大澤　友紀子 (オオサワ　ユキコ)

Osawa, Yukiko

写真a

所属（所属キャンパス）

理工学部 物理情報工学科 （矢上）

職名

専任講師

HP

特記事項

秋山　友紀子（戸籍名）

外部リンク
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総合紹介 【 表示 ／ 非表示 】

  • Dr. Yukiko Osawa received her B.E. degree (2015) in system design engineering and the M.E. (2016) and Ph.D. degrees (2019) in integrated design engineering from Keio University, Yokohama, Japan. She was a Research Fellow of the Japan Society for the Promotion of Science (JSPS) from 2017 to 2019. From 2019 to 2021, she was a JSPS Overseas Research Fellow and worked as a postdoctoral researcher at CNRS, LIRMM in France, involved in IDH (Interactive Digital Humans) team. From 2021 to 2024, she worked at the National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST) in Tokyo, Japan. She currently works as a Senior Assistant Professor in the Department of Applied Physics and Physico-Informatics at Keio University, Yokohama, Japan. She was the recipient of the Distinguished Paper Award from the Institute of Electric Engineers of Japan (IEEJ) in 2017, the Japan Society for the Promotion of Science (JSPS) Ikushi Award in 2018, and the SICE International Young Authors Award in 2022. Her research interests include human interface, human-robot interaction, haptics, and thermal systems. She is a Member of IEEJ, SICE, RSJ, and IEEE.

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その他の所属・職名 【 表示 ／ 非表示 】

  • 国立研究開発法人産業技術総合研究所 インダストリアルCPS研究センター, 協力研究員

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経歴 【 表示 ／ 非表示 】

  • 2017年04月
    -
    2019年03月

    慶應義塾大学大学院 理工学研究科 日本学術振興会特別研究員

  • 2019年04月
    -
    2021年03月

    日本学術振興会 海外特別研究員, CNRS-UM LIRMM

  • 2021年04月
    -
    2024年03月

    国立研究開発法人産業技術総合研究所, インダストリアルCPS研究センター

  • 2024年04月
    -
    継続中

    慶應義塾大学, 理工学部 物理情報工学科

  • 2024年04月
    -
    継続中

    国立研究開発法人産業技術総合研究所, インダストリアルCPS研究センター, 協力研究員

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学歴 【 表示 ／ 非表示 】

  • 2011年04月
    -
    2015年03月

    慶應義塾大学, 理工学部, システムデザイン工学科

  • 2011年04月
    -
    2015年03月

    慶應義塾大学, 理工学部, システムデザイン工学科

    大学, 卒業

  • 2015年04月
    -
    2016年09月

    慶應義塾大学, 理工学研究科 総合デザイン工学専攻

  • 2015年04月
    -
    2016年09月

    慶應義塾大学大学院, 理工学研究科 総合デザイン工学専攻

    大学院, 修了, 修士

  • 2016年09月
    -
    2019年03月

    慶應義塾大学, 理工学研究科 総合デザイン工学専攻

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学位 【 表示 ／ 非表示 】

  • 博士（工学）, 慶應義塾大学, 課程, 2019年03月

    空間情報に基づく熱伝導システムのモデリングと制御

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研究分野 【 表示 ／ 非表示 】

  • ものづくり技術（機械・電気電子・化学工学） / 制御、システム工学

  • 情報通信 / ヒューマンインタフェース、インタラクション

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研究キーワード 【 表示 ／ 非表示 】

  • ヒューマンインタフェース

  • ヒューマン ロボット インタラクション

  • ヒューマン ロボット インタラクション

  • ヒューマンインタフェース

  • 触覚/熱センシング・制御

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論文 【 表示 ／ 非表示 】

  • A Cybernetic Avatar System to Embody Human Telepresence for Connectivity, Exploration, and Skill Transfer

    Cisneros-Limón R., Dallard A., Benallegue M., Kaneko K., Kaminaga H., Gergondet P., Tanguy A., Singh R.P., Sun L., Chen Y., Fournier C., Lorthioir G., Tsuru M., Chefchaouni-Moussaoui S., Osawa Y., Caron G., Chappellet K., Morisawa M., Escande A., Ayusawa K., Houhou Y., Kumagai I., Ono M., Shirasaka K., Wada S., Wada H., Kanehiro F., Kheddar A.

