情報処理学会 インタラクション 2023
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SRIPY: 氷雪路面歩行技術の向上のためのトレーニングゲーム
岡 秀哉†1

由谷 哲夫†2渋谷 敦子†2

湯村 翼†1

概要：氷や雪が路面を覆う冬道は，不慣れな歩行者にとって転倒のリスクが高い．しかし，冬道の歩行を訓練する機会はあまりない．そこで，氷雪の歩行をトレーニングするゲーム SRIPY を提案する．SRIPY では，プレイヤーは靴型コントローラを装着し，ゲーム画面の指示に従って足踏みを行う．靴型コントローラに敷かれた圧力センサが足底部の圧力を 6 点で計測し，そのバランスが氷雪歩行に適さない不均衡な場合にゲーム内でフィードバックを行う．本
研究では，感圧導電シートと銅箔テープ，M5Stack を用いて靴型コントローラを，Unity を用いてゲーム画面を実装した．8 名の被験者に対して評価実験を行い，プレイ中の圧力データとゲームへの感想を収集し，それらを分析して課題を明らかにした．

1. はじめに化した足底部の圧力分布や，歩行を改善するためのコメン
トを表示し，プレイヤーへのフィードバックを行う．

北海道をはじめとした，冬に雪が降る雪国と呼ばれる寒本研究は，雪道に不慣れな人の歩行技術の向上を目的と冷地域が世界中に存在する．雪国では，路面積雪が車両のする．SRIPY は，場所や季節に関係なくいつでもプレイす

タイヤ熱で凝固することや，路面の水分が氷結することで，ることができるため，氷雪歩行トレーニングの機会を増や滑りやすい道が発生する[1]．そして，氷雪が積み重なったす．そして，屋内でプレイするため転倒リスクも少ない．

状態の道を歩行すると，転倒するリスクがある．徒歩は一

ゲーム画面への情報表示により，わかりやすくプレイヤー般的な移動手段で，雪国の日常生活では冬道歩行は避けがにフィードバックする．氷雪歩行のトレーニングのゲーミ

たい．氷雪状態の地面は転倒する可能性があり，特に氷雪フィケーションにより，訓練者のモチベーションを向上さ歩行に不慣れな人にとって危険である．転倒時の被害は，せ，歩行技術向上の一助となることを目指す．

腰部または頭部への衝撃，擦傷などが想定される．
氷雪上を上手に歩行するコツは足底全体で均等に体重をかけることである[2]が，通常の路面でそのような歩き方

2. 関連研究をすることはあまり無く，冬道に不慣れな人は氷雪路面の氷雪路面の歩行は，雪国での大きな課題である[3]．路面歩行技術を新たに習得する必要がある．しかし，氷雪歩行状況の情報提供[4]や機械学習を用いた救急搬送者予測[5]のトレーニングには困難を伴う．まず，氷雪歩行のトレーなどの対策が研究される．

ニングを行う機会は少ない．トレーニングが可能な場所が本研究では，足底圧力を計測するために，圧力センサを雪国に限られ，雪国でも冬以外に氷雪上を歩行する機会は用いて靴型コントローラを開発する．富田ら[6]や吉田ら少なく，一年中降雪しているのはカナダの一部地域などに[7]の研究では，足底圧を計測する装置を開発し，性能評価限られる．さらに，氷雪歩行のトレーニングの機会があっを行った．中井らの研究[8]では，MEMS3 軸力センサをインても，技術を習得するまでの転倒リスクがトレーニングをソールに配置して計測する装置が開発された．また，足底妨げる．また，基本的には指導者はおらず自主的なトレー圧データを用いた歩行の分析も行われる．仙並と松田[9]のニングとなるため，トレーニングにおいてフィードバック

研究では，歩行リハビリへの活用を目的として，歩行開始が得られない．

時の足底圧を取得し分析した．また，バスケットボールのそこ で 本 研究 で は ，氷 雪 歩 行の ト レ ーニ ン グ ゲー ム

フリースロー[10]や空手[11]といったスポーツトレーニン

SRIPY(Snow Road walking Practice sYstem)を提案する．

グにも活用される． ただし，これらの研究は，いずれも氷SRIPY では，実際に氷雪を歩行する代わりに安全な屋内で雪路面歩行のトレーニングを対象としたものではない．

