高西 淳夫 (タカニシ アツオ)

写真a

所属

理工学術院 創造理工学部

職名

教授

ホームページ

http://www.takanishi.mech.waseda.ac.jp/

兼担 【 表示 / 非表示

  • 附属機関・学校   グローバルエデュケーションセンター

  • 理工学術院   大学院先進理工学研究科

  • 理工学術院   大学院創造理工学研究科

学内研究所等 【 表示 / 非表示

  • 2020年
    -
    2022年

    理工学術院総合研究所   兼任研究員

学歴 【 表示 / 非表示

  •  
    -
    1985年

    早稲田大学   理工学研究科   機械工学  

  •  
    -
    1985年

    早稲田大学   理工学研究科   機械工学  

  •  
    -
    1980年

    早稲田大学   理工学部   機械工学  

学位 【 表示 / 非表示

  • 早稲田大学   工学博士

  • Waseda University   Doctor of Engineering

  • 早稲田大学   工学博士

経歴 【 表示 / 非表示

  • 2010年04月
    -
     

    昭和大学歯学部   客員教授

  • 2007年04月
    -
     

    早稲田大学理工学術院   創造理工学部総合機械工学科   教授

  • 2007年04月
    -
     

    早稲田大学理工学術院   創造理工学部総合機械工学科   教授

  • 1997年04月
    -
    2007年03月

    早稲田大学理工学部機械工学科   教授

  • 2005年03月
    -
    2005年04月

    イタリア聖アンナ大学院大学   客員教授

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所属学協会 【 表示 / 非表示

  •  
     
     

    日本IFToMM会議

  •  
     
     

    ロボット革命イニシアティブ協議会

  •  
     
     

    日本コンピュータ外科学会

  •  
     
     

    IEEE

  •  
     
     

    日本咀嚼学会

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研究分野 【 表示 / 非表示

  • 外科系歯学

  • 機械力学、メカトロニクス

  • ロボティクス、知能機械システム

研究キーワード 【 表示 / 非表示

  • 実験系心理学

論文 【 表示 / 非表示

  • Stable Vertical Ladder Climbing with Rung Recognition for a Four-limbed Robot

    Xiao Sun, Kenji Hashimoto, Shota Hayashi, Masahiro Okawara, Takashi Mastuzawa, Atsuo Takanishi

    JOURNAL OF BIONIC ENGINEERING   18 ( 4 ) 786 - 798  2021年07月

     概要を見る

    This paper proposes a system for stable ladder climbing of the human-sized four-limbed robot "WAREC-1", including the following 3 components: (a) Whole-body motion planning; (b) Rung recognition system and (c) Reaction force adjustment. These 3 components guarantee appropriate ladder climbing motion, successful rung grub and proper reaction force distribution at contact points throughout the climbing motion, respectively. With this system, (1) Stable ladder climbing in 2-point contact gait by a human-sized robot and (2) Successful and stable climbing of an irregular ladder (with a higher or inclined rung) in both 3-point and 2-point contact gait with the capability of recognizing the target rung and the corresponding motion planning are realized, which have rarely been realized by former studies. Finally, experiment results and data of the robot ladder climbing are also presented to evaluate the proposed system.

    DOI

  • Assist system for remote manipulation of electric drills by the robot “WAREC-1R” using deep reinforcement learning

    Xiao Sun, Hiroshi Naito, Akio Namiki, Yang Liu, Takashi Matsuzawa, Atsuo Takanishi

    Robotica     1 - 12  2021年06月

     概要を見る

    <title>Abstract</title>
    Operation of tools has long been studied in robotics. Although appropriate hold of the tool by robots is the base of successful tool operation, it is not with ease especially for tools with complicated shape. In this paper, an assist system for a four-limbed robot is proposed for remote operation of reaching and grasping electric drills using deep reinforcement learning. Through comparative evaluation experiments, the increase of success rate for reaching and grasping is verified and the decrease in both physical and mental workload of the operator is also validated by the index of NASA-TLX.

