情報処理学会 インタラクション 2020
IPSJ Interaction 2020

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ソーシャルタッチのためのセンサースーツの開発とその応用
住岡 英信1,a)

港 隆史1,b)

塩見 昌裕1,c)

概要：本研究では，社会生活において重要な要素である他者との触れ合い（ソーシャルタッチ）に着目し，それを理解するロボットを実現するための柔らかい身体をもつロボット用センサースーツを開発した．
ソーシャルタッチは相手から触れられた際の状態だけでなく，触れる相手の状態によっても影響を受ける．
そのため，圧力センサだけでなく，近接センサとしても機能し，近接距離を計測することができる布型の静電容量方式センサを新たに開発し，それを 80 個備えたスーツを開発した．これにより，他のセンサ情報を用いることなく，相手との触れ合いの計測だけでなく，相手との近接距離の計測も可能となり，例えば，初めての相手がロボットに触れようとすれば避け，親しい相手では接触を許して抱擁といった触れ合いを行うといった接触前から接触後にかけてのインタラクションが実現できる．また，布型であるため，人間が着用することも可能であり，新たなインタラクションメディアの開発にも利用が期待される．

1. はじめに他者との触れ合いは我々人間にとって身体的・精神的健康に大きく寄与するものであり [1]， 実際，身体的・精神的ストレスの軽減効果は何度も報告されている [2], [3]．そのため，人間と日常的に関わるロボット，ソーシャルロボットにおいても同様の効果を狙った研究が進められている [4], [5] が，未だに身体動作や表情，言語によるインタラクションが主であり，人とロボットの触覚インタラクションの研究は今後重要となる研究領域である．
触れ合いを通して人と関係を構築するためには，ロボッ
トに２つの能力が必要である．１つは人に対して適切に触れることであり，もう一つは人からの接触を認識し適切に図 1ソーシャルタッチに関与する３段階（接触前，接触，接触後）反応することである．後者のためにこれまで多くの触覚センサが提案されてきている [6], [7], [8]．特に人ととの触れ

しかし，人同士のソーシャルタッチの研究においては，合いを目的とするロボットでは外装に柔らかくし触れた時触った人（接触者）の接近行動が触られた人（被接触者）の心地よさを実現するために，シリコンの皮膚に PVDFの心理・生理情報に影響を与えることが分かっており，触フィルムや磁気センサを埋め込んだものや [9], [10], 布型のれる前の状態の知覚も非常に重要であることが示唆されて

センサ [11], [12], [13] などが提案されてきた．これらのセいる．例えば，接触者が素早い動作で被接触者の腕を掴んンサは強い抱擁といったある程度の押し込みや歪みがセンだ場合，接触者の意図がどうであれ，被接触者にとってはサに生じる接触であれば反応するが，人同士の触れ合いに支配的な動作と捉えられ，逆に近年注目されている被介護おいてしばしば観察されるそっと優しく撫でるといった軽者に寄り添った介護方法である「ユマニチュード」 [14] でい接触を検出するのは難しい．また，当たり前であるが，も推奨されているようなゆっくりした動作で腕を掴んだと人が触れるまでは反応しない．

きには被接触者は支援的な動作と感じる. 実際に，人とロボットのインタラクション研究のいくつかでは，相手との1a)b)c)

ATR
sumioka@atr.jp
minato@atr.jp
m-shiomi@atr.jp© 2020 Information Processing Society of Japan

距離によっては相手を不快にする可能性があることを報告している [15], [16]. このことはロボットは人からソーシャ
ルタッチを認識するためには，触れられる前から人の接触

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80 チャンネルを備えている．各センサは 5cm × 10cm の導電性の布により構成された静電容量方式のセンサである．
各センサ（図 3）は，表面が導電性の糸，裏面は絶縁体であるポリエステル糸で構成された布（三機コンシス製）である．表面の布が絶縁性の布で覆われたワイヤでマイクロコントローラ（PIC16F1847）に接続されており，各センサの静電容量値がマイクロコントローラ付属の静電容量計
図 2 開発したセンサースーツ (左図) とセンサ配置（中央，右図）

