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実物体の形状・反射特性を制御可能なプロジェクションマッピングを用いた現実拡張技術

研究課題

研究課題/領域番号 19J00101
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
審査区分 小区分61020:ヒューマンインタフェースおよびインタラクション関連
研究機関大阪大学

研究代表者

平木 剛史  大阪大学, 基礎工学研究科, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2019-04-25 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2020年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2019年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワード拡張現実感 / プロジェクションマッピング / デジタルファブリケーション / ソフトロボティクス
研究開始時の研究の概要

映像の重畳と同時に、その投影光によって実物体の形状・反射特性を制御可能なプロジェクションマッピング技術を構築することで、現実拡張型情報提示技術の創出を目指す。
反射特性や形状を変化させることができる投影対象の実物体と、その制御が可能な映像を投影するプロジェクタの双方の設計論を探求する。
反射特性制御は、外部刺激で色が変化するクロミックインクを印刷した投影対象の実物体を、不可視光源を持つプロジェクタの投影光で制御、発色させることで、変形制御は、柔軟な形状の変化を制御可能なソフトロボット技術を用いた投影対象の実物体を、プロジェクタの投影光によって動作制御することで実現する。

研究実績の概要

昨年度に引き続いて、多波長光源を用いた紫外線投影 / 熱投影が可能なプロジェクタの開発と、熱投影による液相-気相転移アクチュエータの駆動制御に取り組むと共に、研究計画に沿う形で3Dプリンタを用いた物体とインクの同時出力によるクロミックインク塗布手法の構築と、新規な液相-気相転移アクチュエータを用いたソフトロボットの設計、作製手法について研究に取り組んだ。
紫外線投影が可能なプロジェクタの開発については、DLPプロジェクタに紫外光源を追加して実現するべく開発を進めているが、昨年度に投影光の強度不足が明らかとなった。そこで、高出力光源を用いたプロジェクタシステムについて新規に設計、開発を継続している状況である。また、赤外光源の追加による熱投影については、これを用いた液相-気相転移アクチュエータの選択的な加熱によるソフトロボット制御手法について、トップ国際論文誌で発表を行った。
3Dプリンタを用いた物体とインクの同時出力によるクロミックインク塗布手法の構築については、光造形式の3Dプリンタで使用される紫外線硬化型樹脂に双安定性のサーモクロミックインクであるパイロット社のフリクションインクを混合、硬化させる形での手法を検討した。3Dプリンタで作製した升目構造に樹脂を注入、硬化させることで、フルカラーのボクセル構造を有する立体構造の造形を実現し、また熱投影システムを用いた消色制御と冷却による再発色が可能であることを確認した。
新規な液相-気相転移アクチュエータを用いたソフトロボットの設計、作製手法については、弾性変形が可能、かつ小型の構造で液相-気相転移アクチュエータを製造する手法について新たに構築した。これにより、直径が5mm程度と小型であるにも関わらず、弾性変形により初期の大きさの860%まで膨張、変形することが可能な液相-気相転移アクチュエータを実現した。

現在までの達成度 (段落)

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

今後の研究の推進方策

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Micro Elastic Pouch Motors: Elastically Deformable and Miniaturized Soft Actuators Using Liquid-to-Gas Phase Change2021

    • 著者名/発表者名
      Seiya Hirai, Tatsuho Nagatomo, Takefumi Hiraki, Hiroki Ishizuka, Yoshihiro Kawahara, Norihisa Miki
    • 雑誌名

      IEEE Robotics and Automation Letters

      巻: 6 号: 3 ページ: 1-1

    • DOI

      10.1109/lra.2021.3075102

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] [Paper] Imperceptible Color Vibration for Screen-Camera Communication via 2D Binary Pattern2020

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Abe, Takefumi Hiraki, Shogo Fukushima, and Takeshi Naemura
    • 雑誌名

      ITE Transactions on Media Technology and Applications

      巻: 8 号: 3 ページ: 170-185

    • DOI

      10.3169/mta.8.170

    • NAID

      130007868229

    • ISSN
      2186-7364
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Laser Pouch Motors: Selective and Wireless Activation of Soft Actuators by Laser-powered Liquid-to-gas Phase Change2020

    • 著者名/発表者名
      Hiraki Takefumi、Nakahara Kenichi、Narumi Koya、Niiyama Ryuma、Kida Noriaki、Takamura Naoki、Okamoto Hiroshi、Kawahara Yoshihiro
    • 雑誌名

      IEEE Robotics and Automation Letters

      巻: - 号: 3 ページ: 1-1

    • DOI

      10.1109/lra.2020.2982864

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 映像と連携する移動ロボットの投影型制御2020

    • 著者名/発表者名
      平木 剛史、川原 圭博、苗村 健
    • 雑誌名

      日本バーチャルリアリティ学会論文誌

      巻: 25 号: 2 ページ: 148-157

    • DOI

      10.18974/tvrsj.25.2_148

    • NAID

      130007866523

    • ISSN
      1344-011X, 2423-9593
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] [Paper] Dynamic PVLC: Pixel-level Visible Light Communication Projector with Interactive Update of Images and Data2019

    • 著者名/発表者名
      Hiraki Takefumi、Fukushima Shogo、Watase Hiroshi、Naemura Takeshi
    • 雑誌名

      ITE Transactions on Media Technology and Applications

      巻: 7 号: 4 ページ: 160-168

    • DOI

      10.3169/mta.7.160

    • NAID

      130007722709

    • ISSN
      2186-7364
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] PILC Projector: Image Projection With Pixel-Level Infrared Light Communication2019

    • 著者名/発表者名
      Kamei Ikuo、Hiraki Takefumi、Fukushima Shogo、Naemura Takeshi
    • 雑誌名

      IEEE Access

      巻: 7 ページ: 160768-160778

    • DOI

      10.1109/access.2019.2950068

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 双安定性サーモクロミックインクの選択的加熱を用いた造形後に表面色・模様を制御可能な立体物造形手法2021

    • 著者名/発表者名
      堀 悠太郎, 平木 剛史, プンポンサノン パリンヤ, 岩井 大輔, 川原 圭博, 佐藤 宏介
    • 学会等名
      情報処理学会 インタラクション2021
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 映像への不可視な画素位置情報埋め込みによる動的プロジェクションマッピング2020

    • 著者名/発表者名
      三木 明穂, 平木 剛史, 岩井 大輔, 川原 圭博, 佐藤 宏介
    • 学会等名
      情報処理学会 インタラクション2020
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] NavigaTorch: Projection-based Robot Control Interface using High-speed Handheld Projector2019

    • 著者名/発表者名
      Takefumi Hiraki, Shogo Fukushima, Yoshihiro Kawahara, and Takeshi Naemura
    • 学会等名
      ACM SIGGRAPH Asia 2019 Emerging Technologies, Talk
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 同軸光学系による映像と紫外線の同時投影に向けた可視・紫外光投影プロジェクタの開発2019

    • 著者名/発表者名
      平木 剛史, 岩井 大輔, 川原 圭博, 佐藤 宏介
    • 学会等名
      第24回 日本バーチャルリアリティ学会大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

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公開日: 2019-05-29   更新日: 2024-03-26  

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