首都 大 学東 京

平 成29年 度 修 士 論 文

対 話 を 円 滑 に す る た め の 頭 部 動 作 を 伝 達 す る テ レ プ レ ゼ ン ス ロ ボ ッ ト

Telepresencero『botusinglistener'sheadnodding forsmoo七hconversation

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首都 大 学東 京

学 修 番 号:16890505 氏名:岩 暗 真 也

指 導 教 員:山 口 亨

首 都 大 学 東 京

シ ス テ ムデ ザ イ ン研 究 科 情 報 通 信 シス テ ム学 域

知 能 情 報 処 理研 究 室

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研究概要

既 存 の テ レプ レゼ ン ス ロ ボ ッ トの 研 究 で は,対 話 で 重 要 な 非 言 語 情 報 を 双 方 向 に 伝 達 そ して 頭 部 動 作 の み に 着 目 して い る研 究 は 少 な い,ま た,頭 部 に カ メ ラ を もつ ロ ボ ッ トが頭 部 動 作 を 行 う こ とは 画 面 の揺 れ を 引 き 起 こ し,対 話 で 重 要 な ア イ コ ン タ ク トを 困 難 にす る.本 研 究 で は,二 つ の課 題 を 解 決 す る た め にA>テ レプ レゼ ン ス ロボ ッ トを 用 い た 双 方 向 の 頭 部 動 作 伝 達 シ ス テ ム の 構 築 と画 面 の 揺 れ を 減 少 させ る た め のB)聞 き 手 の 頷 き の み を 伝 達 す る テ レ プ レゼ ン ス ロ ボ ッ トの 開 発 を行 う,A)で は テ レ プ レゼ ン ス ロ ボ ッ トを 対 話 す る 両 者 の 前 に 設 置 す る シ ス テ ム を構 築,B>で は,対 話 で 重 要 な 聞 き手 の 頷 き の み を テ レプ レゼ ン ス

ロボ ッ トに 伝 達 す る,そ して 実験 か ら,本 研 究 で 開 発 した テ レプ レゼ ン ス ロ ボ ッ トが 対 話 を 円 滑 に す る の に 有 用 で あ る こ とを 示 した.

ABSTIRACT

Inthepreviousresearchoftelepresencerobots,therearefewresearchesthatconveyea.ch dialogist'snon‑verbalinformationbidirectionallyorfocusonheadmovementinconversation, Furthermore,robotswithacameraattheirheadsperformheadmoveエnentscausedthe

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目次

第1章 は じめ に

第2章 非 言 語 情 報 とテ レプ レゼ ンス ロボ ッ ト 2.1非 言 語 情 報

2.2テ レ プ レ ゼ ン ス ロ ボ ッ ト

第3章 テ レプ レゼ ン ス ロボ ッ トを 用 い た 双方 向 の頭 部 動 作 伝 達 シ ス テ ム 3.1本 研 究 のテ レプ レゼ ン ス ロボ ッ ト

3.2シ ス テ ム 構 成 3.3頭 部 動 作 の 伝 達

3.3.1

3.3.2頷 き の 伝 達

微小 な頭部動 作の伝 達

第4章 聞 き手 の頷 き のみ を伝 達 す るテ レプ レゼ ン ス ロ ボ ッ ト

4.2聞 き手 の頷 き の み を伝 達す る こ との 有 用 性 を示 す 事 前 実験 4.1頭 部 動 作 の 選 定

4.2.1実 験 方 法 4.2.2評 価 方 法

42.3 実験結果 と考察

4.3聞 き手 の頷 きの み を伝 達 す るテ レプ レゼ ン ス ロボ ッ トの 開 発̲..̲.

第5章 実験

5ユ 開発 テ レプ レゼ ン ス ロ ボ ッ トと全 て の頭 部 動 作 を伝 達 す る テ レプ レゼ ンス ロボ ッ トとの比 較 実験

5.1.1実 験 方 法 5.1.2

5.2.1調 査 方 法 5.2.2

第6章 お わ り に

参 考 文 献

実験結果 と考察

5.2開 発 し た ロ ボ ッ トの テ レ プ レ ゼ ン ス ロ ボ ッ ト と し て の 有 用 性 調 査̲44

調査結果 と考察

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発表文献 謝辞

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第1章

は じ め に

近 年,日 本 含 め世 界 的 に 高 齢 化 が 問 題 視 され て い る.し か し,ア ジ ア 諸 国 そ の 中 で も特 に 日本 と韓 国 は 特 別 で あ る.ヨ ー ロ ッパ な ど も 高 齢 化 は 社 会 問 題 と して,多 く の 政 策 が 考 え られ て い る が なぜ 日本 と韓 国 が 特 別 な の か.そ れ は,日 本 と韓 国 の 高 齢 化 が 急 激 に 進 行 して い る た め で あ る.内 閣府 に よ る と,高 齢 化 率 が7%を 超 え て か らそ の 倍 の14%に 達 す るま で の 年 数 は,フ ラ ン ス が126年,ス ウ ェ ー デ ン が85年,比 較 的 短 い ドイ ツ が40年 に 対 し,日 本 は24年 で14%に 達 して い る.韓 国 に 至 っ て は,2005年 に9.30/・で あ っ た もの

が2060年 に は37.1%ま で に 達 す る と され て い る.世 界 の 高 齢 化 率 推 移 を 図1.1に 示 す.

