情報処理学会 インタラクション 2016
IPSJ Interaction 2016

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2016/3/3

装着型眼球インタフェース「i-eye」
加藤 真規†1

大川 茂樹†1

概要：コミュニケーションロボットをより身近な存在にすることを主な目的として，装着型眼球インタフェース i-eyeの開発を行った．i-eye は，様々なデバイスに装着することにより，そのデバイスをコミュニケーションロボット化するインタフェースである．眼球を模したパーツにより様々な表示を行うことで，装着したデバイスに表情を追加することが可能である．今回我々は，i-eye をスマートフォンに装着可能なケース型のインタフェースとして開発し，スマートフォンに装着した際のユーザの印象変化を調査した．主観評価実験の結果，i-eye を装着した場合，愛着や親しみやすさなどの値が向上することが観測された．本稿では，i-eye のシステム概要，実験結果，及び仕様を述べ，i-eye の新たな使い道を提案する．

“i-eye” ― A Wearable Eyeball Interface
MASAKI KATO†1SHIGEKI OKAWA†1

Abstract: We developed a wearable eyeball interface “i-eye” which makes a communication robot more familiar. i-eye is equippedwith a couple of devices and froms an interface which makes the device a communication robot. i-eye has a component imitating
the eyeballs which can add human expression to the device. We developed i-eye as a prototype case-shaped interface which can beconnected to a smartphone and investigated user’s impression equipped with a smart phone. The result showed values of affection
and familiarity improved in the case of equipped with a smart phone. In this paper, we describes the system outline of i-eye,experimental results and the improving point of the device, then we propose a new usage of i-eye.

1. はじめにの下研究を行った．
本研究では，ユーザが普段接している身近なものをコミ

コミュニケーションロボットの開発は近年盛んに行われュニケーションロボット化することのできる，装着型眼球ており，様々な機能を有した機体が開発されている．そのインタフェース i-eye の開発を行った．また，その有用性を多くは，日常生活の中で人とコミュニケーションをとるこ調査するために，i-eye をスマートフォンなどの身近なデバとを前提として開発されており，情報提供，話し相手などイスに装着した状態で印象評価実験を行った．本稿では今のサービスを行う．しかし一般社会にはまだあまり普及し回開発した i-eye のシステム概要と実験結果，そしてそのておらず，その原因として，高価であることや，人がロボ結果を踏まえた i-eye の改良点について述べる．

ットの操作に慣れていないなどが挙げられる．一方で，スマートフォンなどのタブレット端末は，利便性の高さから社会に深く溶け込んでおり，現代人にとって無くてはならない存在と言えるだろう．

2. 装着型眼球インタフェース i-eye
i-eye は，ユーザがコミュニケーションロボットをより身近な存在として感じることが出来るように，心理表出可能コミュニケーションロボットをより人々に普及させるたな眼球を模したパーツを付与し，身近なものをコミュニケ

めには，ロボットの外観を，普段ロボットに接していないーションロボット化出来るように，装着型のインタフェー人々にとっても親しみやすいデザインにすると共に，心理スとして開発を行った．今回は，身近なデバイスであるス表出を行いユーザへ親しみやすさを与えることが重要であ

マートフォンに装着可能なケース型のインタフェースとしる．人間の心理表出において眼球は最も重要なパーツの一て開発した．

つであると言われており，近年では眼球ロボットによる心2.1 開発環境

理表出の研究が行われている[1]．

装着するスマートフォンは，Apple 社の iPhone を使用し，我々は，コミュニケーションロボットの普及率向上には，システムは iOS の開発環境により製作した．i-eye の眼球表

人々をロボットという存在に慣れさせる必要があり，普段示部分には LCD(SG12232C-RL)を使用し，様々なタスクを接している身近なものをコミュニケーションロボット化す表示出来るようにした．LCD に表示する内容は，AVR マイることで，徐々に慣れさせることが可能であるという仮定

コン(ATmega328P)のメモリ内に保存してあるものを反映†1 千葉工業大学
Chiba Institute of Technology© 2016 Information Processing Society of Japan663

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ち込むことで，システムからの返信文章がディスプレイ上する方法を採用した．
マイコンと LCD の通信には、シリアル通信(I2C)を利用に表示される仕組みとなっている．ネットを通じて他人とし，iOS とマイコンの通信には，BLE(Bluetooth Low Energy)チャットを行うシステムではないので，ユーザには入力文により iOS 端末との通信を行う konashi[2]という接続機器

