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第 22 回日本バーチャルリアリティ学会大会論文集（2017 年 9 月）

テレイグジスタンスの研究（第９０報）―三人称視点で観察される自己身体への接触が自己の定位に与える影響の検証―
山崎 喬輔 1)2)，井上 康之 1)，サライジ ムハマドヤメン 3) ，加藤 史洋 1) ，舘 暲 1)
1)

東京大学 高齢社会総合研究機構 （〒113-8656 東京都文京区本郷 7-3-1）

2)

東京大学 新領域創成科学研究科 （〒277-9561 千葉県柏市柏の葉 5-1-5）3) 慶応義塾大学大学院メディアデザイン研究科 （〒223-8526 神奈川県港北区日吉 4-1-1）
概要：

本稿では，三人称視点から見る自分自身への接触が自己の定位に与える影響を検証するためのシステムを構築した．被験者の背後に置かれた代理ロボットのカメラを介して見る自身の背中をロボットの手で触ることによって，他者への接触を模擬した自己接触が可能になると考えられる．
本システムでは，被験者の腕と手の動きを物理的なロボットではなく CG ロボットで再現し，被験者視点の映像中に重畳する．映像中の自身の背中に触ることによる背中への感触は，振動で疑似的に提示する．視覚・触覚の提示内容を変動させることで，自己定位に与える影響を調べられることを期待する．
キーワード：テレイグジスタンス，自己定位，自己接触，身体所有感

1. はじめにも起こり得ることがわかっていて[4]，この場合はシフト対

1.1 背景象が手の形状に似ていなくても知覚のシフトが起こるこ

近年の VR の普及により，テレイグジスタンス[1]環境がとも報告されている[5]．

実装しやすくなり，今まで困難だった検証が実行可能にな

OBE は RHI とは対照的に，被験者への接触を被験者自ってきている．テレイグジスタンスに必要な高い臨場感や身が三人称視点で観察できるとき，体全体の定位がその三存在感は，どのようにして与えることができるかを検討し人称視点へシフトすることが知られている．

解明することは，今後のテレイグジスタンスの発展のうえ

この両者はいずれも外的な刺激であり，被験者にとってで必要不可欠である．そのためには，人間の身体的な知覚，は受動的刺激である．テレイグジスタンスでは遠隔地での感覚の特性を知ることが重要であり，後述するように，既作業も目的としているので，能動的な刺激が自己の定位にに視覚のみを対象とした実験では興味深い結果が多く得与える影響も詳細に知る必要がある．

られている．今後は視覚のみならず身体全体を対象とした

2. 関連研究

時の知覚の変化を知ることが重要になる．

2.1 接触による自己定位の変化
1.2 自己の定位

古川ら[6]は，触覚が自己の定位に与える影響を調べるた

同期した視覚的および触覚的手がかりは，ラバーハンド

め，被験者が持つ棒の動きと同期したもう一本の棒を被験錯覚（RHI）[2]や体外離脱体験（OBE）[3]にみられるよう者の背後に置き，自分で自分を突くという疑似的な自己接な，自己定位の遷移を引き起こすことができる．

触環境で実験を行った．被験者は HMD を介して，自身後RHI では，被験者が非自己のラバーハンドを注視した状方にあるステレオカメラの映像を見ていて，被験者が持つ態で，本当の手とラバーハンドに同期した視触覚刺激を与棒を動かすとそのカメラの前にある棒も同期して動くこ

えると，ラバーハンドが触れられた箇所へ身体所有感が生とから，被験者は体外離脱的な体験をする．そこで，棒を起し，ラバーハンドがあたかも自分の手のような感覚が生突いたときの自分の手への反力，および棒の接触による背じる．加えて，ラバーハンドが触れられた箇所方向への自中への刺激があるかないかで，被験者自身がどこにいるよ