    International Journal of Social Robotics （International Journal of Social Robotics)  2024年01月

    共著, 筆頭著者, 責任著者, 査読有り,  ISSN  1875-4791

    　概要を見る

    This paper describes the cybernetic avatar system developed by Team JANUS for connectivity, exploration, and skill transfer: the core domains targeted by the ANA Avatar XPRIZE competition, for which Team JANUS was a finalist. We used as an avatar a humanoid robot with a human-like appearance and shape that is capable of reproducing facial expressions and walking, and built an avatar control system that allowed the operator to control the avatar through equivalent mechanisms of motion; that is, by replicating the upper-body movement with naturalness and by stepping to command locomotion. In this way, we aimed to achieve high-fidelity telepresence and managed to be well evaluated from the point of view of the operator during the competition. We introduce our solutions to the integration challenges and present experimental results to asses our avatar system, together with current limitations and how we are planning to mitigate them in future work.

  • Integration of Soft Tactile Sensing Skin with Controllable Thermal Display toward Pleasant Human-Robot Interaction

    Osawa Y., Luu Q.K., Nguyen L.V., Ho V.A.

    2024 IEEE/SICE International Symposium on System Integration, SII 2024 （2024 IEEE/SICE International Symposium on System Integration, SII 2024)     369 - 375 2024年01月

    共著, 筆頭著者, 責任著者, 査読有り

    　概要を見る

    Safe and pleasant physical human-robot interaction (pHRI) is essential in the robotic skin and related control paradigms. Among approaches, integrating tactile sensing and thermal techniques enables the robot to provide pleasant and gentle touch perceptions, thus enhancing likability and trustworthiness during interactions with humans. However, achieving both accurate tactile sensing and desired thermal comfort perceptions poses significant challenges. In response to these challenges, this paper presents the development of a novel soft skin named Thermo Tac. This innovative skin not only possesses the ability to sense physical touches effectively but also provides thermal comfort sensations. The integration of these capabilities is realized through a carefully designed and strategic system. The developed skin is integrated with vision-based tactile sensing and water circulation systems to evaluate its performance and effectiveness in realistic interaction scenarios. The results of the experiments highlight the potential of ThermoTac as a promising solution for safe and stable human-robot interaction, paving the way for advanced tactile sensing and thermal comfort in robotics.

  • Robotic Thermoregulation for Material Identification using Recycled Inner-Generated Motor Heat

    Osawa Y., Domae Y., Ogura I., Furukawa Y., Kheddar A.

    2023 IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics, ROBIO 2023 （2023 IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics, ROBIO 2023)     1 - 7 2023年12月

    共著, 筆頭著者, 責任著者, 査読有り

    　概要を見る

    The heat generated inside robots originates mainly from energy loss in actuators, onboard electronic circuits, and computation processing units. Typically, it can be dissipated by forced air (most commonly used in robotics) or fluid convection. In this study, we developed a recycled inner-generated heat system inspired by biological thermoregulation mechanism, utilizing the inner heat to the robot's thermal perceptions of a finger-pad (by analogy to human fingertip) for object haptic recognition. Among the fingertips' thermal perceptions, material recognition identifies and distinguishes touched objects, even if the color, stiffness, or roughness are similar. This recognition approach requires a heat source to induce temperature changes at the contact surface to recognize ambient (room) temperature objects. We use an actuator that generates heat in a closed-flow water circuit (by analogy to human cardiovascular system) to induce heat at contact like humans with body temperature and touch. Our thermal method is assessed through experimental simulations of robotic water circulation and a pump system (by analogy to human heart) with the developed finger-pad. The proposed strategy enables it to completely classify three kinds of material covering the same material in 0.7 sec touch.

