完璧なアンドロイドをつくるのはなぜ難しいのか？

2021年3月のサイエンスカフェのトーク資料です．

Transcript

1. 完璧なアンドロイドをつくるのは なぜ難しいのか？ 石原 尚 大阪大学 大学院工学研究科 講師 20210313 ロボットサイエンスカフェ Affetto
2. 2 やりたいことに挑戦しつつ「やるべきこと」を探してきました 人みたいに賢い人工知能を 人が全て作るのは難しいらしい 学習のために必要な 「自然に触れ合っているときのデータ」 が世の中にない！ 2003 大阪大学工学部入学 2006 研究室配属 人と自然に触れ合える ロボットの研究をしたい ～高校生 人との触れ合い方を学習していく 人工知能の研究をしよう 2009 博士後期 課程進学 中の機械を一生懸命作ったところで 結局「皮膚」がダメだと台無しだ 「アンドロイド工学」としてやるべきは 柔らかい皮膚に人と情報を交わす 機能を載せる研究だ！ いまここ．難しいけど面白い！ 人と触れ合ってデータを集められる 柔らかく動くロボットの体が必要だ 2014 大学教員に 2010~16 子供型アンドロイドの 全身骨格機構の開発 よく動く機械を作って リアルなゴムマスクを被せれば 凄いアンドロイドができるだろう そろそろ柔らかい皮膚を載せて 人らしくしていきたいな 2016~ 触覚センサ開発 表情制御システム開発 アンドロイド皮膚の評価解析
3. 3 仮想的にアンドロイドの開発者になってもらい 難しさと面白さを味わってもらう 今回のカフェトークのねらい 物理制約 の問題 設計指針 の問題 機能定義 の問題 ① ➁ ③ 今回紹介する難しさ そのうえで… アンドロイドを完ぺきに近づけていくアイデアや，自然に触れ合えるロボットがいる未来について対話をしたい
4. 4 基本的には４つの要素の組み合わせ アンドロイドの顔の仕組み 素材や構造はいろいろ選択肢があるが，スキンに力を与えて生じる変形として表情を造る点は共通 電気モータやエアシリンダ ワイヤ牽引 プーリ 直線運動 回転運動 リンク機構 スキンの土台 数mm厚のシリコンゴム アクチュエータ トランスミッション シェル スキン 外 内 駆動力生成装置 駆動力伝達システム 頭蓋 柔軟皮膚マスク
5. 5 笑った顔を出せるようにするには スキンをどう動かす機構をどこに置けばよいでしょう？ 表情を設計することを考えよう スキンを上げる機構を口角に？ スキンを下げる機構を上まぶたに？
6. 6 動かしたいところ以外も勝手に動く アンドロイドを作るうえで重要な事実① 上まぶたのスキンを真下に動かす機構を いれただけなのに… 眉も下がるし 頬すら下がってしまう スキンの全面がつながっているので 目尻は外に広がるし
7. 7 柔軟スキンの連動の癖を前もって考慮したうえで 注目部位周辺のスキンの作り方を考えないといけない アンドロイドをつくる難しさ① 上まぶたを下げるための 機構を入れつつ 眉までは動きが伝わらないように このあたりを固定するか薄くする 目尻の厚みを減らしたり 切り込みを深くしたり 頬まで動きが伝わらないように このあたりを固定するか薄くする 部分ごとの材料特性を 簡単には変えられない
8. 8 目を閉じるとき，皮膚はどう動くと思いますか？ 質問（アンケート２） ① ➁ ③ ④ 当然上のまぶたが下がるだけ いや，下のまぶたも上がるかな？ 少し斜めに動いたりして？ さすがにここまでは 直感で１つだけ選んでください
9. 9 目の周囲の皮膚は目頭に向かって流れる 正解 ④
10. 10 人の皮膚は想像以上に複雑に動いている アンドロイドを作るうえで重要な事実➁ いろいろな動きについて皮膚全体の複雑な動きを把握しておかないと どう作るかの指針が定まらない．人の体の動きについてよく調べないと良いものは作れない． 口角を挙げる際には皮膚は広範囲がS字状に流れる Comparison Between the Facial Flow Lines of Androids and Humans. Frontiers in Robotics and AI. 2021.
11. 11 表情を出すだけで「完璧な」アンドロイドといえるか？ 変形をうまく表出できる顔ができたとして… 触ったときのスキンの感触も人に似せる必要はあるか？ そもそもスキンの感触の違いは 何にどう影響するのだろうか？
12. 12 スキンの触感が違うと性格の印象も変わる アンドロイドを作るうえで重要な事実③ スキンの触り心地 好ましさ 弾力感 滑らかさ 自然らしさ 親しみやすさ 頼もしさ 快活さ アンドロイドの性格の印象 高める 損ねる 丸い ・ 湿っている キメ細かい ・ なめらか ハリがある ・ 締まりがある 好ましい ・ 気持ちいい ざらざらして乾燥した硬めのスキンのアンドロイドは…触られたときに「頼もしい」と思われる つるつるして湿った柔らかめのスキンのアンドロイドは…触られると「頼りない」と思われる 触感がもたらすロボット性格印象の変容に対する外見の人らしさの影響．認知科学．2018.
13. 13 どの軸で完璧さを目指すのか？ アンドロイドをつくる難しさ③ 人らしさの軸 …は唯一の方向ではない！
14. 14 人には多種多様な機能的側面がある アンドロイドをつくる難しさ③ 皮膚の変形で 表情をつくりだす 機能の軸 触れ合いで互いの 性格を伝え合う 機能の軸 スポーツをこなす 機能の軸 創造を楽しむ 機能の軸 注目する機能を絞らないと 手が付けられない 一つのアイデアで全てを完ぺきに近づけるのは無理
15. 15 今回挙げた３つの問題が絡んでくる 完璧なアンドロイドをつくるのはなぜ難しいのか 人の機能的定義 人の機能の解析 人のあの機能に 注目して始めよう その機能を人がどう 発揮しているかを調べよう 人工物の癖の把握 使えそうな素材や構造 の特徴を調べよう 試作と評価 今の理解でどれだけ 完ぺきに作れるかを確かめよう 改善ループのなかで定義を見直して理解を深め， 着実に「完ぺき」に近づこう ただし，ここで「定義」をはっきりさせた分 所詮「不完全な完ぺきさ」でしかない…定義の呪い！ 改善ループ
16. 16 今回挙げた３つの問題が絡んでくる 完璧なアンドロイドをつくるのはなぜ面白いのか 人の機能的定義 人の機能の解析 人のあの機能に 注目して始めよう その機能を人がどう 発揮しているかを調べよう 人工物の癖の把握 使えそうな素材や構造 の特徴を調べよう 今の理解でどれだけ 完ぺきに作れるかを確かめよう 発見と驚きの連続！ パズルを解く感覚 挑戦が選び放題 達成感！ 試作と評価 改善ループ
17. 17 人と自然に触れ合えるロボットを作りたくて… まとめ 柔らかい素材の物理制約と戦いつつ 作る立場で人を調べて設計指針を得ながら 完ぺきに近づけるうえで不可欠ではあるものの不完全さを生んでしまう 「人の機能的定義」をいかに昇華させるかに挑む アンドロイド工学を発展させようと日々楽しく研究しています