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

3B-37
2024/2/28

着ぐるみの表情表現演出のための骨格機構の提案
堀江香菜†1 小林優芽†1 長久保有香†1木川 信款†2 韓旭†2 串山久美子†2
概要：本研究では，表情を制御する装着型着ぐるみデバイスを提案し開発する．このデバイスはセンサとサーボモータを組み合わせ，口角と眉を動かすことで液晶や CG に頼ることなくハードウェアでの表情表現を可能にした．また，体の動きに対しての表情操作を実装し，キャラクタが独自の個性を持たせることを可能にした．

1.

はじめに口の開閉が実装されている．本研究では，実装部分のメインが目や口の開閉ではなく，感情を表すときに必要な頬の近年，エンタテインメントや広告業界では顧客とキャラ動きや眉の動きを実装する．岡ら[2]の研究では，着ぐるみクタの接点に着ぐるみを利用してきた．それらの着ぐるみが動作以外でも感情や状態を伝達することを試みた．Webでの表現を豊かにする手法として，液晶や CG が利用されカメラで表情を読み取り，ディスプレイに表情を映し出し，ている．NHK の番組[1]ではメインキャラクタの「チコちゃキャラクタの表情の管理を可能にした．これはディスプレん」の表情の表現は CG で行われている．液晶での表現にイを使って再現しているが，それらを使わずに表情・感情関しては岡ら[2]の研究やサイバーパンクをテーマにしたを表現することを提案する．

頭部の着ぐるみの商品で実装されている．これらの手法は様々な表情を表現することが可能であるが，CG に関して

3.

は映像での表現に限られ，液晶ではキャラクタのデザイン

3.1 システム構成

提案システムによっては視覚的な違和感が生じやすい．具体的には，液本研究で開発した装着型デバイスは，図 1 のように手を晶とその他の部分の素材が馴染まない場合や，質感の表現あげると眉の角度が変わり威嚇の表情になり，口角を上げが損なわれる場合である．違和感を最小限に抑えるためにると着ぐるみの口角も上がり笑う．口を開くと顎に固定さは，センサとサーボモータの組み合わせで動かし，動物のれている着ぐるみのあごが上下する仕組みになっている．

ように暖かみのある表現をするべきだと考えた．そのため，眉は手の上げ下げによって，口角は口角によって変わる．

本研究では内部の骨格や表情筋をセンサでインタラクティ

装着型デバイスを着用すると内部に搭載されたフォトリフブに制御する機構を搭載し，液晶や CG に頼らずに表情がレクタ，図 2 の通り三軸加速度センサ(ADXL345)から変化する着ぐるみを提案する．このアプローチによって，Arduino Uno へ取得した値が送信され，その値に応じてサ違和感を最小限に抑えつつ，視聴者により臨場感と感情のーボモータ(SG90)が動く．各種センサは図 3 及び図 4 のよ共有を提供することが期待される．口角に取り付けたフォうに配置されている．

トリフレクタにより，キャラクタが笑った際の口角の動きと頬の動きを実装した．また，今回の実装において身体的な動作によって表情を動かす機構を実現する．これにより，個々のキャラクタが独自の個性を持たせることが可能になる．本研究ではレッサーパンダの特性である威嚇のポーズを再現するため，腕を上げた際に怒りの表情に変化するように実装した．

2.

