情報処理学会 インタラクション 2019
IPSJ Interaction 2019

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2019/3/6

Territorial Behavior: 縄張りを持つ日用品によるさりげない境界提示道地玲香†1橋田朋子†1

概要：IoT 技術の浸透より，モノの状況認識や制御が可能になりつつある今，このような”賢いモノ”の対象は日用品や家具といったあらゆるものにまで広がっている．日用品や家具における賢いモノの取り組みでは，状況に応じてモノの位置を動かす・形や状態を変えるといったダイナミックなアクチュエーションを施すことも多い．筆者らはこのままでは家の中でのモノの秩序が保たれなくなると考え，それぞれの日用品がいるべき領域を定めることを考えた．本研究では，日用品自体が使える場所と使いにくくなる場所を作ることで家庭内における日用品の縄張りをさりげなく提示・体感させるシステムを提案する．ビーコンから一定距離内で正常に動き，ビーコンから一定距離外になると日用品の動きを制限することで家の中での日用品の縄張りを実現した．

1. はじめに報告する．

通信機能を持ち，状況を認識したり自動で動作したりすることが可能な”賢いモノ”が，IoT技術の浸透より広まりつつある．このような”賢いモノ”の対象は既に家電などにとどまらず，スリッパのような日用品から椅子のような家具まであらゆるものにわたっている．また賢い家電がもともと備えている機能を状況に応じて自動的に遂行すると

図 1

Territorial Behavior

いった形をとることが多いのに対し，新たに台頭してきた

2. 関連研究

日用品や家具における賢いモノの取り組みでは，状況に応2.1 自律的に振る舞う賢い日用品

じてモノの位置を動かす・形や状態を変えるといったダイ日用品が状況に応じて形や状態を変化したり自律的に移ナミックなアクチュエーションを施すことも多い．このよ動したりする仕組みの事例が増えてきている．例えば，

うな背景の中で，現状でも人の手によってモノが定位置か

nendo 社の sudare は簾としての機能の果たす反面，状態をら動かされがちな家の中の状況に加えて，賢くなって自律変えて椅子になる[1]．また，HEXA 社の Vincross はあらゆ的に振る舞うモノが溢れた未来の家を想像し，筆者らは家る所が歩行可能なクモ型ロボットであり，これを用いた光の中でのモノの秩序を保つために，今後は賢いモノ同士がを求めて日差しを追いかけるプランターを実現している

どう振る舞うべきかのデザインがより重要になると考え[2]．他にも日産自動車社の ProPILOT PARK RYOKAN では，た．

自走機能を持つスリッパや座布団，テーブル，リモコンが秩序立ったモノ同士の振る舞いのデザインの一つの解

正しい位置に移動するデモストレーションが行われているとして，それぞれの日用品がいるべき領域を定めることが[3]．さらに日産自動車は ProPILOT CHAIR という，散らか挙げられる．ここで筆者らが着目したのが，動物が持つ縄ったデスクチェアが正しいデスクの元へ戻るものや，行列張り習性である．特にカワハギという魚の縄張り習性は，の先頭に並ぶ椅子が先頭に戻る製品も発表している[4]．こ自らの縄張り内では敵に対して優位に働き攻撃力が強まれらの事例では，日用品が単体でそのものの機能を拡張すり，縄張りの外では劣位に働き攻撃力が弱まる習性であるるために自律的に形や状態を変えたり移動したりする．一ことが知られている．そこで本研究ではカワハギの縄張り方で，本研究は複数種類の日用品を視野に入れて，それら習性を模倣し，日用品がそのまま使える場所と本来の機能の縄張りに応じて自律的に振る舞いを変える点が異なる．

