立石科学技術振興財団

助成研究成果集(第31号) 2022

［ 研究助成 (A) ］

ロボットの協同操作による自閉症者の言語・非言語コミュニケーション訓練
Communication training for individuals with autism spectrum disorder through robot cooperative tasks2201033

研究代表者

金沢大学
理工研究域フロンティア工学系

教 授

渡辺哲

陽共同研究者

長崎大学 大学院医歯薬学総合研究科
未来メンタルヘルス学分野

教 授

熊﨑博

一

慶應義塾大学 医学部
精神・神経科学教室

吉田

篤

史

金沢大学
大学院自然科学研究科機械科学専攻

西田

希

平

②の行動・興味・活動の限定された反復的な様[研 究 の 目 的]式にある。すなわち，ASD 者は独自の生活様
自 閉 ス ペ ク ト ラ ム 症 (Autism Spectrum

式を持っているため自分が好まない活動や行動

Disorder：ASD) は多くの遺伝子が複雑に関の強制を嫌がり，環境の変化などにも敏感に反与して起こる生まれつきの脳機能障碍であり，応する。このような特性から，ASD 者を対象社会性やコミュニケーションの障碍，および行にした研究は，彼らの特性を考慮したうえで適動・興味・活動の限局を特徴とする。自閉スペ切な処置を行う必要がある。例えば，VR ゴークトラム症の診断についてはアメリカ精神医学

グルを利用して ASD 者のコミュニケーション会 (APA) が 2013 年 に 発 表 し た 診 断 基 準能力を向上させようとした研究では，参加者のDSM-5 に記載されており，発達早期より認め一人が VR ゴーグルを頭に装着することを過度るに嫌がり，実験が中止せざるを得なくなった。

① 社会的コミュニケーション及び対人相互反応における持続的な欠陥，および②行

LEGO ブロックを使用してグループで建設活動・興味・活動の限定された反復的な様式があ動を行う中で協調性の向上を図ろうとした研究

り，①，②の結果，臨床的に意味のある支障をでは，実験の会場という慣れない環境に長時間引き起こしている場合に診断される。近年では拘束された参加者が，時間の経過とともに集中有症者は 100 人に 1 人とも言われ，性別では男力が大幅に低下し，訓練の効果が十分に得られ性に多く，女性の約 4 倍の発症頻度である。

なかった。以上のように，ASD 者を対象にしASD 患者への支援は一生で平均 2.4 億円とのた実験では彼らの特性が十分に考慮されていな報告もあり，社会問題となっている。現在の医いと実験が失敗することもあり，場合によって学では自閉スペクトラム症の根本的な原因を解は ASD 者にストレスや不安を与えてしまう危決することは不可能と言われているが，症状の険性もある。

改善や ASD 者の社会的コミュニケーション能以上を踏まえて，本研究では，ASD 者の特力の向上に対しての研究はこれまでに数多く行性を十分に考慮した，ASD 者に対してできるわれている。

だけ高い親和性を持つようなコミュニケーショ

しかしながら，ASD 者を対象にした研究にン訓練システムの開発に挑む。一言でコミュニは課題が多く，その主な理由は ASD 診断基準

ケーションと言っても様々なコミュニケーショ― 1 ―立石科学技術振興財団

ン方法がある。本研究では，協同作業に注目し，

回数

訓練内容

協同作業能力の向上，協調性の向上，関連コ

12

ポーズをとる (難易度：低)ポーズをとる (難易度：高)

3

歩行

45

障害物をまたぐボールを足で蹴る

6

ドリブルをする (難易度：低)78

ドリブルをする (難易度：高)二台のロボットの協調動作

ミュニケーション能力の向上を目的とする訓練方法を見出すことを目指す。
[研究の内容，成果]
本研究で検討した訓練方法の概要を図 1 に示す。コンピュータを介したゲームパッドを通じて 二 人 で 同 じ ヒ ュ ー マ ノ イ ド ロ ボ ッ ト (KHR-3HV近藤科学) の操作を行ってもらう(図 1(a))。あるいは，それぞれ 1 台のヒューマノイドロボットを操作し，二台のヒューマノイドロボットで協同作業を行ってもらう (図 1(b))。ヒューマノイドロボット 1 台を二人で図 2 訓練内容(a) 二人で同じロボットを協同操作

操作する場合，一人が右半身，もう一人が左半身を操作するなど，二人が協調しないとロボットを上手く操作できないよう設定した。ASD者と ASD 者のペアで操作を行ってもらった。
疲労や訓練効果を踏まえて，1 ペアあたり 1 日に 30 分の訓練を 8 回行った。各回の訓練内容
を図 2 に示す。
被験者情報
ASD 者 16 名 (女性 2 名，男性 14 名) をリ(b) 二人が別々のロボットを操作して協同作業

図1

ロボット協同作業システム

クルートし，2 名づつのペアを構成して実施し― 2 ―Tateisi Science and Technology Foundation

た。同じ人同士でペアを組み，ペアは最初からミックな動きを生成するため，左足の前方移動，最後まで変えなかった。リクルートした 16 名

右足旋回など，歩行のベースとなる動作をボタ全員に，本研究の目的，実験システム，手順方ンに設定した。4 回目は障害物をまたぐ動きに法について，各被験者に対して説明を行った。

挑戦してもらった。5〜7 回目は，ロボットと16 名のうち，文書による同意を得た 14 名 (女他の対象物とのインタラクションが求められる性 2 名，男性 12 名) に実験に参加していただ

