新たな触原色原理に基づく力覚提示の基盤構築

• 研究課題/領域番号: 18H04110
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 中区分61:人間情報学およびその関連分野
• 研究機関: 電気通信大学
• 研究代表者: 梶本 裕之 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 教授 (80361541)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 43,680千円 (直接経費: 33,600千円、間接経費: 10,080千円); 2021年度: 11,570千円 (直接経費: 8,900千円、間接経費: 2,670千円); 2020年度: 11,180千円 (直接経費: 8,600千円、間接経費: 2,580千円); 2019年度: 10,790千円 (直接経費: 8,300千円、間接経費: 2,490千円); 2018年度: 10,140千円 (直接経費: 7,800千円、間接経費: 2,340千円)
• キーワード: 触覚 / 力覚 / バーチャルリアリティ / インタフェース / ヒューマンインタフェース / ウエアラブル / 触感

研究成果の概要

本研究は皮膚変形による力提示、腱や筋への電気刺激による力提示、腱振動刺激による変位提示という受容器選択的な提示により装着型力覚提示を実現するものである。皮膚変形を用いた力覚提示では単純なせん断変形によって効率的な力覚提示が可能であること等を見出した。電気刺激を用いた運動錯覚提示では腱と筋両方の電気刺激の検討を行い、指の腱に対する刺激によって力覚を生じること、甲からの指筋電気刺激によって内転方向の力を提示可能であることを見出した。腱振動による筋紡錘刺激では動作に関わる多数の腱を同時に刺激することで錯覚量が強まること、運動中に腱振動を与えることで把持物の物性が変化する知覚が生じることを実証した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究の学術的意義は、従来殆どの場合物理的な力や変位を提示してきた力覚提示に受容器選択刺激のアプローチを導入し、効率的な力覚提示が可能であることを示したことである。これまでも腱振動による運動錯覚、筋や腱の電気刺激による力や運動の錯覚、皮膚変形による疑似力覚は提案されてきたが、本研究はそれぞれに対して効率化、最適化を行い、特にVR環境内での用途に一定の目処を付けたところに意義があると考えられる。例えば腱振動刺激は従来ほぼ自己の身体が動いたように感じる錯覚として用いられていたが、今後はVR環境下で把持した物体の重さ等を変化させるための手法として捉え直されると考えられる。

研究成果

• [国際共同研究] University of Chicago(米国)
• [雑誌論文] 磁石の遠隔駆動を用いた簡便なウェアラブル触覚提示 (2021)
  • 著者名/発表者名: 浅津秀行，田中 叡，梶本 裕之
  • 雑誌名: 日本バーチャルリアリティ学会論文誌 巻: 26 号: 4 ページ: 310-319
  • DOI: 10.18974/tvrsj.26.4_310
  • NAID: 130008132573
  • ISSN: 1344-011X, 2423-9593
  • 年月日: 2021-12-24
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 手背電気刺激による指第三関節屈曲に係る筋肉の選択的刺激とその応用可能性についての検討 (2021)
  • 著者名/発表者名: 高橋 哲史，梶本 裕之
  • 雑誌名: 日本バーチャルリアリティ学会論文誌 巻: 26 号: 4 ページ: 320-332
  • DOI: 10.18974/tvrsj.26.4_320
  • NAID: 130008132592
  • ISSN: 1344-011X, 2423-9593
  • 年月日: 2021-12-24
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 多点同時振動刺激による肩関節の運動錯覚 (2021)
  • 著者名/発表者名: 牛山 奎悟，田中 叡，高橋 哲史，梶本 裕之
  • 雑誌名: 日本バーチャルリアリティ学会論文誌 巻: 26 号: 2 ページ: 143-154
  • DOI: 10.18974/tvrsj.26.2_143
  • NAID: 130008058973
  • ISSN: 1344-011X, 2423-9593
  • 年月日: 2021-06-30
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Force Sensation Induced by Electrical Stimulation of the Tendon of Biceps Muscle (2021)
  • 著者名/発表者名: Akifumi Takahashi, Hiroyuki Kajimoto
  • 雑誌名: Applied Science 巻: 11 号: 17 ページ: 1-13
  • DOI: 10.3390/app11178225
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Increasing Electrical Muscle Stimulation Dexterity by means of Back of the Hand Actuation (2021)
  • 著者名/発表者名: Akifumi Takahashi, Jas Brooks, Hiroyuki Kajimoto, Pedro Lopes
  • 雑誌名: CHI'21: ACM CHI Conference on Human Factors in Computing Systems 巻: 1 ページ: 1-10
  • DOI: 10.1145/3411764.3445761
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Modulation of a Hand-held Object’s Property through Proprioceptive Stimulation during Active Arm Movement (2021)