字数の制限と，入力文章に疑問文を用いないという制約をを利用した．以下に iPhone に i-eye を装着した状態を示す設けた．各感情の表示は，システムの返信文章に感情を付(図 1)．

加するためのもので，文章が表示される際に，あらかじめ設定された感情が表示される(図 2)．また被験者が文章を送信した際には，黒目を下に向け画面上を見つめるような眼球表示用 LCD

背面にマイコン，konashi を格納表示を行う．

4. 印象評価実験
本実験は，iPhone に眼球の要素を追加することにより，寸法(mm)
図 1

幅 93 × 長さ 161 × 奥行き 42
装着型眼球インタフェース i-eye

iPhone に表示される文章と，デバイス全体に対する印象がどの様に変化するのかを観測するためのものであり，i-eyeと疑似的チャットアプリを用いて実験を行った．次項で本実験の内容，及び結果と考察について述べる．

2.2 実装機能
指の座標位置に応じて LCD の表示を切り替えるために，4.1 実験内容ユーザの iPhone 上での指の動きを検出する機能を実装し表示される文章とデバイス全体から受ける印象の変化をた．つまり LCD に表示された i-eye の眼球部分が，ユーザ観測するために，被験者には i-eye を付与した場合と付与の指の動きに追従して動く仕組みになっている．スマートしていない場合で疑似的チャットアプリを操作させた．印

フォンディスプレイ上での条件範囲と iOS から送信される

象評価には SD(Semantic Differential)法を用い，SD 法に用いデータを示す(図 2)．以下に示す範囲内で指が触れた，またる観測変数は，全て事前に行った記述選択法の結果から得は範囲内で指が移動したときに，iOS からマイコンにデーたものを使用した．本大学の 20 代の男子学生 40 名を対象タを送信する仕組みとなっている．に記述選択法による調査を行った．まず 20 名に，i-eye を装着した状態でチャットアプリを操作させ，文章とデバイス全体から受けた印象を 5 つ以上の形容詞で記述させた．
回答された形容詞を集計し，その中で回答数の多いもの，評価対象の印象を良く表していると思われるものを実験者が選別し，形容詞のリストを作成した．
残りの 20 名に対しても i-eye が装着された状態で操作を行わせ，受けた印象を表すのに妥当であると思われる形容詞を，作成したリストの中から複数選択させた．このリストの中で，選択された回数の多いものを実験者が抜粋した後，それぞれに対応する対義語を決定し SD 法に用いる観測変数とした．今回の SD 法には 7 段階評価を利用し，各段階に 0 から 6 の得点付けを行った．データの集計時には高得点であるほどポジティブな印象になるように観測変数を再配置し集計した．
SD 法による印象評価実験は，新たに集めた 20 名を対象

図 2

条件範囲と眼球表示内容に行った．また，i-eye から眼球部分である LCD を排除した，実験用のインタフェースも開発し，実験ではこの 2 つのインタフェースを使用することで，眼球の有無による印

3. 疑似的チャットアプリ象の変化を調査した．

本アプリは，スマートフォン上でのチャットのやり取り10 名の被験者には，まず眼球の付与されていないインタを疑似的に再現するアプリで，スマートフォン上に表示さフェースを用いて疑似的チャットアプリを操作させ，印象れる文章に対する印象が，眼球の有無によってどの様に変評価実験を行った．その後 3 週間の期間を空け，眼球の付化するのかを観測するために開発した．アプリに文章を打与されたインタフェースを用いて再度実験を行った．また，© 2016 Information Processing Society of Japan664

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残り 10 名の被験者には，眼球あり，眼球なしの順で実験を的印象の因子をもつ因子 2 に対して高い値を示しているが，行った．

これは，硬い文章，柔らかい文章など，システムの提示す4.2 結果と考察る文章に対する心理的印象を表すものとしても考えられる眼球を付与した場合の SD 法の結果に対して因子分析をため，妥当な因子負荷量であるとした．i-eye を付与した場行い，因子負荷量と共通性を観測変数ごとに算出した．共合の因子分析の結果を示す(表 1)．赤く色づけされたもの

通因子を 2 つと仮定して分析を行った結果，共通性が低くは，インタフェース全体に対する心理的印象に有意な差が（0.2 以下），独自因子を有している可能性のある観測変数

見られた観測変数であり，青く色づけされたものは，提示が見られたため，それらを除外した 18 つの観測変数で再される文章，及びチャットを操作する行為に対する心理的度因子分析を行った．その後，因子軸に対して直交（バリ印象に有意な差が見られた観測変数である．

