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2019年度 テーマ案

更新日: 2019年01月17日

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研究テーマ一覧

 精密工学科のホームページに掲載したテーマ案以外にも,以下のテーマがあります.どのテーマに興味があるか希望を出してもらい,指導教員と相談して詳細なテーマ内容を決定します.
 各テーマ案の詳細については,研究内容のページをあわせてご覧下さい.

全天撮影ロボットを用いたオーロラ3次元計測

Aurora1 Aurora2 Aurora3
オーロラ画像1 オーロラ画像2 3次元計測・可視化結果

狙い

 本研究では,複数地点に設置した全天撮影ロボットを用いて,オーロラの全天3次元形状・位置を高精度に計測する手法を確立することを目指します.
 オーロラに関する物理量は古い統計が多く,最新の計測技術を使った,3次元形状・位置(高度)の系統的な時間空間変化の測定と,それに基づく分析が望まれています.これまでのオーロラステレオ観測,カメラ間の位置姿勢関係の同定精度が十分でなかったため,超高精度な3次元計測結果を得ることが困難でした.加えて,全天の広視野映像撮影の場合には,画像の歪みの影響で正確な計測が更に困難となります.
 そこで本研究では,上記の課題を解決し,超広視野・超高精度の3次元オーロラステレオ観測を実現することを目的とします.

内容

 最新のロボット・画像処理・コンピュータビジョン技術を用いることで,以下の内容にチャレンジします.
  1. 極寒地であるアラスカでオーロラ映像の自動連続撮影が可能な高信頼全天撮影ロボットの開発
  2. 視野が広い半面で歪みが大きい全天撮影カメラの内部パラメータ(レンズの歪み特性や焦点距離など)および外部パラメータ(カメラの設置位置と設置姿勢)の高精度同定手法の構築
  3. 3次元立体視可能なオーロラのステレオ映像の自動生成手法の構築
  4. 3台以上のカメラを利用したオーロラ高精度3次元ステレオ計測手法の構築
 指導には,教員と大学院生があたります.本研究は理学部教員との共同研究です.工学的な成果に加えて理学的な成果も求めたい方,研究成果を学会等でアピールしたい方,実際にオーロラを観測をしたい方にお勧めのテーマです.

場所(予定)

 本郷工学部14号館822号室もしくは822号室(データ解析)
 科学技術館(オーロラ3D映像上映)
 米国アラスカ州(オーロラ撮影ロボット)

計画

 4~5月:問題設定,関連研究の調査・理解,カメラの結像モデル・3次元計測の理解
 6~7月:撮影ロボットの開発,画像処理アルゴリズムの実装と基礎実験
 9月~11月:ステレオ計測手法の設計,画像処理プログラムの再実装,改良
 12月~2月:実験および評価,論文作成,学会発表

主な論文

  1. Ryuho Kataoka, Yoshizumi Miyoshi, Kai Shigematsu, Donald Hampton, Yoshiki Mori, Takayuki Kubo, Atsushi Yamashita, Masayuki Tanaka, Toshiyuki Takahei, Taro Nakai, Hiroko Miyahara and Kazuo Shiokawa: "Stereoscopic Determination of All-sky Altitude Map of Aurora Using Two Ground-based Nikon DSLR Cameras", Annales Geophysicae, Vol.31, No.9, pp.1543-1548, September 2013. [doi:10.5194/angeo-31-1543-2013]

  2. 竹内 彰, 藤井 浩光, 山下 淳, 田中 正行, 片岡 龍峰, 三好 由純, 奥富 正敏, 淺間 一: "魚眼ステレオカメラを用いた全天周時系列画像からのオーロラ3次元計測", 日本機械学会論文集, Vol. 82, No. 834, 15-00428, pp. 1-17, February 2016.(日本機械学会賞(論文)受賞) [doi:10.1299/transjsme.15-00428] [PDF]

  3. Yoshiki Mori, Atsushi Yamashita, Masayuki Tanaka, Ryuho Kataoka, Yoshizumi Miyoshi, Toru Kaneko, Masatoshi Okutomi and Hajime Asama: "Calibration of Fish-Eye Stereo Camera for Aurora Observation", Proceedings of the International Workshop on Advanced Image Technology 2013 (IWAIT2013), pp.729-734, Nagoya (Japan), January 2013. (Candidate for Best Paper Award) [PDF]

  4. Akira Takeuchi, Hiromitsu Fujii, Atsushi Yamashita, Masayuki Tanaka, Ryuho Kataoka, Yoshizumi Miyoshi, Masatoshi Okutomi and Hajime Asama: "3D Visualization of Aurora from Optional Viewpoint at Optional Time", Proceedings of ACM SIGGRAPH Asia 2015 Posters, Article No.9, Kobe (Japan), November 2015. [doi:10.1145/2820926.2820967] [PDF] [Movie]

  5. Akira Takeuchi, Hiromitsu Fujii, Atsushi Yamashita, Masayuki Tanaka, Ryuho Kataoka, Yoshizumi Miyoshi, Masatoshi Okutomi and Hajime Asama: "3D Visualization of Aurora Considering the Physical Characteristics", Proceedings of ACM SIGGRAPH Asia 2016 Posters, Article No.52, pp.1-2, Macao (China), December 2016. [doi:10.1145/3005274.3005285] [PDF] [Movie]

  6. 久保 尭之, 山下 淳, 田中 正行, 片岡 龍峰, 三好 由純, 奥富 正敏, 淺間 一: "魚眼ステレオカメラを用いたオーロラの3次元計測と可視化", 第14回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会講演論文集(SI2013), pp.1111-1114, 神戸, December 2013.(SI2013優秀講演賞 受賞) [PDF]

  7. 竹内 彰, 藤井 浩光, 山下 淳, 田中 正行, 片岡 龍峰, 三好 由純, 奥富 正敏, 淺間 一: "複数視点魚眼映像によるオーロラの発生原理を考慮した3次元形状計測と可視化", 第22回ロボティクスシンポジア講演予稿集, pp. 48-55, 群馬, March 2017.(査読付) (計測自動制御学会 システムインテグレーション部門 部門研究奨励賞 および 若手奨励賞 受賞) [PDF]

主な受賞

  1. Yoshiki Mori, Atsushi Yamashita, Masayuki Tanaka, Ryuho Kataoka, Yoshizumi Miyoshi, Toru Kaneko, Masatoshi Okutomi: "Calibration of Fish-Eye Stereo Camera for Aurora Observation", International Workshop on Advanced Image Technology 2013 (IWAIT2013), Nominated as Candidates for IWAIT2013 Best Paper Award, 2013年1月8日. [IWAIT2013HP]

  2. 久保 尭之, 山下 淳, 田中 正行, 片岡 龍峰, 三好 由純, 奥富 正敏, 淺間 一: "魚眼ステレオカメラを用いたオーロラの3次元計測と可視化", 第14回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会(SI2013), SI2013優秀講演賞, 2013年12月20日. [賞状]

  3. 竹内 彰, 藤井 浩光, 山下 淳, 田中 正行, 片岡 龍峰, 三好 由純, 奥富 正敏, 淺間 一: "複数視点魚眼映像によるオーロラの発生原理を考慮した3次元形状計測と可視化", 計測自動制御学会 システムインテグレーション部門 部門研究奨励賞 受賞, 2017年12月21日. [賞状]

  4. 竹内 彰(指導学生 2016年度修士修了), 計測自動制御学会 システムインテグレーション部門 若手奨励賞 受賞, 2017年12月21日.

  5. 竹内 彰, 藤井 浩光, 山下 淳, 田中 正行, 片岡 龍峰, 三好 由純, 奥富 正敏, 淺間 一: "魚眼ステレオカメラを用いた全天周時系列画像からのオーロラ3次元計測", 日本機械学会賞(論文) 受賞, 2018年04月19日. [賞状] [副賞のメダル(表)] [副賞のメダル(裏)]

SI2013award SICE SI Award 2018JSMEAward
SI2013優秀講演賞 SICE SI部門 研究奨励賞 日本機械学会賞(論文)

これまでの担当

竹内 彰 久保 尭之
竹内 彰
2014年度学部卒
2016年度修士了
久保 尭之
2013年度学部卒

移動ロボットの遠隔操作

Teleope1 Teleope2
前後左右方向にカメラを取り付けた全方向移動ロボット 左図:4台のカメラの映像.右図:生成した俯瞰画像
Teleope3 Teleope4
NEDOプロジェクトで開発した水陸両用移動ロボット 移動ロボットの遠隔操作画面(東芝と共同開発)
Teleope5 Teleope6 Teleope7 Teleope8
水陸両用移動ロボット 遠隔操作画面 4台のカメラの映像 生成した俯瞰画像

狙い

 移動ロボットを遠隔操作する際,ロボットに搭載された複数のカメラの情報を効率的にオペレータに提示することが重要です.
 そこで,ロボットに横向きに取り付けた4台のカメラの映像に対して画像処理を施し,あたかもロボットの真上に取り付けたカメラから見たような俯瞰画像を生成し,オペレータに提示する技術の研究開発を行います.
 本手法は,NEDOの災害対策ロボットプロジェクト等で企業と共同開発したロボットに搭載し,福島原発などでの作業に活用することを目指しています.

内容

 最新のロボット・画像処理・コンピュータビジョン技術を用いることで,以下の内容にチャレンジします.
  1. 複数台の魚眼カメラの画像処理・画像合成手法の構築
  2. リアルタイム画像伝送・提示手法の構築
  3. カメラ故障時のロバストな対応手法の構築
 指導には,教員と大学院生があたります.本研究は民間企業との共同研究に関する内容を含みます.ロボットの知能化に興味がある方,研究成果を学会等でアピールしたい方,研究成果を直接社会に還元したい方にお勧めのテーマです.

