SAW-Ring：表面弾性波センシングを活用したテクスチャ駆動リング型デバイス

福岡未踏的人材発掘・育成コンソーシアム 2025 中間発表会 SAW-Ring 表面弾性波センシングを活用したテクスチャ駆動リング型デバイス 九州大学大学院 システム情報科学府 平岡 滉司

本 プ ロダ ク ト に つい て 動 •機 ス マー トリ ン グは 生体 情 報の モニ タ リン グが 主 流 ⚬ 柔 軟で 直感 的 な操 作が で きる 手指 自 体を コン ト ロー ラに し たい ！ • ウ ェア ラブ ル なコ ント ロ ーラ ーに し たい 。持 ち 運び たく な い 機 ウェアラブル 能 1. 任意 物体面 からの ディス プレイ 操作 2. 装着 指以外 の指動 作の認 識 ジェスチャー認識 ① ② (マル チタッ チ、ピ ンチ イン/アウ ト) テクスチャ認識 SAW セ ン シン グ

考 え られ る 応 用 事例 ① 既存コントローラーの代替 ② 身体的制約を持つユーザーへの支援 病気や事故等による • 機能障害 • 筋力低下 V R/ A スマートホーム環境 R 指先の動作だけで入力できれば ・・・ • ペン握る握力ない ，キーボード入力 が負担な人にも支援できる PC ・スマ ホ ロボット・モビリティ • ベットで仰向け状態でも入力可能に

既 存 の技 術 と 課 題 スマ ート リング によ るジェ スチ ャー認 識 • Writing Ring [1] (CHI ’2 5 )：IMUベー スの文 字入力 • Aura Ring [2]( IMWUT ’19) ：磁 気トラ ッキン グ 既存 シス テムの 課題 • 空中での動 作も認識してしまう • 装着指しか センシングできない • 高周波領域 のセンシングが難し い 単一のI MU センサを用いて 文字入力可能に[1] [1] PARI ZI , Farsh i d Sa le m i; WH ITM IRE, Eric ; PAT EL, S h we tak . Aurari ng: Pre cise e le ctromagn e tic fi n ger tr ac kin g. Pr oc ee di ngs of the ACM on I nte ra cti ve , Mobil e, Wea ra ble a nd Ubiqu it ou s Te ch n ol ogi e s, 20 19, 3. 4: 1 -28. [2]H E, Zh e, e t a l. Wri tin gRi ng: En abli ng N atu ral H an dwr iti ng I n put w it h a S in gle IM U Rin g. In : Proc ee di ngs of th e 20 25 CHI Co n fere n ce on H um an Fa ctors in Com puti n g Sy st em s. 20 25. p. 1 -15.

表 面 弾性 波 (S urf ace Aco u s tic Wa ve s : S AW) っ て 何？ SA W → 物体 表面 を伝搬 する 波 • 空気 中を伝 搬 → 音波 • 物体 内部を 伝搬 → バル ク振動 • 物体 表面を 伝搬 → 表面 弾性波 S AW セ ン シン グ に よ るタ ッ チ 分 類 S AWセンシングを活用した事例 [3 ] • SAWSen se[1]( CH I’2 3) ：何 の素材 を触っ ている か識別可 • Ha nd SAW[4] (I MWU T’2 5 )：ウ ェアラ ブル化 (手首 装着) SAWの特 徴 • 2次元 波だか ら減衰 が小さ い • 一般 的なPDMマイ クと比 較して 音波を 拾わない ためノ イズに 強い [3 ]I R A VA N TCH I, Y a sha , et al. SA W Sen se : U si ng su rf a ce ac ou sti c wa ve s f o r s urf a ce - b oun d ev ent rec og ni ti on . In : P ro ce ed in gs of t he 20 2 3 C HI Con f ere nc e o n H um an F a ct or s in Co m pu tin g S y ste m s. 20 23 . p. 1 - 18 . [4 ]L I , Kay le e Y a x uan , et a l. H an d SA W : We ar ab le H an d - b as ed E v ent Re co g nit io n v ia O n- B od y Sur fac e A c o ust ic W av es. P roc e ed ing s of t he A CM on I nte rac t iv e, M ob il e, We ar ab le a nd U b iq ui tou s Te c hno log ie s, 2 0 25, 9 .1 : 1 -

本 提 案の 優 位 性 単一 デバ イス・ 低消 費電力 ・小 型 • V PUも低消費電力で動作 ( 1. 8V , 12 0µ A) ⚬ 一般的なスマートリングに搭載されているIM U センサと同等の大きさ・消費電力 任意 の物 体面か ら入 力 • タッチされる側にデバイスを必要とせず， タッチする側( 手)自体をコントローラにしているため，場所・タイミングを選ばない 装着 指以 外のセ ンシ ング • マルチタッチ時の伝搬波の変化によってセンシング

SA W- R ing の 実 装 ハー ドウ ェア • 基板実装 ⚬ マ イ コ ン ： Se eed S tu d i o X I A O ES P 3 2S 3 ⚬ 電 源 ： L iP o バ ッ テ リ ー ( 3. 7 V , 8 5m A h) ⚬ セ ン サ ： V PU ( V oi c e P i ck U p ) ソフ トウ ェ • W i Fi 通 信 ア • V P U ： サ ン プ リ ン グ 周 波 数 24 k Hz ⚬ 特 徴 量 抽 出 ： メ ル 周 波 数 ケ プ ス ト ラ ム 係 数 （ M FC C） • 機 械 学 習 モ デ ル ： SV M ・ R F・ C NN

活 動 内容 回路 設計 ・実装 • W i Fi通信で PC 側でSA Wデータを受信 デー タ収 集・識 別モ デルの 作成 • データ収集アプリの作成 • IM Uセンサとの統合を見据えた，タッチ をトリガーとするためのテクスチャ認識 ⚬ 机，皮膚，木材，非接触状態 机：92% 分類 精度 93 . 5% 触れ ただけで これ だけわか る 皮膚：93% 木材：96% 非接触状態： 93% ！ ユ ビキ タ スコ ン ピュ ー ティ ン グシ ス テム 研 究会 へ の論 文 投稿 ・ 口頭 発 表 ( 他 1 件 発表 予 定 )

活 動 内容 装着 指以 外の指 動作 認識 ◎ジェスチャーパターンの増加 ◎追加デバイスを必要としない • 基礎評価 (各 10 0データ) , 接触面: 皮膚 ⚬ タップ : 85 % ⚬ スワイプ : 98 % ⚬ マルチタッチ : 7 9% ⚬ ピンチイン : 87 % ⚬ ピンチアウト : 87 % ⚬ 非接触状態 : 98 % デバイス非装着指のセンシングもできそう！

お わ りに 福岡 未踏 でSA W- Ri ng が目 指す もの 既存のスマートリングはデータ取得が主流。 もしくはプッシュやタッチとジェスチャを組み合わせた入力方式。 表面弾性波センシングを活用した テクスチャ×ジェスチャによるシームレスで直感的な操作方式の実現