2023年11月, 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

2023年03月, IEEE International Conference On Mechatronics, Best Paper Candidates　　　　　　　　　　　　　　　
Hiromichi Kawahara, Taku Senoo, and Idaku Ishii

2022年12月, 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

2021年03月, 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

2020年12月, 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

2020年10月, 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

2020年05月, 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

2019年12月, 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

2019年12月, 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

2019年06月, 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

2018年06月, 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

2017年12月, 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

2017年12月, 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

2017年04月, Mechatronics, Elsevier, Outstanding Reviewer　　　　　　　　　　　　　　　
Taku Senoo

2016年12月, 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

2016年12月, 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

2016年12月, 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

2016年03月, 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

2015年12月, 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

2015年12月, 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

2015年12月, IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics, Finalist of Best Student Paper Award　　　　　　　　　　　　　　　
Kenichi Murakami;Yuji Yamakawa;Taku Senoo;Masatoshi Ishikawa

2012年10月, IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, Best Jubilee Video Award　　　　　　　　　　　　　　　
Masatoshi Ishikawa;Akio Namiki;Taku Senoo;Yuji Yamakawa

2007年05月, 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

2006年12月, 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

2006年05月, IEEE International Conference on Robotics and Automation, Best Manipulation Paper Award　　　　　　　　　　　　　　　
Noriatsu Furukawa;Akio Namiki;Taku Senoo;Masatoshi Ishikawa

2006年02月, 計測自動制御学会, 学術奨励賞・研究奨励賞　　　　　　　　　　　　　　　
妹尾拓

Validation and motion analyses of laparoscopic radical nephrectomy with Thiel-embalmed cadavers.
Lingbo Yan, Koki Ebina, Takashige Abe, Masafumi Kon, Madoka Higuchi, Kiyohiko Hotta, Jun Furumido, Naoya Iwahara, Shunsuke Komizunai, Teppei Tsujita, Kazuya Sase, Xiaoshuai Chen, Yo Kurashima, Hiroshi Kikuchi, Haruka Miyata, Ryuji Matsumoto, Takahiro Osawa, Sachiyo Murai, Toshiaki Shichinohe, Soichi Murakami, Taku Senoo, Masahiko Watanabe, Atsushi Konno, Nobuo Shinohara
Current problems in surgery, 61, 10, 101559, 101559, 2024年10月, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）, PURPOSE: Our aim was to develop practical training for laparoscopic surgery using Thielembalmed cadavers. Furthermore, in order to verbalize experts' motion characteristics and provide objective feedback to trainees, we initiated motion capture analyses of multiple surgical instruments simultaneously during the cadaveric trainings. In the present study, we report our preliminary results. METHODS: Participants voluntarily joined the present cadaveric simulation trainings, and performed laparoscopic radical nephrectomy. After the trainings, scores for tissue similarity (face validity) and impression of educational merit (content validity) were collected from participants based on a 5-point Likert scale (tissue similarity: 5: very similar, 3: average, 1: very different; educational merit: 5: very high, 3: average, 1: very low). In addition, after the additional IRB approval, we started motion capture (Mocap) analyses of 6 surgical instruments (scissors, vessel sealing system, grasping forceps, clip applier, right-angled forceps, and suction), using an infrared trinocular camera (120-Hz location record). Mocap-metrics were compared according to the previous surgical experiences (experts: ≧50 laparoscopic surgeries, intermediates: 10-49, novices: 0-9), using the Kruskal-Wallis test. RESULTS: A total of 9 experts, 19 intermediates, and 15 novices participated in the present study. In terms of face validity, the mean scores were higher than 3, other than for the Vena cava(mean score of 2.89). Participants agreed with the training value (usefulness for future skill improvement: mean score of 4.57). In terms of Mocap analysis, faster speed-related metrics (e.g., velocity, the distribution of tip velocity, acceleration, and jerk) in the scissors and vessel sealing system, a shorter path length of grasping forceps, and fewer dimensionless squared jerks, which indicated more purposeful motion of 4 surgical instruments (vessel sealing system, grasping forceps, clip applier and suction), were observed in the more experienced group. CONCLUSIONS: The Thiel-embalmed cadaver provides an excellent training opportunity for complex laparoscopic procedures with participants' high level of satisfaction, and may become a promising tool for a better objective understanding of surgical dexterity. In order to enrich formative feedback to trainees, we are now proceeding with Mocap analysis.

Development of Machine Learning-Based Assessment System for Laparoscopic Surgical Skills Using Motion-Capture
Koki Ebina, Takashige Abe, Lingbo Yan, Kiyohiko Hotta, Madoka Highuchi, Naoya Iwahara, Jun Furumido, Masafumi Kon, Sachiyo Murai, Yo Kurashima, Shunsuke Komizunai, Teppei Tsujita, Kazuya Sase, Xiaoshuai Chen, Taku Senoo, Nobuo Shinohara, Atsushi Konno
2024 IEEE/SICE International Symposium on System Integration (SII), IEEE, 2024年01月08日
研究論文（国際会議プロシーディングス）

Rotational Regrasping For a Stick-type Object Using Inertial Force Based on High-speed Swing-up Motion
Taku Senoo, Atsushi Konno, Hayato Otsubo, Idaku Ishii
2023 IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics, ROBIO 2023, 1, 6, 2023年12月07日, ［査読有り］
In this paper, robotic regrasping is considered with the goal of achieving dexterous manipulation. The strategy using quick wrist snap is based on human regrasping, and involves rotating the grasped object due to the inertial force while maintaining the contact state. The posture of the grasped object is measured by high-speed vision in real time and is used for posture control. Experimental results are shown where regrasping of a stick-type object in the direction contrary to gravity can be achieved by a high-speed robot hand.

Stem detection using depth camera in red perilla farm　　　　　　　　　　　　　　　
Seito Takeuchi, Shunsuke Komizunai, Taku Senoo, Atsushi Konno
16th World Congress of the International Federation for the Promotion of Mechanism and Machine Science, 63, 64, 2023年11月07日, ［査読有り］

Unfolded Paper Manipulation by a Robot Hand Using High-speed Image Processing　　　　　　　　　　　　　　　
Hideto Okura, Shunsuke Komizunai, Taku Senoo, Atsushi Konno
16th World Congress of the International Federation for the Promotion of Mechanism and Machine Science, 77, 78, 2023年11月06日, ［査読有り］

Development of the Classification System for Surgical Skills in Endoscopic Sinus Surgery　　　　　　　　　　　　　　　
Kaito Yamada, Masanobu Suzuki, Kou Miyaji, Koki Ebina, Kazuya Sase, Teppei Tsujita, Xiaoshuai Chen, Takashige Abe, Shunsuke Komizunai, Yuji Nakamaru, Taku Senoo, Akihiro Homma, Atsushi Konno
16th World Congress of the International Federation for the Promotion of Mechanism and Machine Science, 3, 4, 2023年11月06日, ［査読有り］

Virtual 3D Viewpoint Control Based on Integration of Around-View and Back-View Monitors
Taku Senoo, Atsushi Konno, Norimasa Kishi
IECON Proceedings (Industrial Electronics Conference), 1, 6, 2023年10月17日, ［査読有り］
This paper proposes a method of presenting intuitively easy-to-grasp images by merging the images of an around view monitor and a back-view monitor into a single image. In the proposed method, the viewpoint automatically changes as the vehicle moves, enabling the display of an overhead 3D image that always shows the vehicle. This video generation is composed of simple image deformation by projective transformation, which serves as a distortion correction as well as a viewpoint change. Experiments conducted in a parking situation showed that the system automatically switches the 3D viewpoint depending on the distance to the parking position to present an easy-to-understand image including the surrounding environment.

Force Sensorless Physical Interaction Based on Plastic Behavior Control Without Inertia Shaping.
Taku Senoo, Atsushi Konno
RO-MAN, 1872, 1877, 2023年08月30日, ［査読有り］
研究論文（国際会議プロシーディングス）

Proposal of Simulation-Based Surgical Navigation and Development of Laparoscopic Surgical Simulator that Reflects Motion of Surgical Instruments in Real-World.
Sayaka Shibuya, Noriyuki Shido, Ryosuke Shirai, Kazuya Sase, Koki Ebina, XiaoShuai Chen, Teppei Tsujita, Shunsuke Komizunai, Taku Senoo, Atsushi Konno
International Journal of Automation Technology, 17, 3, 262, 276, 2023年05月, ［査読有り］
研究論文（学術雑誌）

Grasping complex shapes with the integration of high-speed vision and machine learning in a dynamic situation.
Hiromichi Kawahara, Taku Senoo, Idaku Ishii
IEEE International Conference on Mechatronics(ICM), 1, 6, IEEE, 2023年03月16日, ［査読有り］
研究論文（国際会議プロシーディングス）

Tracking of Overlapped Vehicles with Spatio-Temporal Shared Filter for High-Speed Stereo Vision
Taku Senoo, Atsushi Konno, Yunzhuo Wang, Masahiro Hirano, Norimasa Kishi, Masatoshi Ishikawa
Journal of Robotics and Mechatronics, 34, 5, 1033, 1042, Fuji Technology Press Ltd., 2022年10月20日, ［査読有り］
研究論文（学術雑誌）, In this study, we propose a method for measuring the distance and velocity of overlapping vehicles using high-speed stereo vision. The method is based on the correlation filter called MOSSE and is improved by balancing the computation cost and accuracy using the features of high-frame-rate images. To achieve stable tracking, the tracking window was adjusted for each vehicle according to the vehicle distance and the overlapping state. Experiments on the images acquired by the cameras mounted on an actual vehicle were performed to validate the proposed method.

