| Project/Area Number |
21H04542
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Medium-sized Section 20:Mechanical dynamics, robotics, and related fields
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
Konyo Masashi 東北大学, 情報科学研究科, 准教授 (20400301)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐瀬 一弥 東北学院大学, 工学部, 准教授 (20805220)
永野 光 神戸大学, 工学研究科, 助教 (70758127)
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| Project Period (FY) |
2021-04-05 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥42,380,000 (Direct Cost: ¥32,600,000、Indirect Cost: ¥9,780,000)
Fiscal Year 2023: ¥11,830,000 (Direct Cost: ¥9,100,000、Indirect Cost: ¥2,730,000)
Fiscal Year 2022: ¥13,130,000 (Direct Cost: ¥10,100,000、Indirect Cost: ¥3,030,000)
Fiscal Year 2021: ¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000)
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| Keywords | 触覚ディスプレイ / 皮膚感覚 / マニピュレーション / 実時間シミュレーション / 多指力覚提示 |
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| Outline of Research at the Start |
ヒトの手による器用な把持・操りにおいて，皮膚感覚がどのように情報処理され，運動制御に利用されているかを理解することは，器用なロボットハンドの実現や，リモート操作のための感覚フィードバック技術などに重要な知見を与える．本研究では，指と対象物との接触を実時間で高速にシミュレーションし，世界最高水準の分布触覚提示技術と多指力覚提示装置の統合により触覚を再現する触覚サイバー・フィジカル・システムを構築して，ヒトの把持・操り戦略を実証論的に調査する．これにより，関連する学術分野に触覚利用の新しい指針を示す．
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| Outline of Final Research Achievements |
The aim of this study is to establish a tactile cyber-physical system (CPS) that simulates contact between the fingers and an object at high speed in real time, reproducing cutaneous sensation with a distributed tactile display. Additionally, it seeks to empirically investigate human grasping and manipulation strategies. To establish the fundamental technologies, we have developed: 1) a world-class distributed tactile display technology with 32 channels at the fingertips using suction stimulation; 2) real-time, high-speed finite element simulation technologies for flexible objects, multiple contacts, and friction; and 3) a multi-finger manipulation environment that can independently present skin sensations and force sensations. In the experiment, a similar trend to that of real manipulation was confirmed, suggesting that the distributed tactile perception of the contact surface is involved in the perception of conformity during grasping.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
触覚サイバー・フィジカル・システムを実現し，分布触覚ディスプレイ，高速変形シミュレーション，複数指に適用可能な多自由度の力覚提示装置などの要素技術を確立した．触覚CPSの実現は，従来，直接観察が困難であったヒトの把持操り運動に伴う皮膚変形と接触面の触覚状容器の活動，および対象物との力学的拘束状態を可視化したり，感覚刺激の条件に直接介入することが可能となる．このような触覚CPS技術は，製品の形状による操作性の評価や，ロボットやVRのリモート操作の支援など，様々な応用技術への発展も期待される．
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