2018 Fiscal Year Research-status Report
腱構造を用いた内骨格型力覚提示システムに関する研究
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18K13724
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
白藤 翔平 東京大学, 人工物工学研究センター, 特任助教 (80779330)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ウェアラブルデバイス / 関節角度推定 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、人の指の上に腱状の構造を配置し、装着者の骨格をリンク系として直接駆動ことで、従来のリンク機構を用いた装置に比べ、非常にコンパクトな装置の開発を目指している。これを実現するため、(A)手の各関節に力を提示るには、腱をどのように手の表面に配置するか、(B)個人ごとに異なる手のパラメータをどのように同定するか、(C)同定されたパラメータをもとにどのように制御をおこなうかという問題に取り組んでいる。本年度は、(B)の問題に取り組んだ。関節と腱の変位との間の関係を記述するヤコビ行列は、腱(ワイヤ)と関節軸の間の距離(モーメントアーム)によって構成される。モーメントアームを同定するには、装着者の手が動いた際の関節角変化と腱の移動を同時に計測すればよいが、関節角は、装着者の関節軸の位置が不明な状況で推定しなければならない。しかし、従来の方法では正確な関節角を計測するのは困難である。そこで、指の関節上に一定の厚みをもった薄いベルト状の柔軟材料を重ね、指の屈曲にともなう、これらのベルトの上下面での相対的な位置変化を計測することで、正確な関節角度を推定する方法を提案した。装置のプロトタイプを制作するとともに、実験により、提案手法により推定された角度が非常に高い精度で実際の関節角度を推定できることを確かめた。今後は、このプロトタイプをもとに装置の改良をおこなうとともに、上述の(A)に対応する装置の開発を進め、これと合わせることで、力覚を提示する際に必要となる、関節角度と腱の移動距離との間の関係の導出を装着者ごとにおこなう手法を提案する。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究実績の概要に記述した研究実施計画の項目(A)装置の腱配置の決定、(B)関節角度と腱の移動距離との間の関係の計測、(C)制御手法の提案のうち(B)が順調に進み、必要な計測技術を確立したことから、おおむね順調に進展していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度に提案、開発した、重ね合わせたベルトを用いて関節角度を推定する装置のプロトタイプををもとに装置の改良をおこない、さらに、研究実績の概要に記述した研究実施計画の項目(A)に対応する装置の開発を進め、これと合わせることで、力覚を提示する際に必要となる、関節角度と腱の移動距離との間の関係の導出を装着者ごとにおこなう手法を提案する。
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| Causes of Carryover |
今年度は、最終的に提案する予定の力覚提示装置の構成のうち、力を指に伝える部分の開発はおこなわず、指の角度を精確に計測する部分の開発に専念した。そのため、当初計画していた装置の開発費の一部を次年度に持ち越した。
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