[論文レビュー] Interpretation of Tactile Sensation using an Anthropomorphic Finger Motion Interface to Operate a Virtual Avatar

Yusuke Ujitoko, Koichi Hirota|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 2014

Virtual Reality Applications and Impacts参考文献 26被引用数 3

ひとこと要約

本研究では、ユーザーが指を用いて脚の動きを模倣する際、指先への触覚的フィードバックが、見えない仮想アバターの足裏から発生しているかのように感じられることを示している。視覚的ポインター、本体感覚的フィードバック、指の運動を同期させることで、ユーザーはアバターの脚に対する錯覚的所有感を経験し、触覚的質感の粗さがアバターの足の大きさに比例してスケーリングされる。これにより、指が歩行インターフェースにおいて脚の代わりに効果的に機能することが可能になる。

ABSTRACT

The objective of the system presented in this paper is to give users tactile feedback while walking in a virtual world through an anthropomorphic finger motion interface. We determined that the synchrony between the first person perspective and proprioceptive information together with the motor activity of the user's fingers are able to induce an illusionary feeling that is equivalent to the sense of ownership of the invisible avatar's legs. Under this condition, the perception of the ground under the virtual avatar's foot is felt through the user's fingertip. The experiments indicated that using our method the scale of the tactile perception of the texture roughness was extended and that the enlargement ratio was proportional to the avatar's body (foot) size. In order to display the target tactile perception to the users, we have to control only the virtual avatar's body (foot) size and the roughness of the tactile texture. Our results suggest that in terms of tactile perception fingers can be a replacement for legs in locomotion interfaces.

研究の動機と目的

• 指の動きからの同期された視覚的、本体感覚的、運動的フィードバックが、見えない仮想アバターの脚に対する錯覚的所有感をユーザーに与えうるかを調査すること。
• 指先への触覚的刺激が、仮想アバターの足裏から発生しているかのように解釈されるかを検討すること。
• 指と脚の間のスケール差が、仮想環境内での触覚的知覚に与える影響を特定すること。
• アバターの足の大きさと質感の粗さを制御するだけで、ターゲットの触覚的知覚を効果的に再現できるかを評価すること。

提案手法

• 指の動きを仮想アバターの歩行にマッピングするための人体に近い指の動き（AFM）インターフェースを開発した。
• ユーザーは仮想アバターの第一人称視点を観察しながら、歩行に似たジェスチャーを指で行なった。
• 指先にテクスチャのある板を配置することで、地面への接触を模倣する触覚フィードバックを提供した。
• 視覚的視点、指の動きに伴う本体感覚的フィードバック、触覚刺激を同期させることで、錯覚的身体統合を誘発した。
• アバターの身体サイズを条件ごとに変更（標準サイズの2/3倍および1.5倍）し、触覚的知覚へのスケーリング効果をテストした。
• 参加者は、指先に感じられる質感の粗さと照らし合わせ、仮想アバターの足の質感に一致する素材を選択した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 指の動きからの同期された視覚的、本体感覚的、運動的フィードバックが、見えない仮想アバターの脚に対する錯覚的所有感を生じるか？
• RQ2 指先への触覚的刺激が、仮想アバターの足裏から発生しているかのように感じられるか？
• RQ3 指と脚の間のスケール差が、仮想環境内での質感の粗さの知覚に与える影響は何か？
• RQ4 質感の知覚されるサイズが、アバターの足の大きさに比例するか？

主な発見

• 指の動きが第一人称視点と本体感覚的フィードバックと同期された際、参加者は、見えない仮想アバターの脚に対する強い所有感の錯覚を報告した。
• 指先での質感の粗さの知覚は、アバターの足の大きさに比例して顕著にスケーリングされた：大きなアバターでは粗い質感が、小さなアバターでは細かい質感が知覚された。
• 2/3サイズの条件では、同等の粗さを知覚するため、参加者はより大きな素材を選択した（p < 0.05）ことから、知覚的スケーリングが確認された。
• 1.5倍サイズの条件では、参加者はより小さな素材を選択した（p < 0.01）ことから、知覚される粗さがアバターのサイズに比例することが裏付けられた。
• 所有感の錯覚と知覚的スケーリングは、大きなアバターの条件でより一貫性があり正確であったため、高スケール条件での知覚的キャリブレーションが優れていると考えられた。
• 結果から、アバターの足の大きさと質感の粗さの2つのパrameterのみで、ターゲットの触覚的知覚を制御・再現できることが確認された。