情報処理学会 インタラクション 2017
IPSJ Interaction 2017

1-6F-04
2017/3/2

ベクションを用いたパーソナルモビリティの誘導鈴木亮太†1中村優介†2福田悠人†2小林貴訓†2久野義徳†2

概要：動く縞模様などの視覚刺激によって運動感覚を引き起こし，歩行を誘導する研究が行われている．我々は，この視覚誘導性自己運動知覚(ベクション)を個人用移動体の誘導に応用すべく予備的な検討を行った．本稿では，個人用移動体の誘導に向けて，様々な視覚刺激を提示し，その効果を検証した．

Induction of Personal Mobility Using Vection
RYOTA SUZUKI†1 YUSUKE NAKAMURA†2 HISATO FUKUDA†2YOSHINORI KOBAYASHI†2 YOSHINORI KUNO†2Abstract: In recent years, several approaches of inducing walking direction using visual cues like flowing stripes, which calledVection, have been proposed. In this paper, we report a preliminary investigation about application of such Vections for inducing
Personal mobilities. We conducted an experiment that wheelchair users asked to move straight using some patterns of controllinginterfaces and wearing HMDs, which show visual effects. As a result, it was shown that there is possibility of induction of Personal
mobilities using Vection.

1.

はじめに走行を実現するためドライバーや周囲の人とのコミュニケーションを行うシステムが研究されるようになってきた[3,電動車椅子やセグウェイなどの個人用移動体(パーソナ4]．しかし，これらは交通ルールが定められ，進路方向がルモビリティ)の普及が始まっている．そのため，日常環境非常に限られた状況下で運用されるものであり，自由な進でパーソナルモビリティと歩行者が共在し，適切に動くた路変更や非常に近接した範囲での周囲の歩行者との共存がめの技術や方法論の確立が急務となっている．パーソナル望まれるパーソナルモビリティには適さない．

モビリティの一つであるセニアカーは，高齢者の移動を支一方，パーソナルモビリティの搭乗者の操作を誘導する援し，高齢者の社会参画を促進することが期待されている

方法が考えらえる．例えば路肩に寄り過ぎたので方向転換が，車道を走る，路肩に寄り過ぎて転落するなどの危険なをしなければならないという状況で，搭乗者が特別に意図運転を高齢者がしばしば行ってしまうことが問題視されてすることなく道の中央方向に進行方向を変更するよう搭乗いる．普及にあたり，このような問題が顕在化すれば，死者の操作を誘導することができれば，安全に移動を行うこ亡事故などの重大事故も多発することが考えられるため，とができ，利用者の行動範囲を拡張できる(図 1)．これは搭早急に解決すべき重要な課題である．

乗者の意図を妨げることなく搭乗者の無意識的な操作を拡

我々は，事前に作成した地図を用いて自己位置を推定し，張する，新たなパラダイムである．

目的地まで自律移動できるロボット車椅子を開発してきた

移動の誘導の事例として，動く縞模様などの視覚刺激に[1]．我々の調査では，廊下などの通路を走行する場合，障よる運動感覚(ベクション)を引き起こし，歩行を誘導する

害物を避けたあとにもとの経路に戻るよりも，たとえ壁に近くてもその位置で通路に沿って進んだほうが，ロボットの動作として適切であることが分かってきている．これは，移動ロボットの進路変更が搭乗者や周囲の歩行者に予期できないために，乗り心地の悪化や通行人とのすれ違いがスムーズにできないという問題に繋がるためであり，同様の問題が，実際に人が操縦するパーソナルモビリティの場合についても起こると考えられる．
この問題に対し，パーソナルモビリティの移動方向を事前に伝達する方法が第一に考えられる．近年乗用車の自動走行技術が商業的にも注目され，それと同時に安全な自動図 1
Figure 1

操作の誘導による安全な移動

Safety move through induction of control.

