Development of ultrasonic feedback phased array tactile display

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K19819
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 61010:Perceptual information processing-related
• Research Institution: Nanzan University (2022-2023); The University of Tokyo (2020-2021)
• Principal Investigator: Fujiwara Masahiro 南山大学, 理工学部, 講師 (30825592)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 超音波フェーズドアレイ / 超音波センシング / 触覚提示 / ハプティクス / 多様体上の最適化

Outline of Final Research Achievements

In this research project, we have developed an ultrasonic feedback phased array tactile display (ULFPAT) for the purpose of application to tactile displays.
Using a prototype of the developed ULFPAT, the accuracy of estimating the position of a sound source simulating a stimulation target point was verified, and its effectiveness was demonstrated. In addition, a manifold optimization method was applied to evaluate the technical problem of using this device to generate multiple ultrasonic foci that serve as tactile stimulation points.

Free Research Field

ハプティクス

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、空中超音波により何も装着していない皮膚に人工的な触感を提示する空中ハプティクスにおいて、これまで超音波を送信するのみであったのが、受信も可能とするデバイスを開発した。これにより、例えば指先に超音波刺激を与える際、従来はデプスカメラ等を使用して指先位置を計測していたが、反射超音波を受信することによっても計測できることを示した。本手法は装置間の位置調整が不要であることや、外乱光などの環境変化によらず精度を保つことができるという利点がある。