ロボカップ@ホームによる人材育成―人間とロボットの共存を目指すためのロボット競技―
RoboCup@home:The robot contest for the "Zenjin" Education
岡田 浩之*，大部恵子**，幸田 一隆**

Hiroyuki Okada, Keiko Oobu, and Kazutaka Kouda*

玉川大学工学部機械情報システム学科**

玉川大学大学院電子情報工学専攻

194-8610 東京都町田市玉川学園 6-1-1*

Department of Mechanical Systems, Tamagawa University**

Graduate School of Engineering, Tamagawa University

6-1-1 Tamagawagakuen Machida-shi Tokyo 194-8610
Abstract
Abstract: RoboCup@Home, the global domestic robot competition for autonomous service andassistive robots is part of the RoboCup competition. Several benchmark tests are used to evaluate therobots’ abilities in a realistic home environment setting. In the RoboCup@Home, the focus is applied
to the following things : Human-Robot-Interaction, navigation and mapping in dynamicenvironments, computer vision and object manipulation.
Key words:ロボットコンテスト, ロボカップ, PBL, 人材育成

１．はじめにジェクトを発足させた.PBL プロジェクトでは 1 年

ロボットコンテストの始まりは 1970 年代に次よりロボット製作を通じて様々な技術や企画力,IEEE が提唱したマイクロマウス競技会だと言われコミュニケーション能力を身につけることを目的ている.以来,40 年を経て様々な形態のコンテストとし,初期段階から履修した学生は,本稿で述べるが世界各国で盛んに催されており,その数を全てロボカップ＠ホームリーグで世界大会に出場し,数え上げることはもはや不可能なほどの広がりで優勝したチームの有力なメンバーとして育っていある.

る.1

もちろん,それぞれのコンテストの目的は一つ

本稿では筆者ら,玉川大学工学部および大学院でなく主催者の方針や想定される参加者に応じて工学研究科のメンバーが中心として参加している様々な形態を持っている.しかし,筆者の見る所,

ロボカップ＠ホームを例として,ロボットコンテ

ほとんどのロボットコンテストにおいて,人材育ストが技術的なモノづくり教育のみならず,人材成はその大きな柱の一つになっていることは疑い育成へ多大な貢献を果たしている現状を紹介すない.

る.

玉川大学工学部機械情報システム学科では 2008年度の改組を機会として,モノづくり教育の実践授業として PBL（Problem Based Learning）プロPBL プロジェクトに関して本特集号の別論文に詳しい.
玉川大学工学部紀要 第 46 回(2011)
1

２．ロボカップ＠ホームとは？

れは，技術の進歩とタスクの難易度を適切に制御

２.１ 目的と意義するためである．

ロボカップはロボット工学と人工知能の融合,また，競技会において勝敗は単純に課題の成発展のために自律移動ロボットによるサッカーを功・失敗だけで決まるのではなく，以下に挙げる

題材として日本の研究者らによって 1992 年に提ような様々視点から採点されることになっており，唱された．西暦 2050 年「サッカーの世界チャンピ

純粋にロボット技術を競うのではなく,現実の家オンチームに勝てる,自律型ロボットのチームを庭で使うという実用性を重視した競技であること作る」という夢に向かって人工知能やロボット工がわかる．また，動作の信頼性・安全性もまた評

学などの研究を推進し，様々な分野の基礎技術と価の対象となるため競技は基本的に一発勝負であして波及させることを目的としたランドマーク・り，再試行は減点の対象となる．

プロジェクトであり，現在では,サッカーだけでな

ロボットと人の自然なコミュニケーション

く，大規模災害へのロボットの応用としてレス

アプリケーション志向であるか

キュー，次世代の技術の担い手を育てるジュニア



技術的に新しい事に挑戦しているかなどが組織されている．



セットアップに時間をかけていないか

20 歳以下の学生・生徒が対象となる,ロボカッ

観客が見ていて楽しいか

プジュニアでは憲章において「ロボットの基礎基

実用的な時間で動作するか本を身につける協同学習の場を提供し,競争の先これらの評価基準を満たしつつ，ルール上のタにある協調を目指す」と謳っており,その第一の目スクを一発勝負で確実に実行できるロボットは，標が人材育成であると言ってよい.そのため,大会現時点で開発されている家庭用ロボットとしてはの運営には様々な方策が設けられている.例えば,レベルが高いところにあると考えられ，この競技コミュニケーション能力に関して,国内外から集で優秀な成績をおさめることのできるロボットは，まった初対面のチーム同士がペアになって新しく社会のニーズに対する一つの答えとなる可能性もスーパーチームをつくり,言葉や文化の壁をのりあるという意味で，＠ホームリーグは人工知能のこえる機会を与えたり,競技に使用するロボット重要なテーマの一つを体現していると言える．

は全て自分たちだけで作ることが義務付けられ,1.2 共通課題それを証明するための審査も設けられている.

