2018 Fiscal Year Annual Research Report
生理行動計測に基づくVRのための視覚-ハプティクス提示環境のガイドライン設計
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17H01782
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| Research Institution | Kansai University |
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Principal Investigator |
小谷 賢太郎 関西大学, システム理工学部, 教授 (80288795)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岡田 明 大阪市立大学, 大学院生活科学研究科, 教授 (30158810)
佐藤 誠 首都大学東京, システムデザイン研究科, 特任教授 (50114872)
山本 栄 東京理科大学, 工学部情報工学科, 教授 (50132486)
山口 武彦 公立諏訪東京理科大学, 工学部, 講師 (50713442)
原田 哲也 東京理科大学, 基礎工学部電子応用工学科, 教授 (80189703)
小林 大二 公立千歳科学技術大学, 理工学部, 准教授 (90318220)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | バーチャルリアリティ / 触覚 / 人間工学 / 没入感 / 運動主体感 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
没入型VR空間での自己認識と言われる課題の中で，特に運動主体感（SoA)と身体保持感（SoO)を定量化しようとする研究の推進には没入型VRのマルチモーダルな情報提示に対するユーザの反応を生理・行動の両面から定量的に計測し，それらの知見に基づいて，ユーザにとってのQOLが高い没入型VRの設計指針を構築する「人間工学」の専門知識を導入する必要性がある．本研究ではVR環境としてハプティクスの展開を研究してきたグループと動作分析や生体計測によるアプローチを中心とした人間工学の研究グループの共同研究体制により，SoA,SoOに基づく暗黙知の形成過程のモデル化を図り，没入型VR空間構築のための視覚―ハプティクス提示環境のガイドライン設計を行う．
2018年度はモデルタスクを用いたSoA/SoO評価実験をさらに進め，認知型中心のタスクを用いて，実験システムの構築を行った．特に，以下の3項目について研究を実施した．
（１）拡張デバイスと生体計測系の再構成とチューニング：2017年度に行った実験計測時の生理行動指標に合わせて，手に操作具を把持しながら行う操作を想定した実験を計画した．2018年度は2017年度のモデルタスクに用いたエンドエフェクタを修正することで信号を検出できることを確認し，実験のプロトコルとして加えられるようチューニングを施した．
（２）タスクデータの解析，アバタとの関連性評価：2018年度はVR環境下でのアバタを導入することで，実環境でのモデルタスクが要素レベルで一致しているかを確認する実験を行った．本結果はHCII2019におけるオーガナイズドセッションで報告する予定である．
（３）VR環境の全身動作への拡張：当初計画(9)で決定したモデルタスクをベースとして，足踏み動作による無限歩行を実現したロコモーションデバイスを構築し，統合することで，全身動作への拡張を試みた．
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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
2017年度に計画していたモデルタスクを用いたSoA/SoO評価実験をさらに進め，認知型中心のタスクを用いて，実験システムの構築を行うという目的に対し，当初4項目のサブプロジェクトの推進を中心に研究を進めてきたが，多少の進行の度合いの違いはあるものの，エンドエフェクタの改造や，実環境とVR環境の比較実験を行うことができ，さらに新しい全身動作への拡張と体性感覚フィードバックの有効性を検討しようとするアプローチを進めることができた．
これまで構築してきたVR提示装置の新たな使用領域の拡張を進めることで実空間と仮想空間の作業が生理的にも行動的にも異なることや，その要因が限定的ではあるが評価を進めることができたことは当初計画からみても有用性の高い成果が得られたと言える．さらに，2018年度は国際学会においてオーガナイズドセッションを企画し，本プロジェクトの成果を公開することができた点からも，研究課題は順調に進展していると考えている．
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度はVRシステムのさらなる多様化を目指し，様々な大きさ・形状のハプティックデバイスを構成できるパラレルワイヤ方式の特長を活かして提案・作成した，SPIDAR-HS，SPIDAR-HMD，HMD装着遭遇型SPIDARなどのSPIDARシステムについて，2018年度に明らかになった性能上の問題点を解決し，それぞれ完成形に近づける．さらに，SoE解明のためのタスク提案に基づき，新型のSPIDARシステムの開発を行う．その上で，評価実験のために，それぞれの機能・性能上の分類を行う．また，生体計測の観点からは，よりVR環境下においてヒトが環境内でタスクを行う感覚を高めるため，時間依存型タスクを数種類検討し，実際にプログラムを構築したうえで実作業との比較を行う．このことにより，実環境と仮想環境の関連性がさらに高まることにより，SoE,SoOの生体指標からの評価モデルを構築する．さらに，ヒューマンインタフェースの視点から，引き続きヒューマンインタフェースデザインにおける体性感覚フィードバックの有効性に関する複数のサブテーマを進めていく．特に視覚的空間座標認知と体性感覚的空間座標認知の特性とそのズレを明らかにすることにより，仮想空間上での操作における視覚情報と身体運動感覚とのより自然な対応の実現を検討していく．さらに，生体計測の解析結果をもとに，筋電位が低下するまでの時間(latency)が触力覚の非現実感を反映する評価尺度になり得ることを検証するため，タスクへの習熟および触力覚の非現実感に基づくSoEとlatencyとの関係を実験的に明らかにすることを目的とする．また，成果の公開については本年度も米国での7月の国際学会をはじめ，国内外の学会・研究会に積極的に発表を行う予定である．
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[Journal Article] The Virtual Kitchen Challenge: preliminary data from a novel virtual reality test of mild difficulties in everyday functioning2018
Author(s)
Tania Giovannetti, Takehiko Yamaguchi, Emily Roll, Tetsuya Harada, Sarah Seligman Rycroft, Ross Divers, Jacob Hulswit, Chiu C. Tan, Anastasia Matchanova, Lillian Ham, Katherine Hackett & Rachel Mis
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Journal Title
Aging, Neuropsychology, and Cognition
Volume: 1
Pages: 1-19
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Presentation] Construction of Experimental System SPIDAR-HS for Designing VR Guidelines Based on Physiological Behavior Measurement2018
Author(s)
Ryuki Tsukikawa,Ryoto Tomita,Kanata Nozawa,Issei Ohashi,Hiroki Horiuchi,Kentaro Kotani,Daiji Kobayashi,Takehiko Yamaguchi,Makoto Sato,Sakae Yamamoto,Tetsuya Harada
Organizer
HCI International 2018(国際学会）
Int'l Joint Research
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[Presentation] FiveStar VR: shareable travel experience through multisensory stimulation to the whole body2018
Author(s)
Koichi Shimizu, Gaku Sueta, Kentaro Yamaoka, Kazuki Sawamura, Yujin Suzuki, Keisuke Yoshida, Vibol Yem, Yasushi Ikei, Tomohiro Amemiya, Makoto Sato, Koichi Hirota, Michiteru Kitazaki
Organizer
SIGGRAPH Asia 2018 Virtual & Augmented Reality (SA '18)
Int'l Joint Research
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