石川 渡辺 研究室人間の五感に相当する感覚機能，脳の情報処理に相当する階層的並列処理機能，運動系に相当する動的マニピュレーションを工学的に実現し，それらを統合することで，人間を超える性能で知能システムを実現することを目標としています．

センサフュージョンダイナミクス整合に基づく柔軟な認識行動能力を持った超高速ロボットシステムの開発や，その特性を利用した新たな操り技能の開発・体系化を進めています．

多指ハンドアーム

ダイナミックイメージコントロール光学系・照明系・処理系をコントロールすることで，通常では見ることができない現象を，人間にとってわかりやすい形で提示する技術を目指しています．
ダイナモルフレンズ

ビジョンアーキテクチャ超高速の画像センシングを軸として，応用・原理・デバイスを同時並行的に設計することで，物理世界の動的な現象を情報世界へ取り込むための最適なシステムを実現しています．
リアルタイム形状計測

メタ・パーセプション実世界の新たな知覚手法や技術との新しい対話の形を創造するために，人間の感覚能力を超える情報を従来と全く異なる形式で提示したり利用する手法を模索しています．
クロノスプロジェクタ

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渡辺 研究室I東京大学shikawa Oku石川Laboratory

TheUniversityof TokyoUniv.
of TokyoIshikawa Watanabe Lab.

高速センサ技術に基づく調和型ダイナミック情報環境の構築本プロジェクトが目指すもの時間密度の追求人間の動作を全てカバーする領域へ遅延の総和を人間の感覚限界値以下へ

接触拘束の壁を打破物理的接触なしでの取得・提示視触覚の同時性の実現

人間を超える瞬時判断・提示機能センサ・提示デバイスを人間の感覚を超えるレベルで実現

調和型ダイナミック情報環境人間機能調和型支援・認識行動の学習促進・注意誘導型アシスト・先読み先回り支援

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渡辺 研究室I東京大学shikawa Oku石川Laboratory

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高速センサ技術に基づく調和型ダイナミック情報環境の構築高速視覚センサネットワーク広島大学 石井グループ

・512×512 画素カラー画像に対する 2,000fps画像処理・様々な画像処理をハードウェア実装可能

高速 2.5 次元触覚センサ電気通信大学 下条グループ

・近接 (１ｍ程度 ) から接触までをシームレスに検出・１ms の高速応答

情報共有型超高速視覚提示宇都宮大学 山本グループ

・超高速 LED ディスプレイを用いた高速ディスプレイ・480fps の時空間マッピングを達成

無拘束高速触覚提示東京大学 篠田グループ

・超音波放射圧フェーズドアレイによる無拘束触覚提示・提示距離 1 ～ 2m、提示遅延 3ms 以下

情報環境と人間の調和に向けた人間特性モデル

要素技術の統合

電気通信大学 阪口グループ

高速で無拘束な未来型情報環境の実現東京大学 石川グループ群馬大学 奥グループ

・運動物体をトラッキングして 3 次元位置を取得・動く手のひらや物体に映像と触覚刺激を提示

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人間支援のための高速・非接触インタフェース埼玉大学 小室グループ

AIRR Tablet東京大学 石川グループ宇都宮大学 山本グループ

・空中映像を手で操作できるシステム・手の 3 次元位置とジェスチャーを高速に認識・遅れのないジェスチャー操作渡辺 研究室I東京大学shikawa Oku石川Laboratory

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高速ジェスチャー認識高速画像処理を用いたジェスチャー認識技術を開発しています．
本技術によって、高速な手指の動きを捉えるとともに，ジェスチャー動作がディスプレイやロボットに反映されるまでの遅延を最小化することができます．このような高速ジェスチャー認識を用いて，様々な応用展開を図っています．

アクティブビジョンによるジェスチャ認識

じゃんけんロボット

手の高速 3 次元形状取得

空中 3 次元映像の操作

動く手に映像投影

高速ジェスチャー UI

空中タイピング

多指姿勢の高速認識

カメラの手首装着による UI

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渡辺 研究室I東京大学shikawa Oku石川Laboratory

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of TokyoIshikawa Watanabe Lab.