マックス）回転をかけた結果，2 つの共通因子が観測された．これは，共通因子の数を表す数値の変動幅が 3 から 4

表 1

直交回転後の因子負荷量と共通性[3]にかけて極端に減少し，累積寄与率が 50%以上であることからも明らかである(図 3) (表 1)．

図 3

眼球を付与した際の固有値の変動[3]また，2 つの因子がどの様な性質の因子なのかを，因子

動的な / 静的な荒い / 穏やかな苦しい / 楽しい
つまらない / おもしろい
憎い / 可愛い
無頓着な / 愛着のある
不便な / 便利な
暗い / 明るい恐い / 愛しい冷たい / 優しい
居心地の悪い / 心地良い疎遠な / 親密な早々とした / のんびりとした
機械的な / 人間的な稚拙な / 巧妙な硬い / 柔らかい
重い / 軽い
大きい / 小さい
因子負荷量の二乗和
寄与率
累積寄与率

第1因子 第2因子 共通性
0.34
0.75
0.80
0.76
0.06
0.58
0.74
0.32
0.65
0.73
0.29
0.61
0.70
0.42
0.67
0.57
0.49
0.57
0.51
0.09
0.27
0.48
0.34
0.34
0.41
0.50
0.41
0.38
0.49
0.38
0.48
0.35
0.59
0.34
0.610.49
0.19
0.49
0.28
0.06
0.74
0.55
0.04
0.49
0.24
-0.28
0.76
0.66
-0.71
0.36
0.63
-0.74
0.52
0.81
5.31
4.06
29.51
22.55
29.51
52.05

分析により算出された各観測変数の因子負荷量から調査した．その結果，因子 1 の因子負荷量が大きい観測変数には，軽い，静的な，小さいなど，評価対象の「物質的印象」を5. 課題表すものが多く，因子 2 の因子負荷量が大きい観測変数に

本研究では，人々がロボットの操作自体に慣れておらず，は，人間的な，心地良い，愛着のあるなど，評価対象の「心心理的な距離を感じていることが，コミュニケーションロ理的印象」を表すものが多く見られた．この結果から，SDボットの普及率が低い原因の一つであるという仮説の下，法により算出された得点は，対象の「印象」を表す指標と実験を行った．コミュニケーションロボットが，一般家庭して妥当であると判断した．また，各因子に対して 0.6 以において人と接することを前提として開発されたものであ

上の因子負荷量をもつ観測変数は値を太字で示した(表 1)．

る以上，どの様なデザインによってユーザに好感を感じて眼球の有無による印象の差について調べるために，各観もらうか，そしてどの様にして，一般家庭に違和感なく存

測変数ごとに SD 法の平均得点を算出し，t 検定を行った．

在できるかが，最も注目するべき問題であるからだ．

値の差が生じる確率が 5%以下であれば，その差は有意な今回行った実験の結果から，ロボットの様な存在がユー差であるとして判断した．その結果，愛着のある，親密な，ザの身近にいる方が，デバイスに対する印象が全体的に良可愛い，愛しいなどの値に有意な差が観測された．これは，くなることが観測された．この結果は，先ほどの「どの様眼球を付与した際，ユーザがインタフェース全体に対してにユーザに好感を感じてもらうか」という問題を解決し得好印象を抱いていることが考えられる．また，楽しい，おる有益なものである．しかし，本研究において定義した仮もしろい，明るい，巧妙ななどの値にも有意な差が見られ説とは異なる結果であり，人々が本当にロボットに距離をた．これは，眼球を付与した際，ユーザがシステムの提示感じているのであれば，i-eye を装着した際に印象は悪くなする文章に対して，そしてチャットを操作する行為自体にるはずである．

も好印象を抱いていることが考えられる．また，物理的印

これまでの実験で使用した i-eye のシステムは，疑似的象を表現する，硬い，柔らかいといった観測変数が，心理チャットアプリと連動し，iPhone から表示される文章に対© 2016 Information Processing Society of Japan665

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して表情を追加することで，i-eye を装着したデバイスが心大きくなってしまう．そこで AVR マイコンに Arduino のブ理表出を行えるようにするものであった．しかし実験結果ートローダを書き込み，AVR マイコンを Arduino 化するこを踏まえ，現在のシステムでは i-eye が表情を追加するツとで，AVR マイコン単体でも Arduino ライブラリを使用でールの様になっており，被験者がインタフェース全体をロきるように変更した．これにより，全体の省スペース化とボットとして捉えづらい状況が発生していると考える．そ

