ToolDevice：道具のメタファを利用した実世界指向インタフェース
̶情報の重み感Ӿの提示̶
池田 洋一木村 朝子佐藤 宏介大‫ޥ‬大学大学院基礎工学研究科

a

1. はじめに

我々は，ユーザのメンタルモデル構築や操作理ӂの負担を軽減し，親しみやすい操作を可能とする入出力デバイスとして道具のメタファを利用した操作デバイス(ToolDevice)を提案した[1]．操作

図１

情報を“つかむ”
，
“はなす”

図２

情報を“吸い込む”，“押し出す”

デバイスの形状を日頃使い慣れた道具の形にすることで，ユーザはその道具の持つアフォーダンスや過去の使用経験を利用し，操作デバイスの使い方をよりスムーズに把握することが可能になると考えられる．また，ToolDeviceでは触Ӿフィードバックを付加することで，道具を扱う際の手指の感Ӿを再現しデジタル情報を可触化してきた．これまでにToolDeviceで触Ӿフィードバックとして複数の楽曲をつかみ，スピーカー上で開くことで提示していた反力・硬さ・温度に，今回は重み感

選択した楽曲が再生される．ユーザは反力に抗しӾのフィードバックも加えて，実世界にある機器てピンセットを閉じることで楽曲を“つかむ”感間での直感的なインタラクションを実現する．

Ӿを，スピーカー上で再生する際には反力が消え

2. ピンセット型デバイスa

ることにより楽曲を“離した”感Ӿを得ることができる．

aピンセットは物を挟んで移動する道具であり，

3. スポイト型デバイス

挟んだ物体の硬さや重さは指先に必要な把持力から推測することができる．ピンセット型のスポイトは押し込んだ量に応じた液体を吸い取

ToolDeviceでは，デジタル情報の操作にこのようる，もしくは押し出すことができる道具である．

なピンセットのメタファを利用している．

スポイト型のToolDeviceはこのメタファを利用し，ピンセット型デバイスを用いて対象となる情報をタッチパネルディスプレイ上で“つかむ”こと情報を吸い取ったり押し出したりすることができる(図２)．

で情報の選択を行う(図１)．情報をつかむ際には，ユーザがデバイスの胴体ശ分を押し込んだ量をピンセットの支点ശ分に取り付けたモータをピンポテンショメータで‫ٽ‬測し，これに合わせて操作セットが開く方向に励磁し，挟んだ情報の量に応対象となる情報の吸い取り，押し出し量が決定さじた反力をユーザの指にフィードバックする．これる．スポイト型デバイスでは，吸い取った音楽の反力の大きさは，モータの印加ஏ圧を変えるこやテキスト情報の量をユーザが知Ӿできるようにとで制御されている．

するために，ピンセット型デバイスと同様の 機構

これまでに，ピンセット型デバイスを用いたソ
フトウェアの一例として楽曲の選択・再生アプリケーションを実装した．ディスプレイ上に一覧表示された楽曲の中から，ピンセット型デバイスでTOOL DEVICE : Handy Haptic Feedback Devices Imitating
Every Day Tools
Youichi Ikeda, Asako Kimura, Kosuke Sato
Graduate School of Engineering Science, Osaka University

によって胴体ശ分の硬さ(指先に対する弾力)が変化する．吸い込む情報が増えるにつれて硬くなることで，内ശに多くの情報が入っている感Ӿを与えることができる．加えて，操作する情報の新旧をペルチェ素子による温度変化でフィードバックする．新しい情報を扱う場合には発熱させて温Ӿを，逆に古い場合は吸熱によって冷Ӿを指先に提示する．また，先端ശ分の小型カ直動型のサーボモータをおたまの柄の中に配置

メラでカラーコードIDを認࠭することによって，し，このモータ自体を錘として上下に移動させる

CDや印刷物から情報を吸い込み，それをディスことでデバイスの重心変化および衝突による重みプレイやスピーカー，プリンタへ押し出すことで感を作る．図４のように錘を上ശから下ശへ急降出力することもできる．

下させることで，重心位置が把持ശから遠ざかり，4. おたま型デバイスを用いた重み感Ӿの提示

a4.1 重みフィードバックの機構

下ശでの衝突が鉛直下方向の瞬間的な力として指先に感じられる．衝撃の大きさはサーボモータを降下させる速度，すなわちモータの印加ஏ圧によピンセット型およびスポイト型デバイスを用いって制御でき，重心変化はサーボモータの位置をてユーザテストを行ったところ，量に関する情報制御することで変化させることができる．また，を表す感Ӿとしては重さも自然ではないかというこの機構では錘を落下後に初期位置まで引き上げ意見が得られた．日常生活でも，指先で物を把持る必要があるため，短時間内に連続する重みをフする際にその重量を手がかりに内容量を把握してィードバックすることはできない．以上のようないる場合は多い．そこで，擬似的に重みの感Ӿを機構によって，擬似的な“情報の重み”が提示さ提示できる機構を৓‫ٽ‬した．これと情報の操作とれ，ユーザはToolDeviceの先端に実体が入る感Ӿを関係付けることで，ユーザが “情報の重み”を得ることができる．

を感じ取ることができるようにする．
PHANToMなどの接地型力Ӿ提示装置では多様

4.2 アプリケーションな力Ӿ提示が可能な反面，ToolDeviceに適用できおたま型デバイスを使用して，スピーカーからるほど小型ではない．逆に小型な触Ӿフィードバ

流れてくる音楽を“すくい取る”アプリケーショ

ックデバイスであるGyroTouch[2]や振動子では，ンをࠌ作した．スピーカーの前でおたまの先を下重量感Ӿを提示するには適さない．そこで，提示から上へと動かすことによって，先端ശの小型カする力を鉛直下方向に限定し，小型かつメラがスピーカーのカラーコードIDを認࠭し(図ToolDeviceに実装可能な機構として，錘の移動に５)，スピーカーから流れている楽曲が特定される．

よる重心変化と錘を衝突させることによる衝撃でその後，タッチパネルディスプレイ上でおたま型重み感Ӿを提示する手法を提案する．また，液体デバイスを傾けることで楽曲名が表示される．

をすくい取るというメタファを与え，この機構を

a

5. まとめ組み込むことのできる形状を持つ道具として，おたま型のToolDeviceを実装した(図３)．

ToolDeviceとして，ピンセット型デバイス，スポイト型デバイス，さらに重み感Ӿを提示できる

カラーコード ID

おたま型デバイスならびにそれらを用いたࠌ作ア
プリケーションを実装し，ToolDeviceおよび実世界上の機器を用いて直感的なインタラクションを行うことのできる情報操作環境を構築した．
小型カメラ

図３

おたま型デバイス

図５

ࡑ辞情報を“すくう”a

本研究(の一ശ)は，日本学術振興会未来開拓学術研究推進事業(JSPS-RFT99P01404)の補助を受けた．

錘(サーボモータ)

a

参考文献

重心変化
[1]
情報

情報
降下

衝突

重み
図４

重みフィードバックの機構

池田洋一, 木村朝子, 佐藤宏介：道具の持つアフォーダンスを利用した触Ӿフィードバックデバイス；日本VR学会論文誌,
Vol.7,No.3,pp.339-345(2002)[2] 木村朝子，佐藤宏介：-GyroTouch-反動トルクを利用した指先装着ハプティックデバイス；ヒューマンインタフェース
学会論文誌,Vol.4,No.1,pp.33-39(2002)