視覚障害者を対象とした代替触覚インタフェース提供に関する研究

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(1)視覚障害者を対象とした代替触覚インタフェース提供に関する研究浅川貴史※. Assignmenta b o u tp r o v i d i n go fs u b s t i t u t eh a p t i ci n t e r f a c e f o rv i s u a l l yd i s a b l e dp e r s o n s T a k a s h iAsakawa. T h i sp a p e ri sd e s c r i b e da b o u ta na s s i g n m e n to fh a p t i ci n t e r f a c e .Weh a v emadeap r o p o s a lf o ram u s i cb a t o ns y s t e m. ，ar a d i omodule，a n dah a p t i c f o rv i s u a l l yd i s a b l e dp e r s o n s .Thes y s t e mi sc o n s t i t u t e dbya na c c e l e r a t i o ns e n s o r i n t e r f a c ed e v i c e .Weh a v ec a r r i e do u ta ne x p e r i m e n to fc o m p a r i n gt h ev i s u a la n dt h eh a p t i ci n t e r f a c e .Th ea s s i g n m e n t s. ，wemakeap r o p o s a lf o rnew a r ed e c l a r e dbyt h er e s u l t st h a ta r er i s e t i m eo famotorandp r e m o t i o n .I nt h ep a p e r methodo ft h ev o l t a g ec o n t r ol .Th er e s p o n s et i m eofh a p t i ci n t e r f a c ewasi m p r o v e dbyt h emethodi nt h ee x p e r i m e n t .. Keyword U n i v e r s a lD e s i g n ，V i s u a lHandicap ，H a p t i cI n t e ゆc e. 1.緒言. 蔵し、無線により測定値を演奏者側に伝送する。演奏者側. 近年、各地の生涯学習センターを中心に、「生きがしリ. では、受信したデータから指揮棒の特徴的な動きを抽出し、. 創出を目的としたサークル活動注目を集めている。サーク. 演奏者の手首に取り付けた HID により伝達する。この電. ルの内容は多岐に及ぶが、合唱サークルは特別な機器や技. 子指揮棒システムは、指揮者が視覚障害者に対し、健常者. 能が必要とされないため、だれもが参加しやすいものであ. の場合と同様に指揮棒を振るという動作で指示を行うこ. る。また、高齢者や障害者は、加齢による機能低下や障害. とができるユニバーサルデ、ザ、インを考慮、したものである。. のために社会参加が困難な場合があるが、合唱サークルなどへの参加は「生きがしリの創出と社会参加の両面におい. 2. これまでの研究経過と課題. て有用である。. 2. 1 視覚の反応時間. しかし、視覚障害者が健常者と一緒に合唱に参加する場. 視覚の反応時間を図 1の装置により測定した。. 合、視覚障害者からは指揮者の指揮棒の動きが視覚により. 測定方法は、 PC の画面上にアイコンが表示されたとき. 認識できないため、全体でリズムを合わせるためには、視. マイコンボックスのボタン(以下マイコンボタン)を押し. 覚障害者に対し特別な配慮や対応が必要であり、視覚障害. てもらう。アイコンは、定周期に現れる定周期表示テスト. 者と健常者が一緒に参加することが可能な合唱サークル. と、非定周期に現れる非定周期表示テストを行った。. はまだ少ない。. また、音楽の指揮では、指揮棒の軌跡を常に注目し、拍. そこで著者らは、指揮者の指揮棒の動きを、触覚インタ. 子のタイミングを捉えている。図 2の B e a tp o i n tが拍子の. フェースデ、パイス ( H a p t i cI n t e r f a c eD e v i c e、以下 HID) を. 位置である。著者らは、拍子につながる動作を予備動作と. 用いて歌い手側に伝達する電子指揮棒システムの研究を. 呼んでいる。視覚の場合、タイミングを取るにはこの予備. 進めている [ 1 2 ]。この研究は、指揮棒に加速度センサを内. 動作が重要であると考え、先のテスト測定に予備動作あり・なしを付け加えた 4つの測定実験を行った。予備動作. *近畿大学工業高等専門学校総合システム工学科. の提示方法は、アイコンを常時表示し、アイコンを V 字. 情報コミュニケーションコース. i 円. nノU.

