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2015 Fiscal Year Annual Research Report

能動的身体運動感覚の生成手法の解明

Research Project

Project/Area Number 26240029
Research InstitutionTokyo Metropolitan University

Principal Investigator

池井 寧  首都大学東京, システムデザイン研究科, 教授 (00202870)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 広田 光一  電気通信大学, 情報システム学研究科, 教授 (80273332)
北崎 充晃  豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90292739)
Project Period (FY) 2014-04-01 – 2018-03-31
Keywords身体的追体験 / 身体運動感覚 / 歩行感覚 / 受動運動刺激 / 抹消刺激 / 皮質刺激
Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は, 他人が行った行動(身体運動)を,あたかも自分が体験したものとして「追体験」するための基礎技術を構築することである. 単に運動を再現するのではなく自分で行動しているという,疑似能動感を誘発する追体験を実現する新規五感提示手法を探求する. 具体的な対象は,歩行運動の定常歩行から,停止・走行を含む運動の過渡状態,および階段や多様な踏面での身体姿勢の変化に対応した運動感覚の再現である.多感覚提示の最適化により疑似能動運動感覚の創成を目指した.
課題1. 身体運動感覚生成の機序と適合刺激の解明
A. 受動運動刺激---身体を外的に運動させる刺激および抹消神経(FES)を与え, 能動的な運動と等価または能動運動相当に感じられる際の適合刺激の特性を実験的に明らかにした.実際運動として,平地歩行と階段昇降,および走行を取り上げて,実際運動とその表現のために合成した刺激の運動感覚の受容特性を定量的に評価した.その結果,ディスプレイの運動提示の最適化および,多感覚刺激の相互作用が身体運動感覚の提示において重要な効果を有することが示された.抹消神経刺激について運動感覚の表現に適合する刺激の状態の予備調査を行い,適合刺激の概略を得た.B. 皮質刺激による修飾---皮質に対する刺激が運動感覚に与える効果について,継続的に調査を行った.
課題2. 身体運動感覚を生成する多感覚のディスプレイ構造の解明
身体的追体験を実現するためには,受動的刺激で能動的な身体感覚を生成する必要があるが,運動刺激に等価的な効果を有する映像と気流による身体運動感覚の効果を定量的に調べた.
課題3. 身体運動記録システムについて,身体装着型センサと外部設置光学センサによるデータを取得し,追体験システムを構築する場合の特性を定量的に計測した.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

課題1. 身体運動感覚生成の機序と適合刺激の解明
A. 受動運動刺激---身体を外的に運動させる刺激として,座席運動による前庭感覚刺激提示装置を新たに開発して利用した.下肢部の運動刺激は両足を各2自由度で駆動する提示システムを用いた.上肢部の運動刺激として,両手を駆動する機構を構築して用いた.これらの運動刺激に加えて,運動に伴って皮膚刺激を生ずる気流を生成するためのディスプレイとして顔面および両手先を対象とした構成を用いた.更に,映像刺激としては,運動に伴って変動する映像をHMDで全天周提示できるように構築した.これらにより,複数刺激を提示した際の相互作用の存在下での適合刺激を求めた.同時に,複数刺激の組合せ方,すなわち少数の刺激の組合せにおける自己運動感覚の変化を計測し,各刺激が与える運動感覚への効果を求めた.また,抹消神経刺激(FES)を下肢に与えることにより, 能動的な身体運動と等価または能動運動相当に感じられるために必要な適合刺激を求めた.加えて,能動性の感覚を与える手法を検討するために,一部に能動運動を取り入れることで受動運動の効果の変化を調べた.B. 皮質刺激による修飾---皮質刺激によって運動感覚が変化することについて,関連研究があり,この効果について調査を行った.
課題2. 身体運動感覚を生成する多感覚のディスプレイ構造の解明
身体的追体験を実現するためには,受動的刺激で能動的な身体感覚を生成する必要があるが,自己運動感覚を誘導する映像,気流を身体運動刺激と同時に提示する構造で効果があることがわかった.身体的体験の能動性を加えるために,部分的な能動運動を導入する構造についても検討を行った.
課題3. 身体運動記録システムについて,身体装着型センサと外部設置光学センサによるデータを取得して運動モデルを構築する手法を明確に確認した.
以上,研究は順調に進展している.