場所(予定)

 本郷工学部14号館822号室もしくは826号室(手法の構築)
 本郷工学部14号館1022号室(移動ロボットを用いた基礎実験)
 倒壊家屋実地フィールド(実地実験)

計画

 4~5月:問題設定,関連研究の調査・理解,遠隔操作手法の理解
 6~7月:手法の設計,ロボットシステムの実装と基礎実験
 9月~11月:プログラムの再実装,改良
 12月~2月:実験および評価,論文作成,学会発表

主な論文

  1. 佐藤 貴亮, 藤井 浩光, Alessandro Moro, 杉本 和也, 野末 晃, 三村 洋一, 小幡 克実, 山下 淳, 淺間 一: "無人化施工用俯瞰映像提示システムの開発", 日本機械学会論文集, Vol.81, No.823, 14-00031, pp.1-13, March 2015. [PDF] [doi:/10.1299/transjsme.14-00031]

  2. Jonghoon Im, Hiromitsu Fujii, Atsushi Yamashita and Hajime Asama: "Correction of Over and Under Exposure Images Using Multiple Lighting System", E-Journal of Advanced Maintenance, Vol.7, No.1, pp.50-58, May 2015. [Link]

  3. 小松 廉, 藤井 浩光, 山下 淳, 淺間 一: "カメラ配置設計による故障時に備えたロボット遠隔操作のための俯瞰映像提示システムの開発", 精密工学会誌, Vol.81, No.12, pp.1206-1212, December 2015. [PDF] [doi:10.2493/jjspe.81.1206]

  4. 粟島 靖之, 小松 廉, 藤井 浩光, 田村 雄介, 山下 淳, 淺間 一: "ロボット遠隔操作のためのLiDARを用いた全方位3次元測距による俯瞰映像上での障害物提示", 精密工学会誌, Vol. 83, No. 12, pp. 1216-1223, December 2017. [doi:10.2493/jjspe.83.1216] [PDF]

  5. 岩滝 宗一郎, 孫 蔚, 藤井 浩光, 淵田 正隆, アレッサンドロ モロ, 野田 隆司, 久禮 一樹, 中沢 浩一, 吉灘 裕, 山下 淳, 淺間 一: "ブルドーザの位置姿勢変化および周囲危険領域を提示可能な任意視点映像提示", 日本機械学会論文集, Vol. 84, No. 866, 18-00196, pp. 1-17, October 2018. [doi:10.1299/transjsme.18-00196]

  6. Wei Sun, Soichiro Iwataki, Ren Komatsu, Hiromitsu Fujii, Atsushi Yamashita and Hajime Asama: "Simultaneous Tele-visualization of Construction Machine and Environment Using Body Mounted Cameras", Proceedings of the 2016 IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics (ROBIO2016), pp.382-387, Qingdao (China), December 2016. [PDF] [Movie]

  7. 佐藤 貴亮, Alessandro Moro, 山下 淳, 淺間 一: "複数の魚眼カメラの時空間データによる全方位俯瞰画像生成", 第18回ロボティクスシンポジア講演予稿集, pp.367-372, 山形, March 2013.(査読付) [PDF]

  8. 岩滝 宗一郎, 藤井 浩光, Alessandro Moro, 山下 淳, 淺間 一, 吉灘 裕: "建設機械遠隔操作のための周囲カメラ映像および作業部カメラ映像統合による任意視点映像提示", 第20回ロボティクスシンポジア講演予稿集, pp.321-327, 軽井沢, March 2015.(査読付) [PDF]

主な受賞

  1. 佐藤 貴亮, Alessandro Moro, 山下 淳, 淺間 一: "複数の魚眼カメラとLRFを用いた重畳型全方位俯瞰画像提示手法の構築", 第13回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会(SI2012), SI2012優秀講演, 2012年12月20日. [賞状]

SI2012 2016SI2016Award2 2016SI2016Award3
SI2012優秀講演 SI2016優秀講演賞
(粟島ら)
SI2016優秀講演賞
(小松ら)

これまでの担当

包 潤秋 山内 統広 水野 秀哉 森山 湧志 粟島 靖之
包 潤秋
2020年度修士了予定
山内 統広
2019年度修士了予定
水野 秀哉
2018年度学部卒予定
森山 湧志
2018年度修士了予定
粟島 靖之
2017年度修士了
孫 蔚 岩滝 宗一郎 小松 廉 佐藤 貴亮
孫 蔚
2017年度修士了
岩滝 宗一郎
2013年度学部卒
2015年度修士了
2019年度博士了予定
小松 廉
2015年度修士了
2019年度博士了予定
佐藤 貴亮
2013年度修士了

カメラ・レーザセンサ搭載移動ロボットによる3次元環境センシング

Slam1 Slam1-2
レーザ搭載移動ロボット(初号機) レーザ搭載移動ロボット(2号機)
Slam2 Slam3
修正前の地図 修正後の地図

狙い

 倒壊した建物や炭鉱など,直接人が足を踏み入れて状況を確認することが難しい危険な場所では,最初に移動ロボットを用いて状況確認を行うことが重要です.
 本研究では,カメラやレーザセンサを搭載した移動ロボットが移動しながら,ロボット周囲の3次元環境センシングを行う手法を構築することを目的とします.また,取得画像や3次元計測結果をヒューマンオペレータに提示することにより,直感的にロボットの遠隔操作ができるシステムの開発を行います.最終的には,開発したロボットシステムを用いて,実地フィールドで実機検証実験を行うことを目指します.

内容

 移動ロボット,カメラ,レーザセンサを組み合わせて,周囲環境をセンシング可能なロボットシステムを構築します.ロボットが移動しながらセンシングを行うと,複数地点でのセンシングデータが得られます.そこで,得られたデータをつなぎ合わせて,広範囲の3次元地図を自動生成する手法を構築します.また,得られた画像データをより見やすくヒューマンオペレータに提示するための画像処理技術を開発します.これまでの研究成果を理解し,最新のロボット・画像処理・3次元センシング技術を応用し,更に内容を発展させることを目指します.
 指導には,教員と大学院生があたります.本研究は民間企業との共同研究に関する内容を含みます.ロボットの知能化に興味がある方,研究成果を学会等でアピールしたい方,研究成果を直接社会に還元したい方にお勧めのテーマです.

場所(予定)

 本郷工学部14号館822号室もしくは826号室(手法の構築)
 本郷工学部14号館1022号室(移動ロボットを用いた基礎実験)
 倒壊家屋実地フィールド(実地実験)

計画

 4~5月:問題設定,関連研究の調査・理解,センシング手法の理解
 6~7月:手法の設計,ロボットシステムの実装と基礎実験
 9月~11月:プログラムの再実装,改良
 12月~2月:実験および評価,論文作成,学会発表

主な論文

  1. Masashi Awai, Atsushi Yamashita, Takahito Shimizu, Toru Kaneko, Yuichi Kobayashi and Hajime Asama: "Development of Mobile Robot System Equipped with Camera and Laser Range Finder Realizing HOG-Based Person Following and Autonomous Returning", Journal of Robotics and Mechatronics, Vol.26, No.1, pp.68-77, February 2014. [Link]

  2. Yonghoon Ji, Atsushi Yamashita and Hajime Asama: "RGB-D SLAM Using Vanishing Point and Door Plate Information in Corridor Environment", Intelligent Service Robotics, Vol.8, No.2, pp.105-114, April 2015. [PDF] [doi:10.1007/s11370-015-0166-1]

  3. 田中 佑典, 池 勇勳, 山下 淳, 淺間 一: "移動ロボットの性能に応じた走行可能性推定が可能な不整地に対する走行可能性推定および行動生成手法", 精密工学会誌, Vol.81, No.12, pp.1119-1126, December 2015. [PDF] [doi:10.2493/jjspe.81.1119]

  4. Yonghoon Ji, Atsushi Yamashita and Hajime Asama: "Automatic Calibration of Camera Sensor Networks Based on 3D Texture Map Information", Robotics and Autonomous Systems, Vol.87, pp.313-328, January 2017. [doi:10.1016/j.robot.2016.09.015]

  5. Doyeon Kim, Hanwool Woo, Yonghoon Ji, Yusuke Tamura, Atsushi Yamashita and Hajime Asama: "Effect of Detector Pose Uncertainty in Localization of Radiation Sources", E-Journal of Advanced Maintenance, Vol. 9, No. 2, pp. 97-103, August 2017. [Link]

  6. Yonghoon Ji, Yusuke Tanaka, Yusuke Tamura, Mai Kimura, Atsushi Umemura, Yoshiharu Kaneshima, Hiroki Murakami, Atsushi Yamashita and Hajime Asama: "Adaptive Motion Planning Based on Vehicle Characteristics and Regulations for Off-Road UGVs", IEEE Transactions on Industrial Informatics, Vol. 15, No. 1, pp. 599-611, January 2019. [doi:10.1109/TII.2018.2870662]

  7. Yusuke Tanaka, Yonghoon Ji, Atsushi Yamashita and Hajime Asama: "Fuzzy Based Traversability Analysis for a Mobile Robot on Rough Terrain", Proceedings of the 2015 IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA2015), pp.3965-3970, Seattle (USA), May 2015. [PDF] [Movie] [bibtex]

  8. 土居 悠輝, 池 勇勳, 田村 雄介, 池田 裕樹, 梅村 篤志, 金島 義治, 村上 弘記, 山下 淳, 淺間 一: "不整地走行移動ロボットの位置誤差を考慮したロバストな経路計画", 第18回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会講演論文集(SI2017), pp. 3438-3443, 仙台, December 2017. [PDF]

主な受賞

  1. 朝倉 弘崇(指導学生 修士2年), 精密工学会画像応用技術専門委員会・映像情報メディア学会メディア工学研究会委員会 合同サマーセミナー2004 優秀発表賞 受賞, 2004年8月20日. [賞状]

  2. 池 勇勳(指導学生 博士2年), 2014年度計測自動制御学会学術奨励賞研究奨励賞 受賞, 2015年2月20日. [賞状] [賞状と楯]

  3. Yonghoon Ji, Atsushi Yamashita and Hajime Asama: "Automatic Camera Pose Estimation Based on Textured 3D Map Information", 6th International Conference on Advanced Mechatronics (ICAM2015), ICAM2015 Honorable Mention 受賞, 2015年12月08日. [賞状]

award 2014SICEaward3 2015ICAM2015Award5
サマーセミナー2004
優秀発表賞
計測自動制御学会
学術奨励賞研究奨励賞
ICAM2015 Honorable Mention

これまでの担当

勝間 慎弥 岸本 卓也 江 君 土居 悠輝
勝間 慎弥
2018年度学部卒予定
岸本 卓也
2018年度学部卒予定
江 君
2018年度修士了
土居 悠輝
2017年度学部卒
金 度演 池 勇勳 田中 佑典 河野 通隆
金 度演
2017年度修士了
池 勇勳
2015年度博士了
田中 佑典
2014年度学部卒
2016年度修士了
河野 通隆
2013年度学部卒

単眼カメラを用いた3次元センシング

SfM1 Sfm2
単眼カメラを用いた3次元センシング 計測実験の様子

内容

 カメラを用いて3次元センシングを行う際,ステレオ計測(三角測量)を行うためには通常は2台のカメラが必要です.
 本研究では,1台のカメラのみを用いて3次元センシングを行う手法を新規に構築することを目指します.

内容

 カメラの前に透明な板を設置し,カメラを移動させながら画像を取得します.透明な板を光が通過する際に,光は屈折します.この屈折を利用して,カメラの運動を推定すると同時に,画像中の物体の3次元位置を計測します.
 指導には,教員と大学院生があたります.カメラやレンズに興味がある方,3次元計測に興味がある方,研究成果を学会等でアピールしたい方にお勧めのテーマです.

