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パートナーロボット資料集成
[コードNo.06NTS151]

■体裁/ B5判・644頁
■発行/ 2005年 12月 2日
(株)エヌ・ティー・エス
■定価/ 41,040円(税込価格)

 日本の得意分野であるロボット産業は、愛知万博や様々なロボットコンテストで見て取れるように驚くような進展を見せている。そんな最中、我国が抱える少子・高齢化、安全・安心、便利・ゆとりの課題解決のために、医療福祉、防災警備、生活など様々な分野で人と関わりながら稼動する“パートナーロボット”への期待が高まっている。
 本書ではパートナーロボット普及のための要素技術のうち、より快適に人とコミュニケーションを図りやすくするための技術として「対話」、「動作」、「形状」の最新の技術と、ロボットとの共生のためのインフラ技術として「安心・安全」、「法の整備」、「ココロ」を解説する。また、巻末には139体の国内外のロボット図鑑を収録している。

執筆者一覧(掲載順)
比留川博久(独)産業技術総合研究所知能システム研究部門 副研究部門長
武田一哉名古屋大学大学院情報科学研究科 教授
伊藤克亘名古屋大学大学院情報科学研究科 助教授
宮島千代美名古屋大学大学院情報科学研究科 助手
西野隆典名古屋大学情報メディア教育センター 助手
奥村明俊日本電気(株)メディア情報研究所 研究部長
浅野太(独)産業技術総合研究所情報技術研究部門メディアインタラクショングループグループリーダ
中村正規(株)アドバンスト・メディア開発本部応用技術開発部
広瀬啓吉東京大学大学院情報理工学系研究科 教授
矢頭隆沖電気工業(株) 研究開発本部
森山高明(株)アルカディア開発部 研究員
武野純一明治大学理工学部情報科学科 教授
松崎辰夫(株)ココロ動刻部動刻営業課 主任
島谷直志(株)ココロ製造部製造課 設計担当
小林宏東京理科大学工学部機械工学科 助教授
長谷和徳名古屋大学大学院工学研究科 助教授
永嶋史朗(株)富士通研究所ストレージ・インテリジェントシステム研究所自律システム研究部主任研究員
熊本水頼京都大学 名誉教授/(株)計算力学研究センター 顧問
稲葉雅幸東京大学大学院情報理工学系研究科 教授
池内克史東京大学大学院情報学環/生産技術研究所 教授
鈴木高宏東京大学大学院情報学環/生産技術研究所 助教授
大西和夫イーメックス(株) 専務取締役
井上雅博大阪大学産業科学研究所産業科学ナノテクノロジーセンター 助手
菅沼克昭大阪大学産業科学研究所 教授
宮下敬宏(株)国際電気通信基礎技術研究所知能ロボティクス研究所 上級研究員
石黒浩大阪大学大学院工学研究科 教授
金岡克弥立命館大学理工学部ロボティクス学科 講師
高本陽一(株)テムザック 代表取締役社長
前野隆司慶應義塾大学理工学部機械工学科 助教授
木山健大阪大学大学院工学研究科 特任助手
植田慶輔アクティブリンク(株) テクニカルディレクター
菅原雄介早稲田大学理工学術院 客員研究助手
高西淳夫早稲田大学理工学術院 教授
高橋智隆ロボ・ガレージ 代表/ロボットクリエイター
喜多俊之工業デザイナー/大阪芸術大学芸術学部 教授
松井龍哉フラワー・ロボティクス(株) 代表
杉本旭北九州市立大学国際環境工学部環境機械システム工学科 教授
土屋博史経済産業省産業機械課 技術担当課長補佐
小嶋秀樹(独)情報通信研究機構けいはんな情報通信融合研究センター 主任研究員
仲川こころ(独)情報通信研究機構けいはんな情報通信融合研究センター 専攻研究員
光吉俊二(株)エイ・ジー・アイ 代表取締役
月本洋東京電機大学工学部情報通信工学科 教授

