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自律動作物理デバイス群によるVRユーザの身体支持と高精度インタラクション

研究課題

研究課題/領域番号 21H03473
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分61020:ヒューマンインタフェースおよびインタラクション関連
研究機関東北大学

研究代表者

高嶋 和毅  東北大学, 電気通信研究所, 准教授 (60533461)

研究分担者 伊藤 雄一  青山学院大学, 理工学部, 教授 (40359857)
藤田 和之  東北大学, 電気通信研究所, 助教 (70835545)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2023年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2022年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円)
2021年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
キーワードバーチャルリアリティ / ロボット群 / ヒューマンコンピュータインタラクション / 触覚提示 / リダイレクション / 人間工学 / ロボット型タッチスクリーン / ロボット型プロップ / 空中インタラクション / タッチスクリーン / ロボット
研究開始時の研究の概要

現在のVR技術を用いた空間では,インタラクション中に身体の部位を適切に支持するための機構が存在しないため,姿勢が安定し難く腕の疲労蓄積が早いという問題がる.本研究では,環境側に配置した自律動作物理デバイス群を活用して,VRユーザの作業に必要な身体支持や作業面を動的に提供することで,VRの高い動的性を阻害せずに,高精度で安定なインタラクションを導く新たなVRシステムを実現する.本研究では,自律動作デバイス群の開発,VRユーザの行動予測,デバイス群の高精度配置アルゴリズムの開発,および,精密なインタラクションの評価を実施し,ポストコロナ時代の新たなオフィス環境の実現に寄与する.

研究成果の概要

本研究は,ルームスケールVRにおいて,ユーザの空中インタラクション中に生じる疲労などの問題を,様々なロボットプロップ群を用いて解決することを目的とした.具体的には,HMDを装着したユーザの周辺にロボットを周回させ,身体指示や高精度な入力を必要とする場合にユーザに物理的な支えを提供する技術を開発した.次に,それを複数ロボットに応用し,ルームスケールVRの複数の地点で様々な触覚を提示する技術についても開発した.さらに,ロボット型の大型のデバイスの利点を活用し,ルームスケールVR内の身体の向きを操作する技術に応用できることも示した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

より柔軟な働き方を実現するためルームスケールVRは未来のオフィスとして期待されてきた.しかしながら,現在のVRやHMD(頭部搭載ディスプレイ)のセットアップはコンパクトである一方で人の身体を支えることができず,本来感じるはずの触覚がない,または人が動ける空間が狭すぎて広大なVR空間を直感的に移動できない,などかなり原始的な課題が残っていた.本研究では,それらを一つずつ解決を試みたものである.依然としてロボットは工作プロトタイプの域であるが,基本的な仕様や性能や効果を本研究で確認できたことは学術的意義はもとより,VRの社会実装に向けて重要な貢献を示せたと考える.

報告書

(4件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2024 2023 2022

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 3件)

  • [雑誌論文] RedirectedDoors+: Door-Opening Redirection with Dynamic Haptics in Room-Scale VR2024

    • 著者名/発表者名
      Hoshikawa Yukai、Fujita Kazuyuki、Takashima Kazuki、Fjeld Morten、Kitamura Yoshifumi
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics

      巻: 30 号: 5 ページ: 2276-2286

    • DOI

      10.1109/tvcg.2024.3372105

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] UbiSurface: A Robotic Touch Surface for Supporting Mid-air Planar Interactions in Room-Scale VR2023

    • 著者名/発表者名
      Gomi Ryota、Takashima Kazuki、Onishi Yuki、Fujita Kazuyuki、Kitamura Yoshifumi
    • 雑誌名

      Proceedings of the ACM on Human-Computer Interaction

      巻: 7 号: ISS ページ: 376-397

    • DOI

      10.1145/3626479

    • 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] WaddleWalls: Room-scale Interactive Partitioning System using a Swarm of Robotic Partitions2022

    • 著者名/発表者名
      Yuki Onishi, Kazuki Takashima, Shoi Higashiyama, Kazuyuki Fujita, Yoshifumi Kitamura
    • 雑誌名

      Proceedings of the 35th Annual ACM Symposium on User Interface Software and Technology (UIST '22)

      巻: NA ページ: 1-15

    • DOI

      10.1145/3526113.3545615

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] HandyGaze: A Gaze Tracking Technique for Room-Scale Environments using a Single Smartphone2022

    • 著者名/発表者名
      Nagai Takahiro、Fujita Kazuyuki、Takashima Kazuki、Kitamura Yoshifumi
    • 雑誌名

      Proceedings of the ACM on Human-Computer Interaction

      巻: 6 号: ISS ページ: 143-160

    • DOI

      10.1145/3567715

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] VR空間の地面の高低を提示可能な伸縮杖型デバイス2023

    • 著者名/発表者名
      上出 千隼,高嶋 和毅,藤田 和之,北村 喜文
    • 学会等名
      情報処理学会インタラクション2024
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Demonstration of RedirectedDoors: Manipulating User’s Orientation while Opening Doors in Virtual Reality2022

    • 著者名/発表者名
      Yukai Hoshikawa, Kazuyuki Fujita, Kazuki Takashima, Morten Fjeld, Yoshifumi Kitamura
    • 学会等名
      SA '22: SIGGRAPH Asia 2022 XR
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Triangular Actuating Device Stand that Dynamically Adjusts Mobile Screen’s Position2022

    • 著者名/発表者名
      Ryota Gomi, Kazuki Takashima, Kazuyuki Fujita, Yoshifumi Kitamura
    • 学会等名
      Adjunct Proc. of the 35th Annual ACM Symposium on User Interface Software and Technology (UIST '22)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] TetraForce: スマートフォンの表裏両面に対する垂直・剪断方向の力を入力可能な磁気式インタフェース2022

    • 著者名/発表者名
      土田太一,藤田和之,池松香,Sayan Sarcar,高嶋和毅,北村喜文
    • 学会等名
      第30回インタラクティブシステムとソフトウェアに関するワークショップ (WISS '22)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Demonstration of RedirectedDoors: Manipulating User’s Orientation while Opening Doors in Virtual Reality2022

    • 著者名/発表者名
      Yukai Hoshikawa, Kazuyuki Fujita, Kazuki Takashima, Morten Fjeld, Yoshifumi Kitamura
    • 学会等名
      SA '22: SIGGRAPH Asia 2022 XR(
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

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