2017 Fiscal Year Annual Research Report
Application of a fractional derivative for a virtual coupling in haptic interface
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15K00266
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| Research Institution | University of Fukui |
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Principal Investigator |
川井 昌之 福井大学, 学術研究院工学系部門, 准教授 (00334805)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 力覚提示 / 人工現実感 / バーチャルカップリング / 非整数階微分 / 受動性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、人工現実感におけるインピーダンス型力覚提示の干渉力計算時に使用するバーチャルカップリング(VC)として、一般的なダンパに代わり非整数階微分項を用いる手法を提案し、その効果を検証した。平成29年度には、「IIR型近似の非整数階微分を含むVCの効果検証」と「被験者が得る感覚の検証」を実施した。
「IIR型近似の非整数階微分を含むVCの効果検証」では、IIR型近似の代表的な手法であるEuler法やAl-Alaoui法等の受動性解析を行い、それらの特徴を抽出した。さらに、IIR型近似で調整が必要な係数や近似項数等がシステムの受動性に与える影響について調査し、その結果、代表的な手法では用いられていないパラメータの組み合わせが受動性を高めること、及び一階微分よりも高い階数の方が受動性を高め、より高いばね係数を設定できることを解析的、実験的に示した。
また、「被験者が得る感覚の検証」では、非整数階微分項が硬さ感覚に与える影響について調査した。一般的なばねとダンパを用いたVCによるタッピング動作では、対象物を硬く感じるかどうかの感覚は、ばね係数のみならずダンパ係数も影響することが知られている。そこで本手法において、非整数階微分項が硬く感じる感覚にどのように影響するかについて実験的に調査した。その結果、今までの研究においてばね係数を高くできることを示してきた高い階数と少ない近似項数を用いた手法で硬く感じるとともに、今までは受動性の観点から効果が見られなかった1階以下の低い階数を多くの近似項数で近似する手法の場合でも人が硬く感じることが示され、解析解との比較等を用いて解析的にもこれらの方法が硬く感じさせるために有効であることを示した。
これらの結果は、本研究が力覚提示の新たな手法の提案であるとともに、人の感覚調査においても新たな観点からの考察を可能にすることを示している。
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Research Products
(7 results)