    DOI

  • Development of Robot Simulator for Interactive Training of Neonatal Cardio-Pulmonary Resuscitation.

    Y. Takebe, K. Imamura, Yurina Sugamiya, Yusuke Nakae, T. Katayama, T. Otani, H. Ishii, Atsuo Takanishi

        1230 - 1235  2021年

    DOI

  • Development of automatic teeth cleaning robot with maltipule motion of brushes.

    Gen Sakaeda, Atsuo Takanishi, Hiroyuki Ishii

        81 - 85  2021年

    DOI

  • Implementing Rat-Like Motion for a Small-Sized Biomimetic Robot Based on Extraction of Key Movement Joints.

    Qing Shi, Zihang Gao, Guanglu Jia, Chang Li, Qiang Huang 0002, Hiroyuki Ishii, Atsuo Takanishi, Toshio Fukuda

    IEEE Trans. Robotics   37 ( 3 ) 747 - 762  2021年

    DOI

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Misc 【 表示 / 非表示

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産業財産権 【 表示 / 非表示

  • 遠隔操作システム

    大谷 拓也, 高西 淳夫

    特許権

  • 触診シミュレータ

    岩城 直登, 高西 淳夫, 石井 裕之, 川崎 智佑喜, 日塔 和宏, 武部 康隆

    特許権

  • 管内移動システム及び移動体のスタック検出用プログラム

    高西 淳夫, 石井 裕之, 竹内 弘美, 佐藤 衛, 李 駿騁, 野村 幸暉, 吉本 昂平

    特許権

  • 対話型問診訓練システム、対話型処理装置及びそのプログラム

    高西 淳夫, 石井 裕之, 松永 健太朗

    特許権

  • 2足歩行ロボットの移動制御システム

    6311153

    高西 淳夫, 川上 泰雄, 橋本 健二, 阪口 正律, 大谷 拓也, 飯塚 晃弘, 八原 昌亨, 瓜生 和寛, 宮前 俊介, 濱元 伸也

    特許権

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Works(作品等) 【 表示 / 非表示

  • 岐阜県実行委員会主催 第8回全国和牛能力共進会において高西研人間形フルート演奏ロボット楽曲演奏及びフルート奏者とのデュエット演奏実演

    芸術活動 

    2002年
    -
     

  • 「ドイツのおけるに日本年」ベルリンフェスティバルにおける高西研人間形フルート演奏ロボットによる楽曲演奏。フルート奏者とのデュエット演奏実演

    芸術活動 

    2000年
    -
     

受賞 【 表示 / 非表示

  • IE賞

    2021年03月   電子情報通信学会総合大会  

    受賞者: 金子丈朗、大和淳司、石井裕之、大谷淳、高西淳夫

  • ICMA2019 Best Paper Finalist

    2019年08月   IEEE International Conference on Mechatronics and Automation   Design and Evaluation of a Training System to Increase Knee Extension Load During Walking  

    受賞者: Zixi Gu, Mazoon Salim Al Maamari, Di Zhang, Yasuo Kawakami, Sarah Cosentino, Atsuo Takanishi

  • 平成27年度日本咀嚼学会 優秀学会賞

    2016年11月   日本咀嚼学会   歯科患者ロボットにおける呼気機能と口腔内温湿度  

    受賞者: 高信英明, 大久保則男, 鈴木健司, 三浦宏文, 槇宏太郎, 宮崎芳和, 丹澤豪, 高本陽一, 高西淳夫

  • IROS2016 JTCF Novel Technology Paper Award for Amusement Culture Finalist

    2016年10月   日本玩具文化財団   One DoF robotic hand that makes human laugh by tickling through rubbing underarm  

    受賞者: T. Kishi, T. Nozawa, A. Nibori, H. Futaki, Y. Miura, M. Shina, K. Matsuki, H. Yanagino, S. Cosentino, K. Hashimoto, Atsuo Takanishi