2010 年度世界大会版のルールブックによると，ロボカップ＠ホーム（以下＠ホームリーグ）は競技は 7 つの共通タスクと 2 つのチャレンジ種目

ロボカップのリーグの一つとして実施され,日常および決勝のファイナル競技からなる．ここでは，生活で人間を支援する自律ロボットによる競技をタスクの中からいくつか紹介する．他のタスクの通じて，人とコミュニケーションしながら，より詳細はルールブックを参照されたい．

役に立つ仕事を行う実用的なロボットの実現を目

1.2.1 Robot Inspection and Poster Session

指した競技である．

(RIPS)

＠ホームリーグはいくつかの共通のタスクとそ

RIPS はすべての競技の初めに行われるタスクでれぞれのチームが独自に設定するオープンチャレあり，ロボットとチームのメンバーを他のチームンジ，デモチャレンジ，ファイナル競技から構成に紹介する目的で行う．同時に，ロボットがルーされる．

ルの基準に適合した安全性を持っているかを審判

共通タスクはテクニカルコミッティーが主導し,団に示す．制限時間は 7 分間で，初めの 2 分でロメーリングリストなどで協議を重ねた上で毎年，ボットは自らが自己紹介を行い，緊急停止ボタン様々な視点で難度の高いタスクに変更される．こが有効であることを示す．

Memoirs of The Faculty of Engineering, Tamagawa University, No.46 (2011)引き続き，チームリーダーがチームの紹介をプがあり,それぞれのチェックポイントで特別なアレゼンテーションし，他のチームリーダー達からクションを実行する．例えば，チェックポイントの質問に応える QA の時間が 5 分間ある．プレゼンでロボットが停止している間に 3m 以上離れてしテーションや質問に対する応対も採点の対象になまったオペレータを再び発見して追跡するなど，り，他のチームのリーダによる投票で得点が決まチェックポイントをクリア出来なければ,その時る．RIPS は競技としては簡単なタスクだが，ロボッ点でタスクは終了する．

トの安全性を疑われた場合，以降の競技には参加

人物追跡の基本的な機能に加え，障害物や一般できないことになるので重要なタスクである．の観客などの外乱の多い実環境での確実な動作がFig.1 に 2010 年世界大会（シンガポール）での RIPS要求されるタスクである．

タスクの様子を示す.

1.2.3 Who is who?
リビングの中にいる人を見分けるタスクである．
リビングには既知の人物 2 が１名と他のチームや観客から選ばれた未知の人物２名が審判の指示に従った場所に立っている．ロボットはそれらの人々を見つけ，予め顔と名前を覚えている既知の人物であれば，「誰々さん，こんにちは」と挨拶をし，初対面の人物だと思えば名前を尋ねて名前

1.2.2

Fig. 1: Robot Inspection and Poster Sessionと顔を記憶する．リビング内にいるすべての人物

Follow Meを見つけたら，ロボットは自ら出口に移動し，一Follow Me ではロボットが動的環境の中,知らな人一人退場する人の顔を見て，「誰々さん，さよい人の後を安全についていくことを競う．このタうなら」と見送りの挨拶をする．すべての人物のスクは競技場の外,例えばスーパーマーケットの見送りが終わったら，ロボットは自ら出口より退ような場所で実施され，2 チームで同時に行われ場する．このタスクではリビングルームを隈なくる．タスクの前に，オペレータ（追跡される人．

探すナビゲーション機能，ビジョンを主にした人

審判団から選ばれるチームにとっては未知の人

物発見と顔認証，さらには対話により名前を聞き物）がロボットから 3m 離れた位置に立つ．合図出して覚えるといった技術を要求される．Fig.2

とともに,ロボットはオペレータの特徴を記憶し，は発見した人物の顔を記憶している様子である.

