2016 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
| Project/Area Number |
26709006
|
|---|
| Research Institution | Chuo University |
|---|
Principal Investigator |
中村 太郎 中央大学, 理工学部, 教授 (50315644)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
|
| Keywords | 力覚提示装置 / 拡張現実感 / 人工筋肉 / 機能性流体 / ソフトロボティクス / ウェアラブル |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
空気圧ゴム人工筋肉と機能性流体で構成された可変粘弾性機構を用いることで、腕部に対して 軽量でありながら機構的に高機能・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。特に2016年度は、多自由度力覚提示装置の開発と知能化空間におけるARシステムの構築を行った。
まず多自由度力覚提示装置については、当初「3自由度」の装着型力覚提示装置を開発する計画であったが、3次元空間上において、装着型で本機構を実現する場合には肩部3自由度、肘部1自由度の「4自由度」であるほうが、より拡張性が高く自然な力フィードバックが可能であるとの結論を得て、右腕のみの4自由度の装着型力覚提示装置を開発した。各関節にはMR流体デバイスと人工筋肉による可変粘弾性システムを搭載し、腕部にかかる重力トルクを保証するために肩部関節には自重補償装置を内蔵している。現在装置の軽量化と各関節にトルクを提示するための制御システムの構築を行っている。
次に知能化空間におけるARシステムの構築は、3次元空間での構築の前段階として、KINECTとプロジェクタを用いた2次元空間でのARシステムを構築した。前年度までに作成した1自由度装着型力学提示装置を用いて効果を検証した。本装置は視覚と力覚の提示により人間の挙動と一致した力覚提示が可能となる。5人の被験者よりアンケートを実施した結果、視覚効果のみの提示よりもリアリティがあるとの評価が多く、本システムは非常に有用であるとの結果を得た。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
多自由度力覚提示装置については、当初の計画から自由度を一つ増やした。この自由度の増加は機構面での実現が難しく、進捗が遅れ、本力覚提示装置の制御システムの構築まで至らなかった。しかしながら本システムの構築はそれほど多くの時間を割く必要ななく、次年度の進展に対して大きな影響は受けないものと考えている。
その他の面では、おおむね順調に研究が進展しているといえる。
|
| Strategy for Future Research Activity |
本年度は、以下の手順で研究を推進する。
① 4自由度力覚提示装置の操作系の確立と制御システムの構築：上記装置の運動学計算に基づく力覚提示（手先および各関節のインピーダンス提示）を確立し、人工筋肉・MRデバイスへオープンループによる制御を確立する。
② 上記力覚提示装置の2次元でのARシステムへの適用：すでに確立されている2次元でのARシステムに①の力覚提示装置を適用し、視覚効果との融合を確認する。また肘部のみの力覚装置との間隔の比較・評価も行う。
③ 3次元空間でのARシステムの構築：②と並行して3次元空間でのAR（VR）の構築を行う。
④ 上記力覚提示装置の３次元でのARシステムへの適用：③の構築が終了したのち①の力覚提示装置を適用する。
|
| Causes of Carryover |
多自由度力覚提示装置の制御システムの構築が遅れたため、その分の費用について次年度使用に回すことにした。
|
| Expenditure Plan for Carryover Budget |
制御システムの構築のための電子部品や計測センサの購入に使用する。
|
