パルロは数々の名門大学で研究対象とされている、人工知能を搭載した人型ヒューマノイドロボットです。

パルロが選ばれる5つの理由

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パルロと大学のロボット研究

高度な知能化技術(※)を搭載した自律型ロボット・パルロには、“自由度の高い機能拡張性”と“整えられた開発環境”が、あらかじめ備わっています。そして、そこから得た研究成果を、コミュニティサイトを通して発表・共有。大学研究室から実際のマーケットへ、新たな価値を発信します。

※知能化技術―現在の状況、またはその変化を把握し、人が介在することなくコンピューターが判断して行動する能力を与える技術。
パルロに搭載されている知能化技術は随時追加予定。

パルロは、オープンな開発環境を提供しています。

パルロはオープンなアーキテクチャを採用することで、ロボットの“人工知能(知能化技術)研究”や、“社会用途性の研究”に、すぐにご活用頂ける環境を整えています。これにより、研究環境の準備に時間を費やすことなく、研究そのものにより注力することを可能にします。

どこでどんな研究がされているの?

パルロは研究用ロボットとして様々な研究機関や教育機関で様々な研究・開発に利用されています。

ロボット工学の研究事例

・ソフトウェア開発技術育成用教材・教具
・音声対話処理及び話者認識に関する研究
・分散ソフトウェアを使用した知的情報共有サービスの研究
・ロボットの教育普及活動についての共同研究
・画像処理を中心にしたロボットアプリケーション技術教育
・言語理解技術及び情報アクセス技術を活用したロボット対話の実現
・複数の無線基地局間を移動するための通信技術の研究
・複数種のデバイスを活用した他者の行動予測や意図推定
・脳血流計測器を用いたブレイン・マシン・インターフェース研究
・情報工学実験への導入に向けての研究開発
・コミュニケーションするロボットの研究開発
・ロボット間の知識共有や協調作業等の研究
・ヒューマノイドロボットの研究


ロボットの社会用途活用の研究事例

高齢者福祉施設を実証現場とした、お年寄りへのリハビリ、作業療法( OT : Occupational Therapy)への活用研究
・大学病院内でのロボット用途性の研究
・人とロボット間の関係性における人の行動解析研究
・ワークスタイル、ライフスタイルにおけるロボット応用の研究
・成長する個人差に対応した高齢者の見守りシステム
・小中学校の授業での教材・教具用ロボットとしての活用研究
ゲームを通した介護予防、理学療法( PT : Physical Therapy / Physio Therapy)のへ活用研究

パルロを導入するメリットは?

パルロには、研究成果を発表・共有する場として、コミュニティサイト「PALRO Garden」が用意されています。これを活用することで、研究者同士の“つながり”を築くことができ、また向学心・探究心を刺激し合うことも可能。さらに、ここからビジネス展開のチャンスもあります。大学研究室からビジネスへ。可能性は大きく広がります。

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人工知能が搭載された、ヒューマノイドロボット パルロ。

人型ロボット パルロには、複数の知能化技術が搭載されており、本格的なロボット工学の大学における研究や学習に広く使用できます。また、新たにアプリケーションソフトを開発する事により、これらの知能化技術の活用が可能となり、ロボットの社会用途性の研究にも使用できます。

高度なソフトウェア技術による
本格的なヒューマノイドロボット

パルロは高度なソフトウェア技術により、
人と親和性の高い自然なコミュニケーションを可能とした
本格的なヒューマノイド(ヒト型)ロボットです。
「はなす」「あるく」「つなぐ」、そして、「ひろがる」─。
パルロのユニークな機能拡張性は、
ロボット研究者の好奇心・探究心を心地よく刺激します。

「はなす」「あるく」「つなぐ」「ひろがる」。
パルロを導入すると研究・学習機会がひろがります。

パルロには知能化技術専用のソフトウェアプラットホーム「PALROシステムソフトウェア Sapie(サピエ)」が搭載されており、研究者はその目的に応じて、自由にソフトウェアを追加したり差替えたりすることが可能です。このパルロが持つオープンな開発環境によって、自律ロボット研究の可能性は豊かに広がります。

