2022 Fiscal Year Research-status Report

xR環境でのアーチェリーの忠実な再現のための弓と身体の相関モデルに関する研究

Research Project

Project/Area Number	21K11345
Research Institution	Tokai University
Principal Investigator	安本匡佑東海大学, 情報理工学部, 特任准教授 (00609448)
Project Period (FY)	2021-04-01 – 2024-03-31
Keywords	弓の評価 / 計測 / xR
Outline of Annual Research Achievements	本研究はアーチェリー、アーチェリータグ、弓道等の弓を使用し、広い空間が必要なスポーツを、室内の限られた空間においても本質的に同等、あるいはそれ以上の体験を可能にすることが目的である。矢をつがえて弓を撃つことは強烈なリアリティが存在するが、矢を発射し、それを限られた広さの室内で安全に再現することは困難である。故にそのリアリティのもたらす身体への影響を計測し、矢を使わずにそれを別の方法でいかにして実現しうるのかを複数同期した生体計測を行い身体とデバイスの相互関係を探りながら模索するものである。第一段階として身体と弓の相互の情報を同時にリアルタイムに視覚化するシステムを構築し解析プロセスを容易にするとともに、アスリートに対してのフィードバックを行った。当該年度はさらにこれらの情報をHMDで表示する試みを行った。次に精度を維持し、矢を使わずに代替の刺激や機構でリアリティを感じさせることができるのかを、弓デバイスの制作、実験、検証を繰り返し行い探究する。これまでの研究成果を踏まえ、特に歪ゲージでの計測制度を向上させるため、グリップの根幹となるアルミ合金部分を上下対称にし、さらにひずみゲージの貼り付け位置を専用に制作した。この新デバイスを用いてこれまでのシステムでの運用が可能となるように改良した。またこれまでは矢を使用しないことを前提としてきたが、実際に複数の重量、長さの矢を用いて実験を行うことで歪ゲージの値、弦にかかる力と矢の初速の関係性を明らかにした。これによりシミュレーションでの精度がさらに向上した。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 当該年度の実施予定は主に４つであった。１つは目はUIデバイスの制作であり、これまでの研究の知見をもとに新たに弓デバイスの制作を行った。これは特に歪ゲージでの計測の精度向上をもくろむもので上下対称になるようにアルミの切削で制作を行った。しかしながら強度不足の部分や厚みが不足している箇所がいくつか存在したため再度制作を行う必要性がある。２つ目は弓の違いや矢の有無で射手にかかる力の差異である。リムの強度、矢の種類を変え制作した弓デバイスでの計測を行ったが、弓デバイスがまだ改良の余地があるため、改良したものを制作したうえで改めて実験を行う。３つ目は弦の引き量、弦にかかる力、矢にかかる力を明らかにすることである。これも２と同様であるが、概ね弦、引き量、矢の初速の関係が明らかになった。４つ目は弦を引く位置と矢の方向を明らかにすることである。これは前年度の段階でほぼ完了している。これらの状況を鑑みると概ね順調に進展していると考えられる。しかしながら一部予期していなかったこととしてアルミ切削による新たな弓デバイスの制作に関するものがある。これは大学が変わったことによる研究環境及び物品の購入方法の大幅な変更に伴うものであり、これまで使用可能であった工作機械が使用できなくなったため外注せざるを得ない状況になったことで制作コストの高騰、物品の購入に時間を要するため制作期間の遅延が起こった。そのため本来複数回予定していた弓デバイスの制作が行えなかった。
Strategy for Future Research Activity	今年度の研究予定は大きく２つあり、１つ目は前年度から引き続きUIデバイスの制作である。弓デバイスの制作状況における問題もあるため、新たな弓デバイスの設計をよく精査し再設計後に制作を行う予定である。特に人力での加工は精度の問題があるため、すべて機械で制作できるようにパーツを分け、多軸のマシニングセンタで加工可能なサイズに調整して精度向上につなげる。前年度の成果である歪ゲージと矢の初速の関係をもとにソフトウェアの調整も行う予定である。２つ目はUIデバイスのリアリティ評価である。生体計測によって評価し、重量、バランス、矢の有無等の要素を変えた際に生体信号がどのように変化するか、一定時間のセンサの値の変化の波形の相似性から、人がUIに対してリアリティを感じているかの評価モデルをつくることである。このため弓デバイスでの重量の調整や使用する矢の種類を増やして評価を行えるようにする。また使用者にこれらの情報を提示可能にするソフトウェアの制作も並行して行い、それを複数人の被験者で実験を行うことで評価を行う。これまでの成果に関しては国際学会HCI International2023にて発表予定である。
Causes of Carryover	材料費や物品の価格の変更、および予定していた学会発表がオンラインに変更したことでの参加費の軽減により、次年度使用額が生じた。