身体活用インターフェイス : パラサイトヒューマンの研究(身体の実験科学,2004年度 第2回フォーラム)

The Japanese Psychonomic Society

NII-Electronic Library Service The 　Japanese 　Psyohonomio 　Sooiety

7

’

he　faPanese　Journat　o

．

广Ps

．

vchcmomic

’

s（tience

20D5

，

　VoL　24

，

　No

．

1

，

100

−

LO6

講 演 論 文

身体 活

用

イ

ン

_タ

ー

フ ェ

イ

ス

パ _{ラ サ イ トヒ}ュ

ー

マ ン の

_研究

一

前

　

田

　

太

　郎

NTT

コ ミ

ュ

ニ ケ

ー

シ ョ ソ科 学 基 礎 研 究 所

Human

　

body

　

use

　

interface

一

_The

_{study 　of}

_parasitic



_humanoid

一

Taro

　

MAEDA

NTT 　Communication 　Science_{ムaboratories} ＊

　 　The　Parasitic　Humanoid _（

PII

_｝

is

　a　wearable 　robot 　for　modeling 　of　nonverbal 　human 　bchavior

，

The

　

PIIcan

　

be

　also　one 　of　the　bcst　mcdia 　as　behaviく〕ral　interface　because　the　PH　has　theadvarltage

of　embodiment 　and 　adaptation

．

　In　this　report

，

　we 　refcr 　to　the　usage 　of　wearable 　robotics 　as

behavi〔，ral　interface

．

　Thc　PH　assists　the　wearer 　with 　not 　_power　

but

　behavioral　indllction

．

　The

behavioral　inductic）n　is　

driven

　by　sensory 　stimulus 　synchronous 　to　the　behavior

．

　The　stimuli 　are

designed

　tQ　

induce

　entailment 　cyclic 　motions ほnconsciously 　and 　t〔〕c〔｝rrect 　one

−

sh〔｝t　motions

consciQusly

．

　Thc　concept 　of　PH　is　very 　effectivc 　as　

the

　

design

　phnosophy 　

in

　the　

interface

　that　uses

the　human 　body　rcsources

，

Key

　words ：wearab ！e

，

　nonverbal 　

interface

，

　behavior

，

　induction

，

　hurnanoid

．

1．

　 は じ めに 　 情 報 化 社 会が我々 の生 活に も た ら し た もの は

，

　

．

・

見 す る と便 利さ

・

快 適さを象 徴してい る

．

し か し

，

その実態 と して

，

我々 はよ り多 くの_{情 報}を流 し込ま れ

，

よ り多く の_半「_」断

・

_{応 答}を強い られて いる

．

結 局の ところ従 来の_情 報 化 技 術は情 報の入り口を 広 げて判 断の 材

．

_{料 を増}や す ば か りで， その 判断 と実 行まで はサポ

ー

トして は くれず

，

増 加し た情 赧の量 とス ピ

ー

ド にユ

ー

ザ

ー

_{の意 識や注 意}へ の負 荷は増え る

一

方である

，

人が情 報を使う は ず が

一

人 が情 報に使わ れ ている」時代

．

結果と して現代人は忙し い

．

最新の_{情 報}機器 を増や す よ り

，

も う　

・

っ 体が欲しい

，

とは誰 し も が 思 うことで ある

．

そ こ で 『分 身』の創り方 を

．

考え た ときに

，

まず 期 待され るのは近 年 注 目 を集める 人型ロ ボ ッ ト技術であ る が

，

確 かに人間の生活空間に入 り込ん でその_活動を支 援 する た めの_試みは多 くなされて ＊ _NTT

　Communicatien 　Science　Laboratories

，

3

−

1

　Morinosato

，

　

Wakanliya，

　

