情報処理学会 インタラクション 2021
IPSJ Interaction 2021

3B11
2021/3/10

Dial-B-Locks：ダイヤル付きブロックに基づく長さの変えられる入力インタフェース
齋藤 圭汰1,a)

清 佑輔2

志築 文太郎3

概要：接続個数を変えられるダイヤル付きのブロックを用いた入力インタフェース（Dial-B-Locks）を開発した．Dial-B-Locks は，各ブロックにセンサの値を読み取るための複雑な回路を内蔵せずとも，各ブロックに取り付けられたダイヤルの回転角度を読み取ることができる．Dial-B-Locks を用いることにより，ユーザが可変長のパスワードを入力するためのシステム，および画像または動画編集の際に用いるコントローラなどを実現できると考えられる．

チセンサなどを内蔵したブロックを用いたプログラミン
グ学習用のブロックが開発された．ただし，これまで開発されてきたシステムにおいて，ブロックに内蔵されたセンサの値を読み取るためには，各ブロックにマイクロコントローラ，およびセンサの値を読み取るための複雑な回路が内蔵されてきた．

測定ハードウェア

我々は，これまでに安価なアナログ回路のみを内蔵したダイヤル付きブロックブロックによって，ブロックの接続順および各ブロックの種類を識別する方法を開発してきた [4]．[4] において，ブロックの種類識別は各ブロックに内蔵された固定抵抗（以降，識別抵抗）を測定することによって行われる．
今回，[4] において識別抵抗として用いられている固定抵

図 1

Dial-B-Locks のシステム構成．

抗を可変抵抗型のセンサに替えることにより，ダイヤル付きブロックに基づく入力インタフェース（Dial-B-Locks）

1. はじめにを開発した（図 1）．Dial-B-Locks は，各ブロックにセンサの値を読み取るための複雑な回路を内蔵せずとも，長さセンサを内蔵したブロックをつなぎ合わせることにより，の変えられる入力インタフェースを実現できるという特徴

長さまたは大きさを変えることができる入力ンタフェースを持つ．本稿において，センサ値の読み取り方法を述べ，が開発されている．例えば，The Soul of ActiveCube [1]Dial-B-Locks の長さを変えられる利点を活かしたアプリ

では，マイクロコントローラを内蔵したブロックを用いて，ケーションを示す．

3D モデルの入力を行うことのできるインタフェースが開発された．また，ブロックにセンサを内蔵することにより，2. センサ値の読み取り方法ブロックの傾きおよび位置などを識別することができる．

センサ値読み取り回路は CR 回路およびシュミットトリ

TwistBlocks [2] では，マイクロコントローラおよび曲げセガインバータによって構成される（図 2 ブロック 0）．各ンサを内蔵した関節を持つブロックを用いた，3D モデリ

ブロックにおけるシュミットトリガインバータの出力端子

ング向けの入力インタフェースが開発された．E-Block [3]Vout にはダイオードとダイヤルが接続される．ダイヤルはでは，マイクロコントローラおよび，光センサまたはタッ回転角度によって，抵抗を変化させるポテンショメータで123a)

筑波大学コンピュータサイエンス専攻
筑波大学情報理工学位プログラム
筑波大学システム情報系
ksaito@iplab.cs.tsukuba.ac.jp© 2021 Information Processing Society of Japanある．つなぎ合わせられたブロックは，Vin 0 におけるパルスの印加をトリガとして，パルスジェネレータに接続さ557

ブロック0ブロック1

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VRref

Vout̲1

ダイヤル1

3B112021/3/105Vにすることにより，入力パスワードの桁数をユーザ以外に0V分からない状態にできる．また，パスワードを構成する各文字を直接修正できることから，キーボードを用いた入力Rに対して，間違いを訂正する場合に容易である．さらに，

C
Vin̲1

数字だけではなく，図形および模様などを入力として使用
Vout̲0

ダイヤル0シュミットトリガ
インバータ
CR回路

RC
Vin̲0

Rref パルス
ジェネレータ
VCCすることにより，EpisoPass [5] のような記憶しやすいパス

5V

ワードを作成できる（図 3 右）．

0V

4. 議論と今後の展望
5V
パルス
ジェネレータ

Dial-B-Locks はパスワードの入力だけではなく，音響コントロールのためのデジタルミキサ，および，画像または0V

VRref

5V 1

4

動画編集の際に用いるコントローラなどに使用できると考えられる．ただし，現在の設計では，個々のブロックに IDを割り振ることができない．今後，この課題を解決するこ

0V時間
図 2 センサ値読み取り回路．とにより，例として，デジタルミキサでは，トーンコントロール用のダイヤル，音量コントロール用のダイヤルなど，ユーザがダイヤル毎に役割を決めて，かつユーザの好みの並び順に接続して使用できるようになると考えられる．

5. まとめ
接続個数を変えられるダイヤル付きのブロックを用いた入力インタフェース（Dial-B-Locks）を開発した．Dial-B-Locks を用いることによって，入力長が可変のパスワードを物理的なダイヤルを用いて入力できることを示した．今図 3 作製したブロック．左）数字ブロック，右）図形ブロック．

後，パスワードだけでなく，デジタルミキサ，画像または動画編集の際に用いるコントローラなどへの適用を目指す．

．抵抗のれたブロック 0 から順にパルスを出力する（図 2）
違いにより，測定される VRref の値が異なることから，ダ参考文献

イヤルの回転角度を読み取ることができる．また，パルス[1]が接続順に出力されるため，ダイヤルの回転角度を接続順に読み取ることができる．図 2 の場合，各ダイヤルは下から順に 1，4 を示している．

3. Dial-B-Locks[2]Dial-B-Locks はダイヤルが取り付けられたブロック，測定ハードウェアおよびソフトウェアから構成されるシステムである．各ブロックには，センサ値読み取り回路が内蔵され，側面にダイヤルが取り付けられる（図 3）．各ブロッ
ク同士はマグネット式電極によって接続される．また，左[3]端のブロックは測定ハードウェア（Analog Discovery 2）に接続される（図 1）．測定ハードウェアは 0.5 ms の矩形波をブロックに入力し，サンプリング周波数 2 MHz におい[4]て，ブロックにおける出力電圧を測定する．ソフトウェア
は出力電圧に基づきダイヤルの回転角度を算出する．

Dial-B-Locks を用いて，パスワード入力アプリケーションを作製した（図 1）．ユーザはブロックの接続個数を変えることができるため，入力長が可変のパスワードを入力[5]

Watanabe, R., Itoh, Y., Asai, M., Kitamura, Y., Kishino,
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できる．なお，複数のブロック全てを接続していない状態© 2021 Information Processing Society of Japan558