レーベンスクラフト株式会社
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平成9年度 新医療技術開発研究
(6) 2-1

方向転換、階段昇降を含む
歩行リハビリテーションのための
バーチャル散策システムの開発研究


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研究組織
(1)国立大阪病因 石原 謙
(2)レーベンスクラフト(株) 山下 晴郎 谷 典正
谷 白糸 宮永 裕巳
佐々木 明彦 木下 紀彦
(3)立命館大学 牧川 方昭
川村 貞夫
田畑 修
(4)神戸大学 吉田 正樹
(5)労災リハビリテーション工学センター 森本 正治
(6)大道会ボバース記念病因 真鍋 清則

研究写真

報告書表紙
<報告書目次>

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バーチャル疑似体験
<研究報告抜粋>
2.要約
本 "方向転換、階段昇降を含む歩行リハビリテーションのためのバーチャル散策システム"は、アメニティ性の高い歩行訓練装置を目指しており、ユーザが公園、美術館、動物園などの種々のバーチャルコースを楽しみながら歩行訓練が出来るシステムを開発することを目的としている。本システムは大きくバーチャル散策コース呈示システムと、種々の歩行状況を作り出す歩行面機構から構成される。
 この内、前年度には後者の歩行麺機構の開発研究を行ったが、研究2年度に当たる本年度はバーチャル散策コースを作り出す前者のバーチャル散策コース呈示システムの開発研究を行った。本システムはミニチュアコース、TVカメラ、HMD(Head Mount Display)から構成され、歩行面機構上の被検者の歩行に合わせてTVカメラがミニチュア散策コース内を移動し、その映像を被検者がかぶるHMDに表示しようをいうものである。
 ただ、臨場感を持ったバーチャル散策コースの被検者への呈示方法など、バーチャル映像と視知覚の関係を明らかにした研究はこれまでほとんどなかった。そこでここではまず立体視に着目して、バーチャル散策コース呈示方法について検討を加えた。その結果、立体感はヒトの両眼の輻輳角や両眼視差に依存するのではないことが明らかになった。
 三次元映像技術は、今まで述べたように大きく分けると、平画面を利用した擬似的なもの、両眼視差を利用するもの、ホログラフィのように空間像を形成するものに大きく分類することができる。図3に3次元映像を表示する装置を物理的特性から分類したものを示す。
7.まとめ
 バーチャル散策システム実現の一環として、ミニチュア散策コースを用いたバーチャル散策コース呈示システムの開発研究を行った。実際には視覚実験を通して、このようなシステムの設計方法を明らかにすることが出来、実際にシステムのプロトタイプを開発することが出来た。
  にゲーム機が溢れていることもあり、本研究の計画階段では、既存の技術を組み合わせるだけで、本研究は完成するものと期待していた。しかし予想に反して、人間の視知覚特性を考慮してバーチャルリアリティを実現した例はなく、市販の商品あるいはバーチャルリアリティ研究は全て作成者の"感"に頼ったものであることが明らかとなった。
そのため視覚実験を改めて実施する必要が生じた。
 残された問題は下記の通りであるが、バーチャル散策コース呈示システムとしての基本的な問題は全て解決することが出来た。
1) 歩行面機構との連動方法の検討:本年度は時間的な制約から歩行面機構との連動確認にまでは至らなかったが、研究成果に記したバーチャル散策コース散策実験はコンプュータ内部で歩行面機構からの信号を仮想的に模擬したものである。実際にはコンピュータの能力と経済性を考慮して歩行面機構制御用のコンピュータとバーチャル散策コース制御用のコンピュータは分けた方が良いと考えており、RS232Cシリアルインターフェイスの利用など、両者の連携のためにはコンピュータ同士の制御信号の授受の問題を解決する必要がある。
2) 実画像とコンピュータ画像との融合方法の検討:ミニチュア散策コースによるバーチャル散策コースの実現は場バーチャルな世界を作る上からは安価で手軽であるというメリットがある。しかし半面
動きのある世界を生み出すという観点からは問題がある。通行人を用意する、バーチャル世界の案内人を用意する、バーチャル世界の案内人を用意する、複数のユーザが一緒に散歩を楽しむなどを実現するためにはどうしてもコンピュータグラフィックスの助けを借りなければならない。一方、周知のごとくコンピュータ画像で臨場感溢れるバーチャル世界を実現することは、現段階でも高価な高速コンピュータを必要とし、またギクシャクした映像になるなど、問題は多い。むしろ両者のいいところを組み合わせ、天井部分に夕焼けや嵐をCGで貼りつける、あるいは白紙の壁にヨーロッパの大通りを貼りつけるなどのことを実現すれば、同じミニチュアコース内に多様なバーチャル世界を実現出来る。本研究の発展としては、次段階で実像そ虚像の融合を計りたい。
いずれにしても、前年度、本年度の研究によって、最終的なバーチャル散策コースのプロトタイプを実現することが出来た。次年度以降、歩行面機構の残された問題点、すなわち機構の高速化、階段昇降、沼地歩行などの歩行をシュミレートするための歩行板の上下方向動の実現、被検者への負荷トレーニング方法と生理指標の同時モニター方法の検討、などを行いたいと考えている。

 



研究写真
バーチャル散策コース呈示システムの外観

TVカメラ映像システムの外観/シミュレートすべき被験者動作の自由度

ミニチュア散策コースの外観

ミニチュア散策コース散策実験風景

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