「はなす」コミュニケーション知能
人の顔を覚え、その相手を自ら探し、見つけ、自然に話すことが、コミュニケーションロボットに求められる能力の基本です。パルロは単なる会話ロボットの域に留まらず、音声に基づく方向認識、顔認識、音声認識、個人特定などの技術的知能により、人間に近い自然な反応を研究することに向いています。
  • 相手と目を合わせて話す
  • あなたの顔を覚える
  • あなたの声を覚える
  • 伝えたい事があるときは相手を探す
  • あなたの声や物音を聞き分ける
「あるく」移動知能
話す相手に近づいたり、ものを探したりするために必要なのが歩く動作です。高度な移動知能が、路面変化への追従・位置認識を行います。パルロは生活空間を自由に移動できる、優秀な2足歩行ロボットです。
  • 床の状況に合わせる学習歩行
  • 歩行中も段差等の障害を検出
「つなぐ」ネットワーク接続によるクラウドとの連携
さらに進んだコミュニケーションには、「つながる(繋がる)」ことが重要です。パルロをネットワークにつなげることで、インターネットやクラウドとの連携が可能になり、さまざまな情報やコンテンツ、クラウドサービスやWebサービスを活用することができます。
  • ネットから様々な情報を集める
  • ネットを通じたコミュニケーション

「ひろがる」

オープンな開発環境や情報共有の場

パルロには、オープンな開発環境やユーザー間の情報共有の場が用意されています。
「ロボット工学」や「ロボットの社会用途活用」の研究・学習機会がひろがります。

パルロの人工知能

自律型ヒューマノイドロボット・パルロには、複数の最先端知能化技術が搭載されています。それらの各人工知能に対して、永続的に精度のブラッシュアップを施すとともに、新たな人工知能を追加していくことで、パルロのソフトウェア知能は常に成長し続けています。

コミュニケーション知能

  • 顔の認識
    • ・カメラなどで取得した静止画像、および動画像から人の顔を抽出する。複数抽出も可能。
    • ・抽出対象の方向や距離を算出する。
  • 個人の顔の認識
    • ・抽出した顔のデータから特徴を割り出す。
    • ・部分空間法に基づく個人識別。
    • ・識別に必要な画像枚数と実用的な学習時間のバランスにより、実用化を行っている。
  • 動体の検知
    • ・カメラなどで取得した静止画像、および動画像からオプティカルフローを用いて、動いているものを検出する。
    • ・取得した静止画像、および動画像を分割し輝度変化の量を計測することによって、動いているものを検出する。
    • ・上記2つの検出方法を検出用途別に使い分けている。
    • ・環境変化に伴い、背景画像を動的に生成(濃淡パワーの低いフレーム画像を平均化して背景画像を生成)。
  • 肌色の認識
    • ・認識した顔の領域から色分布情報を算出する。
    • ・顔の認識と連携することによって、濃淡パワーの動的な変化に対応しながら抽出性、追跡性を向上させている。
  • 音源の方向の認識
    • ・複数のマイクを使用することにより音の発生方向を検出する。
    • ・マイクの個体差(感度のばらつき)や音場環境に順応する。
  • 音響モデル照合
    • ・音声信号から音響パラメーターを抽出しモデル化。記憶している音響モデルの近似比較を行う。
    • ・静音状態を把握して雑音や周波数の歪みを除去し、音響データの区間を分析し対象のみを抽出する。
  • 言語モデル照合
    • ・連続する単語間の関係をモデル化して正常化する。
    • ・処理された音響データを文字列化する。
  • 誤認識の補正
    • ・動詞や名詞、形容詞などの分解データの関係をモデル化し文法的な不成立を抽出したうえで最尤推定する。
    • ・前後の文脈から不成立を最尤推定する。
  • 意味の理解
    • ・動詞や名詞、形容詞などの分解データの関係をモデル化し話手の趣旨を最尤推定する。
  • 音声の合成
    • ・任意の文章の入力を受けて、文法的構造を分析し、自然な言語の韻律情報を加えて人間の声に近い音で読み上げる。