Automotive Tracking with High-speed Stereo Vision Based on a Spatiotemporal Shared Filter
Taku Senoo, Atsushi Konno, Yunzhuo Wang, Masahiro Hirano, Norimasa Kishi, Masatoshi Ishikawa
2022 26th International Conference on System Theory, Control and Computing (ICSTCC), 613, 618, IEEE, 2022年10月19日, ［査読有り］
研究論文（国際会議プロシーディングス）

An underactuated parallel-link gripper for a multicopter capable of plane perching
Maozheng Xu, Taku Senoo, Takeshi Takaki
ROBOMECH JOURNAL, 9, 1, SPRINGERNATURE, 2022年02月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）, The need for a perching robot is increasing in the field of rescue and transportation. Accordingly studies on perching an object by attaching a robot arm to a perching robot have been conducted. However, almost all the studies related to perching have been conducted using an actuated or electric device. However, perching by using an electric device has several disadvantages, such as additional power consumption and an increase in the mass of the multicopter used to load the electric source. Instead of using an electric device, perching by using an underactuated gripper can effectively avoid these disadvantages. Accordingly, we developed an underactuated passive gripper that has the advantage of nonconsumption of electric power for perching. A method to confirm the available range for stable perching is one of the problems of using an underactuated passive gripper. Therefore, in this study, we analyze a multicopter carrying an underactuated parallel-link passive gripper for available plane perching. To enable perching on planes with different thicknesses and being embedded at different depths, we summarize the available perching range and limitations based on the friction cone theory. Our conclusion is supported by both theoretical and experimental results.

High-speed tracking for overlapped vehicles using Instance Segmentation and contour deformation.
Hiromichi Kawahara, Taku Senoo, Idaku Ishii, Masahiro Hirano, Norimasa Kishi, Masatoshi Ishikawa
SII, 730, 735, 2022年, ［査読有り］
研究論文（国際会議プロシーディングス）

輪郭情報に基づくテンプレートマッチングを用いた重畳車両の高速トラッキング
川原 大宙, 妹尾 拓, 石井 抱, 平野 正浩, 岸 則政, 石川 正俊
計測自動制御学会論文集, 58, 1, 21, 30, The Society of Instrument and Control Engineers, 2022年, ［査読有り］
研究論文（学術雑誌）

View and Scanning-Depth Expansion Photographic Microscope Using Ultrafast Switching Mirrors.
Shaopeng Hu, Wei Lu, Kohei Shimasaki, Mingjun Jiang, Taku Senoo, Idaku Ishii
IEEE Trans. Instrum. Meas., 71, 1, 13, 2022年, ［査読有り］
研究論文（学術雑誌）

Omnidirectional Panoramic Video System With Frame-by-Frame Ultrafast Viewpoint Control.
Shaopeng Hu, Hongyu Dong, Kohei Shimasaki, Mingjun Jiang, Taku Senoo, Idaku Ishii
IEEE Robotics and Automation Letters, 7, 2, 4086, 4093, 2022年, ［査読有り］
研究論文（学術雑誌）

An acceleration method for correlation-based high-speed object tracking
Masahiro Hirano, Yuji Yamakawa, Taku Senoo, Masatoshi Ishikawa
Measurement: Sensors, 18, 2021年12月, ［査読有り］
研究論文（国際会議プロシーディングス）, We propose an acceleration method for correlation-based object tracking. Correlation-based tracking methods involve an inverse Fourier transform, which is a bottleneck in acceleration. We exploit a trait of high-speed vision to accelerate this computation: namely, we assume that displacements between consecutive frames do not change dramatically within a short frame acquisition interval. By limiting a small region where the displacement is assumed to be, we propose to reduce computational cost in the inverse Fourier transform. We implemented the proposed method in phase-only correlation and conducted experiments using both simulated and real data. We achieved a computation speed around five-times faster than the conventional method without sacrificing accuracy. The proposed method provides as a useful building block in accelerating correlation-based object tracking.

Condition analysis of a multicopter carried with passive skid for rough terrain landing
Maozheng Xu, Taku Senoo, Takeshi Takaki
ROBOMECH JOURNAL, 8, 1, SPRINGERNATURE, 2021年11月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）, This paper describes the condition analysis of a multicopter carried with a proposed device for rough terrain landing. Based on a multicopter carried with an electrical robot arm for grasping, we proposed a method to determine whether the skid-carried multicopter can land on an arbitrary slope or not. We established the static model of the entire device, and analyzed the conditions under which the arm and skid can contact the arbitrary plane and the COG (Center of Gravity), which includes the mass of passive skid, multicopter body and each link of the robot arm. Further, we proposed a method to analyze whether the entire device can land stably. By analyzing that the projection of the entire device's COG is inside or outside the triangle, that comprises the contact point between the device and the uneven ground, we can determine whether the device can land successfully and the condition for capable landing is concluded. After the numerical analysis, the verification experiment is conducted, and by comparing the result of analysis with the experiment, the accuracy of the analysis can be demonstrated.

Wide-area Operation Monitoring of Conveyors Using a Panoramic Vibration Camera
Shimasaki Kohei, Aliansyah Zulhaj Muhammad, Senoo Taku, Ishii Idaku, Ito Tomohiko
ISIJ International, 61, 10, 2587, 2596, The Iron and Steel Institute of Japan, 2021年10月15日, ［査読有り］
英語, In this study, we propose a novel non-contact vision sensing method for wide-area monitoring of the operation of conveyors in ironworks by using a panoramic vibration camera in real time. This method can capture magnified images, including vibrations from a single camera with mirror-driven viewpoint switching. The rotation of multiple rollers with conveyor belts was detected using a function of full-pixel vibration spectrum imaging, which can calculate peak frequencies from time frequency responses. Through experiments in different situations, such as loading and unloading, we evaluated the efficiency of this method, which can monitor the operation of multiple rollers and conveyors, when the camera is located 15 m away, or more, from the conveyors to be monitored.

Dynamic Robot Manipulation using High-speed Cognitive Behavior System　　　　　　　　　　　　　　　
Taku Senoo
Robotics and Computer Science World Forum 2021, 2021年10月, ［査読有り］, ［招待有り］
研究論文（国際会議プロシーディングス）

Visual-Feedback-Based Frame-by-Frame Synchronization for 3000 fps Projector-Camera Visual Light Communication
Atul Sharma, Sushil Raut, Kohei Shimasaki, Taku Senoo, Idaku Ishii
ELECTRONICS, 10, 14, MDPI, 2021年07月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）, This paper proposes a novel method for synchronizing a high frame-rate (HFR) camera with an HFR projector, using a visual feedback-based synchronization algorithm for streaming video sequences in real time on a visible-light communication (VLC)-based system. The frame rates of the camera and projector are equal, and their phases are synchronized. A visual feedback-based synchronization algorithm is used to mitigate the complexities and stabilization issues of wire-based triggering for long-distance systems. The HFR projector projects a binary pattern modulated at 3000 fps. The HFR camera system operates at 3000 fps, which can capture and generate a delay signal to be given to the next camera clock cycle so that it matches the phase of the HFR projector. To test the synchronization performance, we used an HFR projector-camera-based VLC system in which the proposed synchronization algorithm provides maximum bandwidth utilization for the high-throughput transmission ability of the system and reduces data redundancy efficiently. The transmitter of the VLC system encodes the input video sequence into gray code, which is projected via high-definition multimedia interface streaming in the form of binary images 590 x 1060. At the receiver, a monochrome HFR camera can simultaneously capture and decode 12-bit 512 x 512 images in real time and reconstruct a color video sequence at 60 fps. The efficiency of the visual feedback-based synchronization algorithm is evaluated by streaming offline and live video sequences, using a VLC system with single and dual projectors, providing a multiple-projector-based system. The results show that the 3000 fps camera was successfully synchronized with a 3000 fps single-projector and a 1500 fps dual-projector system. It was confirmed that the synchronization algorithm can also be applied to VLC systems, autonomous vehicles, and surveillance applications.

A Simultaneous Multi-Object Zooming System Using an Ultrafast Pan-Tilt Camera
Shaopeng Hu, Kohei Shimasaki, Mingjun Jiang, Taku Senoo, Idaku Ishii
IEEE SENSORS JOURNAL, 21, 7, 9436, 9448, IEEE-INST ELECTRICAL ELECTRONICS ENGINEERS INC, 2021年04月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）, This paper presents a novel dual-camera system that can simultaneously capture zoomed-in images using an ultrafast pan-tilt camera and a fixed wide-view camera using deep learning methods. An ultrafast pan-tilt camera can function as multiple virtual pan-tilt cameras by synchronizing a high-frame-rate zooming-view camera and an ultrafast pan-tilt mirror device that can switch over 500 different views in a second. A wide-view camera can obtain images in a fixed view in which multiple targets to be tracked are captured in low resolution and then recognized by processing the images using deep learning methods at a rate of dozens of frames per second. Based on the positions of all targets, recognized by the wide-view camera, the pan and tilt angles of multiple pan-tilt cameras are virtually controlled using an ultrafast pan-tilt camera through multithread viewpoint control to simultaneously capture the zoomed-in images of all targets. Our developed system can operate 10 virtual pan-tilt cameras (25 fps) with multithread viewpoint control and 4 ms time granularity in synchronization with convolutional neural-network-based recognition model operating at 25 fps, which is accelerated by a general-purpose computing on graphics processing units. The effectiveness of our system was demonstrated by the results of several experiments conducted on simultaneous zoom shooting of multiple running objects (persons and cars) in the range of approximately 80 m or higher in a natural outdoor scene, which was formerly too wide for a single fixed camera to capture clearly and simultaneously.

