Research on a wire driven haptic display for realizing an elaborate both hands manipulation

• Project/Area Number: 26240028
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Human interface and interaction
• Research Institution: Tokyo Metropolitan University (2016-2018); Tokyo Institute of Technology (2014-2015)
• Principal Investigator: SATO MAKOTO 首都大学東京, システムデザイン研究科, 特任教授 (50114872)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 池井 寧 首都大学東京, システムデザイン研究科, 教授 (00202870) ; 赤羽 克仁 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 助教 (70500007)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2019-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥41,860,000 (Direct Cost: ¥32,200,000、Indirect Cost: ¥9,660,000); Fiscal Year 2018: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2017: ¥7,670,000 (Direct Cost: ¥5,900,000、Indirect Cost: ¥1,770,000); Fiscal Year 2016: ¥13,000,000 (Direct Cost: ¥10,000,000、Indirect Cost: ¥3,000,000); Fiscal Year 2015: ¥8,710,000 (Direct Cost: ¥6,700,000、Indirect Cost: ¥2,010,000); Fiscal Year 2014: ¥7,800,000 (Direct Cost: ¥6,000,000、Indirect Cost: ¥1,800,000)
• Keywords: ヒューマンインタフェース / バーチャルリアリティ

Outline of Final Research Achievements

The purpose of this research is to develop a both hands multi-fingers　manipulation haptic device with tactile display. We realize high definition wire driven haptic device SPIDAR with tactile device to display contact feeling when we touch the object surface.We have developed the following components to achieve the objectives set out.
1. Tactile device for the finger-tip to realize both hands many fingers operation. 2. Haptic device for the both hands multi-fingers manipulation with rotary frame. 3. Real time dynamic simulation system for haptic and tactile interaction.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

VR技術の発展により、現実世界にいるかのような没入感の高い映像や立体音響をもつVR空間をリアルタイムで構築可能になってきた。しかしながら、物体を実世界と同様に触れることができるシステム構築に関してはまだ実現されていないものであった。本研究により、ワイヤ駆動による両手１０本の多指操作を実現し、ワイヤの持つ軽量・高剛性・柔軟性の特徴を生かした高精度力覚提示環境を確立することにより、手術シミュレーターや遠隔操作など今後の応用範囲に期待ができるものと考える。

Research Products

• [Journal Article] 歩行ＶＲにおける旋回感覚を与える受動腕振り運動の設計 (2018)
  • Author(s): 末田 岳，阪 直幸，Yem Vibol，池井 寧，雨宮智浩，佐藤 誠，北崎充晃
  • Journal Title: 日本バーチャルリアリティ学会2018年度第1回VRと超臨場感研究会論文集 Volume: - Pages: 29-30
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] 接線力と法線振動による皮膚触覚ディスプレイの特性 (2018)
  • Author(s): 嶋田拓海，上正原陽，Yem Vibol，雨宮智浩，池井 寧，佐藤 誠，北崎充晃
  • Journal Title: 日本バーチャルリアリティ学会2018年度第1回VRと超臨場感研究会論文集 Volume: - Pages: 7-8
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] ブレーキ機構を用いた摩擦感提示可能なHMD一体遭遇型ハプティックデバイスの開発とその評価 (2018)
  • Author(s): 嶋田 大貴, 伊藤 優雅, 月川 輝樹, 山口 武彦, 佐藤 誠, 原田 哲也
  • Journal Title: 平成30年電気学会知覚情報研究会 Volume: - Pages: 19-22
  • Open Access
• [Journal Article] 歩行VRにおける旋回歩行感覚を与える腕振り運動の計測 (2018)
  • Author(s): 末田 岳，阪 直幸，Vibol Yem，池井 寧，雨宮智浩，佐藤 誠, 北崎充晃
  • Journal Title: 日本バーチャルリアリティ学会2018年度第2回VRと超臨場感研究会論文集 Volume: - Pages: 11-12
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] 接線振動，法線振動による粗さ，硬さ提示特性 (2018)
  • Author(s): 嶋田拓海，上正原陽，Vibol Yem，池井 寧，雨宮智浩，佐藤 誠，北崎充晃
  • Journal Title: 日本バーチャルリアリティ学会2018年度第2回VRと超臨場感研究会論文集 Volume: - Pages: 15-16
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] HMD一体型力覚提示装置“SPIDAR-HMD”の開発 (2018)