プレイする．プレイヤーは靴型コントローラを装着し，ゲ

本研究では，足底圧力をゲームのインタフェースとしてーム画面の指示に従って足踏みを行う．靴型コントローラ用いる．足底圧力をインタフェースとして用いる研究としには圧力センサが敷かれ，足底部の 6 点で圧力を計測する．て，足裏でのジェスチャ入力手法[12]や，左右の足底圧力6 点の圧力のバランスによって歩行の正否を判定し，それ分布の動的変化を生体認証に用いる研究[13]がある．また，に応じてゲーム画面で雪だるま型のキャラクターが進行す姿勢認識を行う研究[14]や，足底圧力データから凹凸などる．ゲーム画面は 2D アニメーションで，雪だるま型のキャの路面状況を推定する研究[15-17]もある．

ラクターが雪と氷の路面を進行する．歩行に失敗すると転倒のアニメーションが表示される．ゲーム画面には，可視†1 北海道情報大学†2 First Four Notes 合同会社

© 2023 Information Processing Society of Japan469

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3. SRIPY
SRIPY には靴型のコントローラ(図 1)を使用する．このコントローラをプレイヤーが足に着用し，実際に圧力をかけることでトレーニングゲームを操作する．
トレーニングゲームはタイトル画面(図 2)から開始される．タイトル画面の状態で，コントローラが圧力を感知すると画面が遷移(図 3)し，カメラがキャラクターに注目してトレーニングゲームが開始される．
ゲームが開始されると，プレイヤーは雪だるま型キャラ

図2

タイトル画面図3

ゲーム開始

クターを操作してゴールを目指す．進行には STEP(図 3)と表示された間，前方向の道(図 4)に合わせ足踏みを繰り返す．路面は 2 種類用意されており，図 4，(a)の路面では足底部全体に圧力をかければ，容易に進むことが可能である．
対して(b)の路面では，(a)の路面と比べて進行が困難となっており，より正確に足底部全体に圧力をかける必要がある．ゲーム画面の左上には，コントローラの圧力分布を表示する．足型内に表示された 6 つの円が，足底部の 6 箇所のセンサの圧力を示す．圧力が強くなるほど円の直径が大きくなり，色が白，黄，橙，赤の順に変化する(図 5)． 加
えられた圧力によりリアルタイムで足底部の状況を視認することができる．歩行時に圧力が偏っていた場合，キャラクターは転倒する．転倒すると，ゲーム画面ではキャラク
ターが崩れて転倒を表現する(図 6)．転倒，もしくは足底部前方および後方に転倒するおそれがある圧力が与えられた場合，転倒原因を警告としても画面左下に表示する(図6)．プレイヤーは，足底部の圧力分布の表示と転倒原因のコメントを参考に，歩行を修正しながら進行を続ける．路

図4

2 種類の路面．(a)積雪路面，(b)氷路面

面は 10 マス用意されており，10 マス先の路面をゴールとする．ゴールに到達すると，リザルト画面(図 7)に遷移する．リザルト画面では，ゲーム開始からの秒数と転倒回数が表示され，トレーニングゲームは終了する．

図5

図1

足底部の圧力分布の可視化

靴型コントローラ© 2023 Information Processing Society of Japan470

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図62A-04
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転倒時

図9

足底部に設置した圧力感知センサに適する．Velostat は，圧力を加えると電気抵抗が弱まり通電しやすくなるシート状のセンサである．Velostatは薄く，足底部に設置して圧力を感知する用途に適する．
銅箔テープと Velostat を足底の形に合わせて加工し(図9)，コントローラの足底部に設置した．
コントローラの実装は，まず M5Stack と銅箔テープを接
図7

