Tablet Cutting Board: Knife-control Support System with Tablet and Internal Sensor for Cookery Beginners, and Assessment of Learning Effects on Food Cutting

包丁で食材を均等かつ素早く切ることは調理初心者には難しい．本研究では，タブレット端末および慣性センサを用いた包丁さばき学習支援システム「タブレットまな板」を提案する．タブレットまな板では，調理初心者が食材を均等な幅かつ垂直に切ることを目標とした．タブレットまな板の機能として，食材を切る際のガイド線の表示機能を持つ．また，タッチパネルのタッチ機能を応用して包丁の刃先がタブレットに接触した箇所を検出し，切った食材の幅が適切かどうかをリアルタイムに認識しフィードバックする機能を実装した．さらに，包丁に慣性センサを取り付け，加速度データから包丁の傾きを推定し，適切な角度で切れているかどうかをフィードバックする機能を実装した．タブレットまな板のプロトタイプシステムを実装し，食材を切った場合における食材の幅の認識精度や，傾き検出の認識精度を計測した．プロトタイプシステムは平均0.5mmの誤差で食材の幅を推定でき，平均0.5°の誤差で包丁の傾きを推定できることが明らかになった．さらに，包丁さばきの学習支援に関する有用性を検証するためにユーザスタディを実施した．プロトタイプシステムの主要な機能であるリアルタイムフィードバックを利用しない群を比較対象とした．実験結果より，リアルタイムフィードバックを利用しなかった群よりもリアルタイムフィードバックを利用した群の方が食材の幅を指定された幅で切れており，リアルタイムフィードバック機能の有用性が示唆された．

It is difficult for novice cooks to cut food evenly and quickly with a knife. In this study, we propose a learning support system for kitchen knife skills using a tablet terminal and an inertial sensor. The system aims to help novice cooks cut food evenly and vertically. The system has a function to display guide lines for cutting food, and a function to detect the movement of the knife using a touch panel and provide real-time recognition and feedback on whether the width of the cut food is appropriate or not. In addition, an inertial sensor was attached to the knife to estimate the tilt of the knife based on acceleration data, and a function was implemented to provide feedback on whether the knife is cutting at an appropriate angle or not. A prototype system was implemented, and the accuracy of estimating the width of the food and the accuracy of tilt detection were measured when the prototype system was used to cut the food. It was found that the prototype system was able to estimate the width of the food with an average error of 0.5mm and the tilt of the knife with an average error of 0.5°. A group without real-time feedback, a key feature of the prototype system, was used for comparison. The experimental results showed that the group with real-time feedback was able to cut the food at the specified width, and there was a significant difference in the appropriateness of the width of the food compared to the group without real-time feedback.