ハプティクスディスプレイの開発と材質感レンダリング方式の研究開発

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11650260
• Research Institution: Ibaraki University
• Principal Investigator: 下条 誠 茨城大学, 工学部, 教授 (90292474)
• Keywords: 人工現実感 / ハプティクス / 触覚ディスプレイ / 材質感 / 接触振動 / ヒューマンインターフェース

Research Abstract

本年度は,ハプティクスディスプレイの試作を行い,ディスプレイの基本特性の計測と,高速性の検証実験として接触時振動の提示実験を行った.ディスプレイ用アクチュエータとしては小型DCモータを用い力覚提示部に直結した構造とした.これは,装置の小型化とバックドライバビリティー確保のためである.アクチュエータ用アナログ制御回路の設計試作,制御を行うCPU基盤の製作,および制御アルゴリズム等のプログラム開発環境の構築を行った.動作試験として,周波数応答性,力提示能等の基本性能の特性試験を行った.制御ループとしては1kHz以上で回している.ロードセルによる機械的応答特性を計測したところ,300Hz程度まで力覚提示が可能であることを確認した.本研究では,ハプティクスディスプレイでの材質感提示におけるキーポイントは,効果器側の高速周波数応答性と効果器側からアクチュエータヘの力のバックドライバビリティーにあると考えている.この高速応答性の検証実験として対象物への接触時振動感覚提示実験を行った.ハプティクスディスプレイを保持し,レバーのような棒で対象物に接触させた場合の,接触振動を指先に提示した.対象物としては,木とアルミを仮定し実験を行ったところ,両者の明確な相違を表現できた.例えば,木片接触した時に被験者は,木片をタッピングしたような感覚を得ることができた.本研究では,対象物の材質感の表現として,接触状態における振動と温度・熱伝導率,荷重時のインピーダンスを提示すること,なぞり状態における微小な凹凸のある対象物表面での振動覚を提示すること,から材質感の提示を行うことを計画している.平成12年度は,温熱感覚の付与機構の試作と,材質感表現パラメータ用DBの検討・試作を行う計画である.

Research Products

• [Publications] M.SHIMOJO: "Human Shape Recognition Performance for 3D Tactile Display Human Shape Recognition Performance for 3D Tactile Display"IEEE Transaction on Systems,Man and Cybernetics. 26,6. 637-644 (1999)