情報処理学会 インタラクション 2019
IPSJ Interaction 20193B-24
2019/3/6

導電繊維を用いた手形状および把持物体認識可能なデータグローブ
高田 崚介1,a)

門本 淳一郎2

志築 文太郎1

概要：導電繊維編み込み手袋をセンサとして用いることにより，安価/軽量/柔らかい/洗濯可能/壊れにくいデータグローブを開発した．本データグローブは指の曲げ，指の開きならびに指の接触といった手形状と，把持物体を同時に認識できる．従来のデータグローブと異なり，導電繊維を手形状や把持物体認識のためのセンサとして用いているため，普通の手袋と同等の軽量性および柔軟性を持つ．

導電繊維

2. 関連研究
手形状を認識する手法として，カメラを用いた手形状認計測用回路識手法が提案されている [4,7]．これらの手法には撮影範囲外の手形状を認識できない，重なった手を認識できないという問題がある．また，筋電位を用いた手法もある [6, 10]．
筋電位の場合，手の開き具合や握りこぶしの固さなどを認識できるが，各指の曲げ具合のような細かい手形状認識は難しい．データグローブの場合，これらの問題を解決する

図 1 データグローブのプロトタイプことができる．
様々な方式のデータグローブが作られている．曲げセン

1. はじめにサを用いる方式 [1] は各指の曲げ具合を認識できる．指の股に U 字型の曲げセンサを配置することにより指の開きも

我々はこれまで導電繊維編み込み手袋をセンサとして用認識できる [2]．しかし曲げセンサが邪魔となり指が曲げにいたデータグローブを開発してきた [11, 12]．手袋は，タッくく，またセンサが断線しないよう慎重に着脱する必要がチパネル対応手袋や静電気除去手袋として市販されているある．加速度センサもしくは磁気センサを用いる方式 [3,5]導電繊維編み込み手袋に，配線を縫うことで製作される．

は各指の曲げ具合や指の開きを認識できる．しかし金属製

そのため，安価/軽量/柔らかい/洗濯可能/壊れにくいといの机や壁のような周囲の磁性体の影響を受ける．

う特長を持つ．さらに，指の曲げ/指の開き/指同士の接触などの手形状をリアルタイムに認識できる．

タッチセンサやスイッチを手袋の各指の節に搭載することにより，指同士の接触を認識するデータグローブもあ

本稿においては，手形状認識を概説した後，新たに実装る [8, 9]．これらのデータグローブはショートカットの入した把持物体認識の原理を示す．また，図 1 に示すデータ力やキー入力に用いられる．しかし指の曲げ具合や指の開グローブのプロトタイプ，および，プロトタイプを用いてきなどの手形状を認識できない．

実装したアプリケーション例を述べる．

これらの問題に加えて，これら従来のデータグローブではセンサを複数個搭載するため高コスト/重い/洗濯できな

12a)

筑波大学
東京大学
rtakada@iplab.cs.tsukuba.ac.jp

いという問題もある．本データグローブでは，導電繊維が編み込まれた手袋をセンサとして用いることによりこれらの問題を解決する．さらに指の曲げ具合，指の開きならびに指同士の接触などの手形状に加えて，把持物体も同時に認識する．

© 2019 Information Processing Society of Japan795

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2019/3/6bショートショート

抵抗Rf2cdf4f1

マーカ

fm

信号の伝搬

抵抗R

図 2f3

周波数
ジェネレータ

手形状ならびに把持物体認識の原理．(a) 指の曲げ認識．（b）指の開き認識．（c）指同士の接触認識．（d）把持物体認識．

3. 原理

DE

本データグローブが認識可能な 3 種類の手形状（指の曲げ，指の開き，指同士の接触）ならびに把持物体認識の原理を図 2 に示す．以下に各認識の原理を述べる．

F

3.1 指の曲げ/開き認識
指の曲げ具合の認識には，図 2(a) に示すように，各指の先端および根本間の導電繊維の抵抗値の変化を用いた．すなわち，指を曲げると導電繊維の抵抗値が減少する性質を利用した．この性質は，図 2(a) に示すように，指を曲げた