  • Author(s): 澤田匡央，丸橋 啓，月川竜輝，山口武彦，佐藤 誠，原田哲也
  • Journal Title: 平成30年電気学会知覚情報研究会 Volume: - Pages: 41-46
  • Open Access
• [Journal Article] VRのための体感型歩行デバイスにおける力覚情報の付加 (2018)
  • Author(s): 野澤彼方，本多健二，脇田 航，佐藤 誠，原田哲也
  • Journal Title: 平成30年電気学会知覚情報研究会 Volume: - Pages: 21-24
  • Open Access
• [Journal Article] HMD 一体型力覚提示装置“SPIDAR-HMD”の改良 (2018)
  • Author(s): 月川竜輝，山口武彦，佐藤誠，原田哲也
  • Journal Title: 第23回日本バーチャルリアリティ学会大会論文集 Volume: -
  • Open Access
• [Journal Article] 力覚と歩行感覚が体感できるVR 環境の開発 (2018)
  • Author(s): 野澤彼方，本多健二，脇田航，佐藤誠，原田哲也
  • Journal Title: 第23回日本バーチャルリアリティ学会大会論文集 Volume: -
  • Open Access
• [Journal Article] BLE を用いたiOS 用一体型SPIDAR-tablet の開発と熱力学学習支援システムの搭載 (2018)
  • Author(s): 久保泰奈，佐藤誠，原田哲也
  • Journal Title: 第23回日本バーチャルリアリティ学会大会論文集 Volume: -
  • Open Access
• [Journal Article] 接線力法線振動同時提示型触感ディスプレイに関する研究 (2017)
  • Author(s): 上正原陽，池井寧，佐藤誠
  • Journal Title: 第22回日本バーチャルリアリティ学会大会論文集 Volume: - Pages: 269-271
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] VR触感提示のための素材特性と実触感評価に関する研究 (2017)
  • Author(s): 上正原陽，池井寧，佐藤誠
  • Journal Title: 第2回VRと超臨場感研究会論文集 Volume: - Pages: 18-19
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] 臭覚及び力覚インタフェースを用いたマルチモータルVR環境の構築 (2017)
  • Author(s): 赤羽 克仁, 高橋 実里, 佐藤 誠, 中本 高道
  • Journal Title: 平成29年電気学会 電子・情報・システム部門大会, 講演論文集 Volume: -
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 接線力法線振動同時提示型触覚ディスプレイにおけるテクスチャ提示特性の評価 (2016)
  • Author(s): 上正原 陽，池井 寧，佐藤 誠
  • Journal Title: 日本バーチャルリアリティ学会2016年度第1回ＶＲと超臨場感研究会論文集 Volume: 21-1 Pages: 17-18
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] 接線力法線振動同時提示型触覚ディスプレイに関する研究 (2016)
  • Author(s): 上正原 陽，池井 寧，佐藤 誠
  • Journal Title: 日本バーチャルリアリティ学会2016年度第2回ＶＲと超臨場感研究会論文集 Volume: 21-2 Pages: 16-18
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] テレビ画像を画面外へ拡張するシステムの開発 (2016)
  • Author(s): 川喜田 裕之, 中川 俊夫, 佐藤 誠
  • Journal Title: 映像情報メディア学会誌 Volume: 71 Issue: 1 Pages: J20-J27
  • DOI: 10.3169/itej.71.j20
  • NAID: 130005251213
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] ディジタルフロー解析に基づいた画像二値化手法 (2015)
  • Author(s): 本多 健二, 佐藤 誠
  • Journal Title: 画像電子学会誌 Volume: 44 Pages: 657-664
  • NAID: 130005171433
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] 携帯端末によるTV画面の位置と姿勢の推定方法 (2015)
  • Author(s): 川喜田 裕之, 中川 俊夫, 佐藤 誠
  • Journal Title: 情報処理学会論文誌 Volume: 5 Pages: 61-69
  • NAID: 110009868035
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Adding 3D Interactivity to a 2D Image Sequence Using the String-Based Haptic Device (2014)
  • Author(s): Anusha JAYASIRI, Katsuhito AKAHANE, Makoto SATO
  • Journal Title: IIEEJ Transactions on Image Electronics and Visual Computing Volume: 2 Pages: 159-167
  • NAID: 40022701896
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] ワイヤ駆動型力覚提示装置における受動粘性制御の提案 (2014)
  • Author(s): 赤羽 克仁, 肥後 明豪, 佐藤 誠
  • Journal Title: 日本バーチャルリアリティ学会論文誌 Volume: 19 Pages: 495-502
  • Peer Reviewed
• [Presentation] FiveStar VR: shareable travel experience through multisensory stimulation to the whole body (2018)
  • Author(s): Koichi Shimizu, Gaku Sueta, Kentaro Yamaoka, Kazuki Sawamura, Yujin Suzuki, Keisuke Yoshida, Vibol Yem, Yasushi Ikei, Tomohiro Amemiya, Makoto Sato, Koichi Hirota, Michiteru Kitazaki