詳細目次
序論次世代ロボットの産業化を目指して

1はじめに
1.1日本のロボット産業の現状
1.2ロボットの効用
2次世代ロボット開発の取り組み
2.1次世代第二次産業用ロボット
2.2第一次産業用ロボット
2.3第三次産業用ロボット
2.4家庭用ロボット
3次世代ロボットの産業化を目指して
3.1次世代ロボットの普及予想
3.2求められる取り組み
4おわりに
 
第1編パートナーロボットの普及要素

第1章対話

第1節音声認識
第1項高度な意志疎通能力を持つロボットの開発
1はじめに
2システム概要
2.1タスク
2.2ハードウェア
2.3対話シナリオ
2.4キャラクタ
3ソフトウェア
3.1対話管理
3.2応答生成
3.3音声認識
4むすび
 
第2項高精度な話し言葉認識技術
1はじめに
2スケーラブルな大語彙連続音声認識フレームワーク
2.1音響モデル
2.1.1MDL基準に基づく混合ガウス分布数削減
2.1.2ガウス分布の対角共分散行列の共有化
2.1.3ガウス分布木構造化に基づく高速計算
2.2言語モデル
2.3サーチ
2.4コンパクト化評価実験
2.4.1音響モデル
2.4.2言語モデル
2.4.3サーチ
2.4.4統合結果
3応用システム
3.1旅行会話向け自動通訳PDA
3.2携帯電話マニュアルの音声検索システム
3.3電話大語彙姓名認識システム
3.4コンタクトセンタ向け音声認識
3.5放送講演認識システム
4まとめ
 
第3項雑音の中でも指示認識
1はじめに
2アルゴリズム
2.1概要
2.2情報統合を用いた発話検出
2.3適応ビームフォーマを用いた音源分離
2.4音声認識とモデル適応
3ハードウェア
4HRP―2への実装
5まとめ
 
第4項不特定話者の自然発話を文章ベースで認識
1音声認識とは
2音声認識の基本的な仕組み
3ロボットが人の言葉を認識するために
4実環境での使用
5不特定話者の実現について
6これからの課題
 
第2節音声合成
第1項柔軟な音声合成
1はじめに
2ルールベース合成とコーパスベース合成
3HMMに基づく音声合成
4韻律的特徴の合成
5おわりに
 
第2項きれいな日本語の音声合成技術
1まえがき
2テキスト音声合成処理
2.1テキスト解析
2.1.1形態素解析
2.1.2アクセント結合
2.1.3係り受け解析
2.2韻律制御
2.3音声合成方式
2.3.1音声合成単位
2.3.2合成方式
3拡張機能
4製品バリエーション
5あとがき
 
第3項肉声を再現する音声合成技術
1はじめに
2文音声合成とフレーズ音声合成
3音声コーパス
4音声合成システムSpeeCAN
4.1テキスト解析
4.2探索
4.3音声単位の接続
5SpeeCANを用いた合成音声作成
5.1合成可能性の検討
5.2音声単位のチューニング
6さらなる肉声を目指して
 
第3節言語
言語・連想データベースのロボットへの応用
1まえがき
2連想・感性ネットワークと意識ネットワーク
3連想・感性ネットワークの構築とデータベース化
3.1連想語の発見、連想値そして感性値
3.2データベース化について
4ロボットへの応用と考察
5まとめ
 
第2章動作

第1節顔の動き
第1項人間に酷似したロボットの表情生成
1はじめに
2表情の重要性
3空気圧シリンダーのサーボ制御
4口の周りの動作
5目の周りの動作
6動作生成
7おわりに
 
第2項表情豊かな顔ロボット
1はじめに
2表情表出のメカニズム
3顔ロボット1号機の開発
3.1フレキシブルマイクロアクチュエータ:FMA
3.21号機の全体構成
3.3表情表出
4顔ロボット3号機の開発
4.1McKibben型人工筋肉
4.23号機のシステム構成
4.33号機の内部構造と表情表出
5ロボット受付嬢SAYA
5.1受付業務内容
5.2システム構成
5.3ロボット受付嬢の効果
6まとめと今後の課題
 