リザルト画面続した．その銅箔テープで Velostat を挟み，入力される電気を M5Stack が観測する構造とした．電気を送信するテープは 3 本(図 9 右)，受信するテープが 2 本で構成され4. システム構成ている(図 9 左)．コントローラの圧力感知部分はテープが4.1 概要重なっている地点である．中足骨先端部分の 2 点(以下，SRIPY は，靴型コントローラとゲーム画面によって構成先方)と，足底弓蓋とその反対側で 2 点(以下，中央)，踵される．コントローラは圧力情報を記録して送信する．送部分の左右で 2 点(以下，後方)の，合計 6 点で計測する．

信には無線 LAN および OpenSound Control (OSC)を用い送信するデータの観測方法として，まず M5Stack に繋る．コントローラを起動すると，まず無線 LAN で接続を確げた電気を送信するテープ 3 本の内 1 本へ電気を流す．今立する．接続後はコントローラの圧力情報をルーター内の回の設計ではまず足の前方部分のテープに送信する．流さ指定のポートとアドレスに送信し続ける．ゲーム画面ではれた電気は受信テープ 2 本が受け取り，記録する．例としルーターからその情報を受信してゲームの操作に使用するて，テープが重なっている前方の左部分の値を記録した(図 8)．

後，同じくテープが重なっている前方の右部分を記録して，保存する．これを残りの中央部分，後方部分と順に 2テープ分送信し，保存することを 1 回の処理として扱い，合計 3 本，6 点分の値を記録しサーバーへ送信する．コン
トローラは，電源がついている間，この処理を繰り返し行い続ける．
図8

SRIPY のシステム構成

4.3 ゲーム画面
トレーニングゲームのゲーム画面は，Unity を使用して4.2 コントローラ実装した．前述の通り，ゲームはゴールに向かって一直線

コントローラは M5Stack[18]，銅箔テープおよび感圧導に進行する設計である．ゲームのコースは積雪した路面，電シート Velostat[19,20]を使用して制作した．M5Stack

氷が張られた路面の 2 種類(図 4)で構成されており，靴型は小型であり，かつディスプレイがあるため値の確認が容コントローラから送信された値で歩行の正否を決める．歩易であることから，靴への据付に適しているため採用し行の正否の判定は，接地判定と均等分布判定の 2 種類の条た．M5Stack と Velostat の導線には銅箔テープを採用し件に応じて決定される．接地判定は，足と地面が接着状態た．銅箔テープは薄いため，コントローラ足底部への設置にあるか否かの判定である．均等分布判定は，足の先方，© 2023 Information Processing Society of Japan471

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表1

実験における被験者の感想

身体を動かしながら遊べるのが面白い
実際にどのような箇所に圧力がかかっているのか可視化されているので，視覚的にも面白いかなと感じました．
歩く時の圧力を用いるアイデアが面白い
すごろくみたいに１マス１マスそれぞれ別の判定で動くような形式でしたが，歩く動作をすると滑らかに進んでいき，氷の上ではスリップの判定が強化され，タイムアタック的な要素を加えるとゲーム性が高まると思いました．
雪道などに慣れてない人に体験してもらうと仮定して、もし子供とかに体験してもらう機会があれば、靴のサイズやセンサの幅など変えた方がいいかもしれません
スリッパにゲームに関連した何か模様があったら良さそうだと思った
確かに土踏まずは地面に触れないため判定を取得するのは難しいと思いますが，かかととつま先で異様に判定がおかしく感じる場面が多々あったので，それらを修正するともっと良くなると思いました．
中央，後方部分に均等に圧力がかけられているか否かの判て感圧導電シート Velostat の抵抗値が変化し，入力電圧定である．接地判定は歩行開始のトリガーとなっており，が変化する．電圧の規格化は行っていない．横軸は計測時STEP(図 3)と表示されていても，圧力をコントローラに与刻であり，ラベルは時刻の分と秒を mmss 形式で表していえていなければ，ゲーム部分は 3 秒が経過しても自動的にる．グラフは，A は前方左，B は前方右，C は中央左，D は転倒しない待機状態となる．接地判定は，足の前方，中央，中央右，E は後方左，F は後方右の足底圧力の数値を示す．

