情報処理学会 インタラクション 2019
IPSJ Interaction 2019

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2019/3/6

電動車椅子と HMD を用いたバリアシミュレーションの検討
本岡 宏將1

呉 健朗2

宇野 広伸1

樋口 恭佑1

宮田 章裕1,a)

概要：従来の VR 車椅子シミュレータは，視覚と動きのフィードバックの両方を低コストで提示することが難しかった．この問題を解決するために，我々は，HMD 上の Vection 誘発映像と，電動車椅子の低自由度動作を組み合わせたバリアシミュレータを提案してきたが，シミュレーションを行う際，映像上の電動車椅子が進む距離と同じスペースを現実空間で確保する必要があった．本稿では，シミュレーションを行う際に必要なスペースを縮小する実装を行ったことについて報告する．

1. はじめにリハビリテーションなどを目的として VR ベースの車椅る [5][6]．

2.1 視覚フィードバックのみを提示する事例

子シミュレータが開発されてきた．VR ベースのアプロー

視覚フィードバックのみを提示するシミュレータの長チは，物理的な車椅子用コースを構築しなくて済むという所は，システム構造がシンプルであるという点である．典長所がある．しかし，従来のシミュレータは，コストと現型的な構成要素は，椅子，ディスプレイ，ジョイスティッ実感がトレードオフの関係にある．視覚フィードバックのクである．ユーザは椅子に座り，ジョイスティックを操みを提示するシミュレータは，低コストで構築できるが，作してディスプレイ上に表示される VR 空間を移動す

ユーザに動きのフィードバックを与えられず現実感に乏る [7][8][9][10][11]．

しい．一方で，視覚・動きのフィードバックを提示するシミュレータは，ユーザに高い現実感を与えられるが，高額な装置が必要になる．

2.2 視覚フィードバックと動きのフィードバックの両方を提示している事例

この問題を解決するために，我々は，電動車椅子の低自現実世界では，車椅子ユーザは加減速や坂の上り・下り由度動作と，自己動作感覚を誘発する映像を同時に提示すを行う．この観点から，視覚だけでなく動きのフィードることで，高い現実感を得られる車椅子シミュレータを提バックを行うシミュレータの方が， ユーザによりリッチ案してきた [1][2][3][4]．しかし，従来のシミュレータでは，な体験を提示できると言える．一般的に，車椅子シミュシミュレーションを行う際，映像上の電動車椅子が進む距

レータにおいて動きのフィードバックを提示するために離と同じスペースを現実空間で確保する必要があり，ユーは，6 自由度で天板（ユーザが乗る台）を制御する Stewart

ザに負担がかかる．

platform[12] が用いられる．事例としては，このプラット

本稿では，我々が提案してきたシミュレータを，小さいスペースで利用できるよう実装を行ったことについて報告
する．

2. 関連研究

フォームと HMD を用いるもの [13]，大型半球ディスプレイを用いるもの [14] がある．

3. 本研究のベースとなるシステム
2 章で紹介した既存研究は，コストと現実感がトレード

VR ベースの車椅子シミュレータは，視覚フィードバッオフの関係にある．視覚フィードバックのみを提示するシ

クのみを提示するものと，視覚フィードバックと動きのミュレータは，PC ディスプレイや HMD などの低コストフィードバックの両方を提示するものの 2 種類に大別でき機器で構築できるが，ユーザに動きのフィードバックを与えられず現実感に乏しい．一方で，視覚・動きのフィード

12a)

日本大学文理学部
日本大学大学院総合基礎科学研究科
miyata.akihiro@acm.org© 2019 Information Processing Society of Japan

バックを提示するシミュレータは，ユーザに高い現実感を476

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IPSJ Interaction 2019与えられるが，モーションプラットフォームなどの高額な装置が必要になる．すなわち，従来手法の問題点は，視覚と動きのフィードバックを低コストで提示できないことである．

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題として設定する．

5. 提案方式
歴史的には，没入仮想空間を構築する際は，仮想空間とこの問題を解決するために，我々は，(1) 低コストかつ同じ広さのスペースを現実空間にも用意する必要があった．

コンピュータ制御可能な電動車椅子と，(2) 視覚誘導性のしかし，近年，仮想空間の再現に必要な現実空間スペー自己動作感覚に着目した．(1) について，低コストかつコスを圧縮する Redirect walking（RDW）が提案され [21]，ンピュータ制御可能な電動車椅子が市場に出回り始めてい

RDW の効果を生じる条件の検証 [22] や，RDW を活用しる．例えば，WHILL 社の製品 [15] は欧米・日本で 1,000たエンターテインメントシステム [23] が提案されている．

