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Senoo Taku

Faculty of Information Science and Technology Systems Science and Informatics System SynthesisAssociate Professor

Researcher basic information

■ Degree
  • Ph. D., The University of Tokyo
■ URL
researchmap URLホームページURL■ Various IDs
Researcher number
  • 10512113
J-Global ID■ Research Keywords and Fields
Research Keyword
  • Intelligent Robotics
  • Sensory behavior system
  • High-speed Manipulation
  • Robot Hand
  • Bipedal Robot
  • High-speed vision
  • Visual Feedback
  • Active Sensing
  • Force Control
  • In-vehicle Image Processing
Research Field
  • Informatics, Robotics and intelligent system
  • Informatics, Mechanics and mechatronics
  • Informatics, Perceptual information processing
■ Educational Organization

Career

■ Career
Career
  • Apr. 2022 - Present
    Hokkaido University, 大学院情報科学研究院, 准教授
  • Apr. 2020 - Mar. 2022
    Hiroshima University, 大学院先進理工系科学研究科, 准教授
  • Apr. 2018 - Mar. 2020
    The University of Tokyo, The Graduate School of Information Science and Technology, 講師
  • Apr. 2015 - Mar. 2018
    The University of Tokyo, The Graduate School of Information Science and Technology, 助教
  • Apr. 2011 - Mar. 2015
    The University of Tokyo, The Graduate School of Information Science and Technology, 特任助教
  • Apr. 2008 - Mar. 2011
    The University of Tokyo, The Graduate School of Information Science and Technology, 特任研究員
  • Apr. 2005 - Mar. 2008
    日本学術振興会 特別研究員(DC1)
Educational Background
  • Apr. 2005 - Mar. 2008, The University of Tokyo, 大学院情報理工学系研究科 博士課程
  • Apr. 2003 - Mar. 2005, The University of Tokyo, 大学院情報理工学系研究科 修士課程
  • Apr. 1999 - Mar. 2003, Waseda University, 理工学部

Research activity information

■ Awards
  • Dec. 2023, 計測自動制御学会システムインテグレーション部門, SI2023 優秀講演賞
    山田海俊;鈴木正宣;宮路洸;海老名光希;佐瀬一弥;辻田哲平;陳暁帥;安部崇重;小水内俊介;中丸裕爾;妹尾拓;本間明宏;近野敦
  • Dec. 2023, 計測自動制御学会システムインテグレーション部門, SI2023 優秀講演賞
    薄井浩生;渋谷紗也華;海老名光希;佐瀬一弥;陳暁帥;小水内俊介;安部崇重;辻田哲平;妹尾拓;的場光太郎;近野敦
  • Nov. 2023, 北海道大学 大学院情報科学研究院, 若手産学共同研究促進事業 研究院長賞
    妹尾拓
  • Mar. 2023, IEEE International Conference On Mechatronics, Best Paper Candidates
    Hiromichi Kawahara, Taku Senoo, and Idaku Ishii
  • Dec. 2022, 計測自動制御学会システムインテグレーション部門, SI2022 優秀講演賞
    妹尾拓;川原大宙;石井抱;籔内健人;平野正浩;岸則政;石川正俊
  • Mar. 2021, 日本鉄鋼協会 計測・制御・システム工学部会, 計測・制御・システム技術賞
    島﨑航平;Zulhaj Aliansyah;妹尾拓;石井抱
  • Dec. 2020, 計測自動制御学会システムインテグレーション部門, SI2020 優秀講演賞
