情報処理学会 インタラクション 2016
IPSJ Interaction 2016

161C54
2016/3/2

動きを伴うボタンにおけるユーザの動作方向識別評価
横溝 有希子1,a)

馬場 哲晃1,b)

概要：人が触れると，機能や方向性にそってボタン自体が動くという，触覚フィードバックを提供するインタフェースを提案する．インタフェース設計の前段階として，キートップが様々な角度で動いた際の，指先による動作方向の識別実験を行い，9 割正確に動作方向を識別することができた．

Direction of Movement Identification Evaluation of the Userin the Button with the Movement
Yukiko Yokomizo1,a)Tetsuaki Baba1,b)

Abstract: I suggest interface to provide sense of touch feedback that button in itself moves along a function
and direction when a person touches it. I tested identification of the direction of movement due to thefinger-tip when key top changed at various angles before an interface design as a stage, and 90 percentages
was able to distinguish direction of movement exactly.

1. はじめにう触覚である．西松らによると，能動的触運動で材質判別を行う方が試料の材質を良く判別できることが分かってい多種類のボタンやスイッチがインタフェースとして，世る [2] ．このことより，ボタンを押す前に触って，ボタンの中の乗り物，家電等々の機器に備わっている．私たちは，がもたらす機能や方向性のイメージが出来れば，新しいボたくさんのボタンを識別する際，ボタンの色，形，などのタンのデザインが可能になると考えられる．本研究では，視覚からの手がかりを多く利用している．ボタンは，本来静的な既存のボタンに動きを取り入れて，新たなインタラ指で使うもののはずだが，触覚からの手がかりは少ない．

クション性，触覚フィードバックを付け加える．ボタンを触覚で識別する多くのボタンは，点字のような凹凸を利用押す前に，ボタンの方向，機能にあった動きを指で感じさしたり，矢印で方向性を分からせる方法を利用している．

せることを触覚フィードバックとして，新たなボタンの触

しかし，それだけではボタン同士の区別，電源スイッチは覚の手がかりを提案する．

どのスイッチかなどのある程度の識別しかできない．点字や触地図を読み取るとき，人は指先でなでるように動かし

1.1 研究目的ている．ボタンを押したことによってもたらせられる機器

ボタンがもたらす機能や方向性にそって動くインタフェーの機能の識別は，技術の進化が激しく，様々な機能が次々スを設計する．具体的には，操作物が上に上がっていくボに追加されていくテクノロジーを基盤とした現代社会ではタンならば，ボタンに触った瞬間に上に動くというもので重要になってくる．触覚には，能動的触覚と受動的触覚がある． 図 1 に本研究のメンタルモデルを示した．操作者

ある [1] ．能動的触覚は，指をスライドするといった，いがスイッチをなでたときに感じる動作の触覚フィードバッわゆる「なでる」触覚である．受動的触覚は「押す」といクを利用して，視覚障害者はもちろん，同時操作や，見て1a)b)確認できにくい操作でのエラーを減少させるのである．
首都大学東京システムデザイン研究科
Graduate School of System Design, Tokyo Metropolitan University
yokomizo-yukiko@ed.tmu.ac.jp
baba@tmu.ac.jp© 2016 Information Processing Society of Japan

2. 先行研究
仮想現実 (VR) の再現として，触覚ディスプレイによっ379

情報処理学会 インタラクション 2016
IPSJ Interaction 2016

161C54
2016/3/2

図 1 本研究のメンタルモデル

Fig. 1 Mental Model of the Studyて質感の提示をユーザにする方法は多く研究されている．
昆陽らは，ICPF アクチュエータを多数配列したディスプレイを開発し，凹凸のある表面触感も提示できることがわ

図 2

かっている [3]．また，山本らは，電圧刺激によって微細な実験装置

Fig. 2 Experimental Device

凹凸テクスチャ感を提示する静電触覚ディスプレイを製作している [4]．しかし，これらの多くの研究は，触覚を再現しているだけである．本研究は，このような技術を利用して触覚を再現するのではなく，触覚によって情報を表現することに重きを置いて，機器の方向性や機能を伝達するインタフェースを設計していく．また，水平方向に上下左右動くインタフェースとしては，富士ゼロックスが開発した触覚マウスが挙げられる．触覚マウスは，ボイスコイルモータを応用し，平面 2 自由度を任意駆動できる小型のア

図 3x 軸左方向

図 4Fig. 3 the Left Direction

x 軸右方向Fig. 4 the Right Direction

クチュエータを利用している [5]．しかし，このアクチュエータの場合，大きさなどの物理的な制約が生じてしまう．
ここで，本研究では，2 つのサーボモータによって 2 軸を作成し，水平方向に上下左右動く装置を利用して研究を進めていく．

3. 実験
図 5 x 軸中心機器の方向性や機能を触覚フィードバックとして提供すFig. 5 the X-axis Centerるインタフェース設計に先立って実験を行った．本実験の目的は，指先にある物体の水平方向の上下左右の動きを，触ってもらい，キートップが動いた方向を被験者からみて，人間が触覚を通じて識別できるかを明らかにすることで上か下か左か右かで答えてもらった．この時，被験者が回ある．

答に自信がない場合は，おそらく上方向であるなどと二段階で答えてもらった．実験条件は，上，下，左，右のそれ

3.1 実験装置
実験に使用した装置を 図 2 に示した．内部は 図 3 〜

ぞれ 4 つの方向に対して，5 段階の角度（3°，5°，10°，20°，30°）で動いた時，すなわち全部で 20 通りの条件

図 8 のように，マイクロサーボ 9g（Tower Pro Pte Ltd 社で行った．表 1 ， 図 10 に，この時の実験条件を示した．

製，SG90）を 2 個繋げて，Arduino Uno Rev3（Arduino

被験者の回答は，キートップの動作方向と一致した回答Srl 社製）に接続している．2 つのサーボモータをそれぞをした場合 2，一致しているが，自信がない状態で答えた