算機能を用いて 5 ミリ秒ごとに計算される．センサは布であるため，柔らかく，曲げ伸ばしが可能であり非常にロバ行動を認識する必要があることを示している．こういったストである．また，任意の形で構成可能である．人間がセ接触前のインタラクションの認識はロボット自身や相手のンサに近づくと，センサと人間の間で静電容量が生じ，実体によって接近行動が見えないことが起こるため，視覚情際に触れたとき，最大値をとる．実際に使用する際は図 3

報のみで対応することは難しく，他の感覚情報によってもの右図の左半分に示されるような絶縁テープを表面に貼る検出できることが望ましい．

ため，センサと人の間の接触距離は０にはならず，人が押そこで，本研究では，ソーシャルタッチを接触・接触後し込むことでその距離が多少変化する．これによってセンの状態だけでなく接触前の状態も含んだ３段階のプロセスサにかかる圧力を測ることが可能である．また，近接センとして考える (図 1)．この全ての段階を認識しながら，人サとしては，これまでの検討から，約 50cm の近接距離かとの触れ合いを適切に行える社会的ロボットを実現するたら人間を検出が可能であることが分かっている．使用する

めに，本研究ではそういった認識をロボットに可能とする素材は安価であるため，低コストでロボットへ実装が可能ためのセンサースーツの開発を行った．

である．

2. 設計コンセプト
Silvera-Tawil et al. [8] は，社会的ロボットが人との触れ合いを実現するために，触覚センサに必要な要件をまとめ，以下の７点を挙げている：( 1 ) 10–40 mm の空間解像度( 2 ) センサーの頑健・安定・再現性( 3 ) 約 0.3 N (≈ 30g/cm2 ，優しく撫でる場合) から 10 N
( ≈ 1000g/cm2 ，叩く場合) までの力の検出．
( 4 ) 製造が簡便で，高い耐久性( 5 ) ロボットの様々な立体表面への適応性

図 3

使用した導電性布型センサ（右図）とその構造（左図）( 6 ) ハードウェアの気温，湿気，埃，光，電場など人間の日常生活において発生するノイズに対する耐性( 7 ) 実時間での情報処理（20-60Hz）

4. おわりに

これらの特徴に加え，接触前行動についても知覚できる

本論文では，ロボットがソーシャルタッチを理解するたことが望ましい．そのため，以下についても必要となる：

めには接触した後のインタラクションだけではなく，接触( 8 ) 接触後だけでなく，接触前の状態に対するための近接する前のインタラクションも考慮する必要があることを指センシング

摘し，そのためのセンサースーツを開発した．スーツは 80

これらに基づき，本研究では製造が簡便で，立体表面へ個の静電容量方式の布型センサからなっており，約 50cmの適応が容易な布型のセンサに着目する．導電性繊維を用の近接距離から人間を検出可能である．これを用いることいた布に静電容量方式の近接センサと圧力センサとしてので，接触者の接近行動に対して，親密さなど接触者との人機能を持たせることで，優しく撫でるから叩くまでの幅広間関係に応じてロボットの応答を変えるといった接触前かい接触状態を検出するとともに，接近前の近接状態の検出

ら接触後にかけての触覚インタラクションが可能となる．

も実現する．

提案したのは布型のセンサーであるため，ロボットだけで3. ソーシャルタッチのためのセンサースーツなく，人も着用可能である．そのため，人同士の接触インタラクションの分析や新たな触覚メディアへの利用が期待開発したセンサースーツを図 2 に示す．各腕に９チャンされる．今回はセンサを同じ大きさにしているが，人間がネル，胴体の前面，背面にそれぞれ 33，29 チャンネルの計

触れる部位によって解像度に違いがあると考えられるため，© 2020 Information Processing Society of Japan328

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検討を進める．また，提案したセンサーはロボットの動作

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2020/3/9[15]によって影響を受けるため，ロボットの動作とセンサー変化との関係を調査する必要がある．
謝辞 本研究は，JST，CREST，JPMJCR18A1 の支援を受けたものです．
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