2017 Fiscal Year Research-status Report
Development of a Fingertip Touch Force Estimation Method using a High-Accuracy Hand Motion Capture System
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16K00226
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| Research Institution | Akita University |
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Principal Investigator |
藤原 克哉 秋田大学, 理工学研究科, 講師 (80333128)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
水戸部 一孝 秋田大学, 理工学研究科, 教授 (60282159)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 接触センシング処理 / モーションキャプチャ / 人間情報工学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
作業療法分野における巧緻動作検査では、様々な疾患の検査感度を向上させるために、作業中の手指の位置姿勢や接触力を測定し、巧緻動作そのものを評価する手法が求められている。そこで、空間分解能4μmの高精度な手指用モーションキャプチャ装置を用いて巧緻動作検査における手指の位置姿勢を測定し、健常者および高次脳機能疾患の症状別の分析を進めている。しかし、手指と対象物の間に圧力を計測するセンサーを挟む従来型の接触力測定法では、指先の繊細な感覚を阻害してしまい、直接触れる条件とは異質の作業となり、動作そのものに大きな影響を及ぼす問題があった。本研究では、指と物体の間に何も挟まずに接触力を測る手法の構築を目的とする。そのために、指先と対象物の精確な位置がわかれば、接触力の変化による指先の歪みをその位置情報として計測できる予備実験結果に注目し、位置情報から接触力を推定するアルゴリズムの構築を目指す。
本年度は、前年度に仕様を確定させ製作した力覚センサを用いて実験系を再構築し、実験と評価を進めた。まず、高分解能の手指用モーションキャプチャ装置と力覚センサを同時に用いて、硬い平面に示指を軽く接した場合と、強く押し付けた場合において、爪上に付けた位置姿勢の変化と、押し付ける力の変化の双方を詳細に同時計測し、変化が明確に取得できることを確認した。2つの計測データは同期して用いるが、早い動作においては高精度の同期が求められる。しかしながら、双方の計測データの同期を高精度にとる作業に時間と手間がかかる問題が明らかになり、現在、同期の自動化・省力化の手法を検討中である。また本年度は、これまでの研究内容に関連して特許出願の準備に着手し、本年度中に1件出願した。今後は、計測データの同期手法の改良を進めるとともに、接触力の推定アルゴリズムの検討と最適化を進める。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
前年度は力覚センサー装置の仕様の再検討などで想定よりも時間を要した影響で、進捗状況がやや遅れていた。その遅れの影響もあり、本年度は示指に限定して実験を進めており、当初の計画にあった他の指への適用ができていないことから、進捗はやや遅れている。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究計画のとおり、指先形状の3Dモデル化について最適な処理方式を検討するとともに、位置姿勢からの接触力の推定についてアルゴリズムの構築を進める。遅れていた示指以外の指への適用については、まずはつまみ動作に必要な親指を優先して検討を進め、可能であれば五指全てに適用する。
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| Causes of Carryover |
（理由）
実験データの量が自ら整理できる範囲であり外部に委託しなかったため、当初見込んでいた人件費・謝金の支出が発生しなかったこと等が原因として、次年度使用額が生じている。
（使用計画）
今後購入を計画している計算機について、次年度使用額を追加することで、性能を一段階上げたものを導入できると考えている。計算性能の向上により、さらに高精細なデータによる実験が可能になると期待できる。
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Research Products
(3 results)
