情報処理学会 インタラクション 2022
IPSJ Interaction 2022

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PartsSweeper を拡張した部品整理手法の提案
阿保 信宏1,a)

塚田 浩二1,b)

概要：本研究は，先行研究である「PartsSweeper」を拡張し，実用性の向上を図る．PartsSweeper は，工作机の裏に磁石を設置して動かすことで，机上に散乱しやすい部品／工具等をさりげなく移動・整理するシステムである．一方，机上のゴミ等の非磁性体の移動や，部品や工具の細やかな分類には課題が残っていた．本研究では，こうした課題を解決するために，非磁性体を移動するための拡張パーツや，天板へのテクスチャ付与による分類手法を提案する．

1. 背景と目的
電子工作では，多数の細かい部品や複雑な形状の工具が机の上に配置され，それらの組み合わせや使い分けによって作業を進めていく．しかし，作業するうちに部品や工具が机上に散乱しやすい傾向にあり，見失ったモノの探索に無駄な時間を取られたり，尖っている部品が指に刺さったりなどの危険がある．
『PartsSweeper』[1] は，こうした問題を解決するために，作業机がさりげなく机上の工具／部品を移動／整理するシステムである（図 1）．電子工作を行う作業机の上に置かれる部品（抵抗／コンデンサ等）や工具（ニッパー／ペンチ等）に強磁性体が多く，磁石に反応することに着目している．机下に設置した磁石を前後左右に移動させながら磁力を調節することで，部品や工具を任意の位置に移動させることができる．
しかし先行研究では，電子工作時に発生する非磁性体のゴミ（抵抗の足／はんだの余り等）を移動／整理することや，部品／工具を細やかに分類する手法には課題がある．
本研究では，こうした課題を解決するために，非磁性体を移動するための拡張パーツや，天板へのテクスチャ付与による分類手法を提案する．

2. 関連研究2.1 机上等で物体を移動させるシステム
机上等で物体を移動させることを目的としたシステムについて紹介する．

MouseTutor[3] は，3D モデリングや画像処理，ペイント等のマウス操作を多用するソフトウェア等のチュートリ
1a)b)

公立はこだて未来大学
b1018086@fun.ac.jp
tsuka@fun.ac.jp© 2022 Information Processing Society of Japan

図 1

先行研究：PartsSweeper のプロトタイプ（上：透明天板，下：乳白色天板）

アルを行う際に，画面上のカーソルに連動させてマウスも動かすことで，視覚情報と聴覚情報だけではなく，物理的な情報も得るシステムである．これにより，クリックやドラッグのタイミングや操作のスピードを体感することができ，より深い理解を促すことができる．
卓上アクチュエーションシステム [4] は，テーブルの下に電磁石を設置し，底面に磁石を張り付けたグラス等の物体を移動させ，卓上の整理やユーザへの配達などを行うシステムである．電磁石を複数個使用することで，多人数のユーザでの利用や，複数の物体の運搬を可能にしている．

ToolShaker[5] は，磁性を持つ日用品に対して，日用品自体には手を加えずに情報提示機能を付加し，壁面や机上に収納／配置された日用品を外部から電磁石で磁力を発生させて物理的に動かすシステムである．具体的には，壁面上にフックで吊り下げた日用品の下部に電磁石を設置し駆動することによって，フックを支点として振り子状に日用品

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IPSJ Interaction 2022を動かし，視覚的な情報提示を行う．

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末から構成される．

dePENd[6] は，ボールペンのペン先の磁性体に着目し，磁力制御機構には，2 台のステッピングモーターとタイ机内部の磁石の位置を XY ステージとコンピュータで制御ミングベルトを用いてヘッド部をコンピュータ制御で 2 軸することでペンを引きつけ，ペンの動きを制御するシステ方向に動かせる装置である XY プロッターが採用されておムである．これにより，あらかじめコンピュータに入力しり，そのヘッド部に磁石が搭載されている．磁石は昇降機た図形などを，ペンの動きに任せて紙上に手で描くことが構（図 2）によって上下し，磁石を上げたままヘッド部をできる．