場所(予定)

 本郷工学部14号館822号室もしくは826号室(手法の構築)
 本郷工学部14号館1022号室(計測実験)

計画

 4~5月:問題設定,関連研究の調査・理解,カメラの結像モデル・3次元計測の理解
 6~7月:画像補正および画像処理アルゴリズムの実装と基礎実験
 9月~11月:3次元計測手法の設計,画像処理プログラムの再実装,改良
 12月~2月:実験および評価,論文作成,学会発表

主な論文

  1. 柴田 彬, 藤井 浩光, 山下 淳, 淺間 一: "単眼カメラと透明平板による屈折を利用したスケール復元が可能なStructure from Motion", 精密工学会誌, Vol.82, No.12, pp.1045-1053, December 2016. [doi:10.2493/jjspe.82.1045] [PDF]

  2. 奥村 有加里, 藤井 浩光, 山下 淳, 淺間 一: "屈折を利用したスケール復元が可能な計測誤差に頑健なStructure from Motion", 精密工学会誌, Vol. 83, No. 12, pp. 1201-1208, December 2017. [doi:10.2493/jjspe.83.1201] [PDF]

  3. Akira Shibata, Hiromitsu Fujii, Atsushi Yamashita and Hajime Asama: "Scale-Reconstructable Structure from Motion Using Refraction with a Single Camera", Proceedings of the 2015 IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA2015), pp.5239-5244, Seattle (USA), May 2015.(IEEE Robotics and Automation Society Japan Chapter Young Award) [PDF] [bibtex]

  4. Hiromasa Kume, Hiromitsu Fujii, Atsushi Yamashita and Hajime Asama: "Scale Reconstructable Structure from Motion Using Refraction with Omnidirectional Camera", Proceedings of the 11th France-Japan congress on Mechatronics / the 9th Europe-Asia congress on Mechatronics / the 17th International Conference on Research and Education in Mechatronics (MECATRONICS-REM2016), pp.117-122, Compiegne (France), June 2016. [PDF]

  5. 久米 大将, 藤井 浩光, 山下 淳, 淺間 一: "全方位カメラを用いたスケール復元が可能な水中Structure from Motion", 2014年度精密工学会春季大会学術講演会講演論文集, pp.981-982, 東京, March 2014.(ベストプレゼンテーション賞 受賞) [PDF]

  6. 奥村 有加里, 藤井 浩光, 山下 淳, 淺間 一: "屈折を用いたスケール復元可能なStructure from Motionのための初期値フィルタリングによる全体最適化", 第34回日本ロボット学会学術講演会予稿集(RSJ2016), RSJ2016AC1V1-04, pp. 1-4, 山形, September 2016.(日本ロボット学会研究奨励賞受賞) [PDF]

主な受賞

  1. 久米 大将(指導学生 学部4年), 2014年度精密工学会春季大会学術講演会 ベストプレゼンテーション賞 受賞, 2014年3月20日. [賞状]

  2. 柴田 彬(指導学生 修士2年), IEEE Robotics and Automation Society Japan Chapter Young Award 受賞, 2015年05月27日. [賞状]

  3. 奥村 有加里(指導学生 修士1年), 日本ロボット学会 研究奨励賞 受賞, 2017年09月13日. [賞状] [副賞のメダル(表)] [副賞のメダル(裏)]

2014JSPE2014SpringAward 2015ICRA2015award3 2017RSJ2016Award
精密工学会春季大会学術講演会
ベストプレゼンテーション賞
IEEE RAS-JP Young Award 日本ロボット学会 研究奨励賞

これまでの担当

奥村 有加里 柴田 彬 久米 大将
奥村 有加里
2016年度学部卒
2018年度修士了予定
柴田 彬
2015年度修士了
久米 大将
2013年度学部卒

自動運転のための他車の行動推定(2015年04月~)

内容

 自動運転のためには,他の車がどのように動くかを推定することが重要です.
 そこで,他車の動きから,他車が車線を変更するタイミングを推定する手法を提案しました.
its1
他車の車線変更の推定

主な論文

  1. Hanwool Woo, Yonghoon Ji, Hitoshi Kono, Yusuke Tamura, Yasuhide Kuroda, Takashi Sugano, Yasunori Yamamoto, Atsushi Yamashita and Hajime Asama: "Automatic Detection Method of Lane-Changing Intentions Based on Relationship with Adjacent Vehicles Using Artificial Potential Fields", International Journal of Automotive Engineering, Vol. 7, No. 4, pp. 127-134, November 2016. [doi:10.20485/jsaeijae.7.4_127]

  2. Hanwool Woo, Yonghoon Ji, Hitoshi Kono, Yusuke Tamura, Yasuhide Kuroda, Takashi Sugano, Yasunori Yamamoto, Atsushi Yamashita and Hajime Asama: "Lane-Change Detection Based on Vehicle-Trajectory Prediction", IEEE Robotics and Automation Letters, Vol. 2, No. 2, pp. 1109-1116, April 2017. [doi:10.1109/LRA.2017.2660543]

  3. Hanwool Woo, Yonghoon Ji, Yusuke Tamura, Yasuhide Kuroda, Takashi Sugano, Yasunori Yamamoto, Atsushi Yamashita and Hajime Asama: "Dynamic State Estimation of Driving Style Based on Driving Risk Feature", International Journal of Automotive Engineering, Vol. 9, No. 1, pp. 31-38, March 2018. [doi:10.20485/jsaeijae.9.1_31]

  4. Hanwool Woo, Yonghoon Ji, Yusuke Tamura, Yasuhide Kuroda, Takashi Sugano, Yasunori Yamamoto, Atsushi Yamashita and Hajime Asama: "Trajectory Prediction of Surrounding Vehicles Considering Individual Driving Characteristics", International Journal of Automotive Engineering, Vol. 9, No. 4, pp. 282-288, December 2018. [doi:10.20485/jsaeijae.9.4_282]

  5. Hanwool Woo, Yonghoon Ji, Hitoshi Kono, Yusuke Tamura, Atsushi Yamashita, Hajime Asama, Yasuhide Kuroda, Takashi Sugano and Yasunori Yamamoto: "Dynamic Potential-Model-Based Feature for Lane Change Prediction", Proceedings of the 2016 IEEE International Conference on Systems, Man, and Cybernetics (SMC2016), pp. 838-843, Budapest (Hungary), October 2016. [PDF]

  6. Hanwool Woo, Yonghoon Ji, Hitoshi Kong, Yusuke Tamura, Yasuhide Kuroda, Takashi Sugano, Yasunori Yamamoto, Atsushi Yamashita and Hajime Asama: "Lane-Changing Feature Extraction Using Multisensor Integration", Proceedings of the 16th International Conference on Control, Automation and Systems (ICCAS2016), pp. 1633-1636, Gyeongju (Korea), October 2016. [PDF]

  7. 禹 ハンウル, 池 勇勳, 河野 仁, 田村 雄介, 山下 淳, 淺間 一: "状態単位の隠れマルコフモデルを用いた他車の車線変更推定手法", 第21回ロボティクスシンポジア講演予稿集, pp. 222-227, 長崎, March 2016.(査読付) [PDF]

主な受賞

  1. 禹 ハンウル, 池 勇勳, 河野 仁, 田村 雄介, 黒田 康秀, 菅野 崇, 山本 康典, 山下 淳, 淺間 一: "車線変更推定法および人工ポテンシャル法を用いた他車の走行軌道予測", 第17回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会講演論文集(SI2016), SI2016優秀講演賞 受賞, 2016年12月18日. [賞状]

  2. 禹 ハンウル(指導学生 博士3年), 自動車技術会大学院研究奨励賞 受賞, 2018年03月05日. [賞状]

2016SI2016Award1 2017JSAEaward
SI2016優秀講演賞 自動車技術会大学院研究奨励賞

担当

杉本 瑞生 禹 ハンウル
杉本 瑞生
2018年度学部卒予定
禹 ハンウル
2017年度博士了

ロボットのための超広視野・超高速・超高精度センシング

OmniVision1-1 OmniVision1-2 OmniVision1-3
単眼初号機ロボット 単眼2号機ロボット ステレオ初号機ロボット
OmniVision1-4
ミミズ初号機ロボット
(中央大学中村太郎研究室と共同研究)
OmniVision3-1 OmniVision3-2
屋外環境計測結果 テクスチャマッピング結果

狙い

 カメラの周囲360度に視野を有する全方位カメラやカメラ前方に広画角の視野を有する魚眼ガメラなどの広視野カメラは,一度に広範囲の映像情報を獲得できることから,ロボットのナビゲーションなどに幅広く用いられています.
 本研究では,広視野カメラを用いて,超広視野・超高速・超高精度に周囲環境の3次元計測を行う手法を開発することを目的とします.通常の環境に加え,最終的には,水中や配管内など人間が作業を行うことが困難で映像にノイズがのりやすい極限環境において,ロボットに広視野カメラを搭載して計測を行うことを目指します.

内容

 特殊なレンズやミラーを組み合わせたカメラを用いることで,広範囲の画像を撮影します.ただし広視野カメラは画像の歪みが大きいため,一般的には3次元計測には向いていません.そこで本研究では,カメラやレンズの特性を高精度に求め,画像の歪み具合を正確に見積もる手法を構築し,その結果を用いて補正を行うことで正確な計測を行うことを目的とします.また,映像中に写り込んだノイズを自動検出し,画像処理の技術を用いて除去する手法を構築します.
 指導には,教員と大学院生があたります.本研究は民間企業との共同研究に関する内容を含みます.カメラやレンズに興味がある方,3次元計測に興味がある方,研究成果を学会等でアピールしたい方にお勧めのテーマです.

場所(予定)

 本郷工学部14号館822号室もしくは826号室(手法の構築)
 本郷工学部14号館1022号室(移動ロボットを用いた基礎実験)
 実地フィールド(実地実験)

計画

 4~5月:問題設定,関連研究の調査・理解,カメラの結像モデル・3次元計測の理解
 6~7月:画像補正および画像処理アルゴリズムの実装と基礎実験
 9月~11月:3次元計測手法の設計,画像処理プログラムの再実装,改良
 12月~2月:実験および評価,論文作成,学会発表

主な論文

  1. Ryosuke Kawanishi, Atsushi Yamashita, Toru Kaneko and Hajime Asama: "Parallel Line-based Structure from Motion by Using Omnidirectional Camera in Textureless Scene", Advanced Robotics, Vol.27, No.1, pp.19-32, January 2013.(FA財団論文賞受賞) [PDF] [bibtex] [doi:10.1080/01691864.2013.751160]

  2. 樋口 寛, 藤井 浩光, 谷口 敦史, 渡辺 正浩, 山下 淳, 淺間 一: "全周ラインレーザとカメラを用いた大型構造物内部の三次元計測", 日本ロボット学会誌, Vol. 36, No. 3, pp. 222-232, April 2018. [doi:10.7210/jrsj.36.222]

  3. Ryosuke Kawanishi, Atsushi Yamashita and Toru Kaneko: "Construction of 3D Environment Model from an Omni-Directional Image Sequence", Proceedings of the 3rd Asia International Symposium on Mechatronics (AISM2008), TP1-3(2), pp.1-6, Sapporo (Japan), August 2008. (AISM2008 Best Student Paper Award) [PDF]

  4. Ryosuke Kawanishi, Atsushi Yamashita and Toru Kaneko: "Estimation of Camera Motion with Feature Flow Model for 3D Environment Modeling by Using Omni-Directional Camera", Proceedings of the 2009 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS2009), pp.3089-3094, St. Louis (USA), October 2009. (IEEE Robotics and Automation Society Japan Chapter Young Award) [PDF] [Movie]

  5. 樋口 寛, 藤井 浩光, 谷口 敦史, 渡辺 正浩, 山下 淳, 淺間 一: "リングレーザとカメラを用いた大型構造物の3次元計測のためのStructure from Motionによる光切断面の統合", 第21回ロボティクスシンポジア講演予稿集, pp.326-331, 長崎, March 2016. [PDF]

主な受賞

  1. 川西 亮輔(指導学生 修士2年), Asia International Symposium on Mechatronics 2008, AISM2008 Best Student Paper Award 受賞, 2008年8月29日. [賞状]

  2. 川西 亮輔(指導学生 博士1年), IEEE Robotics and Automation Society Japan Chapter Young Award 受賞, 2009年10月12日. [賞状]

  3. 川西 亮輔(指導学生 博士2年), 2010年度精密工学会秋季大会 ベストポスタープレゼンテーション賞 受賞, 2010年9月29日. [賞状]

  4. 川西 亮輔, 山下 淳, 金子 透, 淺間 一: "Parallel Line-based Structure from Motion by Using Omnidirectional Camera in Textureless Scene", FA財団論文賞 受賞, 2014年12月12日. [賞状]

award award award 2014FAward3
AISM2008 Best Student Paper Award IEEE RAS-JP
Young Award
精密工学会秋季大会
ベストポスター
プレゼンテーション賞
FA財団論文賞

これまでの担当

川田 桃子 樋口 寛
川田 桃子
2019年度修士了予定
樋口 寛
2015年度学部卒
2017年度修士了
2020年度博士了予定

悪天候時・極限環境での視野鮮明化

Waterdrop1 Waterdrop2 Waterdrop3
水滴付き画像1 水滴付き画像2 水滴除去画像

狙い

 雨や雪の日には,車のフロントガラスや展望台のガラスに水滴が付いて,視野が妨害されることがあります.また,災害現場で作業を行うロボットのカメラには泥などが付着することがあります.
 これらの視野が悪い状況において,画像処理の手法を用いて,自動的に視野を明瞭化する手法の構築を目指します.

