親和性のあるロボットデザイン―Virtual Robot による機能的デザインの評価―
大塚 庄一郎*1

小松 孝徳*2*1 芝浦工業大学

1.

米田 隆志*1*2 公立はこだて未来大学

はじめに

近年，家庭向けロボットの研究開発が盛んに行われ，既にいくつかのロボットが販売されている．
近い将来，ロボットは一般の人間により近い存在となり，人間と同じ動作空間を共有するようになることが予想される．しかし，産業用ロボットに代表される従来型のロボットに求められるものは，作業を的確に精度よく遂行することであり，人間から隔離された環境で使用されることを前提としFig.1 Virtual Robot Modelているため，人間との親和性を持ち合わせていなモデルの全体（左）い．そのためロボットが人間と同じ動作空間を共ヒト型ハンド(右上)・プレート型ハンド(右下)有するためには，人間との間に親和性のある新しいロボットデザインを考える必要がある．またロ3.

ボットデザインには，既存の工業製品に見られる

3.1 実験方法

スタティックデザインと共にダイナミックデザイ

実験はまず，スタティックな状態の Virtual Robot

ンの 2 つのデザイン要素が必要となる．ここで，Model をスクリーンに投影すると共に実験の概要

スタティックデザインとはロボットのフォルムやを説明し，動作をしていないロボットの印象につカラー，素材感といったデザイン要素のこと，ダいてアンケート調査を行う．その後，被験者は投イナミックデザインとは動作軌道やその速度とい影された Virtual Robot Model 対して音声によるったロボットが動作することで明らかになるデザ

指示を与え，ロボットにタスクを実行させる．本

イン要素のことを指す．

実験では，3DCG で作成した生活空間に Virtual

本研究では，3DCG により Virtual Robot Model

Robot Model を配置し，このロボットが食べ物のを作成し，スタティックデザインとダイナミック乗せられたトレーを被験者の近くまで運ぶ作業をデザインの整合性および機能的なロボットデザイ行う．今回は，この作業を最後まで正確に遂行すンの評価を，認知的指標・生理的指標を用いて行る場合と，途中でトレーを落下する場合の 2 通りった．Virtual Robot Model を使用することにより，を用意した．Virtual Robot Model と被験者がイン

現時点では実現されていない開発段階のタスクをタラクションを行う際，生理的指標として心電測ロボットに実行させることが可能となる．

定を行う．インタラクション終了後，ダイナミッ

機能的デザイン評価実験

クデザインを加味したアンケート調査を行う．
実験は，20 名の学生（平均年齢 19.6 歳）が参加

2. Virtual Robot Model
三菱重工社製のホームロボット“wakamaru”[1]し，5 人ずつのグループに分け，各グループの被をベースにハンド形状の異なる 2 種類のロボット

験者には以下に示すモデルを用いて行った．

モデルを作成した． 1 つはヒト型のハンドを持つ

Table.1 実験で使用したモデルロボットモデルで，もう１つはプレート型のハンハンド形状作業ドを持つロボットモデルである．

モデル①

ヒト型

正確に遂行

Shoichiro OTSUKA*1, Takashi KOMEDA*1
Takanori KOMATSU*2*1
Shibaura Institute of Technology*2
Future University Hakodate

モデル②

ヒト型

途中でトレーを落下

モデル③

プレート型

正確に遂行

モデル④

プレート型

途中でトレーを落下3.2 実験結果(1)心拍変動
実験中の心電測定データから R-R 間隔を抽出し，呼吸性変動（RSA）および心拍性変動（MWSA）の解析を行った．
そして,MWSA が RSA よりも大きな値を示したとき，被験者が緊張状態にあるとみなした[2]．取得したデータを，作業中にロボットがトレーを落下するポイン
トを通過するタイミングを境に実験前半と実験後半に分け，それぞれ緊張状態にあった時間の割合を算出した．

Fig.2

Table.2 実験中の緊張状態にあった時間の割合の平均

ロボットとのインタラクション前後のロボットに対する印象の変化

実験前半

実験後半前後半の変化

モデル①と②の間で機能性の有意差，モデル③とモデル①

42.2 ％

35.4 ％-6.7 %④の間で親和性の有意差がそれぞれ認められた．

モデル②

40.0 ％

58.2 ％

18.2 %

3.3 考察モデル③84.4 ％49.3 ％-35.1 %

認知的指標におけるロボットの第一印象では，ハモデル④74.0 ％63.6 ％-10.4 %

ンド形状の違いによる印象の有意差は認められな

まず，ハンド形状の違いと緊張状態の関係を，実かった．一方，心拍変動解析ではハンド形状の違験前半のデータより検証するため，等分散検定をいによる緊張状態の有意差が認められた．これは行い同一母分散であること確かめ，t 検定を行った．

被験者が，実験環境の中で，与えられたタスク達

t=5.38>2.101=t(18,0.05)
この結果，ハンド形状の違いが緊張状態に影響を成に必要なロボットのスキルには疑問を持たない与えていることが確認された．

ちながらインタラクションを行った為と考えられ続いて，実験前半と後半の緊張状態の変化についる．つまり被験者は，プレート型ハンドのロボッて検証する．モデル②において実験後半に緊張状

トに対し，無意識的に不安を感じていたと言える．

態が増した被験者数は，5 人中 4 人であったのに対また，ヒト型ハンドのロボットがトレーを落下しし，他のモデルは 1 人以下であった．ここで，モた後に被験者の緊張状態が増加するのは，タスク

デル②とモデル④について因子 A をハンド形状，の成功を見込んでいたロボットが，タスクを失敗

因子 B を実験の前後半として 2 要因の分散分析をしたことに対しての驚きやその後の動作に対する行い，交互作用 AB を検証した．

不安感と考えられる．一方，プレート型ハンドのF(1,8)=10.69, p<.05
この結果，ハンド形状の違いと実験の前後半に交ロボットがトレーを落下した後も被験者の緊張状互作用が有意であることが確認された．

成功に疑問を持っていた被験者が，想像通りの失(2) 認知的指標

敗に対する諦めの結果であると考えられる．

2 度のアンケート調査で得られた 28 項目からな以上のことから，ロボットをより機能的に見せるるデータの因子分析を行った．因子分析は，｢このことは，使用者の安心と期待につながる一方で，ロボットは近づきやすいですか?｣などの 7 項目をタスクを失敗した時の落胆が大きくなる．ロボッ

親和性に，｢このロボットは賢いですか?｣などの 14

トデザインにおいては，スタティックデザインと項目を機能性に，｢このロボットは積極的ですか?｣

ダイナミックデザインの整合性を高めることが必などの 7 項目を積極性にそれぞれ振り分けた．

要となると考えられた．

まず，ハンド形状の違いと第一印象の関係を検証参考文献

した．その結果，3 因子いずれに対しても，第一印[1]http://www.mhi.co.jp/kobe/wakamaru/

象に有意差は見られなかった．

[2] 小松孝徳・大塚庄一郎・植田一博・米田隆志・岡次に，インタラクションを行うことによる，ロボ夏樹(2004). ヒューマン･エージェント･インタラク

ットに対する印象の変化を検証した．この結果，ションにおける自然なコミュニケーション状態の推が，潜在的にロボットモデルに対し，違和感を持態は増加しなかった．これは，ロボットのタスク

定，日本認知科学会第 21 回大会発表論文集, pp.64-65