己受容感覚のドリフトが起こる．また，このような身体所うに感じるかを評価した．結果，被験者に提示される刺激有感のシフトは自身の動きを反映する VR 空間内の対象にが受動的か能動的かで自己定位の場所が変わることがわ© 2017 日本バーチャルリアリティ学会- 1G2-02 -1G2-02

かった．手への反力があり，背中への刺激がない場合，棒見る映像中に関しても，被験者の腕，手指の動きと同期しへの行為主体感も相まってそれは能動的な刺激と解釈さた CG ロボットがあることから身体所有感も考慮することれ，自己の定位は本来いる場所より後方へシフトする．逆ができる．これらのことから，本実験は古川らの実験に比に，背中のみへの刺激は定位を前方へシフトする傾向にあべて被験者に与えられている裁量権が大きい．したがって，る．しかし，同実験では刺激を手および背中に与えない場

被験者の運動意図，身体所有感や行動主体感が自己定位に合，後ろへシフトするとの報告があったり，手と背中両方大きく関与すると考えられるので，テレイグジスタンスにへの刺激提示では前にシフトしたりと，自己定位と触覚，関する実用的な知見が得られることを期待する．

視覚の関係は詳細に明らかになっていない．さらに，棒による刺激であったことから被験者の身体所有感についての言及はなされていない．前述のように，テレイグジスタ

3.2 システム概略
図１にシステムの概略図を示す．提案システムは映像系，ンスはマスタスレーブロボットによる遠隔作業をも目的

力提示系，センサ系で構成される．被験者の背後にある６としているので，遠隔空間での身体所有感も重要な要素に

DOF ロボットのカメラ映像を，被験者が装着しているヘなる．したがって，今回の結果が実用的なテレイグジスタ

ッドマウントディスプレイ（HMD）に伝送することで被験ンス環境にそのまま適用できるかを結論付けるには，比較者の視点のみが移される．そこで，被験者は前に見える自的被験者の自由度が高い検証が必要である．

分の背中に触れるという試行を複数パターンで行う．その際，被験者の上半身の動きをセンシングし，被験者が見る

2.2 自己接触による身体所有感の変化

映像内にその動きと同期した CG の上半身ロボットを重畳

原ら[7]は，VR 空間上にある仮想的な手を能動的に触れさせる（図７参照）．

ることができるシステムを構築し実験した．結果，能動的な自己接触は，他動的な接触や RHI に比べてより強い自己所有感を得られることがわかった．これは，受動的な視覚および触覚の多感覚統合が自己所有感を強めるという以前の知見を拡張するものであり，身体の自己定位における能動的な自己接触の重要性を示した．
井上ら[8]は，VR 空間上で，被験者の動きを反映するアバターロボットと鏡を用いて，一人称視点による自己接触が身体所有感にどのような影響を与えるかを調べた．結果，映像の遅延による身体所有感の低下は認められたが，自己接触の有無による身体所有感の差異は認められなかった．
ユーザが想起するロボットの質感と自身の肌の質感の違
図 1 システム概略図

いや映像中で指が腕に食い込んでしまうなどの物理的に不自然なイベントが所有感の低減につながった場合も考えられる．

3.3 センサ系
被験者の腕を含む上半身は光学式モーションキャプチ

3. 提案システム

ャ「Optitrack」，手のキャプチャについては，それぞれの手3.1 目的に 16 個の IMU センサを搭載したデータグローブ「IGS-

本研究はテレイグジスタンスに関する知見を得るためCobra Grove」（図２）を用いた．また，被験者の接触イベの研究であるので，本実験はテレイグジスタンス環境を模ントを検知するのはペンタブレット「Intuos Pro, wacom」擬した環境で行う．被験者の自己の定位に焦点を当て，能を使用した．

