• 2005
  • Integration, Intelligence, etc.インテグレーション・知能ほか

二足歩行ヒューマノイドロボットによる人の舞踊動作の再現

  • 中岡 慎一郎産業技術総合研究所
  • 中澤 篤志京都大学
  • 金広 文男産業技術総合研究所
  • 金子 健二産業技術総合研究所
  • 森澤 光晴産業技術総合研究所
  • 比留川 博久産業技術総合研究所
  • 池内 克史東京大学

人間に似せた外観・身体構造を持つヒューマノイドロボットの動作を生成するひとつの有力な手段は、対象動作を人間が自身の身体を用いて提示し、それをロボットが真似て習得することである。これが出来れば、多数の関節を連携させる必要のあるヒューマノイドロボットの動作生成を効率的かつ直感的に行うことができる。また、ロボットに人間らしい動作をさせたい場合や、舞踊のように動きそのものに価値があるような動作を習得させたい場合も、この手段は有効である。
本研究は、そのような手段を二足歩行ヒューマノイドロボットの全身動作を対象として実現したものである。対象が二足歩行型のロボットとなると、ロボットが人の動作軌道をそのまま追従しようとしてもうまく追従できずに転倒してしまうことになる。これは、動作を教示する人間とそれを再現しようとするロボットの間の身体構造や動力学バランスの差異によるものであり、元の動作をロボットに適用するにあたってこの差異をいかに解決するかが課題となっていた。
本研究では、観察学習(Learning from Observation)パラダイムを二足歩行ヒューマノイドロボットの全身動作に応用することで上記の課題を解決した。具体的には、足と床の接触状態遷移を基に脚の動作をモデル化した「脚タスクモデル」を設計し、ロボットへの動作適用をこのモデルを介した動作認識・動作生成の2段階に分けて行なう。まず、モーションキャプチャによって得られた人間の動作軌道データから、「両脚立ち」「右足ステップ」「左足ステップ」「しゃがみ」といった脚タスクの時系列データが認識され、次にこのデータを入力として、ロボットの下半身の動作軌道がロボットモデル上で再構成される。この再構成はロボットの動力学バランスや身体制約を考慮して行われるため、生成される動作はロボットが転倒せずに実行できるものとなる。また、脚タスクモデルが表現する動作の節目のタイミングや姿勢を保存することで、再構成された動作は元の動作の特徴を反映したものになる。
以上の手法を自動処理するソフトウェアシステムを開発し、これを用いて舞踊の師範が実演した「会津磐梯山踊り」を二足歩行ヒューマノイドロボット「HRP-2」が再現することに成功した。HRP-2による舞踊の再現は脚の動作を含むものであり、このように脚も含む人間の全身動作をロボットで再現したことは、世界的にも本研究が初めて実現した成果となっている。

2008年 第22回日本ロボット学会論文賞受賞
2005年 画像の認識・理解シンポジウム (MIRU) 2005 インタラクティブセッション優秀賞

AizuBandaisanByHRP-2

舞踊師範とHRP-2による会津磐梯山の共演

Overview

開発手法の概要

 

舞踊師範とHRP-2による会津磐梯山の共演(動画)

対応論文

  • Shin'ichiro Nakaoka, Atsushi Nakazawa, Fumio Kanehiro, Kenji Kaneko, Mitsuharu Morisawa, Hirohisa Hirukawa and Katsushi Ikeuchi:Learning from Observation Paradigm: Leg Task Models for Enabling a Biped Humanoid Robot to Imitate Human Dances

    International Journal of Robotics Research, vol.26, no.8, pp.829-844, 2007

  • 中岡 慎一郎, 中澤 篤志, 金広 文男, 金子 健二, 森澤 光晴, 比留川 博久, 池内 克史:脚タスクモデルを用いた2足歩行ヒューマノイドロボットによる人の舞踊動作の再現

    日本ロボット学会誌, vol.24, no.3, pp.388-399, 2006

  • Shinichiro Nakaoka, Atushi Nakazawa, Fumio Kanehiro, Kenji Kaneko, Mitsuharu Morisawa and Katsushi Ikeuchi:Task Model of Lower Body Motion for a Biped Humanoid Robot to Imitate Human Dances

    Proceedings of the 2005 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, pp.2769-2774, 2005

  • 中岡 慎一郎, 中澤 篤志, 金広 文男, 金子 健二, 森澤 光晴, 池内 克史:下半身タスクモデルを用いた舞踊動作の認識と生成

    情報処理学会 MIRU2005 論文集, pp.447-454, 2005

関連論文

  • [1] 池内克史, 中澤篤志, 小川原光一, 高松淳, 工藤俊輔, 中岡慎一郎, 白鳥貴亮: "民族芸能のデジタルアーカイブとロボットによる動作提示", 日本バーチャルリアリティ学会学会誌, vol.9, no.2, pp.14-20, 2004.

    [2] 五十棲隆勝, 赤地一彦, 平田勝, 金子健二, 梶田秀司, 比留川博久: "ヒューマノイドロボットHRP-2の開発", 日本ロボット学会誌, vol.22, no.8, pp.1004-1012, 2004