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TEACHERS

教員の紹介
前田 陽一郎

氏名 前田 陽一郎
職位 教授
学部 情報学部
学科・専攻 情報学科
専門・研究分野 人間共生システム、知能ロボット、ソフトコンピューティング
研究キーワード 人工知能、ファジィ制御、機械学習、進化計算、ヒューマン・コンピュータ・インタラクション(HCI)
学部担当科目 情報数学、微分積分、情報科学、ＡＩ技術と社会、機械学習・深層学習、キャリアデザインI～IV、基礎演習、専門演習I・II、卒業研究
関連リンク https://researchmap.jp/maeda1018
学位 博士（工学）
実務経験 有
現在の研究内容・課題 本研究室では、人間とロボット、人間とシステムなどの双方向コミュニケーションにおけるヒューマン・インタラクションにおける人間共生システム研究に取り組んでいる。主に以下の５つのテーマを中心に研究を進めており、ロボット知能(AI)と人間知能(HI)を融合した複合インテリジェンスの構築を目指した実用化研究の推進を目標としている。

(1) 視線指示認識による知的操作支援が可能な全方向車椅子ロボットに関する研究
　肢体障害者のための視線計測に基づく知的操作支援が可能な福祉ロボットの研究を行っている。ここではオムニホイールによる全方向移動が可能な電動車椅子ロボットを用いて、操作者の視線追跡による意識的注視行動と顕著性マップによる無意識的反射行動からファジィ推論による人間の行動意図推定マップを抽出している。今後は、自動制御や操作支援を行うユーザフレンドリーな知的車椅子走行支援システムの開発を目指している。

(2) 複合生体情報に基づくリラクゼーションサウンド生成システムに関する研究
　本研究室で開発した大規模カオスを用いたサウンド生成システム(ICAS) は、複数のカオス要素を結合させた大規模カオスである大域結合写像(GCM) を利用して同期性・非同期性をサウンドの音高・音長・音量の制御に用いることで多種多様なサウンドを生成することが可能である。ここでは、1/f ゆらぎ分析によるICAS 生成サウンドの心地良さの感性解析、脳波および心拍計測に基づくICASによるリラクゼーションサウンド生成手法、等を研究している。

(3) 深層学習を用いたドローン制御における熟練者の操作スキルの獲得に関する研究
　物理シミュレータを用いてドローン操作システムを構築し、熟練者の操作特性を深層学習(CNN)により学習し、ファジィニューラルネットワーク(FNN)による自律飛行を実現するための操作ルールの知識獲得を行っている。本研究に関連して、GAによる学習型フロッキングアルゴリズムを用いた群れドローンの集団飛行制御、姿勢推定エンジンを用いたジェスチャー認識によるドローンの飛行指示システム、などの発展研究も行っている。

(4) ヒューマンロボットインタラクションにおけるマルコフ情動モデルに関する研究
　人間共生ロボット開発の一環として、自己組織化マップ(SOM) により情動間の距離を人の表情の特徴量として抽出し、マルコフ情動モデルにより情動遷移確率を求め、ロボットの情動反応モデルを生成する手法を研究している。本研究において、自然な情動反応を返すことができる情動反応モデルを構築できることが様々なコミュニケーションロボットを用いた人とロボットとのインタラクション実験により確認された。

(5) 遠隔臨場感に基づく移動ロボットの体感型操縦支援システムに関する研究
　配管点検やリモートメンテナンスなどの遠隔環境での作業を想定して、遠隔臨場感に基づく移動体の体感型操縦支援システムを開発している。ここでは、オペレータが遠隔地の状況をリアルに体感しながら作業ができるような操作性の良い支援システムの構築を目指している。実際に全天球カメラを搭載した全方向移動ロボットを視線計測が可能なVRゴーグルを用いて遠隔制御を行う操作システムを構築し、操作性に関する比較検証実験を行なっている。
主な研究業績 【学術論文】（2010年以降）
  • Y.Maeda and Y.Kajihara, “Automatic Generation of Musical Tone Row and Rhythm Based on the Twelve-Tone Technique Using Genetic Algorithm,” Journal of Advanced Computational Intelligence and Intelligent Informatics (JACIII), Vol.14, No.3, pp.288-296 (2010)
  • R.Taki, Y.Maeda, and Y.Takahashi, “Personal Preference Analysis for Emotional Behavior Response of Autonomous Robot in Interactive Emotion Communication,” Journal of Advanced Computational Intelligence and Intelligent Informatics (JACIII), Vol.14, No.7, pp.852-859 (2010)
  • Y.Maeda and R.Taki, “Interactive Emotion Communication Between Human and Robot,” International Journal of Innovative Computing, Information and Control (IJICIC), Vol.7, No.5(B), pp.2961-2970 (2011)
  • Kun Zhang, Yoichiro Maeda, and Yasutake Takahashi, “Cooperative Behavior Learning Based on Social Interaction of State Conversion and Reward Exchange among Multi-Agents,” Journal of Advanced Computational Intelligence and Intelligent Informatics, Vol.15, No.5, pp.606-616 (2011)