Vibration-feature-based Multicopter Detection with CNN-based Appearance Validation　　　　　　　　　　　　　　　
Raut Sushil, Kohei Shimasaki, Taku Senoo, Idaku Ishii, Kazuhiko Yamamoto
7th IEEJ International Workshop on Sensing, Actuation, Motion Control, and Optimization, 2021年03月, ［査読有り］
研究論文（国際会議プロシーディングス）

An Omnidirectional Multicopter Tracking System with HFR-Video-Based Vibration Source Localization　　　　　　　　　　　　　　　
Mingjun Jiang, Ryo Sogabe, Kohei Shimasaki, Taku Senoo, Idaku Ishii, Kazuhiko Yamamoto
7th IEEJ International Workshop on Sensing, Actuation, Motion Control, and Optimization, 2021年03月, ［査読有り］
研究論文（国際会議プロシーディングス）

Projection-mapping-based object pointing using a high-frame-rate camera-projector system
Deepak Kumar, Sushil Raut, Kohei Shimasaki, Taku Senoo, Idaku Ishii
ROBOMECH JOURNAL, 8, 1, SPRINGERNATURE, 2021年03月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）, The novel approach to physical security based on visible light communication (VLC) using an informative object-pointing and simultaneous recognition by high-framerate (HFR) vision systems is presented in this study. In the proposed approach, a convolutional neural network (CNN) based object detection method is used to detect the environmental objects that assist a spatiotemporal-modulated-pattern (SMP) based imperceptible projection mapping for pointing the desired objects. The distantly located HFR vision systems that operate at hundreds of frames per second (fps) can recognize and localize the pointed objects in real-time. The prototype of an artificial intelligence-enabled camera-projector (AiCP) system is used as a transmitter that detects the multiple objects in real-time at 30 fps and simultaneously projects the detection results by means of the encoded-480-Hz-SMP masks on to the objects. The multiple 480-fps HFR vision systems as receivers can recognize the pointed objects by decoding pixel-brightness variations in HFR sequences without any camera calibration or complex recognition methods. Several experiments were conducted to demonstrate our proposed method's usefulness using miniature and real-world objects under various conditions.

Baseball Robots Based on Sensory-Motor Integration
Taku Senoo, Idaku Ishii
2021 21ST INTERNATIONAL CONFERENCE ON CONTROL, AUTOMATION AND SYSTEMS (ICCAS 2021), 1772, 1777, IEEE, 2021年, ［査読有り］, ［招待有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）, In this paper, we provide an overview of the baseball robots we have developed. The system is composed of a high-speed hand-arm, a high-speed bipedal mechanism, and high-speed vision. By integrating these components, the system can perform feedback-based reactive motion in real time, unlike commonly used systems based on prediction and learning, to achieve high-speed movement. Using the characteristics, the system is able to perform baseball-relevant actions that require dynamic and high-speed body movements, including running, hitting, and fielding.

A long-time automated honeybees count system using high-speed vision.
Hironori Yoshida, Kohei Shimasaki, Taku Senoo, Idaku Ishii, Kazuhiko Yamamoto
IEEE/SICE International Symposium on System Integration(SII), 404, 408, IEEE, 2021年, ［査読有り］
研究論文（国際会議プロシーディングス）

Multiple Scale Aggregation with Patch Multiplexing for High-Speed Inter-Vehicle Distance Estimation.
Masahiro Hirano, Yuji Yamakawa, Taku Senoo, Norimasa Kishi, Masatoshi Ishikawa
IEEE Intelligent Vehicles Symposium(IV), 1436, 1443, IEEE, 2021年, ［査読有り］
研究論文（国際会議プロシーディングス）

重心位置調節機能を持つドローン用アームのキャリブレーション方法と空中での動作の評価
松永望, 吉田大哲, 島崎航平, 妹尾拓, 高木健
日本機械学会論文集(Web), 87, 901, 2021年, ［査読有り］

500-Fps Omnidirectional Visual Tracking Using Three-Axis Active Vision System.
Mingjun Jiang, Ryo Sogabe, Kohei Shimasaki, Shaopeng Hu, Taku Senoo, Idaku Ishii
IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, 70, 1, 11, 2021年, ［査読有り］
研究論文（学術雑誌）

Single-Camera-Based Bridge Structural Displacement Measurement with Traffic Counting.
Zulhaj Aliansyah, Kohei Shimasaki, Taku Senoo, Idaku Ishii, Shuji Umemoto
Sensors, 21, 13, 4517, 4517, 2021年, ［査読有り］
研究論文（学術雑誌）

A 500-Fps Pan-Tilt Tracking System With Deep-Learning-Based Object Detection.
Mingjun Jiang, Kohei Shimasaki, Shaopeng Hu, Taku Senoo, Idaku Ishii
IEEE Robotics and Automation Letters, 6, 2, 691, 698, 2021年, ［査読有り］
研究論文（学術雑誌）

High-frame-rate Video-based Multicopter Tracking System Using Pixel-level Short-time Fourier Transform.
Kohei Shimasaki, Nagahiro Fujiwara, Shaopeng Hu, Taku Senoo, Idaku Ishii
Journal of Intelligent and Robotic Systems, 103, 2, 36, 36, 2021年, ［査読有り］
研究論文（学術雑誌）

野球ロボットシステム—高速ビジョンによる走攻守—
妹尾 拓
日本ロボット学会誌, 38, 4, 313, 317, 一般社団法人 日本ロボット学会, 2020年, ［査読有り］
日本語

Dynamic In-Hand Regrasping Using a High-Speed Robot Hand and High-Speed Vision
Ryosuke Higo, Taku Senoo, Masatoshi Ishikawa
IFAC PAPERSONLINE, 53, 2, 9796, 9801, ELSEVIER, 2020年, ［査読有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）, This paper presents a robust and high-speed in-hand regrasping strategy on a two-dimensional plane. The proposed strategy features dynamic motion using a non-contact state with fingers. We used a pair of two-degrees-of-freedom fingers of a high-speed multi-fingered hand and a high-speed vision system. The proposed regrasping strategy consists of three phases: rotating, releasing, and catching. In all phases, visual information captured using a high-speed camera was used. The target state is the state in which the object is rotated 90 degrees from the initial state. Experiments were conducted with different initial grasp positions for three cubes with different diameters and masses. In the experiments, 60 regraspings were performed. We achieved a 100% success rate (60/60). Each regrasping was completed in less than 0.2 s, and the results confirmed that the proposed approach represents a robust and high-speed regrasping strategy. Copyright (C) 2020 The Authors.

Simultaneous Multi-face Zoom Tracking for 3-D People-Flow Analysis with Face Identification.
Liheng Shen, Shaopeng Hu, Kohei Shimasaki, Taku Senoo, Idaku Ishii
16th International Conference on Mobility, Sensing and Networking(MSN), 410, 417, IEEE, 2020年, ［査読有り］
研究論文（国際会議プロシーディングス）

High-speed Hitting Grasping with Magripper, a Highly Backdrivable Gripper using Magnetic Gear and Plastic Deformation Control.
Satoshi Tanaka, Keisuke Koyama, Taku Senoo, Makoto Shimojo, Masatoshi Ishikawa
IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems(IROS), 9137, 9143, IEEE, 2020年, ［査読有り］
研究論文（国際会議プロシーディングス）

Adaptive Visual Shock Absorber with Visual-based Maxwell Model Using a Magnetic Gear.
Satoshi Tanaka, Keisuke Koyama, Taku Senoo, Masatoshi Ishikawa
2020 IEEE International Conference on Robotics and Automation(ICRA), 6163, 6168, IEEE, 2020年, ［査読有り］
研究論文（国際会議プロシーディングス）

Bolt loosening detection using multi-purpose robot hand.
Fumiya Shimada, Kenichi Murakami, Taku Senoo, Masatoshi Ishikawa
IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics(AIM), 1860, 1866, IEEE, 2020年, ［査読有り］
研究論文（国際会議プロシーディングス）

Robot Hand Interaction Using Plastic Deformation Control with Inner Position Loop.
Kenichi Murakami, Koki Ishimoto, Taku Senoo, Masatoshi Ishikawa
IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics(AIM), 1748, 1753, IEEE, 2020年, ［査読有り］
研究論文（国際会議プロシーディングス）

HFR Projector Camera Based Visible Light Communication System for Real-Time Video Streaming.
Atul Sharma, Sushil Raut, Kohei Shimasaki, Taku Senoo, Idaku Ishii
Sensors, 20, 18, 5368, 5368, 2020年, ［査読有り］
研究論文（学術雑誌）

Real-Time Traffic Light Detection with Frequency Patterns Using a High-Speed Camera.
Kento Yabuuchi, Masahiro Hirano, Taku Senoo, Norimasa Kishi, Masatoshi Ishikawa
Sensors, 20, 14, 4035, 4035, 2020年, ［査読有り］
研究論文（学術雑誌）

Human Robot Hand Interaction with Plastic Deformation Control.
Kenichi Murakami, Koki Ishimoto, Taku Senoo, Masatoshi Ishikawa
Robotics, 9, 3, 73, 73, 2020年, ［査読有り］
研究論文（学術雑誌）

High-speed Sensory Feedback Control for Dexterous Robotic Limbs　　　　　　　　　　　　　　　
Taku Senoo
Asia Pacific Society for Computing and Information Technology 2019, No. 101, Abstract ID: 10, 2019年07月, ［査読有り］, ［招待有り］
研究論文（国際会議プロシーディングス）

High-speed Robotic Handling and Running Based on Sensory-Motor Integration　　　　　　　　　　　　　　　
Taku Senoo, Masatoshi Ishikawa
2019 International Conference on Soft Computing and Machine Learning, 17, 2019年04月, ［査読有り］, ［招待有り］
研究論文（国際会議プロシーディングス）

High-speed UAV Delivery System with Non-stop Parcel Handover Using High-speed Visual Control.
Satoshi Tanaka, Taku Senoo, Masatoshi Ishikawa
2019 IEEE Intelligent Transportation Systems Conference(ITSC), 4449, 4455, IEEE, 2019年, ［査読有り］
研究論文（国際会議プロシーディングス）