  • Advanced Robotics Best Paper Award

    2015年09月   日本ロボット学会   A novel method to develop an animal model of depression using a small mobile robot  

    受賞者: 石井裕之, 石青, 文野翔吾, 今野伸一郎, 木下新一, 岡林誠士, 飯田成敏, 木村裕, 田原優, 柴田重信, 高西淳夫

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共同研究・競争的資金等の研究課題 【 表示 / 非表示

  • ヒューマノイドの全身協調による瞬発的な高出力運動の実現に関する研究

    研究期間:

    2017年04月
    -
    2020年03月
     

     概要を見る

    本研究では,全身協調による瞬発的な高出力運動生成法の確立,全関節に搭載可能な弾性要素を含む小型高出力関節機構の開発,弾性要素を含めたヒューマノイド自由度構成決定手法の創出の3要素を推進する.瞬発的な高出力運動生成法として,アクチュエータのみでは発揮できない大出力が必要となった場合において,各関節の弾性体に弾性エネルギーを蓄積し,その後大出力を発揮するという一連の運動生成法を開発した.具体的には,簡易モデルを用いて,脚弾性を考慮して重心の目標運動量・角運動量を実現する重心運動,それを実現するために逆運動学を用いた関節運動,最後に関節弾性を考慮して各関節運動を実現するアクチュエータ運動の順で運動生成を行うことで,弾性を搭載した関節であっても所望の動作を実現することが可能となり,弾性エネルギーを用いることでアクチュエータの発揮出力は低減することができる.提案手法により,腕振りなど全身を用いて沈み込み跳躍を行うことで,全身の慣性力や弾性力を活用した跳躍運動を実現した.また,弾性を利用した高出力発揮が可能なヒューマノイドの開発に向けて,高負荷時にも弾性変更ができる小型高出力関節機構を開発した.開発した関節機構では,高トルクの発揮が必要な関節に用いる場合に大型化してしまう問題があったため,そのような条件時には4節・5節リンク構造を組み合わせ関節角度に応じて減速比を変化させることで小型化を達成した.さらに,ヒューマノイドの構成決定のため,跳躍運動を対象に全身の自由度構成を決定した.令和元年度が最終年度であるため、記入しない。令和元年度が最終年度であるため、記入しない

  • ロボット技術を用いた動物の「遊び」行動のモデル化

    研究期間:

    2015年04月
    -
    2018年03月
     

     概要を見る

    ラットの「遊び行動」を研究するための実験系の構築に取り組んだ.まず,ラットと遊び行動を行う新たな小型移動ロボットを開発した.ラットとロボットの遊び行動をリアルタイムで計測するシステムと,その計測結果にもとづいてロボットの行動を制御するシステムについても構築した.これらを用いて,機械学習によって,ロボットがラットとのインタラクションを通して,適応的に遊び行動を獲得することを試みた.その結果,学習が比較的短時間で収束することが確認された.学習結果にもとづいてロボットが行動する場合,ラットの活動性を高めるなど,ラットとの間に遊び行動が成立することが確認できた

  • 人間共存型ロボットの能動的な働きかけによる人間協調技術の研究

    研究期間:

