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フレネル領域超音波ビームによる浮遊物体運動制御に関する研究

Research Project

Project/Area Number 18J13314
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Intelligent robotics
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

古本 拓朗  東京大学, 新領域創成科学研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2018-04-25 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2019: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2018: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Keywords非接触3次元マニピュレーション / 空中超音波 / 空中インターフェース
Outline of Annual Research Achievements

令和1年度は以下3項目の研究を行った.
1)球体制御における力学モデルの定式化:前年度の研究では直径20 cm球を対象としていたが,様々な直径の球体に対応するために,空中超音波フェイズドアレイが生成する超音波が球体に与える力の数理モデルを定式化した.現在,直径10 cm, 20 cm, 25 cmの球体が制御できることを確認している.本成果は,より多彩な空中インターフェースや超音波駆動型空中ロボットを実現する点でも重要である.
2)空中インターフェースシステムの開発:前年度に開発した空中ディスプレイシステム・遭遇型接触感提示システムを発展させた空中インターフェースシステムの開発を行った.前年度と比較して,移動速度の高速化・片手で掴むなどのインタラクションの追加・立体映像の表示機能追加が行われ,より多彩な3次元拡張現実コンテンツの提示が可能となった.
3)平面・立方体の制御:より多様な形状をもつ物体の3次元位置・姿勢制御に向けて,平面および立方体の姿勢制御に取り組んだ.カメラや深度センサを用いて平面や立方体の向きを計測し,向きに応じて空中超音波フェイズドアレイを用いて音場を生成するアルゴリズムを開発した.その結果,並進運動を誘起することなく1軸まわりの回転を制御することに成功した.これは,空中超音波を用いて超音波波長よりも十分大きな物体の方向を制御した最初の例である.本成果を空中インターフェースシステムや超音波駆動型空中ロボットに応用すれば,カメラやディスプレイ等のペイロードを特定の方向に指向させることができる.

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • Research Products

    (7 results)

All 2019 2018

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results)

  • [Journal Article] Three-Dimensional Manipulation of a Spherical Object Using Ultrasound Plane Waves2019

    • Author(s)
      Furumoto Takuro、Hasegawa Keisuke、Makino Yasutoshi、Shinoda Hiroyuki
    • Journal Title

      IEEE Robotics and Automation Letters

      Volume: 4 Issue: 1 Pages: 81-88

    • DOI

      10.1109/lra.2018.2880330

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 空中超音波による浮遊平面の方向制御2019

    • Author(s)
      笠井 匠, 古本 拓朗, 藤原 正浩, 牧野 泰才, 篠田 裕之
    • Organizer
      第24回バーチャルリアリティ学会大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Three-dimensional Interaction Technique Using an Acoustically Manipulated Balloon2019

    • Author(s)
      Takuro Furumoto, Takaaki Kamigaki, Mitsuru Ito, Masahiro Fujiwara, Yasutoshi Makino, and Hiroyuki Shinoda
    • Organizer
      SA ’19 Emerging Technologies
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] BaLuna: Floating Balloon Screen Manipulated Using Ultrasound2019

    • Author(s)
      Takuro Furumoto、Masahiro Fujiwara、Yasutoshi Makino、Hiroyuki Shinoda
    • Organizer
      the 26th IEEE Conference on Virtual Reality and 3D User Interfaces
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Encounter-type Haptic Feedback System Using an Acoustically Manipulated Floating Object2018

    • Author(s)
      Takuro Furumoto、Yutaro Toide、Masahiro Fujiwara、Yasutoshi Makino、Hiroyuki Shinoda
    • Organizer
      Asia Haptics 2018
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 3次元位置制御可能なバルーン型ディスプレイ2018

    • Author(s)
      古本 拓朗、牧野 泰才、篠田 裕之
    • Organizer
      第23回バーチャルリアリティ学会大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 軽量浮遊物体による遭遇型接触感提示2018

    • Author(s)
      砥出悠太郎、古本拓朗、藤原正浩、牧野 泰才、篠田 裕之
    • Organizer
      第23回バーチャルリアリティ学会大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report

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Published: 2018-05-01   Modified: 2024-03-26  

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