Transcript 物体のなぞり操作 - 九州大学 大学院システム情報科学研究院 倉爪

人間共生・情報ネットワークロボティクス
情報社会基盤に立脚した人間共存型ロボット
システムの研究開発
システム情報科学研究院
長谷川 勉
研究グループの構成
システム情報科学研究院
知能システム学部門
知能システム学部門
知能システム学部門
芸術工学院
長谷川 勉 （ロボット工学）
谷口 倫一郎 （画像認識）
迫江 博昭 （画像／音声認識）
原
健二
学外
九州システム情報技術研究所 連携講座（学内措置）
ヒューマンインタフェース
中国 北京大学信息科学中心 査紅彬教授 （三次元モデリング）
人に優しく豊かな
高齢社会
ロボットソフトウェア
新産業の創生
人間共存型ロボットシステム
の研究開発
実世界指向知能情報処理
（ロボティクス、コンピュータ
ビジョン）
未来型情報社会基盤
（超高速ネットワーク、
RFICタグなど）
研究項目
１． 人間共存型知能ロボットの行動を支援する情報社会基盤の構築
２． 人間共存型ロボットシステムと情報社会基盤との統合、
および運用技術の開発
３．ヒューマノイドロボットの自律行動機能の開発
４．情報社会基盤による防災救急救命体制の確立
１． 人間共存型知能ロボットの行動を支援する情報社会基
盤の構築
・超高速情報通信ネットワーク
・社会基盤埋め込み型分散センサ・通信プロセッサ
路上、建物外壁等公共都市基盤に分散配置されたセ
ンサ・プロセッサユニットにより、ロボットに近傍の環境情
報を与え、ロボット行動を支援するプロセッサ街路，およ
び建物の内外モデリング（立体デジタルデータベース）
関連：福岡市、北九州市、福岡県によるロボット特区申請
九州経済産業局「ロボットアイランド構想」
ロ ボ ット機 能 発 現 に 向 け た ユ ビ キ タス セ ン サ デ バ イス に 関 す る 研 究
従来技術
新技術
自 律 移 動 ロ ボ ット各 個 に 外 界 セ ン サ を搭 載
環 境 内 に 外 界 セ ン サ を 埋 込 み ，社 会 基
盤 とす る ．付 加 的 な 環 境 情 報 も書 込 み
・ビ ジ ョ ン セ ン サ
・超 音 波 セ ン サ
・熱 セ ン サ
・音 セ ン サ
・光 セ ン サ
・位 置 セ ン サ
分散センサ
：
各 種 セ ンサ を搭 載 し，セ ンサ 情 報 処 理 だ け で 手 一
杯 の 高 機 能 自 律 移 動 ロボ ット
１．セ ンシ ング
２．無 線 通 信
課題
３．自 立 電 源
・人 間 並 み の 外 界 セ ン サ は 実 現 困 難 ま た は 高 コ ス ト
・全 て の 自 律 ロ ボ ッ ト が 等 し く 外 界 セ ン サ の セ ッ ト を 持 つ こ
とは不可能
・ロ ボ ッ ト 積 載 の 外 界 セ ン サ の 動 作 の 確 実 性 が 保 証 さ れ な
い．
４．Ｍ ＰＵ制 御
５ ． Ｇ Ｐ Ｓ /Ｇ ＩＳ 情 報
特徴
・社 会 基 盤 と し て 遍 く 存 在 → ロ ボ ッ ト の 行 動 範 囲 拡 大
・ロ ボ ッ ト 以 外 の 移 動 体 も 利 用 可 能
・個 々 の 環 境 に 適 応 し た 外 界 セ ン サ の チ ュ ー ニ ン グ が ， 別
途必要．
・ロ ボ ッ ト 産 業 と 同 時 に 新 規 情 報 産 業 も 創 出
システム構成と研究開発サブテーマ
環境
ＧＩＳ
自律移動ロボット
ENT
RF
ＧＰＳ
保守・管理システム
SENS
A/D
LED
CELL
Batt
Cont.