第3項会話に合わせた自然な表情
1はじめに
2顔表情ロボットの開発と感情表現について
2.1顔表情について
2.2口の開閉について
2.3目の表情について
3意識と感情表現の理論
4会話に合わせた自然な顔表情を実現するシステム
5まとめ
 
第2節四肢の動き
第1項遺伝的アルゴリズム手法を用いた自律歩行
1はじめに
2歩行モデルとGAの基本的利用
2.1三次元全身神経筋骨格モデル
2.2GAによる神経系パラメータの調整
2.3歩行シミュレーションにおけるGAの有用性
3GAの応用
3.1神経系構造の自律的獲得
3.2進化シミュレーション
3.3医療福祉応用
4おわりに
 
第2項ニューラルネットワークによる運動生成
1はじめに
2CPGモデル
2.1RNNモデル
2.2CPGモデル
3NP法
3.1摂動法
3.2NP法
4運動学習
5実機HOAPによる実証実験
6おわりに
 
第3項動物の2関節筋機能の工学的応用
1はじめに
2実効筋概念の導入
2.1下肢拮抗2関節筋について
2.2上肢拮抗2関節筋について
2.3実効筋概念の導入
3基礎的制御機能Animal Inspired Technology
3.1出力・出力方向制御
3.1.1動作筋電図学的解析
3.1.2拮抗2関節筋装備2関節リンク機構先端出力の力学的解析
3.1.3ロボット工学的解析
3.1.4拮抗筋群の協調活動を再現する神経回路網
3.2剛性制御
3.3軌道制御(力と変位の関係)
4ロボット工学的応用Animal Inspired Robot
4.1BiCCOM OKI―ARM
4.2BiCCOM OKI―LEG
5総括論議
5.1生体の運動解析に自由度の概念は適用できない
5.2ロボット工学領域
5.3ヒューマンシミュレーションモデル領域
5.4工業デザイン領域
5.5身体運動学関連領域、人類学領域、等々
6おわりに
 
第4項体幹に柔軟構造を備えた全身筋骨格ロボット
1はじめに
2脊柱構造の設計と実装
2.1縮みバネ型脊椎を持つモグラ規範型行動体
2.2体幹の可変剛性を利用した全身運動
2.3椎骨の弾性体連結駆動構造
2.4球面ジョイント型脊椎を持つ行動体
2.5空気圧人工筋による冗長駆動型脊椎体幹
3肋骨を利用するヒューマノイド「腱太」
4肩甲骨を備えたヒューマノイド「小太郎」
4.1復元力を持つ脊柱構造
4.2肩甲骨構造
4.3脚と筋ユニット
5おわりに
 
第5項全身を用いた人の舞踊動作の再現
1はじめに
2人の動きの取得
3動作の再現における問題
4タスクモデルに基づく動作再現の枠組み
5脚タスク認識
6脚タスクモデルによる脚軌道生成
7上半身タスク:留めと軌道生成
8全身バランス調整
9まとめ
 
第6項超柔軟ロボットシステムの開発
1はじめに
2超柔軟マニピュレータ
3メカトロニック人工食道
 
第7項ソフトアクチュエータの開発と応用
1はじめに
2イオン伝導アクチュエータ
2.1動作原理
2.2特徴
2.3生物運動模倣モデル
2.3.1変位速度の異なるデバイス
2.3.2多連結デバイス
2.3.3グリッパーデバイス
2.3.4多連結多足デバイス
2.3.5面アクチュエータ(人工皮膚)
2.3.6眼モデル
2.3.7ロボットハンド
2.3.8魚ロボット
2.4オートフォーカス
2.54方向素子
2.6マイクロ能動カテーテル(チューブ状素子)
2.7センサ機能
3導電性高分子アクチュエータ
3.1動作原理
3.2作動特性
3.3応用
3.3.1フィルム状アクチュエータ
3.3.2人工筋繊維
3.3.3平面状金属電極との複合構造体
4今後の開発
 
