2014 Fiscal Year Annual Research Report
可変粘弾性機構を用いた装着型力覚提示デバイスの開発と知能化空間への応用
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26709006
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| Research Institution | Chuo University |
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Principal Investigator |
中村 太郎 中央大学, 理工学部, 教授 (50315644)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 人工筋肉 / 機能性流体 / ハプティクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究の概要：申請者らが開発した高出力空気圧ゴム人工筋肉と磁気粘性流体デバイスで構成された可変粘弾性機構を用いることで、モバイル機能を有しながら高機能・高出力な力覚を提示できる全く新しい「装着型力覚提示デバイス」を開発する。
さらに、センサが多数配置された知能化空間で本デバイスを装着することで、広範囲にわたる移動可能な仮想物体の力覚情報を実3次元空間に提示する。また、複数の装着者どうしでその仮想物体を運ぶ・投げるなど、相互的に力覚情報を共有できるような疑似空間システムを構築する。
本年度は、人工筋肉と機能性流体デバイスを用いた卓上型1自由度力覚提示デバイスの開発と制御方法の確立と3自由度装着型力覚提示デバイスへの拡張の可能性について検討した。その結果、卓上型の1自由度デバイスに関しては様々な力の提示が可能となり、モバイル化の基礎検討を達成した。3自由度化については、1自由度のモバイルデバイスを開発しその力覚提示に成功し、次年度の研究に向けて十分な実績を得られた。
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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
まず本機構に人工筋肉を配置する前に、バネ定数が一定なバネを人工筋肉の代わりに用いて、剛性・粘性・摩擦係数が可変になるような1自由度の力覚提示機構を開発した。ここで本機構はパッシブなバネを用いるが、クラッチを制御することにより、設置されたバネ定数以下の可変バネの提示が可能となる。また、人工筋肉とMRデバイスによる力覚提示機構(可変剛性/粘性/摩擦/質量/瞬発力)の開発については、人工筋肉が配置されることにより、可変剛性の提示範囲の拡大・高応答化や質量感覚/瞬発力の提示が可能とした。さらに、1自由度モバイル型ハプティックデバイスの検討として、上述の得られた知見に基づき、これを小型・軽量化し、人間の腕部に装着可能な設計について検討した。特に、肘部の1自由度力覚提示デバイスを中心に基本的な設計を行った。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、肩・肘・手首部にそれぞれSTEP2-1で開発された1自由度デバイスを拡張して設計する。なお、力覚提示量は脚部および体幹で十分に支えられる大きさに限定する。予想より質量が大きくなってしまった場合は、手首部等の特に質量感覚が必要ない部分に昨年度開発したデバイスを適用する。さらに、その後、本学ヒューマンシステム研究室(新妻准教授)に設置されている知能化空間(インテリジェントスペース)内において、多様な力覚情報(可変剛性/粘性/摩擦/質量/瞬発力)の提示に伴う移動可能な仮想物体の基本的な提示法を検討する。
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| Causes of Carryover |
研究は順調に進んだが、再設計を予定していたデバイスの仕様決定が遅れ、発注を次年度に回したため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
使用が決定し次第、注文予定のデバイスの購入する。
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