移動知能

  • 障害の検出
    • ・段差、落差、固定物、移動物などの障害を検出する。
  • 動的安定歩行
    • ・線形倒立振子を規範とし、動的に安定する2足歩行を行う。
    • ・歩行パターン生成→モデル化(動力学)→アクチュエーター制御。
    • ・剛体を条件としないため、フレーム(筐体)のゆがみ分を自己補正する。
    • ・アクチュエーターの追従性、バックラッシュ、スロープ、各種マージンを動的に最適化する。
  • 路面変化の検出
    • ・外乱を学習し自己反映することによって路面の変化に追従して歩行する。
    • ・歩行パターン生成→モデル化(動力学)→アクチュエーター制御→状態(外乱)監視→学習→情報取得(学習情報をモデル化工程で反映する)。
  • フィードバック制御
    • ・移動中、静止状態における予測外の外乱を検出し、抑え込む動き(反発、加速)を発生させる。

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パルロを導入すると、このような開発・研究・活用が出来ます。

パルロには、知能化技術専用のソフトウェアプラットフォーム「PALROシステムソフトウェア Sapie(サピエ)」が搭載されています。
このPALROシステムソフトウェアは、知能化技術の発展を加速するために開発されたソフトウェアプラットフォームです。知能化技術の研究、および知能化技術を利用した社会用途の研究開発にフォーカスし、オープンアーキテクチャー構造を実現しています。 研究室で開発されたCell(知能化技術のソフトウェア部品)を追加、差替えすることができますので、実験環境の準備に手間取ることなく、Cell自身の精度向上やロバスト性向上の研究が行えます。

知能化技術専用のソフトウェアプラットホーム「PALROシステムソフトウェア」で「知能化技術(人工知能)」と「ロボットの社会用途性」の研究開発

PALROシステムソフトウェアはパルロに搭載されている知能化技術(※1)専用のソフトウェアプラットホームです。
PALROシステムソフトウェアは、知能化技術を複合的に連携させ、高度な知能を実現しています。また、複雑なデバイス制御、リソース管理を一括して行うことで、ロボット本体を制御しています。PALROシステムソフトウェアには、アプリケーション(※2)およびCell(知能化技術のソフトウェア部品)の開発環境が提供されていますので、さまざまな目的のアプリケーションや知能化技術を開発・研究することが可能です。

※1…「知能化技術」とは、現在の状況、またはその変化を把握し、人が介在することなくコンピューターが判断して行動する能力を与える技術です。
※2…アプリケーションとは、「社会用途」を生み出す知能化デバイス(ロボット)によるコンテンツのことです。

PALROシステムソフトウェアの開発について

富士ソフトが提供しているPALROシステムソフトウェアは、絶えず各Cellの精度の向上や新たなCellを追加するなどソフトウェアの機能向上に向け常に開発を進めており、永続的にソフトウェアの知能を成長させていきます。

詳細はこちらの「パルロの歩み」をご覧下さい。

オープン・アーキテクチャー

知能化技術の発展には大きく二つの研究テーマが存在します。ひとつは、視覚や聴覚、移動といった知能化技術そのものの研究。もうひとつは、それらの技術を活用して社会用途を生み出す、いわゆるロボット(知能化デバイス)によるコンテンツ、つまりアプリケーションの研究です。

