2020 Fiscal Year Annual Research Report
高齢操船者のヒューマンエラーを予防するAR操船支援システムの開発
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18H03280
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| Research Institution | Nagaoka National College of Technology |
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Principal Investigator |
池田 富士雄 長岡工業高等専門学校, 機械工学科, 教授 (30353337)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
井山 徹郎 長岡工業高等専門学校, 機械工学科, 准教授 (00452087)
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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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | AR（拡張現実） / 仮現運動 / ハプティクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
小型船舶の海難事故件数が減少傾向にある一方、高齢の操船者による海難事故が近年増加している。海難事故で最も多いのが衝突海難であり、その原因の大半はヒューマンエラー、つまり操船者の過失によるものである。高齢操船者のヒューマンエラーは、認知機能の低下、反応動作の衰え、視野狭窄等の要因が複合して誘発されると考えられる。しかしながら従来の小型船舶の操舵系は、車両の操舵系などに比べて外部刺激が圧倒的に少なく、常に状況認識のレベルを高く保つ必要があるため高齢者にとって負担が大きい。本研究ではAR（拡張現実）技術を用いた、ハプティクス（触覚刺激）により負担の少ない外部刺激を与えるとともに、HUD（ヘッドアップディスプレイ）により効果的な視線情報を提示することで、加齢により低下した身体能力の補完支援を行うことを目的としている。
今年度は特に、触覚刺激による提示方法の有効な一手法として、仮現運動を用いて方向を含む情報を提示することを検討した。仮現運動とは、例えばある対象を少し離れた場所で交互に提示することで実際には動いていない物体が動いているように見える錯覚現象であり、身近な例として踏切の信号などがあげられる。仮現運動は従来、視覚に与える効果を示していたが、振動による情報提示においても一定の効果があるとされている。これまで人間の皮膚感覚の中でも特に敏感であるとされる指に対しての情報提示の検討例はあまり見られず、有益な知見が得られると考えた。具体的には操作者の手にハプティックグローブを装着させ、ハプティクスによる情報提示を行い、指先への単一振動、および仮現運動を用いた情報提示の有効性を検討した。認知機能の補助手法は、従来の情報提示方法よりも一定の効果があることが示唆された。
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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
当初はHUDによる視線情報の提示を実施予定であったが、新たにハプティックグローブを用いて指先への振動現象による仮現運動の有効性の検討を行った。仮現運動を生起させる振動発生方法として、小指から人差し指へと順に一方向の振動を発生させる振動パターンを開発し、評価実験を行えたことから、研究はおおむね順調といえる。詳細は以下の通りである。
【振動情報の提示】被験者にMANUS社のハプティックグローブMANUS VR/Prime Hapticを装着させ、VR環境下のドライビングシミュレータを用いて振動情報提示実験を行う。Prime Hapticには、それぞれの指の第一関節部に振動子が配置されており、そこから振動を指に伝えることができる。この振動パターンの開発およびVRドライビングシミュレータの開発にはゲームエンジンであるUnityを用いた。
【振動提示手法】本研究では仮現運動を生起させる振動発生方法として、小指→薬指→中指→人差し指へと順に一方向の振動を発生させる順次振動のパターンを検討した。この振動パターンとの比較のため、すべての指を同時に振動させる単一振動も発生させた。
【評価方法】単一振動では被験者が振動を十分に確認できるか、順次振動では仮現運動が指においても生起するか、順番を入れ替えた振動では、順次振動と比較してどのように被験者が感じたかを調査した。本実験では、被験者が単一振動と順次振動に対して主タスクと副次タスクのどちらに対する警報か、順次振動ではハンドルを回復させる振動として提示したが、被験者がその意味を理解できたかを調査した。
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| Strategy for Future Research Activity |
【実験結果その1】被験者からのアンケート結果より、方向を含むジェスチャーや文言が得られたため、仮現運動が十分に生起していることが見受けられた。順番を入れ替えた振動では、被験者はどの指がどの順番で振動したかまではわからなかったが、振動が向かっていく大まかな方向を感じ取り、振動を表現していたという回答を得た。
【実験結果その2】被験者には単一振動と順次振動ともに、わき見への警告や数字のある場所を知らせる情報提示ではなく、本来の警告の内容である車線逸脱への警告であると思ったとの回答を得た。このことから、「人は手が振動すると車線から逸脱していると考える」というドライバの持つ先入観と一致していたからであると考えられる。その一方で、順次振動のねらいとしていたハンドルを回す方向を含む振動提示に関しては、順番に振動していることは感じ取れたが、方向が持っている意味までは感じ取れなかったとの回答を得た。
【今後の展望】2つの実験結果より、指に対する振動による仮現運動の有効性を確認することができた。しかし順次振動の本実験では、本来の警告の意味は捉えられたが、単一振動との明確な違いを認識できるまでには至らなかった。今年度、順次振動の提示方法として、振動を繰り返す回数や各振動の間の時間を変えることで変化が生まれるかを検証する予定である。さらに車線逸脱以外の警報に対し、仮現運動の情報提示方法の検討を進める予定である。
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