愛知工科大学 工学部

電子制御・ロボット工学科 舘山研究室

Lab. 電子制御・ロボット工学科 舘山研究室

「学修するロボット」が未来を変える 電子制御・ロボット工学科 舘山研究室

人工知能を搭載し、自分で考え、行動するロボットが世のなかに広がっていく。
その最前線にある「強化学習型人工知能」を使ったロボットの研究を行っています。

舘山先生

舘山先生からの問題

本研究室では、人工知能をつかって、いかにしてロボットに難しい動作をさせるかを主な研究テーマとしていますが、どのような手段で実現しようとしていると思いますか?
  • 難しい動作を行う高度なプログラムを人間が開発する

  • ロボットに自身の動き方を学習・練習させる

正解は、②の「ロボットに自身の動き方を学習・練習させる」です。
人工知能のつくり方はさまざまですが、私たちは、「機械学習」という研究分野、特に「強化学習」という手法を導入した人工知能に実際にいろいろな行動をしてもらい、良い結果を自分で導き出し、それを覚えて次に活かしてもらうという、まるで人間が学習するかのように、ロボット自身がプログラムを成長させる研究を行っています。
この「強化学習」は、人間と同じ行動をとることが重要な目的ではなく、人間が想像しないような「結果」を生み出す可能性もある、非常に魅力的な研究となります。

「学習するロボット」の研究事例

私の研究室では、「強化学習」や「ニューラルネットワーク」などをはじめとする、人工知能分野の一つである「機械学習」という技術を応用して「人間のように学習し、賢く成長していくロボット」の実現を目指して研究に取り組んでいます。
ロボットが自分自身の判断で試行錯誤を行い、自身の動き方を学習できるようになれば、今までにできなかった複雑で難しい動作をさせることができる可能性があります。
例えば人間もスポーツが上手くなりたい場合、言葉で教えてもらうだけではダメで、自分自身で練習を繰り返すことではじめて上達します。それと同じしくみをコンピュータを使って実現しようとしています。
最近は、このような学習機能を搭載した複数の小型移動ロボットと飛行体(ドローン) を組みあわせ、災害時に空からドローンがカメラを使い、地上の小型移動ロボットの場所を把握し進路を指示したり、空からアクセスできないエリアを小型移動ロボットが効率的に探索したりと、空と陸からおたがいの位置関係や悪路の状況、目標物の検知などを相互に補いあいながら救助活動を遂行できる、低コストで導入可能なレスキューロボットの開発などを目指しています。

今後、たくさんのロボットが、人間の指示なしで被災者を助ける姿を想像すると、まるでロボット映画のような光景だと思いませんか?(笑)。
そんな、未来がもうすぐやってくる。そんな夢のある研究でもあります。

Oculus Lift(VR グラス)

MOVERIO(AR グラス)

地上の小型移動ロボット。スマートフォンを搭載し、インターネット経由で現場の画像データを送信できるようにしています。

Oculus Rift(VRグラス)を顔に装着、板宮先生の目には、画面に表示されているバーチャルな世界が広がっている。

ドローンを活用することで、空からの映像を受け取り、地上の小型移動ロボットと連携し、自動的に障害などを乗り越えられるシステムを研究しています。

この研究の目指す所は?

現在は、市販のドローンをつかったり、2輪のタイヤで走行する小型ロボットを使って研究を行っていますが、災害の現場によっては、多足歩行のロボットやキャタピラタイプのロボット、専用のドローンなど、状況に応じたハード面の研究も必要になっていきます。AUT が行っているロボット研究から得た知識や経験を、学生とともにブラッシュアップすることで、より良い研究内容となっていくと自負しております。
行く末は、人間のように二足歩行でさまざまな振る舞いを行うロボットも研究したいと考えています。

人工知能の機械学習技術は、さまざまな分野の産業に応用されています。
とくに、金融などの市場予測やインターネットの情報技術に利用されたことが近年の活用の背景にあり、株式取引やSNS などの「知り合いですか?」と表示されるような、データマイニングによるIT システムなどに多く活用されています。
また、スマートフォンの音声認識による、検索補助機能なども機械学習の賜物といえるでしょう。
将来的には、感情を理解し人間と会話できるロボットを世に生み出すための重要な研究といえます。
この研究室では、主にロボットの制御や工場作業のスケジューリングなどに応用していますが、応用研究と同時に機械学習アルゴリズムの基礎研究も行っておりますので、さまざまな分野に応用できる汎用的な技術の開発も目指しています。