ロボット工学・知能化技術の研究者
PALROシステムソフトウェアには、Cell(知能化技術のソフトウェア部品)を接続する「Cell Slot」が用意されており、研究室で開発されたCellを自由に追加、差替えすることができます。知能化技術の研究者は、パソコン上での研究開発だけでなく、実際のロボットに搭載し、ロバスト性の研究等を行うことができます。
ロボットの社会用途性の研究者
PALROシステムソフトウェアは、アプリケーションに対するプログラミングインターフェースとして、「SPC (Sapie Program Component)」と「PAPI (PALRO API/Application Programming Interface)」を提供しています。「ロボットの社会用途性」の研究者は、このプログラミングインターフェースを利用することで、高度で最先端の知能や複雑なデバイス制御を意識することなく、サービス提供アプリケーションのプログラム開発を行うことができます。

パルロはソフトウェアを下図のように構成し、オープンなアーキテクチャを採用することで、よりこれらの研究でご活用頂けます。

開発環境
開発は、Linux (ubuntu)上で行ないます。PALRO Gardenでは、アプリケーションを開発するためのAPI・開発ツール等を提供しており、そちらでは全ての開発環境がセットアップされたVMwareイメージを配布していますので、VMware PlayerがセットアップされたPCさえあれば、ダウンロードして展開するだけで開発を開始することができます。また、C/C++(汎用プログラミング言語)の基礎知識さえあれば、誰でも簡単にアプリケーションを作成することができます。ロボットのプログラミングに気軽に挑戦できる環境が整っています。
機能拡張
最近のデバイスの多くがそうであるように、パルロもまたアプリケーションをダウンロードすることによって機能を拡張していくことが可能です。PAPIやSPCを使用することで、Cellを活用した独自のアプリケーションを開発し、パルロに新しい機能を追加することができます。また、アプリケーション開発者は、開発したアプリケーションをPALRO Gardenにアップロードし、公開することができます。公開されたアプリケーションは、パルロにプリインストールされている「アプリケーションインストール」機能を使用して、PALRO Gardenからインストールできます。

Cell・・・視覚や聴覚、移動といった知能化技術のソフトウェア部品

PALROシステムソフトウェア(Sapie)の構成要素
LinuxOSはLinux (ubuntu)を使用しています。
DCL(Device Communication Library)PALROのハードウェア構成に基づき、最適化されたプログラムです。アクチュエーター、センサー、マイク、スピーカー、カメラなど各デバイスとの通信制御を行います。ハードウェア構成が異なる機器に本ソフトウェアを実装する場合は、DCLを書き換えることによって最適化を施します。
Resource Allocatorアプリケーションの要求に応じて、デバイス等の使用状況を判断しリソース配分を行います。
Cell視覚や聴覚といった知能化技術のソフトウェア部品です。各Cellの概要につきましては、PALRO Garden「PALROプリインストールCell一覧」をご参照ください。
Multiplexer知能を働かせる際に重要となる中枢神経を形成しており、複数のCellを連動させることにより得られる膨大な情報を一元化しています。反射、無意識、習慣化された行動などは、Multiplexerで処理されますが、それ以外の行動については、行動判断組織(Cerebro)に伝え判断を仰ぎます。また決定した行動を各Cellに伝える、双方向の伝達機能を持っています。
SPC (Sapie Program Component)話す・聞く・歩くなどの命令をシーケンシャルに記述するシンプルなインタフェースによって、デベロッパーが簡易にプログラミングを行い、パルロに機能追加を行うことができる、フレームワークで構成されたアプリケーションです。
PAPPS (PALRO Applications)SPCと比べて、デベロッパーの開発難易度は上がりますが、詳細な制御が可能な アプリケーションです。
SAPPS (Service Applications)常駐型状態監視アプリケーションです。パルロの基本動作や自己診断、ソフトウェア構成管理などを規定しています。
Sapie Program ContainerSPCを動作させるためのプログラムフレームワークです。
PAPI (PALRO API)開発者が意識することなく複数のCellを最適に組み合わせて一連の動作を行うことが可能なAPIです。
SAPI (Sapie API)任意のCellを単一的にダイレクト制御をすることが可能なAPIです。
Cell SlotCellとResource Allocatorを結合するためのラッピングプログラムです。
CPI (Cell Programming Interface)Cellとシステムソフトウェアとの共通的なI/F(インターフェース)です。CPIを使用することによって、Cellの追加や変更を行うことが可能です。
Thought Chain思考や経験を結び付けて、行動を連鎖させていくシステムです。
経験を積むことによって、行動の選択肢を増やしていきます。
Action Manager上位モジュールからの行動要求を受付~蓄積、優先管理を行い、Cellに作業を分配します。Cellの作業の終了監視はAction Managerにて行われており、システムソフトウェア全体で発生する行動要求の限界点を取り決めています。
Cerebro行動判断組織を形成しています。現在の状況を把握し過去の経験と照らし合わせて、より成功確率の高い行動をとるための判断を行います。 また、瞬間的な行動判断に加え、長期的な行動計画も生成します。