が使いにくくなる場所を作ることで家庭内における日用品

2.2 人に制限を意識させる・働きかける仕組みの縄張りをさりげなく提示・体感させるシステムを提案す

機械の制御により人に何かしらの制限を意識させたり，る．具体的な手法としては，ビーコンを用い縄張りの基地

実際に人の動きを制限させたりする研究や作品も多く存在

局と見立て，ビーコンから近い距離にあるときは日用品がする．Snibbe の Boundary Functions では頭上から投写され正常に動き，ビーコンから遠い距離にあるときは日用品のる線によって人と人の境界線を表す作品である[5]．また，本来の機能が使いにくくなるようなアクチュエーションを

Dogai らの ToolShaker は壁面や机上に収納/配置された日用施す．本稿では提案システムの詳細と，精度実験の結果を品が物理的に揺れることで情報提示を行う[6]．さらに，†1 早稲田大学
Waseda University.

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Leigh らの Morphology Extension Kit はモーターの入ったブ

表 １

ロックを重ねて手首につけることで手の動きに変化を与え

ユーザ A

ユーザ B

ユーザ C

ハンガー

5[m]

11[m]

9[m]

クッション

5[m]

7[m]

6[m]

7[m]

3[m]

5[m]

るウェアラブルデバイスである[7]．Morphology Extension
Kit のアプリケーションの 1 つに手がマウスを触ろうとする際に Morphology Extension Kit が邪魔して触れないとい卓上鏡うアプリケーションがある．これは実際に，本来使用する日用品を移動させる距離人がしたい動きに制限を与えている．これらの研究・作品

4. Territorial Behavior の実装

は機械が人に対して制限を意識させる仕組みが視覚的に明4.1 システム構成要素

確である．或いは，直接人体に制限を与えている．それに本システムはビーコン（iBeacon，estimote）
・ESP32（ESP32-

対し，本研究は日用品が縄張りの外で使いにくくなること

DevKitC，Espressif Systems）・サーボモータ（360°連続回で間接的に人の動きに制限を与えている．

転サーボ FS90R，FEETECH RC MODEL CO．）
・圧電サウン

3. Territorial Behavior
3.1 システムの概要
提案システム Territorial Behavior は，家の中の日用品にダ（FGT-15T-60A1W40，UNIVERSAL ELECTRONICS CO．）から構成される．本システムの全体像を図 2 に，システムの構成図を図 3 に示す．
4.2 位置検出機構

縄張りを設定し，縄張り内にいるときには正常に動き，縄位置検出機構は，ビーコンを用いて任意の日用品を探し，張り外にいるときにはモノ本来の機能が使えなくするようビーコンからの距離を測ることで指定距離内にいるか指定にする仕組みである．このシステムを実現するための要件

距離外にいるかを認識する機構である．ビーコンは BLEとして，下記の 3 つを設ける．

（Bluetooth Low Energy）の発信機であり，ビーコン端末か

1.
2.
3.

家の中での日用品の種類ごとの適切な縄張り（動作らは固有の ID 情報が常に発信されている．この情報を可能範囲）の設定

Bluetooth 通信が可能なマイコンモジュール ESP32 で取得

複数の日用品が，縄張り内にいるか縄張り外にいるする．この情報を元にビーコンから ESP32 までの距離の算かの同時認識出を行い，ESP32 を伴う日用品が指定距離内にいるか指定

縄張り内にいる場合は日用品を正常に動作させ，縄距離外にいるかを認識する．

張り外にいる場合は日用品の機能を抑制する制御

ビーコンによる距離測定にあたり，まず，ビーコンをス

まず要件 1 に関しては次節で述べる調査より適切な範囲をキャンすることで受け取れる情報として，電波強度 r[dBm]定める．次に，要件 2 に関しては，複数のビーコンを用いと TxPower x[dBm]がある．電波強度 r[dBm]とはデバイス縄張りの基地局と見立て，ビーコンからの距離を計測してが受信した電波強度であり，TxPower x[dBm]とはビーコン縄張りを認識する．これを位置検出機構と呼ぶ．なお，今が発する信号の強さのことである．今回用いる iBeacon で