内容

 複数カメラ画像の情報を融合することや,RGB-Dカメラで取得した画像・距離情報を処理することにより,鮮明な画像を再生する手法を構築します.
 指導には,教員と大学院生があたります.本研究は民間企業との共同研究に関する内容を含みます.カメラやレンズに興味がある方,3次元計測に興味がある方,研究成果を学会等でアピールしたい方にお勧めのテーマです.

場所(予定)

 本郷工学部14号館822号室もしくは826号室(手法の構築)
 本郷工学部14号館1022号室(画像処理実験)
 倒壊家屋実地フィールド(実地実験)

計画

 4~5月:問題設定,関連研究の調査・理解,カメラの結像モデル・3次元計測の理解
 6~7月:画像処理アルゴリズムの実装と基礎実験
 9月~11月:画像処理プログラムの再実装,改良
 12月~2月:実験および評価,論文作成,学会発表

主な論文

  1. 蔵本 昌之, 山下 淳, 金子 透, 三浦 憲二郎: "画像中の視野妨害となる水滴の除去", 映像情報メディア学会誌, Vol.56, No.5, pp.853-857, May 2002. [PDF] [doi:10.3169/itej.56.853]

  2. 山下 淳, 金子 透, 西村 正樹, 三浦 憲二郎: "カメラの方向変化を利用した悪天候時の視野明瞭化~首振りカメラを用いた画像中の視野妨害となる水滴の除去~", 映像情報メディア学会誌, Vol.57, No.10, pp.1347-1353, October 2003. [PDF] [doi:10.3169/itej.57.1347]

  3. Atsushi Yamashita, Tomoaki Harada, Toru Kaneko and Kenjiro T. Miura: "Virtual Wiper -Removal of Adherent Noises from Images of Dynamic Scenes by Using a Pan-Tilt Camera-", Advanced Robotics, Vol.19, No.3, pp.295-310, March 2005. [PDF] [bibtex] [doi:10.1163/1568553053583643]

  4. 福地 功, 山下 淳, 金子 透, 三浦 憲二郎: "時空間画像処理による雨天時画像からの視野妨害ノイズ除去", 映像情報メディア学会誌, Vol.62, No.5, pp.771-777, May 2008. [PDF] [doi:10.3169/itej.62.771]

  5. 藤井 浩光, 杉本 和也, 山下 淳, 淺間 一: "遠隔操作ロボットのための複数RGB-Dセンサを用いた半隠消映像のオンライン生成", 精密工学会誌, Vol.81, No.12, pp.1185-1192, December 2015.(FA財団論文賞受賞) [doi:10.2493/jjspe.81.1185] [PDF]

  6. 橘高 達也, 藤井 浩光, 山下 淳, 淺間 一: "移動可能なRGB-Dセンサを用いた任意視点からの遮蔽物透視システム", 精密工学会誌, Vol. 83, No. 3, pp. 235-244, March 2017. [doi:10.2493/jjspe.83.235] [PDF]

  7. 長野 樹, 藤井 浩光, 橘高 達也, 淵田 正隆, 深瀬 勇太郎, 青木 滋, 鳴海 智博, 山下 淳, 淺間 一: "遠隔操縦建機のための屋外環境における遮蔽物透視システム", 精密工学会誌, Vol. 84, No. 12, pp. 1085-1091, December 2018. [doi:10.2493/jjspe.84.1085] [PDF]

  8. Tatsuya Kittaka, Hiromitsu Fujii, Atsushi Yamashita and Hajime Asama: "Real-time Registration of RGB-D Image Pair for See-through System", Proceedings of the 2018 IEEE International Conference on Image Processing (ICIP2018), pp. 1233-1237, Athens (Greece), October 2018. [doi:10.1109/ICIP.2018.8451512] [PDF]

主な受賞

  1. 山下 淳, 日本ロボット学会 研究奨励賞 受賞, 2006年9月15日. [賞状] [副賞のメダル(表)] [副賞のメダル(表)]

  2. 福地 功(指導学生 修士14年), 動的画像処理実利用化ワークショップDIA2007 研究奨励賞次点, 2007年3月8日. [DIA2007HP]

  3. 福地 功(指導学生 修士2年), 映像情報メディア学会メディア工学研究委員会 学生研究発表会 優秀発表賞 受賞, 2008年2月16日. [賞状]

  4. 山下 淳, 第4回競基弘賞学術業績賞 受賞, 2009年1月15日. [賞状] [副賞のトロフィー] [新聞新聞での紹介記事] [Robot Watchでの紹介記事]

  5. 松井 彰良(指導学生 修士2年), 精密工学会画像応用技術専門委員会・映像情報メディア学会メディア工学研究会委員会 合同サマーセミナー2009 優秀発表賞 受賞, 2009年8月28日. [賞状]

  6. 松井 彰良, 山下 淳, 金子 透: 第15回ロボティクスシンポジア 最優秀論文賞 受賞, 2010年3月15日. [賞状]

  7. 松井 彰良(指導学生 2009年度修士修了), 計測自動制御学会 SI部門 若手奨励賞 受賞, 2010年12月24日. [賞状]

  8. 山下 淳, 日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス部門 ROBOMEC表彰 受賞, 2011年5月27日. [賞状] [副賞のメダル]

  9. 山下 淳, 船井情報科学振興財団 船井学術賞 受賞, 2011年5月28日. [賞状] [副賞の楯]

  10. Tatsuya Kittaka, Hiromitsu Fujii, Atsushi Yamashita and Hajime Asama: "Seeing through Obstacles by Using Movable RGB-D Sensors", 6th International Conference on Advanced Mechatronics (ICAM2015), ICAM2015 Honorable Mention 受賞, 2015年12月08日. [賞状]

  11. 橘髙 達也(指導学生 修士1年), 日本機械学会若手優秀講演フェロー賞 受賞, 2016年06月09日. [賞状] [副賞の楯]

  12. 藤井 浩光, 杉本 和也, 山下 淳, 淺間 一: "遠隔操作ロボットのための複数RGB-Dセンサを用いた半隠消映像のオンライン生成", FA財団論文賞 受賞, 2016年12月09日. [賞状]

award award award award award award
日本ロボット学会
研究奨励賞
ITEメディア工学研究会
優秀発表賞
競基弘賞学術業績賞 サマーセミナー2009
優秀発表賞
第15回ロボティクスシンポジア
最優秀論文賞
計測自動制御学会 SI部門
若手奨励賞
award award 2015ICAM2015Award2 JSME Fellow 2016FAward4
ROBOMEC表彰 船井情報科学振興財団
船井学術賞
ICAM2015 Honorable Mention 日本機械学会フェロー賞 FA財団論文賞

これまでの担当

蒋 雷 長野 樹 橘髙 達也 林 鐘勳 杉本 和也
蒋 雷
2019年度修士了予定
長野 樹
2017年度学部卒
2019年度修士了予定
橘髙 達也
2015年度学部卒
2017年度修士了
林 鐘勳
2014年度修士了
杉本 和也
2014年度修士了

画像・音響信号処理を用いた打音検査

Knock1 Knock2
打音検査の結果 (赤色:分厚い部分,黄色:薄い部分)
Hit1 Hit2
実際の様子 打音検査結果

狙い

 物体の内部構造などは,目で見ても分かりません.この場合には,叩いた音で判定する打音検査が有効です.そこで,画像から叩いた場所,音響信号から内部構造をそれぞれ解析する方法を構築します.

内容

 機械学習を用いて,健全な音と異常な音を自動的に判別する手法の構築を目的とします.
 上図の例では,黒色の四角形で囲まれた部分が他の場所より分厚くなっています.実験の結果,分厚い場所を正しく判定することができました.
 また,下図においては実際の様子(色:厚みを表す,形:外部形状を現す)と打音検査結果が一致することも確認できます.
 指導には,教員と大学院生があたります.本研究は民間企業との共同研究に関する内容を含みます.インフラ点検に興味がある方,音響信号処理やマルチモーダル信号処理に興味がある方,研究成果を学会等でアピールしたい方にお勧めのテーマです.

場所(予定)

 本郷工学部14号館822号室もしくは826号室(手法の構築)
 本郷工学部14号館625号室もしくは1022号室(音響信号処理実験)
 トンネルなどの実地フィールド(音響信号処理実験)

計画

 4~5月:問題設定,関連研究の調査・理解,機械学習手法の理解
 6~7月:機械学習アルゴリズムの実装と基礎実験
 9月~11月:機械学習手法の設計,機械学習プログラムの再実装,改良
 12月~2月:実験および評価,論文作成,学会発表

主な論文

  1. 山下 淳, 原 隆浩, 金子 透: "画像処理と音響処理の融合による打音検査", 日本機械学会論文集(C編), Vol. 72, No. 715, pp. 772-779, March 2006. [PDF] [doi:10.1299/kikaic.72.772]

  2. 藤井 浩光, 山下 淳, 淺間 一: "打診検査のためのブースティングを用いた自動状態識別", 精密工学会誌, Vol. 80, No. 9, pp. 844-850, September 2014.(精密工学会研究奨励賞受賞) [PDF] [doi:10.2493/jjspe.80.844]

  3. 藤井 浩光, 山下 淳, 淺間 一: "打音検査のための自動校正機能を備えた自動変状診断アルゴリズム", 日本機械学会論文集, Vol. 82, No. 834, 15-00426, pp. 1-18, February 2016. [PDF] [doi:10.1299/transjsme.15-00426]

  4. Jun Younes Louhi Kasahara, Hiromitsu Fujii, Atsushi Yamashita and Hajime Asama: "Unsupervised Learning Approach to Automation of Hammering Test Using Topological Information", ROBOMECH Journal, Vol. 4, 13, pp. 1-10, May 2017. [doi:10.1186/s40648-017-0081-7]

  5. Jun Younes Louhi Kasahara, Hiromitsu Fujii, Atsushi Yamashita and Hajime Asama: "Fuzzy Clustering of Spatially Relevant Acoustic Data for Defect Detection", IEEE Robotics and Automation Letters, Vol. 3, No. 3, pp. 2616-2623, July 2018. [doi:10.1109/LRA.2018.2820178]

  6. Atsushi Yamashita, Takahiro Hara and Toru Kaneko: "Inspection of Visible and Invisible Features of Objects with Image and Sound Signal Processing", Proceedings of the 2006 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS2006), pp. 3837-3842, Beijing (China), October 2006. [PDF]