Atsugi

　243

−

0198

いるもの の

，

想 定されている応 用は あくまで_手足の延 長 と しての _機能であ る

．

し か もユ

ー

ザ

ー

_の手を_煩わ_{せ る こ} と なくそ の行 動を支 援 する活 動がで きるか と いえ ば

，

そ の段 階か らは ほど遠 く

，

む しろ多くの 認識 。判 断_と行 動 の選択はユ

ー

ザ

ー

の 負担と な る た め

，

ロ ボ ッ トが人 間を 手伝う とい う よ りこれ ま た人 間がロ _ボッ トを手伝っ て い る状 況が多いのが現 行 技 術の実 態であ ると嘗え る

．

身 体 よ りも意 識へ の負 荷の大きい この _{状 況}で欲 しい 『分 身 」 とは

，

面 倒 を 見な け れ ばい けな い

1

・

や足で は な くて

，

面 倒を分か ち合う 眼や頭の ほ う で ある

．

全て とは言わ ない が

，

定 番の判 断や定 番の行 動 を肩 代わ りしてこな して く れ る 眼 と 頭が あ れ ば

，

意 識や 注 意 の _{負 荷}を ドげ たり

，

もっ と他の必_要なこ とに割け る よ_うにな る は_ずだ

_．

こ ん な 『分 身 』を創るには ど う し た ら良いだ ろう ？ こ れ は『 分の行 動パ タ

ー

ンの コ ピ

ー

を ど う や っ て取る か とい う問 題に なっ てくる

．

こ の た めのデバ _{イス と して我々 が提 案} す るの が身体行動を支 援 して く れる共 生 体とし て の ウェ ア ラブル ロ ボッ ト

，

　パ ラ サ イ ト ヒュ

ー

マ ン　（

“

Parasitic

Humanoid

＝

PH

’

_りである

．

Copyrigllt　2005

．

　The　

J

とLparlese 　Psychonomic　SQciety

．

　All　rights　reserved

．

前田：身 体 活用 イン タ

ー

フ

．

・

イス 101 験 鈿 轍岡 閣 崗 鴫 鰤 嫐   榊 覇 蝋 舳

Figure　1

．

　

Composition

　of　PH 　and 　acquisition 　_process 　of　

behavior

　mode1

，

　 近 年

，

計 算 機の_{小 型 化}

・

_{高 機 能 化}に伴

っ

てウェ ア ラ ブ ル コ ン ピュ

ー

テ ィ ン グの研 究が開 始されて い る

，

こ の 技 術 は 利 用 者に と

っ

て携 帯 して い る とい う存在を気にせ ず に済む利 便 性は ある もの の

，

そ の目的 意 識は通 常の 計 算 機 端 末を身にっ けて 持ち歩くと い うモ バ イル コ ンピJ

一

テ ィ ング の域を脱して い ない

．

こ の ため

，

_従来の文字

・

映像とい っ た言語的情報を 入出力で き る ウェ ア ラブル デ バ _{イ スの開 発がそ の主流と な} っ て い る

，

し か し

，

ウェ ア ラブルデバ _{イ ス の構 成は人 間の身 体 性に基づい た情報 を} 扱う とい う観 点か ら見れば 本 来 的に最適な構成であ り

，

この_{利 点}を 生 か し た イン タ

ー

フ ェ イ スを技 術を研 究

・

開 発 することで

，

従 来 的 な 言語 情 報に よらない身 体 性 を利 用 した非 言語 イ ンタ

ー

フ

ェ

イス技術を 確立す るこ と がで き る

．

この観点か ら ウ

ェ

ア ラブル _{技 術}とロ ボテ ィ クスを 融 合さ せ た ウ ェ ア ラブル ロ ボ テ ィクスの試み が な さ れ始 め て い る

．

しか し

，

これ らの多 く はい ま だに パ ワ

ー

ド ス

ー

ッ に代 表さ れ る装 着 型 力 増 大シ ステ ム や

VR

の 力 覚提示 系の ウ ェ ア ラブル化な どに端を発する ものが 主流 で あ り運 動 系

・

力 覚 系に特 化 してい る

．一

方で少 数なが ら感 覚 系の ロ ポ ティ クス と して主にモバ _{イル視 点か らの} 外 界セ ンサ系によ る移 動ロ _ボ ッ ト技 術を適 用 する試みな ど が な さ れて い るが