スローイングロボットアームとハンドを連動させてボールをコントロールする投球動作を実現しています．慣性力の大きいアームを効率的に加速するために，人間のスウィングモデルを参考にした運動連鎖に基づく軌道を生成しています．
多自由度関節の干渉作用を利用し，発生したエネルギーを手先へ伝播することで，リリース直前に急加速する高速なスウィングが可能となっています．

ハンドアームによる投球動作

腕には軽量高速ロボットアームを使い，その先端に0.1秒で180度開閉が可能な高速多指ハンドを取り付0 [ms]40 [ms]

けています．人間と同様に指を用いてボールを器用に制御することで，目標位置への投球が可能です．リ80 [ms]120 [ms]

リースの方向とタイミングを制御し，高速にスウィングしながらロバストな投球コントロールを実現しています．

160 [ms]

200 [ms]

ストライクゾーンを通過したボールを打ち返すバッティングロボットと組み合わせて，「投げて打つ」という連続動作も実現しています．
http://www.k2.t.u-tokyo.ac.jp/２台のロボットで「投げて打つ」

東京大学石川小室研究室

n43cmqw1qw2

u

Zw

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23.6cmXw

Yw

0[ms]

50[ms]

100[ms]150[ms]200[ms]250[ms]300[ms]350[ms]勝率 100% のじゃんけんロボット本研究では，人間機械協調システムの一例として勝率100％のじゃんけんロボットを開発しています．
人間は，じゃん・けん・ポンのタイミングでグー，チョキ，パーのいずれかを出すものとし，そのタイミングに合わせて，ロボットハンドは人間に勝つ「手」を出します．人間の手の認識は高速ビジョンを用いて1ミリ秒ごとに行っており，具体的には人間の手の位置と形状を認識しています．人間の手の位置に応じて，ロボットハンドが上下運動をするように手首関節を制御すると同時に，ポンのタイミングで人間の出した手の形状を基に，グー・チョキ・パーを認識し，1ミリ秒後に人間に勝つ「手」をロボットハンドが出す，高速な後出しじゃんけんを実現しています．人間の目は約30fpsで認識しているため，本システムにおいて後出しに気づくことはほとんどありません．実験動画をYouTubeにアップしたところ，公開してから1年で再生回数が約360万回に到達し，全世界で注目されている技術です．
本技術は，人間の動作に合わせたロボットハンドのミリ秒オーダでの協調制御の可能性を示した一例であり，遅延なしの人間の動作支援や人間との協調作業などに応用展開されると期待できます．

http://www.k2.t.u-tokyo.ac.jp/

東京大学IshikawaOku Laboratory石川 奥 研究室

The University of Tokyo(a)(b)

AIRR Tablet空中映像を手で操作できるシステム～ 自由空間をインタラクティブなディスプレイにクティブなディスプレイに ～こ の シ ス テ ム は，AIRRと呼ばれる表示技術を用いた空中映像に対して，３次元空間内の対象を瞬時かつ低遅延で検出する高速ジェスチャー認識技術を用いて，空中映像を高速に操作することを可能にしています．

これらを統合したシステムを AIRR Tablet と呼び，環境に存在する手や対象物を，人間の認識能力をはるかに超えるスピードで認識し，遅延等の違和感のない情報の提示と入力を実現しているものです．従来のコンピュータやスマートフォンとは違い，情報提示として，空間そのものを視覚的に実感可能なタッチスクリーンにするものであり，物理的衝突による制約無く，自由で高速な3 次元入出力が可能となります．

I東京大学shikawa Oku石川Laboratory渡辺 研究室The University of Tokyo

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宇都宮大学

山本研究室

http://www.opt.utsunomiya-u.ac.jp/~yamamoto/AIRR TabletAIRR (Aerial Imaging by Retro-Reflection)再帰反射を用いた空中映像の形成技術です．入射した方向に光を反射する性質をもつ再帰反射シートを用いて，ハーフミラーの面対称位置に光源の虚像を形成することを実現しています．再帰反射シート，ハーフミラー，光源の 3 要素によるシンプルな構成で，大画面の空中映像を広い視野に対して提示します．このデモシステムでは，左右 90 度以上の広い範囲から見える空中映像を形成します．

広い範囲から見える空中映像

高速 3D ジェスチャー認識2 台の超高速カメラによって，ユーザーの手の 3 次元位置とジェスチャーを高速 (500fps) で認識し，遅れのないジェスチャー操作が可能となります．たとえば，両手で空中スクリーン像の拡大と回転が行えるだけでなく，空中映像に対してパンチを繰り出すような速い動きにおいても検出・操作が可能です．

2 台のカメラによる両手の認識の様子I東京大学shikawa Oku石川Laboratory渡辺 研究室The University of Tokyo

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宇都宮大学

山本研究室

http://www.opt.utsunomiya-u.ac.jp/~yamamoto/