力覚呈示デバイスによるポインティング操作支援
宮本 隆志

宮里 勉

京都工芸繊維大学大学院工芸科学研究科デザイン経営工学専攻
1.

はじめに

実験は、パーソナルコンピューター（Latitude

本稿では、コンピュータ操作において最も重要

D500：デル社）を用いて操作実験環境を構築し、であるポンティング操作について着目し、近年非被験者にディスプレイ(14inch LCD)を見せて作常に研究が盛んである力覚呈示デバイスを用いて、業を行わせた。また、システムは、Visual C++操作支援を行うシステムを提案する。

（Microsoft 社）を利用して開発を行っている。

コンピュータの操作においては、マウス等を用入力デバイスとしては、トラックボール（Expert

いたポインティング操作やキーボード入力が大半Mouse PRO：Kensington 社）を使用した。Fig.2を占めており、得にネットサーフィンやアプリケにトラックボールを、Fig.3 にトラックボール回ーションソフトでは、ポインティング操作がその転計測用ステンレス製ローラーの位置を示す。

殆どである。これまで、ポインティングデバイス
ステンレス製ローラーについて操作性に関する研究[1][2]・実世界指向インターフェース等[3]が研究されてきた。操作方法をユーザに理解させ、またそのトレーニング等にトラックボール※トラックボールの回転計測用要するユーザの負担軽減が重要となる。

トラックボール駆動用ローラー

そこで本研究では、学習・トレーニング段階を要しないデバイスを提案する。力覚呈示デバイス※PC 経由でモータードライブの「動き」によってポインタの動作を表現し、操Fig.1 力覚呈示デバイス駆動部イメージ図作感を伝えるとともに、ポインティングデバイス特有の微妙な操作に対する支援を行う。なお、画面上のポインタによる誘導（擬似力覚呈示）を行う際の違和感を、このデバイスの力覚呈示によって軽減する。今回、その「動き」を直接伝えることができるデバイスとして、トラックボールを用いた力覚呈示デバイスシステムを構築した。

Fig.2 トラックボール

2. 力覚呈示デバイス
実験環境全体は、ポインタをコントロールする入力デバイスと、ポインタの位置情報を把握してFig.3 ローラー位置

3. 実験
3.1 実験 1：力覚呈示能力の検証
3.1.1 目的誘導するための制御駆動部とに分かれている。制

先ず、今回開発を行った本デバイスの有効性を御駆動部は、ポインタの位置をコントロールするために、直接入力デバイスを操作する（動かす）確認するために、力覚呈示の能力を検証した。作業課題は、画面上のポインタを操作するのでは無ことで、構造を簡単化している。具体的には、後く、入力デバイス兼力覚呈示デバイスである本デ述のトラックボールのボールをモータ制御によって回転させる方法を採用した(Fig.1 参照)。

バイスからの力覚情報のみで、実際に誘導を行うことが可能であるかを調べた。

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Pointing Operation Support by Haptic Device

Takashi Miyamoto, Tsutomu Miyasato
Graduate School of Science and Technology, Kyoto
Institute of Technology

3.1.2 実験手順
被験者には、画面のポインタを見せない状態で、本デバイスの力覚情報のみで、誘導する方向を口頭で回答してもらう。誘導する方向は、全 12 方

向（30 度間隔）をランダムに呈示し、1 被験者にルによって回転させるローラーを、モーターで回3 回づつ実施した。被験者は、コンピューター利転させ、それによってボールも回転する）事でポ

用経験 3 年以上の 10 名（22〜61 歳：36.7 歳）でインタがターゲットへ向かうという違いがある。

行った。

また、これらと誘導を行わないものとを比較した。

3.1.3 結果

比較には、作業時間と正答率、アンケートを用い力覚呈示による誘導方向認識に関する実験結果た。被験者は、実験 1 の場合と同じである。なお、を、Fig.4 に示す。図は、各力覚呈示方向におけ経験による差を排除するために、実験の順番を考る正解回数の平均を示している。各方向について、慮している。

3 回／人で行っているため、認識率が 100%の場

3.2.3 結果

合は 3.0 である。

作業時間と正答率の結果から、ターゲットへのTop, Bottom, Left, Right(3.0,3.0,2.9,2.9)は、認誘導による効果が見られた。なお、擬似誘導と力識率が高く、その他の方向は 2.7〜2.8 であった。

覚誘導において有意な差は見られなかった。ただなお、本稿では画面を見ながらポインタを誘導すし、アンケートの結果を見ると、擬似誘導では誘るため、この程度の認識率で十分目的が達成でき導時の不快感が見られており、明らかに力覚呈示ると考えられる。

が有効であることが示された。

Left

3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.50.0Top

4. 考察
本システムの有効性を検証するために、被験者による評価実験を行い、提案した手法によるポイRight

ンティング操作支援の有効性を確認した。
擬似誘導では、被験者が自らコントロールできない状態に陥ることによる不快感を感じている事がわかった。また、提案した力覚誘導では誘導さBottom

Fig.4 力覚呈示による誘導方向認識実験結果れながらも、その方向を感じ取れることから、自らコントロールしているかの様な感覚を持つことがわかった。

3.2 実験 2：擬似誘導と力覚誘導の比較
3.2.1 目的

5. おわりに実験 2 では、ソフト的に行うポインタの誘導（以本稿では、力覚呈示による誘導の効果が確認で下、擬似誘導）と、本デバイスによる誘導（以下、力覚誘導）について、比較実験を行った。

きたが、ターゲットの予測等を取り入れた評価には至っておらず、通常のネットサーフィンやアプ

3.2.2 実験手順

リケーションソフトに即座に導入できる状態では被験者には、画面のポインタを見た状態で、あるターゲットにポインタを移動し、ターゲット上ない。今後は、障害者の操作支援も考慮して、本システムの応用や操作感向上のためのデバイス改でクリックを行う動作を行わせた。

良を進めたい。

ターゲットの周りに同心円状に誘導領域を持たせ、ある一定の範囲に近づいたところから、タ参考文献ーゲットへ誘導を行うモデルを、擬似誘導と力覚[1] 坂巻他:2 次元ｱｸﾁｭｴｰﾀを用いた触覚呈示ｼｽﾃﾑ; ﾋｭｰﾏﾝ誘導に導入した。
擬似誘導では、指定のターゲットにポインタがｲﾝﾀｰﾌｪｰｽ学会研究報告集 Vol.1, No.5, pp.83-86 (1999)

近づくと、ターゲットに引力があるかの如く引きTactile and Force Feedback, International Journal of

寄せられ、ターゲットの中央でポインタが静止する。また、力覚誘導は、擬似誘導とは異なり、実Human Computer Studies, 40-1, 443-453(1994)

際にトラックボールが動く（実際には、通常ボー

情報処理学会, INTERACTION2000, 予稿集 2000

[2] M. Akamatsu, S. Saito, A Multi-Modal Mouse With

[3] 暦本純一, InfoRoom:実世界に拡張した直接操作環境,