2014 Fiscal Year Annual Research Report
タブレット型端末を用いるコミュニケーションロボットの開発と疑似的触感の生成
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25280073
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
熊澤 逸夫 東京工業大学, 像情報工学研究所, 教授 (70186469)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐藤 誠 東京工業大学, 精密工学研究所, 教授 (50114872)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 触覚 / ハプティック / 慣性ホイール / アクチュエータ / マンマシンインタラクション / ユーザーインターフェイス / タッチパネルセンサ / タブレット型端末 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度までに開発してきた機構では、慣性ホイールの回転エネルギーを、瞬時に制御可能なクラッチで取り出す際に、スリップが生じ、取り出せる力が弱く、遅延が生じていた。そこで、慣性ホイールから動力を取り出す際にクラッチがスリップしにくくなるように、接触面積を増やしたり、新たに電磁クラッチの機構にヒントを得た機構を導入した。またクラッチと慣性ホイールが確実に噛み合ってスリップを防ぐ機構を完成した。こうしてクラッチを用いることにより、遅延なく瞬時に強力な触覚刺激を生成できるようになったが、その反面、連続的に強度が変わる触覚刺激を生成することが困難となったため、新たに駆動量を連続的に変化させられるステッピングモータを使用して、連側的に触覚刺激を変化させる機構を作り、指に仮想的に３次元形状や面の硬さと柔らかさの感触を提示させることに成功した。さらに大手繊維メーカーが開発中の超低摩擦超高耐久の機能素材をサンプルとして入手して、それをベアリングに代わる摺動材として用いることによって、上記機構を単純化、薄型化してスマートフォン背面に搭載可能として、当研究分野で最大の国際会議、VR2015においてデモ発表を行い、高評価を得た。なお本年度に開発したデバイスは計27機種に及んだ。本課題の資金で３Dプリンターを購入して積極的に利用した結果、試作費用を抑え、また試作に要する時間も短縮できた。３Dプリンターでは形成困難な金属部品や高い加工精度を必要とする部品については試作会社に製作を依頼したが、試作費用が全体として節約でき、試作デバイス数が増えた。本年度の最後に開催された国際会議VR2015で発表したデバイスは(1)低摩擦高耐久の機能性繊維を摺動機構に使用した薄型背面触覚情報提示デバイス(2)12個の振動モーターを独立に高い応答性で干渉しないように制御して振動の時空間パターンを生成したデバイス等である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本課題で当初設定していた達成目標以上の進展が得られ、ちょうど当年度に大手繊維メーカーからサンプル出荷となった超低摩擦、超高耐久の革新的な機能素材のサンプルの提供を受け、従来ベアリングに頼っていた重く大きな機構を薄さ0.2㎜の機能素材に置き換えて軽量化、薄型化することができて、厚さ2㎜の薄い機構によって連続的に変化する多様な触覚情報を提示することに成功し、国際会議VR2015においてポスターとデモの発表を行い、高評価を得ることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
本課題で提唱しているクラッチによる触覚情報生成機構を使うと、瞬間的に大きな力と変位量を取り出せる利点がある半面で、力の大きさや変位の速度を任意に制御できないことが問題となるが、クラッチを高い周波数で入れたり、切ったりすることを小刻みに繰り返すことで、力の大きさや変位速度を制御できる可能性がある。そこで27年度には、この原理を実現するための新機構について研究する。またタッチパネル上の指に仮想的に知覚させる３次元形状や面の硬さと柔らかさの感触は比較的簡易なものに限定されてきたが、以上の周波数による触覚情報制御方式と２６年度に完成したステッピングモーターと機能素材を組み合わせた独自の触覚情報提示デバイスを用いて、より多様な触覚情報を表現することを試みる。さらに、こうして表現される触覚情報を用いて、タブレット型端末のタッチパネル上で知覚できる触覚情報のリアリティーを向上したゲームや、触覚的に情報を確認できるようにすることで、操作性を向上した実用的なソフトウェアを開発して、爆発的に普及しているタブレット型端末やスマートフォンのキラーアプリケーションとして、新しい応用を開拓したい。
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| Causes of Carryover |
年度末間際のなって多数の修正点が出てきたため試作の設計が間に合わなかったため、次年度に繰り越した。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
試作の修正方法が確定次第、設計を再開して繰越金を設計費用に充てる予定である。
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