ロボット制御アプリケーションの開発

パルロにはアプリケーション開発支援環境「PALRO Application Studio」が提供されています。
「PALRO Application Studio」を利用することで、パルロの動作やLEDの表示パターン、発話内容などロボット制御のプログラムを簡単に作成することができます。

PALRO Garden

「PALRO Garden」では、パルロの機能拡張のためのアプリケーションが公開されていて、自由にダウンロードすることができるとともに、アプリケーション開発者は、自らが開発したアプリケーションを「PALRO Garden」にアップロードし、公開することが可能です。

PALRO Garden

公開アプリケーション
登録されているアプリケーションをダウンロードしてパルロにインストールすると、パルロが新しい動作を覚えます。お好きなアプリを組み合わせ、あなただけのパルロをデザインしましょう。
PALRO Garden「公開アプリケーション」
アプリケーションを作ってみよう
アプリケーションを開発するためのAPIや開発ツールを提供している他、アプリケーション開発のサンプルも掲載しております。ぜひプログラミングの参考にしてみて下さい。
PALRO Garden「アプリケーションを作ってみよう」

未来へと拡がる可能性ー新しい活用シーン

多様な知能化技術を持つパルロは、インターネット・クラウドと連携することで、幅広いユーザーのより深い情報を効果的に収集・蓄積でき、社会の様々なシーンや研究分野において、大いに活躍が期待されています。オープンな開発環境の中で、日々驚異的なスピードで進化を遂げるパルロの可能性は、未来に向けて大きく拡がっています。

ロボットを活用した新しいビジネスの創造
パルロに新しいCellを搭載したり、新しいプログラムを搭載することで、この世に無いまったく新しいサービスロボットを研究開発することが可能です。
研究開発したロボットをフィールドで実験したり、マーケティング・リサーチすることで、新しい社会価値創造やビジネスモデルの創造が可能となります。
インターネット・クラウドと連携した新しい情報端末
パルロは無線LANでネットワークに接続していますので、インターネット上の情報を検索、取得して最適な情報を発話したり、クラウドと連携した新たなサービスを創造することができます。
ロボットと人間とのインタラクションの研究
パルロは20の自由度をもった人型ロボットであり、かつ発話スピードやしぐさをプログラムから自由に変更することができます。
これらのプログラムを変更することで、ロボットのキャラクターを変化させることができ、ロボットと人とのインタラクションの研究を行うことができます。
ロボット制御の学習
パルロには、さまざまな種類のセンサーとアクチュエーターが搭載されています。
これらのデバイスをモニタリングしたり制御したりすることで、ロボットが動作する仕組みや制御方法を学習することができます。

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大学研究室での導入事例

関東学院大学 知能ロボット研究室(元木研究室)

◆学習による人型ロボットの、人の行動意図を模倣する研究
人とロボットの関節や自由度の違いを考慮し、単眼カメラで取得した人の動作をその人の意図を含むようにパルロに模倣させる。

