Development of a haptic interface with a VC containing fractional derivatives to display the quality of a real object's surface based on the passivity

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K04292
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 20020:Robotics and intelligent system-related
• Research Institution: University of Fukui
• Principal Investigator: Kawai Masayuki 福井大学, 学術研究院工学系部門, 准教授 (00334805)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: バーチャルリアリティ / 力触覚提示 / バーチャルカップリング / 受動性 / 非整数階微分

Outline of Final Research Achievements

This research studies the design method of virtual coupling (VC) for a haptic interface in virtual reality technology. The research studies a VC containing fractional derivative terms instead of a common damper and shows that the VC can display the qualitative difference such as repulsion, not only the hardness of the object surface. In the research, the passive distribution in the frequency range of a real object is measured, then the parameters in the VC are optimized to realize the measured passivity distribution. Finally, some experimental results showed that the method can display various haptic senses of real objects.

Free Research Field

ロボット工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

一般的なばねとダンパのVCでは、ゴムのような表面の触感しか表現できないが、本研究の成果を用いることにより、今までのVCでは表現できない動粘性流体や低反発材などの触感の提示がVCのみで可能となる。VCで表現するため、過去の位置情報のみから計算ができ、複雑なシミュレーションも必要ないため、容易に安価なシステムでも実現できるようになる。また、受動性の分布と触感の関係もVC見本で示されているため、新たな触感の創出にも利用することができる。