†1 産業技術総合研究所
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology†2 埼玉大学
Saitama University© 2017 Information Processing Society of Japan122

情報処理学会 インタラクション 2017
IPSJ Interaction 2017

1-6F-04
2017/3/2

研究が行われている．ベクションとは，視覚刺激により実れ視野中心からの縦位置，横位置である．また，際にはその運動をしていないにも関わらず身体に錯覚的移

𝛽，𝛾，𝛿，𝜀 は透明領域の大きさや形状，変化量の動感覚が生じる現象のことをいう．一般的に，動く縞柄や大きさを調整する定数である．本稿ではそれぞれ一方向に一様に流れる点群のような視覚刺激により，その0.8，0.5，3，−96/255である．また，α はさらに 0

動きと逆方向に運動知覚が発生することが知られている．

から 1 になるようにクランプ処理をする．

ベクションは，高速道路に設置された縞模様によりドライ𝑟 2𝑐 2
𝛼𝑟,𝑐 = 𝛿√(𝛽 ) + ( ) + 𝜀𝛾𝛾

バーの速度感覚を制御することで安全な運転を促すなど，実際の問題にも活用されている．また，工学の分野でもベクションを利用したシステムの提案が行われ始めている．

(1)(b) 視界の傾き

例えば，吉川らは，白黒の縞模様が歩行方向と垂直に流れカメラ映像が視線の方向軸周りに徐々に右回転しるようなベクション場を生成する装置を設計し，このベクていく．一定の角度(本稿では 30 度)まで回転する．

ション場により歩行の移動方向を誘導可能なことを示した

本稿では，1 フレームに 0.5 度回転する．

[5]．Tanikawa らは，周辺視野にオプティカルフローを表示(c) 視野の欠けするヘッドマウント型の装置を開発し，歩行方向を誘導す右から左へ，徐々にカメラ映像が消えていく．一定る実験を行いその効果を検証した[6]．またベクションの強の位置(本稿では中央)まで視野が欠ける．本稿では，度は疲労度や歩行・走行動作の差異などの身体的状態に関

1 フレームに 0.005 欠ける．

係することが明らかにされている[7]．パーソナルモビリテ
ィでは搭乗者は操縦桿などの操作インタフェースにより間接的に移動を行うため，操作インタフェースの形態についても検討する必要がある．本稿では，ベクションを用いたパーソナルモビリティの誘導に向けて，様々な視覚刺激をパーソナルモビリティ搭乗者に提示し，その効果を実験に(a) 縞より検証した．

(a) Flowing stripe2.
視覚刺激と操作インタフェースの関係性の調査実験
実験では，パーソナルモビリティである電動車椅子に搭乗した上で，視覚刺激を与えることで操作を誘導できるかどうかを調査する．また，身体操作との関係を明らかにするため，異なる操作インタフェースと視覚刺激の組み合わせによる誘導の効果を調査する．
2.1(b) 傾き視覚刺激(b)

ヘッドマウントディスプレイ(HMD)(Oculus Rift DK2)のView rolling

下部に，水平画角 180 度のカメラ(Buffalo BSW180ABK)を取り付け，その映像が HMD に表示される．さらに，図 2に示すエフェクトにより視覚刺激を与える．なお，本実験で用いたプログラムのフレームレートはカメラのフレームレートである 30fps である．また，以下で用いる値の単位は，断りが無ければ HMD の水平視野の幅を 1 とした時の(c) 欠け比である．

(c)(a) 横に流れる縦縞
白黒の縦縞が，左から右に流れる．本稿では，周期
幅𝑊 = 16/512，1 フレームの移動量𝑣 = 1/512である．

2.2

View defection

図 2

視覚刺激

Figure 2

Visual cues.

車椅子操作インタフェース

本稿では，電動車椅子(ヤマハ発動機 タウニィジョイ X)

また，視野の中心に近づくほど，エフェクトは透明にデフォルトで取り付けられている操縦桿と，Wii リモコになり，カメラ映像が見えるようになる．具体的にンを用いた車両のハンドルを模した操作インタフェースには式(1)により不透明度αを算出し，カメラ画像とアついて比較する．

ルファブレンディングした．ここで，𝑟，c はそれぞ© 2017 Information Processing Society of Japan

車椅子の操縦桿は，手すりの先に取り付けられている．

123

情報処理学会 インタラクション 2017
IPSJ Interaction 2017

1-6F-04
2017/3/2

前後左右に倒すことで前後進・回転ができ，また倒す大きさで速度が変化する．
Wii リモコンを用いた車両のハンドルを模した操作イン
タフェースは，図 3 のように乗用車のハンドル操作と同様に，左右に傾けることで回転が行え，またボタンを押す間最大速度を目標速度にして前進する．速度制御はオプショ
ン品のアカデミックパックを介して，ノート PC から目標速度を入力することにより行われる．
なお，本稿で用いた車椅子の速さは人間が遅く歩行する程度である最大 0.865m/s に設定した．

図3

Wii リモコンによる操作インタフェース

Figure 3
2.3

Controlling interface using Wii remote.