High-Speed Ring Insertion by Dynamic Observable Contact Hand.
Yukihisa Karako, Shinji Kawakami, Keisuke Koyama, Makoto Shimojo, Taku Senoo, Masatoshi Ishikawa
International Conference on Robotics and Automation(ICRA), 2744, 2750, IEEE, 2019年, ［査読有り］
研究論文（国際会議プロシーディングス）

Non-stop Handover of Parcel to Airborne UAV Based on High-speed Visual Object Tracking.
Satoshi Tanaka, Taku Senoo, Masatoshi Ishikawa
19th International Conference on Advanced Robotics(ICAR), 408, 413, IEEE, 2019年, ［査読有り］
研究論文（国際会議プロシーディングス）

Dynamic Intelligent Systems Based on High-Speed Vision.
Taku Senoo, Yuji Yamakawa, Shouren Huang, Keisuke Koyama, Makoto Shimojo, Yoshihiro Watanabe, Leo Miyashita, Masahiro Hirano, Tomohiro Sueishi, Masatoshi Ishikawa
Journal of Robotics and Mechatronics, 31, 1, 45, 56, 2019年, ［査読有り］
研究論文（学術雑誌）

High-Speed, Small-Deformation Catching of Soft Objects Based on Active Vision and Proximity Sensing.
Keisuke Koyama, Kenichi Murakami, Taku Senoo, Makoto Shimojo, Masatoshi Ishikawa
IEEE Robotics and Automation Letters, 4, 2, 578, 585, 2019年, ［査読有り］
研究論文（学術雑誌）

Deformation Control of a Manipulator Based on the Zener Model.
Taku Senoo, Kenichi Murakami, Masatoshi Ishikawa
Journal of Robotics and Mechatronics, 31, 2, 263, 273, 2019年, ［査読有り］
研究論文（学術雑誌）

Rubik's Cube Handling Using a High-Speed Multi-Fingered Hand and a High-Speed Vision System.
Ryosuke Rigo, Yuji Yamakawa, Taku Senoo, Masatoshi Ishikawa
2018 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems(IROS), 6609, 6614, IEEE, 2018年, ［査読有り］
研究論文（国際会議プロシーディングス）

Robotic Physical Interaction Using Deformation Control Based on the Zener Model.
Taku Senoo, Kenichi Murakami, Masatoshi Ishikawa
IEEE International Conference on Cyborg and Bionic Systems(CBS), 445, 448, IEEE, 2018年, ［査読有り］
研究論文（国際会議プロシーディングス）

高速ビジョンを用いた形状のフィードバックによる弾性体アームの操り
塚本勇介, 山川雄司, 妹尾拓, 石川正俊
計測自動制御学会論文集, 54, 5, 2018年, ［査読有り］

High-Speed High-Precision Proximity Sensor for Detection of Tilt, Distance, and Contact.
Keisuke Koyama, Makoto Shimojo, Taku Senoo, Masatoshi Ishikawa
IEEE Robotics and Automation Letters, 3, 4, 3224, 3231, 2018年, ［査読有り］
研究論文（学術雑誌）

Gain-compensation Methodology for a Sinusoidal Scan of a Galvanometer Mirror in Proportional-Integral-Differential Control Using Pre-emphasis Techniques
Tomohiko Hayakawa, Takanoshin Watanabe, Taku Senoo, Masatoshi Ishikawa
JOVE-JOURNAL OF VISUALIZED EXPERIMENTS, 122, JOURNAL OF VISUALIZED EXPERIMENTS, 2017年04月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）, Galvanometer mirrors are used for optical applications such as target tracking, drawing, and scanning control because of their high speed and accuracy. However, the responsiveness of a galvanometer mirror is limited by its inertia; hence, the gain of a galvanometer mirror is reduced when the control path is steep. In this research, we propose a method to extend the corresponding frequency using a pre-emphasis technique to compensate for the gain reduction of galvanometer mirrors in sine-wave path tracking using proportional-integral-differential (PID) control. The pre-emphasis technique obtains an input value for a desired output value in advance. Applying this method to control the galvanometer mirror, the raw gain of a galvanometer mirror in each frequency and amplitude for sine-wave path tracking using a PID controller was calculated. Where PID control is not effective, maintaining a gain of 0 dB to improve the trajectory tracking accuracy, it is possible to expand the speed range in which a gain of 0 dB can be obtained without tuning the PID control parameters. However, if there is only one frequency, amplification is possible with a single pre-emphasis coefficient. Therefore, a sine wave is suitable for this technique, unlike triangular and sawtooth waves. Hence, we can adopt a pre-emphasis technique to configure the parameters in advance, and we need not prepare additional active control models and hardware. The parameters are updated immediately within the next cycle because of the open loop after the pre-emphasis coefficients are set. In other words, to regard the controller as a black box, we need to know only the input-to-output ratio, and detailed modeling is not required. This simplicity allows our system to be easily embedded in applications. Our method using the pre-emphasis technique for a motion-blur compensation system and the experiment conducted to evaluate the method are explained.

標準線形固体モデルを用いたマニピュレータの変形挙動生成
妹尾 拓, 村上 健一, 石川 正俊
ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集, 2017, 1P2, B12, 一般社団法人 日本機械学会, 2017年
日本語,

In this study, passive dynamic control of a manipulator is designed and realized. The control strategy is based on the idea that the shift in position and posture of an end effector attributable to an external force is regarded as deformation of the robot. The standard linear solid (SLS) model is used to generate the deformable behavior, which describes the combination of plastic and elastic deformation. In addition, the relation between the SLS model and Maxwell/Voigt models are analyzed. Physical simulations with a robotic arm are executed to validate and analyze the proposed control law.

Catching robot hand system in dynamic depth variation with a rotating variable focusing unit
Kenichi Murakami, Lihui Wang, Tomohiko Hayakawa, Taku Senoo, Masatoshi Ishikawa
Optics InfoBase Conference Papers, 2017, OSA - The Optical Society, 2017年, ［査読有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）, We proposed a catching robot hand system that extended the focal length of the original optics unit by adding and rotating adjustment transparent plates. Because the refractive index of transparent plates is different from air, the thickness of the plates varies the optical focal point. Moreover, the rotating plates enable the focal length to be extended
therefore, this method is valid for dynamically capturing a scene for real-time visual feedback applications such as catching tasks in robotics. In our experiment, we confirmed the shift of focal points with our system, and then successfully conducted a catching task by using the robot hand system.

High-speed visual feedback for realizing high-performance robotic manipulation
S. Huang, N. Bergström, Y. Yamakawa, T. Senoo, M. Ishikawa
Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering, 10328, SPIE, 2017年, ［査読有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）, High-speed vision sensing becomes a driving factor in developing new methods for robotic manipulation. In this paper we present two such methods in order to realize high-performance manipulation. First, we present a dynamic compensation approach which aims to achieve simultaneously fast and accurate positioning under various (from system to external environment) uncertainties. Second, a high-speed motion strategy for manipulating flexible objects is introduced to address the issue of deformation uncertainties. Both methods rely on high-speed visual feedback and are model independent, which we believe is essential to ensure good flexibility in a wide range of applications. The high-speed visual feedback tracks the relative error between the working tool and the target in image coordinates, which implies that there is no need for accurate calibrations of the vision system. Tasks for validating these methods were implemented and experimental results were provided to illustrate the effectiveness of the proposed methods.

高速ビジョンに基づく動的補償および産業用ロボットへの応用
黄 守仁, 山川 雄司, 妹尾 拓, ベリストロム ニクラス
日本ロボット学会誌, 35, 8, 591, 595, 一般社団法人 日本ロボット学会, 2017年, ［査読有り］
日本語

Robotic Contour Tracing with High-Speed Vision and Force-Torque Sensing based on Dynamic Compensation Scheme
Shouren Huang, Bergstroem Niklas, Yuji Yamakawa, Taku Senoo, Masatoshi Ishikawa
IFAC PAPERSONLINE, 50, 1, 4616, 4622, ELSEVIER SCIENCE BV, 2017年, ［査読有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）, This research aims to realize robotic planar-contour tracing of unknown object with high-speed and high accuracy. The challenge lies in the existence of uncertainties, which can be attributed to a robot itself (such as modeling errors, mechanical defects like backlash) or due to environmental issues (like calibration errors, pose fluctuation of a workpiece). We propose to realize the tracing task by a non-model-based dynamic compensation approach based on the coarse-to-fine philosophy, which enables the manipulation with high speed and good accuracy simultaneously. This is achieved by adopting a methodology where a main robot is performing fast but coarse motion, while an add-on module is conducting accurate compensation of the overall uncertainties using high-speed visual feedback as well as force-torque feedback. Experiments for verifying the proposed method are conducted. (C) 2017, IFAC (International Federation of Automatic Control) Hosting by Elsevier Ltd. All rights reserved.

