立石科学技術振興財団

助成研究成果集(第27号) 2018

ビデオ会議を拡張する遠隔指差しロボットアームの開発
Development of a Robot Arm for Embodying Video- Mediated Pointing Behaviors
2157002

研究代表者

大阪大学

博士後期課程大西裕也

示すことでソーシャルテレプレゼンスが強化さ[研 究 の 目 的]れるかもしれない。また，この研究ではあらかビデオ会議は，実際に対面して会話する時とじめ対話相手を表示するディスプレイの前にデ比べ対話相手の存在感が低下する。そのため，バイスが置かれたままであった。また，片方の遠隔地にいる人と同じ部屋にいる感覚が欠落す空間にいるユーザに対してしか評価が行われてる恐れがある。我々は，遠隔地側であるリモーいなかった。
本報告書では，以下の 3 つの内容を検証した。

ト空間とユーザ側であるのローカル空間の境界であるディスプレイが，窓のような役割を持ち，1．遠隔地の空間とユーザ側の空間の連続性を示

二つの空間を分離させているのではないかと考した上で，身体の実体化以外の手法と比較しえた。これまでの研究では，身体の代替であるソーシャルテレプレゼンスに与える影響を検証ロボットアームをビデオ会議に組み合わせるこした。2．映像内で提示されていた物や相手の身とにより，ソーシャルテレプレゼンス (遠隔地体の一部が会話の途中で実体として出現する実にいる相手とあたかも対面している感覚) の強体重畳型ビデオ会議を開発・評価を行った。3．

化を図ってきた (図 1)。これは，対話相手のビデオ会議におけるリモート空間での身体の実映像と実体として提示したロボットが繋がって体化とローカル空間での身体の実体化の双方を見えるデザインにしたことによって，相手の身比較することでソーシャルテレプレゼンスに与体の一部がユーザ側の空間にあるように感じさえる影響を検証した。

せたことが効果的に働いた可能性がある。つま[研究の内容，成果］

り，遠隔地の空間とユーザ側の空間の連続性を〈研究 1〉
ビデオ会議を用いた遠隔地へ指示する方法はいくつか考えることができる。通常のビデオ会
議で指示する方法，正面映像に加え机上にも対話相手の身体映像を表示し指示する方法，レーザポインタを用いて指示する方法，指示棒を実体として提示し指示する方法，遠隔地に指示者の身体の一部を実体として再現し指示する方法
図1

提案するシステムの外観である。本研究では，これらを比較することで― 1 ―立石科学技術振興財団

ソーシャルテレプレゼンスに与える影響を調査

ラーバーは標準誤差を表す。実験 1 の結果より，する実験を行った。全ての条件を 1 つの実験で通常のビデオ会議である垂直条件は他の条件に比較することが困難であったため，3 つの被験比べスコアが下回る結果となった (F(2,17)

者内実験を実施し，段階的に評価を行った。被=12.698, p<.01 多重比較の結果はそれぞれ，

験者は実験 1 では 18 人，実験 2 では 12 人，実p<.01, p<.01)。これは，垂直条件はディスプ

験 3 では 11 人の合計 41 人に参加してもらった。

レイを境界面とし，リモート空間とローカル空また，各被験者は実験 1-3 のいずれかに参加し間を分離している印象を被験者に与えたことがてもらった。実験では，指示する対象物である原因だと考えられる。実験 2 では，リモート空ぬいぐるみを設置し，それに関して簡単な会話間とローカル空間の連続していることを示してと質問をするタスクを設定した。実験後にアンおり，映像・光・実体の比較となった。結果よ

ケートを実施し，それを実験の評価として用いり，レーザ条件は，アンケートの全てのスコアた。代表的なアンケート結果を図 2 に示す。上が他の条件に比べ下回る結果となった (F(2,図，中図，下図はそれぞれ実験 1，実験 2，実11)=5.111, p<.01，多重比較の結果はそれぞ験 3 に対応する。それぞれの実験において，3れ p<.05, p<.1。これは，レーザポインタのつの条件は，一要因分散分析を用いて比較した。

