2023 Fiscal Year Annual Research Report
Understanding Tactile Functions that Contribute to Human Dexterity Based on Reproductions of Cutaneous Sensation with Real-time Simulation
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21H04542
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
昆陽 雅司 東北大学, 情報科学研究科, 准教授 (20400301)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐瀬 一弥 東北学院大学, 工学部, 准教授 (20805220)
永野 光 神戸大学, 工学研究科, 助教 (70758127)
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| Project Period (FY) |
2021-04-05 – 2024-03-31
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| Keywords | 触覚ディスプレイ / 皮膚感覚 / マニピュレーション / 実時間シミュレーション / 多指力覚提示 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，指と対象物との接触を実時間で高速にシミュレーションし，分布触覚ディスプレイにより皮膚感覚を再現する触覚サイバー・フィジカル・システム（CPS）を構築して，ヒトの把持・操り戦略を実証論的に調査することを目的とする．
基盤技術の確立のために，1）世界最高水準の分布触覚提示技術，2）柔軟物体・複数接触・摩擦に対応した高速シミュレーション技術，3）皮膚感覚と力覚を独立提示可能な多指操作環境，に関して，以下の研究開発を行った．
1）シミュレーションで得られるSED分布を再現する吸引圧制御法を確立するために，昨年度同定したSEDと吸引刺激の関係式を利用し，個人毎に感度を調整するキャリブレーション手法を開発した．また，複数指に対応するため，多孔チューブを用いた省配線装置を開発し，示指と母指による把持感覚提示する触覚CPSを実現した．
2）触覚受容器位置のSEDを計算する示指・拇指モデルを開発した．マルチコアCPU並列化により，示指単体で約50 fps，2指で約7 fpsの実時間接触処理を実現した．計算精度については，商用ソフトと比較し妥当性を確認した．また，物体把持時の接触を模擬する簡易固着モデルを実装し，二指による物体押し込みを再現した．
3）2指および3指での作業中における力覚提示を可能とする力覚提示装置を構築した．昨年度までに開発した一指用の6自由度力覚提示装置の設計に基づき，位置・姿勢可動範囲および干渉範囲を考慮し，示指と母指の2指用，および，中指を加えた3指用のそれぞれを製作した．
また，知覚的「なじみ」の科学的実証と応用開拓を目指して，2指による把持感覚を触覚CPSと実環境で把持調整実験を実施し，知覚的「なじみ」を生み出す皮膚感覚の情報処理についてその機序を検討した．さらに，1指のウェアラブル吸引デバイスを用いて凹凸感の提示するVRシステムを実現した．
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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