  • Active Heat Flow Sensing for Robust Material Identification

    Osawa Y., Kase K., Furukawa Y., Domae Y.

    IEEE Access （IEEE Access)  11   143896 - 143906 2023年12月

    共著, 筆頭著者, 責任著者, 査読有り

    　概要を見る

    Thermal properties are significant for recognizing an object's material but cannot be determined via visual and stiffness (or tactile)-based recognition techniques. Most studies have used temperature as a complementary part of multimodal sensing; however, the thermal signal is an unexplored capability that can be beneficial for recognizing target objects. Since changes in thermal responses can result from both material properties and initial temperature, realizing robust and high-accuracy recognition in different environments is a challenging issue. To tackle the issue, this paper proposes a novel strategy for material identification that can actively measure heat flow by heating and cooling a robot gripper, enabling the extraction of the thermal properties of contact materials regardless of the object's initial temperature variation (referred to as 'active heat flow sensing'). We use a robotic task as an example of one possible application of the proposed strategy. For this, we developed a gripper pad embedded in a temperature control system and heat flow sensor to monitor the thermal exchange during contact with a target object. The paper conducted some experiments divided into two scenarios. The first experimental results show that active heat flow sensing is realized within 0.4 sec from first contact for 100% classification of four heated materials. The second experimental results show that the three materials, whose thermal properties are largely different, can be classified within 0.7 sec from first contact using different initial temperatures of the training and test data. These results suggest robustness against environmental change, which has been difficult using conventional temperature-based methods.

  • ロボットの自己発熱を活用した認識・制御技術の検討―ロボットの血液循環システム実現に向けて―

    大澤 友紀子, 堂前 幸康, 古川 慈之

    ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集 （一般社団法人 日本機械学会)  2023   2A2-C03 2023年

    筆頭著者, 責任著者

    　概要を見る

    This study proposes a circulating water system with human blood circulation capacity to utilize the robot’s self-heating effectively. Water channels (robot’s blood vessels) are embedded in the skin covering the robot, controlling and managing the thermal conditions of the robot system. In the process of dissipating the heat generated by the actuator, the heat is transferred to the robot skin in contact with people and objects to enable recognition of the target materials and give a pleasant warmth for human interaction. The proposed method is an innovative way to solve two traditional problems: ”how to avoid overheating of the actuator” and ”how to improve robot skin’s perception ability.”

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KOARA（リポジトリ）収録論文等 【 表示 ／ 非表示 】

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総説・解説等 【 表示 ／ 非表示 】

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競争的研究費の研究課題 【 表示 ／ 非表示 】

  • 人・機械協調のための自己発熱を活用した認識・制御技術

    2023年04月
    -
    2026年03月

    日本学術振興会, 科学研究費助成事業 若手研究, 大澤 友紀子, 若手研究, 研究代表者

    　研究概要を見る

    本研究では廃熱を人・機械協調のための付加的な機能として有効活用すべく、機械内部の熱源から外部表面への効率的な熱輸送システムを開発し、廃熱を温度制御・接触対象物の認識に用いた新しい熱マネジメント手法を検討する。効率的な熱輸送を実現するための制御システムの構築について、ハードウェア（デバイス開発）・ソフトウェア（制御アルゴリズム）の双方について取り組む。技術の発展と環境問題の解決を両立した従来の熱対策手法を革新させる基盤技術として、幅広い場面での活用が期待できる。