光は空間を越えて指示することができるが，空質問項目では 7 段階のリッカート尺度を用いた。

間のつながりが離散的に見えたからだと考えら

棒グラフは各項目のスコアの平均値を表し，エれる。実験 3 の結果より，リモート空間とローカル空間の連続性を実体で提示した場合，実体化の手法にかかわらずソーシャルテレプレゼンスを強化する傾向があることが分かった (F(2,10)=11.59, p<.01，多重比較の結果はそれぞれ，p<.05，p<.1)。インタビューによると，指示が実体化された場合，指示棒でもアームでもソーシャルテレプレゼンスは同等であると感じた被験者が多かった。
〈研究 2〉
これまでの実験で使用したデバイスは，遠隔地の空間とユーザ側の空間の視覚的な差異を少なくし，実体として提示ことで相手の存在感を強化してきた。つまり，相手空間の人・物を実体化することによって存在感が向上し，ソーシャルテレプレゼンスを強化することができる可能性がある。本研究は，物・人さらにそれらが映像から出現する時の存在感を調査することで，ソーシャルテレプレゼンスを強化する要因を明らかにする。
システムの構造について説明する。遠隔地にいる対話相手の空間を映す 2 つのディスプレイ

図2

研究 1 のアンケート結果

は顔映像と手元映像を表示し，さらに遠隔対話― 2 ―Tateisi Science and Technology Foundation

相手とユーザの間には机を設置し，手元映像を.05)。これより，何らかの物体の実体として提映すディスプレイにもそれを表示している。ロ

示するによって相手の動作が想像される場合にボットアームは手元を映すディスプレイに遮らは，同室感が強化されることが分かった。また，れて見ることができない位置に設置している。

実体であるぬいぐるみやロボットアームが出現

図 3 にシステムの外観を示す。ロボットアーム

した時にぬいぐるみに触れようとする被験者がは，スライドレールを含むリンク機構で構成さ8 名いたことから，存在感や同室感が強化されせており，サーボモータの回転により手前や奥る他に，映像のみでは発生しない心理が働く可方向に伸縮する。

能性が考えられる。

システムの有効性を評価するため，実体の出現する範囲を要因とした 1 要因 3 条件で被験者〈研究 3〉

内実験を実施した。各条件を体験した後，アン先行研究では，リモート空間にいる対話相手ケートとインタビューを実施した。代表する結の身体の一部がローカル空間に実体として提示

果を図 4 に示す。棒グラフは各項目のスコアのされたことによって，同室感に有効に働いたと平均値を表し，エラーバーは標準誤差を表す。

考えられる。しかし，ローカル空間にいるユー結果より，スコアに有意な差が見られ (F(2,ザの身体がリモート空間に実体として提示され15)=18.8, p<.01)，多重比較の結果，物+人たことによる効果は明らかになっていない。本

実体条件が他条件より高いことが分かった (そ研究ではビデオ会議におけるリモート空間でのれぞれ，p<.01, p<.05)。さらに，物実体条件

身体の実体化とローカル空間での身体の実体化が映像条件よりも高いことがわかった (p<の双方を比較することで同室感に与える影響を検証する。本システムでは，身体を実体化する側 (身体拡張型) と身体を実体化される側 (身体提示型) の 2 つデザインがあり，ロボットアームの提示の方法がそれぞれ異なる (図 5)。
身体拡張型では，ロボットアームはリモート空間に設置し，ディスプレイの上に Kinect を設置してある。骨格検知の機能によって被験者の右腕の動きをトラッキングする。検知された右腕の肩と指先の位置情報を基に，被験者の右腕

図3

実体重畳型ビデオ会議の外観

図4

研究 2 のアンケート結果

図5

― 3 ―

実体化の 2 つのデザイン

立石科学技術振興財団

ディスプレイ内に映されたロボットアームと自身の腕が 2 つ見えてしまったことや服の色が異なっていたことなどが挙げられた。これらの問題を解決することで身体拡張条件は身体提示条件と同等の同室感を得られるポテンシャルを秘めていることがわかった。また，身体の実体提示が同室感に強く影響することがわかったが，実体の提示方法の違いによって同じ部屋の定義が，自分がいる空間に基づくのか相手がいる空間に基づくのか異なることもアンケートやインタビューから得ることができた。
[今後の研究の方向，課題］
図6