  • Organizer: SIGGRAPH Asia 2018 Virtual & Augmented Reality (SA '18)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Development of frame for SPIDAR-tablet on Windows and evaluation of system presented geographical information (2018)
  • Author(s): Y. Tasaka, K. Yamada, Y. Kubo, M. Saeki, S. Yamamoto, T. Yamaguchi, M. Sato, T. Harada
  • Organizer: 20th International Conference on Human-Computer Interaction
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Development of an End Effector Capable of Intuitive Grasp Operation for SPIDAR-W (2018)
  • Author(s): K. Nozawa, R. Tsukikawa, T. Yamaguchi, M. Sato, T. Harada
  • Organizer: 20th International Conference on Human-Computer Interaction
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Construction of Experimental System SPIDAR-HS for Designing VR Guidelines Based on Physiological Behavior Measurement (2018)
  • Author(s): R. Tsukikawa, R. Tomita, K. Nozawa, I. Ohashi, K. Kotani, D. Kobayashi, T. Yamaguchi, M. Sato, S. Yamamoto, T. Harada
  • Organizer: 20th International Conference on Human-Computer Interaction
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] The Nature of Difference in User Behavior between Real and Virtual Environment：A Preliminary Study (2018)
  • Author(s): T.Yamaguchi, H. Iwadare, K. Kamijo, D. Kobayashi, T. Harada, M. Sato, S. Yamamoto
  • Organizer: 20th International Conference on Human-Computer Interaction
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Michiteru Kitazaki: Presentation of Animation based on Real Time Motion Capture by Wearable Sensor (2017)
  • Author(s): Keisuke Yoshida, Yasushi Ikei, Makoto Sato, Koichi Hirota, Tomohiro Amemiya
  • Organizer: Asiagraph 2017
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] A study on a tactile display with tangential force and normal vibration (2017)
  • Author(s): Yo Kamishohara, Yasushi Ikei, Makoto Sato
  • Organizer: Asiagraph 2017
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Research on High Fidelity Haptic Interface Based on Biofeedback (2017)
  • Author(s): Katsuhito Akahane, Makoto Sato
  • Organizer: International Conference on Human Interface and the Management of Information
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] String-Based Haptic Interface for Mobile Devices (2016)
  • Author(s): Kenji Honda, Shuhan Ma, Y Qian, Makoto Sato
  • Organizer: The 23nd International Dislay Workshops
  • Place of Presentation: 福岡国際会議場 (福岡県福岡市）
  • Year and Date: 2016-12-07
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] ストリング型ディスプレイSPIDARの研究開発を振り返る (2015)
  • Author(s): 佐藤 誠
  • Organizer: 第16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
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場
  • Year and Date: 2015-12-14
  • Invited
• [Presentation] Development of a TV System Augmented Outside the TV Screen (2015)
  • Author(s): Hiroyuki Kawakita, Michihiro Uehara, Toshio Nakagawa, Makoto Sato
  • Organizer: The 22nd International Dislay Workshops
  • Place of Presentation: 大津プリンスホテル
  • Year and Date: 2015-12-09
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 没入型VR環境のためのウェアラブル手首力覚提示デバイス (2015)
  • Author(s): 永井 一樹, 田上 想馬, 赤羽 克仁, 佐藤 誠
  • Organizer: Entertainment Computing 2015
