情報処理学会 インタラクション 2018
IPSJ Interaction 2018

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2018/3/5

空気圧アクチュエータアレイからなる装着型触覚提示機構による歩行安定化の検討
山添 大丈1,a)

米澤 朋子2,b)

概要：これまでに我々は主に高齢者の外出時の支援を行うことを目指し，装着型ぬいぐるみロボットとそのための触覚提示機構について研究を進めてきたが，身体的な不安の解決にはつながっていなかった．そこで本稿では，これまで提案してきた複数の空気圧アクチュエータからなる触覚提示機構を用いた歩行安定化手法について検討する．歩行の安定化手法として，本研究ではライトタッチに着目し，装着型触覚提示機構を用いて仮想的にライトタッチを実現することにより歩行安定化を行う．

1. はじめに少子化，高齢化，核家族化の進行に伴い，一人暮らしの高齢者が増加している．そういった高齢者の中には，単独での外出が不安な高齢者も多く存在している．一方，外出をサポートするボランティア数は十分とは言えず，さらに，他人を頼ることへの精神的障壁から，単独行動ができる高齢者であっても，結果的に家の中にひきこもってしまうこともある．ひきこもりによって，認知症などの症状の進行が早まるなど，多くの問題を生じる．
図 1

単独での外出活動に対する不安の原因として，身体的問提案システム

題と認知的問題が存在する．身体的問題は，高齢になるに従って身体機能が低下することで，歩行中の転倒など，ケ報（主に位置情報）に基づき，ネットワークを介したサーガを負ったり障がいを残ったりする危険性が増大するとビスをスマートフォンなどで実現するもので，高齢者や障いった問題である．認知的問題は，脳機能障害や高齢によがい者の外出中の迷いを軽減することが期待される．我々る物忘れや，継続的な意識保持の難しさなどにより生じるも，腕に抱き付く形の寄り添い型ウェアラブルロボットを問題であり，例えば，複数の用件がある外出において，全提案し [3]，スキンシップ表現を通じた様々なメッセージての用件が済まないまま帰ってきてしまったり，待ち合わの伝達を実現を目指すとともに，そのためのロボットからせ等の行くべき場所を思い出せない，または辿りつけないの様々な触覚表現を実現する触覚提示機構を提案してきといったことが起こりうる．

た [4], [5]．しかし，これらは主に認知的問題の解決を目指

これに対し，これらの問題を IT やロボットを用いて解すものであり，身体的問題は考慮されていない．

決し，外出支援サービスを提供することを目指し，歩行状

身体的問題へのアプローチとしては，パワースーツなど況における様々なナビゲーションシステムが提案されてによる身体機能の補完 [6] が挙げられる．また触覚刺激にいる [1], [2]．これらのシステムでは，ユーザに関する情よる安定性向上を目指した研究として，足裏や足の爪への12a)b)

立命館大学情報理工学部
College of Information Science and Engineering, Ritsumeikan University, Kusatsu, Shiga 525–8577, Japan
関西大学総合情報学部
Faculty of Informatics, Kansai University, Takatsuki, Osaka560–1095, Japanyamazoe@fc.ritsumei.ac.jp
yone@kansai-u.ac.jp© 2018 Information Processing Society of Japan

振動提示により歩行安定性向上を図る研究 [7] や，ライトタッチを仮想的に再現することにより立位時の安定性向上を目指した研究 [8] なども存在する．本研究でもライトタッチに着目し，歩行安定化の実現を目指す．ライトタッチは，壁などに軽く触れることで姿勢が安定化する現象 [9]である．

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仮想的なライトタッチを実現し，立位での安定性向上を実現している．本研究でも同様に，ユーザの動きに応じて上腕への触覚提示を行うことにより，仮想ライトタッチのような安定性の向上が可能かを検討している．
最終的には歩行時の安定性向上を目指すが，上腕への触覚提示による安定性向上効果を評価するために，まず立位時における実験システムを構築している．実験システム
は，ユーザの動きを取得する RGB-D カメラ（Kinect V2）と我々が提案する触覚提示装置，安定性評価のための床圧力センサ（バランス Wii ボード）からなっており，触覚提
図 2

