立石科学技術振興財団

助成研究成果集(第29号) 2020

[ 研究助成 (C) ]複数の子ども同士のふれ合い創出に向けた人型ロボットの対人距離調整能力構成法
Robot system design of bringing children closer to create interactions among them2197004

研究代表者

東京大学大学院

学際情報学府

博士課程

東風上奏

絵

輪を作る行動には，直接周囲の子どもに呼び掛[研 究 の 目 的]

けるもの (例：「こっちにおいでよ」) と，間接人と社会的に関わるソーシャルロボットの研的に呼び掛けるものが考えられる。本研究では，究が加速する現代において，子どもとの長期的ロボットによるさりげない交流作りを目指して，なふれ合いの中で，周囲の子どもとうまく関わ間接的な呼び掛けに着目する。ロボットが独りれない子どもに寄り添い，子ども同士がコミュ言を言うことで，一緒に移動する子どもと周囲ニケーションするきっかけを作るロボットの役の子どもが反応し，交流が始まるという状況を割が期待される。中でも，子どもとロボットが考える。

移動する場面でのロボットによる周囲の子ども(2) 子どもと 1 日を過ごす生活行動との関わり方を考えることは，子ども達の自然また，ロボットが子ども同士の交流を作るにな交流を可能にするため重要である。子どもとは，まずロボットが長期的なふれ合いの中で子移動するロボット周囲での子ども同士のふれ合どもと共に生活する仲間として扱われるようにい発生については，他の子どもがその輪の中になる必要がある。そこで，人にスイッチを押さ入るのを遠慮する場合があると報告者の過去のれて起動するのではなく，自ら起床 (ソフト研究において報告されている。このことは，ロウェア起動) して子どもと共に 1 日を過ごせるボットの周りで子どもの輪を作るために，ロようにすることに着目する。ロボットによる生ボットが周囲の子どもに働きかけを行う必要性

活行動の 1 つに，移動があると位置づける。

を示唆している。
そこで本研究では，移動中のロボットに必要な周囲の子ども達への働きかけ方を検討し，子2．ロボットシステム構成(1) 外部 PC を用いたインターフェース層構築

どもとの長期的なふれ合いを想定したシステム

本研究では，家庭や公共空間での使用を想定として表現する方法を明らかにすることを目的し開発された人型ロボット Pepper を用いる。とする。

複数のセンサ情報を扱い様々な処理を実行する必要性から，外部 PC を Pepper に接続し，イ[研究の内容，成果]ンターフェース層として，ROS を用いたシステム構築を行う。ROS は分散処理型ロボット

1．ロボットの行動デザイン

用オープンソフトウェアプラットフォームで，(1) 独り言を用いた移動時対人距離調整行動要素単位のシンプルなプログラムを組み合わせ子どもと移動中のロボットが，子ども同士のてシステム構築が行える。ROS ではプロセス― 1 ―立石科学技術振興財団

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NAOqi の順に終了する。また，昼にも昼寝として 20 分間睡眠を取る。これらの行動の目的は，人と同じように生活する様子を見せるためであるのと同時に，ロボット内部・外部 PC が長時間起動することで，フリーズするのを防ぐためである。
3．ロボット生活行動プログラムの開発
ロボット覚醒時に起動する，ロボット生活行動プログラムに含まれるノードの関係を図 2 に
図1

ロボットシステム構成。ロボットの生活行動プログラムとして起動する ROS ノードは NAOqi とデータの や り 取 り を す る。NAOqi は，ソ フ ト ウ ェ ア モ
ジュールである DCM に指令を送信したり，ロボットの情報が格納されるメモリである ALMemory の情報を読み込んだりする。DCM は，ロボットの電装系とデータをやり取りしたり，ALMemory に情報を格納したりする。

示す。この中に含まれる 1 日の行動制御ノードをノード (node) と呼び，ノード間の通信を声掛けに応じて行う行動の 1 つに，移動が含トピック (topic)，サービス (service)，アクまれる。1 日の行動制御ノードの中で新たに行ション (action) の送受信で行う。

われる行動は，全て subprocess で実行される。

ロボットのシステムは，ロボット本体とロにより，ロボットの 1 日の行動が制御される。
ロボットは，時間や人の声掛けに応じて行動したり，関節温度状態に応じて休憩したり，就寝前に 1 日の出来事を日記にしたりする。