Deformable robot behavior based on the standard linear solid model.
Taku Senoo, Kenichi Murakami, Masatoshi Ishikawa
IEEE Conference on Control Technology and Applications(CCTA), 746, 751, IEEE, 2017年, ［査読有り］
研究論文（国際会議プロシーディングス）

Analysis of sliding behavior of a biped robot in centroid acceleration space.
Taku Senoo, Masatoshi Ishikawa
Robotica, 35, 3, 636, 653, 2017年, ［査読有り］
研究論文（学術雑誌）

Impedance Control Design Based on Plastic Deformation for a Robotic Arm.
Taku Senoo, Masanori Koike, Kenichi Murakami, Masatoshi Ishikawa
IEEE Robotics and Automation Letters, 2, 1, 209, 216, 2017年, ［査読有り］
研究論文（学術雑誌）

Gain-compensated sinusoidal scanning of a galvanometer mirror in proportional-integral-differential control using the pre-emphasis technique for motion-blur compensation
Tomohiko Hayakawa, Takanoshin Watanabe, Taku Senoo, Masatoshi Ishikawa
APPLIED OPTICS, 55, 21, 5640, 5646, OPTICAL SOC AMER, 2016年07月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）, We propose a method to achieve precise sine-wave path tracking for real-time motion-blur compensation to extend the corresponding frequency spectrum in proportional-integral-differential (PID) control by using a pre-emphasis technique. We calculate pre-emphasis coefficients in advance to follow a sine wave with a gain of 0 dB and multiply the input signal by these pre-emphasis coefficients. In experiments, we were thus able to extend the greatest frequency from 100 to 500 Hz and achieve gain improvement of approximately 3 dB at 400 and 500 Hz. For the application of inspection, we confirmed that motion blur is significantly reduced when the system operates at high frequency, and we achieved a responsiveness 3.3 times higher than that of our previous system. (C) 2016 Optical Society of America

Visual encoder: robust and precise measurement method of rotation angle via high-speed RGB vision
Hyuno Kim, Yuji Yamakawa, Taku Senoo, Masatoshi Ishikawa
OPTICS EXPRESS, 24, 12, 13375, 13386, OPTICAL SOC AMER, 2016年06月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）, In this paper, a new measurement method of the rotation angle of a rotor, which is named as the 'visual encoder' method, was proposed. This method is based on the principles of the vision-based method and the optical encoder, and realized by using high-speed vision system. Visual encoder shows advantageous features such as non-contact, high-resolution and robustness against the free motion and the fluctuation of the rotation axis. A high resolution method to increase the measurement resolution was also suggested. The accuracy and the robustness of the visual encoder were confirmed through the experimental verifications, and the operation was possible at 6,000 rpm even under the fluctuation of rotation axis. (C) 2016 Optical Society of America

Development of a high-speed, high-accuracy robot hand for micromanipulation.
Hiroshi Sato, Yuji Yamakawa, Taku Senoo, Masatoshi Ishikawa
2016 IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics(ROBIO), 1535, 1541, IEEE, 2016年, ［査読有り］
研究論文（国際会議プロシーディングス）

Robotic pitching by rolling ball on fingers for a randomly located target.
Taku Senoo, Yuuki Horiuchi, Yoshinobu Nakanishi, Kenichi Murakami, Masatoshi Ishikawa
2016 IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics(ROBIO), 325, 330, IEEE, 2016年, ［査読有り］
研究論文（国際会議プロシーディングス）

Plastic deformation control based on time-varying impedance adjustment.
Masanori Koike, Taku Senoo, Kenichi Murakami, Masatoshi Ishikawa
2016 IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics(ROBIO), 106, 111, IEEE, 2016年, ［査読有り］
研究論文（国際会議プロシーディングス）

Deformation control of a multijoint manipulator based on maxwell and voigt models.
Taku Senoo, Gaku Jinnai, Kenichi Murakami, Masatoshi Ishikawa
2016 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems(IROS), 2711, 2716, IEEE, 2016年, ［査読有り］
研究論文（国際会議プロシーディングス）

Rolling manipulation for throwing breaking balls by changing grasping forms.
Kenichi Murakami, Yuji Yamakawa, Taku Senoo, Masatoshi Ishikawa
IECON 2016 - 42nd Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society(IECON), 791, 796, IEEE, 2016年, ［査読有り］
研究論文（国際会議プロシーディングス）

High-performance robotic contour tracking based on the dynamic compensation concept.
Shouren Huang, Niklas Bergström, Yuji Yamakawa, Taku Senoo, Masatoshi Ishikawa
2016 IEEE International Conference on Robotics and Automation(ICRA), 3886, 3893, IEEE, 2016年, ［査読有り］
研究論文（国際会議プロシーディングス）

Towards assistive human-robot micro manipulation.
Niklas Bergström, Shouren Huang, Yuji Yamakawa, Taku Senoo, Masatoshi Ishikawa
16th IEEE-RAS International Conference on Humanoid Robots(Humanoids), 1188, 1195, IEEE, 2016年, ［査読有り］
研究論文（国際会議プロシーディングス）

Applying High-Speed Vision Sensing to an Industrial Robot for High-Performance Position Regulation under Uncertainties.
Shouren Huang, Niklas Bergström, Yuji Yamakawa, Taku Senoo, Masatoshi Ishikawa
Sensors, 16, 8, 1195, 1195, 2016年, ［査読有り］
研究論文（学術雑誌）

Visual shock absorber based on plastic deformation control.
Masanori Koike, Kenichi Murakami, Taku Senoo, Masatoshi Ishikawa
2015 IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics(ROBIO), 656, 661, IEEE, 2015年, ［査読有り］
研究論文（国際会議プロシーディングス）

Motion planning for catching a light-weight ball with high-speed visual feedback.
Kenichi Murakami, Yuji Yamakawa, Taku Senoo, Masatoshi Ishikawa
2015 IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics(ROBIO), 339, 344, IEEE, 2015年, ［査読有り］
研究論文（国際会議プロシーディングス）

Robotic manipulation of rotating object via twisted thread using high-speed visual sensing and feedback.
Hyuno Kim, Yuji Yamakawa, Taku Senoo, Masatoshi Ishikawa
2015 IEEE International Conference on Multisensor Fusion and Integration for Intelligent Systems(MFI), 265, 270, IEEE, 2015年, ［査読有り］
研究論文（国際会議プロシーディングス）

Robotic needle threading manipulation based on high-speed motion strategy using high-speed visual feedback.
Shouren Huang, Yuji Yamakawa, Taku Senoo, Masatoshi Ishikawa
2015 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems(IROS), 4041, 4046, IEEE, 2015年, ［査読有り］
研究論文（国際会議プロシーディングス）

Visual shock absorber based on maxwell model for anti-rebound control.
Taku Senoo, Masanori Koike, Kenichi Murakami, Masatoshi Ishikawa
2015 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems(IROS), 1640, 1645, IEEE, 2015年, ［査読有り］
研究論文（国際会議プロシーディングス）

Realizing 1D robotic catching without prediction based on dynamic compensation concept.
Shouren Huang, Yuji Yamakawa, Taku Senoo, Masatoshi Ishikawa
IEEE International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics(AIM), 1629, 1634, IEEE, 2015年, ［査読有り］
研究論文（国際会議プロシーディングス）

A Pre-compensation Fuzzy Logic Algorithm Designed for the Dynamic Compensation Robotic System
Shouren Huang, Yuji Yamakawa, Taku Senoo, Masatoshi Ishikawa
INTERNATIONAL JOURNAL OF ADVANCED ROBOTIC SYSTEMS, 12, INTECH EUROPE, 2015年01月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）, This paper deals with the issue of non-model-based position regulation for the dynamic compensation robotic system (DCRS), which has been proposed for cooperating with the existing main robotic systems, such as the common serial robotic arms, to accomplish high-speed and accurate manipulations. The dynamic compensation concept is realized by fusing a high-speed & light-weight compensation actuator as well as endpoint closed loop (ECL) configured high-speed cameras. Within the context of the DCRS, the coarse motion, which is realized by the main robotic system, usually gives rise to negative dynamic impact on the compensation actuator that is configured to accomplish the fine motion. Through the analysis of a simplified model for the coupled two-plant system, relative velocity information between the two plants is found to play a role in the first order derivative of the displacement error. With the use of the relative position information from high-speed visual feedback, this paper proposes a new pre-compensation fuzzy logic control (PFLC) approach for control of the compensation actuator. The PFLC method is model-independent and is realized with a cascade fuzzy inference structure that conveniently integrates the relative velocity term between the two plants into the error regulation, and therefore realizes the partial counteraction of the disturbance from the main robot easily without knowing the explicit mathematical models of the system. Comparison works between the proposed PFLC and approaches that take no consideration of the relative velocity information, such as proportional-derivative (PD) control and conventional fuzzy logic control, are conducted. Simulations and experiments show the consistent effectiveness of the proposed approach.

高速2足走行システムACHIRESの開発
玉田智樹, 玉田智樹, 五十嵐渉, 米山大揮, 米山大揮, 田中和仁, 田中和仁, 山川雄司, 妹尾拓, 石川正俊
日本ロボット学会誌, 33, 7, 2015年, ［査読有り］

高速ビジョンのロボット応用
妹尾 拓, 山川 雄司, 石川 正俊
日本ロボット学会誌, 32, 9, 769, 773, 一般社団法人 日本ロボット学会, 2014年, ［査読有り］
日本語

Planar sliding analysis of a biped robot in centroid acceleration space.
Taku Senoo, Masatoshi Ishikawa
2014 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems(IROS), 4050, 4056, IEEE, 2014年, ［査読有り］
研究論文（国際会議プロシーディングス）

High-speed bipedal robot running using high-speed visual feedback.
Tomoki Tamada, Wataru Ikarashi, Daiki Yoneyama, Kazuhito Tanaka, Yuji Yamakawa, Taku Senoo, Masatoshi Ishikawa
14th IEEE-RAS International Conference on Humanoid Robots(Humanoids), 140, 145, IEEE, 2014年, ［査読有り］
研究論文（国際会議プロシーディングス）

Manipulation model of thread-rotor object by a robotic hand for high-speed visual feedback control.
Hyuno Kim, Yuji Yamakawa, Taku Senoo, Masatoshi Ishikawa
IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics(AIM), 924, 930, IEEE, 2014年, ［査読有り］
研究論文（国際会議プロシーディングス）

High-Speed Vision and its Application Systems.
Taku Senoo, Yuji Yamakawa, Yoshihiro Watanabe, Hiromasa Oku, Masatoshi Ishikawa
Journal of Robotics and Mechatronics, 26, 3, 287, 301, 2014年, ［査読有り］
研究論文（学術雑誌）

Dynamic compensation by fusing a high-speed actuator and high-speed visual feedback with its application to fast peg-and-hole alignment.
Shouren Huang, Yuji Yamakawa, Taku Senoo, Masatoshi Ishikawa
Advanced Robotics, 28, 9, 613, 624, 2014年, ［査読有り］
研究論文（学術雑誌）

3D shape reconstruction of an object based on its silhouette using a high-speed vision　　　　　　　　　　　　　　　
Yuji Yamakawa, Yoshiyuki Tabata, Taku Senoo, Masatoshi Ishikawa
Proceedings of the SICE Annual Conference, 1966, 1971, Society of Instrument and Control Engineers (SICE), 2013年
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）, 3D sensing has attracted a great deal of attention in several disciplines including measurement, inspection, humanoid robots and bin picking robots. In this paper, we propose an entirely new method for the simultaneous estimations of an object's rotation axis, rotation angle and 3D shape. In this method, an object is rotated and a high-speed vision captures its motion. Then, we estimate the object's rotation axis and rotation angle by using its silhouette, and simultaneously we reconstruct the object's 3D shape using space carving method. Finally, we show simulation results and experimental results of estimations of the object's rotation axis, rotation angle and 3D shape using the proposed method.

