睡眠覚醒機能に基づく意識モデルの構築と情報提供移動ロボットへの応用

基于睡眠-觉醒功能的意识模型构建及其在信息提供移动机器人中的应用

基本信息

批准号：
18K04041
负责人：
三河正彦
金额：
$ 2.83万
依托单位：
University of Tsukuba
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は，利用者に優しい移動ロボットシステムを構築することである．適切な行動の実現には，複数の外界センサから収集する人とロボット周辺に関する知覚情報を多数，並列に処理する必要がある．本研究な特徴は，人の睡眠覚醒機能に基づく数理AIMモデルが，知覚情報の並列処理の実行頻度を制御し，必要な処理を必要な時に実行することができる新たな知覚情報処理系を有することである．ロボット周辺の変化をセンサが検出すると数理AIMモデルは覚醒状態となり，外界情報処理を優先する．変化が無くなると，外界情報処理頻度は低下し，睡眠状態に移行する．更に睡眠時には，覚醒時に収集した記憶情報に基づく機械学習により，認識能力が向上するといった新たな知能化機能も実現する．本研究課題五年目は，駅ビル内外での実運用を想定し，数理AIMの基本機能の増強と拡張，移動ロボットの安全性と移動制御の精度の向上を図った．(1) 数理AIMモデルは，ロボットの研究開発環境であるRobot Operating System (ROS 2)を利用したパッケージを作成し，C++とPythonの両方で利用可能なライブラリ化を行った．これにより様々な知覚情報処理プログラムへの簡便な組み込みと，ネットワークを介した知覚情報並列処理の動的制御が可能となる．(2) 移動ロボットの安全性と移動性能向上のために，これまで組み込みが困難であった移動機構のエンコーダの新規設計と，慣性計測装置(IMU)の導入による転倒防止・位置推定の性能向上を図った．次に最終年度(2023年度)とそれ以降の本研究課題の継続・拡充に向けて，数学，物理シミュレーション，デザインをそれぞれ専門とする複数の筑波大研究者，稚内市の育英館大学，稚内駅ビルを管理する(株)まちづくり稚内，北海道宗谷地区を中心に活動するNPO法人街にいき隊と連携した研究グループを立ち上げた．

本研究的目的是构建一个用户友好的移动机器人系统。为了实现适当的行为，需要并行处理从多个外部传感器收集的有关人类和机器人周围环境的大量感知信息。这项研究的特点是，基于人类睡眠-觉醒函数的数学AIM模型具有新的感知信息处理系统，可以控制感知信息并行处理的频率，并在必要时执行必要的处理。当传感器检测到机器人周围环境发生变化时，数学AIM模型进入警戒状态，并优先处理外部世界信息。当变化停止时，外部信息处理的频率降低，状态转变为睡眠。此外，在睡眠期间，基于清醒期间收集的记忆信息的机器学习可以实现新的智能功能，例如提高认知能力。在这个研究项目的第五年，我们的目标是增强和扩展数学AIM的基本功能，并提高移动机器人的安全性和运动控制的准确性，假设在站房内外进行实际操作。 (1)对于数学AIM模型，我们使用机器人操作系统(ROS 2)、机器人研发环境创建了一个包，并创建了一个可以在C++和Python中使用的库。这使得能够轻松集成到各种传感信息处理程序中，并通过网络动态控制传感信息的并行处理。（2）为了提高移动机器人的安全性和运动性能，我们针对以往难以融入的运动机构的编码器进行了新的设计，提高了防坠落和位置估计的性能我们的目标是引入惯性测量单元 (IMU)。接下来，为了在最后一年（2023年）及以后继续和扩展该研究项目，数名筑波大学数学、物理模拟和设计专业研究人员、稚内市育荣馆大学和稚内站A研究小组与管理该大楼的Machizukuri Wakkanai Co., Ltd.和主要活跃在北海道宗谷地区的NPO Machi ni Iki-tai合作成立。