| Project/Area Number |
22K17936
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
|
| Allocation Type | Multi-year Fund |
|---|
| Review Section |
Basic Section 61020:Human interface and interaction-related
|
|---|
| Research Institution | Tohoku Gakuin University |
|---|
Principal Investigator |
佐瀬 一弥 東北学院大学, 工学部, 准教授 (20805220)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2026-03-31
|
| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
|
| Budget Amount *help |
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2025: ¥260,000 (Direct Cost: ¥200,000、Indirect Cost: ¥60,000)
Fiscal Year 2024: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
|
|---|
| Keywords | 触覚 / ハプティクス / バーチャルリアリティ / 機械学習 / 圧力分布 / データ駆動 / 圧力分布提示 |
|---|
| Outline of Research at the Start |
VR空間における触覚“分布”の提示は盛んに研究されているが，従来の物理モデルベースの手法では計算コストの面で課題がある．それに対し本研究では物理モデルを用いずに，事前に測定したデータのみに基づいて触覚分布を再現するデータ駆動触覚分布提示の実現を目指す．再現対象の触覚分布として，本研究では指先による弾性体接触時の圧力分布に着目する．圧力分布センサを搭載した指模型によりデータを収集し，得られたデータを学習データとして圧力分布生成モデルの作成を行う．最終的に，圧力分布ディスプレイを用いて実際にユーザに触覚提示し評価する．
|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，計測した触覚分布に基づいたデータ駆動触覚分布レンダリングを実現することを目的としている．
2023年度は前年度に取り組んだ圧力分布のデータ収集についての改善、および、研究実施計画に基づき圧力分布生成モデル開発に取り組んだ。
圧力分布のデータ収集については、ロボットのエンドエフェクタに装着する指模型を柔軟素材で作成し、ヒト指と圧力分布が類似する剛性となるように成型した。指模型の軟組織部分の材質は均質なウレタンゲル、内部の骨はレジン、爪は樹脂製の付爪を接着して作成した。また、ヒト指計算モデル（有限要素モデル）については、指の解剖学的構造（表皮・真皮・爪・皮下組織）を模擬したモデルを作成した。これらについては、3Dスキャナにより個人別の外形を取得し作成した。模型および計算モデルから得られた結果において、変位に対する反力（剛性）についてはある程度の精度で再現したものの、接触面積や圧力分布は実際のヒト指が生じさせるものと比べ、依然として差異が大きかった。原因は材料特性や指内部構造の相違にあると考えており、今後さらに詳細に調査する。
圧力分布生成モデルの開発においては、ヒト指平板押し付け実験で得られた圧力分布データを用い、押しつけ変位（1次元）に対する圧力分布（15x16=240次元）を推測するモデルの作成に取り組んだ。本年度は最初のステップとして最近傍探索、および、線形補間に基づく手法を検討し、オフライン環境下において基礎的検討を行った。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
2023年度は主に圧力分布生成モデル開発に取り組む予定であった。しかしながら、前年度に続き、圧力分布測定装置の改善およびデータ収集に作業が割かれ、生成モデル開発についてはあまり取り組むことができず、簡単な原理確認にとどまった。当初予定していた、圧力分布の基底関数の重ね合わせによる表現や、より高度な機械学習の利用、高速計算のための実装まで行うことはできなかった。そのため、「やや遅れている」と評価した。
|
| Strategy for Future Research Activity |
2024年度からは「入力次元の拡張」と「触覚提示とユーザ評価」を進めていく予定であったが、進捗状況を考慮し、まずは入力が1次元における圧力分布生成モデルの開発を確実に行いたい。その後、入力次元の拡張を進める。触覚提示とユーザ評価については、当初の予定通り実験準備を進め、入力次元が1次元であっても最低限の実験を行えるようにする。
|
