| 研究概要 |
マルチメディアや人工現実感のような新しいヒューマンインタフェース技術の社会への浸透と呼応して,さまざまな高臨場感ディスプレイが開発されてきた.これらのディスプレイは視覚や聴覚に情報を呈示するものが主であり,体性感覚を十分に考慮したものは少ない.しかし,触覚や力覚といった体性感覚は,手指を用いたインタラクティブな環境で欠かすことのできない感覚情報を含んでおり,特に,遠隔操作のためのハプティックインタフェースで果たす役割は大きい.そこで,本研究では,人間の体性感覚情報処理メカニズムを視覚との感覚統合も含めて調べる基礎実験を行い,そのなかで得た知見に基づき体性感覚インタフェースを構築していくという,「基礎」から「応用」への流れをもつ横断的な生体工学研究を行った.まず,上肢の作業空間認識特性を視覚と体性感覚の相互関連に着目して調べた.その結果,視覚フィードバックがない場合には肩部を中心とした空間座標系を,視覚フィードバックがある場合には頭部を中心とした空間座標系を基準として,ヒトは手指の届く範囲にあるハプティック作業空間を知覚していることがわかった.また,奥側よりも手前側での接触位置の判断が難しいという知見も得られた.次に,現実空間と仮想空間が混在した複合現実感の環境下でシースルーHMDと触覚ディスプレイを統合したシステムを構築する場合に考慮しなければならない点を探る実験を行った.その結果,実物である操作者の手指とHMDで映し出された仮想物体との間には,知覚ずれ(最大で手前側に4cm,奥側に1cm)の生じることが明らかになった.しかし,仮想物体の位置に手指が到達したときに振動などの触覚刺激を与えることにより奥行きの知覚ずれを減少可能であることがわかり,感覚統合作用を考慮した設計の重要性が示唆された.最後に,触覚テクスチャ情報を呈示する材質感ディスプレイの設計に関する心理物理実験をおこなった.その結果,押し付け力30gf以上,移動速度40〜50mm/sで,凹凸面をなぞる場合に,最も「ざらざら感」が指先に生じやすいことがわかった.この結果に基づき,凹凸パターンを自由に生成できるピン群をマトリクス状に配置した触覚ディスプレイを試作し,スウィープ駆動方式での評価を行った.その結果,このディスプレイで#40(540μm)〜#190(83μm)の粒度のサンドペーパに相当する「ざらざら感」を得られることが確認できた.以上,本研究で得られた体性感覚インタフェースの構築に関連する多くの知見や技術は,人工現実感やマルチメディアの研究分野で利用されるだけでなく,障害者や高齢者のための感覚代行装置や介助支援ロボットあるいはリハビリテーションなど,幅広いヒューマンインタフェース機器の開発分野で活かされるものであると考えている.
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