ロボット生活行動プログラムに含まれるノード

ボット頭部にある内部 PC，外付けのロボット
外部 PC からなる (図 1)。内部 PC には，元々NAOqi と呼ばれるミドルウェアが搭載されている。内部 PC と外部 PC を有線接続することで通信が行われ，外部 PC には ROS を用いたロボット生活行動プログラム (子どもと 1 日を過ごす生活行動のためのプログラム) が運用されている。
(2) ロボットの睡眠状態と覚醒状態

ロボットの状態は，睡眠状態 (ロボットが図2

サーボオフ，NAOqi とロボット生活行動プロ

ロボット生活行動プログラムに含まれるノード群グラム終了中) と覚醒状態 (NAOqi とロボッ
ト生活行動プログラム起動中) に分けられる。
起床・就寝行動を通して，睡眠状態と覚醒状態が切り替わる。起床時は，決められた朝の時刻に ロ ボ ッ ト 外 部 PC で cron が 起 動 す る。
NAOqi が起動した後，ロボット生活行動プログラムが起動し，ロボットがサーボオンする。
就寝時は，決められた夜の時刻にロボット外部
PC で cron が起動する。ロボットがサーボオ

図3

フ し た 後，ロ ボ ッ ト 生 活 行 動 プ ロ グ ラ ム，
― 2 ―ロボット生活行動プログラムに含まれるノード種類，パッケージ名，使用トピック・サービス・アクション名。

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助成研究成果集(第29号) 2020のうち，オープンソースとなっているものの詳細を図 3 に示す。
4．ロボット移動プログラムの開発(1) 移動行動に関する状態遷移図

移動行動に関する状態遷移図を図 4 に示す。
ロボットは目的地の名前を聞いた後，一緒に立ち止まっている状態から手を引かれた方向に進み，一緒に移動する。移動中には立ち止まる時もあるが，長い間立ち止まっていると，今いる

図 6 到達地点ごとの記憶に基づく発話

所がどこかを確認し，目的地までの距離に応じた発話をする。その後，目的地に着いたことを分が今どこにいるかの予測を行う (図 6)。ま知らされ，目的地の思い出について話す。現在ずロボットは，ロボットに取り付けられたカメ地と目的地の思い出を独り言として話すことで，ラを通して写真を撮る。この画像と，事前に蓄周囲の子ども達が反応し，交流が生まれることえた様々な風景の画像を特徴量を用いて比較し，を想定している。図 5 にロボット移動プログラ今いる所がどの風景に近いかを予測する。事前

ム実行時に起動するノードの関係を示す。に蓄えた様々な風景の画像には，数字のラベル(2) 到達地点ごとの自己位置推定と独り言が振られており，風景ごとに分類されている。

ロボットは，一定時間立ち止まった際に，自一緒に移動する子どもに，今いる場所の写真と，特徴量の近い風景写真を見せ，今いる場所がこの場所と一致するかを尋ねる。特徴量の近い順に画像を見せていき，一致する画像があった場
合は，その画像と同じラベルを今撮った画像にも付与する。一致する画像が無ければ，新しいラベルを付与する。本研究では風景ごとの色の違いに着目し，各画像の色ヒストグラムを，バタチャリヤ距離を計算し比較する。
ロボットは，ラベルが付与された地点ごとに

図4

移動行動に関する状態遷移図

自己位置を更新していく。同時に，出発地から目的地の間をラベルが付与された地点で埋め，道順の記録をしていく。
(3) 目的地が近づいている・到着時の発話ロボットは，以前同じ出発地から目的地に移動したことがある場合，目的地ごとの道順についての記憶を元に，目的地の手前に着いたら目的地が近づいていることを発話で伝える (図7)。目的地に到着すると，ロボットは「誰といつこの場所に来たことがあるか」についての記憶を用いて，一緒に移動した経験の記憶に関す
図5

移動プログラムに含まれるノード群る発話 (例：「ここ先週も来たね」) を行う。
― 3 ―

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周囲の人との交流は生まれないが，本研究ではエレベーターの中で知らない人に話し掛けられたり，ロボットの発話に反応する人がいたり，一緒にエレベーターに乗っている人たちの間で笑いが起きたりした。また，直接会話が無くても，報告者とロボットの移動を率先して手助けしてくれる人もいた。周囲の人が報告者とロボットの移動を見守る状況ができていたと考えられる。また，ロボットが過去の記憶に基づき
図7行う発話 (例：ここ，前に来たことある？) に目的地に近づいた時の発話