  • 著者名/発表者名: Keigo Ushiyama, Satoshi Tanaka, Akifumi Takahashi, Hiroyuki Kajimoto
  • 雑誌名: CHI'21: ACM CHI Conference on Human Factors in Computing Systems 巻: 1 ページ: 1-4
  • DOI: 10.1145/3411763.3451834
  • NAID: 130008135047
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Hanger Reflex: An Inexpensive and Non-invasive Therapeutic Modality for Dystonia and Neurological Disorders (2020)
  • 著者名/発表者名: Takashi ASAHI, Takuto NAKAMURA, Michi SATO, Yuki KON, Hiroyuki KAJIMOTO, Shuji SATO
  • 雑誌名: Neurologia medico-chirurgica 巻: 60 号: 11 ページ: 525-530
  • DOI: 10.2176/nmc.ra.2020-0156
  • NAID: 130007939877
  • ISSN: 0470-8105, 1349-8029
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Three-dimensional Measurement of Skin Displacement (2020)
  • 著者名/発表者名: S.Tanaka, S. Kaneko,H. Kajimoto
  • 雑誌名: 2020 IEEE Haptics Symposium (HAPTICS) 巻: 1 ページ: 794-800
  • DOI: 10.1109/haptics45997.2020.ras.hap20.158.b8032225
  • 査読あり
• [雑誌論文] ViBaR: VR Platform Using Kinesthetic Illusions to Enhance Movement Experience (2020)
  • 著者名/発表者名: Keigo Ushiyama, Satoshi Tanaka, Masahiro Miyakami, Hiroyuki Kajimoto
  • 雑誌名: SIGGRAPH '20: ACM SIGGRAPH 2020 Emerging Technologies 巻: 9 ページ: 1-2
  • DOI: 10.1145/3388534.3407304
  • 査読あり
• [雑誌論文] Haptic Display Using Fishing Rod (2020)
  • 著者名/発表者名: D.Naito, H.Kajimoto
  • 雑誌名: Haptics: Science, Technology, Applications. EuroHaptics 2020. Lecture Notes in Computer Science 巻: 1 ページ: 325-333
  • DOI: 10.1007/978-3-030-58147-3_36
  • ISBN: 9783030581466, 9783030581473
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The Effects of Simultaneous Multi-Point Vibratory Stimulation on Kinesthetic Illusion (2020)
  • 著者名/発表者名: Keigo Ushiyama, Satoshi Tanaka, Akifumi Takahashi, and Hiroyuki Kajimoto
  • 雑誌名: Haptics: Science, Technology, Applications. EuroHaptics 2020. Lecture Notes in Computer Science 巻: 12272 ページ: 185-193
  • DOI: 10.1007/978-3-030-58147-3_21
  • ISBN: 9783030581466, 9783030581473
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Movement-Free Virtual Reality Interface Using Kinesthetic Illusion Induced by Tendon Vibration (2020)
  • 著者名/発表者名: S. Tanaka, K. Ushiyama, A. Takahashi, H. Kajimoto
  • 雑誌名: Haptics: Science, Technology, Applications. EuroHaptics 2020. Lecture Notes in Computer Science 巻: 12272 ページ: 316-324
  • DOI: 10.1007/978-3-030-58147-3_35
  • ISBN: 9783030581466, 9783030581473
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Haptic interface using tendon electrical stimulation with consideration of multimodal presentation (2019)
  • 著者名/発表者名: Akifumi TAKAHASHI, Kenta TANABE, Hiroyuki KAJIMOTO
  • 雑誌名: Virtual Reality & Intelligent Hardware 巻: 1 号: 2 ページ: 163-175
