対向空気流を用いた指先への３次元動作提示

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K19797
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 矢野 博明 筑波大学, システム情報系, 教授 (80312825)
• Project Period (FY): 2018-06-29 – 2022-03-31
• Keywords: バーチャルリアリティ / 非接触力覚提示 / 空気噴流 / 空中力覚提示 / 力覚提示装置

Outline of Annual Research Achievements

昨年度に引き続き、指先への力覚レンダリング手法の開発を行なった。具体的には指に対して前後及び左右方向の４方向に可動式の空気噴流ノズルを配置し、光学式位置センサによって計測した指先位置に応じて、指腹に対して２方向（前方及び左右いずれか近いノズル）を用いて指腹に力覚を提示し、指背面１方向から爪に向かって対抗噴流を噴射することで指先位置の安定化と力覚提示を両立させる。この時、噴流は指先位置に向けて目標提示力を実現するためにノズルからの距離に応じた力の減衰をあらかじめ計測した対応テーブルをもとにリアルタイムに制御した。評価実験として６名の実験参加者によるバーチャルな壁のなぞり実験を実施した。背面提示との組み合わせにおいて、有意に誤差やばらつきが小さくなることがわかった。また、使用するノズルの組み合わせは本手法の方式以外にもあり得て、多様な力覚提示の可能性があることを示唆するデータも得られた。さらに任意の三次元力ベクトルの安定提示を可能とするために、開発した4ノズルによる力覚提示システムを５自由度のマニピュレータの先端に搭載し、指先の動きに合わせて移動することで三次元空間での力覚提示を行うことが可能なシステムの設計を行なった。４ノズル方式の力覚提示システムは可動範囲が数センチ四方であるため、パンタグラフリンク機構によって提示位置を移動し、回転アクチュエータを組み合わせることで、任意の方向からの噴流提示を可能とする設計とした。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

実験参加者による評価実験の実施に時間がかかり、目標としていた三次元空間での力覚提示の効果検証を終えることができていないため。

Strategy for Future Research Activity

三次元的な力ベクトルの提示を可能とし有効性の検証を行うとともに、空気噴流の提示手法として組み合わせが他にも存在することがわかってきたため、提示アルゴリズムの更なる追求も行う。

Causes of Carryover

評価実験実施が遅れたため、三次元空間での反力提示の検証システムの開発及び評価が遅れたため。