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触感再現の客観・定量評価に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 20H02121
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分20020:ロボティクスおよび知能機械システム関連
研究機関慶應義塾大学

研究代表者

三木 則尚  慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (70383982)

研究分担者 石塚 裕己  大阪大学, 大学院基礎工学研究科, 助教 (40784418)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)
2023年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2022年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2020年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
キーワード触覚 / 触覚ディスプレイ / 事象関連電位 / 皮膚変形 / 自然言語処理 / 機械学習 / 定量評価 / アクチュエータ / 触感 / マイクロナノ
研究開始時の研究の概要

本研究は、任意の触感を触覚ディスプレイにより呈示するために、触覚ディスプレイ⇔触感の順問題・逆問題を高確度かつ効率的に達成することを最終目標とし、特にそのために、触覚ディスプレイによる触感の再現を定量的に、客観的に評価する手法を確立する。具体的には、①脳波事象関連電位による触感再現評価手法の確立ならびに②皮膚変形シミュレーションによる触感再現評価手法の確立とともに、③触覚における順・逆問題のコンプリートによる触感の90%以上の人工的再現を目指す。

研究成果の概要

本研究の目的は、触覚ディスプレイによる触感の再現を定量的に、客観的に評価する手法を確立することである。三木らは、触覚刺激により生起される事象関連電位を用いた触覚の特性評価のため、事象関連電位の高精度計測、解析手法を提案、その有効性を実証した。石塚らは、神経モデルと皮膚モデルを提案、これらを接続し、触覚受容器野の応答を再現することが可能な皮膚-神経モデルを構築した。また触覚研究の資する定量的触覚実験が可能な触覚サンプルおよび新奇触覚ディスプレイを開発するとともに、自然言語処理、機械学習、生成AIを用いた新たな触覚研究手法を提案、その有効性を示した。

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、事象関連電位ならびに、皮膚変形・神経モデルを用いる触覚評価手法を構築した点である。本手法を用いることで、主観的かつ定性的な実験評価が可能となり、触覚モデルの理解、構築が容易になる。また、触覚実験を支援する触覚サンプルや触覚ディスプレイを開発するとともに、触覚研究の律速となる被験者実験を回避可能な、自然言語処理、機械学習、生成Aiを用いた新たな手法を提案した。触覚研究のブレイクスルーにつながることが期待される。

報告書

(5件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて 2024 2023 2022 2021 2020 その他

すべて 雑誌論文 (11件) (うち査読あり 10件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Strain Sensorization of a Bladder of Expanding Pouch Actuator Using Liquid Metal2024

    • 著者名/発表者名
      Seiichi Yamamoto, Hiroki Ishiuzka, Takefumi Hiraki, Sei Ikeda, Osamu Oshiro
    • 雑誌名

      Sensors and Materials

      巻: -

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Computational 2D Model Simulating Neural Responses of a Single Tactile Unit to Vibrotactile Stimuli2024

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Ishizuka, Shoki Kitaguchi, Masashi Nakatani, Hidenori Yoshimura, Fusao Shimokawa
    • 雑誌名

      Journal of Biomechanical Science and Engineering

      巻: -

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Handshake Feedback in a Haptic Glove Using Pouch Actuators2023

    • 著者名/発表者名
      Yamaguchi S、Hiraki T、Ishizuka H、Miki N
    • 雑誌名

      Actuators

      巻: 12 号: 2 ページ: 51-51

    • DOI

      10.3390/act12020051

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] ProtoHand: Solderless Prototyping of Electrical Circuits on a Soft Artificial Hand with Liquid Metal2023

    • 著者名/発表者名
      Yamaguchi S、Nakano N、Hiraki T、Ishizuka H、Miki N
    • 雑誌名

      IEEE Sensors Letters

      巻: 7 号: 3 ページ: 1-4

    • DOI

      10.1109/lsens.2023.3244751

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Machine-Learning-Based Fine Tuning of Input Signals for Mechano-Tactile Display2022

