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教員紹介

人間・機械・ロボットシステム

人間・機械・ロボットシステム

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相山 康道 / AIYAMA, Yasumichi TRIOS
マニピュレーション・システム研究室
研究テーマ:
ロボットによる器用な物体操作、人間の器用さの移植、産業用ロボットの高度化等

Yasumichi_AIYAMA_study人間のように器用な操り(物体操作)をロボットで実現するためには,その操りの力学的,幾何学的なモデル化が重要となります.大きなもの,重いものを持ち上げずに押したり転がしたりするとどんな力学的なメリットがあるのか,どんな動かし方の計画をすればよいのか,このような観点で定式化できれば,ロボットでも同様に器用な操りができるのではないか,と考え,研究に取り組んでいます. 例えばロッカーを移動させる際に,傾けてある一点の周りに回すと,移動量は少ないけれど,とても小さい力で動かすことができます.また,隙間のとても狭い穴と棒の挿入作業では,しっかりと握りしめて作業するよりも,ある程度力を抜いて作業をしたほうが簡単に入ります. このような器用さを解析,検討することで,現在は単純に決められた動作しか行わない産業用ロボット,自動機械の用途を広げることができるだろうと考えています.現在行われている作業を解析し,それを改善する手法を考案,モデル化,実験を進めていきたいと考えています.

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星野 聖 / HOSHINO, Kiyoshi TRIOS
医用生体工学研究室
研究テーマ:
生体計測、生体数理モデル、医用応用、ヒューマノイドロボット設計、脳科学

Kiyoshi_HOSHINO_study「ヒトの模倣機能の解明と、ロボットシステムへの実装」を実現するため、視覚系(コンピュータビジョン)、運動系(ロボットハンドおよびロボットアーム)、感覚系(圧力センサ)、脳(制御系)などの個別要素技術と統合システムの研究開発を進めています。さらに、得られた成果をもとに、指先の細かい動きも含んだジェスチャーによる情報通信機器や遠隔ロボット操作といったヒューマンインターフェース開発に関する研究も行っています。 要素技術の成果は、たとえば「手指形状推定」では、世界最速の2倍程度の速さで人間の手の形を正確に認識できます。「ヒト型ロボットハンド」では、人間の手と同じ重さと大きさで、ほとんどの手話の指文字が生成できるくらいに器用な動作ができます。「空気圧アクチュエータ駆動のロボットアーム」では、機構と制御則の工夫により、正確な位置決めだけでなく、人間の動作のように速くゆっくり固く柔らかく動作させることに成功しています。「弾性体と小型カメラを用いた圧力センサ」では、人間の皮膚のように薄くて柔らかいだけでなく、物体の接触位置、加えられた力の大きさ、方向などの力の3次元情報を正確に推定することができます。

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岩田 洋夫 / IWATA, Hiroo TRIOS
バーチャルリアリティ研究室
研究テーマ:
触力覚、歩行移動感覚などの身体感覚を呈示する技術

Hiroo_IWATA_study現代の電子メディアは目と耳の届く範囲を飛躍的に広げましたが、身体が経験する世界を伝えることができません。失われた「身体性」を獲得するためには、人間が身体的に感じる情報を合成して提示することが重要になります。身体の感覚は、体のいたることころで発生し、さらに機械的な刺激が不可欠であるため、その提示には技術的に大きな困難が伴います。私はこの課題に対して世界に先駆けて研究に着手し、バーチャルな物体を操作する時に発生する手応え与える装置、バーチャルな世界を足で歩く時の歩行感覚を合成する装置などの研究をやってきました。今では、このような技術はハプティックインタフェースと呼ばれ、この研究領域は世界的に拡大しつつあります。ハプティックインタフェースのように高度にインタラクティブなシステムは、それがもたらす体験を表現するためには、実演という発表形態が不可欠です。一般の人々に体験してもらえば、自分では気が付かなった効果や問題点が浮き彫りになります。それに基いて新しい研究がスタートします。私の研究室では、このような展示/実演を通じて、技術を磨く研究スタイルを特徴としています。

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葛岡 英明 / KUZUOKA, Hideaki TRIOS
グループウェア研究室
研究テーマ:
CSCW、グループウェア、ソーシャルロボット、実世界指向インタフェース