動的な自己接触が自己の定位にどのような影響を与えるかを実験で調べる．本実験では，被験者に与える行動自由度を大きくすることで，テレイグジスタンス環境により近づける．古川[6]らは，固定されたステレオカメラの映像を使用していたため，視覚の整合性の保つために被験者は動くことができなかった．
一方で，本実験で使用するステレオカメラは６DOF のロボットに搭載されているので被験者の動きに頭と胴のそれぞれ３自由度が確保されている．また，提示刺激に関しても，提示箇所が一点のみだった古本らの実験に対して，
本実験では提示範囲を一定の面積内としている．被験者が© 2017 日本バーチャルリアリティ学会- 1G2-02 -図 2 手指運動計測グローブ

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図 3 スピーカアレイ
3.4 力提示系
被験者への力提示には 4 つのスピーカ（AURA SOUND,NSW1-205-8A）を２×２にアレイ化したものを用いる．
（図３参照）オーディオインターフェース（RORAND,OCTACAPTURE UA-1010）を用いてパソコンから４ch の

図 5 被験者の姿勢を反映している様子

独立信号を出力し，オーディオアンプ（S.M.S.L, SA60）を介してスピーカを駆動する．
3.5 映像系
被験者が HMD を介して見る映像空間は，ゲームエンジン「Unity」で開発する．これは HMD「Oculus Rift CV1」もサポートしていて，各セクションの統合が容易である．
６DOF ロボットに搭載されたステレオカメラの映像はHMD に伝送する．図４は使用した６DOF ロボット（Telbee，RT CORPORATION） である．頭部の３自由 度 （ roll:±51.6deg，pitch:-40~60deg，yaw:±100deg）と，デルタ機構を用いた腰部の３自由度（上下:20cm，前後:40cm，左図 6 代理 CG ロボット

右:35cm）の計６自由度であり，HMD の位置トラッカで得られる HMD の位置，姿勢情報をもとに制御している．図５は，ロボットが被験者の姿勢を反映している様子である．
ステレオカメラには，「OVRIVISION PRO」（解像度：960×950（片目），フレームレート：60FPS，視野角：H100，V98（度））を用いた．また，その映像内にはセンサ系で取得した被験者上半身の動きと同期した CG ロボットを重畳する．用いる CG ロボット（図６参照）は胴部に６自由度，頭部に３自由度，腕部に７自由度，手部は両手で３２自由

図 7 被験者視点の映像度あり，人間と同等の姿勢をとることができる．上述したセンサから得られた被験者の各部位の位置情報や角度情4. 提案手法

報をもとに井上らが構築したロボットシミュレーション

4.1 実験設定

システム[9]を用いて動かす．図７は被験者が HMD を介し4.1.1 刺激パターンて見る映像であり，被験者の動きの同期した腕があることがわかる．

本実験は，古川ら[5]の実験手法に則る．すなわち提示する触覚刺激を能動的か受動的かの二通りで分け，さらにその触覚刺激を被験者に提示するかしないかの二通りに分け，合計４つの刺激提示パタン（RA，NA，RP，NP）を定義する（図８参照）．そして同じ態同士を除いた計４つの組み合わせの状態をつくり，それぞれの状態で被験者の自己定位がどのように変化するかを調べる．
図８中の赤い三角印は，触覚をフィードバックする位置を示している．RA の場合，被験者がペンでペンタブに触れた時の手への反力を触覚フィードバックとしている．RPの場合は，被験者の背中に取り付けられている２×２のスピーカアレイの振動により触覚を提示する．RA と RP を

図 4 ６DOF テレイグジスタンスロボット© 2017 日本バーチャルリアリティ学会- 1G2-02 -1G2-02組み合わせた状態（以下 RARP；他の状態についても同様