タスクを実施してもらった。5 回目はボールをいた。なお，本研究は，実験の目的と全体的な足で蹴るタスクを，6，7 回目はボールを足で手順に関して，金沢大学の医療倫理委員会に蹴りながら歩行を行うドリブルタスクに挑戦しよって承認されている。てもらった。7 回目の方が，6 回目より，ドリブルを行うコースの難易度が高い設定にしてある。8 回目は二人がそれぞれ 1 台のロボットを実験システム
近藤科学製のヒューマノイドロボット操作するタスクを行ってもらった。片方のロKHR-3HV，ゲ ー ム パ ッ ド (BEBONCOOL)，ボットの左手ともう一方のロボットの右手をひならびにそれを制御する PC (オリオスペックもでつなぎ，設置された障害物にひもが触れなCreateON WS 9 Compact) を 用 い て 実 験 をいようにスタート地点からゴール地点までひも行った。近藤科学が提供している Rcb4 ライブを移動してもらうタスクに挑戦してもらった。

ラリと Microsoft Visual Studio を用いて Visual
C# により，ゲームパッドでヒューマノイドロ分析
8 回目の訓練終了後に参加者ならびに参加者ボットを操作するプログラムを構築した。の指導教員の先生方にアンケートに回答してもらい，その結果を分析するとともに，ビデオ

実験手順
実験の同意を得た後で，訓練内容を被験者について説明した。その後，30 分程度の訓練をデータに基づいて会話などのコミュニケーション量について分析を行った。

二人一組で実施してもらった。訓練には必ず目的のタスクが設定されている。そこで，訓練時結果間が 30 分に近づいたタイミングで実施してい訓練時の様子の一例を図 3 に示す。個人差はるタスクを成功したら終了とした。訓練内容をあるものの，全てのペアにおいて発話量が増え毎回変えながら 8 回実施した。実験の様子をビたことを確認した。訓練後のアンケートでは，デオにて録画・録音した。8 回の訓練実施後，参加者自身の主観的な協調性の向上度合についアンケートに回答してもらった。て，7 段階評価にて評価してもらった。具体的な項目として下記をあげる。
・訓練後の方が，誰かと協力するのが楽しいと実験条件感じるようになりましたか？

以下のような訓練内容を実施してもらった。
1 回目と 2 回目はヒューマノイドロボットに・訓練後の方が，誰かと会話するのが楽しいと感じるようになりましたか？

ポーズをとるタスクである。1 回目に比べて 2回目はより構成するのが難しいポーズとした。

・訓練後の方が，誰かと協力するのが上手になったと思いますか？

ペアのうち，A が右半身，B が左半身を動かすようにゲームパッドのボタンを設定した。関節・訓練後の方が，聞き手に回って相手の話を聞くのが好きになりましたか？の動きとボタンが連動するように設定した。3回目では，歩行に挑戦してもらった。ダイナ

・訓練後の方が，誰かと会話をするのが上手に― 3 ―立石科学技術振興財団(会話量) の向上は明確には認められなかった。
一部の先生から「ペアを組んだ参加者同士では協調性の向上は見られたが，それ以外の方との協調性は変わらなかった」との意見をいただいている。このことから，訓練システムにて協調作業を行った相手に対する協調性は高まるが，それ以外の相手に対する協調性向上までには至らなかったことが示唆される。訓練システムがASD 者に対してできるだけ高い親和性を持つ(a) 一台のロボットを二人で動かすような訓練システムになっているかは，参加者への「これからも，機会があれば誰かと一緒に訓練や作業をやってみたいと思いますか？」というアンケートと，指導教員の先生への「この訓練について，参加者は楽しい・もっとやりたいなど，ポジティブなイメージを持っていましたか？」というアンケートの高い評価から，本訓練手法が ASD 者が興味を持ちながら，かつ(b) 二台のロボットで協調作業

図3

ストレスを抑えながら実施できる手法であるこ訓練時の様子とが示唆された。
なったと思いますか？
・訓練後の方が，誰かと一緒に作業するとき，[今後の研究の方向，課題]相手のペースに合わせるのが好きになりましたか？

本訓練法は，ASD 者に興味を持ってもらい・これからも，機会があれば誰かと一緒に訓練ながら，相手との協調性を高める効果があるこや作業をやってみたいと思いますか？とが示唆された一方で，訓練で相手となった方｢全くそう思わない」場合 1 点，「強くそう思以外の方との協調性の向上までは認めれれなう」場合 7 点，としたとき，「ゲーム後の方が，かった。この点を改善する手法の構築が今後の誰かと一緒に作業するとき，相手のペースに合課題である。また，分析ができたのは得られたわせるのが好きになりましたか？」を除き，平結果の一部であることから，さらに詳細な分析均で 5 点以上の結果を得た。参加者の主観ならにより他の新たな知見を得ることも今後の課題

びにビデオ解析に基づけば，参加したペア同士である。

における協調性やコミュニケーション (会話量) の 向 上 が 認 め ら れ，本 訓 練 シ ス テ ム が[成果の発表，論文等]

ASD 者の協調性向上に寄与できることが示唆

・ LIFE2021 (第 21 回日本生活支援工学会大会・日本された。一方で参加者の指導教員のアンケート

機械学会 福祉工学シンポジウム 2022・第 37 回ラ

結果からは協調性向上やコミュニケーションイフサポート学会大会) での発表を予定している。

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