情報処理学会 インタラクション 2024
IPSJ Interaction 2024

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草むら歩行時の脚部に草が当たる感覚の分析と新しい歩行感覚提示手法への応用可能性の検討
豊浦 風羽1

畠山 響1

佐藤 俊樹2

概要：足や体でかき分けて移動するような状況下では足首よりも上の部位への感覚提示が現実感の高い歩行感覚を得るために必要である．そこで本研究では，「草むら」歩行時の脚部に草が当たる感覚を実際に検証・分析し，新しい歩行感覚提示手法を検討する．検証の結果，草の種類や移動の方法に関わらず，脚部に草が当たる感覚は 2 パターンであると分かった．足を水平に移動させたときは，線形状から面形状へと変化する接触感覚，足を上下に移動させたときは，面形状の接触感覚が得られることが明らかになった．
この分析結果より，シームレスな草の接触感覚の変化を再現した新たな歩行感覚提示手法を提案する．

1. はじめに足に対する触覚による歩行感覚提示は，足裏や靴等の地面に接地する部位や足首より下の部位に対する手法が様々提案されてきた [2][3][4]．しかし歩行において，室内や都会の舗装路などの何も障害物がない場所を歩行する場合にはこれらの提示手法が有効だと考えるが，例えば我々が「草むら」に分け入った時のように，足や体でかき分けて移動するような状況下においては，足首より下の部位のみへの提示手法では現実感の高い歩行感覚が得られないと考える．本研究では，我々の身近にある「草むら (草原)」の中

図 1

実験で利用した草むら，(a) 丈の高い根生葉，(b) 丈の高い茎生葉，(c) 丈の低い根生葉，(d) 丈の低い茎生葉を歩く状況に着目し，足首より上の部位に対しての草による接触を再現することで，新たな歩行感覚提示を試みる．とは目的が異なり，歩行感覚を提示するためには，触れた室内や都会の舗装路を歩くシチュエーションにおいては草が脚の後方に流れていく感覚等を作り出す必要があると「草むら」に遭遇する機会は滅多にないと考えるが，屋外考える．そこで本研究では，「草むら」歩行時の脚部に草がや自然の中が舞台となるビデオゲーム及び VR 空間内にお当たる感覚を分析し，これを用いた新しい歩行感覚提示手

いて草むらは非常に多くの割合を占め，重要な役割を担っ法への応用可能性を検討する．これを行うために，本研究ている．単に草むらといっても，そこに生える草の種類はではまず草の中を歩行する際に，草が脚部にどのように接様々であり，それぞれ異なる葉の形状，柔らかさを持つ．

触するかを検証する試みを行った．

また草が弱っていたり枯れていたりする等の季節ごとの違いや，実った種子や草の上の虫等の存在もある．さらに雨2. 実験や朝露などによる濡れ具合のような条件も存在し，足に対今回草の脚部への接触について分析するために，図 1 のする触覚提示方法はこれらの組み合わせにより多種多様でような 4 種類の草むらを代表的なものとして採用した．歩ある．

行感覚歩行感覚提示には，歩行時のスピード，歩行方向に草に着目したこれまでの研究においても，草に腕がなぞ関する感覚が最低限必要だと考える．また，方向転換時のられる感覚を提示可能な研究は存在するが [1]，本研究が着動作などによって生じる感覚の提示要素も考えられる．次目する草が脚に当たる感覚を歩行感覚提示に応用する試みに，草むらの中を歩行する場合，草むら独特の提示要素と12

電気通信大学北陸先端科学技術大学院大学© 2024 Information Processing Society of Japanして，草の高さ，草の種類，濡れ具合，種子や草の上の虫といった草以外のものとの接触が考えられる．本研究では，

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図 3

機構案

た．いずれの場合も接触した草は脚部に対して相対的に進
図 2

実験装置

行方向と逆の向きに移動し，葉が脚部から離れていくときは接触面積が徐々に減るのではなく，瞬間的にゼロになっこれらの感覚提示要素の中で，特に「歩行スピード」，「前た．また，脚部のうち進行方向と逆側の部分は草との接触後左右への移動」，「方向転換」，「草の高さ」,「草の種類」回数が極めて少なく接触時間が短いことと，前左右方向への要素に着目し，「草が脚に当たる」感覚として提示可能かの移動のときは靴の前側が草を折り曲げるために接触回数どうか検証する実験を行った．

が少ないことから，脚部の前側は前後左右どの方向への移動においても脚部の他部分より接触回数が少なかった．

2.1 実験方法

2.2.2 回転運動 (その場での方向転換)実験に使用した装置を図 2 に示す．この装置は，脚部に根生葉，茎生葉共に靴の前側部分が草を折り曲げるので，見立てた透明ポリエスチレンに靴を接着したもので，実際脚部の回転方向側はその反対側に比べて草との接触回数に草むらの中に入れることで脚部に接触する草の様子を，が少なく，また接触時間が短かった．脚部への草の当たり

脚部の内側からの視点を透明部分を通してカメラで撮影す方は前後左右への水平移動同様，最初に葉の縁が当たり，ることが可能である．本研究では，赤い円形の線より上の徐々に葉の面が触れていくことがほとんどであった．

