2016 Fiscal Year Annual Research Report
身体投影学の確立による高齢者の手腕の操作範囲と制御能力の拡張
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16H02859
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
佐藤 宏介 大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (90187188)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
才脇 直樹 奈良女子大学, 生活環境科学系, 教授 (20252637)
岩井 大輔 大阪大学, 基礎工学研究科, 准教授 (90504837)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 投影型複合現実感 / オーグメンティッド・ヒューマン / スマート車椅子 / 振戦抑制システム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
人工の身体を自身の身体と混同してしまうラバーハンド錯覚を各種のプロジェクタを用いて映像投影する複合現実感技術の初年度構築を、手に振戦（ふるえ）のある者がキーボードのタイピングタクスを想定し、机上投影型プロジェクタが実キーボード上に直接投影し、手指の３次元位置のリアルタイム画像計測を行い、指先をトラッキングすることで、ユーザが意図するキーボードのキーを推測し、実キ－の割当を動的に制御する入力モジュールシステムを構築した。これにより、振戦を模擬した被験者の心理実験から、キータイピングデスクワーク作業の機能向上の知見が得られ、振動抑制制御の特性に応じて、タクス達成度が変化している様子を確認できた。並行して投影モジュールの開発を、仮想手のＣＧ表示ソフトウェアの実装から、下向きに天吊平置された液晶モニタディスプレイ、実キーボードを仮想化する机上投影型プロジェクタ、中間面にハーフミラーを並行配置する２層型光学シースルー複合現実感表示系で構成した振戦抑制しシステムとしての矯正型のオーグメンティッドヒューマン型デスクワーク環境を構築でき、次年度以降の被験者実験に備えた。手が伸ぽせない高齢者や車椅子利用者を想定し、電動車椅子に小型プロジェクタにパンチルミラーを組み合わせた広範囲に手腕のインタラクティブＣＧ像を投影できる機能を備えたスマート電動車椅子を開発した。自身の手腕があたかも伸展し、床や壁の対象を指し示すことができる、拡張型のオーグメンティッドヒューマン型モビリティ環境を構築でき、これにより、一人称感覚で知覚できるプレゼンス感覚の限界条件の一定の解析が行えた。オーグメンティド・ヒューマンの福祉分野への学術展開に留まらず、ユニバーサルな手腕コミュニケーション支援環境の実証が行えた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
投影サブシステムの一次構築：投影系設計については、拡張身体像の投影を室内全体表示のため、ブロジェクタの首振り制御と複数投影重畳による連携補正アルゴリズムの知見を得ることが当初の計画以上に行えた。画像処理サブシステムの設計については、手指の３次元位置のリアルタイム画像計測を行い、指先をトラッキングすることで、ユーザが意図するキーボードのキーを推測し、実キ－の割当を動的に制御する入力モジュールシステムを構築できたことで、当初の計画以上に行えた。ただし、掌画像の特定個人型認識については、安価なLeapMotion装置で代替できることが判明し、押下判定と押下座標取得が想定以上にロバストに行えることが確認できた。高齢者手指運動特性の計測設計については、投影された映像にしかすぎない手腕の像と実手重畳する二重像であってもラバーハンド錯覚が生起することを確認しつつ、想定ユーザを高齢者として、手腕の様々なシーンでの計測が行えるような計測系のモデリングを行い、抑制フィルタの限界周波数の概要を得ることができた。掌の押下カ基礎計測は、薄型面圧センサで、指先への押下力と水平方向への応力の個人内分布等を明らかにする予定であったが、機器配置構造上の制約が明らかになり、操作手ではない他方の非操作手にハプティクスフィードバックを与える、追加的なアイデアを試行することができた。アンピエントセンササブモジュールの設計と生理計測サブシステムについては、平成２９年度の統合チェアの研究室試作に向けての基本設計の準備を行った。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成２８年度に構築し初期実証の完了した、机上投影型プロジェクタが実キーボード上に直接投影し、手指の３次元位置のリアルタイム画像計測を行い、指先をトラッキングすることで、ユーザが意図するキーボードのキーを推測し、実キ－の割当を動的に制御する入力モジュールシステムを、被験者の心理実験から、デスクワーク作業の機能向上に関する知見を引き続き得る。防振制御のユーザ特性に基づき、オンライン学習などの機械学習を適用し、被験者の知覚個人差、個人骨格、触覚フィードバック量に応じて防振性能が追従するかを実証を推進する。統合チェアの研究室試作を拡充し、センサモジュールと生理計測との連携、組込型ディスプレイ プロジェクタとタッチセンサハブティックフィードバックを統合したオフィスデスクシステムの研究室試作にもシステム構築を拡充し、平成３０年度の高品位製作に向けたユーザビリティに関する知見を得る。ここでは、デバイス切り替え型で試作し、被験者実験したハプティクスモジュールを、アームレストの殻型または嗅覚型の一体型ハプティクスモジュールの試作にして推進する。投影サプシステム、画像処理サブシステムの改善では、ディープラーニングの観点での分析を新たに加え、身体拡張時のユーザ入力と映像出力を関係付け、ユーザの意図を推測するアルゴリズムを開発する。さらに、手腕の視触覚だけでなく、嗅覚、空間感覚などの他の身体モダリティも含めたマルチモーダルフィードパックのサイパー空間、リモート空間、生活環境空間との接続性を検証し、各モダリティと身体拡張との関係性、ユーザピリティの解明にも挑戦し、本研究を大きく進展させる方策を取る。
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[Presentation] ExtendedHand on Wheelchair2016
Author(s)
Yuki Asai, Yuta Ueda, Ryuichi Enomoto, Daisuke Iwai, Kosuke Sato
Organizer
29th ACM User Interface Software and Technology Symposium, pp. 147-148
Place of Presentation
東京
Year and Date
2016-10-16 – 2016-10-19
Int'l Joint Research
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