2014 Fiscal Year Annual Research Report
口腔インタフェースとタクタイルフィードバックによる身体拡張(第３の腕)の研究
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25280077
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| Research Institution | Waseda University |
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Principal Investigator |
橋本 周司 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (60063806)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
酒井 幸仁 福岡大学, 工学部, 准教授 (60409654)
山口 友之 筑波大学, システム情報工学研究科(系), 助教 (50424825)
中村 真吾 芝浦工業大学, 工学部, 助教 (50424809)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | インタフェース / ロボットアーム / 第3の腕 / タクタイルディスプレイ / HCI |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，人間の身体運動に新たな自由度を付加するための技術的基盤を確立することを目的とする．身体拡張には，付加された自由度を操作する手段ばかりでなく，拡張された身体のイメージをユーザが獲得できる必要がある．そこで，身体に装着したロボットアームを第３の腕として自在に操ることを具体的な目標として研究を行っている．本年度の成果は以下のとおりである．
口腔内運動によるインタフェースデバイスについては，9軸加速度センサを導入し信号の雑音除去および頭部運動のキャンセルシステムも含めて小型化するとともに口腔内の気圧のセンシングによって新たな自由度を付加して，PCのカーソル操作実験により実用性を確認した．
タクタイルディスプレイについては，姿勢矯正ベルトにボイスコイル型振動子を二箇所に取り付けたウェアラブル型のディスプレイシステムを試作し，目視できない状況でロボットアームの操作実験を行った．
新しいロボットアームの開発では，屈曲を局在化するための運動制限材料として，これまで，磁気粘性流体や磁気エラストマ，電場粘性流体を検討したが必ずしも満足のゆくものではなかった．そこで，硬化時の剛性が大きいハンダを運動制限機構に用いた無関節マニピュレータのプロトタイプを製作し駆動実験を行った．
開発した口腔内インタフェースとタクタイルディスプレイによるアーム制御実験を行うためのユーザ訓練の方法については，訓練タスクおよび訓練時間について検討を行い最終年度への準備を行った．
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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
１．口腔内インタフェースについては，信号処理手法を確立するとともに，小型化と自由度の増加に成功し，確認実験も終了した．
２．タクタイルディスプレイにについては，身体装着用のプロトタイプが完成し，ロボットアームの状態をフィードバック表示することにより，目視できない状況での制御実験に成功した．
３．運動制限機構を導入した無関節アームの開発については，新たに低温半田を運動制限材料として検討し，これまでの課題であった剛性の確保に成功した．
４．全体システムとしては，開発した口腔内インタフェースとタクタイルディスプレイによるアーム制御実験を行うためのユーザ訓練の方法について，訓練タスクおよび訓練時間について検討を行い最終年度への準備を行うことができた．
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度にあたり、Retrain in Useの実験を継続するとともに，以下の要素技術のまとめを行い総合システムとしての身体拡張器のユーザへの操作性及び装着性の評価を行う．
１．信号処理解析：雑音除去済みの信号から，口腔内動作のパターンを解析するソフトウエアの性能評価を行う．また，これまでの結果を受けて，動作パターンとロボットアームの状態情報を関連付けてタクタイルディスプレイに提示するシステムを構築する．
２．口腔インタフェース：頭部の動きをキャンセルする加速度センサシステムにより口腔内の動作によるアーム制御の方式を確定し、総合システムに実装する．
３．タクタイルディスプレイ開発：前年度のフィードバック提示のための振動パターンの ユーザ評価に加えて，振動音響の提示による状態提示についても検討し，タクタイル提示と比較し利害得失を検討する．
４．ロボットアーム開発：動作制限機構を設けたフレキシブルアームの制限機構に 使う素材の検討を継続するとともに、従来型アームとの比較実験を行う．
５．総合システム：容易に脱着できる第３の腕の総合システムを完成し，身体拡張器としてのユーザへ の操作性及び装着性の評価を行う．本システムは，ユーザの事前訓練の成否が使用効果に大きく影響することか ら，総合テストを通してユーザ訓練の手順の確立も重要な課題となる．
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| Causes of Carryover |
１．仕様が適合するロボットアームが想定価格では見当たらず現有および自作品を使用した。
２．最終年度に申請時の規模での研究が展開できるよう手持ちの研究資材を活用するなど節約に努めた。
３．海外での学会発表を次年度に行うこととした。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
第3の腕の総合システムを完成するにあたり、ユーザ訓練の状況に応じて、システムの高度化・改良および研究補助等人件費に使用する計画である。
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Research Products
(7 results)
