情報処理学会 インタラクション 2019
IPSJ Interaction 2019

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カラーセンサを利用した車いすゲームデバイスの開発とそのゲームコンテンツの提案
韓 旭1,a)

串山 久美子1,b)

概要：近年, 体を動かしてゲームを楽しめることで運動促進や健康の向上に役に立っている. しかし, ゲームデバイスに注目すると一般的なコントローラでは, 障がい者が健常者と同じゲームコンテンツを楽しめるとは言い難い現状がある. そこで, 本研究では, 誰でも利用できる車いすにデバイスを付加することでゲームデバイスとし, 車いすの移動をゲーム入力として考えた. 本稿では, 車椅子の移動に着目し, 床面の色情報と車椅子をセットとしてゲームコントローラとして, 著者らがこれまでに開発したカラーセンサを付けた車いすデバイスを利用し, リズム良く走行させるゲームの提案, プロトタイプについて紹介する.

1. はじめに

2. 関連研究

近年, ゲームデバイスの進化によって, ユーザの身体動作車いすにセンサを取り付けて, ゲームデバイスとしてをゲームに取り入れることが可能になった. そのため, 多利用する研究は GAMEW heels [2], KinectW heels [3], 車いくの世代の人が体を動かしてゲームを楽しめることになっすの ダンス ゲーム [4] が挙 げられる. GAMEW heels とたことで運動促進やストレス発散など健康の向上にも役にKinectW heels は車いすの車輪を操作することで, 車いす立っている. また, より多くの人がゲームを楽しめるようをゲームコントローラとして利用するシステムである.に, アクセシブル機能が追加されている. 例えば, ゲーム

Takeda らが開発した車いすのダンスゲームは車いすに装ソフトにゲームコントローラの操作ボタン・キーの再配置

着されたタブレット端末の指示に従って, 車輪を操作する（Remappable keys）機能を追加することで, コントローラことで操作を身につけるゲームである. しかし, これらののボタンが届かない障がい者でも自分に合う操作方法で研究は車いすの移動に着目していないため, 車いすの移動ゲームを楽しめることができる. しかし, ゲームデバイスを集中しながら, ゲームコンテンツを楽しむことは難しい.に注目すると, 身体運動を使ったゲームデバイスでは, 身体

そこで, 本稿では車いすの移動性に着目し, 音で体験者に色運動をそのままゲームに取り入れたため, 身体動作が同様に移動するタイミングを提示することで, 車いすの走行速でない人にとっては同じゲームコンテンツを利用できなく度をコントロールするゲームを提案する.

なるという問題がある. そこで本研究では, 身体動作とデバイスの関係に着目し, 身体運動を利用するゲームデバイスを開発することで, 障がい者と健常者とともに楽しめる

3. プロトタイプ
3.1 カラーセンサを利用した車いすの説明ことを目指す. 以上のことを目的とし, 本研究では, 肢体障

著者らが開発した車いすデバイスは車いすの走行練習にがい分野での汎用性がある車いすに着目し, 車いすを動か着目したため, 走行状況の検出と走行状況に対するフィーす動作をゲーム入力として使うことではなく, 車いすを動ドバックが必要である. 望月ら [5] が車椅子にジャイロセかす動作による走行をゲーム入力として考えた. 本稿ではンサを取り付けることで走行速度の検出とフィードバック

車いすと車いすが走行する床面に着目し, これまでに著者は可能であるが, 走行方向と連動するには難しい. そこで,

ら [1] が開発した床面の色を利用した車いすデバイスを用

著者らは車いすと床面の関係に着目し, 色を検出できるカいて, 車いすの走行速度をコントロールするゲームを提案

ラーセンサを車いすに取り付けることで床面の色紙と連動し, 設計とプロトタイプの実装について述べる.

