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 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 研究概要 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 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 Androidと使用端末 ・Androidとは 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 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。 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 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。 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。 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 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 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 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 3点 3点 2点 B 4点 5点 2点 3点 C 4点 2点 1点 2点 D 3点 5点 2点 4点 E 4点 2点 5点 2点 F 4点 3点 1点 4点 G 5点 3点 2点 4点 H 3点 2点 5点 4点 得点合計 30点 25点 21点 25点 得点平均 3.75点 3.125点 2.625点 3.125点 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 タイム(秒) E F G H 片手ボタン操作 45.24 44.85 41.59 43.24 両手ボタン操作 44.41 49.78 50.76 42.54 片手センサー操作 34.8 79.85 51.98 37.55 両手センサー操作 41.03 41.9 44.96 35.21 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 0 1 0 B 0 0 2 0 C 1 0 3 0 D 1 0 3 2 E 2 1 1 2 F 0 1 6 2 G 0 0 2 0 H 1 1 0 0 回数合計 6 3 18 6 回数平均 0.75 0.375 2.25 0.75 グラフ:操作性の評価 グラフ:タイム グラフ:衝突回数 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 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。 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 。 ありがとうございました
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