以降の追跡に備える．オペレータの音声やジェス
チャーの開始指示により，ロボットはオペレータの後を追い始め残りの時間で予め定められたコースに沿ってオペレータについていき，いくつかのテストをクリアし，ゴールラインを目指す．オペ
レータはロボットに背を向けて通常のゆっくりした速度で歩き,ロボットが遅すぎる場合は立ち止り待つ．ロボットはオペレータがロボットに向かって歩み寄る時以外は,オペレータから最低 1mの距離を置いてついていかなければならない．

Fig.2:Who is who?

コースには 4 つの定められたチェックポイント
2例えば，チームメンバーから選ばれる.
玉川大学工学部紀要 第 46 回(2011)

る．
1.2.4 Shopping Mall

予選第二ラウンドの最終種目であるデモチャレ

実際の店舗を利用し，はじめてそこに行った状

ンジは，大会ごとに設定されるテーマに従ったデ況で店内と商品配置の地図を作り，音声で指定さモンストレーションを行ない，観客が見て楽しいれた商品を取って来るタスクである．2010 年の世内容かが評価される．2010 年の世界大会では "In界大会では会場の近くにあるトイズラスが使用さthe restaurant"というテーマが設定され，各チーれた．第 1 段階で，ロボットは人について店内をムが様々な趣向を凝らしたデモンストレーション

移動して地図を作り，次にその人物から音声でそを行った．Fig.4 は我々のチーム様子である．レス

こにある商品を指定される．商品は名前でだけ指トランでの接客を想定し，1 台のロボットがウェ定され，その正確な場所は指定されない．第 2 段

イトレス役で客役の審判と対話や質問への応答を

階では，店の入り口で商品を 2 個指定され，ロボッしている間に，もう一台が実際に綿菓子を作ってトは完全自律で取りに行く．その際，一般のお客審判にふるまった．このタスクで我々は,多様な会さんに相当するマスコミの人々やチームメンバー話場面の設定や綿菓子を作って相手に渡すマニが店内におり，移動コースの探索や移動そのものピュレーション技術をアピールした．

もその場の環境に合わせて行なう必要がある．また，指定された商品の周囲には多くの玩具が置いてあり，その中から対象物を探し出すことも必要である．

Fig. 4：デモチャレンジ．客の注文を受けるロボッ
ト（左側）と離れた場所で綿菓子を作るロボット
Fig. 3: Shopping Mall
1.2.5 チャレンジおよびファイナルタスク

２．ロボカップ＠ホームの技術的な課題
2.1 ビジョンシステム

オープンチャレンジとデモチャレンジ，ファイ＠ホームリーグでは，人とロボットが共存する

ナルタスクは，それぞれのチームが与えられた時現実の家庭環境を前提としている．そのため，会間の中で自由に設定した課題を見せ，審判団が採場の照明が足りなくても，取材カメラの影響でス点する．いずれのタスクでもチームは制限時間をポットライトが当たっても，特に配慮されず，安プレゼンテーション，デモンストレーションおよ定して動作するビジョンシステムが特に必要とさび質疑応答に自由に割り振り，自分たちの技術をれる．

審判団にアピールする．

2008 年の世界大会では，ほとんどのチームがス

予選第一ラウンドの最後に行われるオープン

テレオカメラで 3 次元計測や対象物の探索，識別チャレンジは研究的要素が重視され，ロボットのを行っていた．しかし，照明が不安定で時には外機構の斬新さや制御アルゴリズムの新規性などが光が射すような環境では，高精度の認識は難し問われる．他チームのリーダが採点に参加し，よかった．しかし 2010 年の世界大会では我々のチーり専門的な視点からタスク遂行の優劣が判定され

ムを含め多くのチームが TOF 方式 3 次元距離カメ

Memoirs of The Faculty of Engineering, Tamagawa University, No.46 (2011)

ラ SwissRanger を使用していた．SwissRanger はような小型移動ロボットに搭載可能なロボット

50fps で距離画像を得られ，照明の影響もほとんアームが少ないことがある．市販品では，スイス

ど無いため，オブジェクト把持や人物追跡に有効

Neuronics AG 社の Katana を使うチームが多いが，なことが大会でも示された．ただし 176 ドット（水最大把持重量が 450g と小さい．小型サーボモータ

