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Basic research on physical restraint immersive VR system

Research Project

Project/Area Number 21K11985
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 61020:Human interface and interaction-related
Research InstitutionHosei University

Principal Investigator

Nakamura Sousuke  法政大学, 理工学部, 教授 (20634695)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 大谷 拓也  早稲田大学, 理工学術院, 次席研究員(研究院講師) (70777987)
望月 典樹  法政大学, 理工学部, 助手 (70823756)
Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Keywordsバーチャルリアリティ / ヒューマンインタフェース / 全身没入 / 知能ロボティクス
Outline of Research at the Start

研究代表者らは,多様なバーチャル環境においてあらゆる運動を実行可能とし得る,汎用的な没入型VRシステムとして,身体を機械固定した状態における「① 運動意図の取得,② 運動のシミュレーション,③ 運動感覚の提示」の要素技術から構成される「Motion-Less VR」を提案している.本研究では,運動意図の正確な取得のための諸改良(姿勢に応じたトルク変換処理,筋電センサによる遅延の抑制・拮抗表現の導入)や各種パラメータの個人に合わせた校正(個人適合)を通して要素技術を深化させるとともに,バーチャル環境との物理的なインタラクションを通して実用化に向けた性能評価を進める.

Outline of Final Research Achievements

This research is related to “Motion-lessVR,” a body-fixed immersive VR interface, and we pursued technological development on how to solve the problem of immobilization (i.e., how to enable the perception of motion exertion and sensation similar to that of unfixed free motion). In particular, the application of posture-based torque conversion, which we have been working on to eliminate the discomfort of kinetic motion, was shown to be effective in situations where there is a discrepancy between the fixed and virtual postures, but a new problem emerged: the kinetic motion is also affected by the sensory perception, and the effect of the kinesthetic illusion diminishes with posture discrepancy. Without a dramatic improvement in the performance of the kinesthetic illusion or in combination with sensory numbing techniques such as cooling, it was found to be difficult to achieve sufficient motion at a certain posture.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

メタバースなどに期待が集まる昨今においても,視聴覚でのVRが主であり,リアルな運動を再現できていない.これは,多様な環境であらゆる運動を可能とする没入型VRシステムが物理的に困難であることに起因している.そこで,身体固定状態とすることで環境による制約を取り除きつつも,運動錯覚技術などで自由運動と遜色のない運動感覚を持たせることを提案システムでは志向した.各要素技術の進展次第では本システムは有用なものとなり得ることが示唆された一方で,現時点においては一部要素技術(特に運動錯覚技術など)の性能が没入型VRシステムとして十分な運動性能を発揮するには不十分である事なども判明した.

Report

(4 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • Research Products

    (14 results)

All 2023 2022 2021 Other

All Journal Article (3 results) (of which Open Access: 1 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results) Remarks (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Challenges for Immersive Virtual Reality and Initiatives in the Motion-Less VR2021

    • Author(s)
      NAKAMURA Sousuke
    • Journal Title

      Journal of Japan Society for Fuzzy Theory and Intelligent Informatics

      Volume: 33 Issue: 3 Pages: 89-96

    • DOI

      10.3156/jsoft.33.3_89

    • NAID

      130008159922

    • ISSN
      1347-7986, 1881-7203
    • Year and Date
      2021-08-15
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Open Access
  • [Journal Article] Proposal and Basic Study of “Motion-Less VR”2021

    • Author(s)
      望月 典樹、中村 壮亮
    • Journal Title

      Transactions of the Virtual Reality Society of Japan

      Volume: 26 Issue: 1 Pages: 76-85

    • DOI

      10.18974/tvrsj.26.1_76

    • NAID

      130008014117

    • ISSN
      1344-011X, 2423-9593
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Journal Article] Research on Motion-Less VR: Development and Basic Evaluation of a System That Enables 2-DoF Upper Limb Motion2021

    • Author(s)
      望月 典樹、今永 尚志、中村 壮亮
    • Journal Title

      Transactions of the Society of Instrument and Control Engineers

      Volume: 57 Issue: 9 Pages: 418-420

    • DOI

      10.9746/sicetr.57.418

    • NAID

      130008091285

    • ISSN
      0453-4654, 1883-8189
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] Research on Motion-Less VR : The Effect of Physical Parameter Personalization in Motion Control of Virtual Body2023

    • Author(s)
      N. Okamoto, N. Mochizuki, S. Nakamura
    • Organizer
      SICE Annual Conference 2023
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Motion-Less VR の研究:腱振動刺激と皮膚伸張刺激を組み合わせた運動感覚の提示に関する基礎検討2023

    • Author(s)
      三島爽真, 土井滉次郎, 生島昇, 望月典樹,中村壮亮
    • Organizer
      第24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(SI2023)
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 筋収縮時の筋紡錘神経発火モデルに基づく腱振動刺激による運動錯覚に関する基礎検討2022

    • Author(s)
      石井光, 望月典樹, 中村壮亮
    • Organizer
      第23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(SI2022)
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] Motion-Less VR の研究:バーチャル身体の運動生成におけるリアル身体の姿勢の影響2022

    • Author(s)
      田村誠一郎, 望月典樹, 岡本夏葵, 中村壮亮
    • Organizer
      LIFE2022
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] Motion-Less VR の研究:バーチャル身体の力学モデルにおけるパラメータの個人適合による運動性能改善の検討2022

    • Author(s)
      岡本夏葵, 望月典樹, 中村壮亮
    • Organizer
      LIFE2022
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 振動受容器への電気刺激による触運動時の粗さ感提示に関する基礎検討2022

    • Author(s)
      生島 昇, 井口 純志, 大谷 拓也, 望月 典樹, 中村 壮亮
    • Organizer
      ロボティクスメカトロニクス講演会2022
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] Research on Motion-Less VR: Comparative Evaluation of Surface EMG Signals Induced by Motion Intention Output under Body Immobilized and Normal Conditions2022

    • Author(s)
      N. Mochizuki, T. Imanaga, N. Okamoto, S. Nakamura
    • Organizer
      IEEE / SICE International Symposium on System Integration(SII 2022)
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Research on Motion-Less VR: Comparison of Muscle Outputs between Motion Using Developed System and Natural Motion2022

    • Author(s)
      T. Imanaga, N. Mochizuki, N. Okamoto, S. Nakamura
    • Organizer
      IEEE/SICE International Symposium on System Integration(SII 2022)
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Motion-Less VRの研究:身体固定状態での運動意図出力による筋活動に関する分析2021

    • Author(s)
      岡本 夏葵, 望月 典樹, 今永 尚志, 中村 壮亮
    • 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
  • [Remarks] リアル身体での運動を伴わない身体没入型VRインタフェース【中村壮亮研究室HPでの紹介ページ】

    • URL

      https://s-nakamura-lab.ws.hosei.ac.jp/pj-motion-less-vr.html

    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 制御装置及び制御方法2023

    • Inventor(s)
      中村壮亮、望月典樹
    • Industrial Property Rights Holder
      学校法人法政大学
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2023-101033
    • Filing Date
      2023
    • Related Report
      2023 Annual Research Report

URL: 

Published: 2021-04-28   Modified: 2025-01-30  

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