急 激 な 高 齢 化 は,民 間 企 業 や 政 府 の 対 策 を 後 手 に させ る と考 え られ る.現 在 日本 で は, 高 齢 者 の 孤 独 死 が 問 題 に な っ て い る.そ して,そ れ は 高齢 者 の 増 加 と共 に 増 加 して い る, 図1.2に,東 京23区 内 で 自宅 で 死 亡 した65歳 以 上 の … 人 暮 ら しの者 の 推 移 を示 す,孤 独 死 の 原 因 の 一 つ に,一一人 暮 ら しの 高 齢 者 の 増 加 が 考 え られ る.図1.3に 一 人 暮 ら しの 高 齢 者 の 動 向 を 示 す,国 や 地 方 自治 体 は,こ の 課 題 へ の対 策 の 一 つ に,コ ミュ ニ テ ィ の 活 性 化 を 挙 げ て い る,近 年,ICT(lnfor皿ationandCommunicationTechnology)技 術 の 進 歩 に よ りア プ リケ ー シ ョ ン が 拡 充 し,遠 隔 地 に い る も の 同 士 で 意 思 疎 通 を 取 る こ とが 容 易 に な っ て き て い る.こ れ は,独 居 高 齢 者 や 特 に 障 害 な どに よ り外 出 が 難 しい 高 齢 者 や 田 舎 に 在 住 して い る 高 齢 者 が,他 の 高 齢 者 や 高 齢 者 施 設 そ して若 者 と連 絡 を 取 る こ と を 可 能 に す る,そ の た め 政 府 や 地 方 自治 体 は,高 齢 者 のICT利 活 用 を 呼 び か け,現 在 で は 高 齢 者(65 歳 以 上)のICT利 活 用 は 増加 して き て い る(図1.4),

ICT技 術 を用 い た遠 隔 対 話 の 一 つ に テ レ ビ電 話 が あ る.日 本 電 信 電 話 公 社 の 陸 川 は テ レ ビ電 話 を"相 手 の 顔 を 見 な が ら話 の で き る"と 表 現 して い る.更 に,電 話 の 時 に は 得 られ な か っ た よ うな 豊 か な 情 報 を 得 られ る と述 べ て い る[1],し か し,テ レ ビ電 話 は,非 言 語 情 報 の 伝 達 が 不 十 分 で あ る と も言 わ れ て い る[2】,こ の 問 題 は,認 知 機 能 が 低 下 した 高 齢 者 同 士 の 会 話 に 致 命 的 な 支 障 を 与 え る可 能 性 が あ る.ま た,そ れ が コ ミ ュ ニ テ ィ参 加 ・形 成 を 阻 害 し コ ミュ ニ テ ィの 活 性 化 に も支 障 を 与 え る と考 え られ る.

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図1.1世 界 の 高齢 者 の推 移1

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図1.2東 京23区 内 で 自宅 で 死 亡 し た65歳 以 上 一 人 暮 ら し の 者2

1世 界 の 高 齢 者 の 推 移

【hltp;ltwww8.cao,go.jptkoureilwhitepaperlw‑2016thtmilgaiyou/s1̲1.htm1](最 終 ア ク セ ス2018101)

2東 京23区 内 で 自 宅 で 死 亡 し た65歳 以 上 一 人 暮 ら し の 者

[http://www8.cao.go.jplkoureitwhitepaperlw‑20161htmllgaiyeUls1̲2̲6,html】(最 終 ア ク セ ス2018101)

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図1.4高 齢 者 のICT利 活 用 推 移4

第2章

非 言 語 情 報 とテ レ プ レゼ ン ス ロ ボ ッ ト

円 滑 な 対 話 を 実 現 す る た め に,非 言 語 情 報 は 重 要 な 役 割 を果 たす.し か し,現 在 の 遠 隔 対 話 に お い て そ の 非 言 語 情 報 が 十 分 に伝 達 され て い る とは 言 い難 い.そ こで,テ レ プ レゼ ン ス ロ ボ ッ トが そ の 課 題 を解 決 す る た め に研 究 され て い る.こ の 章 で は,対 話 に お け る 非 言 語 情 報 の 重 要 性 を 示 す だ け で な く,既 存 の テ レプ レゼ ン ス ロボ ッ トとそ の 課 題 につ い て 述 べ る.

