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設計技術シリーズ

ロボットセンサフュージョンの基礎と分析手法
~センサ情報の高効率な統合処理~

著者: 渡邊 睦 (鹿児島大学)
定価: 4,950円(本体4,500円+税)
判型: A5
ページ数: 271 ページ
ISBN: 978-4-904774-96-0
発売日: 2021/4/20

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【目次】

第1章 センサフュージョンの基盤

  1. 1-1 センサ研究開発の状況
  2. 1-2 センサフュージョンの位置付け
  3. 1-3 センサフュージョンの分類
  4. 1-4 センサフュージョンの分類に基づく具体例
  5. 1-5 ヒトの感覚情報統合メカニズム

第2章 基礎的なセンサの種類と原理

  1. 2-1 光センサ,イメージセンサ,赤外線・紫外線センサ
    1. 2-1-1 イメージセンサの発展
    2. 2-1-2 赤外線センサ・紫外線センサの原理
    3. 2-1-3 イメージセンサ・赤外線センサ・紫外線センサの用途
    4. 2-1-4 ヒトの視覚機構
  2. 2-2 音波・超音波センサ
    1. 2-2-1 可聴域の音波センサ
    2. 2-2-2 マイクロフォンの発展
    3. 2-2-3 超音波センサ(Ultrasonic Sensor)
    4. 2-2-4 音波センサの用途
    5. 2-2-5 ヒトの聴覚機構
  3. 2-3 圧力・歪・振動センサ
    1. 2-3-1 圧力センサ(Pressure Sensor)
    2. 2-3-2 歪センサ(Strain Sensor)
    3. 2-3-3 振動センサ(Vibration Sensor)
    4. 2-3-4 圧力・歪・振動センサの用途
    5. 2-3-5 ヒトの触覚機構
  4. 2-4 温度・湿度センサ
    1. 2-4-1 温度センサ(Temperature Sensor)
    2. 2-4-2 湿度センサ(Humidity Sensor)
    3. 2-4-3 温度・湿度センサの用途
    4. 2-4-4 ヒトの温度・湿度受容機構
  5. 2-5 イオンセンサ・バイオセンサ
    1. 2-5-1 イオンセンサ(Ion Sensor)
    2. 2-5-2 バイオセンサ(BioSensor)
    3. 2-5-3 イオンセンサ・バイオセンサの用途
    4. 2-5-4 ヒトの味覚受容機構
  6. 2-6 ガスセンサ(Gas Sensor)
    1. 2-6-1 ガスセンサの分類
    2. 2-6-2 ガスセンサの用途
    3. 2-6-3 ヒトの嗅覚受容機構
  7. 2-7 磁気センサ(Magnetic Sensor)
    1. 2-7-1 磁気センサの種類
    2. 2-7-2 磁気センサの用途
    3. 2-7-3 ヒトの磁気受容機構
  8. 2-8 位置・速度・加速度センサ
    1. 2-8-1 位置センサ(Position Sensor)
    2. 2-8-2 速度センサ(Speed Sensor)
    3. 2-8-3 加速度センサ(Acceleration Sensor)
    4. 2-8-4 位置・速度・加速度センサの用途
    5. 2-8-5 ヒトの平衡感覚機構

第3章 知能化システムに利用されるセンサ

  1. 3-1 知能ロボットのセンサ
  2. 3-2 マルチコプターのセンサ
  3. 3-3 クルマのセンサ

第4章 センサフュージョンにおける情報処理手法

  1. 4-1 前処理
    1. 4-1-1 標本化・量子化
    2. 4-1-2 ノイズ除去(Noise Reduction)
    3. 4-1-3 データ補間・内挿(Data Interpolation)
  2. 4-2 センサデータ相互の関係解析
    1. 4-2-1 因子分析(Factor Analysis)
    2. 4-2-2 主成分分析(Principal Correlation Analysis)
    3. 4-2-3 クラスタ分析(Cluster Analysis)
    4. 4-2-4 回帰分析(Regression Analysis)
    5. 4-2-5 分散分析(Variance Analysis)
    6. 4-2-6 判別分析(Discriminant Analysis)
    7. 4-2-7 数量化理論(Quantification Theory)
    8. 4-2-8 正準相関分析(Canonical Correlation Analysis)
  3. 4-3 統計的推論
  4. 4-4 時系列信号のフィルタリング
    1. 4-4-1 カルマンフィルタ
    2. 4-4-2 パーティクル(粒子)フィルタ
  5. 4-5 幾何学的データ統合
  6. 4-6 不確実な情報の統合
    1. 4-6-1 確信度
    2. 4-6-2 ファジィ論理
    3. 4-6-3 ベイジアンネットワーク
    4. 4-6-4 Dempster-Shafer 理論
  7. 4-7 機械学習
    1. 4-7-1 教師有り学習
      1. 4-7-1-1 部分空間法
      2. 4-7-1-2 サポートベクターマシン
      3. 4-7-1-3 アンサンブル学習
    2. 4-7-2 教師無し学習
      1. 4-7-2-1 ベクトル量子化
      2. 4-7-2-2 自己組織化マップ
    3. 4-7-3 強化学習(Reinforcement Learning)
    4. 4-7-4 深層学習
      1. 4-7-4-1 教師有り深層学習
      2. 4-7-4-2 教師無し深層学習
      3. 4-7-4-3 深層強化学習
      4. 4-7-4-4 深層学習の実装

