Development of a Multi-Gradient Fingertip Touch Force Estimation Method using a High-Accuracy Hand Motion Capture System

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K12036
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 61010:Perceptual information processing-related
• Research Institution: Akita University
• Principal Investigator: Fujiwara Katsuya 秋田大学, 理工学研究科, 准教授 (80333128)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 水戸部 一孝 秋田大学, 理工学研究科, 教授 (60282159)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 接触センシング処理 / モーションキャプチャ / 接触力推定 / 巧緻動作検査 / 作業療法 / 手指動作検査 / 人間情報学

Outline of Final Research Achievements

Fingertip touch force measurement is important for finger dexterity tests and other occupational therapy assessments. Touch forces are usually measured by force sensors. However, sensors placed on finger will prevent human tactile sensation. We developed a new method that can estimate a fingertip touch force by measuring finger position and posture using a high-accuracy sensor attached onto the fingernail. This method did not use any force sensors, and did not prevent tactile sensation of the fingertip. Furthermore, we improved the precision of force estimation using a multi-gradient force estimation method.

Free Research Field

情報学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

作業療法分野における巧緻動作検査は、所要時間や作業量による量的評価が中心であり、指先の動きや力の入れ方の計測による質的評価の実現が課題である。検査感度の向上のため、作業中の詳細な手指の位置姿勢および接触力を測定し、巧緻動作そのものを評価する手法が求められている。しかしながら、従来の接触力測定方式では、指と対象物の間にセンサーを挟むため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る問題があった。本研究による、間にセンサーを挟む必要がない、爪上の位置センサーのみを用いた接触力推定方式では、これらの巧緻動作検査に適した、直接指で触れる条件での作業の計測が可能となった。