，

いずれの研 究 も人 間に装 着 する た め の 工夫と い う要 素 技 術 的な 問 題解決の段 階に と ど ま

っ

てお り， 人間の 形態や機能を積 極 的に研究

・

利 用 する と い う観 点に欠けて い た

．

本 研 究で提 唱 する PH は ウ ェ ア ラブノレ_{技 術}に よ っ て全身に装 着さ れ た セ ンサ群が

，

装着 者の感 覚

一

運 動 過 程に おいて装 着 者 自身と同

一

一

視点か ら の計 測 を可能と す ることに着 目し

，

これに軽量

・

小 出 力 のア ク チ

ュ

エ

ー

_{タを 加 える}ことで人 間に装 着されたまま 安 全に稼 働 する人 間 類 似 型ロ ボ ッ トシ ス テムを構 成 する もので あ る

．

PH は 人間の_{非 言 語 的（}nonverbal ）な知 覚

一

行動モ デル を獲 得し

、

これ を もっ て人 間の行 動を支 援 す ることを 目 的とする

．

本 研 究の効果 と して は人 間 機 能の 工学 的解明とい う臼然科学的な基 礎 研 究に_寄与 する側 面 に加 えて

，

同技 術の 工 学 的応用と して_， こ う した_新しい 設 計 思 想に よる適 応 型

．

マ ンマ シ ン インタ

ー

7

」

．

イスと し て の利用の側 面 において 大 き な 成 果 と将 来 性が期 待され る

．

2 ．

パ _{ラ サ イ ト}ヒュ

ー

マ ンの実 装 　

2．

1

パ ラ サ イ ト ヒュ

ー

マ ンの構 成 概 念 　本研究で提 唱する PH は ウ ェ ア ラ ブ ル コ ンピ

ュー

テ ィ ングの技 術 を用いて製 作さ れ る

，

オペ レ

ー

タに_着込 ま れ る形で装 着さ れ るその感 覚系は 運動 覚

・

視 覚

・

聴 覚

・

触 覚 な ど

，

人間のサ ブセ ッ トと なる知 覚 情 報を人 間と同 様 の次 元 数

。

スケ

ー

ル で外 界 情 報 を獲得し

，

自ら動くこ と が で きな い代わ りに人 間 とい う機 能 単位の 入出 力に追随 してその入出 力 関 係を記 録

・

学 習し

，

これに適 応 した入 力

・

行 動 要 求を もっ て

，

装 着 者の行 動を補 完 するよ うな

一

_{種の共 生 関 係を作り出 す}

_．

_{これ は あ る種の} 寄生 型の人

1

／生命の よ う に作用す るシ ス テム であ る

．

Figure

　1_左に その_最 も単純な構 成 と なる第 1世 代 PH の概 念 図を示 す

．

用い て い る実 装 技 術

・

セ ンサ技術とい

っ

た各 要 素 技 術 自体は既 存の普及技 術であ り

，

その _{構成 自体}は ご くシ ンプル な もの であ る

．

同 装 置の狙い は同 次 元

・

同スケ

ー

ル の セ ンサ と効 果 器 を 持 ち

，

同 構 造

・

同 空 間 配 置か ら得 られ た情 報の 統 合機 能によっ て

，

人間の情 報処 理 上の行 動 原理の_第

一

次_{近 似}と しての モデルを_得ることで あ_り

_，

人間の行動解析におい て

，

シ ミュ レ

ー

ショ ンや特 定 局 面 で の

一

時 的な行 動 記 録では特 定しに くい_環境との _{複 雑}な イン タ ラ クシ ョ ンを恃っ た取 得情報や対応 する行 動を

，

装 着者と 同

一

視点で常 時 計 測し続ける ことで

，

人 間の身 体 的な構 造に起 因 するス キル_{や行 動}ロ ジッ クを解析す る

一

_助とする

_．

_{こ のモ デル獲 得 過 程 を}

_Figure

_l右に 示す

，

The Japanese Psychonomic Society

NII-Electronic Library Service The 　Japanese 　Psyohonomio 　Sooiety

102 基 礎 心理_{学研 究　第}

24

_巻　第 1 号 PH は人 間に装 着さ れ ること で人間と同相の感 覚 情 報と 連 動 情 報 を 得るこ と がで き

，

こ の_{情 報}を元に以 下の 2っ の 段 階 を 経 て人間の行 動モ デル を獲 得する こ と を目 指 す

．

　 1｝ PH が内 部に持っ _行動モ デル が 学 習前の_状態の _場 　　 　合

，

直前まで の_{感 覚}

一

_{行 動 履 歴}と現 在 状 態か らモ 　 　 　デル を用いて次の行 動を予 測し

，

そ の正 誤に基づ 　　 　い て 内部モ デル の修正 を繰り返す （Flgure　1_{右 実} 　　 　線 ）

．

こ の段 階の

PH

は受 動的に情 報を 観測 し予 　 　 　 測 と修 正 を繰り返 す

．

　