後方のいずれかの圧力の値が閾値を超えた場合に正とす

ゲーム終了後，自由記述形式にて SRIPY に対する感想をる． 均等分布判定は積雪路面と氷路面で判定条件が変わ収集した．感想の収集には Scrapbox を用いた．被験者の感り，氷路面ではより厳しい条件で判定される．積雪路面で想を表 1 にまとめる．

は，歩行中圧力分布に黄色が表示されていても均等分布判定は正となる．氷路面では，圧力分布に表示される 6 つの5.3 考察円が白の状態で歩行を行うことで均等分布判定が正にな

SRIPY は足踏みを行って操作するため，前方や後方に圧る．歩行時にいずれかの位置の圧力値が大きすぎる場合に力が集中するとその地点の値が上昇する．個々人によって判定が否となり転倒となる．転倒した場合は強制的に次の姿勢や重心が異なり，値にばらつきがでる．そして，足底路面へ進行させる．仮に転倒した場合に強制進行せずに同に土踏まずがあるため，中央部分 C，D にはあまり圧力がかじ路面を再試行するような設計にすると，ゲームのテンポからず低い数値となる．圧力計測の結果，足の前方部分 A，が悪くなりプレイヤーのフラストレーションが発生するた

B の圧力が高い傾向がみられた．これは，プレイヤーがプめ，このような設計とした．歩行判定は 1 秒間に約 7 回実

レイ中に机上のノート PC を見ながら足踏みを行ったため，施される．

姿勢が前に寄ってしまったものと考えられる．
実験を通じて，コントローラが想定通りに動作しないと5. 実験
5.1 概要思われる場面に遭遇した．被験者からは，判定がおかしく感じたという感想が挙げられた．被験者 3 や被験者 5 のグラフには不自然なピークがあり，取得した値がまれに大きSRIPY の評価のため，被験者実験を行った．8 名の被験者な誤りを含んでいた．この原因として，感圧導電シートをに対し SRIPY を体験させ，プレイ時の圧力データを収集し，覆う絶縁体の紙が湿気により導電してしまったことが考え感想を収集した．実験は，SRIPY の概要の説明を行った後，られる．靴型コントローラは人体の足に着用するが，その被験者はゲームのプレイを行う．ゲーム画面は，ラップト際排出される汗が紙に染み込み，想定外の回路が通電してップ PC に表示した．歩行時の圧力データを収集するためしまい，誤った値が記録されたと推測する．に，圧力データを csv 形式で保存する仕組みをゲームに組

靴型コントローラには，面ファスナーを開閉して着脱が可み込んだ．取得するデータは 1 マスあたり最長 3 秒で，こ能なサンダル状の靴を用いた．面ファスナーの締め付けをれを計 10 マス分取得する．

調整することによりさまざまなサイズの足に対応可能であり，サンダルの仕様では足長 23.0〜27.0cm に対応する．た5.2 結果

だし，この範囲外の足のサイズ，たとえば子供の足のサイ取得した圧力データを図 10 に示す．8 名の被験者のデーズには対応していない．SRIPY を幅広い層に体験してもら

タをグラフは，縦軸がコントローラから取得された値であうためには，複数のサイズのコントローラを用意するなどる．この値は M5Stack のアナログ入力値であり，0〜5V のの対応が必要となる．

入力電圧が 0〜4095 の 4096 段階で示される．圧力に応じ© 2023 Information Processing Society of Japan472

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図 10© 2023 Information Processing Society of Japan

実験での足底圧力計測結果473

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本稿での SRIPY は，1 マスずつ進行して点数を競う仕様として設計と実装を行った．これ以外にも，常時歩行を判定しタイムを競う形式も考えうる．今後，氷雪歩行のトレーニングにより適したゲーム方式を考案することも検討したい．

6. おわりに
本稿では，氷雪上の道を歩行する技術の向上を目指すトレーニングゲームを設計・実装した．それをプレイヤーに体験させ，データを記録することで改善案や新たな課題が判明した．今後はコントローラの改善や，ゲームのギミックを追加し，新たに検証を行う事や評価を得る必要がある．加えて本稿で用いたコントローラは片足のみであり，可能であるならば両足を使用して歩行することも考慮すべ
きである．

参考文献
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