(2) 2.2 触覚の反応時間. 状に移動させる。 V 字の底を Beatp o i n tとしてマイコンボ. 触覚の反応時間を図 3の装置により測定した。. タンを押してもらう。これらの実験結果を表 lに示す。予備動作なしでは、定. 視覚測定時の画面上のアイコンの代替として、手首に振動. 周期と非定周期では、反応時間が大きく違っているが、予. モータを取り付け、振動を知覚した時点で、マイコンボタン. 備動作を加えることにより、定周期と非定周期での差はほ. を押してもらう。また、視覚の予備動作の代替として、本振動の前に、予. とんどなくなり、反応時間はほぼ Omsとなっている。この結果から、予備動作が反応時間に非常に重要な要素. 備の振動を与える方法を使った。予備の振動は、本動作の. であることを明らかにした。. 400ms前とした。. 以上の実験結果を表 2に示す。反応時間は視覚より遅いが、非定周期・定周期や予備動作の関係、は類似しているこ. 使用したプログラム. とを明らかにした。また、反応時間が遅いのは、振動モータの起動時間が大きな要因で、あった。. ￨自を閉じて振動したらポ9ン悼す￨. 後 J. Jã動モ-~. F i g .1Experimentviewofv i s u a l l yr e s p o n s et e s t. 2 b e a t. 3-beat. F i g .3E x p e r i m e n tviewo f h a p t i cr e s p o n s et e s t. 4-beat. T a b l e2Th er e s u l to f h a p t i cr e s p o n s et e s t T e s ti t e m. Responset i m e. Randomw i t h o u tp r e m o t i o n. 2 4 7 . 7ms. Randomw i t hp r e m o t i o n. 9 3 . 6ms. Rh ythmw i t h o u tp r e m o t i o n. 1 3 7. 9ms. Rh ythmw i t hp r e m o t i o n. 6 2 . 0ms. F i g . 2B a s i cmethodofmusicb a t o n [ 3 ]. T a b l e1Ther e s u l tofv i s u a l l yr e s p o n s et e s t. 2.3 触覚インタフェースの課題. T e s ti t e m. Responset i m e. Randomw i t h o u tp r e m o t i o n. 2 0 7 . 9ms. は類似しており、凹D の起動時間の改善が重要な課題であ. Randomw i t hp r e m o t i o n. 5. 2ms. ることを明らかにした。この実験で用いられた振動モータ. Rh ythmw i t h o u tp r e m o t i o n. 77. 4ms. の起動時間は、約 8 ( } . 1 0 0 m sであり、視覚と触覚の反応時. Rh ythmw i t hp r e m o t i o n. 4ms 7.. 間の差とほぼ一致する。. 前項の実験により、視覚と触覚の反応時間に関する特性. また、予備動作の代替となる予備振動に関しては、指揮. ノ ηω. 。。.

(3) 棒内の加速度センサからのデータを基にして、速度変化から指揮棒の振り下ろしのタイミングを検知する手法の確立が必要である。. 3.. H I Dの改善. 3. 1 振動モータの変更これまで HID用の振動モータとして図 4 ( a )の円盤型のものを使用してきた。本研究では、図 4( b )の筒型の超音波モータを使用した。このモータは、近年電動歯ブラシなどに用いられている小型のものである。このモータを図 5( a ) のように手首に密着するよう加工したケースに格納し、図. ( a )Thec a s eo f t h emotor. 5( b )のアームバンド内に内蔵した。. ( b )Thearmbands t r a p ( a )Oldt y p e. eviewo f t h emotormountingu n i t F i g .5Th. 3.2 電圧印加制御振動モータへの電圧印加をパルス波形として行うと、モータの起動時に自己インダクタンス作用により十分な電流が流せず、十分な回転を得るまでに時間がかかる。そこで、モータの起動時のみ、所定より高めの電圧を印加し、その後所定の電圧値に移行するステップ印可方法を採用する。また、停止状態にあらかじめバイアス電圧を印加するバイアス印可方法も合わせて採用する。. 4. 実験 ( b )Newt y p e F i g .4Them o t o r so f H a p t i ci n t e r f a c ed e v i c e. 実験では、振動モータに加速度センサを取り付け、振動状況を確認した。まず、超音波モータ単体での起動時間は、約 40msであり図 4 ( a ) の円盤型モータより大幅に改善し. た。. -2 9一.

(4) また、電圧印加制御では、図 6( a ) に示すような、バイ. ができるため、非常に便利で、あった。しかし、今回採用す. b ) に示アス電圧 OV、起動電圧 3Vで 23msとなり、図 6(. る円筒型のものは、振動部分がむき出しであり、そのまま. すようにバイアス電圧を 0.5Vにした場合で 17msまで改善. では装着できないため、専用のケースを作成した。結果と. した。. して、これまで同様の容易さで装着することが可能となった。また、電圧印可制御では、ステップ印可方法で 23msであり、ステップ印可を行わない場合の半分程度の起動時間に改善された。さらに、バイアス印可方法を加えると 17ms まで改善し、目標としている 20msを下回った。ステッフ。印可やバイアス印可は、ハードウェアで実現する方法以外に、マイコンの DA機能を使う方法で簡単に実現することも可能であるので、実装方法については今後検討する必要がある。. 6. まとめ本研究では、視覚障害者支援のための電子指揮棒システムの課題となっている HID の改善方法を提案し、実験に. fT 内野桝ヤ「. より効果を確認した。改善方法として振動モータを超音波モータに変更し、実 1 3 まで改善したことを確認した。験により、起動時間が 1. ( a ) Ther i s ev o l t a g ec o n t r o l. さらに、モータ起動時の印加電圧を制御する方法を採用し、実験により最終目標とする 20ms以下まで起動時間が改善したことを確認した。今後は、今回の研究成果を基に電子指揮棒システムを改良するとともに、予備動作について重点的に研究を進める。. 文献 [ 1 ]. 浅川貴史，斎藤信之，河原崎徳之，吉留忠史，. 西原主計視覚障害者の音楽学習支援のための電子指揮棒の開発日本機械学会福祉シンポジウム 2009講演論文集， pp. 1 1 2 1 1 3，2009 [ 2 ]. 浅川貴史，河原崎徳之，西原主計，斉藤信之. 視覚障害者支援のための触覚インタフェースに関する研究ぺ日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会 2010， lAl-C26，2010. ( b )Theb i a sv o l t a g econ 仕0 1. [ 3 ]. F i g .6Ther e s u l to ft h ev o l t a g ec o n t r o lmethods. 2009. 5. 考察 HID 用のモータとしてこれまで使用していた円盤型の. ものは、振動部分がカバーに覆われており、そのまま装着. -3 0一. 斉田好男はじめての指揮法ぺ音楽之友社，.

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