◆階層型強化学習による二足歩行ロボットの行動制御の研究
階層型強化学習を用いた行動選択のルールの構築法が一般的に市販されている二足歩行ロボットにも適用可能かを検証する。頭部に単眼カメラを搭載したパルロを用い、複雑なタスク(ボールを探索し、ゴールとボールの位置関係を考慮して移動し、ゴールにボールをシュートする)の行動選択ルールを構築する。

千葉大学 大学院 融合科学研究科 情報科学専攻 (工学部 情報画像工学科) 黒岩・堀内研究室

音声認識に関する研究のひとつとして、ロボットを用いた音声対話システムの開発を行われています。
現在は、パルロを用いて、人とロボットとの自然な対話を目指し研究されています。具体的には、雑音に強く、自分に話しかけた声と人同士の会話を区別、子どもやお年寄りの声も認識、チャイムや電話などの環境音にも強い音声認識・環境音認識を研究されています。

◆音声対話システムとは
音声対話システムとは、人との音声対話を通じて情報を教授するシステムです。
音声は我々が生活する上で欠かせないコミュニケーション手段であり、単位時間当たりの伝達量や伝達に要する労力などを考えた場合、音声に勝るものは存在しません。
そのため音声対話システムの需要は高く、音声認識技術、言語処理技術が発展してきました。 近年ではその発展に伴い、バス運行情報案内や、音声情報案内システムなどに応用されています。

新潟大学大学院 保健学研究科 李研究室 & 内山研究室

放射線技術科学と看護学といった異なる分野のアイデアを活用し、検査や検診等における対象者の負担を軽減する研究を行っている。
その一部を紹介する。

◆マンモグラフィ被検者への検査前リラックス促進
パルロは医療機関での待ち時間を快適に変える存在として有効な働きを見せてくれると考える。
マンモグラフィ検診時における緊張度について、自律神経機能指標において調査したところ、負担度が高い検査中よりも検査前の緊張度が高いことが示された。
医療機関における検査や検診は、非日常のことであり、これから行われる検査のことで緊張度が強くなることが考えられる。
特に高齢者は、意志疎通が十分にできない状況にあることが多く、身体的・精神的な緊張が高いことが予測される。
待ち時間から緊張度が高くなれば、検査や検診における対象者の身体的・精神的な負担は大きくなると考えられる。


医療機関における検診・検査の待ち時間において,パルロに期待している効果として以下の2点を挙げる。
1.待ち時間を紛らわす存在
 パルロの会話プログラムは多彩であり、自然な会話をゲーム感覚で楽しめるため、一緒にいる時間の長さなどを意識しなくなると思われる。
2.緊張の緩和につながる存在
 緊張や不安を軽減する方法は、個人によって異なるが、どのようなコミュニケーション方法であればその個人の緊張緩和につながるか判断できるパルロ がいれば、各個人に対する緊張緩和法として有効であると考える。

また、言語的に会話はなくてもパルロが「そばにいる」ことで心理的な安心感の提供等が可能になると需要度は非常に高いと考えている。

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研究成果の共有の場

ロボット工学研究や学習において、研究成果の共有と活用は、さらなるロボット工学研究の発展につながります。富士ソフトでは、パルロの研究成果の発表・共有を可能にしたサポート・コミュニティサイト「PALRO Garden」を提供しております。
これにより、研究成果をスムーズかつスピーディに、共有・再利用でき、また、この研究成果に実際のマーケットが加わることで、研究の出口イメージも明確となり、研究者のモチベーションアップにもつながり、さらにビジネス展開のチャンスもあります。

PALRO Garden

PALRO Gardenとは、パルロを活用して研究・学習しているユーザーやパルロをビジネスに活用しているユーザー間の情報・成果物の共有・再利用を活性化するために、富士ソフトが提供するサポート・コミュニティサイトです。開発者向けのドキュメントの他、アプリケーションを開発するためのAPI・開発ツール等も公開しております。

PALRO Garden

大学研究分野におけるパルロの活躍。そんなパルロに興味を待って頂けましたか?もっと知りたい方はご連絡下さい。

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