「インタラクション2000」平成12年2月

ActiveCube：ブロックを介した入出力インタフェースの試み
北村喜文 伊藤雄一

河合道広 浅井政嗣 正城敏博 岸野文郎 菊池日出許大阪大学大学院工学研究科☆株式会社システムワット

1．はじめに2．ActiveCubeを用いたインタフェース

実世界の経験を積極的に利用したGUIは，コン

人の直感，感性，身体性，空間性等を最大限にピュータを利用した作業の効率向上に寄与してき活用した柔軟な直接挽作インタフェースの実現のた．この考えをさらに発展させ，人の3次元世界ため，次のような特徴を有するActiveCubeを試作での体験に基づく空間性や身体性を活用しようとし，これを介した入出力インタフェースを構築すするバーチャルリアリティの研究や，さまざまなる．

感覚チャネルの情報を有効に利用するマルチモー・基本形状を立方体とし，これを自由に組み合わせてさまざまな形状を作成することができる．
立方体の全ての面は他のブロックとの接続に関しては等価で，区別はないものと●する．

ダルインタフェースの研究が，人の直感や感性などを利用した柔軟なインタフェースを目指して，近年盛んになってきている．こうしたインタフェースは，操作対象に実体がないので実際に操作し・ブロックを自由に組み立てることで，ある機能ている感覚になりにくいといった問題もあったが，や目的を連想させる物理的形状を実現し，しか最近では，物理的な物体を操作対象物に利用するもその属性（形，色，機能，動作等）を変更すなどの試みも見られる．たとえば，Lego型のブロックや三角形の平板を組み合わせることでその形状を計算機に入力しようとするものや【1・4】，ブロることができる．

・ユーザの意図や実世界の環境情報を取り込むックを組み合わせてある種のプログラムを作成し・計算機の内部情報やシミュレーション結果をためのセンサを装備している．

ようとするもの［5】などがある．しかし，接続面が限定されているために組み立ての自由度に制約が提示するためのディスプレイシステムヤアクチエエータを装備している．

あったり，挽作意図の入力装置とその結果を表示する出力装置が分離しているために，因果関係が・実世界のオブジェクトとその計算機内の表現（仮想世界表現）の間のコンシステンシーが常曖昧で直感的ではないなどの問題があった．に保たれる

本稿では，入出力装置として各種のセンサとデ3．ActiveCubeの実現ィスプレイ／アクチュエータを装備し，ブロックハードウエア間の通信機能を有する立方体のブロック

ActiveCubeのハードウエアは，RoboCube（シ（ActiveCube）を用いた新しい入出力インタフェー

ステムワット社製）［6】の機能を拡張して利用する．

スについて述べる．人はActiveCubeを自由に組み各ブロックにはNeuronChipと呼ばれるCPUを搭載する【7】．このCPUは3つのプロセッサを持ち，うち2つがネットワークの送受信，残り1つ合わせ，その三次元的な形状を実時間で計算機に認識させることができる．同時にその結果生じる様々なシミュレーション結果は，ブロックそのもがアプリケーションプログラムの実行と管理を行のを出力装置として表示される．このため，操作意図などの入力装置とその結果を表示する出力装う．プログラムはC言語をベースとした言語

NeuronCで構成し，コンパイル後，不揮発性メモ置が一体化しているために，因果関係が明快で直リに書き込むことでブロック独自の動作をさせる．
各ブロックにはブロックIDを一意に割り振り，感的なインタフェースを構築することができる．

以下では，ActiveCubeの概要について説明する．

個々のブロックを一意に識別可能とする．また，接続可能な面全てに接続・非接続を検知する赤外

ActiveCube：ABi−directionalInterfhceusingBlocks
線センサを実装し，面IDを用いることで他のブロ
YbshifumiKitamura（kitamura＠eie．eng．osaka−u．aC．jp），
YuichiItoh（yuichi＠eie．eng．osaka・u．aC．jp），ックとの接続面を一意に決定する．接続されたブMichihiro Kawai，Masatsugu Asai，Tbshihiro Masaki，

ロックはネットワークを構成し，ブロック相互間の通信には，パラレルなRS−485方式を利用する．

FumioKishino，andHideoKikuchi
GraduateSchoolofEngineering，OsakaUniversity〒565−0871吹田市山田丘2−1

