ロボットにおける自己身体の順逆モデルを 再利用した他者 ... - 奥乃研究室

RJ2008J04を 付 加 した 予 測 器 として 構 成 される. 複 数 の 時 系 列入 力 を 力 学 構 造 ( 固 定 点 や 周 期 アトラクタ 等 )としてコード 化 する( 分 散 表 現 ).この 各 アトラクタの構 造 はPBの 値 に 自 己 組 織 化 される.さらに 未 使 用 PBを 利 用 することで, 既 学 習 アトラクタを 汎 化 した 新規 パターンを 生 成 することができる.また 外 部 の 動的 対 象 は, 観 察 個 体 モデルの 入 出 力 に 変 換 モジュールを 加 えることでモデル 化 する.この 変 換 モジュールには 複 数 の 三 層 のニューラルネットを 用 い,Mixture of Expert 法 [6]で 学 習 する 構 造 とした( 局 所 表現 ).この 変 換 モジュールには, 原 理 上 RNNPBのような 分 散 表 現 を 利 用 することも 可 能 であるが,ここでは 便 宜 上 このような 構 造 とした.実 験 で 用 いたRNNPBのサイズは 入 出 力 層 7, 中 間層 35,コンテキスト 層 10,PB 層 2である. 変 換 モジュールは 入 出 力 層 4, 中 間 層 4であり, 入 出 力 それぞれに8 個 用 意 する.Figure 1I oTranslationImodules s(Layered NN)Forward-InverseModel(RNNPB)I sI oVisual outputPBVisual inputProposed Model for Translating Viewpoints・・・・・・3.2 ロボットシステムと 実 験 環 境実 装 ロボットとして ATR 製 のヒューマノイドロボット Robovie-IIs [7]を 用 いた. 上 面 を 赤 青 の 2 色 に色 分 けした 箱 型 の 物 体 を 対 象 として,ロボット( 幼児 )- 実 験 者 ( 親 )との 三 項 関 係 を 構 築 し, 模 倣 インタラクションを 行 った.ロボットの 入 力 データは,カメラ 画 像 ( 物 体 各 色のカメラ 内 での 重 心 座 標 )4 次 元 とモータ 関 節 角 度 3次 元 である.これらを 正 規 化 しサンプリングレート800 [ms/step]で 入 力 した.4. 模 倣 発 達 モデル提 案 する 模 倣 発 達 のモデルは, 4つのフェーズから構 成 される(Fig. 2 参 照 ).フェーズ1: 観 察 個 体 の 順 逆 モデル 学 習事 前 に 与 えた 複 数 物 体 操 作 動 作 をロボットに 生 成させ,その 際 の 視 覚 , 関 節 角 データを 収 集 する(バブリング). 周 修 データによりRNNPBを 学 習 する.フェーズ2: 変 換 モジュール 群 の 学 習フェーズ1 終 了 後 ,ロボットに 適 当 な 動 作 を 生 成 させる. 人 間 がロボットからみて0°,90°,180°,270°の4 方 向 に 立 ち, 生 成 されたロボット 動 作 を 模倣 する( 親 による 幼 児 の 模 倣 ).この 模 倣 情 報 を 用いて8 組 の 変 換 モジュールをMixture of Experts 法 で学 習 する.この 際 のPB 値 はロボットが 生 成 した 際 のPB 値 と 同 一 とする(つまり 幼 児 は 親 の 行 為 が“ 模 倣 ”であると 意 識 している).フェーズ3: 変 換 モジュールの 同 定フェーズ2 と 同 様 に,4 種 類 の 位 置 で 人 間 が 模 倣 する 動 作 をロボットが 観 察 しデータを 取 得 する.このデータについて, 予 測 誤 差 が 最 小 となる 変 換 モジュールを 選 択 する( 人 間 の 視 点 位 置 の 同 定 ).フェーズ4: 模 倣 動 作 の 生 成フェーズ3 で 選 択 された 変 換 モジュールを 使 用 し,人 間 から 提 示 された 動 作 に 対 応 するPB 値 を 計 算 する.得 られたPB 値 を 順 モデルRNNPB に 入 力 することで, 模 倣 動 作 を 生 成 する( 幼 児 による 親 の 模 倣 ).Figure 2Proposed Process of Imitation Developmentこれらのフェーズは 便 宜 的 に 分 けているものであり, 本 来 その 境 界 線 は 明 確 ではない.バブリングによる 自 己 身 体 の 順 逆 モデル 学 習 , 変 換 モジュールの学 習 , 模 倣 学 習 は 並 列 に 実 行 することも 可 能 である.このモデルのポイントは, 幼 児 と 親 が 互 いに“ 真 似の 仕 合 ”を 行 うだけで, 幼 児 が 他 者 視 点 の 獲 得 ( 自身 の 順 逆 モデルの 再 利 用 )を 実 現 できるというプロセスにある.5. ロボットによる 評 価 実 験5.1 模 倣 実 験5.1.1 実 験 条 件用 いる 操 作 は, 以 下 の4 種 類 である. 操 作 1: 左 から 右への 平 行 移 動 , 操 作 2: 右 端 を 押 す 左 回 転 , 操 作 3: 手前 から 奥 への 平 行 移 動 , 操 作 4: 右 回 転 .フェーズ1でロボットは 操 作 1~4を 学 習 する.フェーズ2の 変 換 モジュール 学 習 には 操 作 1~3のみを 使 用 した.フェーズ3でロボットは 人 間 の 操 作 1~4を 観 察 し,変 換 モジュールを 同 定 し,フェーズ4で 各 動 作 を 模 倣 させた.26 日 本 ロッ 術 講 (2008 年 日 〜 日