動かすことで強磁性体の部品／工具を移動させ，磁石を下げたままヘッド部を動かすことによって，移動させた部品

2.2 表面テクスチャに関する研究／工具を留まらせることができる．

原ら [7] は，多くの樹脂製品の表面に施されているしぼまた，磁石の高さを調整することで，部品のみ，またはテクスチャを，触針式の形状測定機及び共焦点レーザー顕工具のみを移動させることが可能である．しかし，部品／微鏡によって測定し，そのデータから得た多層のプリント工具を同時に移動させる場合に，それらを分類して別々のパターンを UV 硬化型インクジェットプリンタを用いて作場所に移動させる、といったことは十分検証されていない．

成・重畳することで，凹凸のある表面テクスチャを付加可能であることを示した．
松田ら [8] は，表面上に形成された凹凸パターンが及ぼす心理的影響や印象の変化などを定量的に表すことを目指し，また実験結果から，質感の違いを引き起こす物理量や心理反応量について検討している．
河田ら [9] は，ロータリ切削工具の特徴である切れ刃に対して，テクスチャの角度やテクスチャの深さなどが摩擦に与える影響について調査し，その結果，速度比が大きくなるに従って切削抵抗が 0 に近づき，摩擦係数が小さくな

図 2

先行研究：昇降機構の外観と動作例

ること，摩擦係数はテクスチャの角度や深さに影響し，効果が異なることを示した．
本研究では，机上に置いた磁性体を動かすことで非磁性

3.3 ソフトウェア

体を正確に移動／整理することや，机上に付加されたテクタブレット端末からの制御を可能とするため，Processing

スチャによって部品／工具を個別に運搬／整理することをを用いてヘッド部の座標や昇降機構を手軽に操作できる目指す．

ツール等，複数のソフトウェアが実装されている．昇降機

3. 先行研究「PartsSweeper」の概要

構には下から上まで高さが 8 段階用意されており，ユーザが任意に高さを決定することができる．

先行研究である PartsSweeper の概要について紹介する．

3.4 除去バー
3.1 コンセプト
電子部品／工具の移動／整理，ユーザの電子工作を妨げない配慮，既存の作業机を拡張したシンプルな構造の 3 点をコンセプトとしてシステムが構築されている．

PartsSweeper には，整理対象や用途を広げるための拡張ツールが実装されており，その中から，本研究で扱う除去バーについて紹介する．
中心に強力な永久磁石を仕込んだアクリル製の細長い板

ユーザがシステムの動作に気づきにくく，また気づいたで，長さ 10cm と 20cm の 2 種類が用意されている．抵抗としても介入しやすいシステムを実現するため，机の下側の足やはんだの余りなど，電子工作を行った天板には磁石から磁力を調節することで部品や工具を移動させる方式がに付かない多くのゴミが発生するため，除去バーはそれら採用されている．また，ユーザ自身の好みに合わせて独自のゴミを作業空間の外へまとめて移動させることを目的との作業空間をレイアウトするための入力インタフェースをして製作された（図 3）．

用意することで，位置／移動経路／タイミングなどを自由にカスタマイズすることを可能にしている．

しかしこれらの除去バーの性能実験では，ゴミを全体の3 割弱しか移動させることができておらず，成功率が極めて低いことが分かっている．

3.2 システム構成
天板の裏面に設置された，永久磁石と昇降機構からなる磁力制御機構と，作業空間を入力するためのタブレット端© 2022 Information Processing Society of Japan

4. 除去バーの改善
ゴミを安定して移動／整理するため，除去バーを改善し，530

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図5各磁性体を取り付けたアクリル板（左から順にマグネットシー
ト，ステンレステープ，ステンレス板）

