布の手触り感覚を対象とした仮想触感ディスプレイの研究

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12555074
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: 田所 諭 神戸大学, 工学部, 助教授 (40171730)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 服部 元史 神戸大学, 工学部, 助手 (00252792) ; 小黒 啓介 産業技術総合研究所, 技術情報部門・技術情報調査室, 室長(研究職) ; 高森 年 神戸大学, 工学部, 教授 (10031098) ; 徳田 献一 神戸大学, 経済学部, 助手 (60335411)
• Keywords: バーチャルリアリティ / ハプティックディスプレイ / 触感ディスプレイ / 触覚 / 高分子ゲルアクチュエータ / ICPFアクチュエータ / アクティブタッチ / 分布駆動

Research Abstract

本研究は布の繊細な手触りを仮想現実としてディスプレイすることを目的としており,この問題の最大のボトルネックである手指への新しい機械的インターフェースを開発する.研究代表者らのこれまでの研究成果を発展させ,イオン導電性高分子ゲルアクチュエータを利用することによって,これまで問題であった高い柔軟性,高い運動自由度,微小な分布力の制御,皮膚刺激方向の制御,を可能にする.それによって,様々な布の微妙な手触りを仮想呈示,遠隔電送できるシステムを創り出すことを目指している.
平成14年度は,触運動可能な装着型繊毛ハードウェアの開発および触運動に応じた触感呈示手法について研究を行った.具体的には,1.触運動可能な触感呈示機構の開発
高分子ゲルアクチュエータを用いて手先に装着可能な軽量小型刺激発生デバイスを試作し,手先位置を測定して触運動に応じた刺激を呈示するシステムを開発した.
2.触運動に応じた刺激の呈示手法の提案と実験
機械受容単位の応答特性を考慮し,速度・加速度に応答する受容器を効果的に刺激することで,触運動の速度,加速度に応じた触感を呈示する手法を提案し,触感評価実験により,自然な手触りを呈示できることを確認した.
3.繊毛機構と共配置可能な触運動センサの開発
アクチュエータの高分子ゲルをセンサとして利用するための要素研究を行い,分布配置したゲル膜から速度ベクトルを推定する触覚センサを開発し,触運動センサヘの基盤を作った.
4.研究の総合評価とまとめ
本研究の新しいハプティックインターフェースが,布を触ったときの摩擦感やざらざら感,触運動に応じた自然な手触りを呈示できることを確認した.
以上のように,3年間の研究によって,本研究の目的である布の手触りを呈示する触感ディスプレイの基盤を作ることができた.

Research Products

• [Publications] Masashi Konyo: "Quantitative Evaluation of Artificial Tactile Feel Display Integrated with Visual Information"Proceedings of IEEEE International Conference on Intelligent Robotics and Systems. 3060-3065 (2002)
• [Publications] Satoshi Tadokoro: "A Dynamic Model of ICPF Actuator Considering Ion-Induced Lateral Strain for Molluskan Robotics"Proceedings of IEEE International Conference on Intelligent Robotics and Systems. 2010-2017 (2002)
• [Publications] Masashi Konyo: "Wearable Haptic Interface Using ICPF Actuators for Tactile Feel Display in Response to Hand Movements"Journal of Robotics and Mechatronics. 15・2(掲載予定). (2003)
• [Publications] 赤澤和伸: "ICPFアクチュエータを用いた触感ディスプレイの研究 第5報:触運動可能な装着刺激デバイスの開発"ロボティクス・メカトロニクス講演会'02講演論文集. 2p2-E07(1)-2p2-E07(2) (2002)
• [Publications] 前羽陽介: "ICPFアクチュエータの特性とモデル化,第14報:不水和水分子移動モデルの導入"ロボティクス・メカトロニクス講演会'02講演論文集. 2P1-H06(1)-2P1-H06(2) (2002)
• [Publications] 岸間匠: "ICPFセンサに関する研究,第1報:速度センシングのための基礎特性"ロボティクス・メカトロニクス講演会'02講演論文集. 1P1-J06(1)-1P1-J06(2) (2002)
• [Publications] 昆陽雅司: "能動触を考慮した装着型ICPF触感ディスプレイの研究"日本バーチャルリアリティ学会第7回大会論文集. 445-448 (2002)
• [Publications] 赤澤和伸: "ICPFアクチュエータを用いた触感ディスプレイの研究第6報:装着型刺激デバイスによる振動刺激の振幅と粗さ感の関係"日本ロボット学会学術講演会講演論文集. 3G34 (2002)
• [Publications] 前羽陽介: "ICPFアクチュエータの特性とモデル化,第15報:Nafion-Au型アクチュエータのモデリングとパラメータ同定"日本ロボット学会学術講演会講演論文集. 3F38 (2002)
• [Publications] 昆陽雅司: "ICPFセンサに関する研究,第2報:触覚センサとしての応用"日本ロボット学会学術講演会講演論文集. 1G18 (2002)
• [Publications] 昆陽雅司: "触運動に応じた触感を呈示するICPF触感ディスプレイの研究"SICEシステムインテグレーション部門学術講演会論文集. Vol.2. 407-408 (2002)
• [Publications] Satoshi Tadokoro: "IPMC-Based Artificial Tactile Feel Display for a Virtual Reality Human Interface (Invited speech)"The 1st Artificial Muscle Conference. (2002)