2022 Fiscal Year Annual Research Report
多指操作を向上させるバイオフィードバックによる高精度極安定力覚提示に関する研究
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20K11916
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| Research Institution | Hiroshima Institute of Technology |
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Principal Investigator |
赤羽 克仁 広島工業大学, 情報学部, 准教授 (70500007)
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2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | ヒューマンインタフェース |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，VR世界における両手操作を実現するストリング駆動型力覚提示において，操作者の情報を利用した高精度かつ極安定なシステムを構築しヒトの巧緻な両手操作環境の構築である.本研究では，ユーザの内部情報をバイオフィードバックとして力覚提示の制御にフィードバックすることにより，これまでにない安定性と忠実性の両立を目指すものである.
この目的を実現するため，以下の研究に取り組んだ.両手操作には様々な操作が考えられるが，まず初めに基本となる物体の把持操作の実現に焦点を当て，把持操作に必要な提示力の設計を行なった.ストリング型力覚提示装置ではストリングとアクチュエータ及びエンドエフェクタの関係が操作域に影響を与える.これらを計算機上で動的に考慮することで，適切な力覚提示装置の実現が可能になると考える.計算機上で得られた設計パラメータに基づき，両手操作で必要となるエンドエフェクタの設計と試作を行なった.また，多数本のワイヤの最適な張り方と剛性を保ちつつ軽量なフレームの設計を行った.
そして，最終年度は以下の研究を行なった.高精度なストリング駆動型力覚提示装置を実現するために，高い更新周波数を実現する専用のコントローラの開発や制御手法の開発とその評価を行った.両手操作時に得られる操作者の内部状態を計測するためのエンドエフェクタの開発を行った.把持の状況により操作者と装置の結合度が常に変化し，システムの総合的な性能に大きく関与する要素となる.インピーダンスは把持力により常に変化し，システムの安定性と忠実性に大きな影響を及ぼすと考えられる.そこで，計測した内部状態を基に推定されるシステムの安定性と忠実性の関係をリアルタイムに計算し，制御量の最適値および許容される範囲を導出し力覚提示における把持力と制御の関係を求め，提案する制御システムにおいて実装した．
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