<博士論文>
顔表情ロボットにおける駆動ユニットの分類に関する研究 : アニマトロニクスのためのムービングユニットの提案

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概要 本研究はアニマトロニクスという映画やテーマパークなどで用いられるエンターテイメント用のロボット(アニマトロニクス)の顔表情の表現に関する研究である。ここでは、人間のように、顔表情の表現のできるロボットを、数少ない駆動ユニットを効果的に制御することにより、豊かな顔表情を実現するために、MU(Moving Unit;ムービングユニット)とその記述方法を提案し、実際の人間の表情と物理的及び心理的な測定を...通して有効性について考察したものである。本研究では既存のエンターテイメント型のロボットの制作•制御等に使われている駆動ユニットやその記述方法等について分析し、その結果、Action Unit(AU;人間表情の記述方法の最小単位)の適用や表情筋を含む筋肉名称、動作部位、動作の描写などが混用して用いられていることがわかった。さらに被験者たちにAUで示される17種の基本的な動作をさせ、白黒濃度差法(Intensity Differences Method)によって顔の可動域分析の実験を行い、筋肉の動きに連動関係があることや一つの筋肉でも、複数のAUの組み合わせによるものがあることがわかった。これらの結果を踏まえ、人間の表情研究に用いられるAUやFACSをロボットの顔表情の制御に関連させてロボットのアクチュエータ制御のために新たにMUを提案した。MUは機械的な筋肉構造を考慮し、アクチュエータの作動を基盤にしたアニマトロニクスの顔表情及び、動作表現のための基本ユニットである。MUは全部で26個のMUグループで構成されるが、主要な19個のMUグループを用いて、62個のAUの表現が可能である。ここで提案するMUの有効性を検証するため、被験者(Aモデル)とこの被験者の顔を用いて制作したアニマトロニクス(Bモデル)の可動域を比較分析し、この提案した19のMUグループが効果的に作動していることがわかった。Aモデル、Bモデル、Cモデル(MUを用いて製作した顔筋肉アニマトロニクス)の代表的な基本表情(無表情、喜び、悲しみ、怒り、嫌悪、驚き、恐れ)に対してSD法による印象評価を行った。印象評価において人間の表情にほぼ近い形で物理的なMU制御の妥当性は見られるが、細部にわたっての制御に対してより繊細なムービングポイントの配置やロボットの表情の持つ記号的な意味解釈について更なる検討が必要であることがわかった。
This paper regards the study on the facial expression of animatronics, the process of making and operating the entertainment robots that look like real people or animals, used in films or theme parks. To realize the animatronics with rich facial expressions like human beings by efficiently controlling the smaller number of moving units than former robots, this paper proposes new MU (Moving-Unit) and its description methods, and presents the validity of the MU through the real face as well as the physical and psychological measurements. The moving units and their description methods for the production/control of existing entertainment robots are analyzed and their characteristics are compared with each other. As a result of analysis on the moving units of former facial expression robot, the muscle name, the moving part and the description of motions related with the application of Action Units (AU) have been used in mixture. In this study, an experimentee was asked to express the feelings with 17 AUs. As a result, it was found out that the linking relation of muscles and even a muscle could express multiple AU through the analytical experiment in the moving region of face by the Intensity Differences Method. Based on this result, the MU system was proposed as a new classification of action unit for the facial expression of robot. The MU is the basic unit to express the face and movement of animatronics based on the actuator’s operation in consideration of mechanical muscle structure. The MU is composed of 26 sub MU groups. But, with 19 main MU groups, the expression of 62 AUs expressions for face has become possible. To prove the validity of MU, the moving regions of the experimentee (Model A) and the Robot (Model B) produced through the face of experimentee were compared with each other. As a result, it was found out that the proposed MU were working effectively. For basic facial expressions of Model A, B and C (Facial Muscle Animatronics), the expressional evaluation was carried out by SD method. Through this research, it was found out that, for the physical expression of face technology of robot in the entertainment, its control method with the anticipation of facial expression to some degree could be effective through the real robot production. In the future, the relation between the facial expression and the MU technology should be studied more.
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本文ファイル

appendix pdf 2.22 MB 370 付録
references pdf 344 KB 380 参考文献
notes pdf 296 KB 234 注釈
acknowledgement pdf 239 KB 202 謝辞
chapter7 pdf 307 KB 320 第7章 結論
chapter6 pdf 2.13 MB 452 第6章 アニマトロニクスの表情に対する印象評価
chapter5 pdf 915 KB 401 第5章 顔ロボットにおけるMU(Moving-Unit)の有効性の検討
chapter4 pdf 666 KB 297 第4章 MU(Moving-Unit)の提案
chapter3 pdf 2.38 MB 2,053 第3章 人間表情と顔ロボットの関連について
chapter2 pdf 606 KB 2,251 第2章 アニマトロニクスと顔表情の表現に関する先行研究の考察
chapter1 pdf 315 KB 920 第1章 序論
contents pdf 272 KB 183 目次
title pdf 294 KB 205 表題紙
c01 pdf 298 KB 216 表紙

詳細

レコードID
査読有無
キーワード
報告番号
学位記番号
授与日(学位/助成/特許)
部局
登録日 2013.07.10
更新日 2020.10.09

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