日本バーチャルリアリティ学会第 12 回大会論文集(2007 年 9 月)

仮想はさみシステムにおける提示遅れによる擬似的な力覚表現の検討
Pseudo haptic expression by presentation delay in virtual scissors system
舟橋 健司 1)，久保谷太亮 2)，谷田 公二 3)，岩堀 祐之 4)Kenji FUNAHASHI, Daisuke KUBOTANI, Koji TANIDA and Yuji IWAHORI
1） 名古屋工業大学（〒466-8555 名古屋市昭和区御器所町, kenji@center.nitech.ac.jp）
2） リンナイ(株)（〒454-0802 名古屋市中川区福住町 2-26, kubo@center.nitech.ac.jp）
3）(株)本田技術研究所（〒321-3393 栃木県芳賀郡芳賀町下高根沢 4630, koji_tanida@n.t.rd.honda.co.jp）
4）中部大学（〒487-8501 愛知県春日井市松本町 1200, iwahori@cs.chubu.ac.jp）
Abstract: We present a new haptic expression method without a haptic interface. We sometimes use theexpression heavy when execution speed is slow. As we drag a mouse cursor or an icon, we feel it heavy when
its response is a little delayed. In this paper, we examine a new method to make an operator feel like cutting athick piece of paper with scissors in the virtual space by an intentional feedback delay.
Key Words: Pseudo haptic, Presentation delay, Virtual scissors

1. はじめに

2. 仮想はさみシステム

触覚、力覚を含む体性感覚は、色々な操作を行う上で仮想はさみシステムでは、利き手である右手に重要な情報となるため、バーチャルリアリティ技術の分

Immersion 社製 CyberTouch を装着し開閉させることで、野において様々な研究開発が行われている（例えば[1]）。

仮想はさみを操作し紙を切断することができる。左右のしかし、視覚や聴覚と異なり触覚、力覚情報は極めて多手の位置と向きは Polhemus 社 3SPACE FASTRAK によって様であるため、一部のフィードバックに限定した提示装検出され、左手ではセンサーに取り付けられたボタンに置が基本であり、装置自体も大きなものが大半である。

より仮想の紙を引き寄せることが可能である。また、予装置が大規模となり、また価格も高価なものとなるとめ記録しておいた実際の切断音を仮想はさみによる切断一般への普及は困難であり、例えば医療などの限られた作業に合わせて再生し、かつグローブの指部背面に備え分野を対象とした応用にとどまっている。そのため、現られた振動子を切断中に振動させ擬似的な切断感覚を提在広く普及している提示装置といえるものはビデオゲー

示することもできる（図１）。

ムのコントローラーなどに内蔵される振動子くらいであろう。一方、触覚、力覚提示装置を使用せずにその感覚を提示しようとする試みもなされている [2]。
ところで、PC の操作中、アイコンのドラッグを行った時などの反応が遅い場合に、「重い」という表現を使うことがある。本研究では、仮想はさみシステム [3,4] において意図的に視覚、聴覚情報などの提示を遅らせることにより操作が「重い」、すなわち固いものを切断していると感じさせることを検討する。以下、仮想はさみシス
テムの概略に続き、実験の詳細を述べる。

図１

システム外観（右はイメージ）

←良い

悪い→

03. 実験

0.05s

3.1 実験方法
0.2s

前述の仮想はさみシステムにおいて、操作者へのフィードバックを意図的に遅らせて提示する実験を行った。

0.5s

提示遅れを特に設定しない場合のシステムは１秒間に約1.0s

20 回のセンサ入力、各種計算処理、描画更新が可能であり、50ms の遅れが含まれている。ただし VR システムにお図２

主効果

いては、最大 100ms 程度の遅延であればシステムの体験者は自身で操作していると感じ、対話操作が実現されてはさみが硬い、など同じ傾向の感想を示し、４名はこれいると一般に判断する。ここでは、遅延なし（50ms）、200ms、を理由に遅延なし条件の方が「やや良い」と回答した。