  • 柔軟なロボット外装による接触物の温度に依らない材質検知手法の確立

    2021年08月
    -
    2023年03月

    日本学術振興会, 科学研究費助成事業 研究活動スタート支援, 大澤 友紀子, 研究活動スタート支援, 研究代表者

    　研究概要を見る

    本研究は、人間の温熱感覚が担う「接触物の認識」をロボットに実現させるための技術確立を目的とする。接触対象物の熱物性を温度に依らず抽出するため、ロボット表面と接触物の温度差を能動的に作り出す温度制御機能をロボットの手先に搭載し、温度制御系一体型の認識アルゴリズムについて検討する。
    今年度の実施内容として、まずロボットグリッパー外装の開発を行った。接触表面の熱伝達や把持動作中の温度計測などに配慮したデザイン設計により、材料認識に適した温度情報を取得するための外装プロトタイプの開発に成功した。また卓上小型ロボットと水流による温度制御システムを統合した実験セットアップを構築し、接触物体間の温度差を変化させた際（グリッパー表表面または対象物を温熱・冷却）の、金属と木材ブロックの温度情報に基づく分類実験を行った。本実験により、接触物体間の温度差が分類精度に与える影響を明確化した。またグリッパー表面の温度制御により接触物体間に10度以上の温度差を作り出すことで、機械学習による高精度な分類を達成した。特に、従来のヒーターを用いた温度計測技術では認識しにくい熱された物体に対しても、ロボットグリッパーを冷却することにより分類を行うことが可能となった。
    さらに産業応用を見据え協働ロボットアームに取り付けられたグリッパーに装着する外装の開発を行い、温度差に加え接触圧力の影響を考慮した材料認識についても検討を行った。また協働ロボットを用いて接触対象の把持を行い、金属（銅／アルミ／真鍮／亜鉛／鉄）と木材ブロックについての識別精度を検証した。
    本年度得られた知見は、触覚センサ等では分類の難しい固さ・表面粗さに大きな違いがない接触対象に対し、熱物性の違いを利用した材料識別技術の有効性、有用性、また精度向上による技術発展性を示唆している。

  • 人間とロボットのインタラクション創出のための空間温熱知覚を考慮した人工皮膚の開発

    2019年04月
    -
    2021年03月

    日本学術振興会 海外特別研究員, 未設定

  • 高臨場温熱覚によるインタラクション創出のための分布熱インタフェースの開発研究

    2017年04月
    -
    2019年03月

    日本学術振興会, 科学研究費助成事業 特別研究員奨励費, 大澤 友紀子, 特別研究員奨励費, 未設定

    　研究概要を見る

    本研究では温熱技術を用いた人間支援の構築に向けて、高臨場温熱覚を呈示するための分布熱インタフェースの実現を研究目標としている。
    本年度の研究では多熱源系の制御へ拡張すべく、ジュール熱等の非線形なモデルを考慮した制御手法や、二次元平面における温度分布制御手法を提案した。
    非線形なモデルを用いた提案手法の制御補償器では、従来手法において外乱とされていた非線形要素を考慮しているため、補償電流が増えるにしたがって増加するジュール熱等の影響を考慮することができ、温度指令値への追従性の向上を実現できた。温度分布制御手法では、二次元熱拡散方程式に基づいたモデルを用いた制御器の設計を行い、平面上の任意の点における所望の温度制御を可能にした。
    また、本技術を応用した指装着型の温熱覚呈示システムを開発し、指先での繊細な温度分布の再現を可能にした。本システムは4つの熱源と銅板で構成され、4つの熱源による指先での温度分布制御を実現した。さらに前年度に開発した手のひら装着型のサーマルインタフェース（サーモグローブ）を無線化・小型化した。制御PCにはアルディーノを用い、手の甲の部分にすべての回路や制御システムが収まる構成にした。またバッテリー駆動でペルチェ素子に電流を送り込むことができる。さらにグローブ内にバイオメタルファイバーを組み込み、握り動作を再現する収縮機能を搭載した。本技術は「イノベーション・ジャパン2018」にて展示を行い、多くの注目を集めた。
    以上に述べた本研究内容に関して、国内論文誌への論文掲載や多くの査読付き国際会議の発表に結実した。また、日本学術振興会において「第9回（平成30年度）日本学術振興会 育志賞」を受賞し、学術的な視点からも評価された。したがって本年の研究成果は理論の自由度の拡張、ハードウェアの小型化・無線化を行い、理論面・応用面において多いに成果が得られた。