  • Yasutake Takahashi, Kyohei Yoshida, Fuminori Hibino, and Yoichiro Maeda, “Human Pointing Navigation Interface for Mobile Robot with Spherical Vision System,” Journal of Advanced Computational Intelligence and Intelligent Informatics, Vol.15, No.7, pp.869-877 (2011)
  • Kun Zhang, Yoichiro Maeda, and Yasutake Takahashi, “Group Behavior Learning in Multi-Agent Systems Based on Social Interaction among Agents,” Journal of Advanced Computational Intelligence and Intelligent Informatics, Vol.15, No.7, pp.896-903 (2011)
  • Yasutake Takahashi, Sataya Takahashi, Yoichiro Maeda, and Takayuki Nakamura, “Kicking Motion Imitation of Inverted-Pendulum Mobile Robot and Development of Body Mapping from Human Demonstrator,” Journal of Advanced Computational Intelligence and Intelligent Informatics, Vol.15, No.8, pp.1030-1038 (2011)
  • 一井亮介, 前田陽一郎, 高橋泰岳, “インタラクティブサウンド生成システムのための脳波特徴解析によるリラクゼーション効果の検証,” 日本知能情報ファジィ学会誌, Vol.24, No.1, pp.560-570 (2012)
  • 滝僚平, 前田陽一郎, 髙橋泰岳, “インタラクティブ情動コミュニケーションにおける自己組織化マップによる混合情動行動生成手法,” 日本知能情報ファジィ学会誌, Vol.24, No.5, pp. 933-943 (2012)
  • 前田陽一郎, 一井亮介, 髙橋泰岳, “脳波情報を用いたリラクゼーションサウンド生成システムの構築,” 日本知能情報ファジィ学会誌, Vol.24, No.5, pp.967-978 (2012)
  • 張坤, 前田陽一郎, 髙橋泰岳, “異質のマルチエージェント間のインタラクションを考慮した学習モデル,” 日本知能情報ファジィ学会誌, Vol.24, No.5, pp.1002-1011 (2012)
  • Shuai Chen, Yoichiro Maeda, and Yasutake Takahashi, “Chaotic Music Generation System Using Music Conductor Gesture,” Journal of Advanced Computational Intelligence and Intelligent Informatics, Vol.17, No.2, pp.194-200 (2013)
  • Mao Wang, Yoichiro Maeda, and Yasutake Takahashi, “Visual Attention Region Prediction Based on Eye Tracking Using Fuzzy Inference,” Journal of Advanced Computational Intelligence and Intelligent Informatics, Vol.18, No.4, pp.499-510 (2014)
  • Mao Wang, Yoichiro Maeda, and Yasutake Takahashi, “Teaching Assistant System used Eye Tracking Device Based on Gaze Estimation by Neural Network and Intention Recognition by Fuzzy Inference,"" International Journal of Information, Vol.17, No.9(B), pp.4661-4676 (2014)
  • Yasutake Takahashi, Tohru Ishii, Chiaki Todoroki, Yoichiro Maeda, and Takayuki Nakamura, “Fuzzy Control for a Kite-Based Tethered Flying Robot,” Journal of Advanced Computational Intelligence and Intelligent Informatics, Vol.19, No.3, pp.349-358 (2015)
  • Yasutake Takahashi, Hiroki Hatano, Yosuke Maida, Kazuyuki Usui, and Yoichiro Maeda, “Motion Segmentation and Recognition for Imitation Learning and Influence of Bias for Learning Walking Motion of Humanoid Robot based on Human Demonstrated Motion,” Journal of Advanced Computational Intelligence and Intelligent Informatics, Vol.19, No.4, pp.532-543 (2015)
  • 辻本拓也, 高橋泰岳, 竹内昇平, 前田陽一郎, “ラッセルの円環モデルを導入したRNNを用いた情動推論・情動表現生成学習システム,” 日本知能情報ファジィ学会誌, Vol.28, No.4, pp.716-722 (2016)
  • 前田陽一郎, “人工蜂コロニーアルゴリズムのためのハイブリッド探索手法,” 日本知能情報ファジィ学会誌, Vol.30, No.2, pp.556–563 (2018)
