2013 Fiscal Year Annual Research Report
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24300086
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
矢向 高弘 慶應義塾大学, 理工学部, 准教授 (20286652)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 情報通信工学 / 感性情報学 / 視聴触覚提示 / インタフェース / 遠隔操作 |
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| Research Abstract |
今年度は、触覚伝送の三次元拡張作業を実施していく計画であった。そこで、まずモーターやエンコーダなどの電気部品やベアリングなどの機械部品を購入し、触覚伝送の三次元拡張作業を実施した。その結果、2自由度の触覚伝送を可能とする装置をほぼ組み上げることができ、今後遠隔操作の実験を行う準備を整えることができた。触覚伝送装置の形態は非対称となっており、操作者が触れるマスター側はジョイスティック型であり、遠隔地に設置されるスレーブ側は前後左右に傾けることが可能な傾斜台型である。ジョイスティックの傾きを操作することで傾斜台の傾きを遠隔操作することができ、傾斜台上の物体の質量に起因するトルクを操作者が感じ取れるようになっている。
また、先行して行っていたステレオカメラの制御に関しては、近視領域作業において最適なステレオ表示を行うための輻輳角決定方法および制御手法を考案した。これだけでも発表する価値があると考え、論文誌への投稿を行っており、間もなく採録される見通しである。さらに、ネットワークを介して遠隔地に触覚を伝送するには、制御系プログラム間での低遅延な通信機構が不可欠であった。これを実現するために通信機構の開発も行っていたが、これについても広帯域のIP通信と低遅延の実時間通信の両立を実現する画期的な成果を達成することができた。これについては国際会議での発表が決定し、また論文誌への投稿も行っている。更に、限られた通信帯域を介してステレオ映像をライブ配信するための圧縮通信方式についても論文誌へ投稿中である。以上のように、遠隔操作の実験装置を構築するだけでも要素技術に関する研究成果が次第に結実しはじめており、本プロジェクトは順調に進展していると認識している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究課題は視聴触覚の遠隔操作装置を用いて、通信遅延下・帯域制限下での最適なインタフェースの設計指針を追求することである。今年度中に視聴触覚を用いた遠隔操作装置の構築作業を完了する計画であったが、これについては若干遅れており、視覚および触覚の遠隔伝送装置の構築がほぼ完了した段階である。しかし、最終年度に予定していた実験は間もなく開始することができる見込みであり、深刻な遅延ではない。
他方では、研究実績にも示しているように、実験装置を構築する段階において複数の要素研究が成果として結実しはじめている。繊細な触覚を実際のネットワークを介して伝送するためには、1ミリ秒以下の短い周期で位置と力の情報を伝送する必要がある。しかも視覚情報や聴覚情報も同時並列に伝送することが要求され、これを一般的なLAN回線を用いて実現することは困難であった。そこで本研究課題では、広帯域のIP通信と低遅延の実時間通信を一つのLAN回線を用いて両立するRTAI/Linux用の通信デバイスドライバを開発した。またステレオカメラにより近視領域作業を提示するためにはカメラの輻輳角を調整する必要があったが、これについても本研究課題で最適値を求め制御手法を開発した。さらにステレオカメラの映像を低遅延で伝送するための符号化手法についても新規開発を行った。これらの要素技術開発もまた本研究課題の重要な成果であり、目標に向かって着実に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
まず、当初の計画通りに視聴触覚の遠隔伝送装置を稼働し、被験者に遠隔操作を実施してもらうことで通信遅延と操作性の関係を示す様々なデータを収集する。これを分析し、問題点や改善項目などを明らかにする。続いて、改善項目について遠隔伝送装置の変更を行い、被験者による実験を再度行うことで、操作性がどのように改善されるかを確認していく。この改善と評価を繰り返し行う過程を通して、通信遅延下での遠隔操作インタフェースの最適設計指針をまとめていく。
インタフェースの最適設計指針を研究成果として発表するだけでなく、本伝送装置を構築するための要素技術についても引き続き研究成果として発表していくつもりであり、これにより同様の実験装置を様々な研究者が構築できるようにするなど、本研究分野の更なる発展に向けて貢献していく。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
遠隔操作装置の構築が予定よりも少し遅れ、インタフェースの形状など幾つかの点での試行錯誤作業が次年度に先送りとなったため、使用額を次年度に繰り越すこととなった。
遠隔操作装置はほぼ完成しており、次年度の早い段階でインタフェース形状設計や評価用タスクの設計のための電気部品や機械部品を購入する予定である。
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