2.1非 言 語 情 報

コ ミ ュ ニ ケ ー シ ョ ン で は,発 話 と い っ た 言 語 情 報 だ け で な く,身 ぶ りや 手 ぶ りな ど の 動 作,表 情 な ど か ら 構 成 さ れ る 非 言 語 情 報 の 伝 達 も 頻 繁 に 行 わ れ て い る[3],コ ミ ュ ニ ケ ー

シ ョ ン は,大 き く 二 つ に 分 類 さ れ 言 語 情 報 を 用 い た コ ミ ュ ニ ケ ー シ ョ ン は 言 語 コ ミ ュ ニ ケ ー シ ョ ン そ し て 非 言 語 情 報 を 用 い た コ ミ ュ ニ ケ ー シ ョ ン は 非 言 語 コ ミ ュ ニ ケ ー シ ョ ン と 呼 ば れ て い る,非 言 語 コ ミ ュ ニ ケ ー シ ョ ン は,Vargas[4]に よ っ て9つ に 分 け ら れ る と さ れ る(表2.1).

表2.1非 言 語 コ ミ ュ ニ ケ ー シ ョ ン の 分 類(Vargas[4】) Thehumanbody(人 体)

KinesiCS(動 作) Theeyes(目)

Paralanguage〔 周 辺 言 語) Silence(沈 黙 ・ 間)

Tacesicsandstr。kin.g(身 体 接 触) Proxelnic8(対 人 的 空 間)

Chronemics(時 間) Color(色 彩)

次 に,Ekman[5】 は 動 作 や 表 情 を5種 類 に 分 類 し て い る(表2.2>.

っ て 行 わ れ た.

日本 語 訳 は 石 丸 正 に よ

表2.2動 作 と 表 情 の 分 類(Ekman[5】)

Affectdisplays(感 情 表 出 動 作) Regulators(言 言吾調 整i動 作)

Adapters(適 応 動 作 〉

上 記 の よ う に,非 言 語 コ ミ ュ ニ ケ ー シ ョ ン は 様 々 な チ ャ ネ ル に よ っ て 伝 達 可 能 な こ と が 分 か る,更 に,動 作 や 表 情 は,5つ の 意 味 す る 動 作 に 分 類 す る こ と が で き,非 言 語 コ ミ ュ ニ ケ ー シ ョ ン が 持 つ 情 報 量 が 如 何 に 多 い か 確 認 で き る.ま た,Pattersonは,社 会 的 に 果 た

す 非 言 語 コ ミ ュ ニ ケ ー シ ョ ン の 役 割 と し て,情 報 提 供,相 互 作 用 の 調 整,親 密 さ 表 出 機 能,社 会 的 統 制 機 能,サ ー ビ ス と仕 事 の 機 能 が あ る と 述 べ て い る[61.こ の よ う に,非 言 語 コ ミ ュ ニ ケ ー シ ョ ン は コ ミ ュ ニ ケ ー シ ョ ン の 中 で 重 要 な 役 割 を 果 た し て い る こ と が 分 か る,そ れ を 証 明 す る よ う に,R.L.Birdwhistellは,人 間 の 情 報 判 断 は 言 語 に よ る 情 報 判 断 が3分 の1で あ り,残 り の3分 の2が 非 言 語 コ ミ ュ ニ ケ ー シ ョ ン に よ る 情 報 判 断 だ と し て い る[7].本 研 究 で は,非 言 語 情 報 の 中 で も 頭 部 動 作 に 注 目 し た,頭 部 動 作 は,非 言 語 コ ミ ュ ニ ケ ー シ ョ ン の 分 類 に お い て は 動 作 に 分 類 さ れ,動 作 と表 情 の 分 類 に お い て は 例 示 動 作 と言 語 調 整 動 作 の 二 つ に ま た が っ て み ら れ る.こ の よ う に,頭 部 動 作 は 対 話 に お い て 大

き な 役 割 を 持 つ 非 言 語 情 報 と さ れ て い る.

