情報処理学会 インタラクション 2023
IPSJ Interaction 2023

2A-092023/3/1

四分円環体が連結した運動によるアニマシー知覚に関する研究
松永康佑†1
概要：円環体を４等分した四分円環体を複数用いて，これらをモータで連結し，様々な動きや造形を試行する．その動かし方によっては，意志のある生物のように感じ，アニマシー知覚が生じたり，工業製品的，数理造形的な認識が生じたりする．本研究では，連結した６つの四分円環体を用いて，どのような動かし方の際に，アニマシー知覚がどの程度感じられるか，実際の試作を用いた実験を通じて，考察する．

1. 背景と目的動きを伴うロボットのような人工物は，その動かし方によって意志のある生物のように感じさせることができる．
このような現象はアニマシー知覚と呼ばれ，丸や三角などの単純な図形であっても，この知覚を生じさせることができる．本研究では，単純な構造をもった造形物をモーター

図1

四分円環体の組み合わせによる造形イメージで複数個連結させ，その動かし方の違いにより，生じるア
ニマシー知覚の変化について考察することを目的とする．

2. 関連作品
単純な構造が複数個連結している作品として，Burton らの Sodaplay[1]や，Jansen の strandbeest[2]が挙げられる．これらの作品では多数の可動部品が連動して動き，節足動物のような動きを実現している．中安の Tentacles[3]では，形状

図2四分円環体をモータで連結した内部構造

記憶合金を用いた多数のアクチュエータを制御し，イソギンチャクの触手の動きを表現している．村田らの[4]

全体を輪の状態にできる（図 1 右）．輪になっている生物はMTRAN では，ユニットが合体・分離して変形することが存在しないため，輪になる直前と直後で，ミミズのような可能である．

生物的印象から，鎖のような工業製品的印象へと変化させモータ制御による，ロボットの研究としては MIT メディ[5]

アラボの Topobo や，広瀬茂男や松野文俊によるヘビ型ロ[6]ボットの研究 が挙げられる．

ることを考えている．
この四分円環体の連結は角度制御可能なモータを挟むことによって実現する．モータは四分円環体に内蔵される

これらの先行研究を踏まえ，本研究では，数学的造形とArduino で制御できるようにし，生物らしさを感じられるして，円環体を基本図形として，モータ制御による変形がように外部とは切り離され，自律的に動けるものとする．

可能な造形を作り，その動かし方に着目する．

3. 方法

用いる円環体は，断面の直径が 50mm の円を，直径 100mm円に添わせた形状で，全体の直径は 150mm とする．四分円環体は 3D プリンタで造形する．内部にモータを固定する

円環体を 4 等分した形状（以降，四分円環体と呼ぶ）は，必要があるため，縦半分に割った状態の造形を張り合わせ角度を変えて連結させることで，平面的な配置から立体的て実現する．モータは 180 度回転できるものを用い，どのな配置にすることができる．この四分円環体は角度を変化角度の状態であっても，連結部で配線に支障が生じないよ

させながら多数連結させることで，さまざまな空間配置がう，空間を確保する．縦半分の四分円環体 2 つを連結した可能である．典型的な配置パターンの例として，とぐろ状，構造を図 2 に示す．

輪状，直線状などが考えられる．四分円環体を 12 個連結させた造形イメージを図 1 に示す．四分円環体が 4 以上の偶数個の連結で構成される場合，角度の組み合わせによって，4. 試作
複数個のモータを動かす電源として，アルカリ単 3 乾電

†1 札幌市立大学© 2023 Information Processing Society of Japan491

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池を用いる．外部電源を使用した場合，ケーブルが外に出てしまう問題がある．また，サイズ，安全性，入手性の観点から，リチウムイオン電池ではなく乾電池とする．モータの動作には多くの電流を必要とするため，電池の電圧降下が発生し，マイコンの動作に影響を及ぼす．そのため，
Arduino には別系統の電池を用意する．これらの電池を収める空間を確保するために，モータの配置を一部変更する．
連結する四分円環体の数は，電池容量と動作時間を加味し，6 個(モータ 5 個)とした．内部の模式図を図 3 に示す．

図3

図4輪になっている状態

図5

自立している状態

６つの四分円環体内部の模式図

内蔵モータの動かし方について述べる．端から 0~4 番とし，生物らしく感じる動きのためのモータの速度を探り，いくつかのパターンを試した．結果，両端の速度をある程度速くしたほうが，アニマシー知覚を強く感じられた．また，生物の不規則な動きを表現するため，乱数による速度変化を取り入れたほうが，効果が高く感じられた．代表的な角速度値について，表 1 に示す．また，造形例について，
図 4-6 に示す．
表1

５つのモーターに与えた角速度

モータ番号

角速度（一定） 角速度（乱数）02430~60

11230~402610~4031830~40

43030~60

5. 考察

図6直線的な状態

6. まとめと今後の展望
6 つの四分円環体によるアニマシー知覚は確認でき，重造形において，白色の樹脂のままであったため，試作物要な動きについて，知見を得ることができた．当初，計画から受ける印象は，のたうちまわる蚕のようであった．試していた 12 個の動作が実験できなかったため，この動作行の中で，特に注目すべき点として「不意な急激な動き」の検証については，安定化電源を用いる．更に，4x4x4=64や「自立しようとする動き」について，アニマシー知覚を個のヒルベルト曲線配置による，数学的美しさを兼ね備え強く感じた．これは，芋虫が外部刺激を受けた際の反応や，た造形を試みる．

蛇が頭を高く持ち上げる動作を想起させることに起因すると捉えている．

また，アニマシー知覚の効果検証のため，被験者実験を通じ，統計による分析を行う．これらの，検証の事前準備として，PC 上で物理シミュレーションを行い，効率化を図る．

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参考文献
[1]
[2]
[3]
[4]

[5]

[6]

E.Burton. ”Sodaplay”. http://www.sodaplay.com/, (参照 2009-0301).
T.Jansen. “Strandbeest”. http://www.strandbeest.com/,(参照 202212-01).
Nakayasu, A. “Waving Tentacles: A System and Method forControlling a SMA Actuator”. ACM SIGGRAPH. 2014.
黒河治久, 吉田英一, 神村明哉, 富田康治, 村田智, 小鍜治繁. “変形し移動する自立モフジュール型ロボット MTRAN”.
日本ロボット学会誌. Vol.21 No.8. pp.855-859. 2003.
H.Raffle, A.Parkes, H.Hiroshi. “Topobo: a constructive assemble
system with kinetic memory”. Proceedings of the SIGCHI
Congerence. pp.647-654. 2004.
広瀬茂男, 松野文俊. ”レスキュー用ヘビ型ロボットの開発形態設計とその制御-“.日本機械学会誌, vol.106. no.1019. pp.
769-773. 2003.

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