【研究領域課題番号】18K04059 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

習熟度 / 視線情報 / 画像処理 / 医療機器操作 / 遠隔作業支援 / ネットワーク / 指運動 / ロボット / センシング / 医療機器

【研究成果の概要】

本研究では，センサ・ロボット・ICT技術を導入し，操作者の運動情報による作業熟練度の定量化と，遠隔作業支援システムを構築することで，医療機器操作の教授法を確立することを目的とした．人工呼吸器操作を対象とした手首部・指部・頭部の運動，視線の計測システムを構築し，被験者実験により，手首部角速度や加速度，視線移動量など習熟に伴い共通的な変化を示す特徴量と，指運動の連動性など個別の変化を示す特徴量があることを明らかにした．さらに，サーバクライアント構成をべースとしたシステムにより，映像音声通信と並行して，プロジェクタ，マニピュレータ，移動ロボット，カメラの遠隔操作を実現した．

【研究の社会的意義】

少子高齢化・医療機器の高度化の進む中，医療機器を扱う技術者のニーズは高く，その技術習得の効率化や技術の維持，技術者を支援する環境が重要となる．本研究では，これまで操作年数等で判断していた医療機器操作の熟練度を，操作者の動作から定量的にとらえることを目的とし，習熟に伴い共通的に変化する運動特徴量や個人個人で異なる変化を示す特徴量を明らかした．これにより，操作時の動作に基づく定量的で客観的な習熟の基準への基礎データを得た．また，災害時やコロナ対策での移動制限の状況にも対応可能な，遠隔地での医療機器操作を，映像音声とロボットで物理的・情報的に支援する遠隔作業支援システムを構築した．

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2018-04-01 - 2022-03-31

【配分額】4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)

【研究分野】知能機械学・機械システム

【研究領域課題番号】16F16739 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

スティフネス / センシング / 触覚フィードバック / 画像処理 / 視覚によるスティフネス計測 / スティフネスセンサ / ロボット

【研究成果の概要】

臨床現場では様々な手術によって内視鏡カメラが体内の臓器の観察などに用いられている．また手術の目的によっては患部に対して施術を行う必要があるものの，画像情報だけでは手術が困難な場合が存在する．そのような状況では触覚情報を術者に伝える必要があるものの，大きな装置が必要であったり，内視鏡カメラに加えて計測デバイスも人体に挿入する必要があり，負担が大きかった．それに対して，本研究の目的はカメラ画像のみによって，物体に触れたときの触覚情報を得るための技術開発を行うことである．特にこのような技術開発によってロボットの手先の先端が外部の物体に触れたときの機械的な特性を得ることを目的とする．これによって他のセンサを体内に入れずに，臓器の状態を知ることが可能となる．
これに関する従来研究では，ロボットの手先につけたバネの変位を画像から計測することで，物体のスティフネスを計算していた．しかしながら計算の制度が表面に触れるセンサの角度に依存することが分かった．そこで本研究では，新たに複数の片持梁を用い，異なる方向からの触診を可能にした．また片持梁を使うことで，センサが軽量化され，様々な商用カメラへの実装ができるようになった．このため，内視鏡のようなデバイスにおいても，画像情報を得られるだけでなく，物体のスティフネスが同時に計測できるようになるという利点がある．またこのセンサは電力などの外部装置が必要ないため，低コストで作成できるというメリットや，従来からある内視鏡のデバイスにそのまま使用できるセンサを開発した．

【研究種目】特別研究員奨励費

【研究期間】2016-11-07 - 2019-03-31

【配分額】2,200千円 (直接経費: 2,200千円)

【研究分野】知覚情報処理・知能ロボティクス

【研究領域課題番号】22680017 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

水中 / 画像処理 / コンピュータビジョン / 光の伝搬特性 / 光の屈折 / 光の減衰 / 3次元計測 / センシング

【研究成果の概要】

カメラ画像を用いたセンシング技術は,非接触で広範囲を同時に計測できることから幅広く用いられている.これまでの画像センシング技術は,主に空気中など光の伝播特性が一定の環境を取り扱うことが多かった.しかし,水中環境においては,光の屈折,光の減衰,光の遮断などの問題が生じるため,空気中のセンシング手法をそのまま使用することが難しい.そこで本研究では,これら光の伝播特性を考慮した水中センシング手法を構築した.

