情報処理学会 インタラクション 2024
IPSJ Interaction 2024

3B-29
2024/2/28

視覚と触覚を利用したスライム系モンスターとの VR インタラクション
伊藤匠海†1 兼松祥央†1 松吉俊†1 盛川浩志†1 三上浩司†1
概要：近年，Virtual Reality（以下「VR」とする）を用いたエンターテインメントが増加している．本研究ではスライム系モンスターとの VR インタラクションを可能にするシステムとデバイスを開発する．スライム系モンスターの表現には一定の「形状を保ち」，力を加えることで「変形する」表現が必要になる．そこで，スライムのようなバーチャル物体の感触再現においてデバイスの触覚とバーチャル物体に対する視覚を複合するシステムを開発した．

1. はじめに
1.1 研究背景・研究目的
2023 年現在，Virtual Reality（以下「VR」とする）技術の普及により，VR を体験することは容易になった．これ

2. 関連研究
本章では，VR に関する研究，触力覚に関する研究について示す．
2.1 道具を介した触力覚の研究により VR を用いたエンターテインメントが増加している．

道具を介した触力覚の研究では剣や盾という武器などVR を用いることで魔法のような架空の現象や災害のようのようにあらかじめ触る物が限定されているものか，設置な危険な状況を体験できる．現在では，視覚や触覚などの型で可動範囲が限定されているものが多い．

感覚を利用してバーチャル内でリアリティの高い体験ができるコンテンツが多く存在する．

重山ら[2]は，把持部が棒状で先端が変形し重心が移動する 2D 触覚錯覚のためのデバイスを提案した．VR 上にまた，人間は手から多くの情報を得ることができる．

表示されたアイテムに合わせてデバイスの重心が移動する

特に指先を対象とした触覚ディスプレイの研究は広く行わことによって実際にそのアイテムを持っている感覚を再現れている．そのため，VR をより現実らしく感じるためにした．

触覚刺激を手に与えることが重要である．近年，コントロ

金ら[3]は，8 本の糸を使い，7 自由度（並進 3 自由度とーラーのトラッキング精度を上げることやハンドトラッキ

回転 3 自由度と把持 1 自由度）の位置入力と力の提示が可ング[1]などによって手による操作感の向上が行われてき能な力覚でデバイスを提案した．人間は実世界において物た．しかし，特殊な感触を持つ架空の物体や生物に対する体を操作する時，移動と回転は手首で把持は親指と他の指触覚を提示する事例は少数である．

で行っている．従来の VR 環境では，操作が移動と回転に

本研究では，スライム系モンスターとの VR インタラク限られるため把持操作ができない．このため，自然な作業ションを可能にするシステムを開発する．一定の「形状をを実現することが困難であった．実世界に基づいた操作性保ち」，力を加えることで「変形する」デバイスを開発し，が高い VR 環境を構築し，物体操作をするためには，手首生き物の表現を可能にする．これによりバーチャル物体にによる操作と親指と他の指による操作を有する力覚ディス対するリアリティが向上し，VR 体験が向上する．また，プレイが必要であった．金らは球状の把持部を枠の中で操スライムのようなバーチャル物体の感触再現において，デ作することによって，VR 上の物体の外郭をなぞることをバイスの触覚とバーチャル物体に対する視覚を複合させ，可能にし，物体の反発力の表現を実現した．

スライムに対するマルチモーダルの実現を目指す．
1.2 スライムの定義
本研究のスライムは架空の生き物である．スライムというカテゴリ内には多種多様な色や形状が存在する．本研
究では表面の体感温度は冷たく，形状は半球，色彩は水色や緑色，桃色などの淡い色であり，一定の形状を保ち，力小川ら[4]は，球とターンテーブルを用いた力覚提示システムを提案した.モーターの回転運動によるトルクとリターゲティング操作を組み合わせ，VR 上の 2 次元平面に置いてあるバーチャル物体の触覚を再現した．
本研究においてもこれらの研究を参考に，図 1 に示すス
クイーズを介してスライムの感触を手に提示する．

を加えることで変形するスライムと定義する．また，スライム内に手は入れられないものとした．

†1 東京工科大学© 2024 Information Processing Society of Japan1195

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3. 提案手法
3.1 提案手法の概要
提案手法の概略について説明する．本研究では VR コンテンツで利用する触覚デバイスを制作する．Head MountedDisplay（以下「HMD」とする）を装着した状態で手を動かし，VR 上のスライム系モンスターを触る．その際，VR上のスライムが反応し，現実のデバイスが揺れる．これにより体験者に触覚刺激が伝わり，生き物のスライムがいるように感じさせることが目標である．VR コンテンツはUnity を用いて独自に制作する．
提案手法では Unity と Meta Quest Pro を連携し，Unity 上においてハンドトラッキングを可能にする．図 2 にシステ
ムの概略図を示す．