  • 前田陽一郎, “状態遷移確率に基づくマルコフ情動モデルを用いたインタラクティブ情動コミュニケーション,” 日本知能情報ファジィ学会誌, Vol.30, No.5, pp.682-690 (2018)
  • 前田陽一郎, “顕著性マップに基づく全方向車椅子の視線教示システムにおける人間の目標指示についての行動意図推定,” 日本知能情報ファジィ学会誌, Vol.30, No.5, pp.717-724 (2018)
  • Yoichiro Maeda, Kotaro Sano, Eric W. Cooper, and Katsuari Kamei, “Operation Skill Acquisition and Fuzzy-Rule Extraction for Drone Control Based on Visual Information Using Deep Learning,” Journal of Advanced Computational Intelligence and Intelligent Informatics, Vol.24, No.3, pp.386-395 (2020)
  • 前田陽一郎, 冨士田響, 亀井且有, クーパー・エリック, “顔画像による情動認識に基づくBGM自動作曲システム,” 日本知能情報ファジィ学会誌, Vol.32, No.6, pp.975-986 (2020)
  • 前田陽一郎, 岩崎幹雄, 亀井且有, “学習型フロッキングアルゴリズムによる群れドローンの集団飛行制御,” 日本知能情報ファジィ学会誌, Vol.33, No.4, pp.501-510 (2021)

【著書】（2010年以降）
  • 松原仁, 野田五十樹, 松野文俊, 稲見昌彦, 大須賀公一 編, ロボット情報学ハンドブック, 前田陽一郎(分担執筆：7章 ファジィシステム), 近代科学社, pp.479-491 (2010)
  • 小松督, 福田靖, 前田陽一郎, 吉見卓 著, 基礎からのロボット工学, 前田陽一郎(分担執筆：9章 ロボットビジョン, 10章 ロボットの知能, 12章 移動ロボットの制御), 日新出版, pp.95-117, pp.118-144, pp.155-173 (2011)
  • 前田陽一郎 著, 知能情報工学入門 -ソフトコンピューティングの基礎理論-, 日新出版 (2017)

【国際会議論文】（2010年以降）
  • Y.Takahashi, H.Nonoshita, T.Nakamura and Y.Maeda, ""Behavioral Development of Ball Kicking Motion of a Two-wheeled Inverted Pendulum Mobile Robot,"" Proc. of 2010 IEEE World Congress on Computational Intelligence (WCCI 2010), FUZZ-IEEE 2010, Barcelona, pp.830-835 (2010)
  • Y.Maeda and Y.Kajihara, ""Rhythm Generation Method for Automatic Musical Composition Using Genetic Algorithm,"" Proc. of 2010 IEEE World Congress on Computational Intelligence (WCCI 2010), FUZZ-IEEE 2010, Barcelona, pp.2701-2707 (2010)
  • K.Zhang, Y.Maeda and Y.Takahashi, ""Group Behavior Learning in Multi-Agent Systems Based on Social Interaction among Agents,"" Proc. of Joint 5th International Conference on Soft Computing and Intelligent Systems and 11th International Symposium on Advanced Intelligent Systems (SCIS&ISIS2010), Okayama, CD-ROM, pp.193-198 (2010)
  • R.Taki, Y.Maeda and Y.Takahashi, ""Effective Emotional Model of Pet-type Robot in Interactive Emotion Communication,"" Proc. of Joint 5th International Conference on Soft Computing and Intelligent Systems and 11th International Symposium on Advanced Intelligent Systems (SCIS&ISIS2010), Okayama, pp.199-204 (2010)
  • R.Ichii, Y.Maeda and Y.Takahashi, ""Relaxation Effect Measurement Method Used Brain Wave Feature Extraction,"" Proc. of Joint 5th Inational Conference on Soft Computing and Intelligent Systems and 11th International Symposium on Advanced Intelligent Systems (SCIS&ISIS2010), Okayama, CD-ROM, pp.205-210 (2010)
  • S.Takahashi, H.Nonoshita, Y.Takahashi and Y.Maeda, ""Inverted-Pendulum Mobile Robot Motion Learning from Human Player Observation,"" Proc. of Joint 5th International Conference on Soft Computing and Intelligent Systems and 11th International Symposium on Advanced Intelligent Systems (SCIS&ISIS2010), Okayama, CD-ROM, pp.211-216 (2010)