第5章 ロボットの機能とセンサフュージョン

  1. 5-1 ロボットの歴史
  2. 5-2 自律作業ロボットの機能とセンサフュージョン
    1. 5-2-1 作業対象物の検出・位置姿勢測定
    2. 5-2-2 軌道計算、到達
    3. 5-2-3 把持、作業
    4. 5-2-4 作業完了の判定
  3. 5-3 自律移動ロボットの機能とセンサフュージョン
    1. 5-3-1 自己位置推定・環境地図作成
    2. 5-3-2 障害物検出・回避
    3. 5-3-3 目的地までの径路策定・追従
  4. 5-4 知能ロボットの制御構造
  5. 5-5 研究事例
    1. 5-5-1 人物追跡移動ロボット
    2. 5-5-2 分散協調型個人認証に基づくロボットコミュニケーション
    3. 5-5-3 複数移動ロボットの協調による物体の把持・運搬
    4. 5-5-4 複数ドローンの協調による広域環境モニタリング
    5. 5-5-5 物体認識結果の逐次統合による環境構造自動構築

第6章 ロボットセンサフュージョンの今後と夢

  1. 6-1 センサの高度化による五感ロボットの研究開発
  2. 6-2 ノンバーバル情報の統合解析による高度コミュニケーションロボットの研究開発
  3. 6-3 深層学習によるアテンション機能を有するロボットの研究開発
  4. 6-4 連合型の異種センサフュージョンシステムによる人工意識を有するロボットの研究開発

【参考文献】

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  • 濱田未来,福添孝明,渡邊睦,"動作・表情解析による人物内部状態推定の研究",情報処理学会研究報告コンピュータビジョンとイメージメディア(CVIM),Vol.2007-CVIM-158,pp.77-84,(2007)
  • 有馬拓也, 鹿嶋雅之,佐藤公則,渡邊睦,"挙動認識に基づく人物内部状態推定( 寒暖) に関する研究",電子情報通信学会研究報告 パターン認識・メディア理解(PRMU),Vol.109,No.470,pp.1-6 (2010)
  • 山口莞爾,鹿嶋雅之,福元伸也,佐藤公則,渡邊睦,"内部状態自動推定のための深層学習に基づく挙動認識に関する研究",信学技報,パターン認識・メディア理解研究会(PRMU 2017),vol.116,no.461,PRMU2016-177,pp.143-148 (2017)
  • 山口莞爾,鹿嶋雅之,福元伸也,佐藤公則,渡邊睦,"時系列深層学習に基づく緊張状態自動推定に関する研究",信学技報,パターン認識・メディア理解研究会(PRMU 2017),vol.117,no.238,PRMU2017-64,pp.7-12 (2017)
  • Marvin Minsky,安西佑一郎 訳「心の社会」,産業図書 (1990)
  • Marvin Minsky,竹林洋一 訳「ミンスキー博士の脳の探検―常識・感情・自己とは」,共立出版 (2009)
  • 芋坂直行「意識とは何か」,岩波科学技術ライブラリ,岩波書店 (1996)
  • 芋坂直行 編「意識の認知科学」,認知科学の探求,共立出版 (2000)
  • Colin McGinn,石川幹人,五十嵐靖博 訳「意識の<神秘>は解明できるか」,青土社 (2001)
  • 下條信輔「< 意識> とは何だろうか 脳の来歴 知覚の錯誤」, 講談社現代新書,講談社 (1999)
  • 天外伺朗,茂木健一郎「意識は科学で解き明かせるか」,BLUE BACKS, 講談社 (2000)
  • Christof Koch, 土谷尚嗣 , 金井良太 訳「意識の探求-神経科学からのアプローチ( 上)(下)」,岩波書店 (2006)
  • Daniel C. Dennett, 山口 泰司 訳「解明される意識」,青土社 (1997)
  • Roger Penrose,林一 訳「皇帝の新しい心」,みすず書房 (1994)
  • 柴田正良「ロボットの心 7つの哲学物語」,講談社現代新書,講談社 (2001)
  • S.J.Russell, P.Norvig, 古川康一 訳 「エージェントアプローチ人口知能 第2版」,共立出版 (2008)
  • James J.Bibson,古崎敬,古崎愛子,辻敬一郎,村瀬旻 訳 「生態学的視覚論―ヒトの知覚世界を探る」,サイエンス社 (1985)
  • 佐々木正人「アフォーダンス- 新しい認知の理論」,岩波科学技術ライブラリ,岩波書店 (1994)
  • Eleanor J.Gibson, 佐々木正人,高橋綾 訳「アフォーダンスの発見」,岩波書店 (2006)
  • 岡田美智男,三嶋博之,佐々木正人 編「身体性とコンピュータ」,共立出版 (2000)
  • Norbert Wiener, 池原止戈夫 訳「サイバネティックス―動物と機械における制御と通信」,岩波書店 (1962)
  • 森下巖「サイバネティクス」,現代統計数理シリーズ9,森北出版 (1977)
  • 大島正光「バイオニクスとは何か―生体機能と工学の融合」,NHK ブックス,日本放送出版協会 (1971)
  • 多賀巌太郎「脳と身体の動的デザイン 運動・知覚の非線形力学と発達」,金子書房 (2002)
  • 樋渡涓二「生体のシミュレーション技術」,講談社 (1973)
  • 角田忠信「日本人の脳-脳の働きと東西の文化」,大修館書店 (1978)
  • Philip K. Dick,友枝康子訳「流れよ我が涙、と警官は言った」,サンリオSF文庫,サンリオ (1981)
  • Philip K. Dick,飯田隆昭訳「暗闇のスキャナー」,サンリオSF 文庫,サンリオ (1980)
  • Philip K. Dick,大瀧啓裕訳「ヴァリス」,サンリオSF 文庫,サンリオ (1982)

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