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Study on muscle kinesthetic sense mechanism in fast hand motion and force feedback technique for augmented reality

Research Project

Project/Area Number 19K12185
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 61060:Kansei informatics-related
Research InstitutionNagasaki University

Principal Investigator

TANAKA YOSHIYUKI  長崎大学, 工学研究科, 准教授 (40336920)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Keywords筋運動感覚 / 仮想現実空間 / 反力負荷パターン / インパクト感 / 筋感覚 / 操縦速度 / 反力負荷 / 生体運動制御メカニズム / 人間機械系 / 拡張現実空間
Outline of Research at the Start

筋感覚は抵抗覚と位置覚を含み,骨格筋に備わる固有受容器が把握する筋群の運動情報を基にする知覚能力である.しかしながら,その特性は,比較的ゆっくりとした動作時に限定して測定評価されている.そこで本研究では,筋感覚能力が動作速度に対してどのように影響されるかを測定・解明することを大きな目的とする.そしてさらに,その測定結果を数理モデル化した上で,拡張現実空間において違和感を生じないための反力負荷提示技術の開発を行う.

Outline of Final Research Achievements

A passive-type control devise is developed using Mechatronic technology with a VR system to investigate muscle kinesthetic sense properties in manual operations by fast hand motion, such as a virtual hitting-ball task. A human operator wears a VR-HMD and maneuvers the shifting lever of the passive-type control devise, so that he can hit a ball with the racket in the VR space. He/she receives an impact force at the time of ball-hitting. Operational experiments were then carried out to investigate the relationship between the reaction force patterns designed for ball-impact and the subjective evaluations according to the ball-impact forces. A set of experimental results demonstrated that the onset time of reaction force is more important for providing a natural ball-impact force in the hitting-ball task by fast hand motion.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

速度を高めた操縦動作によるボール・インパクト感の知覚作業では,反力負荷の継続時間の変化よりもタイミングの変化に対して,敏感に反応することを明らかにすることができた.このことを踏まえて,反力負荷に対する知覚能力の測定・検査や,VRを活用した上肢運動リハビリテーションにおける反力負荷のアレンジに役立つと考える.そしてまた,自動車ステアリングによる運転ドライバー支援システムの設計・評価にも展開できるものと考える.

Report

(4 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2021 2020 2019 Other

All Presentation (11 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results) Remarks (2 results)

  • [Presentation] 仮想空間におけるボール・ヒッティング時のインパクト感提示システム2021

    • Author(s)
      山本 健登,田中 良幸
    • Organizer
      第22回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 拡張現実感を組み込んだ身体可操作生スコープ2021

    • Author(s)
      成清 舜也,田中 良幸,青山 忠義,塩川 満久
    • Organizer
      第22回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 車両間通信によるリアルタイム道路情報モニターを用いた運転支援システム2021

    • Author(s)
      時見 一声,田中 良幸
    • Organizer
      第22回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] IMU 式Mocap デバイスを用いた身体可操作性スコープの開発2021

    • Author(s)
      沈 明秀,成清 舜也,田中 良幸,青山 忠義,塩川 満久
    • Organizer
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス 講演会 2021
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Scope of Human Manipulability Sharing with VR Device and EMG Sensor for Online Motion Analysis2021

    • Author(s)
      S. Narukiyo, Y. Tanaka, T. Aoyama, and M. Shiokawa
    • Organizer
      2021 IEEE/SICE International Symposium on System Integrations
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Analysis and Modeling of Human Force Perception Properties during the Operation of a Driving Interface System Using Limbs2020

    • Author(s)
      Y. Tanaka, and H. Shimoyama
    • Organizer
      2020 IEEE International Conference on Systems, Man, and Cybernetics
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] VR システムを用いた身体可操作性スコープによる動作解析2020

    • Author(s)
      成清 舜也,前田 真太郎,田中 良幸,青山 忠義,塩川 満久
    • Organizer
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会 2020
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] Analysis of Cooperative Motions in a Ball-Manipulation Task toward Robot-Aided Rehabilitation for the Upper Extremity2019

    • Author(s)
      Yoshiyuki Tanaka, Shota Wada
    • Organizer
      2019 IEEE International Conference on Cyborg and Bionic Systems
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] VRシステムを用いた身体可操作性スコープの開発2019

    • Author(s)
      田中 良幸,青山 忠義,塩川 満久
    • Organizer
      日本機械学会・ロボメカ部門学術講演会2019
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 自動車運転における手足の反力知覚特性の測定解析と数理モデル化2019

    • Author(s)
      田中 良幸,下山英晃
    • Organizer
      計測自動制御学会・システム情報部門学術講演会2019
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 身体可操作性スコープの開発と応用2019

    • Author(s)
      田中 良幸,成清 舜也,前田 真太郎,青山 忠義,塩川 満久
    • Organizer
      計測自動制御学会・システム情報部門学術講演会2019
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Remarks] 長崎大学大学院工学研究科 田中研究室

    • URL

      http://hms.mech.nagasaki-u.ac.jp/

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Remarks] 長崎大学大学院工学研究科 田中研究室

    • URL

      http://hms.mech.nagasaki-u.ac.jp

    • Related Report
      2020 Research-status Report 2019 Research-status Report

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Published: 2019-04-18   Modified: 2023-01-30  

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