Dynamic manipulation of a thin circular flexible object using a high-speed multifingered hand and high-speed vision.
Yuji Yamakawa, Shisei Nakano, Taku Senoo, Masatoshi Ishikawa
IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics(ROBIO), 1851, 1857, IEEE, 2013年, ［査読有り］
研究論文（国際会議プロシーディングス）

High-speed manipulation of cable connector using a high-speed robot hand.
Tomoki Tamada, Yuji Yamakawa, Taku Senoo, Masatoshi Ishikawa
IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics(ROBIO), 1598, 1604, IEEE, 2013年, ［査読有り］
研究論文（国際会議プロシーディングス）

Fast peg-and-hole alignment using visual compliance.
Shouren Huang, Kenichi Murakami, Yuji Yamakawa, Taku Senoo, Masatoshi Ishikawa
2013 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems(IROS), 286, 292, IEEE, 2013年, ［査読有り］
研究論文（国際会議プロシーディングス）

Realizing peg-and-hole alignment with one eye-in-hand high-speed camera.
Shouren Huang, Yuji Yamakawa, Taku Senoo, Masatoshi Ishikawa
2013 IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics(AIM), 1127, 1132, IEEE, 2013年, ［査読有り］
研究論文（国際会議プロシーディングス）

Two-dimensional analysis of dynamic biped locomotion based on feet slip.
Taku Senoo, Masatoshi Ishikawa
2013 IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics(AIM), 512, 517, IEEE, 2013年, ［査読有り］
研究論文（国際会議プロシーディングス）

滑り摩擦非対称性を利用した動的2脚移動
妹尾拓, 高野光浩, 石川正俊
日本ロボット学会誌, 31, 3, 2013年, ［査読有り］

A direct visual servo scheme based on simplified interaction matrix for high-speed manipulation.
Shouren Huang, Yuji Yamakawa, Taku Senoo, Masatoshi Ishikawa
2012 IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics(ROBIO), 1950, 1955, IEEE, 2012年, ［査読有り］
研究論文（国際会議プロシーディングス）

Ultra high-speed Robot Based on 1 kHz vision system.
Masatoshi Ishikawa, Akio Namiki, Taku Senoo, Yuji Yamakawa
2012 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems(IROS), 5460, 5461, IEEE, 2012年, ［査読有り］
研究論文（国際会議プロシーディングス）

Dynamic horizontal movement of a bipedal robot using frictional asymmetry.
Taku Senoo, Mitsuhiro Takano, Masatoshi Ishikawa
2012 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems(IROS), 1834, 1839, IEEE, 2012年, ［査読有り］
研究論文（国際会議プロシーディングス）

On-line learning of temporal state models for flexible objects.
Niklas Bergström, Carl Henrik Ek, Danica Kragic, Yuji Yamakawa, Taku Senoo, Masatoshi Ishikawa
12th IEEE-RAS International Conference on Humanoid Robots (Humanoids 2012)(Humanoids), 712, 718, IEEE, 2012年, ［査読有り］
研究論文（国際会議プロシーディングス）

Tweezers manipulation using high-speed visual servoing based on contact analysis.
Taku Senoo, Daiki Yoneyama, Akio Namiki, Masatoshi Ishikawa
2011 IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics(ROBIO), 1936, 1941, IEEE, 2011年, ［査読有り］
研究論文（国際会議プロシーディングス）

High-speed catching based on inverse motion approach.
Kenichi Murakami, Taku Senoo, Masatoshi Ishikawa
2011 IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics(ROBIO), 1308, 1313, IEEE, 2011年, ［査読有り］
研究論文（国際会議プロシーディングス）

外界センサ 高速ビジョンを用いた高速ロボットの実現 (特集 ロボットの要素技術)
渡辺 義浩, 妹尾 拓, 石川 正俊
ロボット, 192, 47, 53, 日本ロボット工業会, 2010年01月, ［査読有り］
日本語

Jumping patterns analysis for 1-DOF two-legged robot.
Taku Senoo, Yuichi Tanno, Masatoshi Ishikawa
11th International Conference on Control, Automation, Robotics and Vision(ICARCV), 603, 608, IEEE, 2010年, ［査読有り］
研究論文（国際会議プロシーディングス）

Skillful manipulation based on high-speed sensory-motor fusion.
Taku Senoo, Yuji Yamakawa, Satoru Mizusawa, Akio Namiki, Masatoshi Ishikawa, Makoto Shimojo
2009 IEEE International Conference on Robotics and Automation(ICRA), 1611, 1612, IEEE, 2009年, ［査読有り］
研究論文（国際会議プロシーディングス）

High-speed throwing motion based on kinetic chain approach.
Taku Senoo, Akio Namiki, Masatoshi Ishikawa
2008 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems(IROS), 3206, 3211, IEEE, 2008年, ［査読有り］
研究論文（国際会議プロシーディングス）

Realtime collision avoidance using a robot manipulator with light-weight small high-speed vision systems.
Sho Morikawa, Taku Senoo, Akio Namiki, Masatoshi Ishikawa
2007 IEEE International Conference on Robotics and Automation(ICRA), 794, 799, IEEE, 2007年, ［査読有り］
研究論文（国際会議プロシーディングス）

Visuomotor integration in high-speed manipulation system
Akio Namiki, Taku Senoo, Noriatsu Furukawa, Masatoshi Ishikawa
2006 SICE-ICASE INTERNATIONAL JOINT CONFERENCE, VOLS 1-13, 1062, +, IEEE, 2006年, ［査読有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）, In this paper, visuomotor integration in high-speed manipulation system is discussed, and several dynamic manipulation strategies are proposed as the examples. These applications are based on not only the improvement of the vision and manipulator but also new control strategies. The balanced development of the hardware and the control method can produce new capability of manipulation.

Ball Control in High-speed Batting Motion using Hybrid Trajectory Generator.
Taku Senoo, Akio Namiki, Masatoshi Ishikawa
Proceedings of the 2006 IEEE International Conference on Robotics and Automation(ICRA), 1762, 1767, IEEE, 2006年, ［査読有り］
研究論文（国際会議プロシーディングス）

Dynamic Regrasping using a High-speed Multifingered Hand and a High-speed vision System.
Noriatsu Furukawa, Akio Namiki, Taku Senoo, Masatoshi Ishikawa
Proceedings of the 2006 IEEE International Conference on Robotics and Automation(ICRA), 181, 187, IEEE, 2006年, ［査読有り］
研究論文（国際会議プロシーディングス）

高速打撃動作における多関節マニピュレータのハイブリッド軌道生成
妹尾拓, 並木明夫, 石川正俊
日本ロボット学会誌, 24, 4, 2006年, ［査読有り］

高速バッティングロボットシステムの開発
並木 明夫, 妹尾 拓, 石川 正俊
自動車技術 = Journal of Society of Automotive Engineers of Japan, 58, 9, 79, 80, 2004年09月01日, ［査読有り］
日本語

Dynamic Manipulation Using High-speed Multifingered Hand-Arm System - Grasping, Catching, and Batting -　　　　　　　　　　　　　　　
Akio Namiki, Yoshiro Imai, Taku Senoo, Masatoshi Ishikawa
Video Proceedings of the 2004 IEEE International Conference on Robotics and Automation(ICRA), No. L, 2004年, ［査読有り］
研究論文（国際会議プロシーディングス）

High-speed Batting using a Multi-jointed Manipulator.
Taku Senoo, Akio Namiki, Masatoshi Ishikawa
Proceedings of the 2004 IEEE International Conference on Robotics and Automation(ICRA), 1191, 1196, IEEE, 2004年, ［査読有り］
研究論文（国際会議プロシーディングス）

ヒューマノイドロボットによる力制御の実装
平林勇人, 小水内俊介, 佐藤大祐, 辻田哲平, 妹尾拓, 近野敦, 計測自動制御学会北海道支部学術講演会論文集, 55th, 2023年

ロボットハンドによる摩擦差を利用した用紙分離
山名悠希, 妹尾拓, 石井抱, 日本ロボット学会学術講演会予稿集(CD-ROM), 40th, 2022年

高速ロボットハンドによる振り上げ動作を用いたインハンドマニピュレーション
大坪隼人, 妹尾拓, 石井抱, 日本ロボット学会学術講演会予稿集(CD-ROM), 40th, 2022年

Nvidia Jetson TX2を利用した実時間振動イメージングシステム
島崎航平, SHARMA Atul Kumar, 妹尾拓, 石井抱, 電子情報通信学会大会講演論文集(CD-ROM), 2021, 2021年