学生へのメッセージ

「人工知能」という言葉は、みなさん一度は聞いたことがあるかと思います。
現代において、機械学習を用いたロボット制御(学習して賢くなるロボット)、機械学習アルゴリズムの研究は、ますます必要とされています。
私の研究室では、学習型ロボットのハードウェア(ロボットの機構や電子回路の設計など)とソフトウェア(人工知能アルゴリズム、シミュレータの開発など)の両分野の研究が学べますので、ロボットをつくってみたいという方にとっても、プログラムなどのソフトウエアに興味がある方にとっても、やりがいのある研究です。
ロボットを実際につくってみるとわかると思いますが、ロボットにさせたい動作が複雑であるほど、人間の思い通りにロボットを動かすことは難しくなります。だからこそ研究のやりがいがあり、おもしろいのです。

とにかくいろいろなことにチャレンジして、将来やりたいことを見つけてもらいたいと思います。

モノづくりに興味がある人は、失敗を恐れずにとにかくつくってみてください。
失敗からもいろいろなことが学べると思いますし、やりたいことが見つかれば、勉強も楽しくなると思います。
ぜひ、AUT で一緒に研究しましょう!

Leap Motion Controller

Leap Motion Controller

Leap Motion Controller などの、最新のセンサ技術も学生と学び、あらたなロボットの活用の研究を行っています。

舘山 武史 教授 プロフィール

舘山先生

舘山 武史 教授(工学)
工学部 電子制御・ロボット工学科

【専門】

知能ロボット/ 機械学習/ 離散・連続混合システム

【経歴】
  • 1998年4月~1999年3月
    株式会社日立製作所 電子デバイス事業部 生産技術部
  • 2000年10月~2005年3月
    東京都立大学大学院工学研究科 助手
  • 2005年4月~2013年3月
    首都大学東京大学院システムデザイン研究科 助教
  • 2006年4月~2010年3月
    東京都立産業技術高等専門学校機械工学コース 非常勤講師(兼任)
  • 2010年10月~2012年3月
    産業技術総合研究所サービス工学研究センター 外来研究員(兼任)
  • 2012年4月~2013年3月
    東京都市大学工学部機械工学科 非常勤講師(兼任)
【好きなこと】

野球(プレーおよび観戦)、ドライブ、車いじり、音楽鑑賞などが趣味です。
以前は草野球チームに所属して草野球を楽しんだりしていましたが、最近は忙しくなかなか趣味の時間がとれなくなっています。1 歳の子供を世話しながら協力してくれる妻には感謝しています。

舘山先生

研究のやりがいとは?

自分がつくったプログラムによって、ロボットがまるで生き物のように動作を学習して賢くなるのを見ているとうれしくなります。
また、今後のロボット技術の発展のために人工知能技術は必要不可欠ですので、とてもやりがいのある研究だと思います。
最近は、実ロボットに人工知能を実装することにチャレンジしています。私自身の研究はこれまでソフトウェア中心でしたが、本学の学生は機構や電子回路設計などのハードに強い学生が多いので、さまざまな得意分野を持った学生と協力し、一体になってロボットを開発していくことはとても楽しいです。

荒川先生

産官学連携の実績は?

機械学習技術を産業に応用する研究を、企業の方と共同して行ったことがあります。 例えば、遺伝アルゴリズムを用いた工場の設備のレイアウト最適化やニューラルネットワークを用いたお客様の顧客満足度予測などがあります。 人工知能や機械学習技術は、ロボット以外にもいろいろ応用できるんですよ。

舘山先生

舘山研究室ではどんなことが身につきますか?

学生の希望や得意分野に応じて、ハードウェアとソフトウェアの両分野の研究テーマを設定しています。 実際のモノづくりでは、ハードとソフトの両方が必要ですので、得意分野のスキルをさらに高めるとともに、他テーマの研究をしている学生との協力や議論を通して実践的なモノづくりの能力を身につけてもらえたらと思います。

荒川先生

今後の夢は何ですか?

これからは国内外共にロボット産業がますます発展していくと思いますが、人工知能はロボットを制御するための重要な要素の一つであると思います。 本研究室で開発した人工知能技術が、世界のロボット産業の発展に少しでも貢献できればと思います。


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