2018 Fiscal Year Annual Research Report
疲労軽減を狙った小型船舶スカイフックキャビンの操作性を回復するAI×VR
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18H01670
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| Research Institution | Nagaoka National College of Technology |
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Principal Investigator |
外山 茂浩 長岡工業高等専門学校, 電子制御工学科, 教授 (60342507)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
池田 富士雄 長岡工業高等専門学校, 機械工学科, 教授 (30353337)
上村 健二 長岡工業高等専門学校, 電子制御工学科, 准教授 (80708090)
宮崎 敏昌 長岡技術科学大学, 工学研究科, 准教授 (90321413)
酒井 一樹 長岡工業高等専門学校, 電子制御工学科, 助教 (40824298)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 安全工学 / 小型船舶 / 事故 / 疲労 / ヒューマンエラー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
１）前庭電気刺激提示システムの開発とその評価
開発したシステムへは、船体運動情報がフィードバック信号として入力され、それに応じた前庭電気刺激を操船者に提示する。横加速度の他、ロール角速度やヨー角速度をそれぞれフィードバック信号の候補として選定した。それぞれによる操作性を、簡易操船シミュレータによる模擬実験を行うことで評価した。その結果、どのフィードバック信号を用いても操作性の大きな改善は見受けられなかった。その原因を分析したところ、フィードバック信号の急激な変化が発生すると、前提電気刺激が急峻に提示されることになり操船者に不快感を与えることが明らかとなった。
（２）体性感覚刺激提示システムの開発とその評価
開発したシステムへは、船体運動情報がフィードバック信号として入力され、それに応じた体性感覚を低周波電気刺激によって操船者に提示する。具体的には、取得した船体運動情報からヨー角速度を算出する。そして、低周波電気刺激装置により、被験者腰部に装着した12枚の電極パッドを介して電圧を印加することで提示を行う。このシステムによる刺激提示が操作性向上に繋がるか、上記（１）と同様に操作性を評価した。その結果、操船経験や自動車運転経験の浅い、初心操船者に対して操作性向上に寄与できることが示唆された。
（３）視覚刺激提示システムの開発とその評価
視覚刺激の元となる映像として、背景が黒色で、一定速度で一方向に進む白色ランダムドットをHMDに映し出す。ランダムドットの発生方向としては、後方、左右、後方斜めの3種類を提示し、刺激強度は被験者の首の筋電位、頭部加速度から評価した。その結果、視覚刺激を与えることでベクションを誘発し、横加速度感覚を提示できることが分かった。一方、被験者間の没入感の違いにより、視覚刺激に対する定量化は再現性が不十分であることが明らかとなった。
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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
当初の計画通り、前庭電気刺激、体性感覚刺激や視覚刺激等の各種ＶＲ（バーチャルリアリティ）を用いた操船支援システムの開発も順調に進展している。具体的には、それら開発した操船支援システムに対して、簡易操船シミュレータを用いた模擬操船実験を行い、ISO9241-11で定義されるユーザビリティに基づき定量的な操作性評価を進めている。その結果から操船支援システムの課題点を明らかにし、その改善を進めている。以上の進捗状況から、現在までの達成度として「おおむね順調に進展している」と評価する。
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| Strategy for Future Research Activity |
１．NIRSを用いた平衡感覚の定量的評価方法の確立
各種刺激強度の最適な組み合わせパターンを解析するために、まずはNIRSを用いた平衡感覚評価方法の確立を進める。現有のスチュワートプラットフォームに直立で搭乗した被験者に対して、搭乗面となるプレートを種々傾斜させる。その時にNIRSを用いて測定した被験者の脳活性度から、平衡感覚を定量評価する方法の確立を目指す。
２．各種刺激提示を融合した操船支援情報仮想提示システムの開発と最適刺激パターンの検証
前庭電気刺激、体性感覚刺激や視覚刺激等の各種刺激を融合して提示する操船支援情報仮想提示システムを開発する。上述のように確立を進める平衡感覚評価方法を用いて、各種刺激をランダムに融合して被験者に提示し、その時々の平衡感覚を定量評価する。その評価実験を繰り返すことで最適刺激パターン生成のためのデータセットを構築し、ニューラルネットワークやAI等の学習アルゴリズムを用いて最適刺激パターンの確立を目指す。
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Research Products
(4 results)