2.2テ レ プ レ ゼ ン ス ロ ボ ッ ト

テ レ プ レゼ ン ス ロボ ッ トとは,遠 隔 地 に い る人 と擬 似 的 な 対 面 対 話/会 話 を 可 能 に す る ロ ボ ッ トで あ る.テ レプ レゼ ン ス ロ ボ ッ トは 様 々 な 利 用 用 途 で 利 用 可 能 で あ り,教 育 を 支 援 す る も の[8】,会 話1対話 を 支 援 す る も の[9】等 が あ る.ま た テ レ プ レゼ ン ス ロ ボ ッ トは,ヒ ュ ー マ ノ イ ド型 な ど の 人 型 を テ レプ レゼ ン ス ロ ボ ッ トと示 す も の も あれ ば,対 話 中 の 体 の 一 部 分 の テ レプ レゼ ン ス 向 上 を 目的 と した テ レプ レゼ ン ス ロ ボ ッ トも 存 在 す る.し た が っ て,本 研 究 で は 「テ レプ レゼ ン ス 向 上 を 目的 と した ロボ ッ ト」を テ レプ レゼ ン ス ロ ボ ッ トと定 義 す

る.遠 隔 対 話 を 支 援 す る た め の テ レプ レゼ ン ス ロボ ッ トの 既 存 研 究 を 以 下 に 示 す.

長 谷 川 らは,KHR・3Hvsと 呼 ば れ る頭 部,腕 部 と腰 部 に 自 由度 を もつ ヒ ュ ・一マ ノ イ ドロ ボ ッ トに 無 意 識 的 な 身 振 りを 表 出 させ る こ とが,対 話 中 の 発 話 衝 突 回 避 に 有 効 で あ る と確 認 した[10],し か し,こ の ロボ ッ トは 複 合 的 な 動 作 に よ り対 話 を 支 援 す る も の で あ り,ロ ボ ッ トで 頭 部 動 作 を伝 達 す る こ との 有 用 性 は示 せ て い な い.Adalgeirssonら は,MeBot6と 呼 ば れ る卓 上 型 サ イ ズ の ロ ボ ッ トを 開 発 した.こ の ロ ボ ッ トは,表 情,視 線 方 向,対 人 距 離, 身 振 りの 表 出 を 可 能 と して い る[11],MeBotの 身 振 りは,腕 と 同 じ機 構 の コ ン トロー ラ で 操 作 す る方 法 で 行 わ れ る.し か し,こ の 方 法 で は ロ ボ ッ ト操 作 時 に対 話 か ら意 識 が 外 れ,集

中 で き な い こ と が 考 え られ る.

ま た,テ レプ レゼ ン ス ロ ボ ッ トに は,カ メ ラ が ロ ボ ッ トの 頭 部 に装 着 され て い る も の も 存 在 す る[12].こ の よ うな ロ ボ ッ トが 頭 部 動 作 を した 際 に 起 こ る 画 面 の 揺 れ は 対 話 に 影 響 を 与 え る と考 え られ る,図2.1に 画 面 の 揺 れ に つ い て 示 す.本 研 究 で は,事 前 実 験 と して,画 面 の 揺 れ が 多 い ロ ボ ッ トと少 な い ロボ ッ トで 比 較 実 験 を 行 い,画 面 の 揺 れ の 影 響 を確 認 した

(4.2節),

更 に,上 記[10][11]を 含 む 多 くの テ レプ レゼ ン ス ロ ボ ッ トの 研 究 に 共 通 し て い る こ と は, 対 面 対 話 に 近 い 感 覚 の 遠 隔 対 話 を 目的 と して い る が,ロ ボ ッ トに よ る非 言 語 情 報 の伝 達 が 片 方 向 で 行 わ れ て い る こ とで あ る.こ れ は,双 方 向 に 非 言 語 情 報 を 伝 達 す る 対 面 対 話 と は 遠 い もの だ と考 え る(図22>.片 方 向 の 非 言 語 情 報 の 伝 達 は,プ レゼ ンテ ー シ ョ ン な ど 片 方 向 の 情 報 伝 達 の 場 面 あれ ば 有 用 で あ る と考 え られ る.し か し,テ レ ビ会 議 とい っ た 議 論 を行 う場,テ レ ビ電 話 と い っ た 会 話 をす る 場 で は イ ン タ ラ ク テ ィブ な 対 人 コ ミ ュ ニ ケ ー シ ョ ン が 必 要 と な る.深 田 は[13】,対 人 コ ミ ュ ニ ケ ー シ ョン(二 者 間 あ る い は 少 人 数 間 の 情 報 交 換 過 程)の 本 質 的 特 徴 に 双 方 向 的 過 程 を 挙 げ て い る,

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6MeBotihttp:〃robotic

.media.mit.edu/portfoliofmeboV1(最 終 ア ク セ ス2018/01>

した が っ て 本 研 究 で は,テ レ プ レゼ ン ス ロ ボ ッ トを 用 い て 双 方 向 に 非 言 語 情 報 で あ る 頭 部 動 作 を伝 達 す る シ ステ ム を 構 築 す る,更 に,画 面 の揺 れ を 減 少 させ る た め に 伝 達 動 作 を 減 少 した,聞 き 手 の 頷 き の み を伝 達 す るテ レ プ レゼ ン ス ロ ボ ッ トを 開 発 し,そ の 有 用 性 を 示 す.