  7. Hiromitsu Fujii, Atsushi Yamashita and Hajime Asama: "Automated Diagnosis of Material Condition in Hammering Test Using a Boosting Algorithm", Proceedings of the 2014 IEEE Workshop on Advanced Robotics and its Social Impacts (ARSO2014), pp. 101-107, Evanston (USA), September 2014. [PDF] [Movie]

  8. Hiromitsu Fujii, Atsushi Yamashita and Hajime Asama: "Improvement of Environmental Adaptivity of Defect Detector for Hammering Test Using Boosting Algorithm", Proceedings of the 2015 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS2015), pp. 6507-6514, Hamburg (Germany), October 2015. [PDF] [Movie] [bibtex]

  9. Hiromitsu Fujii, Atsushi Yamashita and Hajime Asama: "Defect Detection with Estimation of Material Condition Using Ensemble Learning for Hammering Test", Proceedings of the 2016 IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA2016), pp. 3847-3854, Stockholm (Sweden), May 2016. (IEEE Robotics and Automation Society Japan Chapter Young Award) [PDF] [Movie]

  10. Louhi Kasahara Jun Younes, Miyagusuku Renato, Fujii Hiromitsu, Yamashita Atsushi and Asama Hajime: "Substituting Spatial by Temporal Information in Clustering of Audio Data for Defect Diagnosis", 2018年度精密工学会春季大会学術講演会講演論文集, pp. 259-260, 東京, March 2018.(ベストプレゼンテーション賞 受賞) [PDF]

award 2014JSPEaward2 2015ICAM2015Award1
日本機械学会
ロボメカ部門
ベストプレゼンテーション
精密工学会研究奨励賞 ICAM2015 Best Paper
2015SI2015Award 2016ICRA2016award1 2017JSMEAward1
計測自動制御学会 SI部門 若手奨励賞 IEEE RAS-JP Young Award 日本機械学会賞(論文)
2018JSPE2018SpringAward
精密工学会春季大会学術講演会
ベストプレゼンテーション賞

これまでの担当

湊 真司 ルイ 笠原 ユネス 純 林 鐘勳 藤井 浩光
湊 真司
2019年度修士了予定
ルイ 笠原 ユネス 純
2019年度博士了予定
林 鐘勳
2014年度修士了
藤井 浩光
2015年度博士了

タフ環境でのロボットの故障診断・リカバリモーション

recovery1 recovery2
左クローラ故障 アームを用いた前進行動

狙い

 日本は世界有数の災害頻発国であり,東日本大震災では災害時におけるロボットの有用性が証明されています.本研究では,極限の災害現場でも,へこたれず,タフに仕事ができる遠隔自律ロボットの実現を目指し,屋外ロボットのカギとなる基盤技術の構築を目指します.具体的には,タフな環境において,ロボットが故障した際の故障診断手法,故障時に別の機能を使ったリカバリモーション手法を構築します.

内容

 ロボットが故障したことを検出し,故障した場所を特定して,更には故障した部分以外の機能を使うことで,目的の作業を実行する手法の構築を目的とします.
 例として,左側のクローラが故障した際(左図)に,アームと右側のクローラを用いることによる前進行動(右図)をロボット自身が学習した様子を上図に示します.
 指導には,教員と大学院生があたります.本研究はImPACTタフ・ロボティクス・チャレンジのプロジェクト等で他大学・民間企業との共同研究に関する内容を含みます.建設機械やタフなロボットに興味がある方,故障診断・故障からの復旧に興味がある方,研究成果を学会等でアピールしたい方にお勧めのテーマです.

場所(予定)

 本郷工学部14号館822号室もしくは826号室(手法の構築)
 本郷工学部14号館625号室もしくは1022号室(移動ロボット実験)
 東北大学の実地フィールド(建設機械ロボット実験)

計画

 4~5月:問題設定,関連研究の調査・理解,機械学習手法の理解
 6~7月:アーム搭載ロボットの開発,機械学習アルゴリズムの実装と基礎実験
 9月~11月:機械学習手法の設計,機械学習プログラムの再実装,改良
 12月~2月:実験および評価,論文作成,学会発表

主な論文

  1. Hitoshi Kono, Musab Obaid Alhammadi, Yusuke Tamura, Atsushi Yamashita and Hajime Asama: "Distributed Cooperative Fault Diagnosis Method for Internal Components of Robot Systems", International Journal of Intelligent Systems and Applications in Robotics, Vol. 8, No. 1, pp. 1-11, April 2017. [Link]

  2. Tasuku Ito, Hitoshi Kono, Yusuke Tamura, Atsushi Yamashita and Hajime Asama: "Recovery Motion Learning for Arm Mounted Mobile Crawler Robot in Drive System's Failure", Preprints of the 20th World Congress of the International Federation of Automatic Control, pp. 2365-2370, Toulouse (France), July 2017. (IFAC PaperOnLine, Vol. 50, No. 1, pp. 2329-2334, July 2017) [doi:10.1016/j.ifacol.2017.08.475] [PDF]

  3. 河野 仁, 田村 雄介, 山下 淳, 淺間 一: "ロボットシステム内電装系コンポーネントのための自律分散型故障診断手法", 第33回日本ロボット学会学術講演会予稿集(RSJ2015), RSJ2015AC3H2-04, pp.1-4, 東京, September 2015. [PDF]

  4. 河野 仁, 田村 雄介, 山下 淳, 淺間 一: "ロボットシステム内電装系のための分散協調型故障診断システム", 第16回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会講演論文集(SI2015), pp.2195-2198, 名古屋, December 2015.(SI2015優秀講演賞 受賞) [PDF]

  5. 伊藤 翼, 河野 仁, 田村 雄介, 山下 淳, 淺間 一: "アーム搭載移動ロボットの駆動系故障時のための強化学習を用いたリカバリモーション獲得", 第22回ロボティクスシンポジア講演予稿集, pp. 91-96, 群馬, March 2017.(査読付) [PDF]

主な受賞

  1. 河野 仁, 田村 雄介, 山下 淳, 淺間 一: "ロボットシステム内電装系のための分散協調型故障診断システム", 第16回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会講演論文集(SI2015), SI2015優秀講演賞, 2015年12月16日. [賞状]

SI2013award2
SI2015優秀講演賞

これまでの担当

杉本 賢勇 陸 小軍 伊藤 翼
杉本 賢勇
2016年度学部卒
2018年度修士了予定
陸 小軍
2019年度博士了予定
伊藤 翼
2016年度学部卒

ドローンを用いた空中センシング

drone1 drone2 drone3
ドローン カメラ 全方位画像からの特徴線検出

狙い

 老朽化した橋梁やトンネルなどのインフラを検査する点検員の人手不足により,ロボットによる検査が非常に重要になりつつあります.
 そこで,背の高い橋梁やトンネルに近づいて点検を行うため,ドローンにカメラなどを搭載し,効率的に検査を行う手法の構築を目指します.

内容

 ドローン(左図)に全方位カメラ(中央図)を用いて,空中から環境センシングを行う手法を構築します.
 全方位カメラで取得した画像に対して画像処理を施すことで,画像中の特徴的な場所を自動検出したり,カメラ(=ドローン)の3次元位置・姿勢を推定する手法の構築を目的とします.
 指導には,教員と大学院生があたります.本研究は民間企業との共同研究に関する内容を含みます.ドローンまたはカメラやレンズに興味がある方,3次元計測に興味がある方,研究成果を学会等でアピールしたい方にお勧めのテーマです.

場所(予定)

 本郷工学部14号館822号室もしくは826号室(手法の構築)
 本郷工学部14号館625号室(ドローン屋内飛行)・1022号室(画像処理実験)
 北海道の橋梁(橋梁点検ドローン)

計画

 4~5月:問題設定,関連研究の調査・理解,カメラの結像モデル・3次元計測の理解
 6~7月:撮影ドローンシステムの開発,画像処理アルゴリズムの実装と基礎実験
 9月~11月:センシング手法の設計,画像処理プログラムの再実装,改良
 12月~2月:実験および評価,論文作成,学会発表

主な論文

  1. Sarthak Pathak, Alessandro Moro, Hiromitsu Fujii, Atsushi Yamashita and Hajime Asama: "Spherical Video Stabilization by Estimating Rotation from Dense Optical Flow Fields", Journal of Robotics and Mechatronics, Vol. 29, No. 3, pp. 566-579, June 2017. [doi:10.20965/jrm.2017.p0566]

  2. Sarthak Pathak, Alessandro Moro, Atsushi Yamashita and Hajime Asama: "Optical Flow-based Epipolar Estimation of Spherical Image Pairs for 3D Reconstruction", SICE Journal of Control, Measurement, and System Integration, Vol. 10, No. 5, pp. 476-485, September 2017. [doi:10.9746/jcmsi.10.476]

  3. Binbin Xu, Sarthak Pathak, Hiromitsu Fujii, Atsushi Yamashita and Hajime Asama: "Spatio-temporal Video Completion in Spherical Image Sequences", IEEE Robotics and Automation Letters, Vol. 2, No. 4, pp. 2032-2039, October 2017. [doi:10.1109/LRA.2017.2718106]

  4. 後藤 翼, Sarthak Pathak, 池 勇勳, 藤井 浩光, 山下 淳, 淺間 一: "人工物環境における全天球カメラの位置姿勢推定のための直線特徴に基づく3D-2Dマッチング", 精密工学会誌, Vol. 83, No. 12, pp. 1209-1215, December 2017.(精密工学会研究奨励賞受賞)(FA財団論文賞受賞) [doi:10.2493/jjspe.83.1209] [PDF]

  5. Sarthak Pathak, Alessandro Moro, Atsushi Yamashita and Hajime Asama: "A Decoupled Virtual Camera Using Spherical Optical Flow", Proceedings of the 2016 IEEE International Conference on Image Processing (ICIP2016), pp.4488-4492, Phoenix (USA), September 2016. [PDF] [Movie]

  6. Sarthak Pathak, Alessandro Moro, Hiromitsu Fujii, Atsushi Yamashita and Hajime Asama: "3D Reconstruction of Structures using Spherical Cameras with Small Motion", Proceedings of the 16th International Conference on Control, Automation and Systems (ICCAS2016), pp.117-122, Gyeongju (Korea), October 2016. (Student Best Paper Award) [PDF]

  7. Tsubasa Goto, Sarthak Pathak, Yonghoon Ji, Hiromitsu Fujii, Atsushi Yamashita and Hajime Asama: "Spherical Camera Localizaton in Man-made Environment Using 3D-2D Matching of Line Information", Proceedings of the International Workshop on Advanced Image Technology 2017 (IWAIT2017), Penang (Malaysia), January 2017. (Best Paper Award) [PDF]

  8. 野田 純平, Sarthak Pathak, 藤井 浩光, 山下 淳, 淺間 一: "計測点の信頼度を考慮した全天球ステレオカメラによる運動推定", 第18回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会講演論文集(SI2017), pp. 608-612, 仙台, December 2017. [PDF]

主な受賞

  1. Binbin Xu, Sarthak Pathak, Hiromitsu Fujii, Atsushi Yamashita and Hajime Asama: "Robot Body Occlusion Removal in Omnidirectional Video Using Color and Shape Information", 6th International Conference on Advanced Mechatronics (ICAM2015), ICAM2015 Honorable Mention 受賞, 2015年12月08日. [賞状]

  2. 徐 彬斌(指導学生 修士2年), 日本機械学会若手優秀講演フェロー賞 受賞, 2016年06月09日. [賞状] [副賞の楯]

