[論文レビュー] Co-DesignMR: An MR-based Interactive Workstation Design System Supporting Collaboration

Lin Wang, Kuk‐Jin Yoon|arXiv (Cornell University)|Jul 6, 2019

Virtual Reality Applications and Impacts被引用数 1

ひとこと要約

Co-DesignMRは、HoloLensとモーショントラッキングを活用した混合現実（MR）ベースの共同設計システムを提案する。このシステムにより、リアルタイムでインタラクティブな3Dプロトタイピングが可能となり、即時のエルゴノミクスフィードバックが得られる。デザイナー、ユーザー、エルゴノミストが共有された物理的・デジタルなワークスペースに参加することで、従来のVRや3Dモデリングツールと比較して、設計のアクセシビリティ、ボディフィットの正確性、および使いやすさが向上する。

ABSTRACT

Digital prototyping and evaluation using 3D modeling and digital human models are becoming more practical for customizing products to the preference of a user. However, the 3D modeling is less accessible to casual users, and digital human models suffer from insufficient body data and less intuitive illustration on how people use the product or how it accommodates to their body. Recently, VR-supported 'Do It Yourself' design has achieved real-time ergonomic evaluation with users themselves by capturing their poses, however, it lacks reliability and quality of design. In this paper, we explore a multi-person interactive design approach that enables designer, user, and even ergonomist to collaborate to achieve the effective and reliable design and prototyping tasks. Mixed Reality that utilizes Hololens and motion tracking devices had been developed to provide instant design feedback and evaluation, and to experience prototyping in physical space. We evaluate the system based on the usability study, where casual users and designers are engaged in the interactive process of designing items with respect to the body information, the preference, and the environment.

研究の動機と目的

• カスタム製品設計におけるユーザーの好みやボディフィットを的確に捉えることが難しい、従来の3Dモデリングおよびデジタル・ヒューマン・モデルの限界を解消すること。
• ユーザーのポーズをキャプチャに依存するVRベースの「自分で作る」設計システムにおける信頼性と設計品質の欠如を克服すること。
• デザイナー、エンドユーザー、エルゴノミストが同じ物理空間にいる中で協働できる、インタラクティブでマルチユーザーの設計環境を構築すること。
• リアルタイムでのフィードバックと物理空間とのインタラクションを統合することで、一般ユーザーが3D設計をよりアクセス可能で直感的に行えるようにすること。
• ボディデータ、ユーザーの好み、環境的文脈を含む共同設計タスクにおけるシステムの使いやすさと有効性を評価すること。

提案手法

• Microsoft HoloLensを活用し、物理的ワークスペースにデジタル3Dプロトタイプを重ねて表示することで、混合現実の可視化を実現する。
• リアルタイムでのユーザーのポーズと身体寸法をキャプチャするためのモーショントラッキングデバイスを統合し、正確なデジタル・ヒューマン・モデリングを実現する。
• デザイナー、ユーザー、エルゴノミストが同じ物理環境に同時に参加できるようにすることで、マルチユーザー協働を支援する。
• 製品がユーザーにどうフィットし、どのように使われるかをシミュレートすることで、設計の反復処理中に即時の視覚的およびエルゴノミクスフィードバックを提供する。
• ボディデータとユーザーの好みを活用して、リアルタイムで3Dプロトタイプを動的に調整し、エルゴノミクス的整合性と使いやすさを保証する。
• デジタルプロトタイプを実物のように物理的に操作できるようにすることで、直感的な設計の探求を促進する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 混合現実とモーショントラッキングの統合は、非専門家ユーザーにとっての3D設計のアクセス性と直感性をどの程度向上させるか？
• RQ2 ユーザー、デザイナー、エルゴノミストが協働することで、製品プロトタイプの質と信頼性はどの程度向上するか？
• RQ3 設計プロセス中にリアルタイムでエルゴノミクスフィードバックを提供する際、このシステムの有効性はいかほどか？
• RQ4 共同作業者が物理的・デジタルに共存することで、設計の協働と意思決定はどのような形で改善されるか？
• RQ5 伝統的なVRや3Dモデリングツールと比較して、このシステムの使いやすさと設計の正確性はどの程度か？

主な発見

• 直感的なMRインタラクションと即時のフィードバックのおかげで、一般ユーザーが最小限の訓練で3D設計タスクに積極的に参加できるようになった。
• デザイナー、ユーザー、エルゴノミストの協働により、実際の身体データと使用状況を組み込むことで、よりエルゴノミクス的でユーザー中心の設計が実現された。
• リアルタイムでのモーショントラッキングとHoloLensによる可視化が、設計結果の質と信頼性の認識を著しく向上させた。
• ユーザーは、物理空間でプロトタイプを体験でき、即時のフィット感と使いやすさのフィードバックが得られるため、設計プロセスに対する満足度が高まったと報告した。
• 複雑なソフトウェア操作に代わって、自然なジェスチャー操作と空間的インタラクションを採用することで、3Dモデリングの認知的負荷が軽減された。
• 使いやすさの研究では、設計プロセス中に共同作業者間でのコミュニケーションと共有理解が効果的にサポートされていることが確認された。