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頭 部 動 作 e.9.頷 き)

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カ メ ラ

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頭部動作

藁 桝

ロボットの 頭 部 動 作 に伴 いカメラが 動 いてし まうため,画 面 の揺 れ が 発 生 す る

図2.1画 面 の 揺 れ

"'ヴ

畠

鞘8

非 言 語.

1.・

対面対話 既 存 の テ レプ レゼ ンス ロボ ッ ト

図2.2非 言 語 情 報 の伝 達 の違 い

第3章

テ レプ レゼ ン ス ロ ボ ッ トを用 い た 双 方 向 の頭 部 動 作 伝 達 シ ス テ ム

本 研 究 の シ ス テ ム は,対 話 す る 両 話 者 の 前 に 設 置 した テ レプ レゼ ン ス ロ ボ ッ ト2台 で 構 成 され る.図3ユ に そ の イ メ ー ジ を 示 す.テ レプ レゼ ン ス ロ ボ ッ ト2台 が 相 手 の 頭 部 動 作 を 伝 達 す る こ とで 双 方 向 の 動 作 伝 達 が 可 能 と な る,こ こで は,本 研 究 の シ ス テ ム に 必 要 な3.1

テ レプ レゼ ン ス ロ ボ ッ ト,3.2シ ス テ ム の構 成3.3頭 部 動 作 の伝 達 に つ い て 述 べ る,

3.3節 頭 部 動 作 の 伝 達

32節 システ ム構 成

図3.1シ ス テ ム の イ メ ー ジ

3.1本 研 究 の テ レ プ レゼ ン ス ロ ボ ッ ト

本 研 究 の テ レ プ レ ゼ ン ス ロ ボ ッ トは,タ ブ レ ッ トでSkype7を 使 用 し 話 者 の 表 情 と 音 声 を 対 話 相 手 に 伝 達 す る だ け で な く,Kinectv28で 取 得 で き る 頭 部 座 標 を 対 話 相 手 の テ レ プ レ ゼ ン ス ロ ボ ッ トへ 送 る こ と で 頭 部 動 作 の 伝 達 も 可 能 に す る.図3.2に テ レ プ レ ゼ ン ス ロ ボ ッ ト の 利 用 風 景 を 示 す,

テ レ プ レ ゼ ン ス ロ ボ ッ トは,Kubigと 呼 ば れ る パ ン チ ル ト機 能 を も つ ロ ボ ッ ト と ア ン ド ロ イ ドタ ブ レ ッ ト,そ し てKinectv2で 構 成 さ れ る,図3,3と 図3.4に テ レ プ レ ゼ ン ス ロ ボ ッ トの 構 成 機 器 と テ レ プ レゼ ン ス ロ ボ ッ トを 示 す.Kubiは,RevolveRobotics社 が 開 発 し た タ ブ レ ッ トス タ ン ドで あ り ロ ボ ッ トで あ る,こ の ロ ボ ッ トは タ ブ レ ッ ト とBluetooth通 信 で 繋 が り,動 作 指 令 を 送 る こ と で 操 作 が 可 能 で あ る.ア ン ド ロ イ ドタ ブ レ ッ ト は,ス マ ー ト フ ォ ン と し て も 利 用 可 能 で あ る,現 在 の 遠 隔 対 話 に お け る 非 言 語 情 報 の 不 十 分 さ は デ ィ ス プ レ イ の 大 き さ が 影 響 し て い る と 考 え ら れ て い る[141.一 方 で ス マ ー トフ ォ ン や タ ブ レ ッ ト は 生 活 か ら ビ ジ ネ ス 場 面 に お い て 普 及 が 広 が っ て い る[15】,し た が っ て,多 領 域 で の 使 用 や 利 便 性 も 考 慮 し,本 研 究 で は7イ ン チ サ イ ズ の ア ン ド ロ イ ドタ ブ レ ッ トを 用 い た.Kinect v2は,Microsoft社 に よ っ て 開 発 され た 設 置 型 セ ン サ ー デ バ イ ス で あ る,赤 外 線 に よ り 骨 格 や 顔 情 報 な ど の 取 得 が 可 能 で あ る.図3.5と 図3.6にKinectv2に よ る 座 標 取 得 画 面 と 取 得 デ ー タ を 示 す.

