Research Themes

Kato Laboratory focuses on research on the integration of information networks and robotics, the fundamental concept for which is "Network + Sensing + Robotics."

Recent years have been witnessed an increase of interest in cyber-physical systems (CPSs) and Internet of Things (IoT). These systems acquire real-world contexts captured using various sensors in a virtual space (as mathematical models constructed in computers), analyze the sensor data using the model, and then based on the analysis results, actuate the real-world system by running actuators (such as motors). To realize such a CPS society, we design advanced network systems by combining information network technologies (including IoT) and robotics into one that can facilitate the collaboration between humans and their environment.

加藤研究室では，Network + Sensing + Robotics をコンセプトに，情報ネットワークとロボティクスの融合に関する研究を行っています．

Cyber Physical System や Internet of Things と呼ばれる考え方が注目されるようになってきました．ここでは，現実世界の状況をセンサーなどで観測することにより仮想世界（コンピュータ内に構築されたモデル）に取り込み，モデル内でデータの加工や計算を行い，その結果に基づいてアクチュエータ（モーター等の機構）を駆動することで現実世界に働きかけます．私たちは，IoT等の情報ネットワーク技術と，人や環境と相互作用を行うロボティクスを融合することにより，真のサイバーフィジカル社会を実現するための，新たなネットワークシステムをデザインすることを目指しています．

Research Areas

Information networks（情報ネットワーク）
Ubiquitous computing（ユビキタスコンピューティング）
Intelligent robotics（知能ロボティクス）

Research Methodology

Mathematical models (statistical and probabilistic methods)，computer simulation
（数理モデル（確率・統計的手法），シミュレーション）
Machine learning, data analysis and prediction（機械学習，データ解析・予測）
Prototype implementation（プロトタイプ実装）

Research Topics

Real-world sensing and its analysis (mainly, mathematical models for robotics)
Robot service platform
IoT service platform etc.

Real-world sensing and its analysis

We are conducting research on various sensing technologies, analysis methods for the sensor data and their applications in robot services. Examples include a gait estimation method using a walking pattern obtained from a laser range scanner (using machine learning), a method for predicting the destination of pedestrians from their trajectories (using machine learning), time series data analysis of vital sensor data (using Fourier transform analysis), and pedestrian models for robotics (using Bayesian inference, deep learning etc.). We are also developing a delay-conscious communication model for mobile robot navigation based on research on Integration of information networks and robotics. Recently, we have also been working on semiautomatic preprocessing methods for data analysis.

各種センシング技術，およびその分析・解析結果のロボットサービスへの応用に関する研究を行っています．例えば，LRS（Laser Range Scanner）により取得された歩行者の移動軌跡から歩容を推定する手法（機械学習），移動軌跡から人の分岐方向を予測する手法（機械学習），生体時系列データ解析（フーリエ解析），ロボティクスのための人移動モデル（ベイズ推定，深層学習）などの研究があります．また，ネットワーク技術とロボティクスの融合に関する研究として，ネットワーク遅延を考慮した移動ロボットの遠隔ナビゲーション手法を提案しています．最近では，データ分析のための前処理を半自動化する研究にも取り組んでいます．

Robot service platform

We are conducting a study of protocol specification for robot services using the Internet and robot service integration platforms. In addition to proposing platform technologies, we are also promoting research focused on practical applications, including a robot remote-navigation system with virtual reality and a campus tour service using remote-control robots. These studies are being conducted as part of the activities of RSi (Robot Service initiative) which is a consortium of robotics companies, SIG on Robot Services using Computer Networks of the Robotics Society of Japan, Challenge for Realizing Early Profits of the Japan Society for Artificial Intelligence, etc.

インターネットを利用したロボットサービスのためのプロトコル仕様，およびロボットサービス統合プラットフォームに関する研究開発を行っています．プラットフォーム技術の提案のほか，仮想空間を用いたロボット遠隔ナビゲーションシステム，リモートオープンキャンパスシステムなどの応用研究も推進しています．これらの研究は，ロボット関連企業が集まって結成されたコンソーシアムである RSi（Robot Service initiative），日本ロボット学会・ネットワークを利用したロボットサービス研究専門委員会，人工知能学会・近未来チャレンジ等の活動の一貫として行われています．

IoT service platform

We are conducting a study on an information-processing platform focused on information flow that combines and utilizes the data stream acquired and generated by IoT devices, including mobile and sensing devices, in real time. We are also constructing novel fundamental technologies by combining next-generation network technologies with information flow (i.e., flow of information contents). Currently, we hava an ongoing research on a secure IoT service infrastructure for strengthening trust in an information society.

携帯型デバイスやセンサ等のIoT機器がセンシングし，生成するデータ流を，実時間で組合せ利活用する「情報流基盤の構築に向けた研究」に取り組んでいます．情報コンテンツの流れを「情報流」として捉え，次世代情報通信技術と融合させることで，新たな基盤技術を構築します．現在は，情報社会におけるトラストを対象に，セキュアIoTサービス基盤に関する研究を行っています．

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