第3章形状

第1節質感
第1項人間そっくりの外観を持つロボット製作の概要
1はじめに
2人間そっくりということ
3設計手法
4内骨格の構造
5外装
6外装負荷とアクチュエータ選定
7まとめ
 
第2項柔らかい皮膚の開発
1はじめに
2柔らかい人工皮膚の材料と実装技術
2.1基材
2.2配線および電極
2.3センサ素子および回路部品の実装
 
第2節操作系
第1項マンマシンシナジーエフェクタ(人間機械相乗効果器)
1はじめに
2ロボット:人と環境とのインターフェース
2.1直接接続
2.2非力学的インターフェース(代替接続・遠隔接続)
2.3力学的インターフェース(並列接続)
2.4力学的インターフェース(直列接続)
3仮想パワーリミッタシステムによるマンマシンシナジーの実現
3.1非対称なパワー伝達
3.2マンマシンシナジー
4マンマシンシナジーエフェクタの開発
4.1パワーエフェクタ
4.2パワーフィンガー
5おわりに
 
第2項役立つロボットを目指して〜レスキューロボットT―52援竜について〜
1レスキューロボットの現状
2(株)テムザックの取り組み
3援竜の特徴
4消防救助隊との合同訓練
5T―52援竜スペック
援竜本体
6(株)テムザックについて
7発明の内容
8開発の経緯
9まとめ
 
第3項遠隔操作によるヒトの手の器用な動作の再現
1はじめに
2把持と動作の分類
3ハプティックデバイス
3.1道具媒介型
3.2対象指向型
3.3エグゾスケルトン型
4スレーブロボットハンド
4.1アクチュエータ内蔵型ロボットハンド
4.2アクチュエータ外部設置型ロボットハンド
5おわりに
 
第4項操作性の優れたパワーアシストスーツの開発を目指して
1はじめに
2パワーアシストスーツの開発
3ロバスト正則化問題と可解条件
4同時最適化設計
4.1アルゴリズム
4.1.1問題設定
4.1.2拡張された線形化法
4.2基本的な数値例
5パワーアシストスーツの展望
6おわりに
 
第5項搭乗型歩行ロボットのメカニズムと制御
1はじめに
2基本設計
3歩行制御法
3.1歩行パターンの生成
3.2仮想コンプライアンス制御
4自重支持トルク低減機構
5階段昇降
6おわりに
 
第3節ロボットデザイン
第1項これからのロボットデザインのあり方
1ロボット開発とデザイン
1.1ロボット開発
1.2ロボットデザイン
1.3ロボット実用化とデザイン
2実機製作例
2.1クロイノのコンセプト
2.2SHIN―Walkとは
2.3フレームの構造
2.4クロイノのデザイン要素の解説
2.5軸配置
2.6モーションデザイン
3おわりに
 
第2項人と暮らすロボットのデザイン
第3項ロボットデザインの役割と方法
1はじめに
2プロジェクト背景の変遷
3ロボットデザイン
3.1新たなデザイン分野と複雑さ
3.2デザインは「計画と設計」
4フレームデザインと意匠デザイン
5デザイナーのかかわり「Pull型手法」の特徴
6形態とメカニズムとシステムの関係
7設計プロセス
8マネキン型ロボットに見る設計プロセス
8.1戦略目標の設定
8.1.1研究開発の目的・背景・現状
8.1.2研究開発の特徴など
8.1.3新規性(従来品との比較、従来にない新しい開発要素など)
8.1.4優秀性(従来品と比較して優れる点、便利になる点など)
8.1.5生産用プロトタイプの計画.
8.1.6市場性(市場動向、製品化)
9まとめ
 