図1

スクイーズ[5]2.2 圧力などを利用した触力覚の研究
振動や圧力，電気を利用した触力覚の研究では，実際の物体を触ることなく VR 上で物に触れた時，触覚だけを再現している．これは現実空間に触れる物がない状況で，VR 上の様々な物体に触れる感覚を表現することが目標になっていることが多い．
Trinitatova ら[6]は手のひらの接触点に 3D の力ベクトルを生成し，バーチャル物体の重さや柔らかさ，質感などの図2

概略図

触覚を提示するディスプレイを提案した．
Choi ら[7]は親指と人差し指に装着してバーチャル物体

3.2 スクイーズを用いた触覚表現の剛性と重量の感覚をシミュレートするデバイスを開発し本研究では，スライムの感触再現として図 1 に示したス

た．VR 上の物の大きさと柔らかさに応じて握力にブレークイーズを使用する．スクイーズは，発泡ウレタンや低反キをかけることでバーチャル物体の形を表現した．

発スポンジなど，押すと縮んでゆっくり元に戻る素材で作

Shan-Yuan ら[8]は，空気式の形状変化インターフェースられた玩具であり，キャラクターや動物，食べ物など，を用いて手のひら全体での触覚を再現した．エアパックの様々な形のものが存在する．スライムを触った際のインタ

大きさを変化させることで様々な大きさの物体を手で掴むラクションにおいて最も重要なことは，手で掴んだ物体のことができる．そして，ユーザー調査により VR における大きさ・柔らかさがスライムだと感じる感覚，生き物だと臨場感の向上を確認した．

感じる感覚である．そして，スクイーズの素材の性質と表

宮上ら[9]は同じくエアパックを利用し，指先にデバイ面の滑らかな感触が 1.2 で示したスライムの定義に則してスを装着することでバーチャル物体の柔らかさや温度，振いるため使用する．また，手で掴んだ物体の大きさや柔ら動を感じることを可能にした．このデバイスは小さいたかさを表現するためにスライムのモデルと変わらない大きめ，一般的な光学式のハンドトラッキングを妨げることなさのスクイーズを使用する．

く作動する．

3.3 振動モーターを用いたインタラクション表現

星ら[10]は，超音波によってデバイス上の自由空間にバーチャル物体の形を表示した．
本研究では，生物のリアクションを提示するため，振動モーターによる振動を用いて触覚を提示する．

図 2 の右下にあるように Unity 上にスライムの 3D モデルを用意する．ハンドモデルが当たった際，スライムモデルが動作する．加えて，図 2 の左側にあるようにデバイス側のマイクロコンピュータと通信する．スクイーズ内には振動モーターを 3 つ設置し，マイクロコンピュータと接続している．ハンドモデルとスライムモデルが接触したとデバイス側が受信した時に振動モーターを起動する．また，© 2024 Information Processing Society of Japan1196

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ハンドモデルとスライムモデルが離れたと受信された時振ーズ内部の表面近くに DC 振動モーターを設置した．

動モーターを停止する．マイクロコンピュータと PC はデバイスに使用するマイクロコンピュータは，Raspberry

USB ケーブルで接続し，シリアル通信で通信する．

Pi Pico を使用した．実装したシステムを利用している様子

触覚を通してスライムの感触を手に伝達し，HMD のハを図 5 に示す．スライムのモデルに手のモデルが触れた際，ンドトラッキング技術を使用し，VR 上で追従する手を認

スクイーズ内の振動モーターが起動し，手のモデルが離れ識し，触っている感触を視覚的にも提示する．

た際，振動モーターが停止し，スライムとのインタラクシ

3.4 システムの流れ

ョンができていることが確認できた．

次にシステムの流れを図 3 のフローチャートに示す．まず OnCollisionEnter が True であるか判定し，True でないな
らはじめに戻り，True であるならばスライムの驚きアニメーションを 1 回再生した後に振動モーターを起動し，スライムのプルプルアニメーションを起動する．次にOnCollisionExit が True であるか判定し，True でないならば 1 つ前に戻り，True であるならば振動モーターを停止し，スライムのプルプルアニメーションを終了する．

処理開始

False
OnCollisionEnterがTrueである?