図4
Figure 4

実験設定

普段車椅子を利用していない大学生 27 人（男性 12 人:女

2.4

実験の様子とコース

Experimental scene and course.

実験結果

性 15 人）を対象に実験を行った．各被験者は，(2 種類の視実験結果を図 5 に示す．なお，グラフ中の矩形は車椅子

覚エフェクトの組)×(2 パターンの操作方法)の計 4 回を体のおおよその形状を示し，また進行方向は右方向である．

験した．視覚エフェクトの組は，(縞・傾き)，(縞・欠け)のまず，視覚刺激の種類による差を比較する．縞の視覚刺うちどちらかである．各パターンのケース数は，(縞・操縦激により，個人差があるが，多数の被験者が左に寄って移桿)＝(縞・Wii リモコン)＝27，(傾き・操縦桿)＝(傾き・Wii動しており，右方に寄って移動する被験者は少数であった．

リモコン)＝14，(欠け・操縦桿)＝(欠け・Wii リモコン)＝13

また，誘導される程度は個人差に開きがあり，軌跡が扇状である．操作の不慣れさによるバイアスを排除するため，に一様に分布している様子が見られる．縞の動く方向と逆それぞれの操作インタフェースを各 2 分ほど事前練習してに誘導されたのは，先行研究で多く用いられた動く点群やいただいた．実験中は，HMD を装着してもらい，それぞれ縞柄のようなオプティカルフロー刺激によるものと同様に，の組み合わせにつき，車椅子で約 10m 前方に移動するよう動くエフェクトが背景として固定しているように認識され，指示した．実験時の様子とコースを図 4 に示す．実験開始

カメラ画像が縞と逆の方向に流れていると錯覚することに時はエフェクトのないカメラ映像を投影しておき，被験者よりベクションが発生したものと考えられる．

が車椅子を前進させるのと同時に視覚刺激を加えた．移動

他の二つの視覚刺激については，多数の被験者が縞の場の様子を記録するため，部屋の隅にカメラを設置し，また合と逆の右方向に寄って移動しており，軌跡の分布は縞の移動軌跡を記録するため，レーザ測域センサを部屋の横の場合と同様に一様に分布している．右方向に誘導された理壁際に設置した．また，各移動の後に乗り心地や操作感，由としては，それぞれ別の要因によるものと考えられる．

誘導の自覚についてインタビューを行った．

傾きによる場合は，全体の視界が右に傾くことにより身体が右方に傾いているというベクションが発生していると考えられる．一方，欠けによる場合は，欠けていく視野の中心に進行方向を収めようとして，身体を欠けている方に回転させることにより，進行方向が欠けたほうに誘導されたという，ベクションの定義とは異なるメカニズムが働いたと考えられる．また，欠け・Wii リモコンのパターンのう© 2017 Information Processing Society of Japan124

情報処理学会 インタラクション 2017
IPSJ Interaction 2017

1-6F-04
2017/3/2

N=27

N=27(a) 縞・操縦桿(b) 縞・Wii リモコン(a) Flow stripe + Joystick(b)

Flow stripe + Wii remote

N=14

N=14(c) 傾き・操縦桿(c)(a) 傾き・Wii リモコンView rolling + Joystick(d)View rolling + Wii remote

N=13

N=13(e) 欠け・操縦桿(e)View defection + Joystick
図 5Figure 5(f) 欠け・Wii リモコン(f)View defection + Wii remote

視覚エフェクト×操作方法に対する被験者の軌跡 (単位: m)Trajectories of experimentees by visual cues x maneuvering methods.