謝'欝'

ノ ^殉

甑

図3.2利 用 風 景

7Skype[https:〃wwvΨ

.skype.com/ja/l(最 終 ア ク セ ス2018/01) 8Kinectv21https:〃support

.xbox.comtja‑JPtxbox‑on‑windows/accessoriestkinect‑for‑windows‑v2‑setupl (最 終 ア ク セ ス2018/01)

9Kubi[https=〃www

.revoiverobetics,cQm/}(最 終 ア ク セ ス2018/Ol)

タ ブ レ ッ ト (7イ ン チ サ ィ ズ)

一 、 _し ・』 、_が

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Kubi

図3.3構 成 機 器

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Kubi

。 頭 部 動 作

図3.4テ レ プ レ ゼ ン ス ロ ボ ッ ト

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図3.5座 標 の 取 得

白 勲 一〇.1]349 一⑪.ユユ352 胃o.11345

‑O 、11352

」o.11361

‑O.11363

‑e.ユ1363

‑O,113s5

‑O、1137

‑o.1137

‑o .=L工377

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⑪.794S22 0.7955113

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0、79fi32 0.796409

⑪.796523

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⑪.〔】046了2

⑪.⑪e55」2 0.OO5927 0.⑪06439 0.006594 0r{〕06773 0、⑪07⑪ 〔〕7

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⑪、032723 0.〔}32712 0.032719 0.032'i3'7 G,03275B

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〔〕.1,S7141 0、'187136 0ユ87071

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⑪.「T63186

⑪.了{ラ3342 {〕.763373 0、7632邑2 0.763〔 〕57 0、762gss o、762ア85 0、76271E…

⑪.762673

⑪、76266 0.ア{}2644 0.'ノ626L}'8 0.ア62169

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‑O.ユL5'19]L LO,13] ̲91

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図3.6出 力 され た座 標

,1諺zヒ ゴウ ・ブ ーO.02王94⑪.723SS

‑o .02ユ9∈}o,723896

‑Or⑪21970.723go2

‑O .⑪21{}90.723904

‑O,022020.7239

‑O.022030.723呂94 一⑪、022040、723s7

‑o.022040、723s66

‑o.022040723866 L⑪、02204〔1.723s67

‑o .02=〜040.723呂{ヨs

‑0 .022040.'123SS8

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3.2シ ス テ ム 構 成

本 研 究 の シ ス テ ム は,対 話 す る両 者 の 前 に3.1で 紹 介 した テ レプ レゼ ン ス ロボ ッ トを 設 置 し,そ の ロボ ッ トが 動 作 す る こ とで 双 方 向 の 頭 部 動 作 の伝 達 を 可 能 にす る,シ ス テ ム 構 成 を 図3.7に 示 す.図3.7内 の 矢 印 は情 報 伝 達 の 流 れ を 示 し,参 加 者Xの 情 報 が 参 加 者Yの 前 に 設 置 され た ロ ボ ッ トへ,参 加 者Yの 情 報 が参 加 者Xの 前 に設 置 され た ロ ボ ッ トへ 伝 達 さ れ,双 方 の ロ ボ ッ トが 動 作 す る こ と で イ ン タ ラ ク テ ィ ブ な頭 部 動 作 の 伝 達 が 可 能 とな っ て い る,双 方 向 に 非 言 語 情 報 を伝 達 す る テ レプ レゼ ン ス ロボ ッ トに お い て,Nakanishiら[16]

は,1対1の ビデ オ 会 議 に お い て ビデ オ 映 像 と共 に 遠 隔 握 手 を双 方 向 で 行 う こ とで,単 方 向 よ り も ソー シ ャ ル テ レプ レ ゼ ン ス が 向 上 す る だ け で な く親 近 感 も 向 上 す る こ と を確 認 して い る.ま た,岡 本 ら[171は,遠 隔 授 業 に お い て 双 方 向 テ レプ レゼ ン ス ロボ ッ トを 用 い た ハ イ タ ッチ を行 う こ とで,親 近 感 の 向 上 と交 流 の 促 進 を確 認 して い る.上 記 の よ うに,双 方 向 に 動 作 を 伝 達 す る こ とは親 近 感 向 上 な どの 効 果 が あ る と考 え られ る.

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〆 ＼

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図3.7シ ス テ ム 構 成

3.3頭 部 動 作 の 伝 達

本 研 究 で は,ロ ボ ッ トに伝 達 す る非 言 語 情 報 を 頭 部 動 作 と し,テ レ プ レゼ ン ス ロ ボ ッ トを 用 い て 頭 部 の 微 小 な 動 作 だ け で な く,頷 き を 含 む 頭 部 動 作 の 伝 達 を 可 能 に した.頭 部 動 作 の 伝 達 は,Kinectv2で 取 得 で き る 頭 部 座 標 を 対 話 相 手 の 前 に 設 置 した テ レ プ レゼ ン ス ロ ボ ッ トへ 伝 達 す る こ とで 行 っ た,し か し,頷 き に お い て は 他 の 動 作 と比 較 をす る と,座 標 移 動 距 離 が 大 き く,速 度 が 速 い た め 単 に 座 標 を 送 るだ け で は,ロ ボ ッ トの動 作 が ぎ こ ち な くな り伝 達 が 困 難 で あ っ た,そ こ で,Kinectv2で 取 得 した 頭 部 座 標 を伝 達 させ る の で な く,頷 き を 認 識 した 際 に 信 号 を 送 り,ロ ボ ッ トが 予 め 決 め られ た 動 作 をす る こ とで,頷 き を 可 能 と し た, 3.3.1に 微 小 な 頭 部 動 作 の 伝 達 そ して3.3.2に 頷 き の 伝 達 に つ い て 説 明 す る.

