2021 Fiscal Year Research-status Report
偏加速度振動に生じる疑似力覚と電気刺激を併用したVRグローブと提示制御手法の開発
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19K20325
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
ヤェム ヴィボル 東京都立大学, システムデザイン研究科, 助教 (20808258)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 触覚再現 / 電気刺激 / 機械刺激 / 振動 / 閾値推定 / 指先 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，VR（バーチャルリアリティー）やテレオペレーションのための，機械刺激と電気刺激を併用した，触感再現のグローブの開発である．基本的に指先における皮膚電気刺激と機械刺激の感覚特性とそれぞれの併用の感覚特性を明らかにする．2021年度は次の2つ項目で主に研究を行った．
1) 皮膚インピーダンスの推定による電気刺激の感覚閾値の推定：
電気刺激を用いた触覚ディスプレイは，機械的刺激を用いた場合と比較して小型・薄型・軽量化が実現できる．一方で触覚電気刺激は生起される感覚の強さにばらつきが大きく，実用化の妨げとなっている．そこで本研究では，刺激電流閾値を推定する手法を提案し検証を行った．まず電流パルスによって刺激する際の抵抗とキャパシタンスをフィッティングによってリアルタイムに推定できるようにした．さらに，刺激電流を与える前の，知覚を生じない低電流を印加した際の抵抗とキャパシタンスの値を測定し，これらの値を入力パラメータとしてRandom Forestの機械学習回帰で刺激電流閾値の近傍を推定で可能とした．
２）指先における機械振動刺激と電気刺激の相互作用：
触覚再現において広い範囲の刺激強度を与える必要がある．したがって，機械刺激と電気刺激を閾値より高い強度で与える際の特徴を調べなければならない．本研究では，閾値より高い強度で，異なる機械刺激の周波数によって機械刺激と電気刺激の相互作用を検討した．電電気刺激と機械刺激をほぼ同じ強度で与えると，1Hz振動の以外，電気刺激が機械刺激の感覚を増幅するが，機械刺激が電気刺激の感覚をマスキングしなかった．
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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
電気刺激閾値は，個人差が大きく応用のための一般化ができていない．リアルタイムで皮膚インピーダンスの測定および機械学習技術の活用で，感覚閾値を推定できるのは，本研究分野において重要な貢献だと考えられる．
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| Strategy for Future Research Activity |
次の３つ項目で研究を行う予定である．
１）電気刺激の感覚閾値をより正確に推定できる機械学習アルゴリズムを検討する．
２）機械刺激と電気刺激の併用による各触覚受容器の活動特性を調査する
３）VRコンテンツやテレオペレーションへの応用とその効果を検討する
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| Causes of Carryover |
参加予定であった学会は，すべてオンランとなり，旅費や参加費がほぼかからかった．また，研究の計画は，予定よりも時間がかかったためである．
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