情報処理学会 インタラクション 2019
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博物館におけるテレプレゼンスロボットのデザインに基づいた遠隔訪問システムの開発
老田葵†1

松村耕平†1 野間春生†1

概要：テレプレゼンスロボットの普及によって様々な施設への導入が予想される中，先行研究においては博物館でのユーザ利用の際にロボットがどうデザインされるべきかについても調査されている．我々はこのようなデザイン調査を基に，テレプレゼンスロボットを利用した博物館の遠隔閲覧システム及びインタフェースを開発した．本稿では開発したシステムの詳細について示す．

1. はじめにな関係性の構築を指す．我々はテレプレゼンスロボットを利用した博物館訪問の問題点として，テレプレゼンスロボ

テレプレゼンスロボットが低価格化によって普及してきットの遠隔操作者が現地の来館者に比べ，博物館の全体像ており，その用途の多様性に注目が集まっている．例えばを把握することが難しい点を挙げた．対してテレプレゼン

Suitable Technologies 社のテレプレゼンスロボット Beam は

スロボットのカメラが展示物の細かい部分や照明が暗い場

遠隔会議を目的とした自立走行が可能なビジネス向けのテ面でも明るく映し出せることを利点として挙げ，テレプレレプレゼンスロボットである [1]．Revolve Robotics 社のテゼンスロボットと来訪者がこれらの点を相互に補完し合う

レプレゼンスロボット Kubi は遠隔会議に加え家庭での利ような関係を構築する可能性を示した．
「ソーシャル・イン用も考慮されている [2]．任意のスマートフォン端末やタクルージョン」とは社会的に立場の弱い人々を社会の一員

ブレット端末を装着することで遠隔地との会話ができる．

として取り込み支えあっていく概念を指す．老人ホームやまた警備，会話，子供の安全確保などの家庭向けの用途をグループホームなどと博物館を，テレプレゼンスロボット目的としたテレプレゼンスロボットも販売され始めている．

を介して連携させることで回想法を行うなどといった展開

テレプレゼンスロボットの可能性として，身体が不自由への可能性を示した．
「空間の飛躍」とはロボットが異なるである，子供と長期間離れられないといった身体や家庭環場所に複数台存在する際に，操作するロボットを切り替え境などに問題がある者が利用することで，目的の催事に遠ることによって疑似的に空間を飛躍できる状態を指す．博

隔地から参加する機会を得ることができるという手法も考物館においては，テーマ展示を行っている場合などに関係えられており，実際に Ubicomp [3]や WISS [4]などの一部の性のある他博物館にロボットを設置し連携させることで，学会においてはテレプレゼンスロボットを用いた遠隔参加

特定のテーマに関して構成された一つの博物館を来館してが可能となっている．テレプレゼンスロボットのさらなるいるかのような体験を提供できる可能性を示した．

他分野への導入が想定される中，我々はテレプレゼンスロ

本研究では「自由視点の提供」「相補的関係性の構築」「ソボットが博物館に導入されることを想定し，テレプレゼンーシャル・インクルージョン」「空間の飛躍」の４つの主題

スロボットがどのようにデザインされるべきかを検討したが持つ課題を分析し，テレプレゼンスロボットの操作モデ[5]．実際の博物館に Suitable Technologies 社のテレプレゼ

ルに求められる技術的要素の抽出を通して，テレプレゼンンスロボット Beam を持ち込み，複数の学芸員とのワークスロボットの操作システムの提案及び開発を行う．

ショップを開催した．ワークショップやその後のインタビ
ューを基に課題抽出を実施し，主題分析を行った．主題は「自由視点の提供」「相補的関係性の構築」「ソーシャル・インクルージョン」「空間の飛躍」の 4 つを導出した．