    川原大宙;妹尾拓;石井抱;平野正浩;岸則政;石川正俊
  • Oct. 2020, 日本ロボット学会, 優秀研究・技術賞
    小山佳祐;下条誠;妹尾拓;石川正俊
  • May 2020, 日本機会学会ロボティクスメカトロニクス部門, ROBOMECH表彰(学術研究分野)
    小山佳祐;下条誠;妹尾拓;石川正俊
  • Dec. 2019, 計測自動制御学会システムインテグレーション部門, SI2019 優秀講演賞
    田中敬;小山佳祐;妹尾拓;石川正俊
  • Dec. 2019, 計測自動制御学会システムインテグレーション部門, SI2019 優秀講演賞
    妹尾拓;王允卓;平野正浩;岸則政;石川正俊
  • Jun. 2019, 日本機会学会ロボティクスメカトロニクス部門, ROBOMECH表彰(学術研究分野)
    小山佳祐;下条誠;妹尾拓;石川正俊
  • Jun. 2018, 日本機会学会ロボティクスメカトロニクス部門, ROBOMECH表彰
    妹尾拓;村上健一;石川正俊
  • Dec. 2017, 計測自動制御学会システムインテグレーション部門, SI2017 優秀講演賞
    佐藤宏;山川雄司;妹尾拓;石川正俊
  • Dec. 2017, 計測自動制御学会システムインテグレーション部門, SI2017 優秀講演賞
    平野正浩;妹尾拓;岸則政;石川正俊
  • Apr. 2017, Mechatronics, Elsevier, Outstanding Reviewer
    Taku Senoo
  • Dec. 2016, 計測自動制御学会システムインテグレーション部門, 研究奨励賞
    妹尾拓;小池正憲;村上健一;石川正俊
  • Dec. 2016, 計測自動制御学会システムインテグレーション部門, 若手奨励賞
    妹尾拓
  • Dec. 2016, IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics, T. J. Tarn Best Paper in Robotics Award
    Taku Senoo;Yuuki Horiuchi;Yoshinobu Nakanishi;Kenichi Murakami;Masatoshi Ishikawa
  • Mar. 2016, 第21回ロボティクスシンポジア, 優秀論文賞
    妹尾拓;小池正憲;村上健一;石川正俊
  • Dec. 2015, 計測自動制御学会システムインテグレーション部門, SI2015 優秀講演賞
    黄守仁;Bergstrom Niklas;山川雄司;妹尾拓;石川正俊
  • Dec. 2015, 計測自動制御学会システムインテグレーション部門, SI2015 優秀講演賞
    妹尾拓;小池正憲;村上健一;石川正俊
  • Dec. 2015, IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics, Finalist of Best Student Paper Award
    Kenichi Murakami;Yuji Yamakawa;Taku Senoo;Masatoshi Ishikawa
  • Oct. 2012, IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, Best Jubilee Video Award
    Masatoshi Ishikawa;Akio Namiki;Taku Senoo;Yuji Yamakawa
  • May 2007, 日本機会学会ロボティクスメカトロニクス部門, ROBOMEC表彰
    古川徳厚;妹尾拓;並木明夫;石川正俊
  • Dec. 2006, 計測自動制御学会システムインテグレーション部門, SI2006 優秀講演賞
    古川徳厚;妹尾拓;並木明夫;石川正俊
  • May 2006, IEEE International Conference on Robotics and Automation, Best Manipulation Paper Award
    Noriatsu Furukawa;Akio Namiki;Taku Senoo;Masatoshi Ishikawa
  • Feb. 2006, 計測自動制御学会, 学術奨励賞・研究奨励賞
    妹尾拓
■ Papers
■ Other Activities and Achievements
■ Books and other publications
  • Introduction to Sports Robotics - Simulation/analysis and Intervention in Competition -
    妹尾拓, 高速センサフィードバックによる動的変化への対応, pp. 163-183
    オーム社, Oct. 2024, 9784274232534, vi, 287p, Japanese, [Contributor]
  • Robot control handbook
    妹尾拓; 石川正俊, 野球ロボットとジャグリングロボット, pp. 664-667
    近代科学社, Dec. 2017, 9784764904736, xx, 999p, Japanese, [Contributor]
  • ロボットテクノロジー(日本ロボット学会編)