  • 温熱覚を制御するペルチェエレクトロニクス

    2015年04月
    -
    2017年03月

    日本学術振興会, 科学研究費助成事業 挑戦的萌芽研究, 桂 誠一郎, 藤井 直孝, 大澤 友紀子, 井上 裕貴, 挑戦的萌芽研究, 未設定

    　研究概要を見る

    本研究では、遠隔地間でのヒューマンインタラクションを向上する上で重要となる温熱覚の双方向呈示に関してハードウェア、ソフトウェアの両面から研究を行った。具体的には、ビスマステルル半導体をフィルム上に蒸着することで、フレキシブルペルチェ素子の開発に成功した。また、温度分布の制御システムの検討を行い、「ペルチェエレクトロニクス」創成に資する研究成果を得ることができた。

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受賞 【 表示 ／ 非表示 】

  • 日本機械学会ロボット・メカトロニクス講演会 2023（ROBOMECH 2023） ベストデモンストレーション表彰

    2024年05月

    受賞区分： 国内学会・会議・シンポジウム等の賞

  • 日本機械学会ロボット・メカトロニクス講演会 2023（ROBOMECH 2023） ベストデモンストレーション表彰

    2024年05月

    受賞区分： 国内学会・会議・シンポジウム等の賞

  • Best Paper Award Finalist

    Yukiko Osawa, Quan Khanh Luu, Linh Viet Nguyen, Van Anh Ho, 2024年01月, The 2024 IEEE/SICE International Symposium on System Integrations (SII 2024)

  • SICE International Young Authors Award (SIYA-SII2022)

    大澤 友紀子, 2022年01月, IEEE/SICE International Symposium on System Integration (SII 2022)

  • 育志賞

    大澤友紀子, 2019年03月, 独立行政法人 日本学術振興会

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担当授業科目 【 表示 ／ 非表示 】

  • プレゼンテーション技法

    2024年度

  • 自然科学実験

    2024年度

  • 基礎理工学課題研究

    2024年度

  • 基礎理工学特別研究第２

    2024年度

  • 基礎理工学特別研究第１

    2024年度

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担当経験のある授業科目 【 表示 ／ 非表示 】

  • プレゼンテーション技法

    慶應義塾

    2024年04月
    -
    2025年03月

  • 卒業研究

    慶應義塾

    2024年04月
    -
    2025年03月

  • 基礎理工学特別研究第１

    慶應義塾

    2024年04月
    -
    2025年03月

  • 基礎理工学特別研究第２

    慶應義塾

    2024年04月
    -
    2025年03月

  • 基礎理工学課題研究

    慶應義塾

    2024年04月
    -
    2025年03月

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所属学協会 【 表示 ／ 非表示 】

  • 電気学会, 

    2014年12月
    -
    継続中

  • IEEE, 

    2014年12月
    -
    継続中

  • 計測自動制御学会, 

    2021年12月
    -
    継続中

  • 日本ロボット学会, 

    2023年02月
    -
    継続中

  • 日本ロボット学会, 

    2023年02月
    -
    継続中

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委員歴 【 表示 ／ 非表示 】

  • 2024年04月
    -
    2026年03月

    論文査読小委員会, 日本ロボット学会

  • 2024年04月
    -
    2026年03月

    日本ロボット学会 論文査読小委員会

  • 2024年04月
    -
    2026年03月

    論文査読小委員会, 日本ロボット学会

  • 2023年06月
    -
    2024年05月

    産業応用のためのデータ利活用制御に関する調査専門委員会, 電気学会 D部門

  • 2023年04月
    -
    2025年03月

    産業応用部門編修広報委員会, 電気学会 D部門

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