回は日用品の代表例としてハンガー，クッション，卓上鏡は，TxPower x[dBm]は 1[m]地点での電波強度 r[dBm]であるの 3 つを取り上げる．これらに対し簡易なモータやスピーと定められている．よって，ビーコン毎に理論値が変わる．

カーを用いて縄張りから外れると日用品本来の機能が使いフリスの伝達公式により自由空間では受信信号強度は距離にくくなるようなアクチュエーションを施すことで要件 3の二乗に反比例して減衰していくことを用いて電波強度を満たす．これを日用品制御機構と呼ぶ．

r[dBm]と TxPower x[dBm]と距離 d[m]の関係は式(1)のよう3.2 縄張り設定のための調査に表すことができる．

人が家の中で日用品を移動させる距離についての傾向を把握するために，特に本研究で取り上げるハンガー，クッ𝑟 = 𝑥 − 20 log 𝑑 (1)よって距離 d[m]は式(2)のように求められる．

ション，卓上鏡について，日々の生活において直線距離で

𝑑 = 10(. /0)⁄23 (2)約何[m]動かすか，簡易な計測・聞き取り調査を二階建て住以上のアルゴリズムを用いてビーコンと ESP32 までの距離宅に住む 20 代 3 人に行った．結果は表 4 に示す．この結測定の精度実験を行なった．精度実験の詳細については次果より，直線距離で短い人でも，ハンガーとクッションは章で述べる．

5[m]，卓上鏡は 3[m]移動することがわかった．本システム

4.3 日用品制御機構

では，これらの結果を参考に，日用品をつい動かしてしま

日用品制御機構は，位置検出機構が取得した縄張りの内外う距離よりも少し短い範囲に縄張りを設定する．本稿のプの情報を用い，ビーコンから日用品の距離が縄張り内の場

ロトタイピングでは，ハンガーとクッションの縄張りを合は日用品に何も制御を加えず，縄張り外の場合は日用品

3[m]，卓上鏡の縄張りを 1[m] と設定する．の機能を制限する制御を施す機構である．本研究で用いる
日用品のうち，ハンガーに関しては，本来衣服を引っ掛け© 2019 Information Processing Society of Japan473

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るためのハンガーを引っ掛けられないようにするために，3[m]地点と 1[m]地点での ESP32 で設定する電波強度を図 4

サーボモータを用いてハンガーの柄の部分が無限回転させから読み取り，これ以後位置検出と縄張り判定に用いる．

る．クッションに関しては， 本来上に座ったり手元に置い0たりするクッションを身近に置きにくくするために，圧電サウンダを用いてクッションが音を出し続ける．卓上鏡を制御する方法としては，本来顔を見るために使う鏡が見え-10なくするために，サーボモータを用いて鏡が回転する．このように縄張りの外側にいる場合，通常の使い方ができなくなる．

Beacon1平均値-20

Beacon2平均値
Beacon3平均値-30

Beacon4平均値
Beacon1理論値

図 2

システム全体像

電波強度r[dBm]-40

Beacon2理論値
Beacon3理論値-50

Beacon4理論値-60-70

図 3

システム構成図-80

5. 精度実験・動作確認
本章では，ビーコンの距離測定の精度実験を行なった．

-90

また，指定範囲内外での家具制御機構の動作を確認した．
5.1 ビーコンの精度実験
提案システムで用いるビーコンの距離測定精度を検証す-100
024る実験を行なった．3 章のビーコン距離算出アルゴリズム

68101214

ビーコンからの距離 d [m]より距離の算出を行う．本システムは家の中（室内）での利用を想定しているため，ビーコンからの距離 d[m]は遠く

図 4ても 15[m]あれば十分だと考えた．0≦d≦15[m]の範囲で5.2 動作確認

電波強度 R とビーコンからの距離 d の関係

d[m]の距離を 0.5[m]ずつ大きくし，4 種類のビーコンを各今回の実験では，実際にビーコンからの距離が一定距離距離においた時の電波強度を 3 回ずつ測定した．各電波強内にある場合に，日用品が正常に動き，一定距離外にある度の平均値を算出し，理論値との誤差を確認した．理論値