【研究種目】若手研究(A)

【研究期間】2010 - 2012

【配分額】25,220千円 (直接経費: 19,400千円、間接経費: 5,820千円)

【研究分野】知覚情報処理・知能ロボティクス

【研究領域課題番号】21700187 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ライフログ / センシング / 生体計測 / 画像処理 / ユーザインタフェース

【研究成果の概要】

本研究は、視線情報などの眼球運動から得られる情報を利用した、一人称視点の体験映像利用やインタラクション技術の拡張を目的として実施された。日常環境でのモバイル・ウェアラブル利用に適した撮像系を用い、画像処理技術を併用することで、視線情報から注視領域を推定し、注視対象の画像特徴量に基づいた検索を行なう、といった将来的に記憶想起支援につながるライフログアプリケーションが提案手法によって実現可能であることを示し、国際会議において研究成果の発表を行った。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2009 - 2010

【配分額】3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)

【研究分野】知覚情報処理・知能ロボティクス

【研究領域課題番号】20700184 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

全方位カメラ / 移動ロボット / センシング / 3次元計測 / 地図生成 / モデリング / 環境センシング / 単眼カメラ / 画像処理 / 環境モデリング / 特徴点追跡

【研究成果の概要】

ロボットが未知環境で自律的に活動するためには,ロボット自身が周囲環境を計測し,地図を生成する必要がある.そこで本研究では,全方位カメラを搭載した移動ロボットを用いて環境センシングを行う手法を提案する.提案手法では,周囲環境のセンシングを行うと同時に,移動ロボット自身の動きも推定する.実験結果より,提案手法の有効性を確認した.

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2008 - 2009

【配分額】4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)

【研究分野】知覚情報処理・知能ロボティクス

【研究領域課題番号】15700153 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

移動ロボット / 行動設計 / 観測戦略 / ナビゲーション / 視野明瞭化 / 動作計画 / センシング / 画像処理

【研究成果の概要】

本研究では,方向変化が可能な複数台の視覚センサを持つロボットに対して,複数観測戦略を導入することで環境認識の確実性を向上させたロボットの行動設計手法を提案する.具体的には,(1)観測精度の向上と(2)視界の明瞭さ向上を目的とする.
ここで,人間の目の可動範囲は限られているため,主にステレオ視のみで物体との位置関係を推定する.一方,ロボットの場合は可動範囲の制限がないため,(1-a)ステレオ観測(同じ物体を複数カメラで観測),(1-b)灯台式観測(別の物体をそれぞれのカメラで観測),(1-c)複合型観測((1-a)と(1-b)の組み合わせ)など同じ場所で環境認識を行う際においても,複数観測戦略を採ることができる.そこで,各方法の観測精度を向上させるとともに,状況に応じて観測戦略を切り替えることで,(1)を解決した.具体的には,環境中の目印となる物体の配置や個数などに応じて最適なロボットの移動経路・観測地点・観測戦略をそれぞれ計画する手法を構築した.ここでは,特にロボットのカメラの性能や移動性能に応じた行動設計方法を提案した.さらに,計画手法を改善することにより,行動設計に必要な計算時間を短縮した.
また,悪天候時にはカメラの保護ガラス面に水滴や泥が付着するなど,常に明瞭な視界が得られるわけではない.そこで,(2-a)同じシーンを観測中の複数カメラの情報融合,(2-b)カメラ方向を変化させることにより得た単体カメラからの時系列情報融合,によってそれぞれ(2)を解決した.具体的には,視差のあるステレオ画像について,ノイズが付着していない部分の情報を組み合わせることで明瞭な画像を生成する方法を構築した.また,移動物体が存在する状況においても視野明瞭化を行う手法を提案した.

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2003 - 2004

【配分額】3,600千円 (直接経費: 3,600千円)