2020 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) |
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)
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)
佐藤 弥 国立研究開発法人理化学研究所, 科技ハブ産連本部, チームリーダー (50422902)
丁 明 名古屋大学, 未来社会創造機構, 特任准教授 (40585840)
趙 崇貴 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 助教 (50881653)
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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に関しては、人の手を模したハンドの改良を行い、人体の形状にそった「なでる・さする」といった接触を伴う滑らかな動作が可能なハンドを実現した。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した。さらに、「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滑り動作の計画・実行手法について手法を確立した。特に、着衣による被覆部位（背中や肩など）に対して、触覚情報を基に推定される被覆部位の内部形状の推定に、視覚情報を基に推定される衣類の外部形状の情報も利用する枠組みを開発した。
（２）聴覚刺激提示に関して、「なでる・さする」動作の効果拡大を目的として、対話によってロボットと人間の信頼関係を構築するペーシング技術を拡張し話速と接触動作のペース、および動作反復のタイミングが調和した「話しながらなでる」動作手法の検討を実施した。また、タッチケアロボットの容姿が物理的な身体を持つロボットか、コンピュータグラフィクスで描かれたバーチャルのロボットのどちらが適しているかの検証を行うために、拡張現実感（AR）によるロボットの容姿提示を行った。そのために、HMD(ヘッドマウントディスプレイ)を用いロボットアーム上に、コンピュータグラフィクスで描かれたエージェントを重畳表示し、「話しながらなでる」動作手法が可能な環境の構築を行った。
（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・客観的評価に関する実験環境の構築を行い、予備評価実験を行った。
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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
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、まず、従来開発済のハンド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。さらに、開発したシステムを改良することにより、人体の形状にそった「なでる・さする」といった接触を伴う滑らかな動作が可能なハンドを実現した。また、着衣による被覆部位の形状を、視覚・触覚情報から効率的に推定することで、人体形状にそった「なでる・さする」動作の計画・実行が可能となった。
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。主観的評価・客観的評価により、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。さらに、予備評価実験を通して、最も効果的な話速と接触動作のペース、および動作反復のタイミングの関係性を明らかにした。ロボットの容姿に関しては、コンピュータグラフィクスで描かれたエージェントを重畳表示した「話しながらなでる」動作の予備評価実験を通して、ロボットの性別が「なでる動作」の効果に影響することを確認した。
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にも、引き続き取り組んだ。
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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・触覚刺激統合による「なでる・さする」動作の効果拡大を目的として、話速や反復動作のタイミング調整により、効果的な「なでながら話す」動作の検証を実施する。また、ロボットアームとコンピュータグラフィクスで描かれたバーチャルのロボットを統合したシステムを用いて視覚効果を含む「なでながら話す」動作が人間に与える心理的影響を調査する。
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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