第2編人間とロボットの共存

第1章安心・安全
安全の現状とサービスロボットの安全認証技術
1はじめに
2日本の安全概念
3安全におけるグローバルな責任原則
4欧州における安全認証システムとその有利性
5日本における免責システムの可能性
6State of the artの責任原則とリスクアセスメント
7ISO12100とサービスロボットの安全確保
7.1規格の階層構造の意味
7.2愛知万博(愛・地球博)の安全ガイドライン
7.3事前の安全責任と事後の補償責任
8次世代ロボットの安全技術上の問題点
9おわりに
 
第2章法の整備
人間とロボットが共存する社会に向けた環境整備
1はじめに
2ロボット産業を巡る経済社会環境
2.1ロボットとは何か
2.2新産業となりうる基本要素の具備
2.3ロボット産業を支える日本の「ものづくり」基盤産業の存在
2.4少子高齢化社会と労働力不足の顕在化
3サービスロボットの現状と政策
3.1日本のサービスロボット産業の現状
3.2日本のサービスロボット産業の特徴
3.3日本のこれまでのロボット政策―供給側から需要側への展開―
4サービスロボットの今後の展望と政府の役割
4.1サービスロボットの今後の展望
4.2サービスロボットの市場環境整備における政府の役割
5おわりに
 
第3章ココロ
第1項ロボットの心の作り方
1はじめに
2ロボットの心についての従来の研究
3従来のヒトの「心」のモデル
4自律分散的「無意識」
5受動的「意識」
6自律分散的「無意識」と受動的「意識」を持つロボット
7おわりに
 
第2項心を感じさせるロボットには何が必要か
1はじめに
2子どもが心を見つける時
3注意と情動をつなげるロボット
3.1子ども型ロボットInfanoid
3.2ぬいぐるみロボットKeepon
3.3注意と情動をつなげるメカニズム
4子どもとのインタラクション
4.1Infanoidとのインタラクション
4.2Keeponとのインタラクション
5おわりに
 
第3項ロボットの感情認識から「ココロ」「自我の創発」まで
概要
1まえがき
2心・感受性
2.1ロボットコミュニケーションにおける音声認識の問題
2.2問題の解決手段
3感情認識
3.1音声からの感情認識
3.2人間同士の感情認識
3.3音声からの感情認識・第一世代
3.4音声からの感情認識・第二世代
3.4.1F0と感情の関係
3.4.2確率モデルによる感情認識
3.4.3ニューラルネットワークでの感情認識
3.4.4第二世代の特徴
3.4.5感情認識の課題
3.4.6感情認識の位置
3.4.7感情認識の展開
3.5感情認識の判断要素
3.6音声資料
3.7第二世代の感情認識と人間の認識比較
3.7.1第一世代の感情認識との比較
3.7.2感情別認識率特性
3.8感情認識のロボットへの応用
3.9感情認識の問題点・人間の不確実性
4ロボットに必要な心理系技術(PST)による不確実性回避(心理学仮説の利用)の構想
4.1感情判定ロジックの心理補正
4.2PSTでの心理補正と人間の「揺らぎ」
4.3PS⇔D振動(Move)原理による揺らぎの検知
PS⇔D振動(Move)原理の心理特性
4.4ビオングリッド
4.5PS⇔D振動(Move)原理とグリッドによる自我の可能性
4.6脳科学とPS⇔D振動の類似性
4.7無意識からくる深層と感情の関係
5ロボットの仮想自我(仮説)
5.1自我に必要な情動の創発
5.1.1自律情動ジェネレータ
5.1.2感情の共鳴と情動の創発
5.1.3創発の原点
5.1.4創発の想定(「無」から「有」は実在するのか)
5.2超自我制御(理性による抑制)
5.2.1超自我の自律情動ジェネレータへの影響の仕方
5.2.2仮説実証のための手段
6ロボットの「ココロ」の考察
6.1人間の不確実性の問題
6.2問題の克服
6.3ロボットの「ココロ」
6.4「ココロ」の構築手法
7今後の課題
8むすび
 
