ る が, こ の. 2 The <s:1> and じ intelligence サ are in contact with 覚セ, サ and サ time and space intelligence と, て, て are collected されるため, and <s:1> are separated from が and must not be lacking in となる. This study で は, own の き に cause す る touch 覚 anti 応 が あ る で condition, ユ ー ザ か ら contact さ れ た こ と を recognition す る こ と を subject と し, systemic か ら の touch 覚 セ ン サ output spatial フ の ィ ル タ リ ン グ の gimmick お よ び リ ア ル タ イ ム に 処 Richard す る be loading technique proposed を し た. Proposed technique で は, ま ず most の space フ ィ ル タ で part of に し 徴 spare, そ の output を group み close わ せ る う study 団 を line. Each フ ィ ル タ は nonlinear の recognizer で あ り, を identification error minimization も し く は モ デ ル の especially degrees が maximize さ れ る よ う に パ ラ メ ー タ が optimization さ れ る. こ れ ら の output は basic な touch 覚 intelligence 徴 の spatial volume に な っ て お り, こ れ ら の 徴 quantity を Echo State Network の と into force し て time ダ イ ナ ミ ク ス の line learning を い final な recognizer の output を る. Be interstate に, 200 m の touch 覚 セ ン サ と soft な masato section を hold つ ロ ボ ッ ト を with い て proposal gimmick の have sharper sex を 検 card し た と こ ろ, since the event be に こ る itself cause の contact の condition で ユ ー ザ の contact を リ ア ル タ イ ム に recognition で き る こ と が shown さ れ, space フ ィ ル タ に than べ て in space フ ィ ル タ で は recognizer の が performance increase し た た め, touch 覚 に お い て time な intelligence の - move の intelligence が ユ ー ザ の contact の know に important で あ る こ と が points か っ た. た だ し, touch 覚 の time ダ イ ナ ミ ク ス は touch ら れ party や ロ ボ ッ ト の state に よ っ て in し く - move す る た め, learning デ ー タ の バ リ エ ー シ ョ ン に 応 じ た ネ ッ ト ワ ー ク の サ イ ズ の more や variations The recognizer <s:1> divides が necessary な とが とが った った. Proposed technique 覚 intelligence が は touch his cause か external cause か を points け る だ け で な く, touch any の 覚 の ラ ベ ル intelligence の identify appropriate に practices may な で あ り, whole body touch 覚 の domestic な when space フ ィ ル タ リ ン グ gimmick と し て may use に な っ た.

项目成果

ロボットの全身分布型触覚における触覚情報の局在性に注目した接触の識別

接触识别重点关注机器人全身分布式触觉中触觉信息的定位

• 发表时间: 2009
• 作者: 野田智之;Ian Fasel;石黒浩
• 通讯作者: 石黒浩

CB2 : Child Robot with Biomimetic Body

CB2：仿生儿童机器人

• 发表时间: 2008
• 作者: Tomoyuki Noda;Shuhei Ikemoto;Daniel Quevedo;Toshihiko Shimizu;Hidenobu Sumioka;Hisashi Ishihara;Yuki Sasamoto;Yuichiro Yoshikawa;Takashi Minato;Hiroshi Ishiguro;Minoru Asada
• 通讯作者: Minoru Asada

センサデータの統計的な偏りを生み出す再現性のある動作生成

可重复的运动生成会在传感器数据中产生统计偏差

• 发表时间: 2008
• 作者: 荒引健;野田智之;石黒浩
• 通讯作者: 石黒浩

Self-organizing Super-Flexible Skin Sensors Embedded on the Whole Body, Self-Organizing Based on Haptic Interactions

嵌入全身的自组织超柔性皮肤传感器，基于触觉交互的自组织

• 发表时间: 2008
• 作者: Tomoyuki NODA;Takahiro MIYASHITA;Hiroshi ISHIGURO;Norihiro HAGITA
• 通讯作者: Norihiro HAGITA

全身分布触覚における触覚特徴の局所性に注目した人間-ロボット間インタラクションの識別

关注全身分布式触觉中触觉特征局部性的人机交互识别

• 发表时间: 2009
• 期刊: 日本ロボット学会誌 Vol.27 No.6
• 作者: 野田智之;宮下敬宏;石黒浩;萩田紀博
• 通讯作者: 萩田紀博