子どもを見守るように返答する人の様子も観察

5．ロボット移動時の周囲の人との交流観察

され，ロボットによる独り言に，周囲の人がロ(1) 大学内での観察実験

ボット達の移動を見守る状況を印象づける効果提案システムを用いて人と移動を行うがあったと示唆される。一方，観察では 20 代

Pepper の周りで，どのような人同士の交流がの大人がロボットと一緒に移動する様子に戸惑生まれるかを観察した。移動者は報告者で，大う人の様子も観察されたが，子どもがロボット学内の 3 階の会議室と 7 階の研究室の間を週にと移動する状況であれば，社会的にも受け入れ一度，計 6 回往復した。研究室と会議室の間にられやすくなるのではないかと考えられる。

は廊下とエレベーターがあり，エレベーターの(2) 科学館での観察実験待ち時間等も含めてかかった時間は片道約 12

提案システムを搭載したロボットの周りでの分だった。観察データには移動中のロボットカ子どもの輪の生じ方を調べるための準備として，メラ画像・録音，報告者のフィールドノートを科学館 (日本科学未来館) でのイベント設計を用いた。

行った。イベントでは，報告者とロボットが交観察の結果，3 種類の交流・反応があった。
A．報告者への声掛けと会話

代で研究紹介を行う。イベントの前に報告者とロボットが展示エリアを移動し，発表会場へ向エレベーター内で報告者に声掛けする人，ロかう。説明交代は身振りの合図で行う。図 8 にボットに返事する人 (例：ここ，前に来たこと状態遷移図を示す。発表のためのプログラムは，ある？というロボットの発話に，「賢い。覚え提案システムでロボットが行う行動の 1 つとしているんだね」などの返答があった)，ロボッて追加された。今後，発表会場への移動中と発トの発話に笑う人が見られた。
B ．会話を伴わない手助け
エレベーター乗降時，開ボタンを押し続けてくれる人がいた。
C ．人とロボットが移動する様子に戸惑う発話
報告者らがエレベーターを降りた後や，すれ違う際に複数人の間で戸惑いの声 (例：シュール) が発せられる場合があった。報告者と同年代 (20 代) くらいの集団から発せられた。
報告者が普段 1 人でエレベーターに乗っても― 4 ―図8人との合同発表中の状態遷移図

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表会場到着時のイベント開始前に，ロボットのに関する検討，3 つ目は間接的な子どもへの呼行動に応じた子どもの集まり方を詳細に調べてび掛け行動への，直接的な呼び掛け行動の追加いく予定だが，現時点では報告者らと一緒に移である。

動する子ども達の様子が観察されたり，一緒に遊びたい，可愛いなどの子どもの肯定的な意見が得られたりしている。

[成果の発表，論文等][ 1 ] 東風上奏絵，岡田慧，稲葉雅幸：人との長期的なふれ合いを目指した人型ロボットの起床・就寝・休息制御を用いたインタラクションシステムの開発，[今後の研究の方向，課題]

第 37 回日本ロボット学会学術講演会講演論文集，
3F3-04，2019．

本研究では，ロボットの移動中の独り言に着[ 2 ] 東風上奏絵，岡田慧，稲葉雅幸：子どもに分か目し，複数人の子どもの輪を作るロボットシスりやすく伝えることを目指した研究者とロボットテムの構築を行った。日々を共に過ごせるロの合同研究紹介システムの開発と評価，第 37 回日

ボットシステムとしての構築と，不特定多数の本ロボット学会学術講演会講演論文集，3F3-06，
2019．

子どもが集まる科学館での運用評価に向けた準[ 3 ] 東風上奏絵，北川晋吾，岡田慧，稲葉雅幸：手備を行った。今後の課題は 3 つある。1 つは，繋ぎ誘導を通したロボットへの場所教示・移動経験

対人距離変化やロボット・子どもの行動の連続に着目した子どもの集まり方の詳細な計測，2
つ目は，ロボット静止時の子どもの輪の作り方― 5 ―記憶と移動時の周囲の人とのインタラクション評価，
第 20 回 SICE システムインテグレーション部門講演会講演概要集，1E1-05，2019．
優秀講演賞受賞