空間型作業での選択・移動操作を容易にする道具型デバイス
上坂 晃雅*1，木村 朝子*2*3，柴田 史久*1，田村 秀行*1

Tool Device Facilitating Pick and Move Operation in Spatial Works
Akimasa Uesaka*1, Asako Kimura*2*3, Fumihisa Shibata*1, and Hideyuki Tamura*1

フライトシミュレータ

1. はじめにキーボード
ゲームパッド電車でGO!

近年，コンピュータの処理能力の向上，電子化された作業の増大と共に，狭いモニタ画面上での平面的なマウス作業を前提とした WIMP 型 GUI の限界が感じられる

汎用でも専用でもない準汎用デバイスようになってきた．とりわけ，広い作業領域が必要な汎用専用

各種設計作業，多種多様なデータを一挙に扱うレイア

図 1 汎用と専用

ウト作業，3 次元物体への操作と奥行き知覚が必要な造形作業等でその傾向が顕著である．
このような空間型作業（ここで言う「空間型」は複合現実感（Mixed Reality; MR）技術を利用する立体視(a) 選択・移動可能なシステムや，プロジェクタ投影タイプを含む）
1)のための対話デバイスには WANDA や 3D マウス

2)

図2(b) 加工(c) 描画想定する 3 つの操作等が存在するが，誰もが直観的に操作でき，様々な作替えて利用出来るツールセットを指向している．

業を支援する対話デバイスは少ない．
そこで，本研究では空間型作業に幅広く用いられ，機器間でのデータ転送や，壁面ディスプレイへの描

対話操作を円滑にする新しい道具型の対話デバイス

画用の対話デバイスに道具の形状を採用する研究はを提案する．本発表では，最初の道具型デバイスとしこれまでにもいくつか存在する 3),4)．これに対して，て選択・移動用の対話デバイスであるピンセット型デ我々は複数の道具型デバイスを利用することで，仮想バイスを構築したので報告する．

空間での作業を直観的に行えるよう支援することを目的としている．

2. 道具型デバイス

本研究では，広い空間に適した作業として，設計，今日，多くの人々が利用している既存の道具は，良レイアウト，立体造形等を想定し，それらを実現する

いアフォーダンスを持つと同時に，操作に関するメン操作として，選択・移動，加工，描画という 3 つの操タルモデルが幼少の頃からユーザの中に形成されて作（図 2）に絞り込みデバイスの開発を行う．

いる．このような道具の特性を対話デバイスに利用できれば，ユーザに正しい操作イメージを与えるだけで3. ピンセット型デバイスの実装なく，直観的な操作が可能となると考えられる．

3.1 選択・移動のための道具

対話デバイスを「専用」と「汎用」に分類した軸上

第 1 の道具型デバイスとして，選択・移動を行う道では，本研究が目指すものは「準汎用」と位置づけら具から着手した．コンピュータのユーザインタフェーれる（図 1）．先行研究の多くは，単一のデバイスによスではマウスによるドラッグ&ドロップ操作で実現さって様々な作業が可能な万能型のデバイスを目指しれるこの操作を，本研究では実世界でモノを移動するているのに対し，本研究では，実世界での作業によりための道具であるピンセットに関連付けた．
ピンセットはその先端でモノを挟む道具で，側面を近づけるため，目的に応じて異なったデバイスに持ち指で押すことにより，その間にある物体を挟むことが*1 立命館大学大学院理工学研究科
Graduate School of Science and Engineering, Ritsumeikan Univ.
*2 科学技術振興機構 さきがけ
PRESTO JST*3 立命館大学 総合理工学研究機構
Research Organization of Science and Engineering, Ritsumeikan Univ

できる．また，挟んだ物体の硬さや大きさを把持に必要な力から推測することができるという特徴がある．
3.2 ピンセット型デバイスの機構
ピンセット型デバイスにも，ピンセットと同様の機

1図3ピンセット型デバイスの外観
LED

振動モータ
位置姿勢センサ ポテンショメータ

図6

スピーカ

反力機構

図4

システム構成内部機構(a) 事例 1：様々な大きさの仮想物体を選択・移動する

ブレーキバンド

図7
プレート

ソレノイドで引く

ロック(a) ラチェット方式
図5(b) 事例 2：浮遊しているお化けを捕まえ，ケージに閉じ込める

操作風景

ロック

4. 試作システム

ソレノイドで引く

MR 空間を対象とし，ピンセット型デバイスで仮想(b) ドラムブレーキ方式

物体を挟む（選択），移動する，放すことが可能なシステムを試作した（図 6）．ピンセットに内蔵された位反力提示機構

置姿勢センサと挟み幅検出機構の情報をもとに，仮想能やフィードバックを持たせるため，以下のような機物体を挟むことが可能か，挟めたかどうかを検知する．

構を内蔵した．

ピンセットで仮想物体を挟むと仮想物体に応じた・位置姿勢検出機構（磁気センサ）：仮想物体がピンLED の点灯，効果音の再生，振動モータの稼動が，まセット型デバイスで挟める位置にあるかどうか検た仮想物体の大きさに応じてピンセットの開口角度出したり，挟んだ仮想物体をデバイスに追従して表の ロ ッ ク が 行 わ れ る ． デ バ イ ス 制 御 用 PC に は示するために利用

Panasonic 製 Let'sNoteR5 を，MR 空間の提示には Canon製ヘッドマウントディスプレイ（VH-2002）および・挟み幅検出機構（ポテンショメータ）：仮想物体をMR プラットフォームシステムを利用している．図 7

挟んだかどうか判定するために利用は，ピンセット型デバイスを利用した操作風景である．

・反力提示機構：物体を挟んだときに反力を提示する
ために利用

5. むすびまた，操作状況がすぐに，明確に分かるように，視空間型作業を支援する新しい対話デバイスとして覚フィードバックとしてカラーLED，聴覚フィードバ

道具型デバイスを提案し，その第一歩としてピンセッックとしてスピーカ，触覚フィードバックとして振動

ト型デバイスを構築した．今後は，ピンセット型デバモータを内蔵している．図 3 にピンセット型デバイス

イスの評価を行うとともに，加工，描画するための道の外観を，図 4 に内部機構を示す．

具型デバイスを順次設計・開発していく予定である．

反力提示機構はラチェット方式とドラムブレーキ

参考文献
1) WANDA：http://www.ascension-tech.com/products/wanda.php
2) 3D マウス：http://www.3dconnexion.com/index.php
3) 池田洋一 他：道具の持つアフォーダンスを利用した触覚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).
4) Ryokai, K., et al.: I/O Brush: Drawing with Everyday
Objects as Ink, Proc. CHI 2004, pp. 303 – 310 (2004).

方式の 2 種類を考案した（図 5）．ラチェット方式ではソレノイドでロックツメを上下させ，プレートの溝に咬ませることで，一定角度ごとにピンセットの開口角度をロックする．ドラムブレーキ方式ではソレノイドがブレーキバンドを引き，ドラムを締め込むことでブレーキがかかり，ピンセットの開口角度をロックする．

2