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触感空間と皮膚変形量空間の多次元対応を用いた質的表現からの触感生成技術

Publicly Offered Research

Project AreaIntegrative studies of neural mechanisms and advanced information technologies for perception of material and surface qualities
Project/Area Number 25135717
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Complex systems
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

岡本 正吾  名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (10579064)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2015-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2014)
Budget Amount *help
¥8,580,000 (Direct Cost: ¥6,600,000、Indirect Cost: ¥1,980,000)
Fiscal Year 2014: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2013: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Keywordsハプティクス / 触感 / 皮膚変形 / 指腹
Outline of Annual Research Achievements

触感は複数の独立因子から成る多次元な空間で表現される.この触感空間と対応する指腹の皮膚変形を特定することは,触感を理解し,工学的再生技術につなげる鍵となる.しかしながら,多次元の触感空間と対応する皮膚変形空間は特定されていなかった.本応募課題は,皮膚変形の時系列情報を触感に影響する物理量空間の基軸と捉え,触感に影響する物理量と多次元の触感空間を対応付けることを可能とした.
上記を実現するために,A) 素材を能動的に触察している指腹の皮膚変形を計測する技術および,B) 多次元触感空間と物理量空間を対応付ける技術を開発した.
A) 人の指腹が素材を触察しているときのせん断変形をμm オーダで計測する技術はこれまでにない.本研究では,小型高精度の加速度センサを用いて,指腹のせん断変形を推定した.加速度センサを指の側面に接着し,指腹側面の変形を計測した.加振機で加えた振動を基に,指腹のせん断変形の周波数伝達関数を特定し,側面の変位とせん断方向の変位を関係づけた.触感分析のためのセンサとしてサブμm オーダの精度を実現した.
B) 触感空間と物理量空間が対応するように,物理量空間の基底(皮膚変形のスペクトラム)ベクトル群を決定した.①心理学の手法で知られた類似度比較法を用いて,30 種程度の素材から,触感の多次元空間を構築した.空間の基底は,形容詞である.②素材を触察したときの指腹の皮膚変形の時系列情報から,振幅スペクトラムを計算し,皮膚の機械受容器の周波数応答特性や,触覚の周波数弁別閾を根拠とし,このスペクトラムを10 程度のサブバンドに分割した.因子分析を用いて,これら素材を3次元の空間に配置した.③①で得られた触感空間と②で得られた物理量空間上での素材の配置がもっとも類似するように,振幅スペクトラムのサブバンドの幅を調整した.こうして決定された物理量空間は,触感空間と対応する.

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2014 Annual Research Report
  • 2013 Annual Research Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2015 2014 Other

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 6 results,  Acknowledgement Compliant: 6 results,  Open Access: 1 results) Presentation (3 results) Remarks (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (2 results)

  • [Journal Article] Vibrotactile stimulation to increase and decrease texture roughness2015

    • Author(s)
      Shuhei Asano, Shogo Okamoto, and Yoji Yamada
    • Journal Title

      IEEE Transactions on Human-machine Systems

      Volume: - Issue: 3 Pages: 393-398

    • DOI

      10.1109/thms.2014.2376519

    • Related Report
      2014 Annual Research Report 2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Multidimensional Matching of Tactile Sensations of Materials and Vibrotactile Spectra2014

    • Author(s)
      Yoichiro Matsuura, Shogo Okamoto, Hikaru Nagano, and Yoji Yamada
    • Journal Title

      Information and Media Technologies

      Volume: 9 Issue: 4 Pages: 505-516

    • DOI

      10.11185/imt.9.505

    • NAID

      130004705286

    • ISSN
      1881-0896
    • Related Report
      2014 Annual Research Report 2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Haptic Invitation of Textures: Perceptually Prominent Properties of Materials Determine Human Touch Motions2014

    • Author(s)
      Hikaru Nagano, Shogo Okamoto, and Yoji Yamada
    • Journal Title

      IEEE Transactions on Haptics

      Volume: 7 Issue: 3 Pages: 345-355

    • DOI

      10.1109/toh.2014.2321575

    • Related Report
      2014 Annual Research Report 2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Toward quality texture display: Vibrotactile stimuli to modify material roughness sensations2014

    • Author(s)
      Shuhei Asano, Shogo Okamoto, and Yoji Yamada
    • Journal Title

      Advanced Robotics

      Volume: 28 Issue: 16 Pages: 1079-1089

    • DOI

      10.1080/01691864.2014.913502

    • Related Report
      2014 Annual Research Report 2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Semantically layered structure of tactile textures2014

    • Author(s)
      Hikaru Nagano, Shogo Okamoto, and Yoji Yamada
    • Journal Title

      Haptics: Neuroscience, Devices, Modeling, and Applications

      Volume: 1 Pages: 3-9

    • DOI

      10.1007/978-3-662-44193-0_1

    • ISBN
      9783662441923, 9783662441930
    • Related Report
      2014 Annual Research Report 2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Friction sensation produced by laterally asymmetric vibrotactile stimulus2014

    • Author(s)
      Akihiro Imaizumi, Shogo Okamoto, and Yoji Yamada
    • Journal Title

      Haptics: Neuroscience, Devices, Modeling, and Applications

      Volume: 2 Pages: 11-18

    • DOI

      10.1007/978-3-662-44196-1_2

    • ISBN
      9783662441954, 9783662441961
    • Related Report
      2014 Annual Research Report 2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] 階層構造を有する知覚空間の計算手法2014

    • Author(s)
      永野 光, 岡本 正吾, 山田 陽滋
    • Organizer
      第14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
      東京
    • Year and Date
      2014-12-15 – 2014-12-17
    • Related Report
      2014 Annual Research Report 2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 触感を表現する言葉の多階層モデルの構築2014

    • Author(s)
      永野光, 岡本正吾, 山田陽滋
    • Organizer
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会
    • Place of Presentation
      富山
    • Year and Date
      2014-05-25 – 2014-05-29
    • Related Report
      2014 Annual Research Report 2013 Annual Research Report
  • [Presentation] せん断方向に非対称な振動触刺激による摩擦知覚現象2014

    • Author(s)
      今泉旭裕, 岡本正吾, 山田陽滋
    • Organizer
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会
    • Place of Presentation
      富山
    • Year and Date
      2014-05-25 – 2014-05-29
    • Related Report
      2014 Annual Research Report 2013 Annual Research Report
  • [Remarks] 岡本 正吾 (Shogo OKAMOTO)

    • URL

      http://www.mech.nagoya-u.ac.jp/asi/ja/member/shogo_okamoto/

    • Related Report
      2014 Annual Research Report 2013 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 複数の感性語間の関連性を示す階層構造グラフの自動作成方法、自動作製装置、自動作成プログラム、およびその自動作成プログラムを記録した記録媒体2014

    • Inventor(s)
      岡本正吾,永野光
    • Industrial Property Rights Holder
      岡本正吾,永野光
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2014-09-01
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 複数の感性語間の関連性を示す階層構造グラフの自動作成方法、自動作製装置、自動作成プログラム、およびその自動作成プログラムを記録した記録媒体2014

    • Inventor(s)
      岡本正吾,永野光
    • Industrial Property Rights Holder
      岡本正吾,永野光
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2014-09-01
    • Related Report
      2013 Annual Research Report

URL: 

Published: 2013-05-15   Modified: 2018-03-28  

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