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静電触力覚技術を応用した画面上でのマルチタッチ複合触感提示

Research Project

Project/Area Number 14J09272
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Human interface and interaction
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

中村 琢  東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2014-04-25 – 2017-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2016)
Budget Amount *help
¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000)
Fiscal Year 2016: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2015: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2014: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywords力覚提示 / 静電吸着 / サーフェスハプティクス / 硬軟感提示 / 無線給電 / ビルトインセンサ / パッシブ型力覚提示 / テーブルトップインタラクション / 触力覚提示 / パッシブハプティクス
Outline of Annual Research Achievements

本研究では静電吸着を活用した画面上でのマルチユーザ力覚提示システムの研究開発を行ってきた.本年度は,昨年度からの提案システムの設計論をまとめるとともに,提案システムの無線給電化や,静電吸着のモデル化(現在,論文誌に投稿中)に取り組んだ.これらの成果により,静電吸着を用いた触力覚提示の制御手法を確立した.以下,概要を述べる.
【硬軟感提示機能の設計論】昨年度まで,水平方向なぞり動作に対する反力提示に加え,可変機構と静電吸着ブレーキによる,垂直方向押込み動作に対する硬軟感提示を実現した.本年度は,機構の寸法と静電吸着ブレーキのプロファイルによる機構挙動を定式化し,他の硬軟感提示システムに比べ大幅に小型な機構で,可変の硬軟感を提示可能であることを示した.
【ビルトインセンサを用いた提示力制御】前年度まで検討してきた,表面型静電容量式センシング技術を援用した,本力覚提示システムに統合可能なビルトインセンサとこれを用いた提示力制御について,本年度は設計論を構築し,センサ性能が力覚提示に与える影響を明らかにした.静電吸着を用いたシステムでおそらく初めて吸着力の動的応答の制御を実現した.
【無線給電化】現システムは,画面上の提示子に静電吸着を制御する電圧印加のための給電線が付属する.この給電線を廃した,より操作性の高いシステムの実現が望まれる.本年度は,LC共振を用いた無線給電システムを検討した.共振による大電流から力覚提示の実現には至らなかったが,静電吸着のためのユニークな無線給電システムを提案した.
【静電吸着のモデル化】静電吸着を用いた触力覚提示技術においては,直流電圧印加時の挙動が不安定であることが知られている.本研究では,その挙動を説明可能なモデルを提案し,直流でも逆モデルとビルトインセンサを用いて提示力の動的応答制御が可能であることを示し,静電吸着の制御に広く有用な知見を得た.

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • 2014 Annual Research Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2016 2015 2014

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (10 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results)

  • [Journal Article] A Multi-User Surface Viuso-Haptic Display Using Electrostatic Friction Modulation and Capacitive-type Position Sensing2016

    • Author(s)
      Taku Nakamura, Akio Yamamoto
    • Journal Title

      IEEE Transactions on Haptics

      Volume: 9 Issue: 3 Pages: 311-322

    • DOI

      10.1109/toh.2016.2556660

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Interaction force estimation on a built-in position sensor for an electrostatic visuo-haptic display2016

    • Author(s)
      Taku Nakamura, Akio Yamamoto
    • Journal Title

      ROBOMECH Journal

      Volume: 3 Issue: 1 Pages: 1-11

    • DOI

      10.1186/s40648-016-0050-6

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] 静電力覚提示のためのLC 共振を用いた無線給電の試み2016

    • Author(s)
      中村琢,山本晃生
    • Organizer
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2016
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜,神奈川県横浜市
    • Year and Date
      2016-06-09
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Extension of an Electrostatic Visuo-Haptic Display to Provide Softness Sensation2016

    • Author(s)
      Taku Nakamura, Akio Yamamoto
    • Organizer
      IEEE Haptics Symposium 2016
    • Place of Presentation
      Philadelphia, USA
    • Year and Date
      2016-04-09
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Extension of Electrostatic Visuo-Haptic Display to Provide Softness Sensation2016

    • Author(s)
      Taku Nakamura, Akio Yamamoto
    • Organizer
      IEEE Haptics Symposium 2016
    • Place of Presentation
      Philadelphia, USA
    • Year and Date
      2016-04-09
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 静電吸着を活用した画面上触力覚提示 ―硬軟感提示機能の付与―2015

    • Author(s)
      中村 琢,山本 晃生
    • Organizer
      第16回システムインテグレーション部門講演会
    • Place of Presentation
      名古屋国際会議場,愛知県名古屋市
    • Year and Date
      2015-12-16
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 静電力覚提示システムにおける複数提示子の振動搬送に関する検討2015

    • Author(s)
      除 力,中村 琢,山本 晃生
    • Organizer
      第16回システムインテグレーション部門講演会
    • Place of Presentation
      名古屋国際会議場,愛知県名古屋市
    • Year and Date
      2015-12-16
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Simultaneous Measurement of Position and Interaction Force on a Multi-user Electrostatic Visuo-Haptic Display2015

    • Author(s)
      Taku Nakamura, Akio Yamamoto
    • Organizer
      IEEE World Haptics Conference 2015
    • Place of Presentation
      Chicago, USA
    • Year and Date
      2015-06-23
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 静電力覚提示のためのビルトイン静電容量式センサを用いた位置・荷重の同時検出の検討2015

    • Author(s)
      中村琢
    • Organizer
      精密工学会2015年度春季大会
    • Place of Presentation
      東洋大学,東京都
    • Year and Date
      2015-03-17 – 2015-03-19
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 静電吸着を活用した小型硬軟感提示装置の検討2015

    • Author(s)
      北澤俊樹
    • Organizer
      精密工学会2015年度春季大会
    • Place of Presentation
      東洋大学,東京都
    • Year and Date
      2015-03-17 – 2015-03-19
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Built-in Capacitive Position Sensing for Multi-user Electrostatic Visuo-haptic Display2014

    • Author(s)
      Taku Nakamura
    • Organizer
      Asia Haptics 2014
    • Place of Presentation
      つくば国際会議場,茨城県
    • Year and Date
      2014-11-18 – 2014-11-20
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 画面上での静電力覚提示のためのビルトイン静電容量式位置検出システムの検討2014

    • Author(s)
      中村琢
    • Organizer
      第19回日本バーチャルリアリティ学会大会
    • Place of Presentation
      名古屋大学,愛知県
    • Year and Date
      2014-09-17 – 2014-09-19
    • Related Report
      2014 Annual Research Report

URL: 

Published: 2015-01-22   Modified: 2024-03-26  

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