3.3.1微 小 な 頭 部 動 作 の 伝 達

本 研 究 で は,テ レプ レゼ ン ス を 向 上 させ る た め に,Kinectv2を 用 い て ロボ ッ トへ 微 小 な 頭 部 動 作 の 伝 達 を 行 っ た.Kinectv2は 高 性 能 な 装 置 で あ る た め,微 細 な 身 体 の 揺 れ な ど も検 出 す る こ とが で き る,そ の た め,微 小 な 頭 部 動 作 の 取 得 に は,身 体 の 揺 れ との 区 別 をす る 必 要 が あ っ た.図3.8に 体 の揺 れ と微 小 な頭 部 動 作 を示 し,図3.9に 微 小 な頭 部 動 作 の 特 徴 的 な 座 標 移 動 を 示 す,図3.9に あ る よ うに,微 小 な頭 部 動 作 と身 体 の 揺 れ の 座 標 移 動 は あ ま り差 が 見 られ な い.し か し,微 小 な頭 部 動 作 は 身 体 の 揺 れ よ り も座 標 移 動 の 速 度 が 速 い こ と が 分 か っ た,し た が っ て,微 小 な頭 部 動 作 の 取 得 はKinectv2で 取 得 で き る 座 標 のt‑1とtの 値 が 大 き く な っ た 際 に そ の座 標 を 微 小 な頭 部 動 作 と して 取 得 した.

ロ ボ ッ トは,上 記 の よ うにKinectv2で 取 得 した座 標 を 用 い て 頭 部 動 作 を対 話 者 に 伝 達 す る.本 研 究 で は,ロ ボ ッ トにそ の ま ま座 標 を 送 信 す る こ とは,画 面 に 映 っ て い る 対 話 者 が 見 切 れ て しま うこ とが 分 か っ た.そ こ で,ロ ボ ッ トの 動 作 範 囲 に 制 限 を 設 け,対 話 者 が 見 切 れ な い 範 囲 で ロ ボ ッ トは頭 部 動 作 を行 う もの と した,

身 体 の 揺 れ

竹、

図3.8身 体 の揺 れ と微 小 な頭 部 動 作

微 小 な頭部動作

へ 頷き

婁 襯

微小 な頭部動作

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1

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図

3.3.2頷 き の 伝 達

頷 き を伝 達 す るた め に は,頷 き を認 識 す る必 要 が あ る.そ こ で 頷 き の 認 識 に は,Kinectv2 で 安 定 して 観 測 で き,頷 き の 特 徴 が 大 き くみ られ た 鼻 の 頭 の位 置 座 標 を用 い た.頷 き は,顔 が 下 方 に移 動 し,移 動 が 微 小 に な り(ほ ぼ 停 止 〉,顔 が 上 方 に 移 動 す る 一 連 の 移 動 特 徴 が あ

り,更 に そ の 際 の 顔 の 移 動 は 通 常 の 頭 部 動 作 よ り も 早 い 速 度 で 行 わ れ る.し た が っ て, Kineetv2で 観 測 す る 鼻 の 位 置 座 標 に お い て,急 な 下 方 向 へ の 大 き な 座 標 移 動(時 間 七と 七・

1の フ レー ム 問 に お け る 下方 へ の 大 き な座 標 移 動)+微 小 な 移 動+急 な 上 方 向 へ の 大 き な 座 標 移 動(時 間tとt・1の フ レー ム 間 に お け る上 方 へ の 大 き な 座 標 移 動)の 一 連 した 移 動 が 確 認 で き た 際 に,そ れ を頷 き と認 識 した,図3.10に 頷 き の 特 徴 的 な座 標 移 動 を示 す.

