音声と片手指先タッチ入力によるマニピュレータ操作インタフェース

2021 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 17K00283
• 研究機関: 日本大学
• 研究代表者: 岡 哲資 日本大学, 生産工学部, 教授 (00282921)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: マニピュレータ / ロボットアーム / 操作 / インタフェース / 音声 / タッチ / ジェスチャ / 片手

研究実績の概要

本研究は、マニピュレータ（ロボットアーム）の操作を容易に行えるようにするためのインタフェースの実現を目指すものである。これまで、音声と片手指先タッチ入力によって、マニピュレータを操作する方法について考察し、実際に操作可能にするためのインタフェースの開発と評価を行ってきた。開発したインタフェースの使用者は、音声コマンドまたは片手タッチコマンド（ジェスチャ）によるマニピュレータの関節の回転を繰り返すことで、先端のロボットハンドの位置および姿勢を変えることができる。これにハンドの開閉を組み合わせることで、マニピュレータによる物体の移動および回転が行える。昨年度開発したインタフェースにおいては、タッチコマンドのみでハンドの位置および姿勢を自由に変更し、ハンドの開閉も行えることから、マニピュレータによる様々な作業が片手のみで可能である。本年度は、これらのタッチコマンドを組み合わせた場合の作業の容易さ、効率、各コマンドの覚えやすさなどを検討した。マニピュレータの動作速度を下げれば位置姿勢の微調節が容易になり、作業もしやすくなるが、作業時間が長くなり、効率が低下する。動作速度を上げることで動作時間は短縮できるが、位置姿勢の微調節が困難になる。そこで、動作速度を切り替えることで微調節が容易であり、効率のよいコマンドセットを目指した。しかし、速度の指定が必要になることによって、コマンドセットが複雑になり、作業の容易さと効率の良さを同時に実現することが難しいという問題点が明らかになった。ハンドの回転に関しては、スライドジェスチャによるよく使う姿勢へのショートカットコマンドを用いれば、複数の回転の組み合わせや姿勢の微調節が不要になる。このことから、これらのショートカットが作業の容易さと作業効率に大きく貢献するという見通しを得た。

現在までの達成度 (区分)

4: 遅れている

理由

音声と片手タッチによるマニピュレータ操作に関する考察、操作方法の提案、評価用システムの開発は行うことができた。また、開発した操作インタフェースと操作シミュレータを用いて基本操作と作業を試行することにより、さまざまな考察を加えることができた。また、評価を行うためのタスク・アンケートの案も作成した。しかし、インタフェース初心者や継続的使用者による操作インタフェースの評価が進んでいない。そのため、実験データが得られず、成果発表が遅れている。

今後の研究の推進方策

開発した操作インタフェースと操作シミュレータを用いて、片手タッチ入力によるマニピュレータの操作方法を、習得しやすさ、容易さ、認知負荷、疲れやすさ、作業効率などの面から評価する。それぞれの片手タッチ操作、ロボットハンドの回転に着目し、ボタンなどを用いた方法と比較する。また、マニピュレータの操作による物体の移動などの作業効率の評価も行う。行う作業の範囲を限定し、初心者にコマンドセットの一部を習得させた場合の作業の容易さについても検討する。

次年度使用額が生じた理由

新型コロナウィルス感染拡大の影響で、インタフェースの評価実験を進めることが困難になった。そのため、実験データを得ることができず、論文執筆が遅れている。したがって、調査・成果発表の旅費、学会参加費、論文投稿料、英文校閲料を使用していない。
今年度、物品費、旅費、謝金、学会参加費、論文投稿料、英文校閲料の使用を計画している。