66研究室紹介

日本バーチャルリアリティ学会誌第 20 巻 1 号 2015 年 3 月● 研究室紹介
大阪大学
大学院情報科学研究科
バイオ情報工学専攻
人間情報工学講座●

前田研究室

前田太郎・安藤英由樹●

1．はじめにの姿勢３自由度に対応した前庭電気刺激を実現し，全方

本 講 座 の 研 究 テ ー マ は サ イ バ ネ テ ィ ク ス の 父・N.
Wiener の「人間機械論」の考え方を基本として，ヒト向への姿勢誘導を研究しています．
2.2

を科学的に解析して工学的に活用することにあります．

錯触覚を用いて存在感やなぞり感覚の生成・伝送
VR における触覚や力覚の再現には実際に力を再現でこのために心理物理的・生体情報的なヒトの計測，計算きるロボット技術が多く用いられていますが，力点とし論的なヒューマンモデルを活用してバーチャルリアリてロボットをどこか外部に固定しなければならず，利用ティに代表される身体性を活用した感覚－運動インタ者の行動を制限することになってしまいます．「物理的フェースの研究を行っています．特に錯覚を利用した感には生じていない力」を錯覚によって提示することでヒ覚－運動インタフェースを用いてウェアラブルな行動支トの行動を妨げない完全にウェアラブルな提示を実現す

援技術としての「パラサイトヒューマン」を提唱・開発

ることができます．この手法として「加速度の周期性にしており，装着者間で五感情報伝送によって体験の共有偏りを持った振動」による疑似牽引力の提示デバイスやを行う行動支援手法などを開発しています．

「体性感覚と視覚上の運動の不一致」などを用いたマル
チモーダルな疑似力覚の提示手法などの研究に取り組んでいます．

2．錯覚利用インタフェース
元来，VR における感覚提示には様々な錯覚が利用さ

3．ヒトの能力を拡張するインタフェース

れています．利用する錯覚現象を視覚や聴覚以外の五感錯覚を利用することでヒトの行動を物理的に妨げるこにも広げることによってヒトの捉える体験全体を伝送することを目指しています．となくヒトの行動を誘導することができるようなりま

2.1

す．この技術を用いて言語やシンボルなどの意識的な解前庭電気刺激を用いた行動誘導支援

耳の近辺から微弱な電流を流すことによって，ヒトの釈を介さずに直観的にヒトの行動を支援する技術を構築

平衡感覚には加速度の錯覚が生じます．この錯覚が元々することができます．これはヒトの能力を拡張するインの重力と合成された結果として自然と姿勢が陽極側に誘タフェースとして機能します．

導されます．特に歩行中にはこの効果が顕著であり，歩3.1

パラサイトヒューマン

行の方向を誘導することも可能です．これをレーダセ

ヒトは感覚から情報を取り込み，身体を介した運動ンサなどと組み合わせてインタフェースとして利用すれとしてその意図を出力する存在です．この感覚と運動

ば，歩きスマホをしている人が衝突することを回避させを共有する存在はそのヒトの分身であるとも言えます．

たり，背後から接近する車を避けたりといった衝突回避にも応用できると考えられています．さらには VR におウェアラブル技術を用いてヒトと一体化することで装いてモーションライドなどの加速度提示を電極だけで実として構成されたのがパラサイトヒューマン（PH）で現することが出来れば装置の小型化低コスト化にも繋がす．視覚・聴覚はもとより，平衡感覚，触覚，力覚にります．この実現のために本研究室では４つの電極を用いたるまでの五感を計測・記録・再生することで，体いた新しい電気刺激手法を用いて左右，前後，回転方向験の電子化／情報化を行い装着者の行動を支援します．

着者の感覚－運動体験を共有する疑似ヒューマノイド

66

研究室紹介JVRSJ Vol.20 No.1 March, 201567

PH では前述した前庭電気刺激のように，感覚を再現提示する際に錯覚を介した行動誘導を行うことで，物理的な強制力を用いない自然な行動支援技術を実現しています．
3.2

五感伝送によるスキル伝達と遠隔協調作業
PH を装着した 2 人が互いの PH を介して五感を伝送することで体験を共有し，協調的に相手と同一動作をすることで一方から他方へと行動を伝達する「ヒトからヒトへのテレイグジスタンス」である五感伝送技術を開発しています．テレイグジスタンスの場合と同様に，ヒトの行動とそのときの視界とは密接に関係しているので，視界の共有によって熟練者特有の頭部や視線の向き，手などの動作やタイミングといった言語化が困難な技能＝スキルを，即時的に伝達することが可能となります．この手法によって実際に救急時の心肺蘇生法や中国ゴマなど映像や口頭だけでは伝達困難なスキルを伝達できることが確認されています．現在はこの技術を応用した腹腔鏡術技のトレーニングシステ
ムについて京大付属病院の坂井教授との間で共同プロジェクトが行われています．
3.3

ヒトの意図を推定して操縦する「つもり」制御

多自由度のロボットを自在に操る操縦法としてテレイ

図 1 人間情報工学講座の研究テーマグジスタンスが挙げられます．しかし追従性が不足する（口絵にカラー版掲載）

汎用ロボットであっても，その動きが概ね操縦者の意図を反映していれば，操縦者はあたかも自分の思い通りに4．おわりに動かせていると錯覚します． 感覚運動信号の正確な一「動くものにはしくみがある」

致ではなく，意図レベルでの一致を実現するために，自「しくみが解ればものは作れる」

律動作中のロボットの行動分節に対応して「自分で操縦「解るってことは作れるってこと」しているつもり」の操縦者の直観的な身体応答を計測し「でもヒトはまだ作れない」て機械学習することで，操縦時の意図を推定する制御器「だったらヒトを解らなきゃ」を実現します．これは脳波や筋電の代わりに身体運動のこれが人間情報工学の根幹です．ヒトを調べて理解で意識下応答を生体情報として用いたブレインコンピュー
タインタフェース (BCI) の一種と考えることが出来ます

きれば最終的には工学的にヒトを作れるはず．この観点が，1.6 秒以内に 128 種類の分節を 70％の正答率で入力可能な BCI は他に類を見ません．との共同研究を展開し，インタフェース工学，心理物理

3.4

す．ヒトを理解しヒトを作りたいと思う人々と分野の壁から本研究室は脳情報通信融合研究センター（CiNet）学，ブレインサイエンスにわたる学際研究を行っていま拡張テレイグジスタンスを越えて協力していければと思います．

テレイグジスタンスの利点は操縦者の直観的な行動スキルの活用にあります．このため身体性の異なる制
御対象，スケールの異なる小型／巨大ロボットや，腕が 3 本以上あるような根本的に構造の異なるロボット【連絡先】

への適用は困難でした．これはみかけの物理常数や自バイオ情報工学専攻 人間情報工学講座

由度数の違いが身体性を基にしたヒトの行動結果予測〒 565-0871 大阪府吹田市山田丘 1-4を崩してしまうためです．そこでこれらの違いを補償

脳情報通信融合研究センター 3A1

大阪大学 大学院情報科学研究科

するように変換した感覚フィードバックを行うことに

Tel: 06-6879-7830

よってこれらの条件下でも等価的に身体性スキルを活E-Mail: t_maeda@ist.osaka-u.ac.jp

かせるようにする拡張テレイグジスタンス技術に取り

http://www-hiel.ist.osaka-u.ac.jp

組んでいます．

67