ロ ボ ッ トは,上 記 に よ り頷 き を認 識 した 際 に 頷 き信 号 を 取 得 す る こ とで,対 話 者 に頷 き を 伝 達 す る.頷 き の 伝 達 は,3.3.1の 微 小 な 頭 部 動 作 の伝 達 と は 異 な り,ロ ボ ッ トが 頷 き 信 号 を取 得 した 際 に,予 め 決 め られ た 頷 き 動 作 をす る こ と で 実 現 した.ま た,そ の 頷 き 動 作 の 大 き さ と速 さ は,対 話 者 が 頷 き を 感 じ られ る こ とを 重 視 した.し た が っ て 頷 き の 大 き さ は,画 面 に 映 る対 話 者 が 見 切 れ な い 範 囲 で 大 き く動 作 させ,頷 き の 速 さ は,人 の頭 部 動 作 の 速 度 に 近 づ け るた め,違 和 感 を 感 じな い 範 囲 で 可 能 な 限 り速 く動 作 させ た.図3.11に 頷 き 動 作 時 の ロ ボ ッ トを示 す,

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図3.10頷 き の特 徴 的 な座 標 移 動

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図3.11頷 き 動 作 時 の ロ ボ ッ ト

第4章

聞 き 手 の 頷 き の み を 伝 達 す る テ レ プ レ ゼ ン ス ロ ボ ッ ト

本 研 究 で は,対 話 を 円 滑 に す る た め の 頭 部 動 作 を伝 達 す る テ レ プ レゼ ン ス ロ ボ ッ トを 開 発 す る た め,3章 の シ ス テ ム を 用 い て ロ ボ ッ トに 全 て の頭 部 動 作 の伝 達 を試 み た,し か し, ロボ ッ トへ 全 て の 頭 部 動 作 を 伝 達 す る こ とは 画 面 の 揺 れ を 引 き 起 こ し対 話 者 が 相 手 の 顔 を 確 認 す る こ と,ア イ コ ン タ ク トを 困 難 に させ る こ とが 分 か っ た.そ こで,ロ ボ ッ トへ 伝 達 す る 情 報 量 を 削 減 す る こ と を考 え た,多 く の研 究 で は 一 部 の 非 言 語 情 報 を ロ ボ ッ トに よ り表 出す る こ とで,テ レプ レゼ ンス の 向 上 を 実 現 して い る[16】[18],こ れ よ り本 研 究 で は,伝 達 情 報 量 削 減 に よ り画 面 の揺 れ を減 らす だ け で な く,重 要 な頭 部 動 作 で あ る 聞 き 手 の 頷 き の み を伝 達 す る テ レプ レゼ ン ス ロボ ッ トを 開 発 す る.こ こ で は,4.1頭 部 動 作 の 選 定,42聞 き 手 の頷 き の み を伝 達 す る こ との 有 用 性 を 示 す 事 前 実 験,そ して43聞 き 手 の 頷 き の み を 伝 達 す るテ レ プ レゼ ン ス ロボ ッ トの 開 発 に つ い て 述 べ る.

4.1頭 部 動 作 の 選 定

頭 部 動 作 の 選 定 に お い て,頭 部 ジ ェ ス チ ャ に 着 目 した.頭 部 ジ ェ.スチ ャ と は,単 独 で 情 報 を 伝 達 す る だ け で な く,音 声 情 報 を補 完 す る 重 要 な 情 報 伝 達 手 段 で あ り,音 声 情 報 の み で は 困 難 な 意 図 や 心 境 な ど も 汲 み 取 る こ とが で き る[19】.表4.1に,各 研 究 者 が 示 す 頭 部 ジ ェ ス チ ャ を 示 す,

表4.1頭 部 ジ ェ ス チ ャ

概究者名 頭 部 ジ ェ ス チ ヤ

田 中[1gl 頷 き ・首 振 り ・首 か し げ

八Kap。 。r[20] 1ヨeadnod・Headshake

呉[21]

は い ・い い え ・疑 問 ・注 視 ・驚 き 首 を 回 す(リ ラ ッ ク ス ・四 方 向 指 示)

本 研 究 で は,こ れ ら と事 前 実 験 の 動 画 を 参 考 に,頷 き を ロボ ッ トへ 伝 達 す る頭 部 動 作 と選 定 した.し か し,本 研 究 で は3章 で 紹 介 した シ ス テ ム を 用 い,双 方 の ロボ ッ トが 動 作 を す る た め,話 し手 も 聞 き 手 と同 様 に頷 き を 行 う[22]際 に 同 時 に 頷 き が発 生 す る 場 合 が あ る.そ の 場 合,対 話 して い る 両 者 は お 互 い の 顔 を 見 る こ とが 困 難 と な る,し た が っ て 本 研 究 で は,円 滑 な コ ミ ュニ ケ ー シ ョ ン に 重 要 な 役 割 と され る 「聞 き 手 の 頷 き 」に 着 目 し ロ ボ ッ トへ 伝 達 す る.

聞 き 手 の 頷 き は,ノ ンバ ー・バ ル コ ミュ ニ ケ ー シ ョン の 典 型 的 な 調 整 子 で あ り,会 話 の 流 れ を 制 御 す る と され て い る[23],更 に,川 名 ら は,話 し手 は 相 槌 や 頷 き の あ る聞 き 手 に感 情 的 ・ 社 交 的 魅 力 を感 じて 好 意 を も つ と し て い る[24].