2019 Fiscal Year Annual Research Report
マルチモーダルタッチケアロボットの開発と心理学的検証
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19H01124
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| Research Institution | Nara Institute of Science and Technology |
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Principal Investigator |
小笠原 司 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 教授 (30304158)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
神原 誠之 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 准教授 (10346306)
高松 淳 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 准教授 (90510884)
松原 崇充 奈良先端科学技術大学院大学, 研究推進機構, 特任准教授 (20508056)
丁 明 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 客員准教授 (40585840)
佐藤 弥 京都大学, こころの未来研究センター, 特定准教授 (50422902)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | インタラクションロボット / タッチケア / マルチモーダル / 生体情報計測 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は以下の研究内容に取り組んだ。
（１）触覚によるインタラクション技術開発では、触覚によるインタラクション技術に関して、心理ストレスと精神的ストレスの指標を評価可能な計測センサを予備実験により絞り込んだ。また、先行研究の成果をもとに、タッチケアロボットハンドのプロトタイプを作成した。さらにプラットフォームシステム構築に向けて、マニピュレータとハンドの統合について検討を行った。また、「なでる・さする」動作を計画・実行するタッチケア制御技術に関して、視覚センサで推定された不確実な外部形状情報と、実際に触れることで得られる触覚センサで推定された内部形状情報を統合するアルゴリズムと、統合された推定形状の不確実性に基づいて触覚探索動作を計画・実行する手法を開発した。簡易的な数値シミュレーションにおいて、提案手法の有効性を確認した。
（２）視覚・聴覚によるインタラクション技術開発に関しては、聴覚刺激提示に関して、これまで研究を進めてきた対話によってロボットと人間の信頼関係を構築することを目的とし、ロボットによる「話しながらなでる」というマルチモーダルインタラクションが，人に与える心地よさの変化を検証した。まず，人が実際に「話しながらなでる」振る舞いを記録・解析することにより，人らしい振る舞いをモデリングし，そのモデルにより，人のように「話しながらなでる」ことができるロボット動作モデルの構築を試みた。さらに、聴覚・触覚と合わせて、視覚が与える影響を調査するために、バーチャルリアリティ（VR）および、拡張現実感（AR）アバターによる「話しながらなでる」動作を行うシステムの開発に着手した。
（３）マルチモーダルタッチケアの心理学的検証に関しては、視覚・聴覚によるインタラクション技術開発の項目で開発した対話方法に関して、被験者実験による心的変容の主観的・客観的の予備評価実験に着手した。
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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
触覚によるインタラクション技術開発、視覚・聴覚によるインタラクション技術開発、マルチモーダルタッチケアの心理学的検証の３つの項目に関して研究を進めているが、各項目とも順調に成果を出している。
触覚によるインタラクション技術開発に関しては、従来開発ずみのマニピュレータをマニピュレータに統合したシステムの試作まで行うことができた。この試作システムに聴覚の統合まで試作することができて、プラットフォームシステムのプロトタイプを構成することができた。
視覚・聴覚によるインタラクション技術開発に関しては、人の「話しながらなでる」動作の解析より構築した動作モデルを用いて、人のように「話しながらなでる」ことができるロボットを実装した。そのロボットを用いて(1)「なでる」，(2)「話す」，(3)「話しながらなでる」の3 種類の動作について、人に与える心地よさを、アンケートとアフェクト・グリッドによる主観的指標、スキンコンダクタンスと筋電位による客観的指標により評価する。22 名で実験を行なった結果、主観的評価・客観的評価ともに(3)「なでながら話す」が(1)「なでる」よりも有意に心地よさと覚醒度を向上させる結果となった。このことから、より心地
よいケアを実現する上で、「話しながらなでる」というマルチモーダルインタラクションが有効であることが示唆された。
また、対話と触覚によるインタラクションを統合したプロトタイプシステムによる心理学的評価実験も行うことができ、初年度より、３つの項目を連携させた取り組みができたのも、大きな成果である。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き、３つの項目での検討事項については個々に研究に取り組むとともに、項目間の連携を常に意識しつつ研究に取り組む。
触覚によるインタラクション技術に関して、人の手を模したハンドの改良を行う。人体の形状にそった「なでる・さする」滑らかな動作が可能なハンドを目指す。また、心理ストレスと精神的ストレスの指標を評価可能な計測センシング手法を検討する。「なでる・さする」動作を計画・実行するタッチケア制御技術に関して、形状推定の不確実性に対応したなぞり動作の計画・実行手法については、その手法の確立をめざす。さらに、人の手を模したハンドとマニピュレータによりタッチケア動作システムを構築するとともに、視覚・聴覚機能を統合したタッチケア動作のためのプラットフォームシステムの構築を行う。
視覚・聴覚によるインタラクション技術開発に関しては、令和元年度「なでる」動作速度と「話速」を決定し、心地良さの評価を行なったが、より心地よいケアの実現のために、最も心地よい「なでる」動作速度と「話速」の組み合わせの調査が必要である。また、視覚情報などを組み合わせることで、さらなる心地よさの向上を図ることができると考える。
そして、人の五感に訴えかけるマルチモーダルタッチケアロボットの開発を行い、タッチケアロボットの効果を生体情報計測に基づく心理学的評価により検証する。
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