2010 Fiscal Year Annual Research Report
実世界ハプティクスに基づく人間支援理工学基盤技術の開発研究
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20226007
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
大西 公平 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (80137984)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
森川 康英 慶應義塾大学, 医学部, 教授 (90124958)
小澤 壯治 東海大学, 医学部, 教授 (10169287)
大石 潔 長岡技術科学大学, 工学部, 教授 (40185187)
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| Keywords | 人間支援基礎理工学 / ハプティックアクチュエータ / 実時間ハプティクス / 触覚伝達 / 多自由度触覚システム / ロボットハンド / モード変換 / マルチラテラルシステム |
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| Research Abstract |
これからの社会のサステナビリティを健全に保つには産業構造を大きく変化させる必要がある。そのため、標準化技術から脱して、個人の行為そのものを支援する産業技術の発展が必要である。特に、医療、介護などを産業化するには力覚・触覚信号を人工的に再現するハプティクス技術の発展が不可欠である。本研究ではこの第3の感覚を伝送、再現、記録する技術を人間支援基盤技術としてとらえて研究開発を行っており、本年度は以下のような研究成果を得た。
1.すべてのモーションコントロールが理想位置(速度)制御と理想力制御、及びこの二つを機能空間に写像する一般化座標変換の三つで表現できるという基本構造を明らかにした。この座標変換は、非線形要素や時間要素などを含み、人間の複雑なモーションをも表現できることから、道具座標系におけるシステム設計論を超えて、直接行為の定量的表現が可能になることを示した。
2.上記の結果を基に、8自由度16軸ハプティック鉗子システムを製作し、in-vivoないしはin-vitroの実験を行った。その結果、空間分解能0.1μm、力分解能0.01N、時間分解能100kHz以上の性能を得ることに成功し、200Hz以上の世界最高の触覚伝送帯域特性が力検出器なしで実現できた。また、2自由度実験において把持と直動動作の分離抽出に成功するとともに、スレーブに転写することで、人間の操作なしで、人間のように擬似生体組織を把持し、引っ張る予備実験に成功した。
3.腱駆動についても多指ハプティクスの研究を進めており、1.の成果の一部を取り込んで、道具座標系から道具を介しない人間の身体座標系における直接動作の実世界ハプティクス実験を開始した。
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