台以上の売り上げを達成している．この製品はシリアル

RDW とは， 音声と視点に一貫性のある映像をユーザに見ケーブルか無線で接続した外部コンピュータから制御がせると，脳は自分が映像と同じように動いたと解釈する可能である．このような電動車椅子を用いることで，高額という原理を用いて，現実空間スペースが仮想空間の再現なモーションプラットフォームを使わなくても，動きにはに必要なスペースより小さくても，ユーザが仮想空間と同多少制限があるが（例：車椅子は自身で傾くことはできなじ大きさのスペースを歩いたと感じさせる手法である．

い）ユーザに高い現実感を提示できる可能性がある．(2)以上に基づき，我々は，電動車椅子の低自由度動作をについて，視覚誘導性の自己動作感覚により現実感を高めHMD 上に表示する Vection 誘発映像と，RDW の原理をられる可能性がある．この感覚は Vection と呼ばれ，歴史用いた VR バリアシミュレータを提案する．

的には静止したユーザが特定の視覚効果を受けることで身体が動いているように感じる感覚 [16] のことであったが，6. 実装

近年では複数感覚刺激により誘発される自己動作感覚を総

本稿では，映像内と現実世界で電動車椅子を動かす距離

じて Vection と呼ぶ動き [17] もある．関連して，視覚と前を変えた場合，どの程度の差であればユーザが気付かない庭感覚への複合刺激が自己動作感覚を強化するという報のかを検証をするための実装を行う．具体的には，電動車

告 [18][19][20] もある．ここから，視覚と前庭感覚に同時刺椅子の速度を映像上よりも遅くする場合と，電動車椅子の激を行うことで，電動車椅子の限られた動きを，ユーザに速度を映像上と同じ速度から徐々に遅くする場合の 2 つのはより多様な動きに感じさせられる可能性が示唆される．

実装を行う．

(1)(2) に基づき，我々は，電動車椅子の低自由度動作を共通の実装について説明する．我々のシミュレータ

HMD 上に表示する Vection 誘発映像で拡張するバリアシ

は，光学シースルー HMD(optical see-through HMD，以降ミュレータを提案してきた [1][2][3][4]．このシステムでは，OST-HMD)，シングルボードコンピュータ (single-board

HMD 上の映像と電動車椅子の動作がシナリオに沿って連computer，以降 SBC），電動車椅子からなる．ユーザがシ動する．電動車椅子が実際にはできない動作をしているかミュレータ使用時に現実オブジェクトに気付かずに衝突しのように，映像が変化する．例えば，シミュレータが平地ないよう，HMD は不透明型ではなく光学シースルー型をから上り坂にさしかかるシーンを再現するとき，電動車利用した．ユーザは OST-HMD を着用し，電動車椅子に椅子は等速運動に続いて減速運動を行う．一方，HMD は座る．SBC は電動車椅子の荷物入れに格納してある．ユー

平地から上り坂に移動する映像を表示する．これにより，

ザは OST-HMD を用いて自身でシミュレーションを開始

Vection が生じ， 電動車椅子は実際には傾斜などを行ってできる．

いないが，まるで坂を上り始めたかのような自己身体感覚をユーザに与えられることが期待できる．

4. 研究課題

電動車椅子の速度を映像上よりも遅くする場合の電動車椅子の動作について説明する．電動車椅子は，映像上の車椅子の走行速度より遅い速度で走行する．
電動車椅子の速度を徐々に遅くする場合の電動車椅子の3 章で述べた我々の従来手法 [1][2][3][4] ではシミュレー動作について説明する．電動車椅子は，映像上の車椅子のションを行う際，映像上で電動車椅子が進む距離と同じ走行速度と同じ速度から，徐々に速度を落としながら走行スペースを現実空間で確保する必要があった．しかし，シする．

ミュレーションを行う際，実際のバリアを通過するときと同じスペースを確保することは，ユーザにとって負担である．

7. おわりに
本稿では，Vection 誘発映像と低自由度動作を複合提示

以上のことから本稿では，Vection 誘発映像と， 電動車する車椅子シミュレータを小さいスペースで利用できる椅子の低自由度動作を組み合わせたバリアシミュレータように実装を行ったことについて報告した．今後は，今回を，小さいスペースで利用できるようにすることを研究課行った実装方法で電動車椅子が移動する距離が映像上の電© 2019 Information Processing Society of Japan477

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動車椅子が進む距離より小さくても，ユーザが映像上と同じ距離を進んだかのような感覚を得ることができるかどう[20]か検証を行っていく予定である．
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参考文献
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