  • F.Hibino, Y.Takahashi, K.Yoshida and Y.Maeda, ""Human Pointing Navigation of Mobile Robot with Spherical Vision System,"" Proc. of Joint 5th International Conference on Soft Computing and Intelligent Systems and 11th International Symposium on Advanced Intelligent Systems (SCIS&ISIS2010), Okayama, CD-ROM, pp.217-221 (2010)
  • Kyohei Yoshida, Fuminori Hibino, Yasutake Takahashi, and Yoichiro Maeda, ""Evaluation of Pointing Navigation Interface for Mobile Robot with Spherical Vision System,"" Proc. of 2011 IEEE International Conference on Fuzzy Systems (FUZZ-IEEE 2011), Taipei, CD-ROM, pp.721-726 (2011)
  • Sataya Takahashi, Yasutake Takahashi, Yoichiro Maeda, and Takayuki Nakamura, ""Development of Body Mapping from Human Demonstrator to Inverted-Pendulum Mobile Robot for Imitation,"" Proc. of 2011 IEEE International Conference on Fuzzy Systems (FUZZ-IEEE 2011), Taipei, CD-ROM, pp.1344-1349 (2011)
  • Kun Zhang, Yoichiro Maeda, and Yasutake Takahashi, ""Social Interaction of Cooperative Communication and Group Generation in Multi-Agent Reinforcement Learning Systems,"" Proc. of 2011 IEEE International Conference on Fuzzy Systems (FUZZ-IEEE 2011), Taipei, CD-ROM, pp.1350-1355 (2011)
  • Takahiro Shose, Yoichiro Maeda, and Yasutake Takahashi, ""Skill Acquisition and Rule Extraction Method of Expert's Operation,"" Proc. of 2012 IEEE International Conference on Fuzzy Systems (FUZZ-IEEE 2012), Brisbane, CD-ROM, pp.576-581 (2012)
  • Yasutake Takahashi, Tatsuya Kimura, Yoichiro Maeda, and Takayuki Nakamura, ""Body Mapping from Human Demonstrator to Inverted-Pendulum Mobile Robot for Learning from Observation,"" Proc. of 2012 IEEE International Conference on Fuzzy Systems (FUZZ-IEEE 2012), Brisbane, CD-ROM, pp.945-950 (2012)
  • Kun Zhang, Yoichiro Maeda and Yasutake Takahashi, ""Interactive Learning of Social Agents Based on Confidence Degree,"" Proc. of 2012 IEEE International Conference on Fuzzy Systems (FUZZ-IEEE 2012), Brisbane, CD-ROM, pp.1239-1242 (2012)
  • Hotaka Kitabora, Yoichiro Maeda, and Yasutake Takahashi, ""Interactive Sound Generation System Based on Instruction Recognition of Human Body Motion,"" Proc. of 13th ACIS International Conference on Software Engineering, Artificial Intelligence, Networking and Parallel/Distributed Computing, Kyoto, pp.337-340 (2012)
  • Shuai Chen, Yoichiro Maeda, and Yasutake Takahashi, ""Music Conductor Gesture Recognized Interactive Music Generation System,"" Proc. of the 6th International Conference on Soft Computing and Intelligent Systems, and the 13th International Symposium on Advanced Intelligent Systems (SCIS-ISIS 2012), Kobe, CD-ROM, pp.840-845 (2012)