図 3

先行研究：除去バーの外観を，1 辺の長さが 3cm，4cm，5cm の 3 段階の大きさとなゴミの移動成功率を向上させることを目指す．

るようにレーザーカッターで切り出し，十分な個数を用意した（図 6）．また取り付ける磁性体によって厚さが変化す

4.1 形状などの検討ることから，厚さを調節しやすくするため，厚さ 2mm の既存の除去バーの成功率が低い原因として，除去バーがアクリル板も同様の大きさ／個数を用意することとした．

移動中に回転してしまうため，拾ったゴミを取りこぼしてこれらのアクリルパーツを図 4 に示すように組み合わせ，しまい，目的の位置に運搬できないことが考えられた．

テープで仮止めすることによって，複数の形状／大きさのそのため，ゴミを取りこぼしにくく，ゴミの回収に最適組み合わせを検証する．なお重心バランスの観点から，異と考えられる形状／磁性体／大きさといった要因を検討

なる大きさのアクリル板を組み合わせることはせず，同じし，除去バーの改善を目指した．

大きさのアクリル板のみを組み合わせて使用する．

4.1.1 形状の検討
ゴミを確実に回収しやすくするために，回転しない形状，または回転してもゴミを取りこぼしにくい形状とすることを目標とした．図 3 の形状を I 字型と呼称し，その他の形状候補として，T 字型，C 字型，E 字型，X 字型（十字型）を考案した（図 4）．これらの形状は，4.1.3 章で述べるように，正方形のアクリルパーツを貼り合わせて作成した．
図 6

各大きさのアクリルパーツ（左から順に 3cm，4cm，5cm）

4.2 実験
ここでは，形状／磁性体／大きさの 3 つの予備実験と，図 4各形状の除去バーこれらを元に改善した除去バーを用いた先行研究との比較（左から順に T 字型，C 字型，E 字型，X 字型）実験を行った．

4.2.1 形状の予備実験
4.1.2 採用する磁性体の検討

回転しない形状，または回転してもゴミを取りこぼしに先行研究では除去バーの中央部にヘッド部の磁石と連動くい形状を目指し，図 4 に示した除去バーを用いて実験をさせるための強力な磁石を設置している．磁石の下部には行った．実験は，除去バーに取り付けた磁性体がヘッド部薄いアクリル板が配置され，直接天板に接触しない構成にの磁石の真上に来るように置き，十分な距離を動かして除はなっていたものの，まだ吸着力が強すぎると感じられた．

去バーの様子を観察して行った．

具体的には，ヘッド部の磁石と強引に吸着することで昇降実験の結果，T 字型，C 字型，E 字型は，90 度ほど回転機構に負荷がかかり，破損する恐れがあった．そのため，してしまうため意図した箇所でゴミを引っ掛けることがで連動の容易性は維持しながら，昇降機構に負荷をかけにくきず，取りこぼしてしまうことや，引っ掛けやすい面が少い磁性体を新たに検討することとした．

ないため，そもそもゴミを引っ掛けられない場合があるこ

磁性体には，マグネットシート，ステンレステープ，ステンレス板を用意した（図 5）．とが分かった．一方で，X 字型は回転が少なく，引っ掛けられる面も多いため，安定してゴミを運搬しやすいことが分かった．X 字型を動かした様子を図 7 に示す．開始位置

4.1.3 大きさの検討
最適な大きさを検証するため，厚さ 5mm のアクリル板© 2022 Information Processing Society of Japanと終了位置で除去バーが 20 度程度しか回転しておらず，机上にある 10 個のゴミを移動させることに成功した．

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図 8改善した除去バー，上面（左）と下面（右））表 1

除去バーのゴミ移動成功数の平均値（括弧内は標準偏差）
先行研究

改善後

2.8(2.64)

9.5(1.55)

