研究報告書概要 2020 実施

人間と遊びフ ィ ジ カ ル e-Sports の 実 現 に 向 け た イ ン タ ー フ ェ ー ス と身体性の関係の解析と検討
神奈川工科大学 情報学部 情報メディア学科准教授 安本 匡佑

助成研究Ａ
︵2年間︶

2

り値は変わるが引き量と歪ゲージの値は比例していることが分

１．目的

顔写真

本研究の目的は身体性を重視し、身体を鍛えることで上達し、かった。

身体を全力で動かし、現実と同様の能力を使ってプレイできる新次に歪ゲージをグリップの上下に張り付け、それを同時に計測たなスポーツを実現することであり、そこに様々なxR 技術を組した。
これにより弦を引く位置により上下の値が変化することがみ込むことで新たな面白さを生み出す。
これまでに実績のある弓分かり、2か所の値の比率から弦のどの位置を引いているのかがをモチーフとして、すでに国内外での発表や展示の実績のある推定できるようになった。

VAIR Fieldで用いているVAIR Bowをベースに、現実に近い体験

３．センサにかかる衝撃の軽減を実現するために、インターフェースと身体の関係を解析し、改弓の位置計測にはVive Trackerを使用しているが、射撃時の良した新たな弓形のデバイスあるいはシステムを制作すること衝撃でセンシングが狂うことが分かっており、これを解決するたである。
このため弓の正確なセンシング手法の確立と弓の挙動をめにショックアブソーバ、リニアブッシュ、構造や形状を変える明らかにし、生体計測により弓デバイスと実際のアーチェリーのことで安定したVive Trackerの弓への固定方法を模索した。

違いを明らかにし、弓デバイスの制作の方向性を明らかにする。

４．矢の有無による差異

矢の有無により射撃時に弓にどのような差異があるのかを明

２．ひずみと弦の正確な関係

これまでの弓デバイスでは歪ゲージにより弦の引き量を推定らかにした。
これまでに頻繁に弓の空射ちが危険という指摘がさしていたが、その値は正確ではなかった。弓（リカーブボウ）のていたが、洋弓ベースの参式電子弓やVAIR Bowではこれまでにシミュレータとしてトレーニングにも使用可能なものとするた

一度も弓の破損は確認されておらず、その安全性を客観的に示すめ、より正確な推定手法を確立する必要がある。まずは歪ゲージことが必要であると考えたからである。と弦の引き量、力の関係を明らかにするため、Fig.1の専用の計測定は専用の射撃台を制作し、そこにM5Stick を装着した弓測装置をアルミフレームで制作し、そこに弓を固定し、フォースを固定した。計測はM5 内蔵の加速度センサ、グリップのリム取ゲージによって弦の引く力と引き量、弓のグリップに装着した歪り付け部直下に上下2か所の歪ゲージと２つのHX711、さらに外ゲージの値を同時に計測できるようにした。
また弦の引く位置を部から960fps での高速度撮影によって実施した。高速度撮影し変えて計測も行った。

た映像はAfter Effectsで1フレーム毎にトラッキングを行い、リム先端部と弦の矢をつがえる箇所の 2 カ所について分析を行い、結果はFig.2のようになった。

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Fig.1 弓固定台（左）と射撃計測装置（右）Fig.2 トラッキングの分析結果（左が矢未使用、右が矢を使用）

実験に先立ち歪ゲージの位置の検討も行い、グリップ上部のリ弦はトリガー型のリリーサーで引き、リリーサーにはスイッチをムの固定部分の複数個所に歪ゲージを張り付けて位置の調整も固定しており、トリガーを引くことで自動的に電気的に有線でマ行った。これらの実験から、弦の引く量と引く力は弦を引く位置イコンに信号が送られ一定時間記録が行われる。
フレームレートに影響されることなく正比例していること、
歪ゲージの位置によはおよそ85.5fpsで記録され、記録が終了したらデータは自動で- 1 -研究報告書概要 202財団レポート
0 実施

