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力覚提示機能を有する非接触マスタデバイスの開発

研究課題

研究課題/領域番号 21K14123
研究種目

若手研究

配分区分基金
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
研究機関東京工業大学

研究代表者

周 東博  東京工業大学, 科学技術創成研究院, 助教 (70869742)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2022年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2021年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
キーワード人間機械インタラクション / 力覚 / 触覚 / 脳波 / 人間・機械インターフェイス / マスタスレーブシステム / 力覚提示 / 脳波測定 / 電気刺激 / 操作デバイス
研究開始時の研究の概要

非接触マスタデバイスは可動範囲の制限がなく、操作者がより自由な操作を行えるが、力を発生する機械要素がないため、マスタスレーブシステムにおける望まれる力覚フィードバック機能の実現は困難である。
本研究では、ヒトの手が異なる物理特性を有するものとインタラクションした際に、脳で発生する事象関連電位(ERP)を記録する。そのERPを再現できる電気刺激を解明し、非接触マスタデバイスでその電気刺激を発生させ、操作者に同等な物理特性を反映した力覚を与える。
本デバイスにより、従来の機械式マスタデバイスより軽量、自由な操作性が実現される。かつ、作業対象物を操る時の力覚も操作者に伝える可能となる。

研究実績の概要

非侵襲の脳波計を使用し、左右の手の人差し指が主動でキーボードを押す時、脳の運動野、体性感覚野の区域に存在する電極チャンネルで測定したERPは他の時間帯のERPと比較し、ピークの発生時期およびピーク値が高くなったことを確認できた。また、指に受動的に力を印加する空気圧制御デバイスを構築した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

4: 遅れている

理由

非侵襲的な脳波計を使用し、触覚の違いに関する研究は世の中に数が少ないため、脳波の処理方法および解析方法に参考できる方法が少なく、試行錯誤で研究を進めるしかない。

今後の研究の推進方策

指に受動的に力を印加する空気圧制御デバイスを使用し、各レベルの力を指先に印加されるとき、人間の力覚の違いが脳波で検出できるかどうかを確認。

確認できる場合、脳波で違いが表示できる力覚の分解能を確定。

報告書

(3件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (4件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (1件) (うち国際学会 1件) 学会・シンポジウム開催 (1件)

  • [雑誌論文] Development of a Wearable Haptic Glove Presenting Haptic Sensation by Electrical Stimulation2023

    • 著者名/発表者名
      Zhou Dongbo、Hayakawa Wataru、Nakajima Yoshikazu、Tadano Kotaro
    • 雑誌名

      Sensors

      巻: 23 号: 1 ページ: 431-431

    • DOI

      10.3390/s23010431

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of a Glove that Simultaneously Presents Force and Tactile Sensation by Electrical Stimulation2022

    • 著者名/発表者名
      Dongbo Zhou, Kotaro Tadano
    • 雑誌名

      International Journal of Human-Computer Interaction

      巻: -

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Optimal Stimulation Areas and Signals for Generating Haptic Sensations on the Upper Limb by Electrical Stimulations2022

    • 著者名/発表者名
      Dongbo Zhou, Kotaro Tadano, Yoshikazu Nakajima
    • 学会等名
      The 7th International Symposium on Biomedical Engineering
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会・シンポジウム開催] IROS20222022

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2021-04-28   更新日: 2024-12-25  

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