2016 Fiscal Year Annual Research Report
Research of virtual cyborg as augmented human interface using subconcsiouse responces
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15H01699
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
前田 太郎 大阪大学, 情報科学研究科, 教授 (00260521)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
古川 正紘 大阪大学, 情報科学研究科, 助教 (40621652)
安藤 英由樹 大阪大学, 情報科学研究科, 准教授 (70447035)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 拡張現実 / バーチャルリアリティ / マルチモーダルインターフ ェース |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年，複雑化する機械システムに対してより高い利便性と安全性を求めて車の自動操縦に代表されるように自律制御への要求が高まりつつある．この際に利用者の意図を反映する随意性を共存させることが大きな課題となっている．元来ヒト自身の持つ意識下システム自体，その機能は意識上に負担をかけることなく半自動的に信号処理や身体制御を行うという半自律システムである．そこで新たに同様の応答を行う半自動システムを工学的に追加し，人の意図に応じたAgencyをもって連動させることで，これを新たな身体の一部として認識させ，複雑な操作負担無しに随意に操れるようにする身体の機能拡張技術「バーチャルサイボーグ」の実現を狙う．
初年度で確認された自己所有感の生成機序の知見をもとに自己身体変容と両立させた人工的な拡張身体の構築とその随意制御による自己主体感の付与について研究を進めた．
これまでに拡張身体として人工的に追加される能動身体として体幹中央に増設された第三の腕を想定しロボットアームとして構築した試作機を意識下の身体応答を用いた意図推定技術「つもり制御」を利用した機械学習によって，明示的な操作手段や操作コマンドを要することなく，あたかも運動神経で接続された自己身体の様に動作させうることを確認した．動作主体ではない肩や膝の加速度応答から第三腕の動作意図の有無を検出し，これを用いてロボットアームの動作遅れ時間を補償できるだけの「未来動作予測器」を構築した．その結果，第三の腕を用いたリズムゲームの実施課題において，概ね一分節分の時間遅れ（約1.2秒分）を補償して80%の動作的中率を分節単位での動作意図推定として実現している．
また同アームに対して自己所有感を統合するために用いる触覚伝送には液体バッグを用いた波面再構成技術を開発し，その接触面内でのなぞり方向の伝送と弁別が可能であることを検証した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
初年度で確認された自己所有感の生成機序の知見をもとに自己身体変容と両立させた人工的な拡張身体の構築とその随意制御による自己主体感の付与について研究を進めた．
１．静的な状態での自己所有感としての自己変容の許容という独特のテーマについて一定の成果が得られていること．２．従来最も大きな問題であった拡張身体への動作意図表出について「つもり制御」の適用によって一定の随意動作の道筋を拓いたこと．３．これらが揃わなければ「バーチャルサイボーグ」を成立させるための「自己所有感の能動運動状態への拡張と自己主体感との相互作用」の研究には至れないことになるが，これらの条件を満たす段階の要素研究が出そろったこと．以上が進捗の順調さを示していると考える．最終年度ではこれらの成果の統合と相互作用の評価が必要となるが，これら要素技術の大きなハードルを解決できていることは大きなアドバンテージであるといえる．
研究実装上の進捗としては，能動的な自己主体感を伴う人工の追加上肢としての第三の腕としてのロボットアームの試作一号機の動作検証を進めているが，動作検証のメンテナンス上問題が判明しており，試作二号機の製作を検討中である．
また同アームに対して自己所有感を統合するために用いる触覚伝送には液体バッグを用いた波面再構成技術を開発し，その接触面内でのなぞり方向の伝送と弁別が可能であることを検証済みである．試作二号機への実装を含めて最終年度の統合開発課題として取り組む予定である．
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| Strategy for Future Research Activity |
昨年度の検証成果をもとに最終年度である本年度では実作業可能な「第3の腕」となるロボットアームと触覚フィードバック系の検証を進め，バーチャルサイボーグとして完結したシステムの一例を構築することを目指す．
初年度の成果として転移から変容へ拡張された自己所有感の付与条件は，ラバーハンドイリュージョンに代表される運動静止状態での議論への対応として同様の状態での確認に限定されていた．従来の身体変容の受容条件を随意的能動運動状態にまで拡張し，自己主体感（Agency）との両立によるバーチャルサイボーグの実現を成立させるために，これら主体感と所有感の要素を含む統合的な課題動作として「なぞり動作」を採り上げる．
実験課題としてのロボットの実作業としては，自己所有感を形成した後の第3の腕による視野外におけるなぞり動作の実現と，これによる対象空間形状の把握，それに応じた作業達成を検証課題とする．
なぞり動作の再現のための触覚フィードバックには皮膚接触インピーダンスを改善した波面再構成デバイスを用いてなぞり運動情報のフィードバックを実現し，自己主体感と自己所有感の両立を図ることで追加されたロボット機械腕の自己身体化を実現する．
追加腕の制御には意識下身体応答を利用した機械学習による意図推定器を形成し，主観的な時間遅れを伴わない随意制御を実現する．最終年度では前年度までに得られた大まかに分節化された意図推定の精密化と連続動作への拡張を実現するために，意識上の意図推定器に加えて，意識下処理系の応答推定器を形成した機械学習器を構築し，随意操作性の向上によって，バーチャルなサイボーグとしての拡張身体の総合的なリアリティと随意性の向上を狙う．
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Research Products
(18 results)