Hideaki_KUZUOKA_study工学,認知科学,社会科学などの知見を融合することによって,人のコミュニケーション能力を拡張したり,人と機械のインタラクションを支援する研究をおこなっています.具体的には,ロボットや携帯端末などを利用して遠隔コミュニケーションを支援するシステム,巧に人と対話をするロボット,バーチャルリアリティ技術を利用した理科教育教材,触力覚提示装置を利用した技能教育システム,高齢者のためのインタフェース評価・デザインの研究をおこなっています.また、本当に有効なシステムを開発するために,ミュージアム、医療,教育,製造業等の実際の現場と密接に連携しつつ,ニーズを明らかにしています.さらに,社会学や心理学の研究者との共同研究によって人の特性を解明し,そうした知見をシステム開発に反映させています.このようにして、システム開発(ハードウェアとソフトウェア),実験,分析をバランス良く実施することによって,新規性と有効性の高い,世界レベルの研究を推進しています.

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中内 靖 / NAKAUCHI, Yasushi TRIOS
ヒューマン・ロボット・インタラクション研究室
研究テーマ:
ヒューマン・ロボット・インタフェース、センサ融合、環境知能化

Yasushi_NAKAUCHI_studyヒューマン・ロボット・インタラクション研究室では,人とロボットのインタラクション(相互作用)に関わる幅広い研究を行っています.ロボットは外界の状況をセンシングし,考えて,行動しますが,ロボット単体によるセンシング能力には限界があります.そこで,人を取り囲む環境をロボットに見立て,環境内にセンサを遍在させることにより,部屋全体が人の活動状況を見守り,支援を行う環境知能化という新しい考えに基づく研究も行っています.環境に遍在させるセンサとして,無線通信により情報を収集することのできるオリジナルなセンサデバイス(インテリジェント電源タップ,温湿度センサ,照度センサ,人感センサ等)を開発するとともに,環境知能化の応用として,エネルギーの無駄を見つけて省エネを促すHEMS(Home Energy Management System),独居高齢者の普段の様子をモニタリングすることにより普段の状況と異なることを検知・通知する高齢者モニタリングシステム等を開発しています.また,様々な機器にセンサを埋め込むことにより,視覚障害者の駅における転落事故を未然に防ぐインテリジェント白杖,服薬状況を見守るインテリジェント薬箱など,ユニークなデバイスの開発を行なっています.

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山海 嘉之 / SANKAI, Yoshiyuki TRIOS
サイバニクス研究室(生体ロボット研究室)
研究テーマ:
サイバニクス:ロボットスーツ、遠隔在宅医療、サイボーグ工学、医用生体工学

Yoshiyuki_SANKAI_studyサイバネティクス,メカトロニクス,情報科学を中核として,ロボット工学,IT, 脳神経科学,行動科学,生理学,心理学,倫理学,法学などを融合複合した新学術領域『サイバニクス』を開拓・駆使し,以下のような世界トップの最先端人支援技術の研究開発を推進しています.1) 脳神経系から身体系に至る生理支援技術:脳神経・筋系に疾患を有する方々の運動意思を検出するための様々な生体情報の取得・処理の高度化,運動機能評価のための脳機能解析,神経細胞の接続・再生.2)身体機能を補助・改善・強化する動作支援技術:障害を有する方々の運動機能補助・改善,介護/重作業用ロボットスーツ,iBF仮説「運動意思を反映した動作補助を行うロボットスーツHALの介在により,中枢系?末梢系でインタラクティブなバイオフィードバックが促され,身体機能が改善するという仮説」の提案・証明,サイバニック治療制御系の体系化.3)人を優しく見守る生活支援技術:日常の生活居住環境における生理・行動情報系の計測と見守りネット,医療機関との連携による在宅での生活習慣病予防のためのバイタルセンシング技術と遠隔在宅医療(生理・身体系)

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鈴木 健嗣 / SUZUKI, Kenji TRIOS
人工知能研究室
研究テーマ:
人工知能、サイバニクス、人支援ロボティクス、ウェアラブル技術、機械学習、感性研究