第4項ロボットに想像力を―ロボットの自律的言語理解を目指して―
1はじめに
2人間の言語理解について―理解の二重性―
2.1言葉は主観的存在である
2.2意味の理解の二重性
2.3想像可能性と記号操作性について
3仮想的身体運動としての想像
4身体性構造・身体性人工知能・身体運動意味論
4.1身体性構造・身体性人工知能
4.2身体運動意味論
4.3記号表現と記号内容の結合
5ロボットが抽象的な言葉を自律的に理解するには
5.1抽象的な言葉はメタファーを通してイメージに結合される
5.2メタファーの基本領域の形式と構造
5.3応用領域への組み合わせ的投射
6おわりに
 
第5項スキンシップコミュニケーションにおける皮膚センサ
1はじめに
2全身触覚を持つ人型ロボット
3ロボットが全身触覚を持つことで実現できる人とのコミュニケーション
4おわりに
 
第3編「現代ロボット図鑑」(掲載順)

 2325-RX
 AHRA
 AIBO ERS-311B
 AIBO ERS-7M3
 ApriAlpha V3
 ApriAttenda
 ASIMO
 ASKA
 BabyBot
 Be-3D
 BN-1 わがままカプリロ
 BN-7
 BN-8
 CONCERO
 Cyclops
 EMIEW
 EMUL
 FRIGO-D
 FRIGO-R
 H7
 Hallucigenia 01
 HIRO
 HOAP-1
 HOAP-2
 HOAP-3
 HOSPI
 HRP-2 JSK
 HRP-2 W
 HRP-2 プロメテ
 HRP-3 プロトタイプ
 HSWR-05
 HUBO
 i-foot
 iHs02
 iHs04
 IMR-Type1
 ISSAC
 2
 J4
 KHR-1
 KOHARO
 KOZOH-・
 LAND WALKER
 MAHRU
 MANOI
 MHI MARS-A
 MHI MARS-i
 MHI MARS-T
 mi-ro
 MOIRA2
 M-TRAN・
 MUBOT
 Palette
 PaPeRo
 PAR 04R
 PBDR
 QRIO
 Repliee Q1 expo
 RoboNova-1
 Robovie-IIS
 Robovie-M Ver.2
 Robovie-R Ver.2
 SAYA
 Speecys-FC
 SuiPPi
 T-52 援竜
 T63 アルテミス
 T73S 番竜
 TMSUK04
 UMRS-NBCT
 
 UT-μ2
 VisiON NEXTA
 WABIAN-2
 wakamaru
 WL-16RII
 WOODY-1
 アクトロイド
 アスタリスク
 アルファ
 インタアニマル
 インファノイド
 ウォールウォーカー
 エコノビークル
 エノン
 踊る!和ボット
 ガードロボD1
 ガードロボi
 カーフィー
 カーフィーレディー
 着せ替えロボット
 キタサップ2号
 キーポン
 金の鯱ロボット
 クーパー
 クリス
 クロイノ
 小太郎
 サイバーアシスト・マイスター・ロボット
 サッカーロボット
 次世代インテリジェント車いす
 新歩
 スタディアス
 スバルロボハイターRS1
 スバルロボハイターT1
 スマートパル
 セコムロボットX
 セラフィ
 だがね
 チャリべえ
 鉄犬
 ドクターインパクト
 ながら-3
 ヌーボー
 ネオン
 バイオロイド
 ハイパーロボット
 はじめロボット
 バッティングロボット
 パロ
 ハローキティロボ
 パワーエフェクタ
 ピノ
 ピルクス・アール
 ボクサー
 マグダン
 マッスルスーツ
 マロン・ワン
 みゅーたん
 妙手
 ムジロー
 ムラタセイサク君
 メカロボ
 ももっち
 モルフ 3
 ゆき太郎
 よりそいifbot
 リモートブレインロボット
 ロボフィー VS-1
 ロボリア
 

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