Android端末によるロボット制御とその評価

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1 Android端末によるロボット制御とその評価
情報理工学部　情報知能学科 H２０９０１８ 神戸雅史

2 研究の目的 スマートフォンやタブレット端末が移動ロボット の操作インターフェースとして適しているかを調 べる →その一環として操作アプリケーションの操作性の評価を行う そのために 操作アプリケーションの作成 移動ロボットの動作プログラムの作成 評価実験 を行う ロボットに関する説明

3 研究概要 しかし、ロボットの行動に問題が生じた場合、ロボット本体とプログラムのどちらに問題がある。本研究ではプログラムにおける問題に焦点を置き、問題を見つけやすくするためにシミュレータを作成することにした。 Androidスマートフォン向けの操作アプリケーションの作成 移動ロボット:Boe-Botの移動プログラムの作成。 以上２つを用いた操作性の評価実験 その結果の評価 3

4 全体通信構造 操作アプリケーションでの操作 ↓ 操作に応じた信号の発信 移動ロボットで信号の受信 信号に応じた動作 これらの通信は無線通信規格のBluetoothを 用いる。 4

5 Androidと使用端末 ・Androidとは ・使用端末 使用する端末は2010年シャープ製のIS03。
AndroidはGoogle社が開発するタブレット端末向けのOSで、スマートフォンのOSとしては世界１位のシェアを誇る。 ・使用端末 使用する端末は2010年シャープ製のIS03。 ・ OSのVerはAndroid2.2.1 ・Bluetooth通信、赤外線通信、wifi通信など基本的な機能を搭載 ・加速度センサー、地磁気センサー、方位センサーも装備している 5

6 開発環境 Eclipse（Android側開発環境） Eclipseはjavaに対応した統合開発環境。
javaだけでなく、Androidの開発ツールである AndroidSDKにも対応しているためAndroidアプ リケーションの開発にも使用される。

7 操作アプリケーション Bluetooth通信の基礎が備わったサンプルプロ グラムを改変していく形で開発を行った 操作方法はボタン操作と傾きセンサーによる操 作の二種、そこに片手での操作と両手での操 作で分け、計４種類。 7

8 移動ロボット：Boe-Bot Boe-Botはパララックス社が販売する独立した 二つの車輪で移動するロボット。 BasicStampというマイクロコントローラにプログ ラムを記憶して実行することができる。

9 Boe-Botの動作プログラム 設定した動作：前進 後進 右旋回 左旋回 なお前進のみ、赤外線センサーによる検知を行 い、前方に障害物があった場合停止する。

10 操作アプリケーションの評価実験 ８人の大学生男女の実験協 力者にスタートから ゴールまでロボットを操作 してもらい、そのタイムを 測定し、実験後アンケート を記入して貰った。 　1.基本事項の説明 　2.操作方法の説明 　3.操作方法の練習 　4.実験 全四種類の方法について2～3を行う。 　5.アンケート記入

11 アンケート ・操作性 悪い 1 ・ 2 ・3 ・ 4 ・ 5 良い ・衝突回数 ・タイム（スタートからゴールまで） ・性別 ・ゲームのプレイ時間 ・スマートフォンやタブレット端末の所持 ・スマートフォンを持っている場合、そのOSと使用日数

12 操作アプリケーションの評価 ・操作性 ・タイム ・衝突回数 の３つの項目に対して人による対応をした一元 配置分散分析を行った。 ・帰無仮説：操作方法の違いによる各項目の評価（又は結果）に差はない ・対立仮説：操作方法の違いによる各項目の評価（又は結果）に差はある

13 実験結果：操作性 片手ボタン操作 両手ボタン操作 片手センサー操作 両手センサー操作 Ａ 3点 2点 Ｂ 4点 5点 Ｃ 1点 Ｄ Ｅ Ｆ
Ｇ Ｈ 得点合計 30点 25点 21点 得点平均 3.75点 3.125点 2.625点

14 実験結果：タイム タイム(秒） Ａ Ｂ Ｃ Ｄ 片手ボタン操作 48.66 46.53 50.37 53.74 両手ボタン操作 48.42
45.34 48.99 45.29 片手センサー操作 42.69 54.91 48.77 61.59 両手センサー操作 42.45 45.16 47.54 51.61 Ｅ Ｆ Ｇ Ｈ 45.24 44.85 41.59 43.24 44.41 49.78 50.76 42.54 34.8 79.85 51.98 37.55 41.03 41.9 44.96 35.21

15 実験結果：衝突回数 衝突回数（回） 片手ボタン操作 両手ボタン操作 片手センサー操作 両手センサー操作 Ａ 1 Ｂ 2 Ｃ 3 Ｄ Ｅ Ｆ
Ｂ 2 Ｃ 3 Ｄ Ｅ Ｆ 6 Ｇ Ｈ 回数合計 18 回数平均 0.75 0.375 2.25

16 グラフ：操作性の評価

17 グラフ：タイム

18 グラフ：衝突回数

19 結果 各項目の分散分析の結果は以下のとおり。 操作性、タイムにつ いては有意な結果は得 られなかった 衝突回数の項目につ
いては有意な結果が得 られた 片手センサー操作の 衝突回数が多かった

20 考察 操作性とスタートからゴールまでの時間については有意な差があるとは認められなかった。
しかし衝突回数の点においては、有意水準5％で有意な差があり、片手センサー操作が他の３種の操作方法よりも衝突する可能性が高いことがわかった。

21 改善点 展望 より良いインターフェースのために、各種操作方 法の見直しや再設定、さらにカメラを搭載しての
改善点 展望 より良いインターフェースのために、各種操作方 法の見直しや再設定、さらにカメラを搭載しての ロボット視点での操作なども考えられ、改善、拡 張できる機能は多い。 それだけにロボットのインターフェースとして、ス マートフォンやタブレット端末が有用である考える 。

22 ありがとうございました