する走行練習システム（図 1）を開発した. 本システムは色紙, 車いすに取り付けたカラーセンサモジュール（図 2）1a)b)

首都大学東京 システムデザイン研究科
xhan2125@yahoo.co.jp
kushi@tmu.ac.jp© 2019 Information Processing Society of Japanとコンピュータにからなる構成されている. 車いす使用者に進行方向と走行速度を知らせるために, 色紙と各色の間

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2019/3/6の距離を設計し, 視覚情報として提示する. また, 車いす使に操作したら音階が鳴り, 操作が間に合わなかった場合は用者に自分がどの操作をしたかを知らせるために, 種類が失敗の音が鳴るようにフィードバックを提示する. ゲーム

違う色を音階に対応させ, 聴覚情報として提示する. 本稿終了後に, 音声で体験者に今回の走行に対する評価を知らで提案するシステム（図 3）は車いすの移動に着目していせる.

るため, ゲームデバイスとして利用できると考え, リズムよ3.2.2 ゲームの難易度と走行ルートの設計

く走行するゲームを提案する.

障がい者の運動能力に応じて, 負荷を抑える必要がある.
そこで, 提案するゲームでは図 4 に示すように色と色の間の間隔を固定し, 合図音のリズムを変えることで, ゲームの難易度の調整を行う. 本稿では, 国立障がい者リハビリテーションセンタで行われている体力測定のための「3 分間走」の走行データとルール [6] に基づいて提示リズムの設定と走行ルートの設計を行う.

1s

合図音

図 1

カラーセンサを利用した車いす合図音

1.0s
1.5s
2.0s

Bluetooth(BlueSMiRF Silver)Do
カラーセンサモジュール

図 2マイコン（ATMEGA328）

カラーセンサ（TCS230）同間隔

カラーセンサモジュールの実装

Re

同間隔
図 4

Mi

同間隔

提案ゲームのイメージ

フィードバック

3.3 試作送信カラーセンサReOrange

アプリケーション

3.3.1 ゲーム操作用の色と色の幅提案したゲームに精度よく入力するために, 「色の種類」,「色の幅」の 2 点を検討した.

(1) 色の選出
車いすのフレームに取り付けたセンサの測定距離は車い
図 3

カラーセンサを利用した車いすのシステム図

すの走行による重心変化に影響されるため, 測定距離が変わっても色相値の変化が小さい色且つ体験者が認識しやすい色が好ましい. しかし, 使用するカラーセンサのデー

3.2 ゲームの設計

タシートに測定距離は書いてない. そこで, 同じ光環境で3.2.1 操作の提示

PCCS の色相環の V トーンにある 24 色に対して, 使用す提案したゲームの走行速度をコントロールする点はリズ

るカラーセンサで測定した色相値をサンプリングレート

ムゲームのタイミングよく操作を行う点と似ているため,50Hz で csv ファイルに保存した. また, 同じ光環境を示すリズムゲームのように一定の時間間隔で提示する方法にしために, 光センサ（CdS センサ）の抵抗値も同じように保た. しかし, リズムゲームでは画面による操作の提示が一存した.

般的であるため, ディスプレイを装着することで, 注意が画カラーセンサの仕様調査に当たって, 使用するカラーセ面に向かってしまい, 車いすの走行に集中ができなくなる.

ンサモジュールは LED があるため, センサ部から色紙まそこで, 本稿では, ゲームアプリから一定のリズムで合図音で 1cm がある. そこで, 1cm で測定した色の値を基準値とを流すことにした. また, 体験者の操作に対して, 指示通りし, 測定距離は 1.5cm, 2cm, 2.5cm と 3cm の色相値と基準© 2019 Information Processing Society of Japan212

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値の差を調べた. 調査の結果（図 5）に基づいて, 体験者が入力成功となる. そうでない場合は入力失敗となる. 操作

認識しやすい且つ測定距離の変化に影響しにくい基準で V数は合図音の総数と同じになったら, ゲーム終了となり, 走トーンの 2, 6, 10, 14, 19, 22 番目の色をゲーム入力として行に対する評価を音声で知らせる.

選出した.