  • Mao Wang, Yoichiro Maeda, and Yasutake Takahashi, ""Human Intention Recognition via Eye Tracking Based on Fuzzy Inference,"" Proc. of the 6th International Conference on Soft Computing and Intelligent Systems, and the 13th International Symposium on Advanced Intelligent Systems (SCIS-ISIS 2012), Kobe, CD-ROM, pp.846-851 (2012)
  • Fuminori Hibino, Yuta Ii, Yasutake Takahashi, and Yoichiro Maeda, ""Self-localization based on Image Features of Omni-directional Image,"" Proc. of the 6th International Conference on Soft Computing and Intelligent Systems, and the 13th International Symposium on Advanced Intelligent Systems (SCIS-ISIS 2012), Kobe, CD-ROM, pp.2040-2043 (2012)
  • P.C.Shill, Y.Maeda, and K.Murase, ""Optimization of Fuzzy Logic Controllers with Rule Base Size Reduction using Genetic Algorithms,"" 2013 IEEE Symposium Series on Computational Intelligence (SSCI2013), Singapore, CD-ROM, SS-0499 (2013)
  • Yasutake Takahashi, Yuta Ii, Jian Mi, Jun Wang, Yoichiro Maeda, Masahiko Takeda, Ryuji Nakamura, Hiroaki Miyoshi, Hidenori Takeuchi, Yoshinori Yamashita, Hiroshi Sano, and Atsuji Masuda, ""Mobile Robot Self Localization Based on Multi-Antenna-RFID Reader and IC Tag Textile,"" 2013 IEEE Workshop on Advanced Robotics and its Social Impacts (ARSO2013), Tokyo, pp.106-112 (2013)
  • Tohru Ishii, Yasutake Takahashi, Yoichiro Maeda, and Takayuki Nakamura, ""Tethered Flying Robot for Information Gathering System,"" IROS'13 Workshop on Robots and Sensors Integration in Future Rescue Information System (ROSIN'13), Tokyo, arXiv:1312.4598 (2013)
  • Mao Wang, Yoichiro Maeda, and Yasutake Takahashi, ""Saliency Map for Visual Attention Region Prediction Based on Fuzzy Neural Network,"" Proc. of 2014 IEEE International Conference on Fuzzy Systems (FUZZ-IEEE), Beijing, pp.1281-1286 (2014)
  • Shuai Chen, Yoichiro Maeda, and Yasutake Takahashi, ""Melody Oriented Interactive Chaotic Sound Generation System Using Music Conductor Gesture,"" Proc. of 2014 IEEE International Conference on Fuzzy Systems (FUZZ-IEEE), Beijing, pp.1287-1290 (2014)
  • Tohru Ishii, Yasutake Takahashi, Yoichiro Maeda, and Takayuki Nakamura, ""Fuzzy Control for Kite-based Tethered Flying Robot,"" Proc. of 2014 IEEE International Conference on Fuzzy Systems (FUZZ-IEEE), Beijing, pp.746-751 (2014)
  • Mao Wang, Yoichiro Maeda, and Yasutake Takahashi, ""Attention Prediction System Based on Eye Tracking and Saliency Map by Fuzzy Neural Network,"" Proc. of the 7th International Conference on Soft Computing and Intelligent Systems, and the 15th International Symposium on Advanced Intelligent Systems (SCIS-ISIS 2014), Kitakyushu, CD-ROM, pp.339-342 (2014)
  • Yoichiro Maeda, ""Interactive Sound Generation for Relaxation Based on Heartbeat and Brain Wave,"" Proc. of 2015 IEEE International Conference on Fuzzy Systems (FUZZ-IEEE), Istanbul, F-15342 (2015)
