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Tactile Display Technology Utilizing Photoacoustic Effects and Vibration Propagation Control through High-Resolution Light Irradiation

Research Project

Project/Area Number 23K16918
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 61020:Human interface and interaction-related
Research InstitutionUniversity of Tsukuba

Principal Investigator

平木 剛史  筑波大学, 図書館情報メディア系, 助教 (40831326)

Project Period (FY) 2023-04-01 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2024: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Keywords触覚ディスプレイ / 熱弾性効果 / 空中触覚 / 短パルスレーザー / ソフトロボティクス / 光音響効果
Outline of Research at the Start

本研究では、高解像光照射による光音響効果を利用することで、高解像・高設計自由度な触覚ディスプレイを実現する。また、この触覚刺激提示技術を用いてヒューマンインタフェースを実装し、その有用性をユーザ実験を通じて検証することで、革新的な触覚提示技術基盤として構築する。
本研究の実現により、人の触覚受容器分布と同程度の解像度、かつ大面積での触覚刺激提示が可能なプラットフォームを確立することが期待できる。

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、高解像光照射による光音響効果を利用することで、高解像・高設計自由度な触覚ディスプレイを実現する。また、この触覚刺激提示技術を用いてヒューマンインタフェースを実装し、その有用性をユーザ実験を通じて検証することで、革新的な触覚提示技術基盤として構築する。
本年度は、プロジェクタの開発と光音響伝播の基礎的な特性について調査を実施した。具体的には、ナノ秒レーザー光を走査可能なプロジェクタシステムを開発し、これを用いて、アクリル素材に対してレーザー光を照射する実験を実施した。ここで、レーザー光のエネルギー量やパルスレートといったパラメータを変えた時の弾性媒体の振動の測定を行った結果、制御入力に応じた強度・周波数の振動が生じることを確認した。これにより、高空間解像度をもちつつ様々な周波数・強度の振動触覚刺激を空中で提示可能な技術の原理検証が実施できた。
加えて、レーザー光を用いた力覚提示技術や、触覚提示と内受容感覚の関係性に関する検討も実施した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

本研究で実現する触覚振動提示の原理検証とそれに関連する研究群について、国際会議発表3報、国内会議発表1報という成果を得ており、当初の計画以上に進展していると言える。

Strategy for Future Research Activity

光音響伝播のための構造設計についての研究について、論文発表につなげられるよう引き続き取り組んでいく。

Report

(1 results)
  • 2023 Research-status Report
  • Research Products

    (4 results)

All 2023

All Presentation (4 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results)

  • [Presentation] Laser HaPouch: A Haptic Display Utilizing Selective Activation of Laser-powered Liquid-to-gas Phase Change Actuator Arrays2023

    • Author(s)
      Kazuki Yamaura and Takefumi Hiraki
    • Organizer
      The 2023 IEEE World Haptics Conference (WHC 2023)
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Linkage between Free Exploratory Movements and Tactile Receptor Frequency Response2023

    • Author(s)
      Hiroyuki Aso, Takefumi Hiraki, Hiroki Ishizuka, and Norihisa Miki
    • Organizer
      The 2023 IEEE World Haptics Conference (WHC 2023)
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Quantitative Analysis of Relation among Finger Scanning Speed, Surface Roughness, and Properties of Tactile Receptors2023

    • Author(s)
      Hiroyuki Aso, Takefumi Hiraki, Hiroki Ishizuka, and Norihisa Miki
    • Organizer
      The 45th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC 2023)
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] レーザー光照射による熱弾性効果を用いた空中触覚提示の性能評価2023

    • Author(s)
      江口 満国, 松下 幸太郎, 平木 剛史
    • Organizer
      第28回 日本バーチャルリアリティ学会大会
    • Related Report
      2023 Research-status Report

URL: 

Published: 2023-04-13   Modified: 2024-12-25  

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