空気圧アクチュエータアレイによる触覚提示機構

本稿では，これまでに提案してきたこれらの触覚提示機

示の有無による安定性の違いを評価する．

4. おわりに構を利用し，仮想的にライトタッチを実現することで，歩本稿では，空気圧アクチュエータアレイによる触覚提示行を安定化させる手法について検討する．これにより，高機構を用いた歩行安定化手法の検討について述べた．今後，齢者の外出における認知的・身体的両面での問題を解決で本稿で提案した触覚提示による安定性向上について実験をきる外出支援が可能となると考えている．

すすめるとともに，歩行時への手法の拡張を進めていく．

2. 装着型ぬいぐるみロボットとその触覚提示機構
本節では，これまでに提案してきた装着型ぬいぐるみロ
ボット [3] とその触覚提示機構 [4], [5] を紹介する．
ぬいぐるみ内部のロボットは，3 自由度を持っている（頭謝辞受け実施したものである．
参考文献
[1]

部 2 自由度，左腕 1 自由度）．ぬいぐるみロボットの左腕は，ユーザの腕に触れるように動くが，ロボットが腕に触れている感覚をユーザに感じさせるため，ロボットの左手[2]の位置に振動モータを搭載している．さらに，ロボットをユーザの腕に装着するためのベルトには，圧力アクチュエータ，ペルチェ素子などを内蔵する．また，ぬいぐるみ[3]

ロボット内には，スピーカと 3 軸加速度・コンパスを搭載しており，ユーザ（とロボット）の行動検出に用いる．
図 1 と図 2 に触覚提示機構の外観と構成を示す．空気圧アクチュエータ 4 個からなるアレイ構造となっている．図1 に示すように，装着型ロボットの装着部分になっており

[4]

[5]

ユーザの上腕に装着する．アクチュエータとしては，空気圧アクチュエータ (SQUSE PM-10RF) を利用した．この[6]

アクチュエータは圧力が加わると縮まるものである．
これまでに，この機構を用いた方向提示を含む様々な触覚表現について提案してきたが，本稿では，本機構を用い[7]た歩行安定化について検討する．

3. 触覚提示による歩行安定化
触覚提示による歩行安定性の向上を図る方法として，いくつかの方法が提案されているが，本研究では，坂田らの研究 [8] と同様に，仮想的にライトタッチを実現すること

本研究は，科研費 15H01698, 25700021 の助成を

[8]

[9]

H. Kaminoyama, T. Matsuo, F. Hattori, K. Susami, N.
Kuwahara, and S. Abe, “Walk navigation system using
photographs for people with dementia,” Proc. of Humaninterface 2007: Part II, pp.1039–1049, 2007.
A. Tsuji, T. Yonezawa, H. Yamazoe, S. Abe, N. Kuwahara, and K. Morimoto, “Proposal and Evaluation ofToilet Timing Suggestion Methods for the Elderly”, International Journal of Advanced Computer Science andApplications, Vol. 5, No. 10, pp.140-145, 2014
T. Yonezawa and H. Yamazoe, Wearable partner agent
with anthropomorphic physical contact with awarenessof clothing and posture. ISWC2013, pp.77-80, 2013.
山添大丈, 米澤朋子, 装着型ぬいぐるみロボットのための空気圧アクチュエータアレイによる触覚表現手法, インタ
ラクション 2017, 2017.
H. Yamazoe and T. Yonezawa, A tactile expression mechanism using pneumatic actuator array for notificationfrom wearable robots HCII2017, 2017.
K. Suzuki, G. Mito, H. Kawamoto, Y. Hasegawa,and Y. Sankai: Intention-Based Walking Support forParaplegia Patients with Robot Suit HAL, AdvancedRobotics, Vol.21, No.12, pp.1441–1469, 2007.
酒井健輔, 蜂須拓, 橋本悠希, 足爪振動刺激を用いた足指腹錯触覚提示に関する研究，VR 学会論文誌, Vol.22, No.3,pp.349-357, 2017.
坂田茉実, 島圭介, 島谷康司, 仮想ライトタッチコンタク
トを利用した立位機能評価システム，計測自動制御学会
論文誌，Vol.52, No.8, pp.437-445, 2016.
A.M.S. Baldan, S.R. Alouche, I.M.G. Araujo, S.M.S.F.
Freitas, Eﬀect of light touch on postural sway in individuals with balance problems: a systematic review. Gait &posture, Vol.40, No.1, 1-10, 2014.

により歩行安定性の向上を図ることを目指す．坂田らの研究 [8] では，指先に振動モータを装着しモーションキャプ
チャで取得した人体の動きに応じて振動提示することで，© 2018 Information Processing Society of Japan838