2017 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 – 2019-03-31
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| Keywords | 力覚提示装置 / 拡張現実空間 / 人工筋肉 / 機能性流体 / ソフトロボティクス / ウェアラブル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、高出力空気圧ゴム人工筋肉とMR流体(Magneto-rheological fluid)で構成された可変粘弾性機構を用いることで、腕部に対してモバイル可能でありながら高機能・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、本デバイスを知能化空間内において装着することで、広範囲にわたる移動可能な仮想物体の力覚情報を空間上に提示したり、空間内にいる複数の装着者が運ぶ・投げるなど相互的に疑似空間の力覚情報を共有できるようなシステムを構築する．
特に2017年度は、前年度に開発した4自由度（肩部3自由度、肘部1自由度）力覚提示装置の課題であった、軽量化と腰部への支持機構を開発し、知能化空間内を自由に移動できるようなデバイスとして改良を行った。さらに、ヘッドマントディスプレイにて表示可能な3次元VRシステムを構築し、KINECTによる身体動作状態の検出とd-Spaceによる制御システムの導入によって、3次元空間における視覚と力覚を提示が可能となった。特にMR流体によるブレーキデバイスの軽量化と薄型化を図り、圧縮バネによる自重補償機構を肩部に適用することで、肘周りの重量の軽減と慣性モーメントの低減を図った。
本装置は5人の被験者よりアンケートを実施した結果、視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。
しかし重量の負担はまだまだ大きく、今後さらなる軽量化を図るために空気圧人工筋肉
の代わりにトーションバネ等を用いて、MR流体による制御システムを導入することで疑似的な可変粘弾性を作り出し、システム簡便化を図る等の対処が必要であると考えている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
4自由度の力覚提示装置の知能化空間への適用は可能となったが、重量がやや重いため、力覚提示による満足感よりも装置の重さによる疲労感が上回ってしまっているのが現状である。さらに十分な力覚提示効果を得るためには、装置のさらなる重量の軽減化を目指す必要がある。
またヘッドマントディスプレイのVR効果も十分ではなく、さらなるVRシステムの構築も目指す必要がある。
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| Strategy for Future Research Activity |
上述の課題を受けて以下の方策を挙げる。
まず、重量の軽量化については、空気圧人工筋肉の代わりにトーションバネ等を用いてMR流体デバイスにより制御することで可変粘弾性感覚を作り上げ、アクチュエーションによる要素を削減することで、軽量化が可能であると考えている。さらに空気圧による供給が必要なくなることで、さらに空間上の移動に関する自由度もあがるものと考えている。
また現在片手のみの提示にとどまっているが、軽量化により両手に力の提示を試みることでよりリアリティのある提示が期待できる。
さらにヘッドマントディスプレイのVR構築についても効果のある仕組みを作っていく必要があると考える。
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| Causes of Carryover |
次年度は、デバイスの軽量化と双腕化を実現する。したがってMR流体デバイスとデバイスの開発費用、およびその成果発表に使用する予定である。また、ヘッドマントディスプレイのVRシステムの構築についても検討するため、ソフトウェアの購入が必要となる。
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