Strategy for Future Research Activity

課題1. 身体運動感覚生成の機序と適合刺激の解明
運動感覚の計測は,多様な条件下で体系的に能動運動感覚を評価する実験であり,時間を要するため,各条件のデータ取得を継続する.これにより,機械的刺激およびFES を用いた歩行・走行の能動的運動感覚に最も適合する条件を取りまとめる.提案書で,拡大条件と書いた足底振動刺激,視覚刺激,聴覚刺激,気流刺激については,相互作用の効果を含めて確認が進んでいるが,さらに調査を継続する.運動感覚の生成において,受動運動に能動的身体運動を加える場合の関係を探る観点を導入したが,この構成方法は複数のパタンがあり,得られる体験の質が異なると予想されるため,この関係を求める.これにより,身体スキーマの構造化を目指す.
課題2.身体運動感覚を生成する多感覚のディスプレイ構造の解明
機構構造の試作は特に上肢について行うと同時に,前庭感覚ディスプレイの改造構築をおこなった.これらの構成は,身体運動の新しい刺激の生成に極めて有効であることが分った.この構造は,自由度の拡張を行うことで,有望な展開が期待できるため,更に改良を行う.より多くの運動プロファイルについて,これによって表現することを試みる.また,多感覚の相互作用を継続して調査することにより,多感覚/疑似能動運動感をともなう追体験の実現手法を明らかにする.
課題3.身体運動記録システムと五感オーサリング構造の解明
追体験の対象となる先行体験者の四肢・体幹・頭部の運動の中で,追体験の中心を構成する運動要素について,空間計測装置で計測できる構成,および視覚提示の手法を明らかにする.

  • Research Products

    (40 results)

All 2016 2015

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (38 results) (of which Int'l Joint Research: 11 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] 実映像オプテイツクフローと足裏振動による歩行感覚記録・体験手法の基礎検討,2016

    • Author(s)
      上田祥平, 池井 寧, 広田光一, 北崎充晃
    • Journal Title

      日本バーチャルリアリティ学会

      Volume: 1 Pages: 15-22

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Vestibulohaptic passive stimulation for a walking sensation2016

    • Author(s)
      Yasushi Ikei, Shogo Imao, Shunki Kato, Kohei Komase, Sho Sakurai, Tomohiro Amemiya, Michiteru Kitazaki, Koichi Hirota
    • Organizer
      IEEE Virtual Reality 2016
    • Place of Presentation
      Los Angeles
    • Year and Date
      2016-03-19 – 2016-03-23
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Haptic feedback for foot sole using pneumatic pressure device2016

    • Author(s)
      Tetsuhiro Okano, Koichi Hirota, Takuya Nojima, Michiteru Kitazaki, Yasushi Ikei
    • Organizer
      Asiagraph 2016 in Toyama
    • Place of Presentation
      富山市ガラス美術館
    • Year and Date
      2016-03-05 – 2016-03-05
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Perceptual analysis of walking re-experience using 2ch vibrations on heels and walker's viewing motion images2016

    • Author(s)
      Michiteru Kitazaki, Katsuya Yoshiho, Yasushi Ikei, Koichi Hirota
    • Organizer
      Asiagraph 2016 in Toyama
    • Place of Presentation
      富山市ガラス美術館
    • Year and Date
      2016-03-05 – 2016-03-05
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] A study on the effect of virtual body in a vicarious walk experience2016

    • Author(s)
      Hideto Hiranuma, Kento Tashiro, Kohei Komase, Yasushi Ikei, Koichi Hirota, Michiteru Kitazaki
    • Organizer
      Asiagraph 2016 in Toyama
    • Place of Presentation
      富山市ガラス美術館
    • Year and Date
      2016-03-05 – 2016-03-05
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Generation effect of the walking sensation by airflow displays2016

    • Author(s)
      Masato Kurosawa, Ken Itoh, Yasushi Ikei, Koichi Hirota, Michiteru Kitazaki
    • Organizer
      Asiagraph 2016 in Toyama
    • Place of Presentation
      富山市ガラス美術館
    • Year and Date
      2016-03-05 – 2016-03-05
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Synchronized multisensory presentation for alleviation of VR sickness2016