© 2017 Information Processing Society of Japan125

情報処理学会 インタラクション 2017
IPSJ Interaction 2017

1-6F-04
2017/3/2

ち，一人の被験者が左に大きく寄って移動しているが，事今後は，視覚刺激，操作インタフェースの種類を増やして前に行った予備実験でのインタビューによれば「黒いとこ実験を重ね，ベクションを用いたパーソナルモビリティのろが迫ってくるような感じ」により欠けていない方に誘導

誘導における両者の関係性について明らかにしていく．まされたケースがあり，同様のことが起こった可能性があた，車椅子以外のパーソナルモビリティへの適用可能性にる．

ついて検討を行っていく．

図 6 は，各実験設定におけるゴール地点での中央からのずれの平均と標準偏差である．ずれの方向には差があることが分かるが，ずれの大きさに大きな差はないことがうかがえる．実験後のインタビューでは，視界を傾ける刺激ではパーソナルモビリティを操縦する上でストレスに感じるといった意見を得た．一方，動く縞の刺激ではまっすぐ進んだつもりだったが実際には左右に寄っていて驚いたという意見が多かった．視覚刺激の種類によっては，利用者に負荷が少ないパーソナルモビリティ操作の誘導を実現できる可能性がある．

10.5
0-0.5-1
縞＋

図 6
Figure 6

傾き＋
リ
モ
コン

欠け＋
ジ
ョイス
ティック

欠け＋
Wii

リ
モ
コン

傾き＋
ジ
ョイス
ティック

WiiWii

縞＋ジ
ョイス
ティック

参考文献
[1] 鈴木亮太，新井雅也，佐藤慶尚，山田大地，小林貴訓，久野義徳，宮沢怜，福島三穂子，山崎敬一，山崎晶子．
複数同伴者とのグループコミュニケーションを考慮した複数
ロボット車椅子システム．電子情報通信学会論文誌．2015,
vol. J98-A，no. 1，p. 51-62．
[2] Rimon, E. and Koditschek, D. E.. Exact Robot Navigation
using Artificial Potential Functions. IEEE Trans. on Robotics &Automation. 1992, vol. 8, no. 5, p.501-518.
[3] Bandyopadhyay, T., Zhuang Jie, C., Hsu, D., AngJr., M. H.,Rus, D., Frazzoli, E., Intention-Aware Pedestrian Avoidance. Proc.
the 13th International Symposium on Experimental Robotics. 2013,p, 963-977.
[4] Watanabe, A., Ikeda, T., Morales, Y., Shinozawa, K.,
Miyashita, T. and Hagita, N.. Communicating Robotic Navigational
Intentions. 2015, 2015 IEEE/RSJ International Conference onIntelligent Robots and Systems (IROS), p. 5763-5769.
[5] 吉川博美，蜂須拓，福嶋政期，古川正紘，梶本裕之．
歩行誘導における自己運動を用いたベクション場の設計．
2010，バーチャルリアリティ学会大会論文集，p. 14-17．
[6] Tanikawa, T., Muroya, Y., Narumiand, T. and Hirose, M.,
Reflex-Based Navigation by Inducing Self-motion Perception with
Head-Mounted Vection Display. 2012, Proc. 9th International
Conference of Advances in Computer Entertainment (ACE 2012),
p. 398-405.
[7] Seno, T., Abe, K. and Kiyokawa, S., Wearing Heavy Iron
Clogs Can Inhibit Vecton. 2013, Multisensory Research, vol. 26, p.
569-580.

リモ
コン

左右のずれ量の平均・標準偏差Average and standard deviation of amount of gaps
from center.

3. おわりにパーソナルモビリティが普及しつつあるが，安全な利用のための枠組みの整備が急務である．動く縞模様などの視覚刺激によって運動感覚(ベクション)を引き起こし，歩行を誘導する研究が行われている．本稿では，ベクションをパーソナルモビリティの安全な誘導に応用すべく予備的な検討を行った．電動車椅子の走行中に，動く縞柄，傾く視野，欠ける視野の視覚刺激を与えた結果，個人差はあるが左右一方に進行方向を誘導される様子が見られた．また，インタビュー結果から，動く縞柄の視覚刺激を用いることで違和感の少ない誘導の実現可能性が示唆された．

© 2017 Information Processing Society of Japan126