2019 Fiscal Year Research-status Report

音声と片手指先タッチ入力によるマニピュレータ操作インタフェース

Research Project

Project/Area Number	17K00283
Research Institution	Nihon University
Principal Investigator	岡哲資日本大学, 生産工学部, 教授 (00282921)
Project Period (FY)	2017-04-01 – 2021-03-31
Keywords	マニピュレータ / ロボットアーム / 操作 / インタフェース / 音声 / タッチ / ジェスチャ / 片手
Outline of Annual Research Achievements	新しい命令方法（音声と片手タッチ入力によるロボットアームの操作方法）の考案と、新しい操作インタフェースの開発を行った。開発した新しいインタフェースの命令群は、以前に開発したインタフェースでも採用されていた音声命令（ロボットハンドの姿勢と位置の命令）とタッチジェスチャ命令（ロボットハンドの移動、回転、開閉の命令）を含む。新たに追加されたのは、2-4本の指による回転ジェスチャを用いたロボットハンドの回転命令、指のスライドによるハンドの姿勢変更命令などである。タッチジェスチャによる命令の種類が増えたことにより、音声による操作モードの切替えが不要になり、音声命令を用いずにさまざまな作業が行えるようになった。ジェスチャ命令によるロボットハンドの移動、回転、開閉の速さは、指先の移動速度に応じて変化する。また、作業効率を考慮し、音声命令の認識モジュールと他のモジュールを別々のコンピュータ上で動作させるなど、システム構成上の工夫も行った。開発した新しい操作インタフェースによって、ロボットアームを操作することで、さまざまな日常作業が可能であることを確認した。研究者自身の操作においては、市販のキーパッドや以前のインタフェースよりも操作方法が覚えやすく、作業が容易であり、エラーがおきにくいと感じられた。この結果は、開発したインタフェースの有用性、操作方法の習得の容易さ、操作の容易さを示唆するものである。開発したインタフェースは、音声とマルチタッチ入力を用いた従来のインタフェースよりも作業の効率がよいと推察される。同時に、キーパッドなどの既存の市販インタフェースに近い作業効率が実現できると考えられる。複数の作業を繰り返し行い、直感性がやや低い命令（操作）方法、間違いやすい命令方法、ロボットアームの動作と操作者の意図のずれが生じる場合などを確認した。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 4: Progress in research has been delayed. Reason 平成30年度は、長期海外派遣研究により、研究費の支出が行えなかったため。また、同じ理由でマニピュレータ実機を用いたシステムの開発、テスト、ユーザ評価を行うことができなかったため。
Strategy for Future Research Activity	これまでの操作（命令）方法の検討、インタフェースの開発と初期評価の結果を踏まえて、ロボットアーム（マニピュレータ）の操作方法およびインタフェースについて、さらなる検討、実験、考察を行う。前年度に開発したインタフェースの評価に加えて、新しい操作（命令）方法の考案、操作体系に関する理論的考察、新しいインタフェースの開発と評価、インタフェースと命令体系の比較なども行う。1-5本指タッチパネル上のジェスチャおよびタップなどの片手指先入力による新しい命令方法を検討する。片手指先入力による命令を増やせば、作業時間の増加につながるモードの切り替えや音声入力を減らすことができる。個別の命令が直感的で覚えやすく、間違いにくいこと、容易である（認知負荷・物理負荷が低い）ことに加えて、複数の命令を組み合わせて作業を行う上での混乱やエラーが少ないことが重要である。一方、音声による命令は、タッチ入力による命令に比べて時間がかかるものの、より覚えやすく、間違いにくく、容易にできれば、特に初心者には有用である。音声命令を先に覚え、使えるタッチ命令を増やしていくことで作業効率を上げることができるであろう。また、タッチ命令と音声命令の併用による作業の効率化の可能性についても検討する。評価は、個別の命令、複数の命令の組み合わせ（命令群）、インタフェースのそれぞれについて、覚えやすさ、容易さ、認知負荷、物理負荷、間違いにくさ、作業効率の観点で行う。初心者、経験者、熟練者に対し、作業課題と質問項目を設定して評価する。操作者の主観（直感性、容易さ、快適さ、楽しさ、気になる点などを含む）、作業の所要時間、エラーの頻度、命令の頻度のデータを採集し、考察を行う。現実のロボットアームの操作だけではなく、仮想現実(VR)を利用した評価システムの開発と、それを用いた実験も計画している。
Causes of Carryover	長期海外派遣研究により、物品購入、旅費、謝金等の支出が行えなかったため、繰り越しが生じた。また、新型コロナウィルスの感染拡大により、旅費、学会参加費の支出が行えなかったため、繰り越しが生じた。実施計画を変更したため、論文投稿料、英文校閲料、学生アルバイト・実験協力者への謝金の支出が行えなかったため、繰り越しが生じた。次年度は、物品購入、論文投稿料、英文校閲料などに支出する。