| 研究課題/領域番号 |
20K19847
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 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
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| 研究機関 | 筑波大学 |
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研究代表者 |
平木 剛史 筑波大学, 図書館情報メディア系, 助教 (40831326)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2022年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2020年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
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| キーワード | ソフトロボティクス / 力覚ディスプレイ / 相転移アクチュエータ / 触覚 / 触覚ディスプレイ / 熱投影 / ソフトロボット / プロジェクタ |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、赤外レーザー光による選択的な熱照射を用いて投影対象となる物体の変形を制御することにより、柔軟で大面積、かつ高解像度な触覚ディスプレイを実現する。具体的には、熱吸収性素材の加熱で生じる熱弾性変形を利用して振動覚を、低沸点液体の加熱による気化膨張を利用して力覚を提示可能な触覚ディスプレイについて、その設計論を構築する。これにより、従来は実現できていない柔軟、大面積な触覚ディスプレイを高解像度での触覚刺激提示が可能な形で実現する。また、これを用いたアプリケーションの提案と、そのユーザ評価を通じて、インタフェースとしての有用性を明らかにする。
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| 研究実績の概要 |
本年度は、主にパウチに封入した低沸点液体の気化膨張を利用する液相-気相転移アクチュエータと、これを用いた力覚ディスプレイについての研究開発に取り組んだ。
まず、弾性変形が可能、かつ小型の構造を持つ液相-気相転移アクチュエータを開発した。ラテックスゴム製のパウチを、低沸点液体の封入まで統合する形で、マイクロナノ技術を応用したウエットプロセスによって作製する手法を新たに構築した。これにより、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8.6倍以上に膨張、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。
また、液体金属を用いたヒーターを内蔵した小型、かつ高い柔軟性と曲げ耐性を持つ液相-気相転移アクチュエータを開発した。低沸点液体と液体金属ヒーターを、ワイヤーモールド法を用いて袋状構造に封入することで作製する手法を構築した。加えてさまざまなサイズのアクチュエータを用いて発生する力、変位、時間応答を評価し、また1000回曲げても動作することを確認した。
そして、液相-気相転移アクチュエータを用いた力覚ディスプレイについても開発を行った。10 mm角の液相-気相転移アクチュエータとペルチェ素子を指先に装着可能なウェアラブルデバイスの形で構成することで、力覚ディスプレイとして構成した。これにより、エアコンプレッサーやチューブを使わない形で、小型、軽量、かつ柔軟な力覚ディスプレイを実現できた。また、実験による最大出力は約1.5Nであり、従来のウェアラブルな力覚ディスプレイと同等であることを確認した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
本研究で実現する力覚ディスプレイの基盤技術となる液相-気相転移アクチュエータについて複数の研究開発を行い、国際論文誌2報、国際会議受賞1件を含む多数の成果が得られており、当初の計画以上に進展していると言える。
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| 今後の研究の推進方策 |
液相-気相転移アクチュエータを用いた力覚ディスプレイに関する研究項目は多くの成果が得られている一方で、レーザー走査型プロジェクタと光吸収素材を用いた振動覚ディスプレイの開発については基盤的な開発にとどまっている。そのため、来年度は本項目について開発を推進し、触覚ディスプレイとしての特性評価まで取り組みたいと考えている。
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