平 43.6 度）×144 ドット（垂直 34.6 度）と画角を組み合わせた自作アームも見られるが，位置決が狭く，赤外発光方式のため他チームのカメラのめの精度や把持可能重量などに多くの改良が必要影響で画像を全く取得できなくなる状況も見られである．

た．現実環境でも安定した画像認識のできるハー2.3 ロボットプラットフォーム

ドとソフトの改良は今後も課題であり続ける．

家庭と同じ程度の広さのリビングやキッチンの2010 年後半に発売が始まった Microsoft の三次走行するため出来るだけ小型で小回りが利く躯体

元モーションセンサ Kinect は従来の同じようなが必要な一方，アームやステレオカメラ，LRF な製品比べ圧倒的に低価格であり,今後の可能性がどかなりの重量を積載する，小型かつ可搬重量の楽しみなセンサである.

大きいロボットが必要とされるが，市販ロボットはどれも一長一短である．

2.2 音声対話
課題の第一は騒音対策である．ロボカップ会場

ロボカップ＠ホームへの新規参入は，ロボット

では，場内アナウンスなど様々の雑音源がある．

製作の他，地図作成や経路探索，ビジョン，音声そのような雑音環境で安定した音声認識や言語理対話などすべてを実装する必要があり，大変な労解を行うには，ハードとソフトの両面でのさらな力が必要となる．そのため，市販ロボットにフリーる工夫が必要である．

ソフトを組み合わせた標準ロボットプラット

ハード面では，超高指向性ガンマイクが有効である．ロボットとの対話ではユーザはロボットのフォームを用意して，参入障壁を低くする必要性が指摘されている.

顔を見て話しかけてくれる場合が多いので，顔のそこで，我々はロボットシステムの開発を共通部分にガンマイクを装着しておけば比較的容易に化し効率化を実現する手段として， RT（Robot

騒音を低減した音声が得られる．しかし今後も複Technology）ミドルウェア（以下，RT ミドルウェ

雑・高度化していくであろう課題に対しては，マアと記す）に注目している．RT ミドルウェアはロイクロフォンアレイ等の利用も必要かもしれない． ボット機能のソフトウェア要素をモジュール化さソフト面では外国語への対応が課題である．世れた部品とし，これらの部品を通信を介して組み界大会はロボットの対話も英語が標準であるが，合わせることによってシステムを構築できるよう我々の日本語訛りの英語，アメリカ人の標準的英にするもので，＠ホームリーグのように多様なタ語，ドイツ訛りの英語など，バラエティに富んだスクを要求されるロボットシステムに適している

不特定話者の英語認識が必要である．いずれ観客と考える．現在，RT ミドルウェアの実装の一つでとの対話を想定する可能性もあり，その場合は現ある，OpenRTM-aist を用いて，画像処理やセンサ地語や大きく訛った英語への対応が必要となる．

処理などの要素機能をモジュール化された RT コ

2.3 マニピュレーション

ンポーネントとして実装したり，RT コンポーネン

他の課題に比べ，物体把持を必要とするタスクト間の通信を管理したりする機能を作成中である．の成功率は相対的に低い．2010 年度の世界大会では 1 チームのみが冷蔵庫のドアを開けることに成３．まとめ功した．その一因に，＠ホームリーグで使われる

本稿では，ロボカップ＠ホームを例として,ロ

玉川大学工学部紀要 第 46 回(2011)ボットコンテストが技術的なモノづくり教育のみ

玉川学園では 2011 年度より,全学的なロボットプならず,人材育成へ多大な貢献を果たしている現ロジェクトとして TRCP(Tamagawa Robot Challenge

状に関して述べた．

Project)を発足させる.TRCP では本稿で述べたロ

最近,「理科離れ」という言葉をよく耳にする.

ボカップのような世界的な大会で優勝を目指す,玉川学園では日頃から,「物づくり」教育の重要性世界一のロボット技術の開発から,幼稚園児でもを様々な場面でうったえている.さらに,創立者小触れ合えるようなロボットの開発まで幅広い活動

原國芳の教育理念である“若者に夢を”を実現すを行う.子供たちの持つロボットに関わりたいとべく,ロボット製作を通じて学生達が物作りの大いう気持ちを育て，さらにその関わりをただ見切さを知ることや,世界的な大会に参加して世界る・遊ぶ・動かすから作る・理解する・設計するの一流技術を知ることが,技術立国日本の次世代というように段階的に深め，結果として将来の日を担う若者を育てる教育として効果的だと筆者は本の科学技術を担う人材を育成するための教育シ考える.

