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Construction of spatiotemporally high-resolution tactile display based on simultaneous measurement of skin deformation and skin vibration

Research Project

Project/Area Number 20K04398
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 20020:Robotics and intelligent system-related
Research InstitutionKobe University

Principal Investigator

Nagano Hikaru  神戸大学, 工学研究科, 助教 (70758127)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Keywordsハプティクス / 触覚ディスプレイ / 触覚センサ / 遠隔操縦 / 振動触覚ディスプレイ / 皮膚変形 / 皮膚振動
Outline of Research at the Start

本課題では,皮膚変形・皮膚振動の同時計測に基づく時間・空間的に高解像度な装着型触覚ディスプレイの構築を目的とする.
なぞりや滑りに伴って発生する皮膚変形(高空間・低時間解像度)と皮膚振動(低空間・高時間解像度)は知覚において相補的に利用される情報であり,それらを同時に再現可能な触覚ディスプレイを目指し,(1)皮膚変形と皮膚振動の同時計測とモデル化,(2)吸引圧刺激(皮膚変形)と高周波振動刺激(皮膚振動)の協調提示ディスプレイおよび手法の創造,を達成する.
また,(3)協調提示が作業・動作の安定性(力・位置追従精度など)に及ぼす影響の実証評価,への展開を目指す.

Outline of Final Research Achievements

This project focused on the combined contribution of cutaneous and kinesthetic sensation to human tactile perception, and developed a method to reproduce tactile sensation using the findings based on simultaneously measurement of multiple information.
We constructed a system that can simultaneously measure the high-frequency skin vibration, tangential and normal forces, velocity when tracing a material, and modeled the relationship between the features extracted from the measured values.
We also developed a system that can transmit vibration tactile sensation as cutaneous information and force as kinesthetic information in a composite manner, and conducted evaluation experiments using the system. As a result, it was shown that the combination of appropriate motion and presentation information is important for the transmission of various tactile sensations.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

時空間的に高解像度な触覚ディスプレイは,高い臨場感を有するVRシステム,手術・触診シミュレータ,高度な遠隔操縦支援システムなどに貢献し得る重要な要素である.
触覚は複数の感覚(深部感覚と皮膚感覚)の統合によって知覚される複雑な感覚であり,本研究の成果は,深部感覚と皮膚感覚を複合的に再現する手法を構築することで高い臨場感を達成するというエンジニアリング的な貢献を有するとともに,触覚がどのように統合されて知覚されるのかという人の知覚メカニズム解明に利用するというサイエンス的な貢献を有する成果である.

Report

(4 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2023 2022 2021 2020

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (11 results)

  • [Journal Article] Effective haptic feedback type for robot-mediated material discrimination depending on target properties2023

    • Author(s)
      Takahashi Minami、Nagano Hikaru、Tazaki Yuichi、Yokokohji Yasuyoshi
    • Journal Title

      Frontiers in Virtual Reality

      Volume: 4 Pages: 1070739-1070739

    • DOI

      10.3389/frvir.2023.1070739

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Extended phantom sensation: vibrotactile-based movement sensation in the area outside the inter-stimulus2020

    • Author(s)
      Tawa Syunsuke、Nagano Hikaru、Tazaki Yuichi、Yokokohji Yasuyoshi
    • Journal Title

      Advanced Robotics

      Volume: 35 Issue: 5 Pages: 268-280

    • DOI

      10.1080/01691864.2020.1854114

    • NAID

      120007006636

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Kang Junhui, 永野 光, 佐瀬 一弥, 昆陽 雅司, 田崎 勇一, 横小路 泰義2022

    • Author(s)
      指先への6自由度力覚提示のための冗長な受動関節を有するパラレルリンク機構の検討
    • Organizer
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2022
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 知覚強度に基づくキャリブレーションが多点振動刺激による二次元位置情報提示に及ぼす影響の調査2022

    • Author(s)
      神田 大河, 永野 光, 田崎 勇一, 横小路 泰義
    • Organizer
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2022
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 頭部と腰部への多点振動刺激による三次元空間での位置情報提示2022

    • Author(s)
      田和 隼輔, 永野 光, 田崎 勇一, 横小路 泰義
    • Organizer
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2022
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 実素材の巻取・巻出によって多数の素材の材質感を提示可能な触覚ディスプレイの試作2022

    • Author(s)
      前薗 克哉, 永野 光, 田崎 勇一, 横小路 泰義
    • Organizer
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2022
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 遠隔操縦ロボットのための力覚および振動触覚フィードバックシステムの構築と評価2022

    • Author(s)
      高橋 南海, 永野 光, 田崎 勇一, 横小路 泰義
    • Organizer
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2022
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 事前動作との類似性に基づき推定した目標軌道への力覚的追従支援2021

    • Author(s)
      西野智貴, 永野光, 田崎勇一, 横小路泰義
    • 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 Research-status Report
  • [Presentation] 摩擦感提示に向けた指先皮膚振動の計測と分析2021

    • Author(s)
      前薗克哉, 永野光, 田崎勇一, 横小路泰義
    • Organizer
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2021
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      2021 Research-status Report
  • [Presentation] ベルト型振動子アレイを用いた複数物体の位置情報提示-同時に知覚可能な物体数の調査-2021

    • Author(s)
      神田大河, 永野光, 田崎勇一, 横小路泰義
    • Organizer
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2021
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      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 広範囲での物体移動感を提示するためのファントムセンセーションの拡張2021

    • Author(s)
      田和隼輔, 永野光, 田崎勇一, 横小路泰義
    • Organizer
      ロボティクス・メカトロニクス 講演会
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 6自由度パラレルリンク機構を用いた指先装着型触覚ディスプレイの設計と試作2021

    • Author(s)
      田原幹久, 永野光, 田崎勇一, 横小路泰義
    • Organizer
      ロボティクス・メカトロニクス 講演会
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 吸引触覚・力覚統合ディスプレイを用いた硬軟感知覚における皮膚感覚と深部感覚の寄与の調査2021

    • Author(s)
      木下祐樹, 永野光, 佐瀬一弥, 昆陽雅司, 田崎勇一, 横小路泰義
    • Organizer
      ロボティクス・メカトロニクス 講演会
    • Related Report
      2020 Research-status Report

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Published: 2020-04-28   Modified: 2024-01-30  

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