A brochure of DiGORO. (in Japanese) - 長井研究室

Intelligent Systems Lab.
Dept. of Mechanical Engineering and Intelligent Systems
Graduate School of Informatics and Engineering
The University of Electro-Communications
DiGORO
Kara@ge++
http://apple.ee.uec.ac.jp/isyslab
About DiGORO
-A Humanoid Platform for Intelligent Robotics-
Natural Language-Based Task Programming
私達は、「ロボットをいかに賢くするか？」という問題に取り組んでいます。これに対して、工学的なアプローチ (知能ロボティクス)
脳や認知発達の仕組みを基にした構成論的アプローチ（認知発達/記号創発ロボティクス[1]）の２つの方向からアプローチして
います。DiGORO（ダイゴロー）は、こうした研究・開発を進めるための強力なロボットプラットフォームです。
Hardware
-身体アーム ６自由度×２
ハンド ６自由度×２
腰 １自由度、首 ２自由度
全方位移動台車
-センサCCDカメラ×２＋TOF３-Dカメラ
ショットガンマイク
レーザーレンジファインダ×２
-PCオンボードPC×５
Software
ソフトウェアとしては、
独自のミドルウェア上
に多数の先端要素技術が実装されており、こ
れらを組み合わせた家庭用タスクが多数実現
されています。また、見まね学習や言語学習な
ど様々な学習機能があり、学習した知識を利
用したタスクの実行が可能となっています。
-要素技術双腕結合型ＲＲＴによるアームの軌道生成
全方位台車によるＳＬＡＭ
複数の情報を統合したロバスト物体認識
高精度な人の検出・認識
ATRASRによる高精度な音声認識
XIMERAによる柔軟な音声合成
クラウドロボティクスでは、インターネット上の膨大な情報やリソースを
Cloud Robotics
利用することでロボットをより賢くすることを目指します。DiGOROは、
Google音声認識や画像検索を利用することで、 より賢く振る舞うことが可能です。
Playmate Robot Project
ロボットは家事だけでなく、子供や高齢者と身体性を使って遊ぶ
といったことができるため、 昨今問題となっている育児や介護の
放棄といった問題の一つの解決策となり得ると考えています。私
達は、DiGOROを使って、子供や高齢者と遊ぶことができるプレイメイト機能の開発を行っており、
子供との遊び実験などを通してその有効性を確かめています[6]。DiGOROは子供の動きや
表情、視線などの情報を使って、飽きなどの内部状態を推定することができ、その情報
と子供のモデルに基づいて長い時間子供を飽きさせずに遊ぶことが可能です。こうした
コミュニケーションを含む様々な機能をもったロボットが、将来大きな市場を形成する
ことを期待しています。
[1] 谷口ほか, "記号創発
Selected
Publications
ロボティクスとマルチモーダル
RoboCup@Home Project
ロボットが実際の家庭でロバストに動作するかどうかについて
は、厳しい評価が必要であると考えています。私達はその評
価の一環として、RoboCup@Home に参加しています。 RoboCup@Homeでは、世界各国の研究機関から優れたロボットが多数参
加し、家庭用タスクの技術を競っています。具体的には、お客さんに飲み物をサーブしたり、ショッピングモールでの買い物、料理や掃
除など様々なタスクをこなす必要
があります。DiGOROは、ジャパン
オープンや世界大会で度々優勝
し、その高い実用性を証明してい
ます。
Online Learning
ロボットは、事前に登録した人や物体だけでなく、新たな人や物体など様々なものを
認識する必要があります。このためには、高性能でロバストな画像認識、音声認識
技術だけでなく、オンラインかつ簡単な手順で人や物体を学習できる機能が必要となります。DiGOROは、新しい物や人を見て、
名前を聞くだけでそれらを学習し、認識できるようになる技術[2]を搭載しています。
Imitation Learning
ユーザーが一般のコンピュータ言語を用いてロボットの行動をプログラミングすることは
困難です。従って、ロボットが人間の自然言語による命令や説明を柔軟に理解し、
自らが実行できるプログラムへと変換する能力が必要であると考えています。このよう
な、家庭内でのタスクをユーザーの命令に応じて適応的に行うことができる能力は非
常に重要です。こうした背景のもと、私達はユーザーの言語による命令を解析し，そ
れをロボットが実行できる形へ自動的に変換するアルゴリズムを開発し、DiGOROに
搭載しています[5]。
ぬいぐるみをバケツに『入れる』
DiGOROは、人の動作を見
てまねることで新たな動作を
学習することができます。従って、新たな動作が必要となった時にプログラミング
をする必要がありません。また同時に言葉を教えることで、その動作を音声によ