  • Place of Presentation: 札幌市教育文化会館
  • Year and Date: 2015-09-25
• [Presentation] 手首力覚提示による手術教示システムに関する研究 (2015)
  • Author(s): 田中 駿, 赤羽 克仁, 田中 弘美, 佐藤 誠
  • Organizer: 第20回日本バーチャルリアリティ学会
  • Place of Presentation: 芝浦工業大学 豊洲キャンパス
  • Year and Date: 2015-09-09
• [Presentation] 高速な多指操作シミュレーションのための柔軟な指先モデルの提案 (2015)
  • Author(s): 内山 貴雄, 赤羽 克仁, 長谷川 晶一, 佐藤 誠
  • Organizer: 第20回日本バーチャルリアリティ学会
  • Place of Presentation: 芝浦工業大学 豊洲キャンパス
  • Year and Date: 2015-09-09
• [Presentation] 装着可能な力覚提示デバイスの開発について (2015)
  • Author(s): 永井 一樹, 田上 相馬, 赤羽 克仁, 佐藤 誠
  • Organizer: 第20回日本バーチャルリアリティ学会
  • Place of Presentation: 芝浦工業大学 豊洲キャンパス
  • Year and Date: 2015-09-09
• [Presentation] 力覚提示によるストリートダンス訓練システムの提案 (2015)
  • Author(s): 川崎 太雅, 赤羽 克仁, 長谷川 晶一, 佐藤 誠
  • Organizer: 第20回日本バーチャルリアリティ学会
  • Place of Presentation: 芝浦工業大学 豊洲キャンパス
  • Year and Date: 2015-09-09
• [Presentation] Augmented TVにおける同期誤差に起因する不連続性に関する考察 (2015)
  • Author(s): 川喜田 裕之, 半田 拓也, 上原 道宏, 中川 俊夫, 佐藤 誠
  • Organizer: 第20回日本バーチャルリアリティ学会
  • Place of Presentation: 芝浦工業大学 豊洲キャンパス
  • Year and Date: 2015-09-09
• [Presentation] 可動するウェアラブルファッションの検討 (2015)
  • Author(s): 銭 亦ハン, 赤羽 克仁, 佐藤 誠
  • Organizer: 第20回日本バーチャルリアリティ学会
  • Place of Presentation: 芝浦工業大学 豊洲キャンパス
  • Year and Date: 2015-09-09
• [Presentation] 6自由度手首力覚提示装置を用いた手術手技訓練支援のための基礎的検討 (2014)
  • Author(s): 加藤十磨，田川和義，丸谷宜史，田中弘美，神田輝, 赤羽克仁, 佐藤誠
  • Organizer: 第１９回日本バーチャルリアリティ学会大会
  • Place of Presentation: 名古屋大学
  • Year and Date: 2014-09-17 – 2014-09-19
• [Presentation] 携帯端末に装着可能な力覚提示装置の提案 (2014)
  • Author(s): 戸島幹智，村石辰徳，大久保貴博，赤羽克仁，佐藤誠
  • Organizer: 第１９回日本バーチャルリアリティ学会大会
  • Place of Presentation: 名古屋大学
  • Year and Date: 2014-09-17 – 2014-09-19
• [Presentation] 手術シミュレーションのための 手首力覚提示装置に関する研究 (2014)
  • Author(s): 田上想馬，神田輝，赤羽克仁，丸谷宜史，田中弘美，佐藤誠
  • Organizer: 第１９回日本バーチャルリアリティ学会大会
  • Place of Presentation: 名古屋大学
  • Year and Date: 2014-09-17 – 2014-09-19
• [Presentation] 装着感に優れた小型軽量な点接触 ハプティック子バイスの開発 (2014)
  • Author(s): 徐美玲，赤羽克仁，佐藤誠
  • Organizer: 第１９回日本バーチャルリアリティ学会大会
  • Place of Presentation: 名古屋大学
  • Year and Date: 2014-09-17 – 2014-09-19
• [Presentation] 動的粘性制御を実現するワイヤ駆動型力覚提示装置用 モータドライバの提案 (2014)
  • Author(s): 稲本和幸，赤羽克仁，佐藤誠
  • Organizer: 第１９回日本バーチャルリアリティ学会大会
  • Place of Presentation: 名古屋大学
  • Year and Date: 2014-09-17 – 2014-09-19
• [Presentation] 両手 10 本の指先位置情報を基にした 3D 手モデルによるVR操作システムの構築 (2014)
  • Author(s): 三宅慧，小金山洋，赤羽克仁，佐藤誠
  • Organizer: 第１９回日本バーチャルリアリティ学会大会
  • Place of Presentation: 名古屋大学
  • Year and Date: 2014-09-17 – 2014-09-19
• [Presentation] An Animal Image Haptization System with 3D Model (2014)
  • Author(s): Takahiro Okubo, Katsuhito Akahane, Makoto Sato
  • Organizer: NICOGRAPH International 2014
  • Place of Presentation: Gotland, Sweden
  • Year and Date: 2014-05-30 – 2014-06-01
• [Presentation] 3D Translational Haptic Motion Rendering from a 2D Image Sequence (2014)
  • Author(s): Anusha Jayasiri, Katsuhito Akahane, Makoto Sato
  • Organizer: 3DSA2014
  • Place of Presentation: Soul, Korea
  • Year and Date: 2014-05-28 – 2014-05-30
• [Book] Haptic Interaction (2015)
  • Author(s): Takahiro Okubo, Katsuhito Akahane and Makoto Sato
  • Total Pages: 319
  • Publisher: Springer Japan
• [Remarks] 東京工業大学佐藤誠研究室
  • URL: http://sklab-www.pi.titech.ac.jp