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拡張空間を使った視線コントロールと高齢者の福祉車両の操作性向上に関する応用研究

研究課題

研究課題/領域番号 20K04353
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分20010:機械力学およびメカトロニクス関連
研究機関熊本大学

研究代表者

松永 信智  熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 教授 (10363508)

研究分担者 岡島 寛  熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 准教授 (40452883)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2020年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワードビジュアルアシスト制御 / 複合現実 / パーソナルビークル / 仮想隊列制御 / 視線コントロール / 拡張空間 / トレーニング / 自立支援 / 複合現実(MR) / ビジュアルアシスト制御系 / 拡張現実感 / 福祉車両 / 仮想隊列制 / 拡張現実 / 操作の誘発
研究開始時の研究の概要

利用者の視線は外部から直接制御することは難しい。そこで本研究では,現実世界に仮想現実を反映する拡張現実(AR)やそれらを融合する複合現実(MR)を利用した操縦支援システムを構築する。利用者の視線コントロールを制御工学的にとらえ,視線を可視化し制御することで,利用者の操作を誘発することで利用者の操作を誘発する手法を提案する。また,福祉車両の操作性向上や利用者の能力の維持・向上を目指したリハビリへの応用についても検討する。

研究成果の概要

身体機能の低下した障害者や支援の必要な高齢者などモビリティハンディキャップのある人々を支援するため、パーソナルビークル(PV)が広く使われ始めている。複合現実(MR)を使ってPVの操作環境を改善すると共に、利用者の注意を制御できれば、現実世界での操作性と安全性は改善すると思われる。本研究では、MCVオブザーバを用いて、運転中の視線位置の計測と分析を行った。MRを利用して注目すべきエリアを実時間で強調することで、視線を誘導するトレーニングシステムのプロトタイプを作成した。最後に,NASA-TLXの実験結果から、初心者にとって視線の動きがPVの操作の上達に深く関連していることがわかった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

MR上の仮想PVを見ながら運転することで、PVの操作性を改善する人間機械系の設計スキームが注目されている。安全なシステムの構築には、利用者の注意を常に一定のレベルに維持し、安全性を担保する必要もある。近年のウエラブルセンサの進化により、実時間での視線計測が可能となり、拡張空間の仮想オブジェクトを効果的に修飾することができるようになった。
この結果、的確なトレーニングを施すことで、自ら運転ができるようになる高齢者はかなりの数に達すると考えられる。今後、世界に先駆けて超高齢社会に突入する我が国においては、高齢者の自立支援のために常に学習を促進するスキームに取り組む必要がある。

報告書

(5件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (29件)

すべて 2023 2022 2021 2020 その他

すべて 雑誌論文 (13件) (うち査読あり 12件、 オープンアクセス 10件) 学会発表 (15件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Navigation System for Personal Mobility Vehicles Following a Cluster of Pedestrians in a Corridor Using Median of Candidate Vectors Observer2023

    • 著者名/発表者名
      Matsunaga Nobutomo、Yamamoto Ikuo、Okajima Hiroshi
    • 雑誌名

      Journal of Robotics and Mechatronics

      巻: 35 号: 6 ページ: 1562-1572

    • DOI

      10.20965/jrm.2023.p1562

    • ISSN
      0915-3942, 1883-8049
    • 年月日
      2023-12-20
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Robust Cooperative Transport System with Model Error Compensator Using Multiple Robots with Suction Cups2023

    • 著者名/発表者名
      Matsunaga Nobutomo、Murata Kazuhi、Okajima Hiroshi
    • 雑誌名

      Journal of Robotics and Mechatronics

      巻: 35 号: 6 ページ: 1583-1592

    • DOI

      10.20965/jrm.2023.p1583

    • ISSN
      0915-3942, 1883-8049
    • 年月日
      2023-12-20
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Design of Observer-Based Feedback Controller for Multi-Rate Systems With Various Sampling Periods Using Cyclic Reformulation2023

    • 著者名/発表者名
      Okajima Hiroshi、Arinaga Kenta、Hayashida Atsuo
    • 雑誌名

      IEEE Access

      巻: 11 ページ: 121956-121965

    • DOI

      10.1109/access.2023.3329117

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] State Observer Under Multi-Rate Sensing Environment and Its Design Using l<sub>2</sub>-Induced Norm2023

    • 著者名/発表者名
      Okajima Hiroshi、Hosoe Yohei、Hagiwara Tomomichi
    • 雑誌名

      IEEE Access

      巻: 11 ページ: 20079-20087

    • DOI

      10.1109/access.2023.3249187

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Model Error Compensator for adding Robustness toward Existing Control Systems?2023

    • 著者名/発表者名
      Okajima Hiroshi
    • 雑誌名

      IFAC-PapersOnLine

      巻: 56 号: 2 ページ: 3622-3629

    • DOI

      10.1016/j.ifacol.2023.10.1524

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Crowd Tracking of Electric Wheelchair using RGB-D Camera with Median of Candidate Vectors Observer2022

    • 著者名/発表者名
      Ikuo Yamamoto, Kouich Nakamura, Nobutomo Matsunaga and Hiroshi Okajima
    • 雑誌名

      SICE2002

      ページ: 174-178

    • DOI

      10.23919/sice56594.2022.9905807

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] MRを用いた福祉車両の操縦支援システムに対するNASA-TLXを用いた初心者の障害物回避操作の訓練回数ごとの習熟分析2022

    • 著者名/発表者名
      松永 信智、中村怜央,武内雄大,岡島 寛
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集

      巻: 88 号: 905 ページ: 21-00241-21-00241

    • DOI

      10.1299/transjsme.21-00241

    • NAID

      130008144383

    • ISSN
      2187-9761
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 発達障害児の学校生活適応に向けたVirtual Reality(VR)を用いた評価方法の検討2022