    2013年05月
    -
    2018年03月
     

     概要を見る

    (A)接近~弱い接触による協調的な意図伝達人間とロボットが互いに移動軌道を調整しあうための協調的な意図伝達手法をより現実に近い動的な環境に適用した。これまでは、相対速度が比較的小さいすれ違いを想定していたが、実際の人間環境下における流れのある環境でのすれ違いや複数人とのすれ違いに対応するための協調移動行動戦略に関する検討を行った。また、27年度までの成果を踏まえて、ロボットの行動が人間に与える心理の変化、移動効率の変化、ロボット自身の移動効率の変化をそれぞれ定量化し、環境状況に応じてロボットが行動選択を取れるような行動戦略の基盤技術を開発した。(B)人間-ロボットの接触ダイナミクスモデル実環境下での2足歩行ロボットの安定した歩行を実現する手段として、路面状況の認識にもとづく歩容生成について研究を行った。具体的には、ハイブリッド型A*アルゴリズムによって、最適な歩容を生成するアルゴリズムを開発した。これにより、実環境下のさまざまな場面で、2足歩行ロボットがより高効率にかつ人間らしく歩行することが可能となる。他方、人間-ロボット協調系のモデルとして、ラットと小型移動ロボットによるインタラクション実験を行い、両者の協調に必要な要素の抽出を試みた。具体的には、小型移動ロボットがラットに対して適度な速度と軌道で接近を行うことで、ラットに興味およびそれにともなう快情動を生起させる可能性が示された。(C)強い接触による協調的な人間運動の誘発触診ロボットを用いて、ロボットによる強い接触をともなう運動によってもたらされる人間の心理状態変化の推定を行った。さらに、心理的な負荷が高いと考えられる強い接触、具体的には歩行リハビリテーションにおけるロボットの歩行への介入方法の研究を行った。介入によって心理的な負担を与えずに人間の運動誘発がもたらされることを被験者実験から確認した。本研究課題は、接近~接触の極近距離における人間協調技術のための基盤技術として、3課題を設定して取り組んでいる。28年度は、27年度までに開発してきた個々の技術群を体系化し、基盤的な技術までブラッシュアップさせるとともに、人間協調技術としての統合化に向けたモジュール化を図った。具体的には、心理面と物理面を考慮した協調移動行動戦略の基本フレームワーク、接触におけるダイナミクスモデルを開発した。また、強い接触時やロボットのアプローチに対する生理的指標に基づく不快感などの定量化を行った。これらをもとに、接近~弱い接触による協調的な意図伝達をしながら、人間-ロボットの接触ダイナミクスモデルに基づく、強い接触による協調的な人間運動の誘発を行う一連の協調移動制御のフレームワークの統合モデルを開発した。これらを人間共存ロボットに実装し、より現実に近い通路を模擬した動的なすれ違い環境に導入し、統合実証実験(D)を行った。ロボットからの適切な働きかけと制御に基づき確実に安全に通路を通り抜けられること、さらに、適切な意図推定とインタラクションを行うことで、移動の効率性だけでなく、心理的側面に関してもより効果が得られることが分かった。実際の人間環境下における流れのある環境でのすれ違いや、複数人とのすれ違いを行う29年度実施予定の統合実証実験(D)を行うことを想定し、上記のシナリオにおける人とロボットの協調移動行動の構築を行った。開発した技術は、力学的なモデルをベースとした接近時および接触時の人間反応(行動)モデルおよびロボットの行動モデルを形成するための基盤技術群であり、上述のような実シナリオでの人間協調技術への統合・接続性を考慮して開発されている。以上のことから、29年度において、ロボットからの能動的な働きかけに基づく人間協調技術を構築していくことがスムーズかつ効果的にできると考えている。実環境には、病院や駅、ショッピングモール、スポーツ競技場など、多種多様な場所が存在する。さらに、すれ違う人には、老人、子供、運搬中の人、急いでいる人など多岐に渡る。この場合、上記の条件に応じた働きかけ戦略をあらかじめ記述しておくことは難しい。これまでに得られた基本的な働きかけ戦略モデル(グランドルール)を初期値として実装し、経験(移動)によって得られた知識(センサ情報)を適切に分析して、ロボットの行動スキーマとして獲得していく機能を取り込んでいくことも考えている。また、IoT (Internet of Things)と関連して、インフラやその他のロボットなどさまざまものと通信できることで、協調移動行動戦略は新たな方向へ展開も模索していく。技術的な難しさとサービスへの連結性を鑑み、それらのベンチマークとして、オフィスや病院などの比較的人の少ない環境での、人の意図推定に基づく経路決定や安全でスムーズな協調移動、展示会場などのかなり混雑しているが移動量は小さい環境での、能動的な接触や声掛けをうまく利用した協調移動実験を実施することを考えている。また、安全・安心な移動に不可欠なハードウェアに関しては、高精度トルクセンサを有する高応答性マニピュレータをはじめとする申請者らが開発してきた独自技術を洗練させ、ソフトウェアと統合する。28年度に開発した技術は、力学的なモデルをベースとした接近時および接触時の人間反応(行動)モデルおよびロボットの行動モデルを形成するための基盤技術群であり、上述のような実シナリオでの人間協調技術への統合・接続性を考慮して開発されているため、ロボットからの能動的な働きかけに基づく人間協調技術を構築していくことかスムーズかつ効果的にできると考えている

