情報処理学会 インタラクション 2017
IPSJ Interaction 2017

1-6F-012017/3/2装着型ぬいぐるみロボットのための空気圧アクチュエータアレイによる触覚表現手法
山添 大丈1,a)

米澤 朋子2,b)

概要：本稿では，装着型ぬいぐるみロボットのための空気圧アクチュエータアレイによる触覚提示機構とそれを用いた触覚表現について述べる．これまでに我々は主に高齢者の外出時の支援を行うことを目指し，装着型ぬいぐるみロボットによる触覚提示について研究を進めてきたが，提示できる触覚表現の種類が限られるという問題があった．そこで本稿では，様々な触覚表現が可能な手法として，複数の空気圧アクチュエータからなる触覚提示機構を提案する．

Tactile Expressions Using Pneumatic Actuator Arrayfor Wearable Stuﬀed-toy Robot
Hirotake Yamazoe1,a)Tomoko Yonezawa2,b)Abstract: In this paper, we propose a mechanism for displaying tactile expressions using pneumatic actuator
array for wearable stuﬀed-toy robot. We have been researching a wearable stuﬀed-toy robot for supporting
elderly people, however, the robot had problem of limited types of tactile expressions. This paper proposesa pneumatic actuator array based mechanism that can show various tactile expressions.

1. はじめにを残す危険があることに起因する．この問題に対するアプ
ローチとしては，パワースーツなどの身体機能の補完 [1]

少子化，高齢化，核家族化の進行に伴い，一人暮らしのが挙げられる．一方，認知的問題としては，脳機能障害や高齢者が増加している．そういった高齢者の中には，要介高齢による物忘れや，継続的な意識保持の難しさなどが挙助の高齢者や，単独での外出が不安な高齢者も多く存在しげられる．これらの問題により，例えば，複数の用件があている．一方で，外出をサポートするボランティア数は十る外出において，全ての用件が済まないまま帰ってきてし分とは言えず，さらに，他人を頼ることへの精神的障壁かまったり，待ち合わせ等の行くべき場所を思い出せない，ら，単独行動ができる高齢者であっても，結果的に家の中または辿りつけないといった問題が起こりうる．にひきこもってしまうこともある．ひきこもりにより，認これに対し，外出支援サービスを提供することを目指し，知症などの症状の進行が早まるなど，多くの問題を生じる．

歩行状況における様々なナビゲーションシステムが提案さ単独での外出活動に対する不安の原因には、身体的問題れている [2], [3]．これらのシステムでは，ユーザに関すると認知的問題が存在する．身体的問題は，高齢になるに情報（主に位置情報）に基づき，ネットワークを介したサー従って身体機能が低下することで，けがを負ったり障がいビスをスマートフォンなどで実現するもので，高齢者や障12a)b)

立命館大学情報理工学部
College of Information Science and Engineering, Ritsumeikan University, Kusatsu, Shiga 525–8577, Japan
関西大学総合情報学部
Faculty of Informatics, Kansai University, Takatsuki, Osaka
560–1095, Japanyamazoe@fc.ritsumei.ac.jp
yone@kansai-u.ac.jp© 2017 Information Processing Society of Japanがい者の外出中の迷いを軽減することが期待される．しかし，ユーザ側から予定などを問い合わせなければならないなど，ユーザは常にシステムを意識する必要がある．他人に気遣うことなく快適で安心な外出支援のためには，寄り添い，見守りながら，適切にメッセージを伝える「介助者」

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図 1

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提案システム図 2

Fig. 1 Proposed system

装着型ぬいぐるみロボット

Fig. 2 Wearable stuﬀed-toy robotのような役割を果たすシステムが必要と考えられる．

る [4], [5]．

そこで我々は，腕に抱き付く形の寄り添い型ウェアラブ

本研究では，これまでに提案してきた触覚提示に加え，ルロボットを提案し，スキンシップ表現を通じた様々な様々な触覚表現を実現することを目指し，空気圧アクチュメッセージの伝達を実現することを目指してきた [4], [5]．

エータアレイを用いた触覚提示機構とその駆動方法についその中で，外出時にロボットがユーザの行動を支援する上て述べる．

では方向提示機能が重要と考え，被服牽引による方向提示についても検討を進めてきた [6]．
本稿では，これらの触覚提示をさらに拡張し，腕装着型の寄り添いぬいぐるみロボットのための触覚表現手法について提案する．