図 5 測定距離と色相値の変化

図 7

制御アプリの画面構成(2) 色の幅
図 6 に示すように, カラーセンサ取り付けた場所で認識している色と体験者が目視で認識している色は一致していないため, 体験者が入力タイミングの把握が難しい. そこで, 色の幅はカラーセンサの位置からフットサポートの先までの距離にした.

図 6 色の幅の決定

3.3.2 制御アプリ
制御アプリは Unity 2018.1.0f2 を利用して開発を行った.
提案したゲームは画面による提示はないですが, 機能を実図 8 フローチャート現する方法を説明するために図 7 に示すように制作した.
画面の左上にある白い正方形が生成の位置から下に落ち,

3.3.3 ユーザー体験

落下時間でセンサが色を認識したら, 認識したタイミング

国立障害者リハビリテーションセンタ研究所・自立支援によって, 入力の合否を判定する. また, 開発したアプリは局が主催したニーズ&アイデアフォーラ（KFC ホールア

正方形の落下位置を変えることで, 体験者が選択しているネックス, 2018 年 12 月 20 日）において, 提案したゲーム

提示リズムによって落下時間が変わる機能を実現した.

は 5m の直線ルートに適用し, 来場者に体験してもらったゲームの流れは図 8 に示すように開発した. 体験者は遊（図 9）. 理学療法士からは「脊髄損傷の方などのリハビリびたい提示リズムを選択したら, 提示リズムのサンプルがに適用できる」,「色と音の提示があるため, デュアルタス勝手に流れる. リズムの把握ができたら, スタートボタンをクトレーニングとして有効であるかも」, 一般の方からは押してゲームが開始する. 3s 後, 走行開始の合図音が鳴る.

「合図音に引っ張られて走行すると感じた」, 「強弱の合図次の合図音が鳴るタイミングに合わせて, 色を認識したら音があった方がいい」といったコメントをいただいた.

© 2019 Information Processing Society of Japan213

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4. おわりに
本稿は, 車いすの移動性に着目し, 床面の色とカラーセン
サを用いた車いすをゲームデバイスとし, リズムよく走行するゲームの提案, 設計とプロトタイプの実装について述べた. 今後は改良したゲームを車いす使用者に体験してもらい, システムに対して評価する. また, 車いすバスケや車いすスラロームといった訓練に基づいて体験ルートの種類を増やす.
謝辞 NIF プロジェクトにデモを展示する機会をいただ
き、国立障がい者リハビリテーションセンター研究所の小野榮一所長, 東祐二部長と協力いただいた皆様に深謝する.

図 9

展示の様子

参考文献
[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

韓旭, 劉悦怡, 串山久美子：カラーセンサを利用した車椅
子操作練習支援システムの提案, 研究報告アクセシビリ
ティ（AAC）, 2017-AAC-4
Fitzgerald, S.G., Cooper, R.A., Zipfel, E., Spaeth, D.M.,
Puhlman, J., Kelleher, A., Cooper, R., and Guo, S.: The
development and preliminary evaluation of a training device for wheelchair users: The GAMEW heels System,
Disability and Rehabilitation: Assistive Technology 1 (12), (2006), 129-139.
Kathrin M.Gerling,
Michael R.Kalyn,
Regan
L.Mandryk: KINECTW heels : Wheelchair-Accessible
Motion-Based Game Interaction, CHI2013 ExtendedAbstracts, 2013
Minato Takeda, Shigenori Mochizuki, Kouta Minamizawa: Development of Wheelchair Dance Game using Wheel Rotation Speed as Input, VRIC ’17 Proceedings of Virtual Reality International Conference - Laval
Virtual 2017, 2017
望月茂徳, 目次護：車椅子 DJ：車輪回転速度に連動した音
楽再生車椅子の開発, インタラクション 2016（162B40）,2016
北 村 昭 子・藤 本 茂 記・梅 崎 多 美：脊 髄 損 傷の 体 力 標 準 値（ 推 定 値 ）の 検 討, 入 手 先⟨http://www.rehab.go.jp/achievements/japanese/19th/
paper10.html⟩ (2018.12.23)© 2019 Information Processing Society of Japan214