関連研究
着ぐるみのインタラクティブな顔の表現には様々な研究がなされてきた．吉池ら[3]は，新たな顔面入力とするインタフェースを目的に，顔全体に設置したフォトリフレクタで表情の識別を可能にした．実装された着ぐるみは，目と図 1. システム図†1 東京都立大学システムデザイン学部†2 東京都立大学大学院システムデザイン研究科© 2024 Information Processing Society of Japan1225

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頬着用者
口角位置

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上腕PhotoReflector

ADXL345

上腕角度

表情判定

Arduino Uno

図 5. 通常と笑った時のセンサの様子

判定結果

MicroServo
SG90

表情機構
左口角 右口角

眉毛

図 2. 本システムの構成
図 6. フォトリフレクタの値
今回，必要な部品を 3D プリンタで印刷し機構を完成させた．図 7 のように口角の機構ではラックギアを使いサーボモータの回転運動を並行運動に変換した．約５cm 上下する仕組みである．また，装着型デバイスでは着ぐるみの毛皮と骨格が接着されておらず，骨格との結合もリボンを結ぶことによって行っている．これは着ぐるみの毛皮を着脱式にし，頬の位置調整により着ぐるみの毛皮が引っ張られ図 3. システムの実装ることを防ぐためである．

48T

図 7. 口角の機構
図 4. 配置図

3.3 眉毛の実装
装着型デバイスの眉は，演者の腕の上げ下げによって，3.2 口角の実装眉の角度が変化する仕様である．上腕に加速度センサをつ装着型デバイスの口角は，演者の口角によって上げ下げけることで，上腕の傾きを測り，上げ下げを認識する．図する仕様である．体に装着するという特性上，重量を軽く8 のように眉の機構は歯車を四つ使い，一つのモータで両する必要があるため表情検出に使用するセンサをできるだ

眉を動かしている．50 度傾けることによって自然な眉の角け少なくするよう吉池らの研究[1]と同じセンサを選定し度を得られた．

た．笑顔の検出方法として，口角の深度をフォトリフレクタで測定することで少ないセンサでの笑顔判定を可能にしている．図 5 と図 6 は実際に読み取っている時の様子と値

40T

40T

40T

40Tである．口角の部分に黒いテープを貼り，値の差が広がるように調節した．フォトリフレクタの値は，通常は約 700，笑うと約 20 となり，笑った時を判別することができた．
図 8. 眉毛の機構© 2024 Information Processing Society of Japan1226

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3.4 結果図 9. 着ぐるみ頭部（左：笑顔，右：威嚇）
笑っている時の表情，威嚇の表情は図 9 のような結果になった．センサから読み取った値を基にサーボモータを制御し，表情を表現する際の遅延は少なく，円滑に表情を変化させることができた．口角と眉の動きによる表情の変化が与える印象に関しては，今後実験をする必要がある．また，フォトリフレクタの正確な検知の為に演者への取り付けの工夫が今後の課題として挙げられる．

4.

おわりに

本稿では，センサとサーボモータの組み合わせによる表情操作により，リアルタイムにキャラクタの感情を表現することを目的とし，着ぐるみ演者によって口角と眉を操作する機構と，その実装について述べた．この研究により，センサから表情機構への遅延は少なく，実際に着ぐるみとお客さんとの触れ合いでも，表情を反映できる可能性がある．しかし，フォトリフレクタの値が，つける人や環境によって正確な値が取れないことが多いため，他のセンサの使用または演者への取り付け方法の改善を検討している．
今後の展望としては，本研究で開発した装着型デバイスの表情の認識の検証を行う．その後，より表情の動きを豊かにする方法として，サーボモータの増量，通信による外部からの表情切り替えを考えている．また，着ぐるみデバイスの発展形としては，音声による口の開閉，表情操作といった機構を検討している．

参考文献
[1]

NHK: チコちゃんに叱られる！
https://www.nhk.jp/p/chicochan/ts/R12Z9955V3/(2023-12-18 参照)[2] 岡芳樹,山本正信: 表情が変化する着ぐるみ頭部システム, 映
像情報メディア学会誌, Vol.68, No.2, pp.J72-J77 (2014)[3] 吉池俊貴,庄司りか,西川忠宏,對月沙織,助友文香,王丹青, 菊川裕也,馬場哲晃,串山久美子: 着ぐるみ演者の表情表出を支援する顔面入力インタフェース，インタラクション 2012 論文集，pp. 677-682(2012)．

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