    • 著者名/発表者名
      大河内彩子,松永信智,佐藤弘
    • 雑誌名

      熊本大学医学部保健学科紀要

      巻: 18 ページ: 55-62

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Preliminary Study of Assessing Gaze, Interoception and School Performance among Children with Neurodevelopmental Disorders: The Feasibility of VR Classroom2022

    • 著者名/発表者名
      Ide-Okochi Ayako、Matsunaga Nobutomo、Sato Hiro
    • 雑誌名

      Children

      巻: 9 号: 2 ページ: 250-250

    • DOI

      10.3390/children9020250

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] MRを使った福祉車両の運転支援システム2021

    • 著者名/発表者名
      松永 信智、岡島 寛
    • 雑誌名

      システム/制御/情報

      巻: 65 号: 9 ページ: 364-369

    • DOI

      10.11509/isciesci.65.9_364

    • ISSN
      0916-1600, 2424-1806
    • 年月日
      2021-09-15
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] State estimation method using median of multiple candidates for observation signals including outliers2021

    • 著者名/発表者名
      Okajima Hiroshi、Kaneda Yasuaki、Matsunaga Nobutomo
    • 雑誌名

      SICE Journal of Control, Measurement, and System Integration

      巻: 14 号: 1 ページ: 257-267

    • DOI

      10.1080/18824889.2021.1985702

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Deep Feature-based RGB-D Odometry using SuperPoint and SuperGlue2021

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Fujimoto, Nobutomo Matsunaga
    • 雑誌名

      The 6th International Conference on Computer Science and Computational Intelligence (ICCSCI)

      巻: 0 ページ: 261-265

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] MRを用いた走行環境の空間マッピングによる福祉車両の障害物回避システムの一構成法2021

    • 著者名/発表者名
      松永信智, 武内雄大, 岡島寛
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集

      巻: 87 号: 894 ページ: 20-00033-20-00033

    • DOI

      10.1299/transjsme.20-00033

    • NAID

      130007991531

    • ISSN
      2187-9761
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 混雑環境における歩行者群追従を利用した福祉車両のナビゲーション2023

    • 著者名/発表者名
      中村光一, 山本郁夫, 松永信智,岡島寛
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス 講演会,2P1-H04
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] ステートマシンによるフォーメーション変更を伴う協調搬送システムの状態制御2023

    • 著者名/発表者名
      松尾大誠, 村田一陽,松永信智
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス 講演会、1A1-G01
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Mixed Reality を用いた視覚誘発電位によるパーソナルビークルの操縦意図検出システムの実験検証2023

    • 著者名/発表者名
      奥園康太, 森千紘,松永信智
    • 学会等名
      2023 年度 電気・情報関係学会九州支部連合大会,09-1P-05
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] MRによる視覚誘発電位を用いたパーソナルモビリティビークルの自動運転システムの評価2023

    • 著者名/発表者名
      奥園康太,森千紘,松永信智
    • 学会等名
      計測自動制御学会九州支部,102A2
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] パーソナルビークルの模倣学習を用いた衝突回避システム2023

    • 著者名/発表者名
      中村光一,松永信智,岡島寛
    • 学会等名
      計測自動制御学会九州支部,102A1
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 360 度カメラを使ったマルチロボットによる協調搬送実験2023

    • 著者名/発表者名
      松尾大誠,Almira Budiyanto,松永信智
    • 学会等名
      計測自動制御学会九州支部、102B4
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 混雑環境におけるMCVオブザーバを使った福祉車両の歩行者群追従制御2022

    • 著者名/発表者名
      山本郁生,松永信智,岡島寛
    • 学会等名
      第23回 SICE システムインテグレーション部門講演会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 自動運転アルゴリズムを利用した福祉車両のセーフマニュアル制御の提案2022

    • 著者名/発表者名
      奥園康太,森千紘,松永信智
    • 学会等名
      計測自動制御学会SICE九州支部
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 透過型HMDと振動グローブを用いたアバターとの共同作業の訓練システム2022

    • 著者名/発表者名
      時枝 朋史, 松永信智
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス 講演会 2022
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] NASA-TLXを用いたMRによる福祉車両の操作支援系の訓練度の分析2021

    • 著者名/発表者名
      中村怜央,武内雄大,松永信智,岡島寛
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス 講演会 2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 福祉車両の操縦支援システムにおける複合環境での視線分析2021

    • 著者名/発表者名
      中村怜央,奥園康太,松永信智
    • 学会等名
      SICE九州支部学術講演会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 人混みにおける移動ロボットの最適な走行位置の探索アルゴリズム2021

    • 著者名/発表者名
      山本郁生,松永信智
    • 学会等名
      SICE九州支部学術講演会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] MRを用いた福祉車両の操縦支援システムの初心者と熟練者の視覚的注意領域の比較2021

    • 著者名/発表者名
      奥園康太,中村怜央,松永信智
    • 学会等名
      SICE システムイングレーション
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] ドライバの脇見を考慮した運転状態の分類とその評価2020

    • 著者名/発表者名
      本田拓也,松永信智,岡島寛
    • 学会等名
      第21回 SICE システムインテグレーション部門講演会,1H1-11
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 複合現実を用いた福祉車両の操縦支援システムのNASA-TLXによる評価2020

    • 著者名/発表者名
      武内雄大,松永信智,岡島寛
    • 学会等名
      第21回 SICE システムインテグレーション部門講演会,3G3-11
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [備考] System Integration and Control Lab

    • URL

      http://ictrl.cs.kumamoto-u.ac.jp/research.html

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書 2020 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2020-04-28   更新日: 2025-01-30  

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