パノラマ振動カメラを用いた広域コンベア稼働モニタリング
島崎航平, ALIANSYAH Zulhaj Muhammad, 妹尾拓, 石井抱, 伊藤友彦, 鉄と鋼, 107, 8, 2021年

高速ビジョンを用いたバーチャル触診システム
島崎航平, 高橋裕之, 妹尾拓, 石井抱, 日本機械学会中国四国支部総会・講演会講演論文集(CD-ROM), 59th, 2021年

高速ビジョンを用いたアンローダークレーン振動モニタリング
島崎航平, 胡少鵬, 妹尾拓, 石井抱, 伊藤友彦, 松本愛, 材料とプロセス(CD-ROM), 34, 2, 2021年

エリアセンシング技術による遠隔クレーンモニタリング
石井抱, 島崎航平, 胡少鵬, 妹尾拓, 奥松俊博, 松田浩, 材料とプロセス(CD-ROM), 34, 2, 2021年

ロボットハンドを使用した加振によるねじ緩み判別
立石侑也, 島崎航平, 妹尾拓, 石井抱, 日本ロボット学会学術講演会予稿集(CD-ROM), 39th, 2021年

分蜂を捉えるミツバチカメラ
島崎航平, 妹尾拓, 石井抱, 荻原麻理, 芳山三喜雄, センシングフォーラム資料(CD-ROM), 38th, 2021年

パノラマ振動イメージングを用いた広域コンベア回転モニタリング
島崎航平, ALIANSYAH Zulhaj Muhammad, 妹尾拓, 石井抱, 材料とプロセス(CD-ROM), 33, 2, 2020年

PID制御に対するパルス入力を用いたガルバノミラーの高速ラスタ走査手法-高速移動によるモーションブラーの補償撮像に向けて-
早川智彦, 加茂佳吾, 久保田祐貴, 望戸雄史, 妹尾拓, 石川正俊, 日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会講演論文集(CD-ROM), 2019, 2019年

小型・低摩擦アクチュエータ“MagLinkage“を用いた低衝撃・ノンストップ把持
小山佳祐, 下条誠, 妹尾拓, 石川正俊, 日本ロボット学会学術講演会予稿集(CD-ROM), 37th, 2019年

高速・低摩擦・トルクリミッタ付き小型直動機構Magsliderの開発
田中敬, 小山佳祐, 妹尾拓, 石川正俊, 計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会(CD-ROM), 20th, 2019年

触覚機能を内包する高速・高精度近接覚センサ-第3報:Super tactile-based active touchによる薄板部品の高速・低反力挿入-
小山佳祐, 下条誠, 妹尾拓, 石川正俊, 日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会講演論文集(CD-ROM), 2019, 2019年

小型・低摩擦アクチュエータMagLinkageの開発とハンド応用
小山佳祐, 下条誠, 妹尾拓, 石川正俊, 日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会講演論文集(CD-ROM), 2019, 2019年

触覚機能を内包する高速・高精度近接覚センサ-第2報:柔軟物を潰さずに高速キャッチするための視覚・近接覚制御の提案-
小山佳祐, 村上健一, 妹尾拓, 下条誠, 石川正俊, 日本ロボット学会学術講演会予稿集(CD-ROM), 36th, 2018年

触覚機能を内包する高速・高精度近接覚センサ-第1報:センサモジュールの開発と接触判定の実現-
小山佳祐, 下条誠, 妹尾拓, 石川正俊, 日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会講演論文集(CD-ROM), 2018, 2018年

1P1-H08 高速キャッチのための多関節アームによる実時間軌道生成
村上 健一, 山川 雄司, 妹尾 拓, 石川 正俊, ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集, 2015, "1P1, H08(1)"-"1P1-H08(3)", 2015年05月17日
High-speed manipulation has great potential to produce new robotic skills utilizing the feature of high-speed motion. Based on the concept, we had achieved high-speed throwing motion using a high-speed multi-fingered hand-arm system as an example. The purpose of this study is to achieve catching a high-speed ball with a high-speed hand-arm system and high-speed visual feedback. One of the main problems in catching a high-speed moving light-weight ball is a ball bouncing off after hitting the hand. Because of this problem, the operation time by the hand is limited to a very short time. Therefore in this paper, we consider arm motion to extend the operation time., 一般社団法人日本機械学会, 日本語

1P2-I07 Maxwellモデルに基づく反発防止特性を備えた衝撃吸収制御
妹尾 拓, 小池 正憲, 村上 健一, 石川 正俊, ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集, 2015, "1P2, I07(1)"-"1P2-I07(4)", 2015年05月17日
In this paper, visual shock absorber is proposed with the goal of achieving anti-rebound of collision object for high-speed catching. The architecture consists of series connection between passive elastic structure and software damper based on Maxwell model which represents plastic deformation. Experimental results are shown in which a 2-DOF manipulator with high-speed vision receives the impact of rolling object without rebound., 一般社団法人日本機械学会, 日本語

1P2-B02 ダイナミックな脚運動の実現に向けた二足走行実験システムACHIRESの機構改良
梅村 元, 玉田 智樹, 五十嵐 渉, 米山 大輝, 田中 和仁, 妹尾 拓, 山川 雄司, 石川 正俊, ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集, 2015, "1P2, B02(1)"-"1P2-B02(3)", 2015年05月17日
This paper presents methods to ameliorate the hardware mechanism of the bipedal robot for the running experiment system based on high-speed visual feedback, called ACHIRES. In a new robot (Test Unit 2), we succeeded in enlarging the movable range of waist joints, enhancing the power of the actuators in each joint, and reducing the risk of cable interference around knees, which are keys to achieve more dynamic movements of the robot. As a first step of assessing the effect of above stated changes, we conducted the running experiment, in which we accomplished 4.2 km/h running and longer duration of air-staying time, leading to less risk of tumbling over. On the other hand, increased weight of the upper body brought new issue; larger pitch moment while jumping. In order to achieve further stable running, improvement of control method is needed which is capable of subduing the crucial moment while in the air and of calculating the optimum body angle at the moment of jumping., 一般社団法人日本機械学会, 日本語

高速視覚サーボによるピンセット型道具操り
米山大揮, 水澤悟, 妹尾拓, 並木明夫, 石川正俊, ロボティクスシンポジア予稿集, 16th, 2011年

高速多指ロボットアームを用いた投球制御
西島良雅, 妹尾拓, 石川正俊, 並木明夫, ロボティクスシンポジア予稿集, 16th, 2011年

高速ビジュアルサーボを用いた多指ロボットハンドによる微小物体の3次元把持動作
黒島麻衣, 黒島麻衣, 米山大揮, 山川雄司, 妹尾拓, 並木明夫, 石川正俊, 日本ロボット学会学術講演会予稿集(CD-ROM), 29th, 2011年

2A2-D04 多指ハンドによるピンセットでの三次元把持動作
米山 大揮, 妹尾 拓, 並木 明夫, 石川 正俊, ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集, 2010, "2A2, D04(1)"-"2A2-D04(2)", 2010年
Multifingerd hand is capable of using tool and can increase its ability. With high-speed actuator and vision robot can do more advanced tool manipulation than human. The task multifingered hand catches a small ball in parabolic and free fall motion using tweezers is taken up for its demonstartion. Experimental results are also shown., 一般社団法人日本機械学会, 日本語

1A1-G10 高速ハンドアームのダイナミクスを考慮した高速投球動作
西島 良雅, 妹尾 拓, 並木 明夫, ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集, 2010, "1A1, G10(1)"-"1A1-G10(3)", 2010年
The purpose of the study is to achieve high-speed throwing motion using the hand-arm. In order to achieve high-speed motion, an appropriate motion using the dynamic characteristic of the arm is needed. Most of human sports players can use kinetic energy efficiently based on dynamics of body. As a result, they achieve high-level performance. In this paper, sine waves are used to imitate human throwing motion. The advantages of the proposed algorithm is simple to set an objective throwing motion. The parameters are optimized based on the dynamics of the hand-arm. In addition, a follow-through algorithm is added using polynomial interpolation. Experimental results are shown., 一般社団法人日本機械学会, 日本語

2A1-F30 1自由度脚ロボットの跳躍パターン解析
妹尾 拓, 丹野 優一, 石川 正俊, ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集, 2010, "2A1, F30(1)"-"2A1-F30(4)", 2010年
In this paper we report on experiments on jumping motion using a 1-DOF legged robot. First the dynamics and basic characteristics of the 1-DOF legged robot are derived. Three jumping patterns based on the sliding contact between the leg and the ground are represented. In particular two-step jumping method is newly proposed, which is effective for high-speed and powerful actuator. Next the influence of structural parameters of the legged robot on jumping motion is analyzed. It has proven that the optimal parameters for high jump exist., 一般社団法人日本機械学会, 日本語

2A2-B05 ダイナミックリグラスピングにおけるスローイング戦略
田中 和仁, 妹尾 拓, 古川 徳厚, 並木 明夫, 石川 正俊, ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集, 2009, "2A2, B05(1)"-"2A2-B05(4)", 2009年05月25日
One of the most important functions for robot hand is to regrasp a target object. In recent years, the strategy which is called "Dynamic Regrasping" has been introduced to achieve high-speed regrasping. In this strategy, the regrasping task is achieved by throwing a target up and by catching it. In this paper, in order to improve the success rate of dynamic regrasping and achieve dynamic regrasping for any target, we introduce the new throwing strategy for dynamic regrasping by creating a throwing model., 一般社団法人日本機械学会, 日本語

2A2-B19 多指ハンドアームを用いた高速投球動作
西島 良雅, 妹尾 拓, 並木 明夫, ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集, 2009, "2A2, B19(1)"-"2A2-B19(3)", 2009年05月25日
The purpose of the study is to achieve high-speed throwing motion using the hand-arm. In order to achieve high-speed motion, a human motion is referred to. Most of human sports players can use kinetic energy efficiently based on dynamics of body. As a result, they achieve high-level performance. By simplifying the human swing motion, a two-link three-degree-of-freedom swing model is proposed. This model is easy to extract key points of dynamic swing motion: two-dimensional kinetic chain, and three-dimensional inertia force. Experimental results by high-speed robot arm are shown., 一般社団法人日本機械学会, 日本語

