2014 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 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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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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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度試作した操作反力を制御できるジョイスティックデバイスは、サイズが大きい、操作力の変化幅が想定したものに達しないなど改良すべき点があった。また、スティックの操作方向によって、操作力を調節できない機構上の問題点も発見された。
そこで、本年は、まず、昨年採用した基本方式を継承しつつ、構成要素とその配置を再検討し性能面の向上を図った。具体的には、4枚の弾性板とスティック先端の接触干渉を利用することで実現していた操作反力調節機構に対し、今年度は超弾性合金梁を用いることにした。4枚の弾性板は、スティック先端の前後左右の方向にそれぞれ配置されたものであり、その方向に対しては確実な操作反力を提示できるものであった。しかしながら、斜め前、斜め後ろ等の方向に対しては、弾性板とスティック先端の接触が不確実なものとなり、想定した反力の提示が困難であった。そこで、スティック先端の周囲３６０°を囲むように２４本の超弾性合金梁を配置し、全方向への反力呈示を可能とした。また、サイズの縮小化（ほぼ1/2）も同時に行った。この結果、操作反力は、昨年度試作器の3.5倍強に範囲を拡大することができ、また、全方向にも対応できるものになった。
さらに、1軸ロボットアームを用いてデバイス操作の有効性について検証した。進行方向に障害物を検出した時にスティック剛性を高める（より大きな操作反力が呈示される）ような設定を行った。その結果、スティックの操作力の変化を通して、使用者にその存在を知らせることができ、衝突を回避する操作行動を誘発できることが確認できた。
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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
前年に明らかになった改良点を克服することができた。また、調節できる操作反力の範囲について、実際に人が舌の感覚を通して、その違いを感じ取ることができることを実験的に確認できた。さらに、その機能の有効な利用法としてロボットアームの制御実験を行い、操作力の制御を通して、ロボットが得た周囲の状況を人側に伝えることができ、安全で器用な操作が可能になることが確認できた点にある。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、多方向への操作反力を独立して制御できるように改良を行うことが挙げられる。また、独立した反力呈示機能を利用したロボットアームの操作性の向上について確認する予定である。さらに、操作対象を電動車椅子へと拡張し、安全な操作の可能性についても検討する予定である。
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| Causes of Carryover |
実験に使用する予定のロボットアーム、グリッパシステムは当初、新たに開発する予定であったが、機能検証用として、当初の予定より単純化した構造のアーム・グリッパシステムを構築したため、製作費用を抑えることができた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
ジョイスティックデバイスの機能と利用可能性を図るため、多自由度を有するロボットアーム・グリッパシステムの構築と電動車椅子の製作に使う予定である。
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