  • 2足ヒューマノイドロボットの転倒予測と転倒制御に関する研究

    研究期間:

    2015年10月
    -
    2017年03月
     

     概要を見る

    In the period from 4/2016 to 12/2016, the following main things were done:1-I conducted research in falling motion control of a humanoid robot; 2-Developing a new robot platform for falling; 3-I made presentations in two academic conferences; 4-I published one conference paper.The research in humanoid fall can enhance the safety of a humanoid robot upon falling, which can otherwise cause severe damage to the robot itself. In my published paper, I analyzed the falling motion from an energy variation perspective of the robot system, and proposed a flexible landing controller to reduce the impact force to the robot,thereby reduce damage.28年度が最終年度であるため、記入しない。28年度が最終年度であるため、記入しない

  • 社会的コンテキストを考慮したヒューマノイドロボットの外観デザイン設計と行動生成法

    研究期間:

    2014年04月
    -
    2017年03月
     

     概要を見る

    In the period from 4/2016 to 12/2016, the following main things were done:1- Writing and publishing papers (2 journals, 5 conferences) 2- Developing of the new robot "Daruma", based on the study on acceptable design for Japanese society and in particular for elderly people 3- Visit to University of Sao Paolo (Brazil) and UNAM (Mexico) for collaborations and invited lectures 4- Experiment with a robot for security in collaboration with Pontifical Catholic University of Peru 5- Organization of Italy-Japan Workshop 2016, hosted in Waseda, including the coordination of the exhibition of the saxophonist robot28年度が最終年度であるため、記入しない。28年度が最終年度であるため、記入しない

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講演・口頭発表等 【 表示 / 非表示

  • Humanoid Robots Supporting an Aging Society (Tentative)

    Atsuo Takanishi  [招待有り]

    EU-JAPAN Conference on Smart Society and beyond for the Super Aging Era, Brussels, Belgium   (ブリュッセル) 

    発表年月: 2018年10月

  • Alternative Approaches to Regulation

    Atsuo Takanishi  [招待有り]

    International Robotics Festival 2018   (ピサ) 

    発表年月: 2018年09月

  • Humanoid Robotics Research and Its Applications

    Atsuo Takanishi  [招待有り]

    2017 17th International Conference on Control, Automation and Systems   (済州) 

    発表年月: 2017年10月

  • Humanoid Roboics Researches and Its Applications in Medical Education

    Atsuo Takanishi  [招待有り]

    World Robot Conference2017   (北京) 

    発表年月: 2017年08月

  • Humanoid Robotics Researches and Its Applications

    Atsuo Takanishi  [招待有り]

    2016 IEEE International Symposium on Robotics and Intelligent Sensors (IEEE IRIS 2016)   (東京) 

    発表年月: 2016年12月

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特定課題研究 【 表示 / 非表示

  • 壁面跳躍により障害を乗り越え縦孔壁面の探査を行う小型ロボットの製作

    2020年  

     概要を見る

    本研究では,理学的興味や月面基地利用の可能性により近年注目されている月面縦孔の探査を目的とした小型移動ロボットWAPIT(WAseda PIt exploration roboT)の開発を行っている.ロボットはウィンチとテザーによる昇降,雫型車輪による壁面の走行,壁面跳躍による障害物乗り越えという3つの機能を有している.制御面では壁面非接地時における姿勢の不安定性,ハードウェア面では投てき後の着地時や探査中の移動時の耐衝撃性が挙げられたため,これに取り組んだ.相似則を用いた数値シミュレーションによるパラメータ検討や加速度センサによる計測を行い,提案手法の有効性を確認した。