  • DOI: 10.3724/sp.j.2096-5796.2019.0011
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Pilot feasibility study of a semi-automated three-dimensional scoring system for cervical dystonia (2019)
  • 著者名/発表者名: akuto Nakamura , Satoko Sekimoto , Genko Oyama, Yasushi Shimo, Nobutaka Hattori , Hiroyuki Kajimoto
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: August 号: 8 ページ: e0219758-e0219758
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0219758
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Hanger Drive: Driver Manipulation System for Self-balancing Transporter Using the Hanger Reflex Haptic Illusion (2019)
  • 著者名/発表者名: Masato Kobayashi, Yuki Kon, Jianyao Zhang, Hiroyuki Kajimoto
  • 雑誌名: SA '19: SIGGRAPH Asia 2019 Emerging Technologies 巻: 1 ページ: 15-16
  • DOI: 10.1145/3355049.3360521
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reinforcement of Kinesthetic Illusion by Simultaneous Multi-Point Vibratory Stimulation (2019)
  • 著者名/発表者名: K.Ushiyama, T.Satoshi, A.Takahashi, H.Kajimoto
  • 雑誌名: SA '19: SIGGRAPH Asia 2019 Posters 巻: 1 ページ: 1-2
  • DOI: 10.1145/3355056.3364576
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reconsideration of Ouija Board Motion in Terms of Haptic Illusions (IV): Effect of Haptic Cue and Another Player (2019)
  • 著者名/発表者名: T. Shitara, V. Yem, H. Kajimoto
  • 雑誌名: SIGGRAPH '19: ACM SIGGRAPH 2019 Posters 巻: 1 ページ: 1-2
  • DOI: 10.1145/3306214.3338567
  • 査読あり
• [学会発表] 腕の能動的な運動における自己受容感覚刺激による把持物体変調 (2021)
  • 著者名/発表者名: 牛山 奎悟，髙橋 哲史, 梶本 裕之
  • 学会等名: 日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2021
• [学会発表] 能動運動中の運動錯覚生起による把持物体の重さ感覚変調 (2021)
  • 著者名/発表者名: 牛山 奎悟，髙橋 哲史, 梶本 裕之
  • 学会等名: 第26回 日本バーチャルリアリティ学会大会
• [学会発表] 磁力による高品位な遠隔力覚提示に関する基礎検討 (2021)
  • 著者名/発表者名: 田中叡，梶本裕之
  • 学会等名: 第26回 日本バーチャルリアリティ学会大会
• [学会発表] 電気刺激を用いた牽引感提示の検討 (2021)
  • 著者名/発表者名: 中山翔太，真鍋光希，牛山奎悟，宮上昌大，髙橋哲史，梶本裕之
  • 学会等名: 第26回 日本バーチャルリアリティ学会大会
• [学会発表] 皮膚せん断刺激の多点化が頭部回旋現象に及ぼす影響の調査 (2021)
  • 著者名/発表者名: 宮上昌大，梶本裕之
  • 学会等名: 第26回 日本バーチャルリアリティ学会大会
• [学会発表] 皮膚電気刺激と力覚の融合による硬軟感の高品位化の検討 (2021)
  • 著者名/発表者名: 須賀悠偉，竹内将大，田中叡，梶本裕之
  • 学会等名: 第26回 日本バーチャルリアリティ学会大会
• [学会発表] 腱振動刺激による運動錯覚を用いた動かないハプティックインタフェース（第2報）―心理実験による評価 (2020)
  • 著者名/発表者名: 田中叡，牛山奎悟，髙橋哲史，梶本裕之
  • 学会等名: 日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2020
• [学会発表] 多点振動刺激による腕の運動錯覚への効果検証 (2020)
  • 著者名/発表者名: 牛山 奎悟，田中 叡, 高橋 哲史, 梶本 裕之
  • 学会等名: 日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2020
• [学会発表] 釣竿を用いた力覚提示デバイスの制御 (2020)
  • 著者名/発表者名: 内藤大樹，梶本裕之
  • 学会等名: 日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2020
• [学会発表] 簡便なウエアラブル触覚提示のための磁石の遠距離駆動の検討 (2020)
  • 著者名/発表者名: 浅津秀行，梶本裕之
  • 学会等名: 日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2020
• [学会発表] 膝部ハンガー反射の効果的提示方法の調査と検討 (2020)
  • 著者名/発表者名: 眞田華道，小林優人, 今悠気, 梶本裕之