ステムとして玉川独自のロボット教育を確立し,PBL(Problem Based Learning)プロジェクトでは,推進して行きたい.

上級生から下級生までのグループによって,ロボット製作を通じて様々なことを学ぶ.プロジェ

謝辞

クトの計画立案から製作,発表まで自分たちで行チーム eR@sers のメンバーの日頃からの精力的ない,その問題を解決する過程を通して,問題解決力,活動に対して感謝の意を表する．

チームワーク,リーダシップ,プレゼンテーション

本研究の一部は,科学研究費補助金（基盤研究 C力,コミュニケーション力など,社会に出て必要と課題番号 20500186 研究課題名「生活支援ロボッされる技術者としての人間力を育てる.今回,述べトの対話と行動のユーザー適応化技術の研究」おたロボカップ＠ホーム競技において,我々玉川大よび基盤研究 C

3

課題番号 20500239

研究課

学チーム(eR@sers )は 2008 年度の大会からロボ題名「語意獲得における推論の対称性に関する研カップ＠ホームリーグに参加している．ジャパン

究」）により実施した．本研究は文部科学省グローオープンでは 2008 年沼津大会から 3 連覇を達成し， バル COE プログラム（社会に生きる心の創成－知世界大会においても 2008 年中国大会で優勝，2009

情意の科学の再構築－：玉川大学）の支援を受け

年オーストリア大会準優勝，2010 年シンガポール

た．

大会優勝と常に上位の成績を収めている．現在,
このチームの中心となっているのは PBL プロジェ

参考文献

クトに一年次から参加している学生たちであり,(1)Attamimi,M.;Mizutani,A.;Nakamura,T.;Sugiura,K.;

彼らがロボットコンテストを通じて,ロボット製

Nagai, T.;Iwahashi, N.;Okada, H.;Omori, T.;Learning

作やプログラミングに関する知識だけでなく,novel objects using out-of-vocabulary word

チームワークやコミュニケーションといった様々

segmentation and object extraction for home assistant

なことを学んでいることは疑いない事実である.

robots, 2010 IEEE International Conference on最後に,本稿では主に大学生が中心のロボット

Robotics and Automation, 745/750(2010)

競技を人材育成の観点から考察した.もちろん,ロ(2) 岡田浩之,大森隆司：ロボカップ＠ホーム-人とボットは幼稚園児から大学院生まで誰もが興味をロボットの共存を目指して-，人工知能学会論文誌，持ち,触れてみたい対象であり,それぞれの現場で25 巻，2 号，229／236(2010)

最大の教育効果を持つロボット教育があり得る.

(3) 杉浦孔明，水谷了，中村友昭，長井隆行，岩橋直人，岡田浩之，大森隆司：音声からの未登録語

3

イレイサーズと読む.
Memoirs of The Faculty of Engineering, Tamagawa University, No.46 (2011)

切り出しと画像からの物体抽出の統合による新規物体の学習,第 26 回日本ロボット学会学術講演会
論文集,1N1-05(2008).
(4) 岡田浩之，大森隆司，岩橋直人，長井隆行，杉浦孔明：ロボカップ＠ホームにおける音声対話技術，第 22 回人工知能学会全国大会講演論文集,3E3-02(2008).
(5) 大部恵子，柴一樹，岡田浩之，長井隆行：自律移動ロボットによるロボカップ@ホームへの参加,
第 26 回日本ロボット学会学術講演会論文集,3A1-07(2008).
(6) Toda, T. et al.: One-to-Many and Many-to-One
Voice ConversionBased on Eigenvoices, Proc. ofICASSP 2007, pp.1249--1252 (2007).
(7) R. T. Vaughan and B. P. Gerkey:Reusable robot
code and thePlayer/Stage Project, in Software
Engineering for Experimental Robotics, ser. Springer
Tracts on Advanced Robotics, D. Brugali, Ed. Springer,
pp. 267--289(2007).
(8) Tijn van der Zant andThomas

Wisspeintner:RoboCup X: A Proposal for a New
League Where RoboCup Goes
Conference

Real World,of Robocup ZantW05,

pp.166--172(2005).

玉川大学工学部紀要 第 46 回(2011)