2. 関連研究
博物館を含む，様々な施設での活用を目的としたテレプ
レゼンスロボットの研究はこれまでも数多く行われてきた．

「自由視点の提供」とはテレプレゼンスロボットが人間ロボットの身体的な性質として頭の動き（例えば頷き [6]，では進入が困難な狭い場所へ進入したり，カメラの機能を振り返り [7]）や体の動き（例えば指差し [8]，身振り手振用いて細かい部分に注目したりすることで，人間に比べ自り [9]）のような非言語的手がかりを用いることで，人間由な視点を獲得することを指す．
「相補的関係性の構築」ととのコミュニケーションを円滑にすることができると示さは遠隔操作されるテレプレゼンスロボットとその場にいるれている．またカメラを搭載したロボットにおいては，視来訪者が，各々の利点および欠点を相互に補完し合うよう野角の広い映像によって対面環境に近いコミュニケーションを行うことが可能であり，カメラの性能によってコミュ†1 立命館大学© 2019 Information Processing Society of Japan735

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ニケーションの質が左右されると示されている [10][11]．

る機器として外部的にディスプレイを搭載する手法

これらの研究が主にロボットの博物館におけるガイドが最適であると考えた．また博物館における照明につ行動を目的としている背景に対し，我々はユーザがテレプいての関連研究 [17][18][19][20]から，照明を用いないレゼンスロボットを用いることで博物館へ訪問することを方法での閲覧のためロボットに搭載するカメラの性目的として，ロボットがどうデザインされるべきか調査し，能に「明度調整」の機能を持たせることが必要である．

1 章にて示した 4 つの主題を導出した [5]．加えて，これらさらにユーザ利用を前提としたテレプレゼンスロボの研究がロボットの操作者の存在を対話者がどの程度感じ

ットでの博物館訪問に関する研究から，展示品を肉眼たか注目している背景に対し，村上らはロボットの操作者と比べより詳細に閲覧する要求が明らかになった [5]．

が対話者の存在をどの程度感じたかに注目し，カメラ及びそのためロボットに搭載するカメラの性能に「ズーロボットの「可動性」によってロボットのテレプレゼンスム」の機能を持たせる．これらのカメラ機能はいずれが強化される可能性を示した [12]．

も，ロボットに搭載したディスプレイに映像を投影す

またテレプレゼンスロボットを操作するためのインタフェースについても数多く研究されている．Ferland et al．

ることで現地訪問者の閲覧補助になりうる．
操作権限の移譲はテレプレゼンスロボットシステムの中心的要素としてユ「空間の飛躍」の実現のためには，異なる博物館へローザインタフェースを挙げ，視覚化の手法によってオペレボットをそれぞれ設置した環境において操作するロータの認識や操作性に大きく影響すると主張した．佐藤ら

ボットを切り替えることで，複数の博物館を擬似的にの報告によると，ユーザインタフェースにはインタフェー一つの博物館として訪問する体験を提供する必要がス側から見た場合に人間への出力部分と人間からの入力部ある．このため，操作ロボットの切り替えを管理する分が存在し，人間側から見た場合にはそれぞれが「理解しシステムが必要である．

やすさ」「使いやすさ」に対応する [14][15]．「理解しやすさ」はインタフェースを通してロボットの情報をどのように人間に提示するかが重要であり，遠隔操作が行われるテ

4. システム実装

レプレゼンスロボットにおいてはロボット自身の状況が考3 章にて抽出した技術的要素を基にシステムの開発を行慮されるべきである [16]．また「使いやすさ」においてはう．なお「操作権限の移譲」については「自由視点の確保」

入力デバイスによる操作負荷の軽減を行われるべきである及び「映像出力機器の搭載」の要素を十分に満たした上で[14]．

実装が可能な手法であるため，本研究では「自由視点の確

3. システムが達成すべき技術的要素の抽出
我々の先行研究 [5]にて導出した，博物館においてテレ保」及び「映像出力機器の搭載」に注目しシステムの開発を行う．
4.1 ハードウェア部

プレゼンスロボットがユーザ利用される際に必要な要素を我々は博物館におけるテレプレゼンスロボットのデザイ

表した主題として「自由視点の提供」「相補的関係性の構築」

ンを検討した際，Suitable Technologies 社のテレプレゼンス「ソーシャル・インクルージョン」「空間の飛躍」の 4 つがロボット Beam を利用した [5]．そのため本研究ではシステ挙げられる．これらの主題から，テレプレゼンスロボット