2

）上記 予 測モ デル が ト分な予 測 性 を持っ に至っ た時 　　 　点で

，

PH は そ の

r

・

測に外れ た装 着者の運動に対 　　 　して直 接 的に自 分の 運 動 出 力 を も

っ

て異を 唱え る 　　 　こ と を始め る（

Figure

　l_{右 点 線 ）}

．

こ の とき

，

装 着 　　 　 者がそ の_出力を妥 当だ と判 断 すれ ば そ れに従い

，

　　 　そ うで ないとすれば行 動を修正 しない

．

こ の _新た 　　 　な行 動 結 果を も とに

PH

も ま た内 部モ デ ルの修 正 　 　 　の有 無 を決定 する

．

こう して人 間とPH 双 方に お 　　 　い て行 動の_{内 部}モ デル _{を修 正}

・

_整理すること を繰 　 　 　 り返 す 共 生 系 を 確 立 する

，

同 段 階におい て PH と 　　 　装 着者の _間に は あ る種の_{非 言語}コ ミュ ＝ ケ

ー

シ ョ 　 　 　 ンが確立 さ れ ること に なり

，

装 着 者が この共 生 的 　 　 　なプ ロ セ ス に馴 染ん で い くこ と に よ

っ

て PH によ 　　 　る行 動 攴援の様 式が身体学 習 的に獲 得さ れて い く 　 　 　こ とにな る

，

　2

．

2　運動 誘 導によ る行 動 支 援イ ンタ

ー

7 エ イス 　こ の段 階で鍵と な るのが 運 動 誘 導に よ る行 動支援とい う考

’

え方で あ る

．

従 来

，

「人 間の _{行 動}を決 定する要 因は当 人の _自由 意 志に よ る もの でありこ の変 更は個々 の人 格の 意 志決定

・

判 断によっ て のみ可 能で ある 」とい う思 想が 主流である

．

しか しな が らこ の結果， 先述 し た よ う な意 識へ の判 断 負 荷 を 過剰に して し ま う形でイ ンタ

ー

フ ェ イ ス技 術が発展 す る とい う結 果を招い たとい え る

．

これ に 対して心 理物理学の近 年の知 見に よ れ ば

，

実際の人 間の 情 報 処理系において知 覚か ら行 動に至る情報処 理の プ ロ セ ス の 中で は

，

意 識 上の _言語的な判 断 処理 を要 求さ れ る デ

ー

タフ ロ

ー

_以上に

，

_{意 識}

．

ドにおい て半 自動 的に非 言語 的な情 報が処理される デ

ー

タフ ロ

ー

_{が大き な 役 割 を 果 た} し て い る こ と が示唆さ れて い る

．

_{強 制 的}な_{意 志}や_{行 動}へ の介 人では な く

，

感覚 入力に働き か け るこ とに よっ て

，

この 意識 ドで機 能する処理系を介して利用

．

者の行 動を自 然に誘 導 することを 狙 うのが運 動 誘 導の_考え方で あ る

，

PH は身 体 性 を 利用 し た計測 とモ デル _化を行うことで そ の_{情 報}を兀 に こう し た非 言語 的な装 着 者の行 動 を 予 測 し 誘 導す る行 動 支 援イン タ

ー

フェ イス として機 能 する

．

従 来

，

ウ ェ ア ラ ブルコ ン ピ

ュー

ティ ン _グの観 点からの行 動 支 援イ ンタ

ー

フ

ェ

イス は小型 HMD や音 声 指 示を 用い た 言 語 的〔verball な于段に限られて お り， 人 間の言語 理解 を介して い る点で

，

身 体 行 動 を実 行 中の_{装 着 者}に と

っ

て は注 意を分 散 する負担が大きい上 に

，

装 着 型の利 点で あ る身体性 を 全く と いっ てよいほ ど利 用 して いな かっ た

．

PH

で は身体 性を利 用した運 動 誘 導の考え方によっ て

，

nonverbal で よ り直 観的な行 動攴援イ ンタ

ー

フ ェ イス と して 機 能 すること が 可能で ある

，

　