路上に置いたゴミの移動成功数を調査しているため，本研
究で改善した除去バーでも同様の実験を行った．1cm 程度のゴミ 10 個を除去バーの経路上に設置し，移動させることのできた個数を計測した．これを改善後の除去バー（図図 7

X 字型除去バーの開始位置（上）と終了位置（下）8）それぞれで 5 回行った．その平均個数と標準偏差を表 1に示す．なお，先行研究の除去バーについては文献 [2] よ4.2.2 磁性体の予備実験

り参照し，成功率の高い 10cm のものを比較対象としてい磁性体は，マグネットシート，ステンレステープ，ステる．先行研究では 10 個のゴミを平均 2.8 個しか移動できンレス板を除去バーの中央部に貼り付け，4.2.1 章と同様のていなかったが，改善後は平均 9.5 個の移動に成功してお手法で実験を行った．実際の実験に使用した除去バーは図り，大きく改善することに成功した．

4 に示した通りである．
実験の結果，マグネットシート，ステンレステープはヘッド部の磁石にほとんど吸着せず，除去バーを移動させることができなかった．しかしステンレス板は，ヘッド部の磁石に十分に吸着し，除去バーの移動を問題なく行うこ

4.4 考察改善後の除去バーによる非磁性体の移動成功率は高く，実用性が向上していると言える．

X 字型が上手く安定した要因として，他形状と異なり上とができた．

下および左右が共に線対象であることから，除去バーの重4.2.3 大きさの予備実験

心が常に中央に置かれていたからではないかと考える．こ4.2.1 章と 4.2.2 章で実験を行う際，形状や磁性体を検討するだけでなく，アクリルパーツの大きさが 3cm，4cm，れにより，回転が少なく安定した動作を実現することができたと推察する．

5cm の除去バーをそれぞれ用意し，大きさも検討した．実

改善後の除去バーの移動成功平均数が 10 とならなかっ験の結果，大きさによる挙動の差はほとんど見られないこ

たのは，回転することによって事前に想定していた経路かとが分かった．そのため，使用する磁性体の大きさに合わら僅かにずれてしまい，ゴミを拾いあげること自体ができせることとし，今回の実験に使用したステンレス板が 4cmなかった場合があることが原因と考えられる．の大きさであることから，除去バーの大きさも 4cm とした．

4.3 改善した除去バーと比較実験

5. 天板へのテクスチャ付加
先述した通り，先行研究では部品／工具の運搬に関して，以上の結果から，除去バーは X 字型とし，磁性体にはス部品のみ，または工具のみを移動したい場合には，磁石とテンレス板を使用し，大きさは 4cm とした．実験に用いた天板の距離を調整することで可能となっている．しかし，除去バーは仮止めしたものであるため，上記条件を満たす工具と部品を同時に移動しつつ，細やかに分類することは除去バーを改めて製作した（図 8）．

できていない．

ステンレス板を中央部に取り付けると，中央部のみ 2mm

そのため，机上にある部品／工具を，簡易的な操作で分ほど浮いてしまうため，中央部以外には同じ厚さのアクリ類し整理する手法として，UV プリンタにより天板の表面ル板をアクリサンデーにより下部に貼り付け，厚さが等しにテクスチャを付加し，その凹凸によって部品／工具を個くなるよう調整している．なお，アクリサンデーで貼り付別の細やかな分類を実現する手法を提案する．なお，UVけやすくするため，下部のアクリル板には小さい穴を 2 か

プリンタは，紫外線を当てて瞬時にインクを硬化させ，平所ずつ開けた．

面に独特の質感や立体感を表現できるデジタル工作機器で先行研究では除去バーの性能実験として，除去バーの経© 2022 Information Processing Society of Japanある．

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5.1 テクスチャの検討
現在，摩擦力によって効果的に部品／工具を分類できる

