Study on constancy of tactile texture perception by using multi-dimensional tactile texture display
| Project/Area Number |
20H04263
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 61050:Intelligent robotics-related
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University (2021-2023)
Nagoya University (2020) |
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Principal Investigator |
岡本 正吾 東京都立大学, システムデザイン研究科, 准教授 (10579064)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥11,960,000 (Direct Cost: ¥9,200,000、Indirect Cost: ¥2,760,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2020: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
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| Keywords | 触感ディスプレイ / 質感 / 振動触刺激 / 摩擦 / 触感 / 粗さ / 振動 / 静電気 / 静電摩擦刺激 / ハプティクス / 触覚 |
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| Outline of Research at the Start |
触れることによって素材の種類が判別できる原理（素材触知覚の恒常性）は全く謎である．本研究は，触感ディスプレイによって自在に統制される触覚刺激群を用いて，この原理に関する仮説を検証する．仮説は，知覚次元（表面粗さ，摩擦などの知覚）間の刺激強度の共分散を活用して素材の識別が行われている，というものであり，迅速かつ堅牢な素材識別が実現する理由を説明し得る．仮説検証には，申請者らのグループのみが開発している粗さと摩擦刺激を提示可能な表面触感ディスプレイを用いる．この触感ディスプレイは，産業への貢献も高い．表面触感ディスプレイはタッチパネルとの相性に優れ，その高度化の影響範囲は広い．
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまでに開発した触感ディスプレイで，グレーティング・スケールよりも複雑なテクスチャを提示可能にするため，触感提示アルゴリズムを改良した．指がテクスチャ表面に触れるときに生じる現象をコンタクトメカニクスおよびトライボロジー分野の知見によってモデル化した．このモデルによって，指の運動（触察運動）と摩擦刺激が物理的に矛盾しないようなモデルを構築した．具体的には，指の加重および速度に応じて，指と仮想素材の間の摩擦係数が変化するような物理モデルを使用した．モデル構築のためのデータ計測には，従来からわれわれが用いてきた接触力計測装置を活用した．このような物理モデルを用いても，微細なテクスチャによって発生する指とテクスチャ界面の現象をモデル化することは困難である．そこで，不足分を統計モデルによって補った．この統計モデルは，触刺激の周波数特性をモデル化することを狙っており，先の物理モデルと併用することで，テクスチャの提示能力を向上させようというものである．
以上のモデルによって，皮・綿・木材・デニムの４素材をモデル化し，参加者実験によって仮想素材がどの程度同定されるかを調査した．実験の結果，7割から8割程度の正解率となった．これは，摩擦の物理モデルのみを用いた場合の4割から7割程度の正解率を優に上回った．以上の結果は，IEEE Trans. on Haptics に採択・出版された．同誌は，ハプティクス分野の最有力雑誌である．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
２次元触感ディスプレイの開発から，その有効性の実証までを過去３年間で順調に成し遂げてきた．１-２年目は，ディスプレイの開発および，それを用いてグレーティング・スケール（規則的な粗さ試料）を提示すると，従来の１次元触感ディスプレイよりも優れた，リアリズムが得られることを実証した．2022年度（３年目）は，２次元のうち，静電摩擦刺激のみを用いたより高度なアルゴリズムによって，複雑な素材を提示する方法を開発することができた．以上の進捗は概ね計画とおりである．
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度は，２次元触感ディスプレイを用いて複雑な素材（デニム，木材など）を提示する方法を開発し，その効果検証を行うことに取り組む．これは，当初の計画を超えた課題である．当初の計画は，２次元触感ディスプレイの開発と実験による有用性の実証であり，これらは既に成し遂げている．２次元触感ディスプレイを用いた，素材の触感提示には，統計モデルもしくはデータ駆動型モデルを採用する．ヒトの指が素材を擦るときに発生する接触力の法線成分と接線成分とその両者の関係を統計モデルで表現し，触感ディスプレイによって提示する．手法の開発と実装が成功すれば，参加者実験によって効果検証をすすめる．
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Report
(3 results)
Research Products
(17 results)
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[Book] 化粧の力の未来2022
Author(s)
資生堂みらい開発研究所
Total Pages
208
Publisher
フレグランスジャーナル社
ISBN
9784894793170
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