運動誘導は_{機 能 的 電 気 刺 激 （}FES ）な ど に代表さ れ る よ う な運 動 目体へ の直 接 介 入で は な く

，

感 覚に対す る誘 導 刺 激の付 与に よ る感覚

一

運動サ イ クルへ の干 渉をそ の 基 礎とする

．

その _形態 は意 識へ の_{関 与}の_{仕 方}によっ て

，

以下の

2

つ _{に分 類さ れ る}

，

　 1） 歩 行や船 漕ぎ

，

指 揮 動 作な ど

，

反復する周 期 運 動 　　　において は意 識 下 刺激を利用し た運 動 誘 導が有 効 　　　であ る

，一

般に長 時 間 継 続 する運 動は こうし た周 　　　期 運 動が主 体で ある

．

これは同時に他の _動作や活 　　　動を並 行 して 行うこ とが 必 要と さ れ る動 作が多 　 　 　 く

，

こ の た め運 動 自 体 に は 意識 的に注意を割く こ 　 　 　 と な く その反 復 運 動を行 使し続 けら れ ること が必 　　　 須である

．

こ の場 合

，

誘 導 刺 激も ま た 注 意 を ひ く 　　　こ と なくこ の感覚

一

運 動プ ロ セス に作 用 するこ と 　　　が要 求さ れ る

．

このため

_，

_{継 続 的}な周 期 刺 激に よ 　　　る 引 き 込 み な ど を用い た半 無 意 識 的な運動誘導手 　　　段がこの _{適 用}とな る

．

また

，

こ の場 合に期 待さ れ 　　　る効 果は誘 導 開 始によ る即 時 的な もの で は なく次 　　　周 期以降に位相や周 期の_{変 化 を実 現 する と}い うの 　 　 　が誘 導 戦 略と なる

，

　 2）

一

方

，

周 期 運 動に対し て リ

ー

チ ングに代 表 さ れ る 　　　単 発の運 動に おい ては

，

連動 臼体が短 時 間の う ち 　　　に終 了 する た め

，

こ の場 合の誘 導は動 作 終∫直 後 　　　か動 作 中に効 果を現 す 即 時 的な もの で あ る 必要が 　　　ある

．

また

，

動 作 毛の注 意 も主と して その単 発 運 　　　動 臼体に向け られてい るた め に

，

対応体 部 位に関 　　　す る意 識上へ の_{運 動 教 示}がそ の適用 と な る

．

　

2．

3

　パ ラサ イ ト ヒュ

ー

マ ン の各 部 構 成 　PH は全身に装 着されて 機能す るセ ンサ系と運 動 誘 導 刺 激 系 を待 ち

，

これ ら が そ れ ぞ れ人間の感 覚 系

・

運 動 系 に相 当 する よ うに構成さ れる

．

こ の試 作3 弓機 と そ の各 部 構 成をFigure　2 に示 す

．

これら装 着 装置 系の_総重 量 は計算 機とバ ッ テ リを 除けば 中継 基 板や 配線を含めて も 500g 以下の 構成 と なっ て い る

．

これ らの デバ _{イ ス は} ウェ ア ラブル な実装のた めに小 型 軽 量 化 を 図るだけ で は な く

，

身体性にー つい た PH 特 有の要 素デバ _イスがい く N工 工

一

Eleotronio _Library

gti

il

mSi･Ptst,CMI-S-7.Ix

103

ww

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IM,dyss,

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･tew. I,l Figure 2

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eq

The Japanese Psychonomic Society

NII-Electronic Library Service The 　Japanese 　Psyohonomio 　Sooiety

104 基 礎 心 理学 研究　第 24 巻 　 第 1号 っ _{も提 案}

・

_{開 発さ れ}てい _る

．

_{以 ドに そ}の構 成 上

，

特に特 徴 的な デバ _{イス の実 装にっ い て説明 す る}

，

　

2，

3．

1 爪 センサ に よ る 指 行 動の計 測 　

PH

におい て採 用さ れ た爪セ ン サ は装 着 者の手 掌 部の 活 動を妨げる ことな く計 測を行うた めに 開発さ れ た セ ン サ で あ る

．

そ の特徴は セ ンサ が_指の_{腹 側}に

一

切 存 在せ ず

，

全て爪の上に装着さ れてい る点にある （

Figure

　2_右 側 ヒ2列 目）

．

原理的に は指 先 端の接 触や指の屈 曲に伴 う爪の色の分 布と変 化 を 爪 上か ら光 計測 す るもの であ り

，

これは爪 直 下の血 行の_分布を討

’

測 して い ることに_相 当する

．

こ の_{構 成}によ

っ

て装 着 者はセ ンサ の存 在 を 意 識 する こと なく通 常の行 動スキル に よっ て手 掌 部 動 作 を 行 うこ と がで き る

．

現段階で は ICA に よ る 解 析の結 果

，

指

1

本あ た り

3

組の フォ ト リフ レク タ を配し た状態で

，

簡 単な キ ャ リブレ

ー

シ ョ ン の み で指 先 端で の 3軸 接 触 力 ベ _{ク トル および} 指の曲げ角に関し て

3〜

4bit 程度の _有 効 分 解 能が得ら れ てい る

．

　2

．

32　意識上 運 動 誘 導デバ イ スニ_回転モ

ー

メ ン ト型 提 　 　m デバ _イス 　PH に お ける運 動 誘 導の ための感 覚入力と して は

，

そ の _{開 発 段 階}におい て _当

’

