ヒト型ロボットアームによる舞踊動作の発現と創発

人形机械臂舞蹈动作的表达与显现

• 批准号: 13035037
• 负责人: 星野 聖
• 金额: $ 2.56万
• 依托单位: University of Tsukuba (2002)University of the Ryukyus (2001)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-13035037/
• 关键词: ヒト型ロボットアーム; 動作の見まね学習; 3次元運動推定; 随意運動の創発; 4指のアブダクション; 不良設定問題; 舞踊CGアニメーション; 手指の自動トラッキング; ジェスチャ認識; 最適制御モデル

舞踊や手話動作に見られるような,ヒトの比較的複雑な随意運動や順序運動の多くは「見まね」により獲得される.上肢動作の見まね学習においては,第一に,網膜に映った他者3次元上肢運動の2次元写像映像から3次元運動を復元する過程第二に,自己上肢の各筋肉のどれを,どのような時間的タイミングで,どのような強度で収縮させるかのパターンに変換する過程,の少なくとも2過程が必要である.また特に手指動作の見まね学習では,第三に,サイズが小さいにも関わらず形状が複雑で自己遮蔽が多く,しかも大きな空間を動く手指3次元動作の2次元映像から,高速かつ高精度に形状推定を行う過程も必要となる.このような制御上の不良設定問題を持つ問題や,生理学レベルでの情報処理機構が不明な対象に対しては,生理学的に等価な工学システムを設計し,それを操作して入出力関係を検討することにより,脳の情報処理の一端を伺い知ることが可能となる.本課題では,(1)エアシリンダを使ったヒト型ロボットアームの設計,(2)ヒト型ロボットハンドの設計,(3)単眼CCDカメラによる上肢3次元動作の推定システム設計,(4)非接触的方法による手指形状の実時間推定システムの設計,(5)データグローブによるロボットハンド制御,などを行った.(1)と(2)により実証研究のためのハードウエア的基盤を作り,(3)と(4)により上肢や手指の3次元運動推定,(5)により手指制御を実験的に検討して,動作の見まね学習機構の理解に迫った.開発したヒト型ロボットハンド1号機は大きさと重さがヒト手指と同程度で,しかも拇指以外の4指間の開閉ができるため,手話や舞踊動作といった「情報発信」が可能である.同ハンドを使って,ダイナミクスや自由度数が異なるデータグローブでの遠隔操作に成功し,前提となった自由度低減や自由度合成の知識を,次課題の「見まね」(非接触的方法)での動作再現に活用した.

人类的许多相对复杂的自愿和普通运动，例如在舞蹈和手语中看到的运动，都是通过模仿获得的。在学习模仿上肢运动时，首先是恢复三维运动的过程，从视网膜中反映的三维上肢运动的二维图像，至少需要两个过程：将单个上肢的肌肉转化为哪些时间和强度的方式。在学习尤其是模仿手动运动的情况下，尽管它的尺寸很小，但这种形状是复杂且自挡的，也有必要从三维手动运动中移动大空间的二维图像中进行高速且高度准确的形状估计。对于这种控制有缺陷的设置问题以及在生理层面上具有未知信息处理机制的人，可以通过设计生理等效的工程系统并操作它以检查输入/输出关系来了解大脑信息处理的一部分。在此任务中，（1）使用气缸设计人形机器人臂，（2）设计人形机器人手，（3）设计系统，使用单眼CCD摄像头估算3D上肢运动，（4）设计用于手指的实时估算系统，用于使用非连接方法的手指形状，（（5）使用GATAIRE HARDERATIL，（5）创建EMOVES等人（5）（1）（1）（1）（1）（1）（1）（1）（（2） （4）估计上肢和手指的3D运动，以及（5），使用我们对手指进行控制，我们对我们进行了实验研究，以了解模仿学习的机理以观察运动。开发的第一个类人动物机器人手的大小和重量与人手指的大小和重量大致相同，并且可以在拇指手指以外的四个手指之间打开和封闭，从而可以“传播”信息，例如手语和舞蹈运动。使用此手，我们成功地在具有不同动力学和自由度的数据手套上成功操作，并且使用了关于降低自由度和自由综合的先决条件知识，用于在下一个任务“成像”（非接触式方法）中重现运动。

项目成果

Odo S., Hoshino K.: "Recognition of luman hand gesture"Intl. Workshop on Entertainment Computing. 1. 220-227 (2002)

Odo S.、Hoshino K.：“Luman 手势识别”国际。

T.Arakaki, K.Hoshino: "Dance CG animation tool producing subjective impressions"Proc. Intl. Sympo. KANSEI Technology. 1. 169-172 (2001)

T.Arakaki、K.Hoshino：“产生主观印象的舞蹈 CG 动画工具”Proc。

Hoshino K.: "CGA synthesizer interpolating and extrapolating motion"Intl. Workshop on Entertainment Computing. 1. 334-341 (2002)

Hoshino K.：“CGA 合成器内插和外推运动”国际。

S.Odo, K.Hoshino: "Tracking of target object in sequential image based on visual characteristics"Proc. 2001 Intl. Sympo. Nonlinear Theory and its Applications. 7. 179-182 (2001)

S.Odo，K.Hoshino：“基于视觉特征的连续图像中目标对象的跟踪”Proc。

K.Kamisato, K.Hoshino: "Relationship between characteristics of human motions and subjective impressions in dancing"Proc. 2001 Intl. Sympo. Nonlinear Theory and its Applications. 7. 545-548 (2001)

K.Kamisato，K.Hoshino：“人类动作特征与舞蹈主观印象之间的关系”Proc。