| 研究課題/領域番号 |
07650465
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
計測・制御工学
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
井野 秀一 北海道大学, 電子科学研究所, 講師 (70250511)
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| 研究分担者 |
田中 敏明 札幌医科大学, 保健医療学部, 講師 (40248670)
高橋 誠 北海道大学, 工学部, 助教授 (10154858)
伊福部 達 北海道大学, 電子科学研究所, 教授 (70002102)
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| 研究期間 (年度) |
1995 – 1996
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| 研究課題ステータス |
完了 (1996年度)
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| 配分額 *注記 |
2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
1996年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
1995年度: 1,300千円 (直接経費: 1,300千円)
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| キーワード | 触覚情報処理 / 皮膚 / 心理物理学 / ヒューマン・インタフェース / 触覚センサ / 触覚ディスプレイ / 人工現実感 / ロボティクス / 手指 / 皮膚感覚 / テレロボティクス |
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| 研究概要 |
本研究では、(1)触覚情報を臨場感溢れる形式でヒト手指に再現するには如何にすべきかという問題解決のための基礎実験と(2)触覚インタフェースの設計・試作を課題とした。
まず、指先で触れている物体の性質(材質感)や移動(把持感)に対する人間の知覚特性を調べた。その結果、材質感に関しては物体との接触時に生じる皮膚表面温度の変化パターンやその変化量が深く関与していることがわかった。また、材質認識が最も効果的におこなえる環境温度は20℃前後であった。さらに、触察方法を変えて実験を行った結果、材質感の認識を左右する他の要因に、対象物表面の粗さや指先と対象物間の粘着度のあることも示唆された。次に、物体の把持動作の巧みさに関係するヒト手指のずれの方向弁別特性について調べた。その結果、手指に沿った向きでの弁別閾は10〜17°、それと直交する向きでは7〜10°であった。また、部位依存性(左右差)などのあることも分かった。
上記の基礎実験で得た結果に基づき入力・出力系の触覚インタフェースを試作した。入力系である触覚センサは柔軟性を備え、かつ、従来の触覚センサではセンシングできなかった水平方向の接触外力や回転などを捉えることができた。また、センサ表面には指紋を模擬した凹凸パターンを刻み、テクスチャ情報を効果的に収集できる工夫を施してある。評価実験では、ほぼ、ヒト手指と同程度の圧や方向の検出機能を備えていることを確認した。出力系の触覚ディスプレイは三次元ベクトル的に接触外力を生成する機能をもつ。これを用いた触覚呈示実験を行った結果、動的な「ずれ」の再現は指先に呈示する圧力変化パターンを対数関数にすると最も効果的になることがわかった。また、ペルチェ素子を搭載し、同時に温度変化パターン制御による材質感も同時に呈示できるようにした。
なお、本研究遂行の過程から、i)触覚を用いた聴覚代行装置の新しい刺激駆動方法、ii)足底皮膚感覚情報の姿勢制御におよぼす影響、iii)水素吸蔵合金を利用したアクチュエータによる肘関節リハビリ用フォース・ディスプレイや移乗介助ロボットの試作など、基礎的な触覚インタフェースの設計方針の策定資料にとどまらない、広い意味での触覚に属する体性感覚に関連した新しい福祉機器やリハビリテーション方法に関するさまざまな知見を得ることもできた。
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