A virtual reality environment capable of dexterous operation and texture presentation using a physical model of friction sliding

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H04220
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 61020:Human interface and interaction-related
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: Hasegawa Shoichi 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (10323833)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 三武 裕玄 明治大学, 総合数理学部, 専任准教授 (30613939)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: ハプティクス / 器用な操作 / 部分滑り / 摩擦モデル / ハプティックインタフェース

Outline of Final Research Achievements

This research aims to realize a VR environment that reproduces dexterous operation and texture, and to obtain its design guidelines. A stick-slip phenomenon occurs when an object is rubbed with a finger.
By extending the LeGre model with a real-time simulation model of friction including partial slip, which is known to affect grasping maneuvers, and the stick time dependence of the coefficient of static friction, which affects the period and amplitude characteristics of stick slip, we reproduced the characteristics of frictional vibration that occurs during grasping operations.
In addition, we investigated the presentation method of tactile stimulus centered on vibration. In the future, we will proceed with research on a wearable haptic interface for multi-finger operation and a grasping operation environment using the proposed model.

Free Research Field

バーチャルリアリティ

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

多様な参加手法により社会参加の機会を増やすことが求められ、メタバースの応用が期待されているが、遠隔参加者が行える共同作業は限られている。
本研究はデザインや評価に必要だと考えられる器用な操作の実現を目指している。人が部分滑りを検知して把持力を調節していることが知られているが、再現に必要な部分滑りの力触覚提示は実現しておらず、メタバースでは疲労を避けるために記号化された把持が用いられている。
本研究は、静止摩擦係数の固着時間依存性と部分滑りを統合して新たな摩擦モデルを提案することで、器用な操作に必要な摩擦現象を再現しており、メタバースでの器用な把持操作に必要な課題の一つを解決している。