Download - 賢いロボットの作り方yumenavi.info/douga/2012/doc/37164.pdfBioloidに自律行動させる 頭の中央赤外線反射率感知センサに反応があれば 挨拶する。
2012/7/14 夢ナビライブ東京 賢いロボットの作り方 1
賢いロボットの作り方 ~自分で考えて行動するロボットをつくる~
関東学院大学 理工学部(届出設置書類提出中)
准教授 元木 誠
本日の講義内容
知能ロボットと人工知能 人工知能の分類 人工知能を搭載したロボット 車輪型移動ロボットを賢くしてみましょう! 今後の知能ロボット研究
夢ナビライブ東京 賢いロボットの作り方 2 2012/7/14
周囲の状況を認識し,自分で考えて行動するロボットのことを 知能ロボットといいます。
知能ロボットは賢さのレベルによって作り方が違います。 生物の脳をモデルにしたシステム(ニューラルネットワーク)で
作る方法を紹介します!
知能ロボットと人工知能 知能ロボットとは?
周囲の情報をもとに自分で考え行動するロボットこと。 人工知能を搭載しています。 技術は、身近なところで応用されています。
人工知能の特徴 人間と同じように、自らの考えと行動を成長させ、 発展させることができる!! 「学習」と「進化」という二つの方法があります。 学習 「見本」データと照合することで最も適切な行動を導き、 その行動の結果から内部情報を修正していく方法。
進化 ある行動に対する評価値を設定し、 最も評価値の高い行動だけを残していく方法。
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ニューラルネットワーク 脳の神経回路の仕組みを数学モデルにしたもの
脳の神経回路
入手した情報を信号にして伝達していきます。 一つの信号が次のニューロン(神経細胞)に伝わり、さらに次々と複雑に伝達することで情報処理を行います。
数式にしてコンピュータ処理することで、センサで感知した情報を、人間と同じように処理する人工知能をつくることができる!!
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樹状突起
神経細胞
軸索
シナプス
この仕組みを利用
ニューラルネットワークを用いた人工知能 ニューラルネットワークを使うと・・・ 例えば、「障害物をよける」といった 単純な反応行動を実現できます。 もう少し複雑な行動を行うためには・・・ 例えば、「一つ目の角を右折し、二つ目の角を左折する」 といった計画行動には、 「パルスニューラルネットワーク」 という仕組みが使用されます。
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樹状突起
神経細胞
軸索
シナプス
より複雑で高度な行動を実現するためには・・・ ニューラルネットワークを使うと・・・ ⇒ 単純な反応行動 パルスニューラルネットワーク ⇒ もう少し高度な計画行動 さらに、より高度な行動を行うためには・・・ 例えば、「人と対話をする」などの 相互理解が必要な行動には、 別の機能が使われます。
いくつかの人工知能システムを使い分けることによって、 より人間に近い行動が可能になります。
もしかしたら、人間が考えつかない「最良の方法」を、 人工知能が教えてくれる日が来るかも・・・
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夢ナビホームページより
人工知能の分類(知能ロボットの場合) 反応行動・・・障害物回避,注視反応など
外界の事象を感じ,素早く反応するような行動。
計画行動・・・目標到達・帰還行動など 環境の地図や事物の知識と現在の状態とを照らし合わせつつ, 一定の目的に向かって遂行する行動。
適応行動・・・ニューラルネットワークの学習,強化学習など 経験を通じて自己の行為を改良することで目的を達成する行動。
協調行動・・・協調運搬,役割分担など 一定の評価軸から見たとき,複数のロボットが1体ロボットの行動よりも 高い評価を達成する集団行動。
相互理解・・・行為理解,模倣など 他者や自分の状況,振舞い,意図,感情などを理解したり, それに基づき意思疎通を行う知能。
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夢ナビライブ東京 賢いロボットの作り方 10 2012/7/14
ロボットの行動決定~反応行動~(1) Bioloidに自律行動させる
頭の中央赤外線反射率感知センサに反応があれば 挨拶する。 拍手の回数に応じてロボットも同じ回数だけ拍手をする。
夢ナビライブ東京 賢いロボットの作り方 11 2012/7/14
ロボットの行動決定~反応行動~ (2) スタート
直立姿勢に
中央センサ値>50? 挨拶モーションを再生
YES
NO
YES
音感知回数!=0?