    妹尾拓, 渡辺義浩, 石川正俊, 高速ビジョン, pp. 202-205
    オーム社, Aug. 2011, 9784274210723, [Contributor]
  • Cutting Edge Robotics 2010
    Satoru Mizusawa; Akio Namiki; Taku Senoo; Masatoshi Ishikawa, Tweezers Type Manipulation by a Multifingered Hand Using a High-speed Visual Servoing, pp. 395-410
    INTECH, Oct. 2010, 9789533070629, [Contributor]
  • Visual Servoing via Advanced Numerical Methods
    Akio Namiki; Taku Senoo; Satoru Mizusawa; Masatoshi Ishikawa, High-speed Visual Feedback Control for Grasping and Manipulation, pp. 39-53
    Springer, Mar. 2010, 9781849960892, [Contributor]
  • Robotics 2010 Current and Future Challenges
    Taku Senoo; Akio Namiki; Masatoshi Ishikawa, Ball Control in High-speed Throwing Motion Based on Kinetic Chain Approach, pp. 109-122
    INTECH, Feb. 2010, 9789537619787, [Contributor]
■ Syllabus
  • 知能システム特論, 2024年, 修士課程, 情報科学院
  • 知能システム特論, 2024年, 博士後期課程, 情報科学研究科
  • 知能システム特論, 2024年, 博士後期課程, 情報科学院
  • システムデザイン, 2024年, 学士課程, 工学部
  • 電気制御システム演習Ⅰ, 2024年, 学士課程, 工学部
  • 画像計測工学, 2024年, 学士課程, 工学部
  • 科学・技術の世界, 2024年, 学士課程, 全学教育
■ Research Themes
  • Development of Disaster Medical Response, Trauma Treatment, and Traumatic XR Surgery Remote Support System
    Program on Security Technology Research
    Sep. 2023 - Mar. 2028
    Atsushi Konno; Soichi Murakami; Toshiaki Shichinohe; Satoshi Kanai; Yo Kurashima; Takashige Abe; Taku Senoo
    Japan Ministry of Defense, PJ004596
  • Touch vibration inspection by a high-frequency robot hand
    Grants-in-Aid for Scientific Research
    01 Apr. 2024 - 31 Mar. 2027
    妹尾 拓; 近野 敦
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Scientific Research (B), Hokkaido University, 24K00840
  • Automatic generation of surgical plans using the patient's digital twin
    Grants-in-Aid for Scientific Research
    30 Jun. 2023 - 31 Mar. 2026
    近野 敦; 妹尾 拓; 小水内 俊介
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory), Hokkaido University, 23K18486
  • Laparoscopic surgical dynamic navigation using maximum likelihood estimation of organ deformations
    Grants-in-Aid for Scientific Research
    01 Apr. 2023 - 31 Mar. 2026
    近野 敦; 安部 崇重; 妹尾 拓; 小水内 俊介; 安孫子 聡子; 辻田 哲平; 陳 暁帥; 佐瀬 一弥
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Scientific Research (A), Hokkaido University, 23H00480
  • Sensory-Motor Integration Theory in Multi-Eye High-Speed Vision Robot
    Grants-in-Aid for Scientific Research