，

_振動モ

ー

タ

，

腱 反 射 利 用

，

回 転 モ

ー

メ ン ト提 示

，

電 気 刺 激な どの各 種 感 覚へ の刺 激 方 法 を試み て い る

．

Figure　2 に示 し た PH 試作 3 弓機の 実 装で は

，

電気 刺激と 回転モ

ー

メ ン ト刺 激を併 用 して い る

．

回転モ

ー

メ ン ト刺激の必要 性は

，

装 着 者 臼身の セ ン サ ＆ ア ク チ ュ エ

ー

タ である筋へ の弱 電 気 刺 激は最 も軽 量 かっ 高 効 率 な刺 激 法_{で は}あ_るもの の装着毎 時の キ ャ リ ブ レ

ー

シ ョ ン負 荷 が 高 く

、

ま た表面 電極による電気 刺 激で は筋の全て に対 して任 意に刺 激 可能なわ けで はない こ と

，

装 着 者の 意 識

L

において は

，

個 別の筋の 活 動は表 象

Figure　3

，

　 Wearable 　moment 　display　device

．

と して捉 え ら れて い ない ことに起 因 す る

．

そ こ で併 用さ れ る刺 激方法と して開 発さ れ たのが回 転モ

ー

メ ン _{トに よ} る運 動 方向 提 示デバ _{イス で ある}

，

_{こ の デバ イスは} 目由な 身 体 活 動を保証 する た め に_{， 従 米 型}の パ ワ

ー

ア シ ス トや 力覚 提示デバ _イスで問題 と なっ た外 部 固 定 点や反 作 用 点 な しの純 粋な トル ク提 示を可 能と し て い る

．

その 原 理は 回 転 するホ イ

ー

ル _{に蓄 積さ れ た角運動量 をブ}レ

ー

キ機構 に よっ て装 瞽フ レ

ー

ムに伝達 する ことに よっ て任 意の方 向

・

強 度

・

タ イ ミング を も

っ

た イン パ ル ス_状の教 示 トル クを発 生させ る方 式にある

，

Figure　

3

に同デバ _イス試作 2号 機を示 す

．

こ の装置において は合成 ト ル クの最 大値 を

3

「

kgf−

cm _］と し た場 合

，

有 効な提 示 角 度 分 解 能と し て_約

20

_度

，

す な わ ち4bit程 度が確 保さ れて い る

．

　 2

．

3

．

3 　意 識下運 動 誘 導デバ _イス：_前庭 感 覚刺激 　前 庭 感 覚 刺 激に よ る方向 誘 導の_手法は

VR

にお ける 加 速 度 感覚提 示な どへ の_{応 用}も含めて広い _{応 用範 開}が期

舞

1

擁

い

，

蝋 蜘

〜

　 广

ノ

濃 ／ 　

へ

　 噂 　

一

ゼ 識 〆

罐

巳

ポ

罫

ー

軍

窘

巳

，

垂 繃 贈 績 鷽

覊

鯊

欝

黙

喚

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疆

　　　　　　、

語

、

曝 漏

一

一

亠一・

…

晶・

一

一

島

。

_誌

Figure　4

．

　

Walking

　indugement

　trajectories（

ToP

　

View

_）｛

Right

_）

．

嚇　 　 　 　 　鉾　 　 　 　1瞳 羅 　 　 　 　灘 　 　 　 　馴霞 　 鯛

ww．

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．

．

ー

ww．

．

．

t

　 購 　 　 　 　齢

experinlent _（LefU 　

by

_galvanicvestibular stimulation and walking

前 田： 身 体活 用イ ン ダ

ー

フ

ェ

イス 105

SOM 　Layer Connections　Around　Cell_i

lまpm

ピ

・

・

．

・

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W・

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一

一

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v”

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」韈 冬欄 伽

广

規 燗 郷

Figure

　

5．

　

The

　

diagram

〔〕

f

　sensory

−

motion 　system 〔

Left

）and 　the　example 　of　_pattern 　recognition 　with 　ICA

　

in

　the　

Jangken

　task _（

Right

_）

．

Figure

　

6．

　

Examples

　of　supporting 　

human

　

bchavior

　w ｛th　

PH

：

Capture

＆playback 　of　training　acti 〔〕n 〔Left_）

　and 　walking 　inducement _（Right_）

．

待さ れ る刺激 方 法で あ る

．

左 右 両 耳 後に装 着し た電 極を 介 して数 mA 程度の_直流 電流を 流 す （

Figure

　2_中4_段 目中 央 ）ことに より

，

装 着 者の感 じて い_{る重 力方 向}を電 流 値に応 じて陽 極 側へ とシ フ トさせ る効 果が生 じる

．

こ れ を利 用して， Figure　4の よ うに歩 行 移 動 中の装 着 者の 歩 行を／「：右に誘 導す ること が可 能で あ ること を被験 者を 用い た実 験に よ り確 認し て い る