  • 学会等名: 日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2020
• [学会発表] テープと輪ゴムを使用したハンガー反射現象再現の検討 (2020)
  • 著者名/発表者名: 宮上昌大，梶本裕之
  • 学会等名: 第25回日本バーチャルリアリティ学会大会
• [学会発表] 足首ハンガー反射における効果的な圧迫点の調査 (2019)
  • 著者名/発表者名: 眞田華道，小林優人，梶本裕之
  • 学会等名: ロボティクス・メカトロニクス 講演会 2019
• [学会発表] 多点同時振動刺激による運動錯覚の増強 (2019)
  • 著者名/発表者名: 牛山 奎悟, 田中 叡, 高橋 哲史, 梶本 裕之
  • 学会等名: 第24回 日本バーチャルリアリティ学会大会
• [学会発表] 腱振動刺激による運動錯覚を用いた動かないハプティックインタフェースの予備的検討 (2019)
  • 著者名/発表者名: 田中叡，牛山奎悟，髙橋哲史，梶本裕之
  • 学会等名: 第24回 日本バーチャルリアリティ学会大会
• [学会発表] 経皮的神経電気刺激における複数電極対の高速スイッチングによる選択的深部刺激手法の提案 (2019)
  • 著者名/発表者名: 髙橋，梶本
  • 学会等名: 第24回 日本バーチャルリアリティ学会大会
• [学会発表] Grip Force Modulation by Finger Posture (2019)
  • 著者名/発表者名: H.Asazu, M.Miyakami, H.Kajimoto
  • 学会等名: Augmented Human 2019
  • 国際学会
• [学会発表] Detection Thresholds of the Height Difference between Visual and Physical Step (2019)
  • 著者名/発表者名: Masato Kobayashi, Yuki Kon, Hiroyuki Kajimoto
  • 学会等名: Augmented Human 2019
  • 国際学会
• [学会発表] Evaluation of a device reproducing the pseudo-force sensation caused by a clothespin (2019)
  • 著者名/発表者名: Masahiro Miyakami, Takuto Nakamura, Hiroyuki Kajimoto
  • 学会等名: Augmented Human 2019
  • 国際学会
• [学会発表] 洗濯ばさみによる疑似力覚生起現象を再現するデバイスの予備的検証 (2019)
  • 著者名/発表者名: 宮上昌大，中村拓人，梶本裕之
  • 学会等名: インタラクション2019(第23回一般社団法人情報処理学会シンポジウム）
• [学会発表] Optimization of the Hanger Reflex (I): Examining the Correlation Between Skin Deformation and Illusion Intensity (2018)
  • 著者名/発表者名: M. Miyakami, Y. Kon, T. Nakamura, and H.Kajimoto
  • 学会等名: EuroHaptics2018
  • 国際学会
• [学会発表] Haptic Interface Using Tendon Electrical Stimulation: Evaluation of the Effectiveness on Multimodal Presentation (2018)
  • 著者名/発表者名: Akifumi Takahashi, Kenta Tanabe, and Hiroyuki Kajimoto
  • 学会等名: 6th ACM Symposium on Spatial User Interaction
  • 国際学会
• [学会発表] Presentation of Stepping Up and Down by Pneumatic Balloon Shoes Device (2018)
  • 著者名/発表者名: Masato Kobayashi, Yuki Kon, Hiroyuki Kajimoto
  • 学会等名: AsiaHaptics2018
  • 国際学会
• [学会発表] Presenting a Pseudo-Force Sensation Using a Clothespin (2018)
  • 著者名/発表者名: Masahiro Miyakami, Hiroyuki Kajimoto
  • 学会等名: AsiaHaptics2018
  • 国際学会
• [学会発表] Investigation on the Cutaneous/Proprioceptive Contribution to the Force Sensation Induced by Electrical Stimulation Above Tendon (2018)
  • 著者名/発表者名: Akifumi Takahashi, Kenta Tanabe, and Hiroyuki Kajimoto
  • 学会等名: VRST2018
  • 国際学会
• [学会発表] 指の姿勢制御を用いた握力調節 (2018)
  • 著者名/発表者名: 浅津秀行，宮上昌大，梶本裕之
  • 学会等名: 第23回日本バーチャルリアリティ学会大会
• [学会発表] 足首形状補完による足首ハンガー反射の効率化に関する研究 (2018)
  • 著者名/発表者名: 眞田華道，小林優人，中村拓人，梶本裕之
  • 学会等名: 第23回日本バーチャルリアリティ学会大会
• [学会発表] 空気圧バルーンを用いた靴型高さ提示デバイスの昇降動作における高さ知覚の拡張に関する研究 (2018)
  • 著者名/発表者名: 小林優人, 今悠気, 梶本裕之
  • 学会等名: 第23回日本バーチャルリアリティ学会大会
• [学会発表] 洗濯ばさみを用いた指への疑似力覚の提示手法 (2018)
  • 著者名/発表者名: 宮上昌大，梶本裕之
  • 学会等名: 第23回日本バーチャルリアリティ学会大会