図 3 アプリケーション例．(a) ロボットハンド操作．（b）指文字認識．（c）サバイバルゲーム．

際に手袋表面の導電繊維同士が短絡することによって電流の経路が短くなることによるものである．この性質は，指4. プロトタイプの曲げ計測によく用いられる，指を曲げるとセンサ内部の導体が伸びることにより抵抗値が上昇する抵抗式のひずみ

導 電 繊 維 編 み 込 み 手 袋 と し て Agloves 社 の Agloves

ゲージとは逆の性質である．また，指の開きを認識する場

Touchscreen Gloves M/L 兼用サイズを用いた．手袋に合，図 2(b) に示すように指の先端間の抵抗値を用いて指編み込む配線には皮膜付きの導電糸を用いた．PC との通が開いているか閉じているかを認識する．

信は有線もしくは Bluetooth を用いて行う．
図図 1 に示したプロトタイプの重量は手袋のみだと約3.2 指同士の接触認識
指同士の接触の認識には，図 2(c) に示すように，指同士20g，回路込みだと約 70g であった．また配線を編み込んだ本手袋を洗濯機を用いて 3 回洗濯した後でも問題なく動が接触した際に伝搬する交流信号を用いた．この認識のた作した．

めに，本データグローブでは，各指に異なる周波数の交流

5. アプリケーション信号を印加している．これにより指同士が接触した際に，指に流した交流信号が接触した指に伝搬する．この伝搬し本データグローブを用いたアプリケーションとしてロた交流信号をフーリエ変換を用いて周波数解析することにボットハンド操作（図 3(a)），指文字認識（図 3(b)）ならより，指同士の接触および接触位置（指のどの節に触れたびにサバイバルゲーム（図 3(c)）を実装した．特にサバイか）を認識する．

バルゲームの場合，(1) 各トイガンにマーカを搭載することで把持しているトイガンを認識でき，(2) トイガンのト

3.3 把持物体認識

リガを引く動作を指の曲げ具合を用いし撃った弾を計数で把持物体の認識には，図 2(d) に示すように，各マーカがき，(3) ハンドサインを認識し他の仲間に情報を送信でき発する固有の周波数の交流信号を用いた．各マーカは２つる．この様に，本データグローブは多彩な手形状および把の電極を持ち，一方を GND，もう一方を発信用の電極と持物体認識ができるため，シーンごとに沿った機能を提供した．本データグローブを用いてマーカを二本の指にて挟できる．

むように把持した際に，データグローブに伝搬する信号を周波数解析することにより，マーカの種類を認識する．

© 2019 Information Processing Society of Japan796

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6. おわりに

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2019/3/6[11]

導電繊維編み込み手袋をセンサとして用いることにより，従来のデータグローブよりも安価/軽量/柔らかい/洗濯可能/壊れにくい特長を持ち，指の曲げ/指の開き/指同士の接触といった手形状ならびに把持物体を同時に認識できる[12]

年 12 月 25 日閲覧. https://www.myo.com/.
高田崚介. GROVE: 導電繊維を用いた安価なデータグローブの開発. インタラクション 2015 論文集, pp. 944–945.
情報処理学会, 2015.
高田崚介, 志築文太郎, 高橋伸. Grove：導電繊維編み込み手袋を用いた手形状計測手法. 第 25 回インタラクティブ
システムとソフトウェアに関するワークショップ, No. 79
in WISS 2017. 日本ソフトウェア科学会, 2017.

データグローブを示した．本データグローブは本稿にて示したアプリケーション以外にも，VR アプリ用の入力イン
タフェース，3D モデリング，ショートカット操作，バーチャルキャラクターのためのモーションキャプチャ，ライフログ等に利用できる．今後は，本データグローブのさらなる小型/軽量化ならびに認識精度の向上を目指す．

謝辞
本研究は情報処理推進機構（IPA）の 2017 年度未踏 IT 人材発掘・育成事業の支援ならびに JSPS 科研費 JP18J10805の助成を受けたものです．
参考文献
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