Kenji_SUZUKI_study誰でも使える察しの良いシステムを実現するため,身体による知覚と行動に関する生理学・認知神経科学,及び人間の認知特性の理解を中心とした認知科学的アプローチの両方に基づき、人の「身体・知能・情動・意思」の理解に基づく人の支援や拡張を目標としています. 人間社会と密接に関係し,環境にシームレスに統合される未来のロボット・機械系を実現するため,系内に人が含まれる新たな認知ロボティクス(人支援ロボット,社会的ロボティクス,生体ロボティクス,人の知覚・行動の理解を含む)の研究を行っています.さらに,人の知能の理解を深化するため,人が必要なときに人に必要な支援を行う人支援技術、柔らかい素材を用いたソフト・ロボティクス、人の意思と人工物をシームレスに繋ぐインタフェースや,実世界における人々の社会行動の計測と情報提示を通じた,人と人との社会的インタラクションを理解するための研究を行います.特に,医学・芸術・心理・発達支援の分野と連携し,子どもから高齢者,健常者から身体・発達障がい者まで,人の意識・無意識と機械系を結ぶ次代の人工知能研究を推進します.

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坪内 孝司 / TSUBOUCHI, Takashi TRIOS
知能ロボット研究室
研究テーマ:
知能移動ロボットのシステムに関する研究、特に、屋内外作業機械への応用

Takashi_TSUBOUCHI_study移動ロボットが実際に社会に役立つことを前提に,様々な応用分野を視野に研究をしています.屋内外での行動能力や作業能力を向上させること,屋外の建設作業重機にロボット要素を応用して作業の軽労化や半自動化を進めること,オフィスや家庭で使うことのできるロボット技術の開発に力点を置きます.ロボットの実用性を追求すれば,それがどう使われるかを吟味し,必要な仕様を策定し,それに見合う設計が必要です.研究室では,完全に実用できるロボット機械を作ることは困難ですが,想定する具体的な実用応用の方向に向けて,おさえるべき基礎技術を実装と理論の両面から積み上げ,蓄積することはできます.場当たりな実装ではなく,それが理にかなっている,という納得ができる実装を目指し,それに必要な理論や技術を俯瞰し,集積し,洗練してゆくことが,極めて重要と考えます.チャレンジ性のあるテーマを模索し研究してゆきます.写真は,2007年から続く,市内遊歩道1Km以上を自律走行する技術チャレンジ会である「つくばチャレンジ」に当研究室から出場しているロボットひとつです.過去6年で3回の課題達成を成し遂げ,都度つくば市長賞を受賞しています.

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河本 浩明 / KAWAMOTO, Hiroaki TRIOS
サイバニクス研究室
研究テーマ:
人間・機械一体化,サイバニクス,生体運動・生理解析,ロボット治療,ロボット安全

Hiroaki_KAWAMOTO_study身体機能改善・補助および生理機能診断などの医療・ヘルスケア分野,移乗介助・重作業の軽減などの介護・労働分野,さらに,アスリート・障がい者アスリートに対する運動・感覚提示などの競技スポーツ分野などに焦点をあてた人支援研究の分野開拓に挑戦しています. 医療・福祉・生活・労働・スポーツ等が行われる環境の実際の課題を対象とし,原理検証などの基礎的な研究開発から,人に対して安全で実用的な応用研究開発,有効性を検証する臨床・実証研究までを一体的に推進し,実社会に貢献する人支援機器/技術の研究開発を行います.具体的には,人の身体・生理特性および人を取り巻く実環境の解析を通じて,生体・環境情報センシング,生体フィードバック,人・機械系インタラクションを活用し,人・機械一体化技術,生体運動・生理解析,生体制御システム,ロボット治療技術,ロボット安全技術,運動学習支援,アスリート支援等に関する研究開発を行っていきます. 本研究室で大切にしていることは,現場から得られる課題をもとに,それらを解決するための手法を開発・適用し,そこから得られる新たな課題を解決していく研究開発サイクルを好スパイラルで進めていくことです.

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望山 洋 / MOCHIYAMA, Hiromi TRIOS
柔軟ロボット学研究室
研究テーマ:
柔軟ロボティクス・ハプティクス(触覚学)

Hiromi_MOCHIYAMA_study柔軟ロボット学研究室では,斬新な柔軟ロボットに関する技術開発と理論構築を目指し,幅広い研究テーマに挑戦しています.1) 閉ループ弾性体の飛び移り座屈を利用した瞬発力発生機構と,動物のような動きを実現する小型跳躍,走行,遊泳ロボットへの応用,2) 紐状柔軟物の特性を生かしたカメレオン型シューティングマニピュレーション,3) ひずみゲージ埋め込み人工皮膚層をはじめとする,ゴム製人工皮膚層メカトロサンド,4) スマートメカニクス: 機械インピーダンスを劇的に切り替えることによりパワーフローを調整するロボット関節のロボティクス理論,5) 弾性ロッドハンドリングのためのリアルタイム形状推定,など.

