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.

人类许多相对复杂的随意动作和顺序动作，例如舞蹈、手语动作等，都是通过“模仿”获得的。在模仿上肢动作学习中，第一步是通过观察他人来学习' 3D 上肢运动的 2D 映射反映在视网膜上。至少需要两个过程：恢复运动的过程；以及转换上肢每块肌肉在什么时间、以什么强度收缩的模式的第二个过程，尤其是通过模仿手指来学习时。动作，第三，尺寸虽小，但形状复杂，自遮挡较多，还需要一个从大空间中移动的3D手部动作的2D图像高速、高精度地估计形状的过程.如果您遇到这样的控制设置不佳的问题，对于诸如生理层面的信息处理机制未知的问题，我们可以设计一个生理等效的工程系统并运行它来检查输入输出关系，从而改善大脑的信息处理能力。可以一睹，（1）使用气缸的仿人机器人手臂的设计，（2）仿人机器人手的设计，（3）使用单目CCD相机估计3D上肢运动的系统的设计，（4）使用非- 手部和手指形状的实时估计系统。 （5）使用数据手套控制机器人手等。（1）和（2）为实证研究奠定了硬件基础，（3）和（4）使用（5）进行3D运动估计、手和手指控制）我们进行了一项实验研究，通过模仿动作来了解学习机制。我们开发的第一个人形机器人手具有与人类手指相同的尺寸和重量，并且可以在除拇指之外的四个手指之间打开和关闭，因为这是可能的。传达手语和舞蹈动作等信息， ”用同一只手，我们成功远程控制了不同动力学和自由度的数据手套，并将自由度缩减和自由度合成的前提知识应用到了下一个任务“模仿”中（该方法用于使用非接触方法再现操作。

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。

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。

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。

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。

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。