研究者によると、新開発の手頃な価格のスマート杖は、視覚障害者が環境の中を安全かつ効率的に移動するのを支援している。
新しい杖は最先端のセンサーを備え、重さはわずか3ポンドで、既製部品を使って自宅で製作でき、価格はわずか400ドルだ。
研究者らは、この機器が、世界中で2億5,000万人以上いる視覚に障害を持つ人々にとって、手頃で有用な選択肢となることを期待している。
研究者によると、新開発の手頃な価格のスマート杖は、視覚障害者が環境の中を安全かつ効率的に移動するのを支援するという。
白杖は、単純ではあるが重要な道具として、人々が世界の中を移動するのを支援するものとして多くの人に知られている。視覚障害者の移動を支援する道具として。
研究チームは自動運転車の技術を応用し、拡張型の杖を開発した。この杖により、利用者は障害物を検知して識別し、それらを容易に避けながら、屋内外を問わずルートをたどることができる。
拡張型の杖は、スマート杖の先駆けではない。研究用のセンサー付き杖は重く高価で、最大50ポンド、価格は約6,000ドルに及ぶことがある。現在市販されているセンサー付き杖は技術的に限界があり、利用者の目の前にある物体しか検知できない。
新しい杖は最先端のセンサーを備え、重さはわずか3ポンドで、既製部品と無償のオープンソースソフトウェアを使って自宅で製作でき、価格は400ドルだ。
研究者らは、この機器が、世界中で2億5,000万人以上いる視覚に障害を持つ人々にとって、手頃で有用な選択肢となることを期待している。
「センサーを付けただけの白杖よりも、もっと使いやすいものが欲しかったのです」と、スタンフォード大学知能システム研究所の大学院研究助手で、学術誌『Science Robotics』に掲載された研究論文の筆頭著者であるパトリック・スレイドは話す。Science Robotics。「進路上に物体があることを知らせるだけでなく、その物体が何であるかを伝え、それを避けて進む手助けをしてくれるものです。」
GPSとジャイロスコープを搭載したロボット杖
拡張型の杖にはLIDARセンサーが搭載されている。LIDARは、一部の自動運転車や航空機で使われているレーザーベースの技術で、近くの障害物までの距離を測定する。この杖には、スマートフォンにも搭載されているGPS、加速度計、磁力計、ジャイロスコープなどの追加センサーも備わっており、利用者の位置、速度、方向などを監視する。
この杖は、人工知能ベースの経路探索やロボティクスのアルゴリズムを用いて判断を行う。具体的には、自己位置推定と地図作成の同時実行（SLAM）や、画像内の物体へ利用者を誘導するビジュアルサーボなどである。
杖の先端には、いわばこの技術の真髄ともいえる、全方向に動く電動車輪が取り付けられており、常に地面に接触している。この車輪は、障害物を避けるために左右へ優しく引いたり押したりして、視覚に障害を持つ利用者を導く。内蔵のGPSと地図機能を備えているため、拡張型の杖は利用者を「特定の場所」まで案内することさえできる。特定の場所（例えば、ショッピングモールのお気に入りの店や、近所のコーヒーショップなど）まで。
パロアルト視覚障害者センターを通じて協力を申し出た利用者を対象とした実地試験では、研究者らは拡張型の杖を、視覚に障害を持つ人々と、目隠しをした健常者の両方に持たせた。その後、廊下を歩く、障害物を避ける、屋外の経由地点を通過するといった日常的な移動課題を行うよう求めた。
「私たちは人間が主導権を握れるようにしつつ、適切な程度の穏やかな誘導を提供して、できる限り安全かつ効率的に目的地へ到達できるようにしたいと考えています」と、上級著者であり、航空宇宙工学の准教授で、航空機の衝突回避システムの専門家でもあるマイケル・コッヘンデルファーは話す。
その点において、拡張型の杖は優れた成果を示した。視覚に障害を持つ参加者の歩行速度は、白杖のみの場合と比べて約20％向上した。目隠しをした健常者については、結果はさらに顕著で、歩行速度は3分の1以上向上した。スレイドは、歩行速度の向上は生活の質の向上と関連していると指摘しており、この機器が利用者の生活の質を高められることを期待している。
自分で作ってみる
研究者らは、このプロジェクトのあらゆる要素をオープンソースとして公開している。論文には、ダウンロード可能な部品リストと、自宅でのはんだ付けによるDIY手順書が付属している。
「このプロジェクトは、再現のしやすさとコストの面で最適化することを目指しました。誰でもすべてのコード、部品表、電子回路図をダウンロードでき、すべて無料です」とコッヘンデルファーは話す。
「自宅ではんだ付けして、私たちのコードを実行してみてください。とてもおもしろいですよ」とスレイドは付け加える。
ただし、コッヘンデルファーは、この杖がまだ研究用のプロトタイプであることを指摘する。「日常的に使用できる状態になるまでには、多くの重要なエンジニアリングと実験が必要です」と述べ、さらに、設計を合理化し生産を拡大して拡張型の杖をさらに手頃な価格にしてくれる産業界のパートナーを、チームとして歓迎すると付け加えた。
チームの次のステップには、プロトタイプの改良や、日常的に使用されているスマートフォンをプロセッサーとして用いるモデルの開発が含まれる。この進歩により、機能性の向上、技術へのアクセスの拡大、さらなるコスト削減が期待できる。
本研究は、米国国立科学財団、スタンフォード大学大学院フェローシップ、およびスタンフォード大学人間中心AI研究所の支援を受けて行われた。