Mem
自己修整可能システム
システムＬＳＩ
１．ユビキタスセンサデバイスシス
テムのプロトタイプの開発
２．省電力制御，無線送受信のLSI
設計開発
A/D
BB
研究開発サブテーマ
３．ユビキタスセンサデバイスLSI
の設計およびテスト技術の開発
４．環境情報，GIS情報の取得，書
込，利用技術の開発
２． 人間共存型ロボットシステムと情報社会
基盤との統合、および運用技術の開発
（誤動作や故障、予期せぬ状況などでも、ロボットが厄介者にならないために）
・ロボットユーザの要請に応じて、いつでも、どこでも、遠隔の運用センター
から、遠隔操縦、故障診断、新機能プログラムのダウンローディングなどに
より、一般市民と共存するロボットの行動を支援する技術の開発と、
システム運用手法の開発
・新アプリケーションのためのロボットソフトウエアの開発と蓄積
・信頼性の高い組み込みソフトウェア開発手法の研究
人間共存ロボットシステムの運用という新サービス産業の創出
ヒューマノイド（人間共存型多自由度汎用万能機械）の無限とも
いえるアプリケーションソフトウエア開発（新ソフトウエア産業）
ヒューマノイドロボットの
自律行動機能の開発
・ 高度なヒューマンインタフェース技術の確立
・ 知能行動機械（ヒューマノイド）の実世界行動アプリケーション
ソフトウエア開発
・ 人間型多関節多指ロボットハンドによる器用な作業能力の実現
遠隔操縦支援システム
人間・ロボット間のマルチ
モーダルコミュニケーション
移動体検出・追跡
歩行ロボットの安定歩行制御
ヒューマノイドを仲立ちとした
コミュニケーション
ヒューマノイドを仲立ちとした
コミュニケーション
○２本指による物体回転操作
エッジの判定
操作手順
①物体を回転
②エッジを検知したら
回転を停止
エッジの判定無し
回転操作
４関節指
エッジの判定有り
○物体のなぞり操作
操作手順
①物体上をなぞる
②エッジを検知したら
なぞりを停止
エッジの判定無し
エッジの判定
４関節指
なぞり操作
エッジの判定有り
○ページめくり操作
操作手順
①紙を押さえる力を調節して
接触面積を変化させる
②紙をめくる方向に力を
加えて紙をめくる
【滑り】
Turn Page
Finger
Push Finger
Turn Page
【たわませ】
Paper
PC Cluster for Real-time Vision
ＰＣ cluster
24 P-III SMP PCs（Linux）
High-speed network
Myrinet(1.28Gbps)
9 CCD IEEE1394 cameras
Accelerated 3D graphics
Large-scaled screen
Software Tool:
Real-time Parallel
Vision
Vision-based Motion Capturing
（非接触方式による動作計測）
カラーブロッブの追跡：身体動作解析の特徴
手先，足先，顔，胴体
ＣＧモデルに動作を当てはめ仮想空間をレンダリング
上半身モーションキャプチャによる
デスクトップ・インタラクションシステム
ノートPC
1台
IEEE1394 カメラ 2台
上半身動作の計測を
実時間ビジョンで行い，
アバタ－経由で仮想空間
での３Ｄインタラクション
を行う
その他の関連研究
ビジョンによるノンバーバル情報抽出
実時間手形状認識
実時間頭部姿勢推定
実時間３次元形状計測
視体積交差
遠隔講義支援システム
実績
長谷川 勉
1988 電気学会電気学術振興賞論文賞
1988 計測自動制御学会論文賞
1992 計測自動制御学会論文賞
1993 日本ロボット学会論文賞
1999 IEEE Systems, Man, and Cybernetics Society Franklin V. Taylor Award
谷口教授
情報処理学会論文賞(1993)，
情報処理学会坂井記念特別賞(1995)
映像情報メディア学会丹羽高柳賞論文賞(2001)
迫江教授
1980年電子情報通信学会業績賞
1983電子情報通信学会米沢ファウンダーズメダル受賞記念特別賞
1983電子情報通信学会論文賞
（社）日本発明協会・内閣総理大臣発明賞
４．情報社会基盤による防災救急
救命体制の確立
• 災害時活動ロボットの開発
匂いセンサによる人間探知
• 外科手術ロボットの支援手法の開発
柔軟物体のモデリング（内臓手術シミュ
レーション）
• 高規格救急車（情報基盤およびロボット技
術による強化）
外科手術用ロボット Da vinci
外科手術用ロボットの支援手法の開発
柔軟物体モデリング（内臓手術シミュレーション）
高度情報化高規格救急車
プライマリケア： 現場から治療開始
遠隔画像診断，データ獲得，（高度情報ネットワーク）
診断ロボット
病院到着時には処置方針確定
背景：救急車に専門医を全てそろえて乗せられない．
人に優しく豊かな
高齢社会
ロボットソフトウェア
新産業の創生
人間共存型ロボットシステム
の研究開発
実世界指向知能情報処理
（ロボティクス、コンピュータ
ビジョン）
未来型情報社会基盤
（超高速ネットワーク、
RFICタグなど）