れ水平方向の x 軸，y 軸の 2 軸に分けて動かすようにプロ場合は 1，動作方向と違う方向の回答の場合を 0 とし，そグラムを作成した．この時の動作速度は，0.1sec/60°であれぞれの条件の場合の評価得点を求めた．また，角度だける． 図 3 〜 図 8 のサーボモータのアームの先の黒色スポではなく，キートップの実際の移動距離も求めて，分析をンジをキートップとし，さらにカバーをつけた実験装置に行った．

より，物体を水平方向の x, y 軸に動かした．

3.3 結果と考察
3.2 実験方法

表 2 に全被験者の評価得点， 表 3 に物体の実際の移動

被験者は 20 代の学生 10 名（男性：6 名，女性：4 名）と距離を示した． 表 2 より全ての平均は 1.8 を超えていて，した． 図 9 のように，キートップを利き手の人差し指でこの装置による上下左右の動作の方向は，指先で 9 割正確© 2016 Information Processing Society of Japan380

情報処理学会 インタラクション 2016
IPSJ Interaction 2016

161C54
2016/3/2

表 1

実験条件

Table 1 Experiment Condition.
XY

右 (＋方向)30°,20°,10°,5°,3°

左 (ー方向)30°,20°,10°,5°,3°

上 (＋方向)30°,20°,10°,5°,3°下 (ー方向)30°,20°,10°,5°,3°

表 2

評価得点結果Table 2 Evaluation Score Result.
図 6 y 軸下方向

図 7Fig. 6 the Down Direction

y 軸上方向Fig. 7 the Up Direction
X右左図 8y 軸中心Fig. 8 the Y-axis Center

Y

上下角度

合計

平均

平均 (方向ごと)

平均 (全て)

30°

20

2

1.86

1.820°

18

1.810°

20

25°

18

1.83°

17

1.730°

11

1.120°

18

1.810°

15

1.55°

18

1.83°

16

1.630°

20

220°

16

1.610°

20

25°

18

1.83°

17

1.730°

20

220°

20

210°

19

1.95°

20

23°

19

1.9

1.56

1.82

1.96

いると同時に素早く z 方向に落下し，指先からキートップが離れてしまったからと考えられる． 表 3 より，本実験の装置は，水平方向にだけ動くアクチュエータではないが，ジョイスティックのように，方向を出力するインタフェー
スとしては，自然な動作だと考えられる．また，本実験で図 9実験の様子

Fig. 9 State of the Experimentは，0.1sec/60 度という一定の速度でキートップを動かしているが，もっと遅い速度で動作すれば本実験の構造でも指先がキートップに追いついて，識別度も上がると考えられる．

4. 結論と今後の展開
本研究では，ボタンの動作の方向を触覚フィードバックとして提供するインタフェースの前段階として，キートップの上下左右の動きを指先で識別できるかの実験を行っ
図 10角度の実験条件

Fig. 10 Experiment Condition of the Angle

た．その結果，サーボモータ 2 個で，上下左右の動作を指先で識別させることができた．
今後の展開としては，指先からキートップの動きを識別に識別できると考えられる．しかし，左方向に 30°動作ししやすい動作速度の検討が必要である．また，上下左右のた場合の評価得点の平均が 1.1 と，低いことがわかった．

動きだけではなく，正回転，逆回転などの他の動きも可能

これは，左方向の動作の場合，キートップが左に動作してな構造にしていくつもりである．現段階では，手動で動作© 2016 Information Processing Society of Japan381

情報処理学会 インタラクション 2016
IPSJ Interaction 2016

表 3161C54
2016/3/2

移動距離Table 3 Movement Distance.

右左上下xyz

移動距離 (mm)

30°

7.5-

-2.01

7.8

20°

18-

-1.8

5.1

10°

20-

22.65

5°

18

-

-1.8

1.25

3°

17-

-1.7

0.8

30°

-7.5-

-2.01

7.8

20°

-18

-

-1.8

5.1

10°

-15-

22.65

5°

-18

-

-1.8

1.25

3°

-16

-

-1.7

0.8

30°

-2.01

7.5-

7.8

20°

-16

1.6-

5.1

10°

-20

2-

2.65

5°

-181.8-

1.25

3°

-17

1.7-

0.830°-7.5-2.01-

7.820°-18-1.8-

5.1

10°-15-1.5-

2.65

5°-18-1.8-

1.25

3°-16-1.6-0.8角度を入力し作動する仕組みなので，静電容量センサなどを利用し，指先でキートップに触れたら，動作する仕組みに変えていきたい．
参考文献
[1]
[2]

[3]

[4]

[5]

Gibson J.J.：Observation on active touch，PsychologicalRev 69，p477-490 (1962).
西松，長野，前田，上條，鳥羽，石澤：能動的触運動による材質判別評価について感性工学研究論文集，vol.1，No.1
pp.39-44 (2001)
昆陽，田所，高森，小黒，徳田：高分子ゲルアクチュエー
タを用いた布の手触り感覚を呈示する触感ディスプレイ，
日本バーチャルリアリティ学会論文誌，6-4，pp323-328(2001)
山本，石井，飛弾，樋口：静電気力による摩擦力制御とフィルム移動子を用いた薄型皮膚感覚ディスプレイ，日本
バーチャルリアリティ学会第 7 会大会論文集，pp157-160(2002)
坂巻，富士ゼロックス（株）：二次元アクチュエータを応用した触覚呈示マウスの研究開発，日本機械学会誌，Vol104，No 996 (2001)© 2016 Information Processing Society of Japan382