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田中 文英 / TANAKA, Fumihide TRIOS
田中文英研究室
研究テーマ:
ソーシャルロボティクス、ヒューマンロボットインタラクション、早期教育、発達学習

Fumihide_TANAKA_study企業にてエンターテインメントロボットの研究開発,米国大学にてヒューマン・ロボットインタラクションのフィールド研究を経て,本専攻に加わりました.少子高齢化社会を目前にしてICTやロボット技術に対する期待が高まっています.その期待に応えるためには研究室に閉じこもることなく社会や人々の中に入って問題発見と解決のループを回し続けることが肝心です.この思想の下,これまで我々はソーシャルロボティクスやチャイルド・インタラクションの分野において世界的に広く知られるトップレベルの研究活動を行ってきました.子どもの教育支援,パーソナルロボット,テレプレゼンス(遠隔存在感),発達障がい者の支援などが近年のトピックです.また,少子高齢化社会ではこれまで以上に人々の助け合いが重要になってきますが,そこでは技術のみならず,技術を用いる人間の良心が大事になるはずです.こうした良心の維持・促進をも含めた技術の設計も,我々が開拓を志す新しい研究領域です.研究室では,学外フィールド活動,大手企業や東京大学・カリフォルニア大学など国内外一流大学との共同研究・交流機会もあり,学生の皆さんが大きく成長していける後押しをしていきたいと考えています.

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矢野 博明 / YANO, Hiroaki TRIOS
バーチャルリアリティ研究室
研究テーマ:
バーチャルリアリティ、福祉工学

Hiroaki_YANO_study計算機内に構築したバーチャルな世界の映像や音声に、メカトロニクス技術を用いた、バーチャルな物体に触った感覚(力覚)を提示する力覚提示装置を組み合わせることで、バーチャルな世界を見るだけでなく触ることが出来るようになります。当研究室では、新たな力覚提示装置を開発し、その評価やそのアプリケーションの開発を通して、より直感的にコンピュータと対話する手法や人間の持っている可能性を引き出すシステムを模索しています。これまで手に対して力覚を提示する6自由度のデスクトップ力覚提示装置や手で持ち運びながら用いる非接地型力覚提示装置、逆に1自由度の機構だけでどこまで力覚を提示できるのかなどの研究を行ってきました。また、手に力覚を提示するだけでなく足に対しての提示として、その場にいながら無限に広がるバーチャル空間を自由に歩き回る装置(歩行感覚提示装置)の開発を行っています。これらの応用として、手術シミュレータの開発や麻痺患者のための歩行リハビリテーションシステムの開発を病院や企業と共同で進め、社会に役立つ技術の提案を行っています。

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山下 淳 / YAMASHITA, Jun TRIOS
実世界指向インタラクション研究室
研究テーマ:
ビデオ会議システム、臨場感通信、教育支援アプリケーション、インタラクション分析、実世界指向インタラクション研究室、CSCW

Jun_YAMASHITA_studyユビキタス技術を日常生活や学校教育等に応用するための技術開発と、その技術を用いて活動する人々のコミュニケーション分析を行っています。 無線通信の発達、各種デバイスの小型化は、人々の生活をこれまでのものとは異なるものへと変える力を持っています。しかし、これらの情報は利用者に適切に与えない限り、人々の生活は情報に振り回される結果となります。このようなことを防ぐための技術開発を行います。 ここ近年は、「周りの人を評価し、それを記録する」システムの開発に重心を置いてきました。評価というとテストを想像しがちですが、それ以外にも我々が気づかない所で評価というものは行われています。 ただ評価されるだけでは楽しくありませんが、アウトプットをちょっと変えるだけでお互いに楽しく評価し、切磋琢磨できるようなシステムを開発できることがここ近年の成果でわかってきました。 今年度以降も、評価することを中心に、新しい関連研究にも手を広げてゆきたいと思っています。