2. 関連研究3. 装着型ぬいぐるみロボット
本節では，これまでに提案してきた装着型ぬいぐるみロボットについて紹介する [4]（図 2）．
ぬいぐるみ内部のロボットは，3 自由度を持っている（頭部 2 自由度，左腕 1 自由度）．ぬいぐるみロボットの左腕は，ユーザの腕に触れるように動くが，ロボットが腕に触携帯デバイスにおける情報提示方法として，触覚提示れている感覚をユーザに感じさせるため，ロボットの左手に関する様々な研究が行われている．振動モータによるの位置に振動モータを搭載している．さらに，ロボットをフィードバック [7] や方向指示 [8]，皮膚触覚に引きずる感

ユーザの腕に装着するためのベルトには，圧力アクチュ覚を与えたり [9]，牽引力提示デバイスに関する研究 [10] な

エータ，ペルチェ素子などを内蔵する．また，ぬいぐるみ

ど，様々な触覚提示手法が提案されている．これらの研究

ロボット内には，スピーカと 3 軸加速度・コンパスを搭載

では，振動等の触覚提示により，通知や方向などの情報をしており，ユーザ（とロボット）の行動検出に用いる．

身体的に伝えることを狙いとしている．
一方，ロボットやエージェントからの愛着表現や注意・この装着型ロボットにおける表現として，人間同士のコミュニケーションにおける表現と同様に「報知表現 (noti-

意識を行動により表す研究 [11] や，愛着や感情のあるコfication)」と「愛着表現 (aﬀection)」を組み合わせて用いミュニケーションにおける装着型の触覚インタフェースにることが重要と考えた [4]．ここで，図 2 のロボットでは，関する研究も存在する [12], [13]．ペットロボットに代表さ触覚提示のための圧力アクチュエータとして血圧計のカフれるユーザからのスキンシップインタラクションに関してを利用していたため，提示できる触覚表現の種類が限られも取り扱われてきている．これに対し，我々は特に，擬人るという問題があった．

化表現となるロボットの動きと触覚通知表現を組み合わせ

そこで本稿では，様々な触覚表現が可能な手法を実現することで，触覚通知を擬人化し「ロボットからの」スキンることを目指し，空気圧アクチュエータアレイによる触覚シップ表現を実現することを目指してきた．これにより，提示について述べる．

報知表現に愛着や注意誘導力をもたせることを狙っている．
また，ロボットをメディアとしたコミュニケーション [14]
支援に関する研究 [15] から，情報提示端末としてのウェアラブルロボットとして手乗り型 [16] や肩乗り型 [17]，携

4. 装着型ロボットからの触覚提示
本節では，提案する装着型ぬいぐるみロボットのための触覚提示機構とその駆動方法について述べる．

帯型 [18] などが提案されてきている．これまでに我々は，図 3 に触覚提示機構の構成を示す．空気圧アクチュエー

装着型ぬいぐるみロボットによる高齢者支援を目指し，研タ 4 個からなるアレイ構造となっている．図 1 に示すよう究を進めており，介助者のように腕に手を添えるような状に，装着型ロボットの装着部分になっておりユーザの上腕況を想定したウェアラブル触覚提示ロボットを目指していに装着する．また以下の駆動方法の説明では，図 3 中のア© 2017 Information Processing Society of Japan107

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図 31-6F-01
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空気圧アクチュエータアレイによる触覚提示機構

Fig. 3 Tactile expression mechanism

Compressor

図 5 方向提示のためのモーションデザイン

Fig. 5 Motion designs for direction indication

Control signalfrom PCPneumac actuator1
PressurecontrolunitPneumac actuator2

方向提示表現では，提示する方向の皮膚上をつまむまたはつかむような刺激を生成することを狙う．図 5 に方向提Pneumac actuator3示のためのモーションデザインの例を示す．これらの方向

Pneumac actuator4

提示の基本部分については，文献 [6] などで提案したものである．図 5 の例では，ぬいぐるみ方向（図 5 a）を提示

図 4 触覚提示機構のシステム構成

するときには 2 と 3 を駆動，反対方向の場合（図 5 b）にFig. 4 System configuration of tactile expression mechanism

