触ミラー情報フィードバック機構を有する静摩擦覚ディスプレイ

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14350136
• Research Institution: Toyota Technological Institute
• Principal Investigator: 山田 陽滋 豊田工業大学, 工学部, 助教授 (90166744)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 森園 哲也 豊田工業大学, 工学部, 助手 (70309003)
• Keywords: 触覚ディスプレイ / 静摩擦覚 / 初期局所すべり / 触ミラー / フィードバック / PVDFトランスデューサ

Research Abstract

研究初年度においては,指紋付人工皮膚(以下FS(フィンガスキン))内に組み込む人工マイスナー小体の小型化によって,検出感度が低下することが課題としてあげられた.本年度は,この問題を解決すべく多段の増幅回路を設計することにより,検出回路のS/N比の向上に成功した.また,ヒト指のマイスナー小体およびパチニ小体の周波数特性と同等の性能を有する人工マイスナー小体および人工パチニ小体の開発を行い,その特性を確認・比較した.そして,X-Y-θステージを主として構成した実験装置に人工マイスナーおよびパチニ小体を組み込んだFSを搭載して,ヒト指とFSの接触面に生じる初期局所滑りを検出できる手法,および初期局所滑りが全体滑りに遷移する前にステージを動作させ,それを防ぐ手法を確立した.この手法は,力覚センサを用いたPD制御よりも,約90[ms]早く初期局所滑りを検出できるという意味で有用であり,この時間はヒトが認識できる時間であることが心理物理実験によって確認された.同様に,これまで提案されてきた触知覚に関するフィードバックを有さない触知覚ディスプレイと比較して,触知覚情報に関するフィードバックを用いることの有用性を示すことができた.さらに,FS内に対称に配置された人工マイスナー小体から得られる信号の増幅率を異なる値にすることにより,ヒトのマイスナー小体では検出できない滑り方向を特定することができた.
静摩擦覚ディスプレイをSkilMateへ実装することを想定して,3軸方向に駆動できる小型のディスプレイを開発した.動力源として小型のモータを用いており,モータに連動されたステージが動作することにより,ヒト指に接触情報が呈示される.

Research Products

• [Publications] Isao Fujimoto, Yoji Yamada, Takashi Maeno, Tetsuya Morizono, Yoji Umetani: "Development of Artificial Finger Skin to Detect Incipient Slip for Realization of Static Friction Sensation"IEEE Conference on Multisensor Fusion and Integration for Intelligent Systems 2003 proceedings. 15-20 (2003)
• [Publications] 藤本 勲, 山田陽滋, 前野隆司, 森園哲也, 梅谷陽二: "静摩擦覚ディスプレイのための触ミラーの研究"第9回ロボティクスシンポジア講演予稿集. 186-191 (2003)
• [Publications] Isao Fujimoto, Yoji Yamada, Takashi Maeno, Tetsuya Morizono, Yoji Umetani: "Study on A "Tactile Mirror" for Displaying Static Friction Sensation with Tactile Perception Feedback"IEEE 2004 International Conference on Robotics and Automation. (accepted). (2004)
• [Publications] 山田大介, 前野隆司, 山田陽滋: "指紋により接触/非接触・固着/滑り分布を検出する弾性ロボットフィンガの開発"日本機械学会論文集. 70巻690号C編. 560-566 (2004)
• [Publications] 藤本 勲, 山田陽滋, 前野隆司, 森園哲也, 梅谷陽二: "PVDFフィルムを用いたヒトの指に学ぶ静摩擦覚を有するフィンガスキンの開発"日本ロボット学会誌. Vol.22, No.6(印刷中). (2004)
• [Publications] Isao Fujimoto, Yoji Yamada, Takashi Maeno, Tetsuya Morizono, Yoji Umetani: "Identification of Incipient Slip Phenomena Based on The Circuit Output Signals of PVDF Film Strips Embedded in Artificial Finger Ridges"計測自動制御学会論文集. accepted. (2004)