    01 Apr. 2022 - 31 Mar. 2025
    並木 明夫; 妹尾 拓; 山川 雄司
    本研究では、多眼高速ビジョンロボットシステムを開発し、ロボットの体表に小型高速カメラを高密度に配置することで、死角をなくし、全てを視覚計測可能な「無死角性」と、認識と作業速度の「高速性」を実現する。具体的には、以下の三つの課題に取り組む。①全身にカメラを配置した多眼高速ビジョンロボットの開発、②動的多眼ステレオによる実時間3次元認識、③多眼視覚と運動統合による動作生成。これらの開発により、ロボットの作業速度を大幅に向上させることを目指す。
    本年度は、ロボット全身にカメラを配置した多眼高速ビジョンネットワークを開発した。具体的には、多自由度ハンド・アームの指、掌、腕に合計26個の小型カメラIU233N2-Zを配置した。死角が少なくなるように最適化問題を解決して配置を決めた。多数のカメラからの視覚情報を一台の計算機で処理するのは困難なため、各カメラからの情報を処理する分散ノードを設置したネットワークを開発し、動的に経路制御を行うこととした。処理ノードにはNVIDIA Jetson Xavier NXを使用した。結果として、全カメラからの画像情報を120Hzで取得し、リアルタイムで処理することが可能となった。
    開発した多眼ハンドアームシステムを使用して、高速移動物体のトラッキング制御の実験を行った。複数のカメラから得られる情報のタイミングを完全に同期することは難しいために、拡張カルマンフィルタを用いることで非同期においても精度よく情報統合を行うこととした。実機による追跡実験を行うことで、提案アルゴリズムの有効性を確認した。
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Scientific Research (B), Chiba University, 23K22710
  • 多眼高速ビジョンロボットにおける感覚運動統合理論の研究
    科学研究費助成事業 基盤研究(B)
    01 Apr. 2022 - 31 Mar. 2025
    並木 明夫; 妹尾 拓; 山川 雄司
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 千葉大学, 22H01439
  • Development of Next Generation Information Environment Systems Using High-speed Vision and Tracking Technology
    Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
    31 Aug. 2020 - 31 Mar. 2025
    石川 正俊; 妹尾 拓; 早川 智彦; 黄 守仁; 宮下 令央; 末石 智大
    本年度の研究成果をサブテーマごとに以下に示す.
    (A)人間の視覚を超えた高速知覚情報処理技術の確立 A-1) 逐次的な相対運動推定結果から各時刻の位置姿勢を推定するため,高速性を失わずにドリフトを補正する機構を構築し,安定したトラッキングを行った.また,レーザードップラーセンサー及び光学システムを用いる複数物体の運動計測と三次元トラッキングシステムを構築し,同システムの計測データを解析するアルゴリズムの設計と評価を行った.A-2) 本年度の目標としていたマーカレスの高速トラッキングアルゴリズム群を開発し,本年度以降の高速トラッキング技術および高速運動計測技術開発の基盤を構築した.
    (B)人間の動作をシームレスにサポートする高速情報・力覚呈示技術の確立 B-1) ユーザーのダイナミクスである視線を高速に計測するシステムと,事前にマーカーを付与しない高速自己位置推定手法の第1次試作を構築した.B-2) 塑性変形を基軸とした力制御則を提案し,ヒトとロボットハンドの滑らかなインタラクションを実現した.
    (C)高速知覚情報処理の基盤強靭化技術の確立 C-1) 映像遅延だけではなく,フレームレートも制御できるシステムを構築し,錯視現象に対するフレームレートの影響を観測する被験者実験を実施した.C-2) 高速ビジョンモジュールを用いた1,000fpsの高速カメラネットワークを構築し,トラッキング精度に影響する同時撮像におけるフレーム同期を数十マイクロ秒の精度で実現した.
    (D)次世代情報環境システムによる時空間インタラクションにおける違和感の打破 D-1) 高速トラッキングに利用しやすい事前情報の利用を想定し,高速なスポーツ動作に対する予測情報即時呈示の基礎検討を行った.D-2)複合センシングシステムを構築し,ユーザーの意図と環境中のアフォーダンスをミリ秒オーダで読み取る手法を検討した.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Scientific Research (S), The University of Tokyo, 20H05704
  • Rheology Robotics Based on Deformation Control with High Backdrivability
    Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
    01 Apr. 2020 - 31 Mar. 2023
    妹尾 拓
    本年度の研究成果をサブテーマごとに以下に示す.