は 1 と 4 を駆動することで，方向提示を実現している．斜め方向の提示の場合，１ヶ所のみの駆動とする．また，こ表 1

提案する触覚表現と駆動パターン

Table 1 Motion patterns of tactile expressions
表現
報知愛着

詳細分類

駆動パターン

方向指示

提示方向のアクチュエータを 1〜2 個駆動

注意誘引

腕先位置のアクチュエータを断続的に駆動抱き着く同時にすべてのアクチュエータを駆動

なでる

前後 2 個ずつまたは弧状に反復駆動

ぶら下がる

内側 2 個から全体，後に外側 2 個の駆動れ以外にも方向提示を変化させることで強調的な刺激を生成するため，ぬいぐるみ方向の提示において 2,3 の短い駆動と 1,4 の長い駆動，といった駆動パターンも準備している．今後，検証実験により，適切な駆動時間・タイミングについて検討を進めていく．
装着型ロボットによる外出時の支援においては，「ここでこっちに曲がる」といった際に報知表現の一つである方向提示表現は必須である．しかし，装着型ロボットにおいクチュエータ番号を用いる．ては，ロボットの重量・自由度などの制約より，ロボットアクチュエータとしては，空気圧アクチュエータ (SQUSE自身の腕や手の機械制御によって直接的に方向を指示する

PM-10RF) を利用した．このアクチュエータは圧力が加わことは難しい．そのため，提案手法のような装着部位からると縮まるものである．また，本アクチュエータの利用にの直接的な刺激によって触覚表現を与え，方向提示をする

あたっては，コンプレッサ (SQUSE ACP-100) と圧力制御手法は有用かつ重要と考えている．

ユニット (SQUSE PCM-200) が必要であり，触覚提示機構の全体の構成は，図 4 の通りである．

注意誘引表現としては，ぬいぐるみロボットの腕先位置のアクチュエータ 1 または 4 のみを断続的に駆動すること

これまでに，この機構を用いた方向提示について提案しにより，右手／左手でユーザの腕をギュ，ギュとつかむよてきたが，本稿では，方向提示を含む様々な触覚表現につうな表現を実現する．この表現は，手でトントンとたたくいて提案する．以下では，表 1 に示すように，報知表現と表現 [4] のように，ぬいぐるみロボットからユーザの注意して方向指示と注意誘因の 2 種類の表現，愛着表現としてを引き付ける際に利用できるものと考えている．

3 種類の表現について述べる．
4.2 愛着表現
4.1 報知表現
まず，提案機構を用いた報知表現として，方向提示表現と注意誘引表現について説明する．

© 2017 Information Processing Society of Japan

次に，提案機構による愛着表現について述べる．愛着表現としては，表 1 に示す 3 種類を考えている．

1 つ目は，ぬいぐるみロボットがユーザの腕に「ぎゅっ」

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IPSJ Interaction 2017と抱きつくような表現であり，全てのアクチュエータを駆

1-6F-012017/3/2[5]

動することにより実現する．

2 つ目は，ぬいぐるみロボットがユーザの腕を「なでる」[6]

ような表現であり，1,2 の駆動と 3,4 の駆動を繰り返すことにより実現する．また，「なでる」のより強い表現として，(2,3)-(1,2)-1-(1,2)-(2,3)-(3,4)-4-(3,4) という駆動パターン[7]の繰り返しにより，ぬいぐるみロボットが左右に揺れているような表現も準備している．

[8]

3 つ目は，ぬいぐるみがぶら下がって腕（服）をひっぱるような表現であり，(1,4)-(1,2,3,4)-(2,3) の順に駆動する[9]

ことにより実現する．
これらの愛着表現を通じて，ユーザの状況に応じたロ[10]

ボットの反応を生成することで，ユーザとぬいぐるみロボットとの関係性を向上させることを狙っている．愛着表
現に関しても，今後，実験を通じて，適切なデザインの検[11]

討と共に，駆動タイミング等の詳細な触覚提示の有効性について確認を進めていく．

[12]

5. おわりに
本稿では，ユーザの上腕に装着する装着型ぬいぐるみロ[13]

