東北大学は11月1日、内閣府 総合科学技術・イノベーション会議が主導する革新的研究開発推進プログラム(ImPACT)タフ・ロボティクス・チャレンジの一環として開発した「犬の情動をリアルタイム推定するサイバースーツ」(以下、サイバースーツ)を公開した。

災害救助犬向けの「サイバースーツ」。東北大学 大野和則 准教授、濱田龍之介 助教、麻布大学の菊水健史 教授、永澤美保 講師、奈良先端科学技術大学院大学の池田和司 教授、久保孝富 特任准教授、熊本大学の山川俊貴 助教、京都女子大学の丸野由希 講師らのグループが手がけた

タフ・ロボティクス・チャレンジは、「タフでへこたれないロボット」の開発を目的としたプロジェクト。技術的に高度であっても限られた条件下でしか作業できない"ひよわ"なロボットではなく、災害現場などの緊急性が高く、悪条件な環境での活用が行えるロボットを開発している。

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「サイバースーツ」は、災害救助犬向けに開発されたもの。心電計測装置、慣性センサ、カメラ、マイク、GPSなどのセンサ、そしてセンサデータを記録/解析するオンボードコンピュータ(Raspberry Pi)と、インターネットに情報を送信する通信装置を搭載した。重さは約1.5kgで、救助犬に多い中型～大型犬が長時間装着できるように作られている。

救助犬にロボティクス技術を応用することで「サイバー救助犬」による捜索を可能に

犬の情動推定を行うことで探査活動を支援

救助犬は感知した異変を吠えて知らせるが、「何を見つけたか」はすぐに確かめられないこと、また遠方から吠えて知らせた際、検知した正確な地点が分からないことなどが問題となっていた。こうした問題を解消するため、位置情報やカメラの映像をリアルタイム共有可能な機能を搭載した「サイバースーツ」を開発した。

このたび発表された新機能は、心電計測装置と慣性センサの搭載によって、「サイバースーツ」を用いた救助犬の活性度、平たく言えば探査行動に対する"やる気"を測定するというものだ。これまでは飼い主の感覚に依っていた犬のコンディションの判断を客観的に行えるようになることで、救助犬の効果的な運用が見込まれる。

犬の「やる気」測定の実現はハード・ソフト面双方から開発

胸部から腹部にかけて、3つの心電計が装着されている

犬の活性度の推定に用いるデータは、心電計から得た心拍変動指標(HRV)と、慣性センサの情報を融合したものとなっている。人工知能アルゴリズムで運動中の快/不快の情動とその信頼性を判定し、タブレット端末などにリアルタイムに表示する。

計測データはネットワーク経由でクラウドサーバに登録。PCでクラウドサーバにアクセスし、機械学習で犬の情動変化を判定する。快/不快のどちらに情動が触れているかをグラフでリアルタイムに示すもので、快＝やる気がある状態、不快＝やる気を失っている状態と判断する。

これまで、犬の心電をとるにあたり、正確な位置に電極をとりつけるには専門技術が必要で、また活動中は電極がずれてしまい計測は困難だった。今回、技術者でなくても、インナーウェアの装着のみで皮膚に密着して電極を非侵襲で設置する方法、および活動中に電極が浮かないように固定する方法を開発した。

会見では、開発に携わった麻布大 菊水教授の愛犬によるデモンストレーションが行われた。報道陣など知らない人が大勢いる状況で緊張していたためか、散歩しながらエサをもらう段になると急激に「快」の方向へ触れたものの、そうでない時は常時グラフは「不快」方向へ触れていた。犬の様子とグラフの上下がリンクしているように感じられた。今後、救助犬などでの検証を行い、約2年後の実用化を目標としている。

実演の様子。室内での短い散歩とエサやりで「ごきげん」だったが、知らない人に囲まれた状況にストレスを感じたためか、すぐに「ネガティブ」な方向にグラフが落ち込んでしまった

今回は救助犬の活用目的での技術開発だったが、「犬の気持ちを知りたい」というニーズは大きく、玩具メーカーなどからそうした目的の製品も発売されている。ImPACT タフ・ロボティクス・チャレンジ プログラム・マネージャーの田所諭教授は、「一般においても、ニーズがあれば展開していきたい」とコメントした。