ブロックとホストPCとの接続には，ベースプロ

http：／／www−human．eie．eng．osaka・u．aC．jp−73−

ックと呼ぶ特別のブロックが担当し，ルータを介4．おわりにしてRS−485をFT・10に変換して通信する．このブロックの組み立ての自由度に制限がなく，自由に組み合わせることでさまざまな形状を作成し，その形状を実時間で計算機に入力することができるActiveCubeについて述べた．操作意図などの入ように，各ブロックの各面には通信線2つと電源線2つの計4つの通信線が必要となる．これらを実装するために，ブロック各面の中心から同心円上に接触端子を3つ配置し，中心側から通信1，通信2，Vcc（＋電源）を割り当てる．グラウンド（−電力装置とその結果を表示する出力装置が一体化し源）は接続ホックを用いることで供給する．

フェースを構築することができる．今後は，ActiveCubeの機能の充実を図り，人の直感，感性，身体性，空間性を等を最大限に活用した柔軟な直ているために，因果関係が明快で直感的なインタ

実時間三次元形状認識の実現
既にネットワークに接続されているブロック（親ブロック）に，新しいブロック（子ブロック）が接接操作インタフェースの実現を目指したい．

続されると，親ブロックは，自分のブロックIDと子ブロックが接続された面IDをホストPCに送信する．子ブロックは接続時に電源供給を受け，同時にBroadCastにより，自分のブロックIDと接参考文献

続面IDを送信する．ホストPCではこれらの情報を用いてブロック接続状況マップを更新する．ブ［1】G．Anagnostou，D．Dewey，andA．T．Patera．

Geometry・defining processors for

ロック接続状況マップはツリー方式で管理し，ベengineering design and analysIS，Theースブロックから個々のブロックまでブロックID

VisualComputer，5，PP．304・315，1989．とお互いに接続されている面IDを各ノードに保持する．これによりリアルタイムで接続・分離監【2】M．Re8nick，FIMartin，R．Sargent，andB．
Silverman．Programmable bricks：toys to視が可能となる．

thinkwith，IBMSystemsJournal，VOl．35，

実時間三次元形状認識は，ブロック接続状況マno．3・4，pp．443・452．1996．

【3】H．Ⅰ＄hiiand B．Ullmer．Tangible bits：

ップと個々のブロックの展開図マップによって行う．ブロック接続状況マップによって親ブロック

towards seamless interfaces betweenの配置を割り出し，子ブロックの展開図と合わせPeOPle，bits and、atomS，in Proc．of

ることでどの面にどのような方向で接続されたか

Conference on Human Factors inがわかることになる．それをベースブロックからComputingSystems（CHI■97），PP．234・241．

末端ブロックまで繰り返し解析することにより，1997．

【4］D．Anderson，J．Frankel，J．Marks，D．

全体の形状を認識する．

これらの形状認識手順をActiveXによりコンテ

Leigh，K．Ryall，E．Sullivan，J．Ybdidia．

ナ化することで，アプリケーションへの実装は非Building virtualstructures with physical常に簡単なものとなり，様々なアプリケーション

blocks，ih Proc．of Symposium on Userが構築できる．

Interface Software and Tbchnology

アクティブなブロックの実装（UIST−99），pp．71・72，1999．

ブロックにはNeuronChipが実装され，接続認
識のみでなく，センサを制御して情報を取り込んだり，アクチュエータやディスプレイを利用して【5］鈴木栄華，加藤浩．アルゴブロック：アルゴ

リズム教育のための物理言語，第8回ヒューマンインタフェースシンポジウム論文集，ブロック固有の動作をさせることも可能である．

pp．245・248，1992．

ブロックに実装するセンサとしては，ジャイロセ【6］http：／／www．watt．co．jp／

ンサ，超音波センサ，光センサ，温度センサなど【7】根岸哲．装置間通信を容易にした知的分散制
御ネットワーク「LON」，計装，Ⅵ）1．36，No．12，が考えられ，実空間の情報や利用者の挽作意図などを取り込むために使用する．さらに出力ブロッpp．54−62，1993．

クとしては，アクチュエータブロック，マトリクスを用いた表示ブロック，ライトブロック，ブザーブロックなどが考えられる．これらは順次開発してゆく予定である．

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