省電力化を行っている．uLCD への眼球の表示は，図形描のため，i-eye が第三者としてチャット中に介入するシステ画によって表現しており，瞬きなどの黒目の動きは，図形ムに変更し，被験者が i-eye をロボットとして捉えやすいの連続描画によって再現している(図 5)．

状況を作成する必要がある．また，実験後に行った自由記
述のアンケートでは，「眼球と iPhone の液晶の見た目に差があり違和感がある」「iPhone の画面と眼球が離れすぎている」「大きくて重い」など，ハードウェア面での課題も見られた．そのため，上記で挙げた点を修正した上で再度実験を行い，仮説の検証を行う必要がある．実験結果から，印象が悪くなることが観測されれば仮説を採択し，良くなることが観測されれば，仮説を棄却し原因は別の点にあると考える．次項において，今回行ったハードウェア面の改良点について述べる．

図 5

5.1 ハードウェアの改良
まず眼球部分である LCD の変更を行った．これまでは，uLCD による眼球表示

6. 今後の展望

開発の容易さから LCD(SG12232C)を利用し，1 つの LCD に今後は，作成した周辺回路を収納するための本体を作成

2 つの眼球を表示していたが，この方法では両目の間隔がし，i-eye のハードウェア面を完成させる．今回 LCD を 2常に一定になってしまい，インタフェースとしての汎用性つに変更したことにより，i-eye を装着するデバイスに合わが低下してしまう．また表示が全てモノクロなので，iPhoneせて眼球の位置を調整することが可能となった．そこで，ディスプレイの表示内容と差が生じてしまい，インタフェ

今後は iPhone 以外の様々なデバイスへの装着を可能にすース全体に違和感を与えてしまう．これらの点を考慮し，るため，i-eye の構造を現在のケース型から，クリップ型にLCD を 4DSystems 社の uLCD-220RD（以下 uLCD）に変更変更する．クリップ型は，デバイスを挟み込むようにしてする．また，小型化を行うにあたり，通信機器である konashi

装着する形態である(図 6)．

をより小型なものに変更した．これらを踏まえて，i-eye 全体の通信システムを改良した(図 4)．

図 6i-eye 改良イメージ（左），装着イメージ（右）疑似的チャットアプリのシステムは，ユーザが i-eye をロボットとして認知しやすい環境を構築するために，i-eye
図 4

通信システム概要図がチャット中に第 3 者として介入する仕組みに変更する．
これらの変更を踏まえ，再度印象評価実験を実施し，本研

uLCD は 4DSystems 社から提供されている Arduino ライ

究における仮説を検証する．また，今後の実験を行うにあブラリにより動作させることが可能だが，Arduino をそのたり，自由記述アンケートを実施し，i-eye の利点，欠点，まま用いると，スペースを広く取ってしまい，他のデバイ想定される利用環境などの調査を行う．ハードウェア面のスへの装着が困難になる．また，Arduino の駆動電圧が 7V

改良に伴い，今後は装着するデバイスの検討など，i-eye のから 12V 必要になるため，使用するバッテリーもサイズが眼球インタフェースとしての新たな使い道の提案を行う．

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7. おわりに本研究では，装着型眼球インタフェース i-eye の開発を行い，有用性を計るための印象評価実験を行った．その結果として，i-eye を装着した際，愛着のある，親密ななどの値に上昇が見られ，ユーザがインタフェース全体に好印象を抱いていることが観測された．しかし，本研究における仮説を検証するためには，いくつかの課題が残ったため，それらを踏まえた上で i-eye の改良を行い，インタフェースとしての新たな使い道の提案を行った．今後は改良したi-eye を用いて，再度印象評価実験を行う．
今後行う実験において，本研究の仮説が立証されれば，i-eye により身近なものをコミュニケーションロボット化することで，人々を徐々にロボットに慣れさせることが可能であると言える．そしてその結果，i-eye がコミュニケーションロボットの普及率向上に貢献できるインタフェースとなることが期待される．

参考文献
1)

山崎洋一:Mentality Expression in Affinity

Pleasure-Arousal Space using Ocular and Eyelid Motion of Eye Robot,
SCIS&ISIS2006, 2006
2)

konashi-A physical computing toolkit for iPhone,

http://konashi.ux-xu.com/
3)加藤真規，大川茂樹:スマートフォン装着型眼球インタフェー

スの開発，第 10 回日本感性工学会春季大会(2015)© 2016 Information Processing Society of Japan

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