東京大学大学院情報理工学系研究科知能機械情報学専攻・創造情報学専攻  大学院情報学環学際情報学府  工学部機械情報工学科  情報システム工学研究室-JSK-


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超小型メカトロニクスデバイスによる小型卓上ヒューマノイド
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研究概要

研究あるいは教育の場ではトライアルアンドエラーを通じて研究者・学習者のスキ ルの発展,あるいは理解の深化が必要になる. そこで,トライアルアンドエラーを繰 り返す間に壊れない丈夫なボディを持ち,聴覚や視覚処理といったコンピュー タの負荷の高い処理が可能でありながら,様々な場所に持ち込んでヒューマノ イドを動かす経験がつめるよう小型の卓上ヒューマノイドロボットシステムの 構成法研究を行っている.

ロボットの体内システムではモーターやセンサを自由に拡張することで, 目 的とするロボットの動作においてキーとなるデバイスをその時の必要に応じて 拡張できることが重要になる.そこで各デバイス毎にプロセッサを配置したイ ンテリジェントデバイスユニットをバス結合し,バス上のマスターデバイスか らは各デバイスを統一的に制御できる分散型のシステムを開発している. そのプロトタイプして3x3[mm]の超小型プロセッサ(Cygnal社 C8051F300)を用いた S3102サーボモジュールユニット,S9204サーボモジュールユニット,マクソンモータ用 サーボユニット,FSR圧力センサユニット,スイッチセンサユニットを試作し, これを用いて脚6 自由度,腕6自由度,ハンド4自由度,ヘッド2自由度の 全身34自由度を持つ多自由度ヒューマノイドを開発した.

また,小型卓上ロボットに搭載可能な視覚処理モジュー ルとして携帯用カメラと小型マイコンを用いた超小型ステレオ視覚処理モジュー ルを開発し,ヒューマノイドロボットや車輪付二腕の手乗りロボットなどを完全 自立型で構築できるようになっている

また,視覚行動のシミュレーション環境により,実ロボットを用いた実験での誤 動作による破損や,故障等のリスクを回避することができる. このような視覚行動レベルでは物理シミュレーションの精度よりも実行速度に 重点がおかれるためゲーム用の動力学演算ライブラリ(ODE:Open Dynamics Engine)を利用したシミュレーション環境を構築し,視野画像を含めたシミュレー ション環境による行動開発を行ってきている.

ポータブル卓上ヒューマノイドロボット Kazロボットキット 卓上ヒューマノイドのソフトウェアシステム マスタースレーブデモ.左のロボットがマスター 研究室のオリエンテーション環境 ヒューマノイドシミュレータを利用した対戦ゲーム 小型卓上ヒューマノイドの研究環境 携帯用CPUを用いた小型カメラモジュール 視覚をもった小型卓上ヒューマノイド 視覚をもった小型卓上ヒューマノイド はしご昇段実験(世界初) 視覚で対象物を認識し歩行して把持する 小型卓上ヒューマノイドの行動実現例 視覚による床面地図モデリングと経路計画にもとづく行動生成 上の実験の視覚シミュレーション状況 視覚行動シミュレータ
参考文献
  • Kei Okada, Akira Fuyuno, Takeshi Morishita, Takashi Ogura, Yasumoto Ohkubo, Yasuyuki Kino, Masayuki Inaba, Hirochika Inoue : "Device Distributed Approach to Extensible Robot System using Intelligent Device Unit with Super-micro Processor", Journal of Robotics and Mechatronics, Vol. 16, No. 2, pp 208-216, 2004.
  • Kei Okada, Takeshi Morishita, Marika Hayashi, Masayuki Inaba, Hirochika Inoue : "Design and Development of Small Stereo Vision Sensor Module for Small Self-Contained Autonomous Robots", Journal of Robotics and Mechatronics, Vol. 17, No. 2, pp , 2005.
  • 中井 博之, 岡田 慧, 佐藤 大輔, 堺 大輔, 木野 泰之, 國吉 康夫, 稲葉 雅幸, 井上 博允 : "関節のソフトウェアサーボが可能な第三世代リモートブレインロボットの開発", 第19回ロボット学会学術講演会予稿集, pp 785-786, 2001.
  • 岡田 慧, 中井 博之, 佐藤 大輔, 堺 大輔, 木野 泰之, 國吉 康夫, 稲葉 雅幸, 井上 博允 : "ポータブルPCブレインをもつ研究教育用小型卓上ヒューマノイドシステムの開発", 第19回ロボット学会学術講演会予稿集, pp 1261-1262, 2001.
  • 冬野 明, 岡田 慧, 稲葉 雅幸, 井上 博允 : "拡張型モータ・センサモジュールを実現するインテリジェントコンタクト端子の設計", 第20回ロボット学会学術講演会予稿集, pp 1M38, 2002.
  • 木野 泰之, 岡田 慧, 稲葉 雅幸, 井上 博允 : "物体操作データベースを 用いた視覚主導型ヒューマノイド遠隔操作システム", 第20回ロボット学会 学術講演会予稿集, pp 3C23, 2002.
  • 瀬里 彰信, 岡田 慧, 稲葉 雅幸, 井上 博允 : "人間型ロボットの視覚と触覚を用いたはしご昇段行動", 第20回ロボット学会学術講演会予稿集, pp 1H17, 2002.
  • 森下 武志, 岡田 慧, 稲葉 雅幸, 井上 博允 : "携帯小型カメラを用いる小型自律行動ロボットのための両眼視覚センサモジュールの開発", 日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会'04 講演論文集, pp 2P2-L2-39, 2004.