る命令で実行させることが可能となります。他人の動作をまねることは、人間の
知能にとっても非常に重要な要素であるため、こうした見まね学習の機能は、
ロボットの知能にとっても重要であると考えています。
ぬいぐるみとバケツを認識
２つの物体の位置関係から「入れる」という動作をHMMで学習
Autonomous Learning of Concepts and Words
ロボットが、真の意味で物事や言葉を理解するために必要な概念の形成や言葉の学習につ
いて研究しています。DiGOROは、私達が開発した物の概念や言葉を獲得するアルゴリズム
[3][4]を搭載しており、部屋の中を動き回り自律的に概念を獲得をすることが可能です。
このアルゴリズムは、物体の見た目や触覚情報などのマルチモーダル情報の類似性から、カテ
ゴリを教師なしで学習するものです。また、ユーザーの発話と概念を結びつけることで言葉の
意味を学習し理解することができるようになります。
セマンティックインタラクション∼実世界認知・運動・言語を統べる知能構成
への挑戦∼", 人工知能学会全国大会, 2011.06
[2] T.Nakamura et al., "Learning Novel Objects for Extended Mobile
Manipulation", Journal of Intelligent and Robotic Systems, pp.1-18, 2011.07
[3] T.Nakamura et al., "Grounding of Word Meanings in LDA-Based Multimodal Concepts",
Advanced Robotics, 25, pp.2189-2206, 2011.11
[4] T.Araki et al., "Autonomous Acquisition of Multimodal Information for On-line Object
Concept Formation by Robots", IROS2011, pp.1540-1547, 2011.09
[5] 板谷 ほか, "ユーザとのインタラクションに基づく学習を利用したロボットのタスクプログラミング", 人工知能学会全国大会, 2011.06
[6] 阿部 ほか, "推定した子供の状態に基づいて行動を選択する遊び相手ロボット", 日本ロボット学会学術講演会, 2011.09
Awards
人工知能学会賞 RoboCupジャパンオープン 2009 2011
ロボカップ研究賞 2011、ロボット学会賞 RoboCupジャパンオープン 2010
RoboCupジャパンオープン @Homeリーグ 優勝 2008- 2011（４連覇中！）
RoboCup世界大会 @Homeリーグ 優勝 2008 2010、 RoboCup世界大会 @Homeリーグ 準優勝 2009
Media Attention
TBS「ひるおび！」 :DiGOROのROBOTECH(ビッグサイト)でのデモを紹介, 2010.07.29
itv 「itv news」(UK) :Robots for elderly 2010.07.29
Australian News Channel Pty Ltd「skyNEWS」 : DiGORO the new robot nanny, 2010.07.29
New Tang Dynasty Television (台湾) :Robots to Care for the Elderly in Japan, 2010.07.28
NHKドラマ「まいど238号」 :DiGOROがおばはんロボット役で津川雅彦さんと共演, 2010.03.20
NHK「ニューステラス関西」 :RoboCup@HomeリーグとDiGOROの紹介,2009.05.08
ロボコンマガジン ：「ロボカップジャパンオープン2011大阪レポート」, 7月号, p.34, 2011.07.01
ロボコンマガジン :「ロボカップ2010シンガポール世界大会レポート」, 9月号, p.29, 2010.09.01
日刊工業新聞 :「ロボット交差点 絶妙な曲線描く 自律移動ロボ 電気通信大」, 2010.08.06
日経新聞 :「ふく・運ぶ・捨てる… 家事の動きをまねるロボット」, 2009.08.24
デーリー東北新聞 : 「最先端ロボに大喜び/十和田でフェスタ」, 2010.08.04 他
Contact Info.
電気通信大学 大学院
情報理工学研究科
〒182-8585
東京都調布市調布ヶ丘1-5-1
西8号館214号室
Intelligent Systems Lab. / Team Kara@ge++ / Playmate Robot Project
http://apple.ee.uec.ac.jp/isyslab
http://apple.ee.uec.ac.jp/isyslab/digoro
長井隆行 (Associate Prof.) [email protected]
中村友昭 (Postdoctoral Fellow) [email protected]
阿部香澄 （Ph.D. Student） [email protected]
荒木孝弥、丸山恭平、板谷純希、伊東慶輔、Attamimi Muhammad