  3. Sarthak Pathak(指導学生 博士3年), 16th International Conference on Control, Automation and Systems (ICCAS2016), Student Best Paper Award 受賞, 2016年10月18日. [賞状]

  4. Tsubasa Goto, Sarthak Pathak, Yonghoon Ji, Hiromitsu Fujii, Atsushi Yamashita and Hajime Asama: "Spherical Camera Localization in Man-made Environment Using 3D-2D Matching of Line Information", International Workshop on Advanced Image Technology 2017 (IWAIT2017), Best Paper Award 受賞, 2017年01月10日. [賞状]

  5. 後藤 翼(指導学生 修士2年), 精密工学会研究奨励賞 受賞, 2018年03月16日. [賞状] [副賞の楯]

2015ICAM2015Award3 JSME Fellow 2016ICCAS2016award3
ICAM2015 Honorable Mention 日本機械学会フェロー賞 ICCAS2016 Student Best Paper Award

IWAIT2017award3 2018JSPEaward
IWAIT2017 Best Paper Award 精密工学会研究奨励賞

これまでの担当

殷 琬琪 金 ダベ 野田 純平 後藤 翼
殷 琬琪
2010年度修士了予定
金 ダベ
2019年度修士了予定
野田 純平
2017年度学部卒
2019年度修士了予定
後藤 翼
2017年度修士了
邵 宇陽 Sarthak Pathak 徐 彬斌
邵 宇陽
2017年度修士了
Sarthak Pathak
2017年度博士了
徐 彬斌
2016年度修士了

水中カメラ・超音波センサを用いた水中センシング

Water1 Water2 Water3
水面の画像 補正した画像 3次元計測結果

狙い

 水中にある物体は光の屈折により像が歪みむため(左図),正しい位置や大きさを計測することができません.
 そこで,光の屈折を考慮した水中センシング手法の構築を目指します.また,視覚センサ(カメラ)に加えて,超音波センサでの水中センシング手法の構築を目指します.

内容

 画像処理や光学の技術を用いて,光の屈折・減衰などの現象を考慮することにより,超高精度水中3次元センシング手法を構築します.また,超音波画像を解析することにより,水中の3次元シーン復元手法を構築します.
 指導には,教員と大学院生があたります.本研究は民間企業との共同研究に関する内容を含みます.カメラや超音波センサに興味がある方,水中・海中に興味がある方,研究成果を学会等でアピールしたい方にお勧めのテーマです.

場所(予定)

 本郷工学部14号館822号室もしくは826号室(手法の構築)
 本郷工学部14号館1022号室(センシング実験)
 沖縄フィールド(実地実験)

計画

 4~5月:問題設定,関連研究の調査・理解,カメラ・超音波のセンシングモデルの理解
 6~7月:センシングアルゴリズムの実装と基礎実験
 9月~11月:センシングプログラムの再実装,改良
 12月~2月:実験および評価,論文作成,学会発表

主な論文

  1. 成瀬 達哉, 山下 淳, 金子 透, 小林 祐一: "魚眼ステレオカメラを用いた水中物体の3次元計測", 精密工学会誌, Vol.79, No.4, pp.344-348, April 2013. [PDF] [doi:10.2493/jjspe.79.344]

  2. 伊部 公紀, 山下 淳, 金子 透, 小林 祐一: "マニピュレータに搭載したレーザレンジファインダを用いた透明容器中の液中物体の3次元形状計測", 映像情報メディア学会誌, Vol.67, No.11, pp.J379-J387, November 2013. [PDF] [doi:10.3169/itej.67.J379]

  3. 伊部 公紀, 小林 祐一, 金子 透, 山下 淳: "複光路単眼ステレオによる直方体容器中の水中物体の3次元計測", 精密工学会誌, Vol.81, No.12, pp.1093-1101, December 2015.(精密工学会論文賞受賞)(FA財団論文賞受賞) [doi:10.2493/jjspe.81.1093] [PDF]

  4. Kazuki Sakamoto, Alessandro Moro, Hiromitsu Fujii, Atsushi Yamashita and Hajime Asama: "Three-Dimensional Measurement of Objects in Liquid with an Unknown Refractive Index Using Fisheye Stereo Camera", Proceedings of the 2014 IEEE/SICE International Symposium on System Integration (SII2014), pp.281-286, Tokyo (Japan), December 2014. [PDF]

  5. Seungchul Kwak, Yonghoon Ji, Atsushi Yamashita and Hajime Asama: "Development of Acoustic Camera-Imaging Simulator Based on Novel Model", Proceedings of the 2015 IEEE 15th International Conference on Environment and Electrical Engineering (EEEIC2015), pp.1719-1724, Rome (Italy), June 2015. [PDF]

主な受賞

  1. 山下 淳, 電気学会 優秀論文発表賞 受賞, 2006年9月5日. [賞状] [副賞のメダル]

  2. 鈴木 陸実(指導学生 学部4年), 映像情報メディア学会メディア工学研究委員会 学生研究発表会 優秀発表賞 受賞, 2007年2月24日. [賞状]

  3. 河井 良平(指導学生 修士2年), 映像情報メディア学会メディア工学研究委員会 学生研究発表会 優秀発表賞 受賞, 2010年2月27日. [賞状]

  4. 南川 豊浩(指導学生 学部4年), 映像情報メディア学会メディア工学研究委員会 学生研究発表会 優秀発表賞 受賞, 2011年2月19日. [賞状] [トロフィー]

  5. 伊部 公紀(指導学生 博士3年), 映像情報メディア学会 優秀研究発表賞 受賞, 2012年12月18日. [賞状] [副賞の楯]

  6. 坂本 一樹(指導学生 学部4年), 動的画像処理実利用化ワークショップDIA2013 研究奨励賞次点, 2013年3月7日. [DIA2013HP]

  7. 伊部 公紀, 小林 祐一, 金子 透, 山下 淳: "複光路単眼ステレオによる直方体容器中の水中物体の3次元計測", 2015年度精密工学会論文賞 受賞, 2016年3月16日. [賞状] [副賞の楯]

  8. 伊部 公紀, 小林 祐一, 金子 透, 山下 淳: "複光路単眼ステレオによる直方体容器中の水中物体の3次元計測", FA財団論文賞 受賞, 2016年12月09日. [賞状]

award award award award
電気学会優秀論文発表賞 ITEメディア
優秀発表賞
ITEメディア
優秀発表賞
ITEメディア
優秀発表賞
award 2015JSPEAward2 2016FAward2
映像情報メディア学会
優秀研究発表賞
精密工学会論文賞 FA財団論文賞

これまでの担当

王 钰晟 マイ ゴク チュン 郭 承澈 坂本 一樹
王 钰晟
2019年度修士了予定
マイ ゴク チュン
2017年度修士了予定
郭 承澈
2015年度修士了
坂本 一樹
2012年度学部卒
2014年度修士了

コンピュータビジョンを用いたウェアラブル福祉ヒューマンインタフェース

Wearable1 Wearable2
ウェアラブルビジョンシステム タッチパネル上での誘導

狙い

 従来は機械式のボタンが付いていた携帯電話や携帯情報端末,駅の券売機や銀行のATMなどは,急速にタッチパネルに置き換わっています.しかし,タッチパネルは目から情報を得ることが前提となっている機器であるため,視覚障がい者の方はタッチパネルに提示されている情報を知ることができません.
 そこで本研究では,人間の目の機能をコンピュータで実現するコンピュータビジョン技術を用いて,視覚障がい者の方がタッチパネルを操作するための支援ヒューマンインタフェースを開発することを目的とします.もしくは,色覚障がい者に色情報を提示するためのヒューマンインタフェースを開発することを目的とします.

内容

 カメラ,ヘッドホン,マイクと小型PCを組み合わせて,ウェアラブルヒューマンインタフェースシステムを構築します.マイクで取得した音声から人間の指示内容を認識する手法,タッチパネル上に描かれているボタンを認識する手法,ヘッドホンから人間に指示を出す手法,タッチパネルを操作する指先やタッチパネルのボタンの3次元位置をカメラで計測する手法を開発します.これらの技術を組み合わせて,タッチパネル上の目的のボタンに指を誘導するシステムの開発を目指します.
 指導には,教員と大学院生があたります.福祉のための技術開発に興味がある方,視覚情報処理やヒューマンインタフェースに興味がある方,研究成果を学会等でアピールしたい方,研究成果を直接社会に還元したい方にお勧めのテーマです.

場所(予定)

 本郷工学部14号館822号室もしくは826号室(手法の構築,基礎実験,データ解析)
 屋内ATM設置場所(実地実験)

計画

 4~5月:問題設定,関連研究の調査・理解,コンピュータビジョン手法の理解
 6~7月:ヒューマンインタフェースの設計,コンピュータビジョンアルゴリズムの実装と基礎実験
 9月~11月:ヒューマンインタフェースの再実装,改良
 12月~2月:実験および評価,論文作成,学会発表

主な論文

  1. 久野 素有, 山下 淳, 金子 透: "ステレオカメラを用いたタッチパネル操作支援システムの構築", 電気学会論文誌D, Vol.131, No.4, pp.458-465, April 2011. [PDF] [doi:10.1541/ieejias.131.458]

  2. 宮木 理恵, 山下 淳, 金子 透: "プロジェクタ・カメラシステムを用いた色覚障碍者への色情報提示", 電気学会論文誌D, Vol.131, No.4, pp.497-504, April 2011. [PDF] [doi:10.1541/ieejias.131.497]

  3. Atsushi Yamashita, Rie Miyaki and Toru Kaneko: "Color Information Presentation for Color Vision Defective by Using a Projector Camera System", Proceedings of the ACCV2010 Workshop on Application of Computer Vision for Mixed and Augmented Reality, Queenstown (New Zealand), November 2010. [PDF]

  4. Atsushi Yamashita, So Kuno, and Toru Kaneko: "Assisting System of Visually Impaired in Touch Panel Operation Using Stereo Camera", Proceedings of the 2011 IEEE International Conference on Image Processing (ICIP2011), pp.1001-1004, Brussels (Belgium), September 2011. [PDF]

  5. Irem Uygur, Renato Miyagusuku, Sarthak Pathak, Alessandro Moro, Atsushi Yamashita and Hajime Asama: "A Framework for Bearing-Only Sparse Semantic Self-Localization for Visually Impaired People", Proceedings of the 2019 IEEE/SICE International Symposium on System Integration (SII2019), Paris (France), January 2019.

これまでの担当

岩村 紀与彦 İrem Uygur
岩村 紀与彦
2021博士了予定
İrem Uygur
2020博士了予定

レース中のカーレーサーのストレス計測

SoASoO2
カーレーサーの計測
(http://www.gsport.co.jp/img/pdf/press_releases20121120.pdfより抜粋)

狙い

 車のスピードを競うカーレースは,ドライバーにとっては常に危険な状態にある過酷なスポーツであるため,運転中のドライバーの健康状態や安全の管理が非常に重要です.スペースの問題で運転席や車に生体信号を計測するセンサを取り付けることが難しいことに加え,センサから得られた信号からドライバーの健康状態やストレスを推定すること自体も簡単ではありません.本研究では,運転中のドライバーに小型の生体信号計測センサを取り付け,ドライバーのモニタリングを行うシステムの開発を目指します.