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橋本 悠希 / HASHIMOTO, Yuki TRIOS
感触工学研究室
研究テーマ:
触覚インタフェース、インタラクティブ技術、バーチャルリアリティ、テレイグジスタンス

Yuki_HASHIMOTO_study我々は何かを感じる際,単一の感覚器官からの刺激だけでなく,他の感覚器官,言語,記憶などからの情報を統合し,そこから得られる主観的な質感として感じています.本研究室では,五感の特性や物事の認識プロセスを理解し,諸感覚や人間の生理学,心理学に基づいた適切な情報提示を行うことにより,ユーザが真に得たい“感じる”を得られる新たな人間中心インタフェースの設計を目指します. 具体的には,以下に記述した3つのアプローチを柱として研究活動を行い,その成果をスキルトレーニング,福祉,ウェアラブルコンピューティング,エンタテインメントなど様々な分野に応用しフィードバックを得ていくことで,“感じる”ことの本質を探っていきます.1.諸感覚の知覚特性やクロスモーダル,マルチモーダルの諸現象を利用した独創的な感覚提示(【飲み心地】を【口唇】への【圧力差】で感じる研究など).2.「手応え」などの人間の印象を生理指標や身体応答と関連付け,逆に意図した生理指標や身体応答が生じるように誘導するインタフェースの開発(【移動方向】を【耳】への【ひっぱり】で感じる研究など).3.芸術性の高い伝統工芸と先端技術を組み合わせた「琴線に触れる」プロダクトの創出(【漆】をベースとした【電子回路】を構築する研究など)

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大澤 博隆 / OSAWA, Hirotaka TRIOS
ヒューマンエージェントインタラクション研究室
研究テーマ:
ヒューマンエージェントインタラクション、擬人化、人工知能、インタフェース

Hirotaka_OSAWA_study自律して動くロボットやネットワーク上の仮想エージェントを使用する情報技術が社会の中に増えてきました。これらの自律したシステムの振る舞いを観察すると、人間はそのシステムをただの道具としてではなく「擬人化」して捉え、他人に対するのと同様の社会的やり取りをシステムに対し意識的あるいは無意識的に期待するようになります。このように、人間から社会的なやり取りを期待される人工システムを、我々の研究室では道具(ツール)と対比してエージェントと呼んでいます。人の間に介在する社会的存在である「エージェント」が人間にどのように働きかけられるかを検討し、使用場面に合わせたエージェントをユーザに対し提示することで、人工システムはユーザの行動を予測し、認識し、ひいてはユーザに対する誘導・教示を行うことが可能となります。本研究室では、人間と人間の認知したエージェントとのやり取りを、対人実験を介して分析すると同時に、センサ、アクチュエータ、プログラムを組み合わせ、人とシステムの間に介在する新しいエージェントシステムを作り出し、将来の社会の中で活躍する人工システムのあり方を探ります。

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プエンテス サンドラ / PUENTES, Sandra TRIOS
未来医工融合研究センター
研究テーマ:
脳卒中、運動機能障害、サイバニクス、バイオエンジニアリング
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善甫 啓一 / ZEMPO, Keiichi TRIOS
知覚拡張システム研究室
研究テーマ:
人間行動計測,大規模データ活用・統合,アレー信号処理,感覚代行,サービス工学

Keiichi_ZEMPO_study本研究室では,目や耳,舌などと同じ様に人間が知覚できる統合的なセンサーシステム,サービスシステムを目指して研究を行っています。そのためには,人を支援する機械・システムが人のことを上手に察する能力が必要となります。 例えば,人間同士の対話においては文字に書き起こせる情報やジェスチャー意外にも,微弱信号(相槌や頷き,感嘆や舌打ち,人の視線の動きや表情の変化など)を意識的・無意識的に発信・検知しています。このような信号の検出・定量的な評価を行い,適切な方法で提示することで,遠隔地での対話や一対多での対話において人の支援が機械・システムによって可能になります。 これまでに音響信号や熱画像,深度画像などの信号を有効に活用する方法や,購買履歴などの大規模データに基づく個人の趣向の推定,人の見守り技術や現場参加型のサービスシステムなどの研究を,シミュレーションと現地現物を重んじた実験の両面から行っています。センシング,信号処理,有意な情報への変換・統合,人への提示の一連の流れを通じて人の知覚の拡張を図ります。