ボットのための空気圧アクチュエータアレイによる触覚提
示機構とその駆動方法を提案した．提案機構は，４つの空[14]気圧アクチュエータを連結させたアレイ構造となっており，装着型ロボットの装着部分としてユーザの上腕に装着[15]する．これまでの研究に基づき，「報知表現」と「愛着表現」を組み合わせて利用することを想定し，報知表現として方向提示表現と注意誘引表現の 2 種類，愛着表現として[16]抱きつく，なでる，ぶら下がるの 3 種類を実装した．
今後，本稿で提案した触覚表現について実験を行うとともに，アクチュエータ間の駆動タイミングの違いや強度差[17]も踏まえながら，適切な駆動パターンについて検討を進めていく．
謝辞 本研究は，科研費 15H01698, 25730114, 25700021の助成を受け実施したものである．

[18]

H. Yamazoe and T. Yonezawa, Simplification of Wearable Message Robot with Physical Contact for Elderly’s
Outing Support. HAI2014, pp.35-38, 2014.
H. Yamazoe and T. Yonezawa, Direction indication
mechanism by tugging on user s clothing for a wearable message robot. ICAT-EGVE2015, 2015.
M. Fukumoto and T. Sugimura, Active click: tactile
feedback for touch panels, CHI’01 extended abstracts,
pp.121–122, 2001.
A. Cassinelli, C. Reynolds, and M. Ishikawa. Augmentingspatial awareness with haptic radar, ISWC’06, pp.61–64,2006.
H. Yano, M. Yoshie, H. Iwata, Development of a nongrounded haptic interface using the gyro eﬀect, HAPTICS2003, pp. 32–39, 2003.
T. Amemiya and H. Sugiyama, Haptic handheld
wayfinder with pseudo-attraction force for pedestrians
with visual impairments, Proc. of ASSETS09, pp.107–114, 2009.
H. Kozima, Infanoid: A babybot that explores the socialenvironment, In Socially Intelligent Agents, pp.157–164,
2002.
L. Bonanni, C. Vaucelle, J. Lieberman, and O. Zuckerman, Taptap: a haptic wearable for asynchronous distributed touch therapy, CHI’06 extended abstracts, pp.
580–585, 2006.
R. Wang, F. Quek, D. Tatar, J.K.S. Teh, A.D. Cheok,
Keep in Touch: Channel, Expectation and Experience,
CHI ’12, pp.139–148, 2012.
B. R. Duﬀy. Anthropomorphism and the social robot.
Robotics and Autonomous Systems, 42(3):177–190,
2003.
D. Sekiguchi, M. Inami, S. Tachi, Robotphone: Ruifor interpersonal communication, Proc. CHI01 ExtendedAbstracts, pp.277–278, 2001.
大隅俊宏, 藤本健太, 桑山裕基, 野田誠人, 大澤博隆, 篠沢一彦, 今井倫太, “ブログからロボットの動作コンテンツを生成するシステム TENORI の提案,” 人工知能学会全国大会, 1B2-3, 2009.
T. Kashiwabara, H. Osawa, K. Shinozawa, M. Imai,TEROOS: a wearable avatar to enhance joint activities,Proc. CHI12, pp.2001–2004, 2012.
T. Minato, H. Sumioka, S Nishio, and H. Ishiguro, Studying the Influence of Handheld Robotic Media on Social
Communications, Social Robotic Telepresence in ROMAN’12 Workshop, pp. 15–16, 2012.

参考文献
[1]

[2]

[3]

[4]

K. Suzuki, G. Mito, H. Kawamoto, Y. Hasegawa,and Y. Sankai: Intention-Based Walking Support forParaplegia Patients with Robot Suit HAL, Advanced
Robotics, Vol.21, No.12, pp.1441–1469, 2007.
H. Kaminoyama, T. Matsuo, F. Hattori, K. Susami, N.
Kuwahara, and S. Abe, “Walk navigation system using
photographs for people with dementia,” Proc. of Humaninterface 2007: Part II, pp.1039–1049, 2007.
A. Tsuji, T. Yonezawa, H. Yamazoe, S. Abe, N. Kuwahara, and K. Morimoto, “Proposal and Evaluation ofToilet Timing Suggestion Methods for the Elderly”, International Journal of Advanced Computer Science andApplications, Vol. 5, No. 10, pp.140-145, 2014
T. Yonezawa and H. Yamazoe, Wearable partner agent
with anthropomorphic physical contact with awarenessof clothing and posture. ISWC13, pp.77-80, 2013.

© 2017 Information Processing Society of Japan109