1A1-B09 2台のマニピュレータによる非接触状態を利用した高速ダイナミックマニピュレーション
妹尾 拓, 並木 明夫, 石川 正俊, ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集, 2009, "1A1, B09(1)"-"1A1-B09(2)", 2009年05月25日
In this paper high-speed manipulation system is developed, which consists of two manipulators and active visions. The design concept and the features of the system are described. In addition a task using non-contact state is taken up in order to achieve high-speed dynamic manipulation. Experimental results are also shown in which a manipulator throws a ball and the other manipulator hits the ball., 一般社団法人日本機械学会, 日本語

多指ハンドアームシステムによる高速投球動作
妹尾拓, 並木明夫, 石川正俊, ロボティクスシンポジア予稿集, 14th, 2009年

1A1-I14 運動連鎖スウィングモデルに基づく高速スローイング動作(映像,感覚・運動・計測)
妹尾 拓, 並木 明夫, 石川 正俊, ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集, 2008, "1A1, I14(1)"-"1A1-I14(4)", 2008年06月06日
In this paper the robotic throwing task is taken up in order to achieve high-speed dynamic manipulation. We propose a kinetic chain approach for swing motion focused on the torque transmission. In addition the release method using robotic hand is analyzed for ball control. Experimental results are also shown in which a high-speed manipulator throws a ball toward the target., 一般社団法人日本機械学会, 日本語

1A2-F10 波動伝播に基づく高速スローイング動作(感覚・運動・計測)
妹尾 拓, 並木 明夫, 石川 正俊, ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集, 2007, "1A2, F10(1)"-"1A2-F10(4)", 2007年05月11日
The speed of recent robotic manipulation is very slow although a mechanical system excels in the speed of motion fundamentally. On the other hand various inventions which contribute to fast movement are reported in human motion. For instance, in human throwing motion we can observe the movement called "kinetic chain" which enables to propagate kinetic energy. Based on this motion, a throwing strategy focused on the superposition of wave patterns is proposed in order to achieve high-speed robot motion. The evaluation on contact modeling for control of a target is also analyzed., 一般社団法人日本機械学会, 日本語

ビジュアルフィードバックに基づく高速多指ハンドを用いたダイナミックリグラスピング
古川徳厚, 並木明夫, 妹尾拓, 石川正俊, ロボティクスシンポジア予稿集, 12th, 2007年

1A1-B34 ダイナミックリグラスピングにおける把持戦略
古川 徳厚, 妹尾 拓, 並木 明夫, 石川 正俊, ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集, 2006, "1A1, B34(1)"-"1A1-B34(4)", 2006年
In most previous studies, it has been difficult for a robot hand to regrasp a target quickly because its motion was static or quasi-static, in a constant cantact state. In order to achieve high-speed regrasping, we propose a new strategy which we call dynamic regrasping. In this strategy, the regrasping task is achieved by throwing a target up and by catching it. In this paper, the regrasping strategy based on visual feedback is presented and experimental results using a high-speed multifingered robot hand and a high-speed vision system are shown. A cylinder is chosen as a specific example of target for dynamic regrasping, with successful dynamic regrasping tasks are experimentally achieved., 一般社団法人日本機械学会, 日本語

高速ロボットシステムによるバッティングタスクの実現
妹尾拓, 並木明夫, 石川正俊, ロボティクスシンポジア予稿集, 10th, 2005年

高速打撃動作におけるマニピュレータのオンライン軌道生成(ビジュアルサーボ)
妹尾 拓, 並木 明夫, 石川 正俊, ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集, 2004, 51, 51, 2004年06月18日
一般社団法人日本機械学会, 日本語

高速バッティングロボットシステムの性能評価
妹尾拓, 並木明夫, 石川正俊, 日本ロボット学会学術講演会予稿集(CD-ROM), 22nd, 2004年

ロボット制御学ハンドブック
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, 2017年12月, 9784764904736, xx, 999p, 日本語, ［分担執筆］

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, 2011年08月, 9784274210723, ［分担執筆］

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, 2010年10月, 9789533070629, ［分担執筆］

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, 2010年03月, 9781849960892, ［分担執筆］

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, 2010年02月, 9789537619787, ［分担執筆］

患者のデジタルツインを用いた手術計画自動生成
科学研究費助成事業
2023年06月30日 - 2026年03月31日
近野 敦, 妹尾 拓, 小水内 俊介
日本学術振興会, 挑戦的研究(萌芽), 北海道大学, 23K18486

臓器変形最尤推定による動的腹腔鏡手術ナビゲーション
科学研究費助成事業
2023年04月01日 - 2026年03月31日
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
日本学術振興会, 基盤研究(A), 北海道大学, 23H00480

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)
2022年04月01日 - 2025年03月31日
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

超高速ビジョン・トラッキング技術を用いた次世代情報環境システムの創生
科学研究費助成事業 基盤研究(S)
2020年08月31日 - 2025年03月31日
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．
日本学術振興会, 基盤研究(S), 東京大学, 20H05704

ロボット用微細コネクタの開発　　　　　　　　　　　　　　　
2022年04月 - 2025年03月
妹尾 拓
共同研究, 研究代表者

高バックドライバビリティを備えた変形制御に基づくレオロジーロボティクス
科学研究費助成事業 基盤研究(B)
2020年04月01日 - 2023年03月31日
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．
日本学術振興会, 基盤研究(B), 広島大学, 20H02110

VSLAMを用いた高精度ロケータ　　　　　　　　　　　　　　　
2022年04月 - 2023年03月
妹尾 拓
共同研究, 研究代表者

高速視覚を用いたハイパー振動スペクトルカメラの研究
科学研究費助成事業 基盤研究(A)
2019年04月01日 - 2022年03月31日
石井 抱, 松田 浩, 妹尾 拓, 姜 明俊, 高木 健
(A)周波数領域部分空間での画素レベル振動スペクトル認識法:1)高速ビデオ動画に対する振動スペクトル画像に対し、認識対象毎に異なる振動特性を教師データとして学習した。2)画素レベル振動スペクトルパタン認識による振動源検出法を提案した。3) 高速ビデオ撮影した振動対象に対し、異なる周波数特性を持つ部位が画素レベルで特定できることを確認した。
(B)振動位相スペクトル解析に基づく画素レベル異常振動検出法:1)強制振動させた構造物モデルの振動スペクトル画像で、位相差が不良部位を除く多くの画素で0, 180度に集中することを確認した。2)全画素で位相スペクトルを計算し、通常部位と強度不足な不良部位の位相スペクトル差を計算した。3)加振下の構造物モデルを撮影した高速ビデオ動画に対し、不良部位を異常振動として画素レベル検出できることを確認した。
(C)高速ターゲットトラッキングを用いた時系列振動スペクトラム計測法:1)移動する振動対象を撮影した高速ビデオ動画に対し振動スペクトル画像を計算し、速度増大に伴う振幅スペクトルのピーク強度低下を解析した。2)移動対象振動部位に対するROI追跡により、振動スペクトル画像が、振幅スペクトルのピーク強度低下を抑えた計算を可能とした。3)移動対象の複数振動部位での振動状態を長時間モニタリングし、突発的異常振動が検出可能となることを確認した。
(D)画素レベル振動スペクトルパタン認識機能の実時間実装:1)高速カメラヘッドと連動した並列GPUコンピュータに振動スペクトル内積計算を並列実装し、振動パタン認識を高速化し、認識結果を実時間出力可能とした。2)高速トラッキングと追跡ROIでの振動スペクトル計算を同時実時間実現し、移動対象における時系列振動スペクトラムを可視化し、音声情報と同レベルの振動信号が実時間イメージングできることを確認した。
日本学術振興会, 基盤研究(A), 広島大学, 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)
2019年04月01日 - 2022年03月31日
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

高応答特性を有する二足走行システムの開発
科学研究費助成事業 若手研究(A)
2016年04月01日 - 2019年03月31日
妹尾 拓
高速ビジョンと高速アクチュエータを統合することで，瞬間的な反応特性を有する二足走行システムを実現した．システム開発として，二足移動に適したトルク重量比の高いアクチュエータを開発し，頭部へ1000fpsの小型軽量ビジョンを搭載した高速走行機構を設計した．姿勢安定化に関して，従来のフィードフォワードベースによる事前の転倒回避とは異なり，転倒し始めを瞬時に検知して姿勢の回復動作を高速に繰り返すフィードバック主体の制御方法を確立した．これにより，予測不能な外力や凹凸路面に対するロバストな走破，加速しながら前方へ跳躍して１回転する空中転回，走行中に急接近してくる障害物を回避する緊急停止動作を実現した．
日本学術振興会, 若手研究(A), 東京大学, 16H06073

高速ビジョンと多指ハンド操りを利用した全情報把握
科学研究費助成事業 挑戦的萌芽研究
2013年04月01日 - 2015年03月31日
妹尾 拓
物体に関する幾何情報（3次元形状）と力学情報（重心・慣性モーメント・質量分布）を同時に計測するために，高速ビジョンを用いて「運動物体の多視点時系列画像データ」を利用する情報把握手法を提案した．単一ビジョンで多視点の画像を取得するために，多指ハンドで対象を能動的に操ることで，対象のシルエットを利用した視体積交差法によってボクセル空間での3次元形状復元をおこない，角運動量保存則や運動エネルギー保存則に関する力学的拘束に対象の運動をフィッティングして力学情報の同定をおこなった．
日本学術振興会, 挑戦的萌芽研究, 東京大学, 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年 - 2007年
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