ムの実装にあたり，使用するテレプレゼンスロボットにの操作システムに求められる技術的要素を抽出する．

Beam を採用した．カメラ搭載ロボットのテレプレゼンス

自由視点の確保強化に関する研究よりロボットの「可動性」が重要である「自由視点の提供」から，ロボット自体の方向にかかと言えることから [12]，本研究においては遠隔閲覧システ

わらず自由に視点を動かせる機能の必要性を抽出しムを実現するにあたりテレプレゼンスを強化できるデザイた．テレプレゼンスロボットとカメラの関係性を調査

ンのもと開発されたロボットを利用することが好ましい．

した関連研究 [10][11][12]を基に，自由視点の確保にはBeam は遠隔プレゼンを目的として開発されたテレプレゼ

2 軸以上で回転が可能なジンバルカメラを外部的に搭ンスロボットであるため，この条件を満たすことが期待さ載する手法が最適であると考えた．

れる．

映像出力機器の搭載外部的に搭載するカメラとして DJI 社の OSMO+を採用「相補的関係性の構築」「ソーシャル・インクルージ

した [21]．採用の理由は「自由視点の確保」にて 2 軸以上ョン」から，カメラ搭載ロボットが取得した展示物やで回転が可能なジンバルを搭載したカメラが求められてお資料についての映像を現地にいる来館者(以下，現地来り，加えて「映像出力機器の搭載」にて「ズーム」「明度調館者)と共有する機能を実装することで，ロボットが現整」機能が求められていたためである．OSMO+はこれらの地来館者の閲覧行動を補助できることが分かった．そ

条件を満たす．なお本システムにおいてジンバルは x 軸とのためロボットに搭載されたカメラの映像を出力すy 軸に動く設計となっている．ズーム機能は 3.5 倍の光学

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(a)

(c)

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明度補正:なし， ズーム 1 倍(b)

明度補正: 4 段階明るく， ズーム 1 倍

明度補正: 4 段階暗く， ズーム 1 倍(d)明度補正: 3 段階明るく，ズーム 3.5 倍

図 1

ズームと明度調整の例（iOS アプリ「DataBeam」の画面より）

図 2

システム全体の使用機器・機能ズームをサポートしており，1~3.5 倍の間を 44 段階で調節4.2 ソフトウェア部することができる．明度調整機能はシャッタースピードとシステム全体から見たソフトウェアとして必要な機能には絞りを自動で調節することによって，映像の露出を標準の「ロボット制御」「外部カメラ制御」がある．システム全体

明度から 15 段階明るく，あるいは 15 段階暗く設定するこの使用機器及び機能を表した図を図 2 に示す．また実際にとができる．
「ズーム」及び「明度調節」を行った OSMO+

システムを操作している様子を図 3 に示す．の様子を図 1 に示す．

ロボット制御外部的に搭載するディスプレイとして Apple 社の iPad

ロボット制御は以下の 2 つの機能から成り立つ．

9.7inch を採用した [22]．採用の理由は「映像出力機器の搭

1.

遠隔地の PC からロボット操作載」にて外部的に搭載するカメラの映像を投影できるディ

2.

遠隔地の PC からロボットに標準で搭載されていスプレイが求められていたためである．加えて OSMO+はる内部カメラの映像確認

Wi-Fi 回線を介した iOS 及び Android 向けアプリケーション

ロボット制御部分では，Beam に付属している PC 上で動に対する映像配信・操作受付のみをサポートしている．

作する標準アプリを使用する(図 3-②，③)．Beam の内部カ

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図 3

システム利用中の遠隔地 PC の画面

メラは足元を 360°確認でき(図 3-②)，足元を照らす照明が搭載されている．標準アプリでは内部カメラの映像が確認でき，映像を直接マウスの左ボタンで押し続けることによって直感的なロボットの移動制御を行うことができる(図3-②)．標準アプリを利用することで「自由視点の確保」「映像出力機器の搭載」にて求められる技術的要素は達成できていると判断した．
映像の共有には PC 及び Beam 共に Wi-Fi 回線を介したネットワーク通信を行う．
外部カメラ制御
外部カメラ制御は以下の機能から成り立つ．
1.

