スタンフォード大学のエンジニアたちは、視覚障害者が自立して安全に移動するのを助けるために使われる標準的な白杖の改良に取り組んでいます。今週発表された新たな研究によると、「拡張杖」と名付けられたこの設計は、晴眼者と視覚障害者の両方の歩行速度と移動能力を向上させることが示唆されました。科学者たちは、このオープンソースの設計により、この技術が最終的に視覚障害者コミュニティに普及しやすくなると述べています。
視覚障害者や全盲の人々の中には、何世紀にもわたって歩行補助用の杖を使用してきた人もいます。しかし、白杖（白は他人に最も認識されやすいように設計されている）が視覚補助の代名詞となったのは20世紀初頭になってからのことです。この長い歴史にもかかわらず、白杖を使用しているのは、資格のある人のわずか8%に過ぎません。杖は、使用に必要な徹底的な訓練を受けた後でも、歩行中の障害物検知に完璧な解決策とは言えません。盲導犬など、他の移動手段の方が適している場合もあります。
スタンフォード大学でロボット工学の博士課程に在籍するパトリック・スレイド氏は、外骨格や義肢を用いた移動能力の向上に取り組んできました。しかし、スタンフォード大学のインテリジェントシステム研究所に在籍中、自律走行車の改良における新たな開発について学び始めました。そこで、この研究成果の一部を、従来の杖の改良に応用し、より多様な環境で使いやすくすることはできないかと考えるようになりました。
「視覚障害者コミュニティの課題は研究文献に詳しく記載されていますが、彼らの移動方法や好ましい解決策は、視力障害の程度、体力、収入、近隣地域の位置や歩きやすさなど、多くの要因によって異なります」とスレイド氏はギズモードへのメールで語った。
Science Robotics誌に掲載された新しい研究で説明されている「拡張杖」は、一般的な白杖とは2つの大きな違いがあります。根元付近には、カメラを含む様々なセンサーを搭載したデバイスがあり、GPSやLIDARデータ（LIDARは反射レーザー光を用いて他の物体までの距離を推定する）など、周囲の環境情報を収集します。杖の根元には、歩行速度に合わせて調整できる設定と、必要に応じて左右にハンドルを切るように促す触覚フィードバックを備えた全方向ホイールが付いています（ゲームの操作に合わせて振動するビデオゲームのコントローラーに見られるのと同じ基本概念です）。理論上、このデバイスは前方の潜在的な障害物を検知し、見知らぬ場所での移動を支援するはずです。
スレイド氏と彼のチームは、杖の性能をテストするため、視覚障害者と健常者（合計24名）に、屋内と屋外の両方の環境で一連のナビゲーション課題に取り組んでもらいました。健常者は杖の使用経験が初めてでしたが、視覚障害者は少なくとも数年の経験があり、全員が事前に目隠しをしました。これらのテストでは、拡張杖が白杖よりも優れた性能を示したようです。
「実験結果から、視覚に障害のある人は、屋内外の様々な作業において、通常の杖と比較して、拡張杖を使用した方がより速く歩くことを選択することが分かりました。これは、私たちのデバイスが移動に一定のメリットをもたらすことを意味します」とスレイド氏は述べています。「さらに、私たちのデバイスが通常の杖では提供できない支援を提供できることを示す実験も行いました（例えば、ショッピングモールのコーヒーショップに行くといった屋内環境において、特定の部屋や物体への誘導など）。」
過去にも、いわゆるスマート杖の開発が試みられてきました。しかし、普及の大きな障害の一つは価格でした。中には1,000ドルを超えるデバイスもあり、一般的な杖は20ドル程度で購入できるのに対し、スマート杖は1000ドルを超えるものもあります。また、一部の研究者は、開発段階において視覚障害のある杖利用者の協力が得られていないことを批判しており、その結果、実際には多くの付加価値を生み出せないデバイスが開発される可能性があると指摘しています。
スレイド氏によると、彼のチームの杖は視覚障害者の協力を得て共同設計され、スマート杖に何を求めるかについてのフィードバックを得たという。彼は、単一のデザインがすべての人のニーズを満たすことは難しいだろうが、可能な限り多くのニーズを網羅しようと努力したと指摘した。
「視覚障害のある参加者は平均20年間白杖の使用経験がありましたが、わずか5分のトレーニングで私たちのデバイスを使ってより速い歩行速度を自ら選択したという結果に驚きました。これは、私たちの触覚フィードバック手法が正確であり、環境に関する情報をユーザーに伝えることで、ユーザーの自信を高め、より速く歩行できるようになる可能性を示唆しています」とスレイド氏は指摘しました。
チームは設計図をオープンソースのデータベースにアップロードしました。これにより、他の開発者が改良を重ねることができるようになります。さらに時間とリソースを確保できれば、すでにいくつかの改良点を特定しています。特に、将来の杖のバージョンでは軽量化を目指しています。
「私たちのデバイスは、他の研究用デバイスに比べて比較的安価（400ドル）、オープンソース、そして軽量（約2ポンド）ですが、製品化するには確かに改良の余地があります。例えば、フォローアップアンケートでは、参加者全員がプロトタイプの重さについてコメントしていました」と彼は述べた。「このデバイスを本当に使いやすく親しみやすいものにするための技術とソフトウェアは既に揃っていると思います。あとは、追加の製品開発とユーザーテストを行うだけです。」
同氏はさらに、将来的にはスマートフォンとホイールアタッチメントのようなシンプルなものだけでこの装置が作動する可能性があり、ユーザーは既存の杖に簡単に追加したり、不要になったら取り外したりできるようになるだろうと付け加えた。