  • 月面を移動する小型軽量跳躍ロボットの開発

    2019年  

     概要を見る

    本研究では,近年注目されている月面縦孔の探査を目的とした小型移動ロボットの開発を行った.ロボットはテザーを介した投てき機により縦孔内に侵入する.ボルダーなどにより凹凸のある壁面を踏破するため,ウィンチとテザーによる昇降,雫状車輪による壁面の走行,壁面跳躍による障害物乗り越えという3つの機能を実装した.雫状車輪を用いることで走行と壁面跳躍を同一車輪で実現し,ロボットの小型軽量化を図った.壁面跳躍とウィンチによる降下を組み合わせて用いることで,単なる走行以上の障害乗り越えが可能であることを確認した. また,数値シミュレーションによって壁面跳躍における車輪形状を検討し,雫状車輪の有効性を検討した.

  • 水辺の生態系調査のための新たな移動ロボットの開発

    2018年  

     概要を見る

    本研究では,水辺の外来種による生態系の破壊や人的被害が問題となっていることを受け,生態系調査を行う新たな移動ロボットの開発を行った.水の張った泥濘地に高さ1[m]に及ぶ水草が密集している環境での移動を実現するため,アルキメディアンスクリューを直列に4つ配列した直径85[mm],長さ460[mm],重量1.4[kg]の小型移動ロボットを設計・製作した.これによりロボットは軟弱路面からねじを切るようにして推力を得ながら,水草をかけ分けることで絡まりを防ぐ移動が可能となった.製作したロボットを用いて屋内環境の実験を行い,前方に25 [mm/sec]の速度で安定した移動を確認した.

  • 冗長自由度と力学的エネルギーを巧みに利用したヒューマノイドの全身協調運動制御法

    2016年  

     概要を見る

    本研究では,冗長自由度や弾性要素を用いた全身協調運動が可能なヒューマノイドの開発を目指し,小型軽量高出力アクチュエータユニットの開発を行った.一般的なロボット設計では,フレームを有するモータと減速機を組み合わせるためサイズの大型化が避けられない.そこで,フレームレスモータと減速機を一体設計することで小型化を図り,その分大型のモータコアを用いることで,従来と同程度のサイズで3倍程度の連続出力が可能となった.また,関節に弾性要素を組み込むため,重ねCFRP板ばねを搭載した剛性可変関節機構を開発した.これにより,人間の関節と同等の弾性値を実現し,様々な動作を行うための弾性の連続的な変更も可能とした.

  • 太陽光発電を活用する屋外作業ロボットのためのエネルギ管理手法の構築

    2015年  

     概要を見る

    本研究では,屋外移動ロボットを実環境で長期間運用させるために,太陽光発電を活用する充電ステーションを基点としたロボットの移動における消費エネルギの削減方法について検討をした.具体的には,これまで開発した環境モニタリングロボットに自己位置を推定するためのGPSセンサを搭載し,周囲の環境のコストマップを用いて充電ステーションまで帰還する最適なルートを選択し、移動する制御アルゴリズムを構築した.これによりロボットは森林内の消費エネルギが低い箇所を選択して移動できるようになった.アルゴリズムの検証のために,静岡の山林にて実証実験を行い,ロボットが目的地点まで到着することが確認された.

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現在担当している科目 【 表示 / 非表示

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委員歴 【 表示 / 非表示

  • 2016年04月
    -
    2021年06月

    日本IFToMM会議実行委員会  委員長

  • 2017年03月
    -
    2019年03月

    日本ロボット学会  監事

  • 2015年05月
    -
    2017年06月

    ロボット革命イニシアチブ協議会  評議員

  • 2015年03月
    -
    2017年03月

    日本ロボット学会  会長

  • 2013年03月
    -
    2015年03月

    日本ロボット学会  副会長

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