500ms、1000ms の４種類の遅延を対象とし、実験を行う。

また 500ms、1000ms の遅延条件では、普通に切断する操

被験者数は右手を利き手とする８名であり、各被験者作が行えず、ストレスが大きい、まっすぐ切ることが難には実験前に遅れのない環境で 10 分程度システムに慣れしい、老人になったようだ、などの感想を得た。てもらう。つづいて、４種類の遅延のうち２種類の環境

これらのことからも、微小の遅れ時間であれば積極的で 50cm 相当の仮想紙を仮想はさみで切断してもらい、２に活用することにより擬似的な力覚フィードバックとし種類の切断作業後にそれらの比較を行ってもらう。操作て、あるいは振動子などとの組み合わせによる力覚フィおよび比較は６組あり、それぞれの順序は各被験者で異ードバックの補助として有効であると考えられる。

なるようにランダムな順とした。比較は、各組の切断作業に対して次の５通りで判断してもらう。(1)前者の遅延環境が良い、(2)前者がやや良い、(3)違いを感じない、(4)4. むすび
仮想はさみシステムにおいて、意図的に提示を遅らせ後者がやや良い、(5)後者が良い。

ることにより、擬似的な力覚の表現を行った。また、聞3.2 実験結果

き取り調査を含め、実験によりその効果を確認した。こ

上述の実験に対して、シェッフェの一対比較法によりの手法により、装置の規模、価格の面においても一般へ解析を行う。本実験は各遅延をランダムな順序としておの普及が容易な力覚フィードバックシステムが開発できり順序効果はないものとみなし、順序の入れ替えを行わることを期待している。本実験では、単にどちらが「良ない中屋の変法により解析を行う。この結果の分散分析

いか」比較してもらったが、「仮想紙は厚紙である」と表は表１となり、以下が成り立つ。主効果を図２に示す。の指示後、あるは実際の厚紙切断後の比較実験も検討しF( 3,7,0.01)=8.451252 < 241.54

たい。また、客観的な評価（例えば[5]）により擬似的力F(21,7,0.01)=6.132382 > 3.7721

覚表現の検証を行うことも必要であると考えている。

F(3,42,0.01)=4.285255 > 1.5949

参考文献[1] 篠田裕之，高橋秀智 編：「触・力覚情報の処理と呈示」

表１ 分散分析表
要因全体
主効果
主効果 個人組み合わせ誤差平方和
100
85.1879.31250.56254.9375自由度
48321342

普遍分散

分散比

特集，日本バーチャルリアリティ学会論文誌，Vol.11,

28.3950.44340.18750.1175241.543.77211.5949[2] Anatole Lecuyer, Jean-Marie Burkhardt, Laurent

No.1, 2006.
Etienne: Feeling Bumps and Holes without a Haptic
Interface: the Perception of Pseudo-Haptic Textures，Proc. of ACM SIGCHI，2004.

3.3 考察[3] 久保谷太亮, 舟橋健司, 伊藤英則, 岩堀祐之: 仮想は

表１より、有意差 1% において遅延条件の評価には差さみを用いた手による紙の切断システム, 日本バーチがあるといえる。なお、被験者による評価、遅延条件のャルリアリティ学会第 9 回大会講演論文集, pp.165-

組み合わせによる評価に、有意差はないといえる。また

168, 2004.

図２より全般に遅延の少ない方が良い結果となっている[4] 久保谷太亮, 舟橋健司, 伊藤英則, 岩堀祐之: 仮想はが、各被験者の結果において 200ms 遅延の方が遅延なし

さみシステムにおける切断効果音による臨場感に関す条件よりも「やや良い」と逆の判断した被験者が２名、る実験, 日本バーチャルリアリティ学会第 10 回大会「違いを感じない」と判断した被験者が２名いた。提示

講演論文集, pp.137-138, 2005.

遅延が 100ms を超えたらすぐに操作感が悪くなるわけではないことが分かる。
実験後の聞き取り調査において、８名全員が 200ms の遅延条件では、重たい、分厚いものを切っているようだ、[5] 谷田公二, 舟橋健司, 近江政雄, 楠見昌司: バーチャ
ルリアリティ技術を用いた道具に関する身体性評価 脳内血流変化からの評価-, 日本バーチャルリアリテ
ィ学会論文誌, Vol.12, No.1, pp.3-10, 2007.