    • Author(s)
      Kento Tashiro, Yasushi Ikei, Koichi Hirota, Michiteru Kitazaki
    • Organizer
      Asiagraph 2016 in Toyama
    • Place of Presentation
      富山市ガラス美術館
    • Year and Date
      2016-03-05 – 2016-03-05
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 機能的電気刺激による歩行感覚提示のための基礎的検討2015

    • Author(s)
      小林直仁,池井 寧,北崎充晃,広田光一
    • Organizer
      VRと超臨場感研究会
    • Place of Presentation
      首都大学東京
    • Year and Date
      2015-12-28 – 2015-12-28
  • [Presentation] 腕振り運動提示による歩行感覚特性に関する研究2015

    • Author(s)
      阪 直幸,池井 寧,北崎充晃,広田光一,
    • Organizer
      VRと超臨場感研究会
    • Place of Presentation
      首都大学東京
    • Year and Date
      2015-12-28 – 2015-12-28
  • [Presentation] 気流提示の歩行感覚生成効果に関する研究2015

    • Author(s)
      黒澤雅人,伊藤 健,池井 寧,広田光一,北崎充晃
    • Organizer
      VRと超臨場感研究会
    • Place of Presentation
      首都大学東京
    • Year and Date
      2015-12-28 – 2015-12-28
  • [Presentation] 視覚と前庭覚の統合刺激提示によるVR 酔いの抑制に関する研究2015

    • Author(s)
      田代研人,池井 寧,広田光一,北崎充晃
    • Organizer
      VRと超臨場感研究会
    • Place of Presentation
      首都大学東京
    • Year and Date
      2015-12-28 – 2015-12-28
  • [Presentation] 歩行追体験におけるバーチャルボディの効果に関する研究2015

    • Author(s)
      平沼英翔,池井 寧,広田光一,北崎充晃
    • Organizer
      VRと超臨場感研究会
    • Place of Presentation
      首都大学東京
    • Year and Date
      2015-12-28 – 2015-12-28
  • [Presentation] 座席運動による階段歩行感覚提示に関する研究2015

    • Author(s)
      加藤隼輝,池井 寧,広田光一,北崎充晃,雨宮智浩
    • Organizer
      VRと超臨場感研究会
    • Place of Presentation
      首都大学東京
    • Year and Date
      2015-12-28 – 2015-12-28
  • [Presentation] 歩行感覚提示における下肢運動制御手法に関する研究2015

    • Author(s)
      駒瀬航平,今尾祥吾,阪 直幸,池井 寧,広田光一,北崎充晃
    • Organizer
      VRと超臨場感研究会
    • Place of Presentation
      首都大学東京
    • Year and Date
      2015-12-28 – 2015-12-28
  • [Presentation] 歩行感覚表現における気流提示に関する研究2015

    • Author(s)
      伊藤 健,池井 寧,広田光一,北崎充晃
    • Organizer
      VRと超臨場感研究会
    • Place of Presentation
      首都大学東京
    • Year and Date
      2015-12-28 – 2015-12-28
  • [Presentation] VR空間における空間共有感・楽しさ共感の誘発手法に関する研究2015

    • Author(s)
      山田清貴,栗原 徹,平沼英翔,池井 寧,北崎充晃
    • Organizer
      VRと超臨場感研究会
    • Place of Presentation
      首都大学東京
    • Year and Date
      2015-12-28 – 2015-12-28
  • [Presentation] 接線法線振動と視覚情報同時提示における触覚特性に関する研究2015

    • Author(s)
      香取海輝,佐藤寛二, 池井 寧
    • Organizer
      VRと超臨場感研究会
    • Place of Presentation
      首都大学東京
    • Year and Date
      2015-12-28 – 2015-12-28
  • [Presentation] 触覚ディスプレイの複数周波数駆動によるテクスチャ感覚の生成に関する研究2015

    • Author(s)
      佐藤寛二,香取海輝,池井 寧
    • Organizer
      VRと超臨場感研究会
    • Place of Presentation
      首都大学東京
    • Year and Date
      2015-12-28 – 2015-12-28
  • [Presentation] 足裏振動の同期性が歩行体験に及ぼす効果2015