．

　

2．

4

　感 覚

一

運 動モ デ ル の獲 得と行動支 援の た め の行動 　 　 予 測 　以

L

のよ う な 運 動誘 導を有 効に行うた めに は

，

装着 者 の行 動を同 定し

，

予 測 する感 覚

一

運 動プ ロ セ スの モ デ ル が必須で あ る

．

PH

で はこ の モデル化において観測

・

学 習

・

誘導に身体性を利用し たウ

ェ

ア ラ ブル シ ステムな ら で は の利 点が 生 か さ れ る

．

行 動 情 報か らの学 習

・

分 類を 行う

1

司シス テ ムの構 成に は Figure 　5左の よ う に SOM （自己 組 織 化マ ッ ピング） をは じめ と し た神経回路モ デ ル が概 念 上用い ら れて い る が

，

実際の デ

ー

タの処理に は 神 経 回 路 網モデル の等 価 的な線 形 近 似 解と して ICA （独 立 成 分 分 析 ） を 用い て学 習の安 定 性と近 似 精 度の トレ

ー

ド オ フを 図っ て いる

．

ジャ ンケン動 作を用い た評 価 実 験 （Figure　

5

_{右 参 照}

．

］_寺系歹「_」左 か らチ ョ キ

・

グ

ー・

バ

ー

各 60 回 分に対 応 ）におい て は

，

肘 角 度＋手の甲の姿 勢

3

自 由 度の合 計4 関節 軸の情 報か ら

，

特 定 装 着 者の 出し手動 作に関して

，

平 均所要 時間

0．

3

［s］の_全行 程中

，

1／

3

行 程 段階で 85％

，

2／3行 程 段 階で 95％の確 率で

，

出し

1

・

の リ ア ル タ イム_{予 沮}i_」に成 功して い る

．

PH で は_予測に よっ て 稼 ぎ 出さ れ る猶 予 時 間 （こ のケ

ー

スで は

100〜200

［ms ］） を 用い て ヒ トの 応答遅 延時 間 （動 作ご とに違う が お お む ね 150

〜300

［ms ］程 度 ） を補 償 する ことで

，

運 動 誘 導に よ る教 示を実 動 作の修 正に利用する戦 略 をとっ て い る

．

The Japanese Psychonomic Society

NII-Electronic Library Service The 　Japanese 　Psyohonomio 　Sooiety

106 基礎心理学 研究 　第

24

巻　第 1号

　 　 　

Table

　l

Composition

　c）

f

　sensor 　system 　

in

　

the

　

third

　prototype　Qf　

PH

セ ンサ種 別 検 出情報 検 出信 号 数 3 軸方向セ ンサ 爪 上部セ ンサ 眼 球運動セ ンサ 足 裏 圧 力セ ンサ 視 聴 覚セ ンサ 頭 部 ］

，

胴 部 3

，

各四肢

3

ヵ所 各 手 3 指の曲 げ＆接触 点の_{検 出} 各眼球 2LI 由度十_{瞳 孔 径 検 出} 各足 5点 計 測＋_{衝 撃}セ ンサ 1 両眼カメ ラ十両 耳マ イ ク 16×3

一

48 3×3×2

＝

18

3

×2

＝66

×2

＝

］

2

2

画 像＋2 音響

3．

お わ り に 　 身 体 性を利 用し たウェ ア ラブル技 術 とし ての

PH

の開 発理念と現 状にっ _{い て報}告_した

．

行 動支 援インタ

ー

フ

ェ

イ スと して の pH _{利 用}の_{端 的}な具 体 例と して は以 下の よ う な もの が考え ら れ る

．

　

0

　 歩 行 誘 導：最 適な歩 行 経 路を た ど る よ うに ガ イ ド 　　 　する

，

未 知ポ イン トへ の

GPS

情 報に よ る経 路の 　　 　誘導 や

，

交通情 報によ る混 雑 する経 路の 目 動 回 　 　 　避

，

後 方セ ン サ によ

っ

て検 出された接 近 中の 亀の 　　 　自動 同 避な ど

，

前 庭 感 覚 刺 激 を用い た半無 意 識誘 　　 　導に よ っ て特に注意を 払 う 必 要 も な く最適 な歩行

　　　