遠隔地の PC から OSMO+操作

2.

OSMO+の映像を iPad に投影する機能

3.

遠隔地の PC から OSMO+の映像確認

OSMO+操作とはジンバルの操作，及び「ズーム」「明度調整」の機能を利用することを指す．OSMO+の操作は我々が開発したブラウザ上で稼働する JavaScript アプリ「3D+」(図 3-④，図 4)及び iOS アプリ「DataBeam」(図 1，図 3-①)を利用して行う．Beam と同様に OSMO+にも標準のアプリは存在するが，遠隔地にいるロボットに搭載するという前提のもと開発されていないため，カメラ自身の状況が明確に把握し難く，インタフェースに必要である「理解しやすさ」 [14][15]が実現できていない．これに対しカメラとロボットの関係を 3D モデルにて視覚化したカメラ操作インタフェースを作成することで，カメラ自身の状況を明確にした．また「使いやすさ」については簡便な入力方法であ© 2019 Information Processing Society of Japan

図 4

JavaScript アプリ「3D+」ることが望ましく [14][23][24][25]，タブレットでの操作に最適化された OSMO+標準アプリの操作手法を改変し，PCで操作するという前提のもと，作成したインタフェースを用いて JavaScript アプリ「3D+」を開発した(図 3-④)．OSMO+
へ の 操 作 指 示 に 関 し て は ， Google 社 の 提 供 す る BaaS738

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(Backend as a service)サービス，Firebase の機能の一つである Realtime Database を利用する [26]．遠隔地の PC 上で稼働している JavaScript アプリ「3D+」から Realtime Database
へ OSMO+の「ジンバルの角度」「ズームの倍率」「明度」
パラメータについて書き込みを行い，そのデータを博物館のロボットに搭載されている iPad で稼働している iOS アプ
リ「DataBeam」(図 3-①)で読み込む．iOS アプリ「DataBeam」
は読み込んだパラメータの値に基づいて OSMO+へ操作指示を行う．遠隔地の PC は Firebase との通信において Wi-Fi
回 線 を 介 し た ネ ッ ト ワ ー ク 通 信 を 行 う ． ま た iPad はFirebase との通信において LTE モデムを利用したネットワーク通信を行う．
OSMO+の映像を iPad に投影する機能は，現地来館者がOSMO+の映像を閲覧できる環境を構築するために必要である(「映像出力機器の搭載」の技術的要素より)．iPad はiOS アプリ「DataBeam」によって OSMO+との Wi-Fi 回線を介したネットワーク通信を行い，映像の取得及び映像の投影を行う(図 3-①)．
OSMO+はインフラストラクチャモードの Wi-Fi に接続できない制約がある．そのためロボットの内部カメラ映像の送信とは別の手法で映像を共有する．iPad に内蔵されている Wi-Fi モデムは OSMO+との映像共有及び操作指示に利用する．遠隔地の PC への映像共有手法としては iPad の映像を USB 接続にて MacBook にミラーリングし，MacBookによって遠隔地の PC との映像共有を行う手法を採用した．
MacBook は遠隔地の PC との通信において Wi-Fi 回線を介したネットワーク通信を行う．

5. まとめ本研究ではテレプレゼンスロボットが博物館へ普及することを想定し，ロボットに求められるデザインの分析を通してインタフェース及びシステムを開発した． 「自由視点の提供」「相補的関係性の構築」「ソーシャル・インクルージョン」「空間の飛躍」の主題から課題を分析し，「操作権限の移譲」「自由視点の確保」「映像出力機器の搭載」の技術的要素の抽出を通して，これらを基にハードウェア部とソフトウェア部に分けてシステムの開発を行った．ソフト
ウェア部は「ロボット制御」と「外部カメラ制御」からなり，求められた技術的要素を満たす機能を搭載していくことでシステムを開発した．

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