2017 Fiscal Year Annual Research Report
Systematic Study on Human Response to Noncontact Distributed Haptic Stimulation and Its Applications
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16H06303
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
篠田 裕之 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 教授 (40226147)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
牧野 泰才 東京大学, 情報理工学(系)研究科, その他 (00518714)
原 辰次 中央大学, 研究開発機構, 機構教授 (80134972)
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| Project Period (FY) |
2016-05-31 – 2021-03-31
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| Keywords | マルチモーダルインタフェース / ハプティクス / 触覚 / 超音波 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成29年度は以下の３項目において研究を行った。
１．空中超音波基礎デバイスの開発：昨年度設計した空中超音波フェーズドアレイユニット、すなわち、複数ユニット間を1usで同期動作でき、かつ100Mbpsで情報伝送可能な通信機能を有するとともに、高機能プロセッサを搭載したユニットを用い、上半身の自由な動きに対応できる触覚提示環境の開発に成功した。ユニット間の相対位置を自動計測する手法を開発し、良好な焦点形成が可能であることを確認した。
２．軽量薄型の実用デバイス設計：昨年度提案・確認した超音波発生方式、すなわち、フレキシブル基板と実装技術をベースとした静電気駆動の超音波フェーズドアレイについて、駆動回路の設計と試作に成功し、8×8サイトフェーズドアレイの基板設計および回路素子実装を終了した。単一基板の片面に電子回路を集積し、もう一方の面に発音部を形成する。現在までに回路が正常動作していることを確認している。
３．３次元ユーザインタフェース：小規模超音波フェーズドアレイを用いた３次元ＵＩとして、当初の予定どおりＶＲ型、操作誘導型、物体浮遊型、の３種類の取り組みを行った。VR型ＵＩとしては、超音波刺激によって現実の触感をリアリティ高く再現する問題に取り組んだ。すなわち皮膚に与える圧力分布の時空間パターンと触感との対応関係を解明する研究に着手し、焦点を皮膚に沿って微小振動させる Lateral Modulation によって、固定焦点で圧力を時間変動させる場合とは異なる触感が得られること、また前者の方が閾値が小さく、手の甲や前腕部も安定に刺激できることを発見した。操作誘導型ＵＩについては、円筒状ビームによって手を任意の地点に安定に誘導できることを発見し、実証した。物体浮遊型ＵＩにおいては、軽量浮遊物体を、ワークスペース内で移動制御するアルゴリズムを開発し、一定領域内での安定制御に成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
空中超音波基礎デバイスの開発においては、当初計画通りの超音波刺激環境を実現することができた。軽量薄型の実用デバイスは、順調に開発が進展しており、アレイ化が可能な低消費電力回路を実現することができた。３次元ユーザインタフェースの研究においても、想定されていた研究項目を全て実施することができた。皮膚上圧力の時空間パターンと触感の関係解明に取り組み、予想していなかった有用な知見を得ることができた。行動誘導においても、当初予想していなかった誘導方式を実証することができた。物体浮遊制御においては、ワークスペース内での安定制御を理想条件下で達成することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
計画は順調に進展し、当初予定していなかった発見も行うことができた。現在の空間分解能でもリアリティの高い触感が幅広く再現できること、訓練や意識の集中を必要としない動作誘導が可能であること、については当初の想定以上であった。今後も当初の予定通り研究を進めるとともに、当初の想定以上の成果が得られるよう、努力を継続する。
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