経 路を た ど るこ と がで き る （Figure　6右 ）

．

　 2＞ 行動のキャ プ チャ ＆ プ レ イバ ッ ク：行動の記録

。

　　 　再生に よ る特 定 行 動の_再利用

．

_例え ば偶然に打て 　　 　たベ ス トシ ョ ッ トの 再 生に よ る繰 り返しトレ

ー

ニ 　 　 　ング

．

スポ

ー

ツや ダン スな どの身 体 行 動の 「型

1

　 　 　の _{交 換}に よ る コ ミュ ニ ケ

ー

シ ョ ン等 （タ

．

イガ

ー

　 　 　ウッ ズのス イン グ

，

イチロ

ー

の 走 行フ ォ

ー

ムの ダ 　　 　ウ ン ロ

ー

ドな ど）（

Figure

　6_{左 ）}

．

　こう し た直 接 的に身 体 性を介し た行 動 支 援 を 通して常 時装着と装 着 者 個 人へ の適 応を実現 する こ とで

，

PH は 装 着 者に とっ て の補 助 意 識と して機能す る 理 想の イン タ フェ イ ス の

一

形 態を 示峻 して い る

，

今 後の課 題とし て は

，

現 段 階の 試作 装 概で確保さ れた時 間 的

・

強 度 的に は 高 分 解 能で あ る

一

方で空 間 分 解 能 と して は

4

　

bit

程 度の 教示方 式に よっ て どの程度の 運 動 予 測

・

誘導 及び

，

行動 の_{詑 録}

・

再生が可 能と な る かの_{実 証 例}の蓄 積と

，

複 数の 装 着

．

者に よ る常 時 装着 実 験に よ っ て PH を介 した装着者 間の_{行 動情 報}の _{共 有}の μ_{∫能 性}

，

_{装 着 者 間}の 非 言 語的コ ミュ ニ ケ

ー

シ ョ ンな どにっ い て も検 証 して い く予 定であ る

．

引 用 文 献

Jacobsen

，

　

S．2001

　Wearablc 　Energctically　Auton 〔〕

−

　mous 　Robots：DARPA 　

Exoske

_！etons 　

for

　

Human

　Pcr『ormance 　Kick　

Off

　

Meeting．

Mayol

，

　W

．

　

W ．

，

　T〔〕rdQff

，

　B

．

，

_＆ Murray

，

　D

．

　W

．

2000

　

Wearable

　

Visual

　

Robots，

　

International

　SympQsium

　on　

XVearable

　

Cornputing，

渡 邊淳司

・

安藤英 由樹

・

前田太 郎 2001 腕部 と 脚部の 　相 関に着 目した歩 行 運 動の解 桁　計 測 臼動 制 御 学 会第 　 16 回生体

・

生 理⊥ 学シ ンポ ジ ウム _{論 文集}

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419

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420

．

財 津 義 貴

・

稲 見 昌 彦

・

前 田 太 郎

・

舘　障 2001 腱 反 射 　を 利 用し た新た な運 動 方 向 提示装置の提 案　VRSJ 論 　文 誌

，

6

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99−

105

．

尾 花 和 俊

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安 藤 英由樹

・

前田太 郎

・

川 ヒ直 樹

・

舘

　

障

　2002

回転モ

ー

メ ン トを利 用し た機 械ブ レ

ー

キ式力覚 　 提 示 装 置の _{開 発 　 人}工 現 実 感 （第 18回 ヒ

ュー

マ ン _イ 　 ン タフ ェ

ー

ス学 会 研 究 会）

，61−66，

Macda

，

　T

．

，

　Ando

，

　H

．

，

　

Sugimot

_〔〕

，

　M

．

，

　Watanabe

，

　

J．

，

＆

　Miki

，

　T

、

2002　

Wearable

　Robotics　as　a　Behavioral

　Interface

− The

　

Study

　Qf　the　Parasitic　Hurnanoid

−

，

　Interrlational　Symposiurn 　on 　Wcarable 　CoInput

−

　1ng

，

Sevcrac

　Cauqull

，

　A

．

，

　Martincz

，

　P

．

，　

Ouaknine，

　

M ．

，

＆

　Tardy

−

Gervet

，

　M

．

　F

，

20000rientation 　of　the　body

　response 　to　galvanic　st

．

iInulation

　as　a　function　of

　thc　intcr

−

vestibular 　

imbalance．

　

F．

xp

，

　Brain　Res

．

，

133

　（4）

，

501−

505

．