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対象物体を陽に考慮した空中超音波音圧分布のリアルタイム形成とそのHCIへの応用

Research Project

Project/Area Number 15J09604
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Human interface and interaction
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

井上 碩  東京大学, 情報理工学系研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2015-04-24 – 2017-03-31
Project Status Discontinued (Fiscal Year 2016)
Budget Amount *help
¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2015: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Keywords超音波 / フェーズドアレイシステム / 触覚ディスプレイ / バーチャルリアリティ / 境界要素法 / 触覚 / 音響放射圧制御 / 触覚ホログラム
Outline of Annual Research Achievements

空中超音波を利用した遠隔触覚提示により、空中に質感をもつ触れる物体をプログラマブルに作り出すことを目指し、超音波音場の空間的音圧分布制御法を提案した。自由空間のみならず、指などの対象物体を陽に考慮することで、触覚強度が向上することを確かめた。また、これらの研究を遂行する基盤となる、大規模拡張可能なフェーズドアレイユニットの作成を行った。
1、フェーズドアレイの制御を最適化問題として記述することで、超音波の空間的なテクスチャパターンを形成し、フィードバックの遅延に対してロバストな形状・テクスチャの触覚提示の方法を提案した。また、被験者実験により、提示された形状を能動的探索行動により知覚できることを示した。
2、空中超音波触覚の原理である音響放射圧は、指などの対象があって初めて発生する力である。指による散乱などをポリゴンモデルによって考慮しつつ、上記1を拡張し、単一焦点の提示において知覚強度の向上を確認した。
3、上記1・2を遂行する基盤となる超音波フェーズドアレイシステムの作成を行った。このフェーズドアレイシステムは専用の通信バスとヘテロジニアスプロセッサを有し、高速な制御と正確な時刻同期を行うことができる。そのため、ユニットを連鎖的に接続しても位相の同期が維持され、大規模化が可能なシステムである。また、そのSDKをオープンソースで公開した。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2016 2015 Other

All Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 8 results) Remarks (5 results)

  • [Presentation] Scalable Architecture for Airborne Ultrasound Tactile Display2016

    • Author(s)
      Seki Inoue, Yasutoshi Makino, Hiroyuki Shinoda
    • Organizer
      Asiahaptics 2016
    • Place of Presentation
      柏の葉カンファレンスセンター(千葉県・柏市)
    • Year and Date
      2016-11-29
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] HaptoCloneAR (Haptic-Optical Clone with Augmented Reality) for Mutual Interactions with Midair 3D Floating Image and Superimposed 2D Display2016

    • Author(s)
      Kentaro Yoshida, Takaaki Kamigaki, Seki Inoue, Keisuke Hasegawa, Yasutoshi Makino, Hiroyuki Shinoda
    • Organizer
      Asiahaptics 2016
    • Place of Presentation
      柏の葉カンファレンスセンター(千葉県・柏市)
    • Year and Date
      2016-11-29
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Mid-Air Ultrasonic Pressure Control on Skin by Adaptive Focusing2016

    • Author(s)
      Seki Inoue, Yasutoshi Makino, Hiroyuki Shinoda
    • Organizer
      Eurohaptics 2016
    • Place of Presentation
      London, UK
    • Year and Date
      2016-07-05
    • Related Report
      2016 Annual Research Report 2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] High Spatial Resolution Midair Tactile Display Using 70 kHz Ultrasound2016

    • Author(s)
      Mitsuru Ito, Daisuke Wakuda, Seki Inoue, Yasutoshi Makino, Hiroyuki Shinoda
    • Organizer
      Eurohaptics 2016
    • Place of Presentation
      London, UK
    • Year and Date
      2016-07-05
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] High Spatial Resolution Midair Tactile Display Using 70 kHz Ultrasound2016

    • Author(s)
      M. Ito, D. Wakuda, S. Inoue, Y. Makino, and H. Shinoda
    • Organizer
      Eurohaptics 2016
    • Place of Presentation
      London, UK
    • Year and Date
      2016-07-04
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Mutual tele-environment: Real-time 3d image transfer with force feedback2016

    • Author(s)
      Y.Makino, Y.Furuyama, S.Inoue and H. Shinoda
    • Organizer
      ACM CHI 2016
    • Place of Presentation
      San Jose, CA, USA
    • Year and Date
      2016-05-07
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Active touch perception produced by airborne ultrasonic haptic hologram2015

    • Author(s)
      S. Inoue, Y. Makino and H. Shinoda
    • Organizer
      IEEE World Haptics Conference 2015
    • Place of Presentation
      Evanston, IL, USA
    • Year and Date
      2015-06-22
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Demo: 3D Haptic Hologram2015

    • Author(s)
      S. Inoue, Y. Makino and H. Shinoda
    • Organizer
      IEEE World Haptics Conference 2015
    • Place of Presentation
      Evanston, IL, USA
    • Year and Date
      2015-06-22
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] 空中超音波による定在立体触覚像

    • URL

      http://www.hapis.k.u-tokyo.ac.jp/?portfolio=english-horn-hapt-optic-reconstruction

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Remarks] 空中超音波触覚ディスプレイ

    • URL

      http://www.hapis.k.u-tokyo.ac.jp/?page_id=447

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Remarks] 視触覚クローン

    • URL

      http://www.hapis.k.u-tokyo.ac.jp/?portfolio=haptoclone

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Remarks] autd SDK

    • URL

      https://github.com/shinolab/autd

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Remarks] 視触覚クローン(Haptoclone)

    • URL

      http://www.hapis.k.u-tokyo.ac.jp/?portfolio=haptoclone

    • Related Report
      2015 Annual Research Report

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Published: 2015-11-26   Modified: 2024-03-26  

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