内容

 脳や筋肉が活動すると電流が流れます.そこで,ドライバーの身体にセンサを取り付け,脳や筋肉の活動を電気信号として取り出します.コンピュータを用いて電気信号を解析することで筋肉の活動レベルを計測し,更にはドライバーの健康状態やストレスを推定するシステムを開発します.ノイズが含まれる信号から正確なデータを得る手法,複数のセンサの情報を統合して信頼性の高い情報を取得する手法などを構築します.
 指導には,教員と大学院生があたります.本研究は民間企業との共同研究に関する内容を含みます.レースに興味がある方,生体信号処理に興味がある方,研究成果を学会等でアピールしたい方,研究成果を直接社会に還元したい方にお勧めのテーマです.

場所(予定)

 本郷工学部14号館822号室もしくは826号室(手法の構築,基礎実験,データ解析)
 鈴鹿サーキット・富士スピードウェイ・ツインリンクもてぎ(レース中のデータ取得)

計画

 4~5月:問題設定,関連研究の調査・理解,生体信号処理手法の理解
 6~7月:生体センサの信号処理手法の開発,基礎実験
 9月~11月:ストレス計測手法の構築,ストレス計測実験
 12月~2月:実験および評価,論文作成,学会発表

主な論文

  1. Wen Wen, Daisuke Tomoi, Hiroshi Yamakawa, Shunsuke Hamasaki, Kaoru Takakusaki, Qi An, Yusuke Tamura, Atsushi Yamashita and Hajime Asama: "Continuous Estimation of Stress Using Physiological Signals during a Car Race", Psychology, Vol. 8, pp. 978-986, May 2017. [doi:10.4236/psych.2017.87064]

  2. Takao Sugimoto, Hiroshi Yamakawa, Qi An, Wen Wen, Yusuke Tamura, Koichi Ohtomi, Takayuki Kosaka, Hiromasa Suzuki, Atsushi Yamashita and Hajime Asama: "Estimation of Tension and Concentration Scenes during Crane Operation Using Physiological Indices for Skill Improvement Support", Proceedings of the 5th International Conference on Serviceology (ICServ2017), pp. 153-160, Vienna (Austria), July 2017. [PDF]

  3. 山川 博司, Le Quoc Dung, 山下 淳, 淺間 一: "生理計測に基づくカーレーサーのストレス推定", 計測自動制御学会システム・情報部門学術講演会2014講演論文集(SSI2014), pp.853-858, 岡山, November 2014. [PDF]

  4. 友井 大将, 温 文, 山川 博司, 山下 淳, 高草木 薫, 淺間 一: "因子分析を用いたドライバーのカーレース中におけるストレス推定", 第20回ロボティクスシンポジア講演予稿集, pp.133-138, 軽井沢, March 2015.(査読付) [PDF]

これまでの担当

杉本 賢勇 友井 大将 レ クオク ズン
杉本 賢勇
2016年度学部卒
友井 大将
2015年度修士了
レ クオク ズン
2013年度修士了

技能教育eラーニング

Skill1 Skill2 Skill3
動作の計測 筋肉の動き 可視化

狙い

 これまでの技能教育は,指導者と学習者が場所と時間を共有し1対1で行われるために効率が悪いという問題がありました.一方,効率化の手段としてeラーニングシステムがありますが,これを用いて技能教育を行っても,身体動作やコツを提示することが難しいために,学習者は満足感を得られず,顧客ロイヤルティの低下を招いています.また,指導者も,学習者の上達具合や満足感などを把握しにくいために,教育スキルの獲得が困難です.
 本研究では,技能において重要な身体動作の3次元計測を行うとともに,それを多視点から表示できる技術開発を行い,その計測結果から技能(コツ)を抽出する手法を構築します.これを用いることで,学習者の上達具合を定量的に評価することを可能とします.また,学習者の生理状態の計測や主観報告から,満足感を定量的に評価する手法を開発します.身体の3次元動作,学習者の上達具合や満足感を,指導者および学習者に実時間で提示することが可能なeラーニングシステムを構築することにより,指導者と学習者間で共創的に経験価値を高めることを可能にします.
 これにより,学習者の満足感の向上,指導者の教育スキルの効率的獲得を可能にするとともに,技能教育サービスの効率化,顧客ロイヤルティの向上を図ります.

内容

 以下の内容に取り組みます.
  1. 3次元モーションキャプチャと3次元CG再現:複数台の光学的センサ(カメラなど)を環境に設置し,複数視点からの映像情報を融合することで,動作中の人間の3次元的な動きを計測するシステムを構築します.
  2. ハイスピード撮影解析:技能のキモとなる微妙な動きは通常のカメラでは計測・記録不可能であるため,高速カメラを用いて正確に撮影し,動画像処理により解析する手法を構築します.
  3. バイオメカニクスに基づく分析:1.や2.で計測した肢体の位置を単にそのまま保存してDB化するのではなく,他人のデータと比較できるよう,腕の長さや関節間の協調度合いを正規化して4次元データとして保存し,DB化する手法を構築します.
  4. 任意視点,3次元表示:1.~3.のデータを用いて任意視点映像,3次元表示を行う手法を構築します.また,種類や性能の異なったセンサで取得したデータ同士をそれぞれ比較できる手法を構築します.更に,2つの動きのデータの違いを自動検出し,分かり易く表示する「見える化」法を構築します.
  5. Web表示法:ユーザの簡単なパソコン操作で視点を変化させることができる任意視点映像提示インターフェイスを構築します.

場所(予定)

 本郷工学部14号館822号室もしくは826号室(手法の構築)
 本郷工学部14号館625号室(モーションキャプチャ実験,基礎実験,データ解析)
 実地フィールド(技能データ取得)

計画

 4~5月:問題設定,関連研究の調査・理解,技能解析手法の理解
 6~7月:技能計測のためのセンサの信号処理手法の開発,基礎実験
 9月~11月:技能計測手法の構築,技能計測実験
 12月~2月:実験および評価,論文作成,学会発表

主な論文

  1. Qi An, 柳井 香史朗, 中川 純希, 温 文, 山川 博司, 山下 淳, 淺間 一: "実映像と筋活動の重畳表示によるローイング動作教育システム", 日本機械学会論文集, Vol.82, No.834, 15-00424, pp.1-11, February 2016. [doi:10.1299/transjsme.15-00424]

  2. Koshiro Yanai, Qi An, Yuki Ishikawa, Junki Nakagawa, Wen Wen, Hiroshi Yamakawa, Atsushi Yamashita and Hajime Asama: "Visualization of Muscle Activity during Squat Motion for Skill Education", Proceedings of the 2nd International Conference on Serviceology (ICServ2014), pp.86-90, Yokohama (Japan), September 2014. [PDF]

  3. Junki Nakagawa, Qi An, Yuki Ishikawa, Koshiro Yanai, Wen Wen, Hiroshi Yamakawa, Junko Yasuda, Atsushi Yamashita and Hajime Asama: "Extraction and Evaluation of Proficiency in Bed Care Motion for Education Service of Nursing Skill", Proceedings of the 2nd International Conference on Serviceology (ICServ2014), pp.91-96, Yokohama (Japan), September 2014. [PDF]

  4. Hiroyuki Okamoto, Alessandro Moro, Atsushi Yamashita and Hajime Asama: "Toward Sports Training Service with the Interactive Learning Platform", Proceedings of the 3rd international conference on Serviceology (ICServ2015), T2-1-3, pp.1-4, San Jose (USA), July 2015. [PDF]

  5. Wen Wen, Xiaorui Qiao, Koshiro Yanai, Junki Nakagawa, Junko Yasuda, Atsushi Yamashita and Hajime Asama: "Skill Evaluation and Education Services for Bed-Care Nursing with Sliding Sheet with Regression Analysis", Proceedings of the 3rd international conference on Serviceology (ICServ2015), T3-1-2, pp.1-5, San Jose (USA), July 2015. [PDF]

これまでの担当

喬 暁蕊 菊地 諒 中村 祐基 中川 純希 柳井 香史朗
喬 暁蕊
2016年度博士満期修了
菊地 諒
2015年度修士了
中村 祐基
2015年度修士了
中川 純希
2012年度学部卒
2014年度修士了
柳井 香史朗
2014年度修士了

人共存環境下で動作するサービスロボットのための人の行動モデリング

Crowd1
歩行者の行動のモデル化:狭い場所で道を譲る行動の発現
Crowd2
移動ロボットのナビゲーション
左図:ロボットが移動している様子.右図:ロボット周囲の拡大図

狙い

 人と共存する環境で,サービスロボットを適応的に動作させるには,人の行動を予測することが必要となります.そこで,その予測を行う際に必要となる,人の意図も含めた,行動のモデリングを行います.
 環境情報を入手・管理するとともに,人の動きを計測・予測しながら,人との衝突の可能性を実時間で評価する必要があります.そのための技術開発を行います.

内容

 他の人も含む環境内で,人がどのような意図を持ちながら,2次元平面内を移動するかをモデル化し,シミュレータを構築します.また様々な状況で人がどのように移動するかを,レーザレンジセンサ等を用いて計測しながら,その評価を行います.

場所(予定)

 本郷工学部14号館625号室もしくは1022号室

計画

 4~5月:関連研究調査
 6~7月:モデル化手法の設計
 9月~11月:システムの構築
 12月~2月:実験および評価,論文作成

主な論文

  1. 田村 雄介, 濱崎 峻資, 山下 淳, 淺間 一: "環境に応じた人間の移動予測に基づく移動ロボットの人物回避", 日本機械学会論文集(C編), Vol.79, No.799, pp.617-628, March 2013. [PDF] [doi:10.1299/kikaic.79.617]

  2. 熊原 渉, 増山 岳人, 田村 雄介, 山下 淳, 淺間 一: "局所経路情報と歩行者流情報を用いた移動ロボットナビゲーション手法", 精密工学会誌, Vol.79, No.4, pp.349-355, April 2013. [PDF] [doi:10.2493/jjspe.79.349]

  3. 熊原 渉, 増山 岳人, 田村 雄介, 山下 淳, 淺間 一: "動的環境下における歩行者流を利用した移動ロボットナビゲーション", 計測自動制御学会論文集, Vol.50, No.1, pp.58-67, January 2014. [PDF] [doi:10.9746/sicetr.50.58]

  4. Yusuke Tamura, Phuoc Dai Le, Kentarou Hitomi, Naiwala P. Chandrasiri, Takashi Bando, Atsushi Yamashita and Hajime Asama: "Development of Pedestrian Behavior Model Taking Account of Intention", Proceedings of the 2012 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS2012), pp.382-387, Vilamoura (Portugal), October 2012. [PDF]

  5. Naoki Ibe, Gakuto Masuyama, Atsushi Yamashita and Hajime Asama: "Humanlike Behavior Model with Probabilistic Intention", Proceedings of ACM SIGGRAPH2013 Posters, Article No.7, Anaheim (USA), July 2013. [PDF] [Movie] [Link]

これまでの担当

呉 家旭 濱崎 峻資 熊原 渉 伊部 直樹 レーフック ダイ
呉家旭
2019年度修士了予定
濱崎 峻資
2012年度修士了
熊原 渉
2012年度修士了
伊部 直樹
2012年度学部卒
2014年度修士了
レーフック ダイ
2011年度学部卒

ヒトの身体モデルに基づくリハビリ支援手法の開発

Rehabilitation1 Rehabilitation2 Rehabilitation3
人間動作の計測 人間動作の計測装置 人間動作の解析シミュレーション
Rehabilitation4
ロボット技術を用いた膝関節模型による膝負荷計測

狙い

 高齢者は,身体的な衰えから,起立動作が困難になることが知られています.また,近年,膝関節症などの疾病も問題となっています.そこで,ヒトの下肢の筋骨格系のモデルを構築すると共に,それに基づくリハビリ支援手法を構築します.

