| 研究課題/領域番号 |
19K02929
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| 研究機関 | 金沢大学 |
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研究代表者 |
浅川 直紀 金沢大学, 設計製造技術研究所, 教授 (50231874)
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| 研究分担者 |
和田 紘樹 金城大学短期大学部, 美術学科, 講師 (00450007)
下村 有子 金城大学, 社会福祉学部, 教授 (70171006)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 視覚障害者 / 盲児教育 / VR / 触覚 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では盲児のために、VR技術を触覚に応用して生き物の動きや変化を教えるシステムを構築，すなわち、オタマジャクシがカエルに変化する過程を、時間を追って安全に盲児に教えることができるような、触覚のみで動的に形態変化の認識を行えるシステムを構築することを目的とするが，その方法として，VR(Virtual Reality)技術を利用するものとした。そのための構成要素として「触覚提示」と「トラッキング」の要素が必要であり，それらの実現を含め，下記のポイントに関連した研究を実施した．
（１）触覚提示のインタフェース開発：盲児が個々に使用できるように，できるだけ簡便な装置で、必要十分な触覚提示を行なう必要がある。そのための触覚提示のインタフェース装置の開発を行った．サーボモータを用いた触感の再現機構や，小型モータを用いた振動機構など，いくつかの機構を試作した．
（２）ポータブルなトラッキンク手法の確立：机上で個々に使用できるように，なるべく小型の装置によりトラッキングを行うものとした．いくつかのアイディアを検討したが，今年度は昨年度作成の画像キャプチャを応用したカメラ応用のセンサに加え，VRゴーグルに内蔵のトラッカを試用し，基礎データを得た．
（３）動的な形状のモデリング：静的に形状を提示するだけでなく，動的に形状を提示する場合には，その形状を生成するシステムが，変形やサイズの変更に柔軟に対応できるものでなくてはならない．昨年度の静的な形状提示に加え，順次形状を変化させる準動的な形状提示を試み，基礎評価を行った．
（４）評価：以上の要素によってシステムを試作し，実際に何名かの被験者の協力を得てテストを行うことができた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
（１）触覚提示のインタフェース開発：指先に接触感を与え，指先がある空間内で物体に接触したことを表現する装置の開発を行った．前年度のサーボモータとロッドで構成される触感の再現機構ならびに小型モータを用いた振動機構に加え，VRゴーグルセット付属の更に振動の強いタイプのアクチュエータを使用し検討も行った．結果として，従来のアクチュエータに加え，このタイプの振動アクチュエータも有効であることがわかった．
（２）ポータブルなトラッキンク手法の確立：机上で個々に使用できるように，小型化して指先の位置を検出し，その情報を上述の触覚装置に送ることにより，擬似的に形状を表現する仕組みを考案した．ARなどいくつかのアイディアに基づき試作を行ったが，手の形態を把握できるリープモーションと呼ばれる小型装置に加え，VRゴーグル内蔵の複数のカメラを用いたトラッキングデバイスを使用した．従来のシステムよりも動作空間を広げることに成功し，反応よく手の概形の把握を行うことが可能であることがわかった。
（３）動的な形状のモデリング：前年度は静的な形状提示についての実験に終始したが，今年度は複数の形状を連続して提示するシステムを試作し，準動的な形状提示を試みた結果，形状の種類によって蝕知しやすさに差があることを示すことができた．
（４）評価：上記のようにシステムを改善することができ，異なったデバイスの応用により広い範囲で動的な形状提示ができることがわかった．
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| 今後の研究の推進方策 |
（１）触覚提示のインタフェース開発：指先にサーボモータとロッドで構成される触感の再現機構と，小型モータを用いた振動機構で触覚代替を与える方法について試行したが，それぞれに特徴があるため双方とも検討を続けた結果，振動を用いた方法が触覚代替には有効ではないかとの知見を得た．また，ON/OFFだけでなく，それぞれの出力の強弱の制御を不完全ながら行ったところ，振動の方向がさらに重要ではないかとの見込みが見いだされたので，その改良を行っていきたい．
（２）ポータブルなトラッキンク手法の確立：画像キャプチャを応用した画像センサはセンサの有効範囲が狭かったため，VRゴーグル内蔵のさらに多くのカメラを利用したトラッキングデバイスを試用したところ，手指の形状のディテールの改善はさほどなかったものの，動作範囲をかなり広げることができ，提示対象物との相対解像度においての改善は可能ではないかとの知見を得た．今後はそれに加え，動的形状モデリングに追従する速度での精度の確保を目指したい．
（３）動的な形状のモデリング：対象形状の仮想空間上でモデリングに際して精度向上の問題に対処するため，環境開発用のエンジン内でのモデリングの構造に改良を加えた．結果として柔軟なモデリングが可能となる見通しが得られた．さらに実用的な形状表現を狙いたい．
（４）評価：引き続きシステムの試作を行い，実際に視覚障害者の協力を得てテストを行いたい．今年度は準動的な形状評価に終始したが，本格的動的な形状変化に関しても評価実験を行っていきたい．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
年度末近くに予定されていた学会での成果発表が新型コロナウイルスの流行により急遽中止となり，一部予定の執行が行えなかったため．なお，流行の終息の目途がついた後に適当な学会等で発表を行い，該当の成果の発表を行う予定である．
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