    • Author(s)
      近藤亮太,吉保克哉,池井 寧,広田光一,北崎充晃
    • Organizer
      VRと超臨場感研究会
    • Place of Presentation
      首都大学東京
    • Year and Date
      2015-12-28 – 2015-12-28
  • [Presentation] 前庭感覚・固有感覚提示の最適化による歩行感覚強度の向上2015

    • Author(s)
      今尾祥吾,加藤隼輝,駒瀬航平,櫻井 翔 ,池井 寧,広田光一,北崎充晃
    • Organizer
      VRと超臨場感研究会
    • Place of Presentation
      首都大学東京
    • Year and Date
      2015-12-28 – 2015-12-28
  • [Presentation] つま先と踵への振動と視覚映像による歩行体験装置の開発2015

    • Author(s)
      後藤景介,吉保克哉,池井 寧,広田光一,北崎充晃
    • Organizer
      VRと超臨場感研究会
    • Place of Presentation
      首都大学東京
    • Year and Date
      2015-12-28 – 2015-12-28
  • [Presentation] 超臨場感研究の作業仮説2015

    • Author(s)
      池井 寧,広田光一,櫻井 翔,雨宮智浩,北崎充晃
    • Organizer
      VRと超臨場感研究会
    • Place of Presentation
      首都大学東京
    • Year and Date
      2015-12-28 – 2015-12-28
  • [Presentation] 歩行感覚表現のための映像提示手法に関する研究2015

    • Author(s)
      田代研人,長井秀司,池井 寧,北崎充晃 ,広田光一
    • Organizer
      第20 回日本バーチャルリアリティ学会大会
    • Place of Presentation
      芝浦工業大学
    • Year and Date
      2015-09-09 – 2015-09-11
  • [Presentation] バーチャルリアリティの新しい作業仮説2015

    • Author(s)
      池井 寧,北崎充晃,櫻井 翔,広田光一,雨宮智浩,加藤隼輝,伊藤 健
    • Organizer
      第20 回日本バーチャルリアリティ学会大会
    • Place of Presentation
      芝浦工業大学
    • Year and Date
      2015-09-09 – 2015-09-11
  • [Presentation] 前庭感覚・固有感覚提示による歩行感覚の生成に関する研究,2015

    • Author(s)
      今尾祥吾,島袋誠也,加藤隼輝,櫻井 翔 ,池井 寧,広田光一,北崎充晃
    • Organizer
      第20 回日本バーチャルリアリティ学会大会
    • Place of Presentation
      芝浦工業大学
    • Year and Date
      2015-09-09 – 2015-09-11
  • [Presentation] 歩行感覚提示における下肢運動提示の効果に関する研究,2015

    • Author(s)
      駒瀬航平,阪 直幸,今尾祥吾,広田光一 ,北崎充晃 ,池井 寧
    • Organizer
      第20 回日本バーチャルリアリティ学会大会
    • Place of Presentation
      芝浦工業大学
    • Year and Date
      2015-09-09 – 2015-09-11
  • [Presentation] 計測に基づく歩行感覚提示に関する研究2015

    • Author(s)
      市原紘平, 広田光一, 池井 寧, 北崎充晃
    • Organizer
      第20 回日本バーチャルリアリティ学会大会
    • Place of Presentation
      芝浦工業大学
    • Year and Date
      2015-09-09 – 2015-09-11
  • [Presentation] Experience simulator for the digital museum2015

    • Author(s)
      Yasushi Ikei, Seiya Shimabukuro, Shunki Kato, Kohei Komase, Koichi Hirota, Tomohiro Amemiya, Michiteru Kitazaki
    • Organizer
      Human-Computer Interaction International
    • Place of Presentation
      Los Angeles
    • Year and Date
      2015-08-02 – 2015-08-07
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Presentation Method of Walking Sensation Based on Walking Behavior Measurement with Inertial Sensors and Pressure Sensors2015

    • Author(s)
      Kohei Ichihara, Koichi Hirota, Yasushi Ikei, Michiteru Kitazaki
    • Organizer
      Human-Computer Interaction International
    • Place of Presentation
      Los Angeles
    • Year and Date
      2015-08-02 – 2015-08-07
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 下肢部前後並進運動提示による歩行感覚特性に関する研究2015