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6. まとめと今後の展望

テクスチャを検討中である．検討したテクスチャは斜線，

本研究は，先行研究の PartsSweeper の課題点を解決し，円形ドット，四角形ドット，逆格子，全面ドットの 5 種で実用性を向上することを目指している．非磁性体を移動すある（図 9）．テクスチャはまず 1 重で印刷し，5.2 章に示るための拡張パーツや，天板へのテクスチャ付与による分す実験結果から，有効に摩擦力が働いているように見られ類手法を提案した．

た逆格子と全面ドットについては，改めて 4 重で印刷し，除去バーについては十分な成果が得ることができたた摩擦力の増加を図った．なお 4 重としたのは，指で触っため，今後は部品／工具を細やかに分類するテクスチャを検際に一定の摩擦力を感じられたためである．

討し，天板に付加して性能実験やユーザ実験の実施を予定している．その実験結果から最適なテクスチャを選定し，部品／工具の個別整理の実現を目指す．
謝辞

本研究の一部は，科研費 20H04231 の支援を受けた．
参考文献
[1]

[2]
図 9

検討したテクスチャの候補
上段：左から斜線，円形ドット，四角形ドット（各 1 重）
下段：左から逆格子，全面ドット（各 4 重）

[3]

[4]

5.2 表面テクスチャの予備実験
テクスチャは，UV プリンタにより A4 サイズの透明の[5]用紙に印刷し，天板上に設置する形で実装した．部品として 1cm 程度のネジと発光ダイオード，工具としてハサミと[6]ニッパーを用意し，予備実験を行った．図 10 は，逆格子テクスチャ上でハサミを動かしている様子であり，黒枠で囲んでいる箇所にテクスチャが印刷されている．

[7]

[8]

[9]

図 10

折原征幸，塚田 浩二，PartsSweeper：電子部品や工具をさりげなく整理するインタラクティブ・デスクの試作と応用，WISS2020 予稿集，pp.67-72，登壇発表（ショート），
2020-12．
折原征幸，塚田 浩二，PartsSweeper：電子部品や工具をさりげなく整理するインタラクティブ・デスクの試作と応用，公立はこだて未来大学修士論文，2021-1．
塩出研史, 宮下芳明,
MouseTutor：マウスに手を動かされるチュートリアル，インタラクション 2017 論文集,
pp.216-221，2017.
蓮本諒介，樋田基紘，尾形正泰，今井倫太，XY テーブルを用いた卓上アクチュエーションシステム，HAI シンポ
ジウム 2015，pp.141-143，2015．
道貝駿斗，塚田浩二，沖真帆，ToolShaker：電磁石を用いて日用品自体を駆動する情報提示手法の提案，情報処理学会論文誌，Vol.60，No.2，pp.385-396，2019．
山岡順一，筧康明，dePENd：ボールペンの強磁性を利用した手書き補助システム，情報処理学会論文誌，Vol.55，No.4，pp.1237-1245，2014．
原精一郎，王宇ハン，笹島和幸，UV 硬化型インクジェッ
トプリンタによる表面テクスチャの作成に関する研究，精密工学会秋期大会学術講演論文集，2013，pp.201-202．
松田礼，澤田政志，野々村拓郎，町田信夫，表面テクス
チャの評価に与える視覚と触覚の影響，人間工学，vol.49，特別号，2013，pp.334-335．
河田圭一，石川和昌，ロータリ切削工具に付与した表面テクスチャ形状が摩擦に及ぼす影響，あいち産業科学技術総合センター研究報告，pp.8-11，2013．

テクスチャの予備実験（ハサミ）の様子

図 9 に示した 5 種のテクスチャ（1 重）の中で，逆格子，全体ドットの 2 種は，ネジと発光ダイオードの動きに影響が無いのに対し，ハサミとニッパーの動きは鈍くなり，一瞬だが停止する様子も見られるなど，摩擦による効果が異なることが分かった．しかし，逆格子，全体ドットの 2 種を 4 重にしても，工具の動きを完全に停止させるまでには至っていないため，今後も検討を続けていく所存である．

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