    (A) 変形モデルに基づく力制御手法の確立:ロボットハンドのように慣性が小さく関節摩擦が相対的に大きい機構に対してモデルベースの力制御手法を適用すると,パラメータ誤差の影響により挙動が不安定になる.この問題を解消するため,変形モデルから導出される目標位置を陽に計算し,力フィードバック制御系の内部に位置制御系を組み込んだ二重構造制御系を提案した.これにより,塑性変形に基づく受動的な緩衝軌道を生成すると同時に,パラメータ誤差に起因する振動の抑制が可能となった.
    (B) 低摩擦特性を有する高バックドライブロボットの開発:磁石歯車を利用したグリッパを開発した.磁石による非接触のトルク伝達により物理的摩擦を無くすことで,出力軸側に負荷が加わった際にわずかなトルクで逆回転し,従来のロボットに比べてバックドライバビリティの高い柔軟な動作が可能である.機構全体を剛体で構成しているため制御が容易で高精度な位置決めも実行しやすい.指先側面あるいは掌に対して負荷が生じたときに受動的に両指が内側へスライドする機構を設計し,衝撃から把持動作への移行を効率的に実行できる構造となっている.
    (C) 低衝撃高速マニピュレーションの実現:ロボットハンドの指モジュールに対して二重構造制御系を実装することで,ヒトがロボットを押したときに滑らかに動作するインタラクションタスクを実現した.提案した制御系に関する比較実験をおこない,安定した外力緩衝が可能であることを実証した.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Scientific Research (B), Hiroshima University, 20H02110
  • A Research on Hyper Vibration Spectrum Camera Using High-speed Vision
    Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
    01 Apr. 2019 - 31 Mar. 2022
    ISHII IDAKU
    We develop a hyper vibration spectrum camera in which pixel-level vibration spectrum analysis is implemented in parallel to a high-speed vision system. It can realize dynamics-based image recognition based on multi-dimensional vibration spectrum images in which brightness signals are processed in the audio frequency range. We show its effectiveness in real-time vibration spectrum imaging that enable vibration pattern recognition by hybridizing high-speed image recognition and vibration analysis through vibration surveillance cases in various applications.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Scientific Research (A), Hiroshima University, 19H00769
  • ロボット体表面に配置された多眼高速視覚ネットワークによる視覚サーボ制御
    科学研究費助成事業 基盤研究(B)
    01 Apr. 2019 - 31 Mar. 2022
    並木 明夫; 妹尾 拓; 山川 雄司
    従来の知能ロボットでは,使用するカメラ台数は少数に抑えられ,設置場所も人間のように頭部に装着するか,ハンドアイとして手先に装着するかのどちらかであり,視界は狭く,オクルージョンによる死角が頻繁に生じるという問題があった。そのため,複雑なタスクでは成功率が上がらず,作業速度も人間以上に遅くなっていた。本課題ではこの問題を解決するために,小型高速カメラをロボットの体表に高密度で配置することで,「無死角性」と「高速性」を実現する多眼高速ビジョンネットワークシステムを実現する.今年度は下記の研究を行った.
    [多眼高速ビジョンハンドの開発]前年度に開発したシステムを改良する。これは超小型カメラ8台をロボットハンドの指表皮に埋め込んだものである.USBから画像を取得するためのソフトウェアを改良することで,120Hz以上の画像を安定して取得するとともに,ホワイトバランス等のカメラ制御パラメータをリアルタイムで変更できるようにした.
    [多眼視覚サーボ制御] 前年度に開発した多眼システムのために,ロボット表皮上に配置された複数のカメラを効果的にキャリブレーションするための手法を考案した.関節角の誤差についても同時にキャリブレーションすることで,カメラパラメータを高精度に推定することを可能とした.
    [カメラネットワークの動的最適経路制御] 前年度に引き続き,対象検出・衝突検出の緊急度・優先度に応じて個々のカメラからの情報を動的に変えるシステムの開発について検討した.