    • 著者名/発表者名
      Yamanaka S、Nagatomo T、Hiraki T、Ishizuka H、Miki N
    • 雑誌名

      Sensors

      巻: 22 号: 14 ページ: 5299-5299

    • DOI

      10.3390/s22145299

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Micromanufactured Tactile Samples for Characterization of Rough and Dry Tactile Perception2022

    • 著者名/発表者名
      Yanagibashi K、Miki N
    • 雑誌名

      Micromachines

      巻: 13 号: 10 ページ: 1685-1685

    • DOI

      10.3390/mi13101685

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Computational Models for SA, RA, PC Afferent to Reproduce Neural Responses to Dynamic Stimulus Using FEM Analysis and a Leaky Integrate-and-Fire Model2022

    • 著者名/発表者名
      Ishizuka H、Kitaguchi S、Nakatani M、Yoshimura H、Shimokawa F
    • 雑誌名

      arXiv:2208.00615

      巻: -

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [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
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Unsupervised Learning Enables Extraction of Tactile Information from Text Database2021

    • 著者名/発表者名
      Nagatomo Tatsuho、Hiraki Takefumi、Ishizuka Hiroki、Miki Norihisa
    • 雑誌名

      IEEE Access

      巻: - ページ: 1-1

    • DOI

      10.1109/access.2021.3130277

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [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
      S. Hirai, T. Nagatomo, T. Hiraki, H. Ishizuka, Y. Kawahara, and N. Miki
    • 雑誌名

      IEEE Robotics and Automation Letters

      巻: -

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Tactile samples with variable surface textures to investigate tactile perception characteristic2020

    • 著者名/発表者名
      M. Kawazoe, N. Miki
    • 雑誌名

      Journal of Micromechanics and Microengineering

      巻: 30 号: 10 ページ: 105011-105011

    • DOI

      10.1088/1361-6439/ab9f59

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] パウチアクチュエータ用埋め込み式ひずみセンサ2023

    • 著者名/発表者名
      山本 誠一, 石塚裕己, 平木剛史 , 池田 聖, 大城 理
    • 学会等名
      Ubiquitous Wearable Workshop 2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 簡易で安価な柔軟なソフトセンサのHCI応用2023

    • 著者名/発表者名
      石塚裕己
    • 学会等名
      Ubiquitous Wearable Workshop 2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Individualized Recurrent Neural Network as an Encoding Model of Human Haptic Shape Recognition2022

    • 著者名/発表者名
      Tuang Trung Pham, Hoang Hiep Ly, Hiroki Ishizuka, Junichi Chikazoe
    • 学会等名
      Asia Haptics 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 皮膚色変化を用いた皮膚内部応力分布計測手法の予備的検討2021

    • 著者名/発表者名
      金子征太郎、石塚裕己、梶本裕之
    • 学会等名
      第60回日本生体医工学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] クロスモーダル効果を応用したスマートフォンによる触感呈示の研究2021

    • 著者名/発表者名
      阿曽寛之、三木則尚、長友竜帆、平木剛史、石塚 裕己
    • 学会等名
      第12回マイクロ・ナノ工学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] ERP 検出を用いた視触覚間におけるクロスモダリティの定量評価2021

    • 著者名/発表者名
      鈴木竣策、三木 則尚
    • 学会等名
      第12回マイクロ・ナノ工学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 皮膚色変化を用いた皮膚内部応力分布計測手法の予備的検討2021

    • 著者名/発表者名
      金子征太郎, 石塚裕己, 梶本裕之
    • 学会等名
      第60回日本生体医工学会大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 触覚刺激に関する ERP 検出におけるトリガーの制御2020

    • 著者名/発表者名
      鈴木 竣策, 三木 則尚
    • 学会等名
      第11回マイクロ・ナノ工学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] NOVEC7000 流体を用いた触覚グローブにおける握手の再現2020

    • 著者名/発表者名
      山口晴也, 三木則尚
    • 学会等名
      第11回マイクロ・ナノ工学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 液体金属を作動流体とした人工筋アクチュエータにより駆動する手のひら触覚センサの開発2020

    • 著者名/発表者名
      中野夏海, 三木則尚
    • 学会等名
      第11回マイクロ・ナノ工学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] 三木研究室HP

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2025-01-30  

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