2019・2020

ＰＣに送信される。
弦の引き量は射撃台に固定した定規で毎回正本物のアーチェリーと矢を使用しない弓デバイスにどのよう確に50cm を引いて射撃を行い、矢使用時は前に矢止めを設置しな違いがあるのかを明らかにするため、複数の生体計測を実施した。矢使用時と未使用時でそれぞれ10 射の試行を行い、結果のた。被験者は男子学生のアーチェリーアスリートである。実験方分析を行った。

法としては室内練習用の矢止めの的に向かって次の 3 パターンで射撃を行った。
1. 40ポンドの競技用リカーブボウ、矢ありで的を射る
2. 12ポンドの競技用リカーブボウ、矢なしで的を射る
3. 12ポンドのVAIR Bow、矢なしでMRの的を射る
チャXsense MVNで、視線計測をメガネ型のPupil Coreで、表面筋電をBioSignals Pluxで同時に実施した。

なかった。
Fig.3 矢使用時と未使用時の加速度とひずみの関係

視線の分析からは矢を使用する際には矢つがえるため、手元に高速度撮影から、矢を使用しない場合は弦のX軸方向（矢の進中心点が来ること、物理的な的がある場合は構え始めると同時に行方向）の振動が不規則になること、リムのX軸方向の振動が増的からは視線が動かないが、パターン3の場合は実物のＭＲマー加すること、リムの速度が低下し、早く収束することが判明した。

カーとなるVive Tracker を見た後にVAIR Bow に取り付けたス

Fig.3のように加速度ではグリップにかかるZ軸方向（矢の進行マートフォン上の的に視線が移動する。

方向）の変化が最も大きく、矢を使用しない場合は加速度が計測

表面筋電は左僧帽筋、左菱形筋、左大胸筋、左上腕三頭筋、左上限の±16g を超えて矢を使用した場合よりも衝撃が大きく収

前腕筋、右僧帽筋、右大胸筋、右前腕筋の8カ所を被験者からの束にも時間がかかることが分かった。
歪の計測からは矢を使用しヒアリングをもとに使用していると思しき箇所の測定をおこなない場合は歪も異常値を示し、不安定であることが分かった。こったが、有意な結果は得られなかった。

れらのことから矢の有無によりグリップに伝わる衝撃そのもの

現在はシステムを改良し、全身の動き、表面筋電、弓の加速度、が違うため、矢を使用するが矢の発射を防止することが有効であひずみ、位置を同期してリアルタイムで取得できるシステムを開る可能性が示唆され、防止装置を制作したが1回の射撃で破損し発しており、実験が可能となったら人を使った計測を行いたい。

たため、今後の課題としたい。
また合わせて空射ちを数百射行い、６．コンテンツへの応用弓の破損や弦が外れることががないことを確認した。
これらのこ

本研究の成果をもとに、VAIR Field を拡張する形で現在コンとから12 ポンドのリムでは矢を使用しない場合でも十分に安全テンツの制作を行っており、Photon を使用したネットワークでであることが確認されたが、弓の威力が十分にあることも確認さの対戦や、より高精度な弓のシミュレーションが実現可能となるれたので、フィジカルeスポーツとして人に向けて使用する場合だろう。

は空射ちやより小型の弓にしたほうが良いだろう。

７．展示・発表

５．身体性の検討と生体計測

2年間︶

いがみられたが、矢の有無やリムの強度による有意差は認められ

2︵動きの分析から弓に矢をつがえる射撃動作の時間に大きな違

助成研究Ａ

Fig.4 のように計測は全身の動きを慣性式モーションキャプ

本研究の成果は国内外で以下の発表展示を行った。SIGGRAPH
ASIA 2019、Emerging Technologiesでの展示及び発表“Physicale-Sports in VAIR Field system”、HCI International 2020での発表” Possibility of Using High-quality Bow Interfacein VAIR Field”、DCExpo2019での展示。また本研究の成果のう
ち弓の弦の引く位置の推定に関して特許申請を行った。
８．謝辞

本研究に際して多大な助成を頂いたことに対して感謝の意を表します。
Fig.4 計測の様子（左上：パターン１，右上：２，下：３）- 2 -97