研究 3 のアンケート結果

本研究では，身体以外での空間連続性を示しの動きとリモート空間にあるロボットアームにた上で身体の実体化以外の手法との比較，実体同期させる。身体提示型では，ロボットアーム重畳型ビデオ会議の開発・検証，2 者間境界位はローカル空間に設置し，位置決め装置とロ置の違いによる同室感の評価を行った。これらボットアームの回転機構の 2 自由度で動く。この研究はいずれもシステムを初めて見た人を被れは，これまでの研究で開発したデバイスと同験者とし評価を行ってきた。そのため，これら様のシステムである。のデバイスを継続的に使用した場合，本報告書実験者と被験者の 2 人の境界位置を要因としで述べた結果が持続するとは限らない。提案すた 1 要因 3 条件で被験者内実験を実施した。代るシステムを長期的に使用した場合の効果につ表する結果を図 6 に示す。同じ部屋で目の前にいて調査することも今後の課題である。

いる感覚では， (F(2,17)=16.24, p<.01)で有意な差が見られた。多重比較の結果，ビデオ会議条件よりも提案する 2 つの条件が高いことが分かった (共に p<.01)。さらに，身体拡張条件よりも身体提示条件のスコアが高いことが分かった (p<.05)。また，相手の部屋に自分がいる感覚では， (F(2,17)=3.41, p<.01)で有意な差が見られ，多重比較の結果，身体拡張条件が他の条件よりも高いことが分かった (それぞれ p<.01， p<.05)。さらに，自分の部屋に 相 手 が い る 感 覚 で は，(F (2, 17) =25. 06,p<.01)で有意な差が見られた。多重比較の結[成果の発表・論文等］〈論文誌〉
1．大西裕也，田中一晶，中西英之，身体映像の部分的実体化によるソーシャルテレプレゼンスの強化，情報処理学会論文誌，Vol. 57, No. 1, pp. 228-235, 2016．
〈査読付き国際会議〉
1．Onishi, Y., Tanaka, K. and Nakanishi, H. : SpatialContinuity and Robot-Embodied Pointing Behavior
in Videoconferencing, Proc. CRIWG 2017, pp. 1-14.
採択率 57.6%, Best Student Paper Award 受賞
2．Onishi, Y., Tanaka, K. and Nakanishi, H. : Embodiment of Video-mediated Communication Enhances
Social Telepresence, Proc. HAI2016, pp. 171-178.

果，身体提示条件が他の条件よりも高いことが採択率 43.9%分かった (共に p<.01)。インタビューより，〈査読なし国内会議〉

目の前にいる感覚において身体拡張条件が身体提示条件よりスコアが低くなった理由として，― 4 ―1．大西裕也，田中一晶，中西英之，映像から身体が出現する実体重畳型ビデオ会議による同室感の強化，
HAI シンポジウム 2017．

Tateisi Science and Technology Foundation

学生奨励賞受賞(NGHAI2017), 2017.

2．大西裕也，田中一晶，中西英之，遠隔指示において実体はどこまで必要なのか？，HAI シンポジウム
2016，G-10, 2016．

〈デモ発表〉
1．大西裕也，小峯俊彦，中西英之，腕を実体化する身
体拡張型ビデオ会議による同室感の強化，インタラ

3．猪股誠至，大西裕也，中西英之，対面会話感覚創出のための回転物体遠隔操作システム，第 30 回人工知能学会全国大会，1E2-4in1, 2016．

クション 2018．
プレミアム発表 (採択率 18.6%)
2．Yuya Onishi, Takahiro Yamaguchi, Kazuaki Tanaka,〈ワークショップでの発表〉

and Hideyuki Nakanishi, Robot Arms for Em-

1．Yuya Onishi, Kazuaki Tanaka, and Hideyuki

bodying Video-Mediated Nonverbal Communica-Nakanishi. Appearance of Physical Embodiment intion, The 24th International Symposium on RobotOverlay-Type Videoconferencing. HAI2017 Work-and Human Interactive Communication (RO-MAN

shop on Next Generation Human-Agent Interaction2015), 2015.

― 5 ―