図4

True

振動モーター設置図

スライムの驚き
アニメーション
1回再生振動モーターOn&スライムのプルプル
アニメーション再生

振動モーターOff&スライムのプルプル
アニメーション停止

False
True

OnCollisionExitがTrueである?
図5図3フローチャート

3.5 実装コンテンツを体験している様子

4. おわりに本研究では，スクイーズを用いた触覚刺激を再現する

今回は，スライムを手で触るというシチュエーション

VR 用デバイスの開発とバーチャル物体であるスライムのの VR コンテンツを想定し機能を実装した．スライムを触インタラクションの開発した．Unity，HMD，ハンドトラり，生き物と感じる反応に重点を置いた．

ッキングを使用し，VR 上のバーチャル物体であるスライスライムのインタラクションを提示するデバイスにおムと現実のデバイスであるスクイーズを同じものと感じさける振動の表現に必要なデバイスとして，振動モーターせるデバイスのプロトタイプを作成した．本研究は，スラYM-300 と DC 振動モーターを使用した．スクイーズの底イムとのインタラクションという新しい VR 体験を生み出

面の中心部から振動モーターを入れ，図 4 に示すようにスすことができ，今後，コンテンツなどに活用できると考え

クイーズ中心部に振動モーターYM-300 を設置し，スクイている．

© 2024 Information Processing Society of Japan1197

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5. 今後の展望
本研究は，スライム系モンスター接触体験を可能にするシステムとデバイスを開発し，体験者が生き物であるスライムを触っていると感じることが最終目標である．スライムとデバイスの位置トラッキングが今後の課題となる．
また，開発したシステムの評価実験を実施し，提案システムによってスライムの表現がどこまで実現できたか評
価する．

参考文献
[1] Lavalle, S. M., Yershova, A., Katsev, M. and Antonov,M. Head
tracking for the Oculus Rift, Proceedings- IEEE International
Conference on Roboticsand Automation, Institute of Electricaland ElectronicsEngineers Inc., 2014 p, 187-194.
[2] Shigeyama, J., Hashimoto, T., Yoshida, S., Aoki, T., Narumi, T.,
Tanikawa, T. and Hirose, M. Transcalibur:Weight moving VR
controller for dynamicrendering of 2D shape using haptic shapeillusion, ACM SIGGRAPH 2018 Emerging Technologies,
SIGGRAPH2018, Association for Computing Machinery,Inc,
2018 p. 1-2.
[3] Kim, S., Hasegawa, S., Koike, Y. and Sato, M. 7. 自由度力覚ディスプレイ SPIDAR-G の提案. Transactionsof the Virtual Reality
Society of Japan, 2002 Vol. 7, No. 3, p. 403–412.
[4] 小川剛史, 高橋直人. Haptic Turntable：視触覚 VR のためのリ
ターゲティングと回転運動を用いた力触覚提示システム. 情報処理学会論文誌デジタルコンテンツ, 2020, Vol. 8, No. 1, p.
20-28.
[5] “アイラブピーチクイーン”. https://i-bloom-squishy．
com/products/i-love-peach-queen/, (参照 2023-12-22).
[6] Trinitatova, D. and Tsetserukou, D.: TouchVR Awearable haptic
interface for VR aimed at deliveringmulti-modal stimuli at theuser’s palm, SIGGRAPHAsia 2019 XR, SA 2019, Association
forComputing Machinery,2019, Inc, p. 42-43.
[7] Choi, I., Culbertson, H., Miller, M. R., Olwal, A.and Follmer, S.
Grabity: A wearable haptic interfacefor simulating weight andgrasping in virtual reality,UIST 2017 - Proceedings of the 30th
Annual ACMSymposium on User Interface Software andTechnology,New York, NY, USA, Association for
ComputingMachinery, Inc, 2017, p. 119-130.
[8] Shan-Yuan, T., Tzu-sheng, K., Chi, W., Chihuan,C., Da-Yuan,H．， Liwei, C. and Bing-Yu,C. PuPoP: Pop-up Prop on Palm for
VirtualRealitygy, UIST ’18: Proceedings of the 31st AnnualACM
Symposium on User Interface Softwareand Technology, 2018, p.
5-17.
[9] Miyakami, M., Murata, K. A. and Kajimoto, H.:Hapballoon
Wearable haptic balloon-based feedbackdevice, SIGGRAPH Asia
Emerging Technologies,SA 2019, ACM, 2019, p. 17-18.
[10] 星貴之, 岩本貴之, 田裕之. 空中超音波フェーズドアレイによる触覚ディスプレイ. 日本バーチャルリアリティ学会第 13 回大会論文集.2008, Vol. 13, p. ROMBUNNO.3A2-2.

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