示指と拇指による繊細な触動作であるつまみ触動作の計測とモデリング

2023 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 22K12104
• Research Institution: Kindai University
• Principal Investigator: 池田 篤俊 近畿大学, 理工学部, 准教授 (20609903)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Keywords: 触覚 / 指腹部変形

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、皮膚感覚の感度が高い身体部位の一つである指先を使ったつまみ動作による触動作に対して計測と解析を可能とするシステム構築を目的としており、初年度はつまみ触動作を計測するための新たな指腹部変形計測デバイスの開発を実施していた。
２年目は、指腹部変形計測デバイスの計測部および固定部の設計を最適化し、伝達関数モデルによる指先力推定精度の向上を目的として研究を推進した。初年度に行った3Dスキャナを用いた指先変形解析のデータ解析を進めることにより、様々な指形状に対して指腹部変形特徴をヒートマップによって表現する手法を確立した。具体的には、指先にある爪溝を基準とし、指の厚み、太さおよび長さを正規化するための計測点を設定し、異なる指の形状・サイズのデータを一元的に比較することを可能とした。本手法によって、センサ配置をさらに最適なものにすることができ、デバイス設計を効率的に行うことが可能となった。また、センサ配置を最適化したことによって、伝達関数モデルによる指先力推定の精度向上も期待できる。
さらに伝達関数モデルによる指先力の推定精度を向上させるために、指腹部変形データにフィルタ処理を行うための基礎実験を行った。特に指先の回転運動は並進方向の指先力推定精度を低下させることが明らかとなっているため、触動作における並進運動と回転運動を周波数領域で分離する手法に取り組み、一定の精度向上が見られることが明らかとなった。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当初の計画通り、指腹部変形計測デバイスの設計を最適化するためのデータ分析とデバイスの改良を行うことができ、伝達関数モデルの作成においてもフィルタ設計の目途を立てることができたため。

Strategy for Future Research Activity

今後は、つまみ動作を必要とする作業において、技能の差異を定量的に計測・解析するための手法に取り組む予定である。
また、現状の指腹部変形計測デバイスをフィールドテストで用いた場合に発生する問題点（作業の邪魔になる、使用者の感覚が変わるなど）を整理し、さらなる改良につなげる予定である。

Causes of Carryover

想定していた国内発表を変更し、次年度に発表を行うこととしたため