2013 Fiscal Year Research-status Report
力覚呈示機能を有する舌用スティック型入力デバイスの開発
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25350676
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Tohoku Gakuin University |
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Principal Investigator |
梶川 伸哉 東北学院大学, 工学部, 教授 (80290691)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 舌用インターフェース / ジョイスティック / 力覚呈示 |
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| Research Abstract |
舌を利用した機器操作デバイスはこれまでにも様々な方式が提案されてきた。しかし、舌は操作器を扱う優れた運動機能に加え、敏感な触力覚も備えた優れた器官でもある。本研究は、より高度な操作を可能とすべく、触力覚情報を舌にフィードバックする新しい発想の操作デバイスの開発を目的としている。
本年は、力覚フィードバックを可能とするジョイスティック型デバイスの基本構造を考案した。これは舌によるジョイスティックの操作力の制御を通して、スティックにより操作されるロボットハンドと環境の間の接触力の変化を呈示するものである。操作力の制御機構として、スティックの下端の動きを可変弾性要素と干渉させることにより行う方法を考案した。弾性要素としては板バネを採用し、その支持長を制御することでジョイスティックの運動に対する抑制の程度を調節する。試作機を製作し、実際にスティックの操作に要する力の計測を行い、2倍強の操作力の調節が可能であることを確認した。
一方、これと並行して舌の運動能力と力覚機能の検証を行った。運動については上下左右の方向により、スティックの操作域および位置決め等の制御性能に違いがあることを確認した。また、触力覚に関しては、接触対象が徐々に硬くなるよりも、柔らかい方向へ変化していく方がより敏感に変化を感知できることを確認した。舌の無拘束運動を計測したものはあるが、スティックなどの操作運動を対象としたものはない、また、舌による接触物の硬さ判別能を評価した報告はこれまでになく、新たな知見が得られたと考えられる。
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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
舌用入力デバイスの基本設計と試作機の製作を行った。当初予定した空気圧によるスティック操作反力の調節機構については、応答性、制御性の面から問題が多いことが確認された。
一方でこれに代わる別方式の反力調節機構を考案し、実験により、その機能の検証を行った。この結果から、新提案機構の実用可能性を確認することができた。また、改良すべきポイントも明確になり、改善方法の見通しを立てることができた。
さらに、舌の運動機能、力感覚機能を実験により確認し、本格的にデバイス設計を行う際の制約条件等について確認することができた。
以上のことから、初年度の目標であったデバイスの基本構造の確認、および実際に舌
による操作を想定したデバイス設計の要件について把握することができたと言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
舌の運動機能、感覚機能の計測結果を基に、実用的な舌用入力デバイスの本格的な設計を行い、製作を行う予定である。実際に人の舌による操作実験を行い、その操作性、および設置方法について検証を行う。この設置方法については、人の顔に取り付けることが有効と考えられ、人の顔の曲面形状を考慮した取り付け具を用意する必要がある。この点については、3Ｄプリンタによる加工製作が利用できると考えている。
また、これと並行して、デバイスによる操作対象となるロボットアーム、ハンドシステムを開発する予定である。最終的には、舌用入力デバイスを用いてロボットアーム、ハンドシステムを操作し、ロボットの環境との接触力をデバイスを通して、人にフィードバックするシステムを構築する。このシステムを用いて、操作性の向上が実現できることを示す予定である。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
開発する舌用入力デバイスの機構を当初想定した空気圧制御を利用したものから変更したため、予定していた機材（空気圧制御ユニット一式）の購入を延期した。
舌用入力デバイスは口腔内で使用すること、また、顎部への固定を想定することから、曲面形状を有する部品類の必要性が高い。この部品製作については3Dプリンタを用いることが有効と考えられ、現在その購入に使用したいと考えている。
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