    • Author(s)
      阪 直幸,駒瀬航平,池井 寧,北崎充晃,広田光一
    • Organizer
      日本バーチャルリアリティ学会 VR と超臨場感研究会
    • Place of Presentation
      電気通信大学
    • Year and Date
      2015-06-30 – 2015-06-30
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 座席運動と映像による歩行感覚の生成に関する研究2015

    • Author(s)
      平沼英翔, 富澤亮佑, 島袋誠也,池井 寧,広田光一,北崎充晃
    • Organizer
      日本バーチャルリアリティ学会 VR と超臨場感研究会
    • Place of Presentation
      電気通信大学
    • Year and Date
      2015-06-30 – 2015-06-30
  • [Presentation] 計測に基づく歩行感覚提示に関する研究2015

    • Author(s)
      市原紘平,広田光一,池井 寧,北崎充晃
    • Organizer
      日本バーチャルリアリティ学会 VR と超臨場感研究会
    • Place of Presentation
      電気通信大学
    • Year and Date
      2015-06-30 – 2015-06-30
  • [Presentation] 前庭感覚ディスプレイによる歩行感覚の生成に関する研究2015

    • Author(s)
      今尾祥吾,島袋誠也,加藤隼輝,櫻井 翔 ,池井 寧,広田光一,北崎充晃
    • Organizer
      日本バーチャルリアリティ学会 VR と超臨場感研究会
    • Place of Presentation
      電気通信大学
    • Year and Date
      2015-06-30 – 2015-06-30
  • [Presentation] 歩行の表現における気流の提示手法に関する研究2015

    • Author(s)
      黒澤雅人,伊藤 健,池井 寧,広田光一,北崎充晃
    • Organizer
      日本バーチャルリアリティ学会 VR と超臨場感研究会
    • Place of Presentation
      電気通信大学
    • Year and Date
      2015-06-30 – 2015-06-30
  • [Presentation] 経皮電気刺激提示による歩行感覚の生成手法に関する研究2015

    • Author(s)
      山田清貴,小林直仁,池井 寧,広田光一,北崎充晃
    • Organizer
      日本バーチャルリアリティ学会 VR と超臨場感研究会
    • Place of Presentation
      電気通信大学
    • Year and Date
      2015-06-30 – 2015-06-30
  • [Presentation] VR歩行感覚生成に適した映像提示手法に関する研究2015

    • Author(s)
      田代研人,長井秀司,池井 寧,広田光一,北崎充晃
    • Organizer
      日本バーチャルリアリティ学会 VR と超臨場感研究会
    • Place of Presentation
      電気通信大学
    • Year and Date
      2015-06-30 – 2015-06-30
  • [Presentation] 超臨場感の研究2015

    • Author(s)
      池井 寧,櫻井 翔,広田光一,雨宮智浩
    • Organizer
      日本バーチャルリアリティ学会 VR と超臨場感研究会
    • Place of Presentation
      電気通信大学
    • Year and Date
      2015-06-30 – 2015-06-30
  • [Presentation] Generation of textile sensation by multiple-frequency stimulus--- Characteristics of two-frequency synthesis method2015

    • Author(s)
      Kanji Sato, Yasushi Ikei, Naoyuki Saka
    • Organizer
      ASIAGRAPH 2015 in Tainan
    • Place of Presentation
      台湾
    • Year and Date
      2015-04-24 – 2015-04-27
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Generation of walking sensation by presenting translational motion of the lower limbs2015

    • Author(s)
      Kohei Komase, Yasushi Ikei, Michiteru Kitazaki, Koichi Hirota
    • Organizer
      ASIAGRAPH 2015 in Tainan
    • Place of Presentation
      台湾
    • Year and Date
      2015-04-24 – 2015-04-27
    • Int'l Joint Research
  • [Book] Emotional Engineering Vol.42016

    • Author(s)
      Yasushi Ikei, Koichi Hirota, Tomohiro Amemiya and Michiteru Kitazaki
    • Total Pages
      250
    • Publisher
      Springer

URL: 

Published: 2017-01-06  

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