  • Yoichiro Maeda, ""Analysis of Human Comfort by 1/f Fluctuation for Chaotic Sound Generation System,"" Proc. of IEEE World Congress on Computational Intelligence (WCCI 2016), Vancouver, pp.1702-1707 (2016)
  • Takuya Tsujimoto, Yasutake Takahashi, Shouhei Takeuchi, and Yoichiro Maeda, "" RNN with Russell’s Circumplex Model for Emotion Estimation and Emotional Gesture Generation,"" Proc. of IEEE World Congress on Computational Intelligence (WCCI 2016), Vancouver, pp.1427-1431 (2016)
  • Yoichiro Maeda, and Kazuki Naruki, ""Gaze Instruction System Used Panoramic Expansion Image of Omnidirectional Camera,"" Proc. of the 8th International Conference on Soft Computing and Intelligent Systems, and the 17th International Symposium on Advanced Intelligent Systems (SCIS-ISIS 2016), Sapporo, CD-ROM, pp.643-648 (2016)
  • Yoichiro Maeda and Shoji Ishibashi, ""Operating Instruction Method Based on EMG for Omnidirectional Wheelchair Robot,"" Proc. of Joint 17th World Congress of International Fuzzy Systems Association and 9th International Conference on Soft Computing and Intelligent Systems (IFSA-SCIS 2017), Otsu, CD-ROM, #53 (2017)
  • Yoichiro Maeda, ""Instruction Recognition Used Gaze and EMG Information for Omni-directional Wheelchair,"" Proc. of 2017 IEEE International Conference on Fuzzy Systems (FUZZ-IEEE), Naples, #169 (2017)
  • Yoichiro Maeda, ""Human-Robot Interaction Experiment Based on Markovian Emotional Model,"" Proc. of IEEE World Congress on Computational Intelligence (WCCI 2018), Rio de Janeiro, pp.1147-1152 (2018)
  • Yoichiro Maeda, and Shotaro Geshi, ""Human-Robot Interaction Using Markovian Emotional Model Based on Facial Recognition,"" Proc. of the 10th International Conference on Soft Computing and Intelligent Systems, and the 19th International Symposium on Advanced Intelligent Systems (SCIS-ISIS 2018), Toyama, CD-ROM, pp.209-214 (2018)
  • Yoichiro Maeda and Jiaao Niu, ""Human Intention Estimation Using Fuzzy Inference Based on Gaze Tracking and Saliency Map,"" Proc. of 2019 IEEE International Conference on Fuzzy Systems (FUZZ-IEEE), New Orleans, #239 (2019)
  • Yoichiro Maeda, Tensei Sakai, Katsuari Kamei and Eric W. Cooper, ""Human-Robot Interaction Based on Facial Expression Recognition Using Deep Learning,"" Proc. of the 11th International Conference on Soft Computing and Intelligent Systems, and the 21th International Symposium on Advanced Intelligent Systems (SCIS-ISIS 2020), pp.217-222 (2020)
  • Rino Kaburagi, Takenori Obo, Naoyuki Kubota and Yoichiro Maeda, ""Text Analysis using GNG for Support of Nursing Care,"" Proc. of the 12th International Conference on Soft Computing and Intelligent Systems, and the 23th International Symposium on Advanced Intelligent Systems (SCIS-ISIS 2022), T-2-H-2 (2022)"
主な所属学会 日本知能情報ファジィ学会、日本ロボット学会、人工知能学会
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