内容

 医学部との共同研究により,ヒトの下肢の筋骨格系の精密なモデルを構築すると共に,コンピュータ上にシミュレータを構築します.身体的属性変化がどのような動作や負荷における問題を発生するかを分析しながら,それを予防,あるいはリハビリするために,いかなる手段が考えられるかを検討します.

場所(予定)

 本郷工学部14号館625号室もしくは1022号室

計画

 4~5月:関連研究調査
 6~7月:下肢の筋骨格系のモデル化手法の検討
 9月~11月:筋骨格モデルの構築
 12月~2月:実験および評価,論文作成

主な論文

  1. Qi An, Yuki Ishikawa, Junki Nakagawa, Hiroyuki Oka, Hiroshi Yamakawa, Atsushi Yamashita and Hajime Asama: "Measurement of Just Noticeable Difference of Hip Joint for Implementation of Self-efficacy: In Active and Passive Sensation and in Different Speed", Advanced Robotics, Vol.28, No.7, pp.505-511, January 2014. [doi:10.1080/01691864.2013.876938]

  2. 安 琪, 石川 雄己, 舩戸 徹郎, 青井 伸也, 岡 敬之, 山川 博司, 山下 淳, 淺間 一: "座面高と速度の異なるヒト起立動作における筋シナジー解析", 計測自動制御学会論文集, Vol.50, No.8, pp.560-568, August 2014.(2015年度計測自動制御学会論文賞 受賞) [PDF] [doi:10.9746/sicetr.50.560]

  3. 花谷 耕平, 山川 博司, 石川 雄己, Qi An, 山下 淳, 淺間 一: "膝関節実形状模型を用いたヒトの起立動作時の負荷計測システムの開発", 精密工学会誌, Vol.81, No.1, pp.99-104, January 2015. [PDF] [doi:10.2493/jjspe.81.99]

  4. Junki Nakagawa, Qi An, Yuki Ishikawa, Hiroyuki Oka, Kaoru Takakusaki, Hiroshi Yamakawa, Atsushi Yamashita and Hajime Asama: "Analysis of Human Motor Skill in Dart Throwing Motion at Different Distance", SICE Journal of Control, Measurement, and System Integration, Vol.8, No.1, pp.79-85, January 2015. [PDF] [doi:10.9746/jcmsi.8.79]

  5. Kazunori Yoshida, Qi An, Arito Yozu, Ryosuke Chiba, Kaoru Takakusaki, Hiroshi Yamakawa, Yusuke Tamura, Atsushi Yamashita and Hajime Asama: "Visual and Vestibular Inputs Affect Muscle Synergies Responsible for Body Extension and Stabilization in Sit-to-Stand Motion", Frontiers in Neuroscience, Article 1042, pp. 1-12, January 2019. [doi:10.3389/fnins.2018.01042]

  6. Qi An, Yuki Ishikawa, Shinya Aoi, Tetsuro Funato, Hiroyuki Oka, Hiroshi Yamakawa, Atsushi Yamashita and Hajime Asama: "Analysis of Muscle Synergy Contribution on Human Standing-up Motion Using Human Neuro-Musculoskeletal Model", Proceedings of the 2015 IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA2015), pp.5885-5890, Seattle (USA), May 2015. [PDF] [Movie] [bibtex]

主な受賞

  1. 安 琪, 石川 雄己, 舩戸 徹郎, 青井 伸也, 岡 敬之, 山川 博司, 山下 淳, 淺間 一: "座面高と速度の異なるヒト起立動作における筋シナジー解析", 2015年度計測自動制御学会論文賞 受賞, 2015年10月27日. [賞状] [副賞の楯]

  2. Qi An, Hiroshi Yamakawa, Atsushi Yamashita and Hajime Asama: "Muscle Synergies of Sit-to-Stand and Walking Account for Sit-to-Walk Motion", 6th International Conference on Advanced Mechatronics (ICAM2015), ICAM2015 Honorable Mention 受賞, 2015年12月08日. [賞状]

  3. Qi An, Hiroshi Yamakawa, Atsushi Yamashita and Hajime Asama: "Temporal Structure of Muscle Synergy of Human Stepping Leg During Sit-to-Walk Motion", 14th International Confenrece on Intelligent Autonomous Systems (IAS-14), Best Conference Paper Award Finalist 受賞, 2016年07月05日. [賞状]

2015SiceAward2 2015ICAM2015Award4 2016IAS14award2
計測自動制御学会論文賞 ICAM2015 Honorable Mention IAS-14 Best Conference Paper Award Finalist

これまでの担当

湖上 碩樹 吉田 和憲 楊 濘嘉 石川 雄己
湖上 碩樹
2018年度修士了予定
吉田 和憲
2016年度学部卒
楊 濘嘉
2016年度修士了
2019年博士了予定
石川 雄己
2012年度修士了
2016年度博士了
中野 信泰 安 琪 花谷 耕平 中川 純希
中野 信泰
2014年度学部卒
安 琪
2014年度博士了
花谷 耕平
2013年度学部卒
中川 純希
2012年度学部卒
2014年度修士了

意志作用感に基づく能動的ヒューマンインタフェースの開発

SoASoO1
ラバーハンド錯覚

狙い

 人が自分の意志で何かを能動的に動かそうとする際に感じる自分で動かしている感覚を意志作用感と呼びます.ロボットなどの人工物を遠隔操作する際,時間遅れが大きくなると,意志作用感が減少し,操作における認知機能や操作性が低下します.その特性を実験によって明らかにするとともに,その知見に基づいたヒューマンインタフェースの提案を行います.

内容

 意志作用感の特性を,仮想環境を用いた認知実験によって明らかにします.その知見に基づき,インターネットや無線LANなど,通信系を介してロボットを遠隔操作する際の,使いやすいインタフェースを設計・構築し,その有効性を実験によって検証します.

場所(予定)

 本郷工学部14号館625号室もしくは1022号室

計画

 4~5月:関連研究調査
 6~7月:意志作用感の特性を明らかにするための認知実験,分析
 9月~11月:ヒューマンインタフェース設計・構築
 12月~2月:実験および評価,論文作成

主な論文

  1. Wen Wen, Atsushi Yamashita and Hajime Asama: "The Sense of Agency during Continuous Action: Performance is More Important than Action-Feedback Association", PLoS ONE, Vol.10, No.4, e0125226, pp.1-16, April 2015. [doi:10.1371/journal.pone.0125226]

  2. 辻 琢真, 濱崎 峻資, 前田 貴記, 加藤 元一郎, 岡 敬之, 山川 博司, 高草木 薫, 山下 淳, 淺間 一: "ラバーハンド錯覚における筋電位及び皮膚電位反応の解析", 計測自動制御学会論文集, Vol.51, No.6, pp.440-447, June 2015. [PDF] [doi:10.9746/sicetr.51.440]

  3. Wen Wen, Atsushi Yamashita and Hajime Asama: "The Influence of Action-Outcome Delay and Arousal on Sense of Agency and the Intentional Binding Effect", Consciousness and Cognition, Vol.36, pp.87-95, November 2015. [doi:10.1016/j.concog.2015.06.004]

  4. Wen Wen, Atsushi Yamashita and Hajime Asama: "The Influence of Goals on Sense Control", Consciousness and Cognition, Vol.37, pp.83-90, December 2015. [doi:10.1016/j.concog.2015.08.012]

  5. Wen Wen, Atsushi Yamashita and Hajime: "Divided Attention and Processes Underlying Sense of Agency", Frontiers in Psychology, Vol.7, No.35, pp.1-8, January 2016. [doi:10.3389/fpsyg.2016.00035]

  6. Wen Wen, Katsutoshi Muramatsu, Shunsuke Hamasaki, Qi An, Hiroshi Yamakawa, Yusuke Tamura, Atsushi Yamashita and Hajime Asama: "Goal-directed Movement Enhances Body Representation Updating", Frontiers in Human Neuroscience, Vol.10, No.329, pp.1-10, June 2016. [doi:10.3389/fnhum.2016.00329]

  7. Rin Minohara, Wen Wen, Shunsuke Hamasaki, Takaki Maeda, Motoichiro Kato, Hiroshi Yamakawa, Atsushi Yamashita and Hajime Asama: "Strength of Intentional Effort Enhances the Sense of Agency", Frontiers in Psychology, Vol.7, No.1165, pp.1-5, July 2016. [doi:10.3389/fpsyg.2016.01165]

  8. 松本 倫実, 濱崎 峻資, 前田 貴記, 加藤 元一郎, 山川 博司, 高草木 薫, 山下 淳, 淺間 一: "聴覚刺激及びリズムの周期性が運動主体感に与える影響の評価", 第23回ライフサポート学会フロンティア講演会予稿集, p.59, February 2014.(ライフサポート学会奨励賞 受賞) [PDF]

  9. 村松 克俊, 温 文, 濱崎 峻資, 山川 博司, 安 琪, 田村 雄介, 山下 淳, 淺間 一: "行動目標がラバーハンド錯覚に与える影響", 第25回ライフサポート学会フロンティア講演会予稿集, p.136, 東京, March 2016.(ライフサポート学会奨励賞 受賞) [PDF]

  10. Sonmin Yun, Wen Wen, Qi An, Shunsuke Hamasaki, Hiroshi Yamakawa, Yusuke Tamura, Atsushi Yamashita and Hajime Asama: "Investigating the Relationship between Driver’s Sense of Agency and EEG: Mu-rhythm is More Suppressed in Higher SoA Case", Proceedings of the 2017 International Symposium on Micro-Nano Mechatronics and Human Science (MHS2017), pp. 272-276, Nagoya (Japan), December 2017. [PDF]

主な受賞

  1. Shunsuke Hamasaki, Qi An, Wen Wen, Yusuke Tamura, Hiroshi Yamakawa, Atsushi Yamashita, Hajime Asama, Satoshi Shibuya and Yukari Ohki: "Evaluating Effect of Sense of Ownership and Sense of Agency on Body Representation Change of Human Upper Limb", 2015 International Symposium on Micro-Nano Mechatronics and Human Science (MHS2015), Best Poster Award 受賞, 2015年11月25日. [賞状]

  2. Rin Minohara, Wen Wen, Shunsuke Hamasaki, Takaki Maeda, Qi An, Yusuke Tamura, Hiroshi Yamakawa, Atsushi Yamashita and Hajime Asama: "How Anticipation for the Sense of Agency Affects Readiness Potential", 2016 International Symposium on Micro-Nano Mechatronics and Human Science (MHS2016), Best Poster Award 受賞, 2016年11月30日. [賞状]

2015MHS2015Award 2016MHS2016Award
MHS2015 Best Poster Award MHS2016 Best Poster Award

これまでの担当

青柳 恵 尹 碩珉 村松 克俊 濱崎 峻資
青柳 恵
2018年度特別研究学生
尹 碩珉
2018年度学部卒
2020年度修士了予定
村松 克俊
2015年度学部卒
濱崎 峻資
2012年度修士了
2017年度博士了
簑原 凜 辻 琢真 松本 倫実
簑原 凜
2014年度学部卒
2016年度修士了
辻 琢真
2013年度修士了
松本 倫実
2013年度学部卒
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