5. 今後の展望に略記）では，ペンがペンタブに触れた位置，圧力情報を

本稿では，テレイグジスタンス環境において，三人称視もとにスピーカの振動振幅や各スピーカのゲインを変更

点からの自己接触が自己の定位に与える影響を調べるた

する．NARP では VR 空間側のペン先の位置をもとに各スめの実験システムを提案した．今後はシステムを構築し，ピーカのゲインを決定する．

実験の健全性，妥当性を確認したのちに実験を行っていく．

謝辞

本研 究は国 立研 究開発 法人 科学 技術振 興機構（JST）の戦略的創造研究推進事業（ACCEL）「触原色に立脚した身体性メディア技術の基盤構築と応用展開」の支援によって行われた．

参考文献
[1]

Susumu Tachi, Telexistence (2nd Edition). World Scientfic,
2015

図 8 四つの刺激パターン[2] J. C. Matthew Botvinick, “Rubber hands “feel” touch thateyes see,” Nature, no. 6669, p. 756, 1998.

[3] H. H. Ehrsson, “The experimental induction of out-of-body

4.1.2 テレイグジスタンス環境

experiences,” Science, vol. 317, no. 5841, p. 1048, 2007

被験者は，実験中は HMD を介して，被験者背後にあるテレイグジスタンスロボットに搭載されたステレオカメ[4] Sanchez-Vives, Maria V., Bernhard Spanlang, Antonio

ラ映像をリアルタイムで見る．この時，被験者はそのカメ

Frisoli, Massimo Bergamasco, Mel Slater: Virtual hand

ラ映像を図６の代理ロボットの一人称視点で見ていて，かillusion induced by visuomotor correlations, PloS one,

つ被験者自身の上半身（頭，胴，腕，手指）の動きと代理

Vol.5, No.4, e10381 (2010).

ロボットの動きが同期しているため，ロボットに自己を投[5] Ma Ke. and Hommel Bernhard: The role of agency for

射できる．この状態で被験者は映像中の自身の背中とイン

perceived ownership in the virtual hand illusion, Conscious.

タラクションすることから，テレイグジスタンスに必要なCogn., Vol.36, pp. 277-288 (2015).

三要件（3D Space, Self-Projection, Real-time Interaction）[1][6] Masahiro Furukawa, Kouta Minamizawa, and Susumuを達成しているので，テレイグジスタンス環境が構築されTachi, Voluntary Self-tapping Induces Self-localizationているといえる．

Shift, Proceedings of the 23rd IEEE International
SymposiumonRobotandHuman

Interactive

Communication (RO-MAN) 2014, Edinburgh, Scotland,

4.2 手法UK, pp.1075-1082 (2014)

本実験では NANP を基準状態として，他の三つの状態へ移行することで被験者の自己定位の変化を調べること[7] Masayuki Hara, Polona Pozeg, Giulio Rognini, Takahiroとする．

Higuchi, Kazunobu Fukuhara, Akio Yamamoto, Toshioro

被験者は，図 9 のような試行を１試行とし，この試行をHiguchi, Olaf Blanke, and Roy Salomon. Voluntary self-規定回数回行う．１試行での初期状態はすべて NANP，目

touch increases body ownership. Frontiers in Psychology,

標状態は４つの状態のうちからランダムで選ぶ．試行後は6:1509, 2015

各被験者に主観的な評価を得るためにインタビューを行[8] Yasuyuki Inoue, Fumihiro Kato, MHD Yamen Saraiji,
Charith Fernando, Susumu Tachi: Observation of Mirrorう．

Reflection and Voluntary Self-Touch Enhance SelfRecognition for a Telexistence Robot, Proceedings of theIEEE Virtual Reality 2017, Los Angeles, California,
図9Experimental sequence in a trial

pp.345 –346（2017）[9]

井上康之，サライジムハマドヤメン，フェルナンドチ
ャリス，加藤史洋，山崎喬輔，田島優輝，舘暲:テレイ
グジスタンスの研究（第８９報）―テレイグジスタン
スのためのロボットシミュレーションシステム―，第２２回日本バーチャルリアリティ学会大会，2017© 2017 日本バーチャルリアリティ学会- 1G2-02 -