場合に動きにくくなるか確認を行なった．動作確認の結果の TxPower x[dBm]は各ビーコンの 1[m]地点での電波強度を表 2 に，動作確認を行なっている様子を図 5 に示す．ハ

r[dBm]の平均値を用いた．図 4 に電波強度 r とビーコンかンガーとクッションは約 3[m]離れた位置に移動させるとらの距離 d の関係を示す．グラフからビーコンからの距離本来の動作ができなくなり，卓上鏡は約 1[m]離れた位置にが遠くなるほど電波強度の精度にばらつきがあることが読移動させると本来の動作ができなくなった．

み取れる．また，各ビーコンの平均誤差を算出した．Beacon1

表 2の平均誤差は 0.85[%]，Beacon2 の平均誤差は 4.26[%]，
Beacon3 の平均誤差は 4.74[%]，Beacon4 の平均誤差は4.98[%]となった．この実験から，今回指定する縄張りの範囲 0≦d≦3[m]は，理論値に対する誤差や Beacon 間の誤差

動作確認の結果
縄張り内

縄張り外

ハンガー

○×

クッション

○×

卓上鏡

○×もそれほど大きくなく，問題ないことが確認できた．なお，© 2019 Information Processing Society of Japan47416情報処理学会 インタラクション 2019
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参考文献[1] nendo: “sudare”．http://www.nendo.jp/jp/works/sudare．Accessedon December 16，2018．
[2] Hexa: “Vincross”．https://www.vincross.com/hexa．Accessed on
December 11，2018．
[3] Nissan: “ProPILOT Park RYOKAN”．
https://www.nissan.co.jp/BRAND/TFL/PPPR/．Accessed on
December 11，2018．
[4] Nissan: “ProPILOT CHAIR”．
https://www.nissan.co.jp/BRAND/TFL/PPC/．Accessed on
December 15，2018．
[5] Scott Snibbe，“Boundary Functions”．
https://www.snibbe.com/projects/interactive/boundaryfunctions/．
Accessed on December 11，2018．
[6] Hayato Dogai，Maho Oki，and Koji Tsukada．“ToolShaker:
Presentation Technique for “as-is” Display of Daily
Commodities”，In Proceedings of the 9th Augmented HumanInternational Conference (AH ’18)，Article 44，3 pages，2018[7] Sang-won Leigh，Timothy Denton，Kush Parekh，WilliamPeebles，Magnus Johnson，Pattie Maes，“Morphology Extension
Kit: A Modular Robotic Platform for Physically Reconfigurable
Wearables”，CHI EA’17 Proceedings of the 2017 CHI Conference
Extended Abstracts on Human Factors in Computing Systems，
p．397-400，2017．

図 5

動作確認の様子(a) 縄張り内にあるハンガー (b) 縄張り外にあるハンガー(c) 縄張り内にあるクッション(d) 縄張り外にあるクッション (e) 縄張り内にある卓上鏡(f) 縄張り外にある卓上鏡

6. まとめと今後の展望
本稿では，日用品自体が使える場所と使いにくくなる場所を作ることで家庭内における日用品の縄張りをさりげなく提示・体感させるシステムを提案した．
今後の展望としては，まずシステムの小型化が挙げられる．システムが小さくなれば文房具等にも取り付けられるようになり，より多くの日用品を制御することが可能になる．また本システムは，iBeacon の精度により，縄張りの内側で誤作動を起こすことがある．この問題を解決するために，iBeacon の受け取る電波強度を平均化させ，縄張りの内外を判断するシステムにアップデートする必要がある．加えて，現状では 1 つの日用品が一定区間の縄張りを持ち，縄張り同士の重なりは考慮していない．今後，日用品同士の縄張りが重なったときに日用品の優劣をつけることでより秩序の保たれた空間を考えたい．

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