第6章 テレイグジスタンスと臨場感コミュニケーション
from バーチャルリアリティ学
6.1 テレイグジスタンス
6.1.1 テレイグジスタンスとは
teleoperationの始まり
第二次世界大戦後、放射性物質を離れたところから扱うためにMaster-Slave manipulationが研究された（アルゴンヌ国立研究所, ANL）
機械式だったのでbilateral（遠くの力の感覚が手に伝わる）
1950s 遠隔地でも操作するために電動式マニピュレータが考察された
ANL E3で実現
bilateralではない
電動式でもbilateralを実現するための方式が考案される
symmetry type
masterに追従できないslaveの誤差がmasterに伝わる
2つのmanipulatorの動特性（慣性・粘性）に外力が加わったものが人間に加わるので、操作が重くなる
力覚センサを使わない
力逆送型 force reflectiong type
slaveに力覚センサを使ってフィードバックする
slave側の動特性を感じなくて済む
力帰還型 force feedback type
master・slaveの動特性を（理想的には）共に感じない
理論上。フィードバックの力の増幅率を無限にするなら感じない
実際には増幅率を上げると発振するのである程度までしかあげられない
masterとslaveに力覚センサをつける
もっと動特性を感じないようにする方式
impedance control
動特性を自由に設定できる
masterとslaveの間で0にするように調整した上でsymmetry typeの制御をすれば、遠隔の対象物を素手で操作するような感覚を得ることができる
外骨格型人力増幅機
exoskeleton human amplifer
例：MAIS計画で米軍とGEが開発したHardyman
1966年
開発目標：680kgの重さを1.8m持ち上げながら時速2.7kmであるく
失敗した
人間がロボットに入っているのは危険
人間が潰れる
極限環境で壊れたら死ぬ
ロボットの体内は機材を配置したいので人間がいると邪魔
しかも人間には不快
管理制御
人間がコンピュータを介してロボットの管理者になる
今では当たり前の考え方
1970sにThomas Shieridan発案
時間遅れのある系に有効
ソ連のLunahodでも使われたらしい
静止軌道衛星までは直接フィードバックで行ける（遅延0.1s<）
遅延が1s以上あると不安定で使えない
月は1-10sぐらい送れる
telexistance
virtualなexsoskeleton
舘暲とMarvin Minskyが同時期に発案（telepresence)
telexistanceは舘暲用語っぽい基素.icon
人間が直接指示をしたい時にロボットにvirtualに入り込める
必要な要件がVRが満たす3つの大きな特徴三要素と同一
人間をユビキタスにするという考え方
時空からの解放
実際の環境ではなく、コンピュータの生成した環境に入り込んで、そこに存在する感覚を有して行動することも可能
能力の拡張もできる
ロボットのセンサを使って認識した情報を人間に提示すれば、暗闇の中で人を見つけることもできる（拡張型テレイグジスタンス）
6.1.2 標準型テレイグジスタンス
人間に違和感なく遠隔地のロボットが制御できるもの基素.icon
6.1.3 拡張型テレイグジスタンス
小さくなったり大きくなったりできる
https://www.youtube.com/watch?v=dO5E4wkg0hA
ダヴィンチ（手術支援ロボット）のような細かい作業の手術を作業しやすくできる
反力を臨場的に作るのが重要
たんに大きくしても作業が捗るかは別。相似則やインピーダンスなどを調整する必要はある
人型じゃないロボットのテレイグジスタンス
n:1
戦隊モノの合体ロボット（みんなで1つを動かす）
感覚拡張
ARのアプリでよく見られるもの
時間の拡張
惑星に配置したロボットを制御するには時間がかかる。人間の判断が難しい。
火星にロボットを送り込み、火星環境をバーチャルに作成する
少しずつこの環境を修正していく
モデルに対して人間がインタラクションをし、制御を火星に伝達する
モデルが正しければ上手く動き、モデルが誤っていて不都合が起きるならロボットは止まるようにしておく
どの地点で誤りが起きたのかはわかるので、その地点からもう一度作業をし直す
Digital twinだ基素.icon
6.1.4 相互テレイグジスタンス
臨場感
（システムの利用者が）実際にその場にいるかのような感覚
存在感
（システムを利用している周りの人が）その人が確かな存在であると感じる感覚
物理的な存在以上に、その存在が気になる場合に存在感が大きくなる（あいつは存在感がある）
テレビ会議に存在感はない。なぜ映像と音声だけでは存在感がないのか？
存在感は何から生まれるのか？
周囲に影響を与える可能性の高さ
直接のインタラクション可能性
特に、怖いものや危険なものがこちらに害を及ぼす可能性
存在感=怖さ？基素.icon
hapticsは存在感が出る可能性大
テレイグジスタンス先の人はロボットが喋ってるから違和感を感じる（存在感が欠如）
相手からも操作者の存在感を感じることができるという概念が相互テレイグジスタンス
リアルアバターは相互テレイグジスタンスを感じる、という文脈で解説されているが、実際には慣れたらリアルアバターじゃなくても存在感を感じるんじゃないかなぁ基素.icon
6.1.5 テレイグジスタンスシステムの構成
1876年 電話（telephone）
「まるで耳元におばあちゃんがいるみたい」
等身大の3Dで伝えるのがテレイグジスタンス・ブース
TWISTER
こんにちのSocial VRの基本基素.icon
ロボットの設計論
人間として作るか
最終的にはそれ単体で意思がある
R.U.R、鉄腕アトム
分身として作るか
自分の一部
義手、第6の指
teleexistanceはこっち
分身ロボットを用いる相互テレイグジスタンス
アバターを介したSocial VRのコミュニケーションと全く同じな気がする基素.icon
臨場感の駆逐
存在感の構築
RPTに基づく両眼立体視用HMD
https://gyazo.com/aea4c048363ca23f9fdecd109cd1c620
https://tachilab.org/content/files/publication/ic/kawakami199910IEEE_SMC.pdf
この辺り軽く調べる限りでは著者の論文しか出てこない
再帰性反射のRPTスクリーンは、それ以外のところが映像が返ってこない
この特性は便利そう基素.icon
ロボットの顔だけ再帰性反射のスクリーンにして映像を投影すれば、遮蔽矛盾がおこらない
6.2 臨場感コミュニケーション
6.2.1 臨場感コミュニケーションと超臨場感コミュニケーション
6.2.2 臨場感の構成要素
6.2.3 臨場感コミュニケーションのインタフェース
6.2.4 臨場感コミュニケーションシステムの実際
6.2.5 時間を越えるコミュニケーション