部分を脚部と見なした．

2.2.3 実験装置を動かす速さによる結果の違い

今回の実験において，この装置のつま先方向を前方としすべての検証において，実験装置を速く動かした場合のた草むら中の前後左右への水平移動と，歩行運動を再現し動画の再生速度を遅くすることで，動かす速さによる結果た装置の運動 (上げる，水平移動，下げるの繰り返し) にの違いを確認したが，明確な差は見られなかった．

よる前後左右方向への移動を行い，その時の草の接触の様

2.2.4 草の高さによる結果の違い子を動画で撮影した．また，片足を軸としてもう片方の足すべての検証において，根生葉，茎生葉は草の丈が高いを別の方向に伸ばしてその場で方向変換をする運動の再現

ほど脚部のより高い位置に草が触れるようになり，また接のために，実験装置を草むら中で回転させるという運動を触面積が大きくなり，接触時間が長くなった．

行った．これらすべての動作を速く行った場合と遅く行った場合を比較した．同じ動作を 4 回ずつ行い，各試行でカ2.3 考察メラの設置位置を脚部の前後左右に変更して撮影した．な

2 種類の草むらにおける前後左右への水平移動や歩行移お，実験対象とした草むらは，草の丈が高い根生葉と茎生動，その場での回転という動作は，脚部に対する草の接触

葉，草の丈が低い根生葉と茎生葉の計 4 種類の草が生息す

回数や接触時間に差こそあれど，移動中の脚部に草が当たる場所である (図 1)．

る感覚は，2 パターンである．1 つ目は足を上下に動かし

2.2 実験結果

目は足を水平方向に移動させているときに線形状の触覚かているときに面形状の触覚が与えられるというもの．2 つ次に，実験結果を各動作ごとに示す．

らシームレスに面形状の触覚が与えられるというものであ2.2.1 前後左右それぞれの方向への移動る．これらは，光合成を行うために葉の表面積が大きい面実験装置を前後左右に水平移動させた場合の脚部への草を上へ向けているためであると考えられる．また，回転にの当たり方は，根生葉，茎生葉共にほとんどの葉はまず脚関しては草が当たる感覚及び接触する回数が少ない脚部の部に縁が触れ，徐々に葉の表面または裏面を脚部へ向けな位置が横方向への水平移動と同じであり，向きを継続的にがら接触面積を増やすというものであった．歩行運動を再変えながら行われている横移動としてと認識してよいと考現した実験装置の運動における脚部への草の当たり方は，える．

実験装置を水平移動させた場合上記と同じ接触の仕方であり，上げる，下げるの動作を行った場合葉の表面あるいは裏面が接触し，徐々に接触面積を増やすというものであっ© 2024 Information Processing Society of Japan

3. 触覚提示への応用可能性
触覚提示への応用には，脚部に触れた瞬間は水平方向に1480

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線形状であった葉の触覚が，葉が触れ続けているうちに面形状に変化していき，また葉が離れるときは瞬間的であるというシームレスな面積変化による触覚をデバイスにより再現する必要がある．これが実現できると，上下方向からの面形状の触覚の再現は容易であり，また歩行速度による触覚提示の違いは機構の実行速度によって解決できる．そこで，図 3 のような形状のものを肌に対して擦るように回転させるという手法を提案する．この形状は，線形状から面形状への移行をシームレスに行い，かつ徐々に湾曲が緩やかになることで脚部への接触面積がシームレスに増加することを可能としている．加えて，回転軸を線形状の部分に近い位置に置くことで，回転するのに応じて擦られている触覚を生み出しつつ，徐々に触れる位置が片方の方向に延びていくことで，葉が触れながら進行方向と逆向きに移動していく触覚の再現まで可能としている．この形状のものを複数個用意し，回転のスピードや回転軸の向きを変化させることで，移動スピードや前後左右といった移動方向の変化の触覚提示を行うことができると考える．

4. 展望
本研究では，草むら歩行時の脚に草が当たる感覚の提示手法を提案した．今後は触れる面のテクスチャや機構自体の素材を変更することで，葉の質感の再現を目指す．また，葉の形状や柔らかさ，濡れ具合などといった今回より細かな視点に立った分析を行い，その実装を行う．
参考文献
[1]

[2]

[3]

[4]

V. Y. Han, A. Boadi-Agyemang, Y. Lin, D. Lindlbauer,and A. Ion. Parametric Haptics: Versatile GeometryBased Tactile Feedback Devices. In Proceedings of the36th Annual ACM Symposium on User Interface Software and Technology, UIST ’23, New York, NY, USA,2023. Association for Computing Machinery.
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In 2012 IEEE International Conference on Robotics andBiomimetics (ROBIO), pp. 1709–1714, 2012.
H. Son, I. Hwang, T.-H. Yang, S. Choi, S.-Y. Kim, andJ. R. Kim. RealWalk: Haptic Shoes Using Actuated MR
Fluid for Walking in VR. In 2019 IEEE World Haptics
Conference (WHC), pp. 241–246, 2019.
山岡 憲太郎, ヤェム ヴィボル, 雨宮 智浩, 北崎 充晃, 佐藤誠, 池井 寧. 下肢運動提示による旋回歩行感覚特性に関する研究. 第 25 回日本バーチャルリアリティ学会大会論文集, pp. ROMBUNNO.1D2–5, 2020.

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