終了
NO
拍手モーションを 音感知回数だけ繰り返し再生
音感知回数←0
判断ポイント
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ロボットの行動決定~計画行動~(1) 二足歩行ロボットが自律的にボールを探索し, ゴールとボールの位置関係を考慮して ゴールにボールをシュートする
lower layer
motor
approach modulearound module
state1 state2 action
sensor
environment
state action
unification module
selection of modules
upper layer
evaluation
evaluation
r
r
r’
sl1 sl2
su
su
al
au
au
state3
shoot module
sl3
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ロボットの行動決定~計画行動~(2) 二足歩行ロボットが自律的にボールを 探索し,ゴールとボールの位置関係を 考慮してゴールにボールをシュートする
夢ナビライブ東京 賢いロボットの作り方 14 2012/7/14
視覚センサで目標物(緑色の球)を 探索し,追従するように学習
ロボットの行動決定~適応行動~
人工知能を搭載したロボット PALRO(パルロ) (1) 富士ソフト
知能化技術を集約した小型ヒューマノイドロボット 人に情報やサービスを提供する パーソナルホームコンシェルジュ として開発 身長約39cm、体重約1.6Kg
夢ナビライブ東京 賢いロボットの作り方 16 2012/7/14
https://www.palrogarden.net/
ハードウェア
ネットワーク接続
夢ナビライブ東京 賢いロボットの作り方 17 2012/7/14
https://www.palrogarden.net/
人工知能を搭載したロボット PALRO(パルロ) (2) 富士ソフト
車輪型移動ロボットを賢くしてみましょう!(1)
e-puck(AAIジャパン社) 各種センサを搭載 近接赤外線センサ 8個 光センサ 8個 C-MOSカメラ 3軸加速度センサ マイク 3個
2個のステッピングモータで 左右の車輪を駆動 dsPICプロセッサ(microchip社)
夢ナビライブ東京 賢いロボットの作り方 19 2012/7/14
車輪型移動ロボットを賢くしてみましょう!(2)
夢ナビライブ東京 賢いロボットの作り方 20 2012/7/14
シミュレータ 実環境(4倍速)
ニューラルネットワークを搭載する! ロボットを障害物にぶつからないように ニューラルネットワークを利用して 行動させる。 各種センサ値と1ステップ前の出力値を ネットワークへ入力する。
ネットワークから左右の車輪モータへの 出力値が出力される。
ネットワークを進化で賢くする! モータへ出力
センサ値
ニューラルネットワーク
知能ロボットシミュレータ ・・・ ロボットを行動やニューラルネットワークの状態をコンピュータで解析する
2012/7/14 夢ナビライブ東京 賢いロボットの作り方 21
ニューラルネットワークで計画行動を作ってみよう!
指示板の色で4種類の環境を区別して, それぞれのゴールまで移動する。
夢ナビライブ東京 賢いロボットの作り方 22 2012/7/14
普通のニューラルネットワークの場合
夢ナビライブ東京 賢いロボットの作り方 23 2012/7/14
パルスニューラルネットワークの場合
夢ナビライブ東京 賢いロボットの作り方 24 2012/7/14
今後の知能ロボット研究 センサ・コンピュータ・モータは、さらに高度に多機能に
より高度な人工知能(AI)の搭載
技巧的な動きが可能(ダンスや、弦楽器の演奏など) 会話能力や自動的な学習能力も獲得 言葉を理解 常識を理解 感情を理解
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アカデミックロードマップ
夢ナビライブ東京 賢いロボットの作り方 27 2012/7/14
ロボット分野アカデミックロードマップ 株式会社 日本総合研究所、社団法人 日本ロボット学会、社団法人 人工知能学会、日本人間工学会 「ロボット分野に関するアカデミック・ロードマップ報告書」より
本日の講義内容 おわり
夢ナビライブ東京 賢いロボットの作り方 28 2012/7/14
2025年には、もっと賢いロボットが生活に 普及しているはず?!
医療、介護、重労働、危険な作業、災害などの 場面で活躍するロボットを想像してみましょう!
周囲の状況を認識し,自分で考えて行動するロボットのことを 知能ロボットといいます。
知能ロボットは賢さのレベルによって作り方が違います。 生物の脳をモデルにしたシステム(ニューラルネットワーク)で
作る方法を紹介しました!