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 千葉大学, 19H02102
  • Development of a Biped Running Robot System with Highly Responsive Characteristics
    Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
    01 Apr. 2016 - 31 Mar. 2019
    Senoo Taku
    By integrating high-speed vision and high-speed actuator, a bipedal running system with instantaneous response characteristics was realized. As for system development, the high torque-weight-ratio actuators suitable for bipedal movement were developed and high-speed bipedal running mechanism equipped with 1000 fps compact lightweight vision at the head part was designed. With respect to posture stabilization, a new feedback-based control method in that posture recovery motion is repeatedly executed in response to instantaneous detection of the beginning of falling was established, instead of the commonly-used previously-determined feedforward type falling avoidance. These technologies have made it possible to achieve acrobatic tasks: robust running in unpredicted external force and on rough terrain, somersault by accelerating and jumping forward to make one rotation, and emergency stop action for rapidly incoming obstacles during running.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Young Scientists (A), The University of Tokyo, 16H06073
  • Understanding of Geometric and Mechanical Information Based on Multi-fingered Hand Manipulation with High-speed Vision
    Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
    01 Apr. 2013 - 31 Mar. 2015
    SENOO Taku
    A method of simultaneously identifying geometric and mechanical information of an object was proposed using the data set of time-series multi-view image captured with high-speed vision. By actively manipulating a measurement objet to get multi-view images with a single camera, the 3-D shape reconstruction was performed in voxel space on the basis of a space carving method using the objet silhouette, and the inertia moment and mass distribution were also estimated in fitting the object movement to the mechanical constraint such as the conservation of angular momentum and the conservation of energy.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research, The University of Tokyo, 25540113
  • 超高速ロボットシステムによるダイナミックマニピュレーションの研究
    科学研究費助成事業 特別研究員奨励費
    2005 - 2007
    妹尾 拓
    本研究では「高速性」に焦点を当てて,マニピュレーションアルゴリズムの開発および機械システムの限界に挑む超高速ロボットシステムの実現を目指している.本年度は、アームの高速スウィングアルゴリズムおよび多指ハンドによるリリース制御戦略を提案し,スローイング動作の実験をおこなった.
    はじめに手先速度の高速化を目指して,スウィング動作に着目した.人間の運動を参考にして,キネティックチェーンという平面的な運動連鎖と3次元的な多軸回転運動の慣性力伝播という2つの運動を直交に組み合わせたスウィングモデルを提案した.体幹から手先へ向けてエネルギーの伝播に大きく影響する要素を基底関数として抽出し,それをタイミングよく重ね合わせることで手先速度の高速化を可能にしている.シミュレーションにより,体幹で発生したトルクが手先へ伝播していく効率的な高速スウィング動作を実現できることを示した.また実機とスウィングモデルの関節構造が異なっていても,提案したスウィング動作はダイナミクスの変換をおこなうことで適応可能となっている.
    また高速動作を利用した器用なマニピュレーションを目指して,多指ハンドによるリリース制御について研究した.ハンドとボールのあいだに働く接触力の時間応答および指上でのボールの転がり距離を解析し,その結果を利用することでリリースのタイミング誤差に対してロバストにリリース方向を制御する投球アルゴリズムを提案した.この戦略はアームの高速スウィング動作によって出現する慣性力を利用することで,把持状態からリリース状態へ効果的に遷移するリリース制御となっている.
    上記の高速スウィング動作とリリース制御をハンドアームシステムへ実装し,目標地点へ向けてボールを投げる実験をおこなった.そして2m離れた半径10cmのネットへ向かって半径5cmのボールをコントロールする高速スローイング動作を実現した.
    日本学術振興会, 特別研究員奨励費, 東京大学, 05J11883

Research Profiles

■ Research Profiles
  • 高速ロボティクス
    Themes: Information and Communication
    Keywords: 知能ロボティクス,機械力学,感覚行動システム,ロボットマニピュレーション