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運動錯覚による身体変容を利用したVR空間における自由な把持・接触物体提示の実現

研究課題

研究課題/領域番号 22KJ1370
補助金の研究課題番号 22J21190 (2022)
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分基金 (2023)
補助金 (2022)
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
研究機関電気通信大学

研究代表者

牛山 奎悟  電気通信大学, 情報理工学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2023-03-08 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
3,400千円 (直接経費: 3,400千円)
2024年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2023年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2022年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
キーワード運動錯覚 / 自己受容感覚 / 触覚 / 力触覚
研究開始時の研究の概要

本研究では,バーチャルリアリティ(VR)空間において,物理的にオブジェクトを変化させるのではなく,身体への刺激によって把持・接触物体の知覚を変調する手法を開発し,自由なVR環境とのインタラクションを目指す.そのために,従来では「身体」への影響にフォーカスしていた運動錯覚の解釈を身体触れている「環境」にまで広げ,その応用方法を調査する.

研究実績の概要

2023年度に実施した研究成果は、大きく被験者実験実施、国際学会および国内学会での発表および受賞の二点にまとめられる。本研究は、腱振動による運動錯覚を用いることで、身体だけではなく把持している物体の知覚も変調し物理的制約にとらわれない自由なVR体験を目指すものである。昨年度までに、運動錯覚現象の増強や物体の知覚を変化させるための刺激条件を探索し、特に重さ知覚を”増加”可能であることを見出した。当該年度では、重さ知覚を”減少”させることができるかを改善した実験条件によって実験を実施した。その実験結果により、減少させられる可能性を示し、国際学会にてポスター発表を行った。国際学会での議論は追実験の設計に役立っている。以上の成果は、運動錯覚が物体の知覚も変調可能であることを示し、応用範囲を拡大することに貢献可能である。

また、錯覚が帰属する対象 (身体もしくは把持している物体や接触している地面) が変化する条件を探索している際に、腱振動を足首の拮抗筋に対して交互に1から10 Hzで刺激すると、身体もしくは地面が揺れている錯覚を生起可能であることを発見し国際学会にて発表を行った。実験結果より、身体動揺の周波数が高くなっていくと身体由来ではなく環境が揺れていると認識するようになることを示した。これは、運動錯覚の「図と地」(知覚している運動感覚が「何」によって生じたと認識するのか) を理解していく上で重要な情報である。

さらに、足裏電気触覚刺激装置を開発し国際学会で発表した。これは足全体に分布的な電気触覚提示をするためのものであり、足裏の圧力情報を疑似的に提示することが可能である。この足への電気刺激と上記した足首への腱振動とを組み合わせることで、錯覚が増強されることが期待される。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

- 当初の想定では、重さや硬さ、長さなど様々なパラメータを運動錯覚によって変える手法を開発する予定であった。しかし、運動錯覚を運動中に提示する手法や心理物理実験の設計に時間がかかり、予定より進捗状況が遅れていると考える。

今後の研究の推進方策

想定より進捗状況が遅れているが、少なくとも重さ知覚は安定して変調可能であることを見出した。また、他の運動錯覚が有効に機能する他の特性についても調査し実験を行う予定である。最終的に、変調可能な感覚を用いて、予定通りに刺激手法を統合し、VR体験などで応用を実装し、その実用性について評価する予定である。

報告書

(2件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実績報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2024 2023 2022 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 5件) 備考 (2件) 産業財産権 (1件)

  • [国際共同研究] シカゴ大学(米国)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] 反発する磁石の漏れ磁束を利用したウェアラブル触覚提示素子2023

    • 著者名/発表者名
      真鍋 光希、牛山 奎悟、髙橋 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: 28 号: 4 ページ: 361-370

    • DOI

      10.18974/tvrsj.28.4_361

    • ISSN
      1344-011X, 2423-9593
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] FeetThrough: Electrotactile Foot Interface that Preserves Real-World Sensations2023

    • 著者名/発表者名
      Ushiyama Keigo、Lopes Pedro
    • 雑誌名

      UIST: User Interface Software and Technology

      巻: 10 ページ: 1-11

    • DOI

      10.1145/3586183.3606808

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 指の基節への電気刺激による力覚提示手法の検討2022

    • 著者名/発表者名
      牛山 奎悟, 髙橋 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: 27 号: 3 ページ: 163-166

    • DOI

      10.18974/tvrsj.27.3_163

    • ISSN
      1344-011X, 2423-9593
    • 年月日
      2022-09-30
    • 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] Increasing Perceived Weight and Resistance by Applying Vibration to Tendons During Active Arm Movements2022

    • 著者名/発表者名
      Ushiyama, K., Takahashi, A., Kajimoto, H.
    • 雑誌名

      Haptics: Science, Technology, Applications

      巻: 13235 ページ: 93-100

    • DOI

      10.1007/978-3-031-06249-0_11

    • ISBN
      9783031062483, 9783031062490
    • 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
  • [学会発表] Can the Sense of Heaviness Be Altered to Feel Lighter through Tendon Vibration?2024

    • 著者名/発表者名
      Keigo Ushiyama
    • 学会等名
      IEEE Haptics Symposium 2024, WIP
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ALCool: Utilizing Alcohol’s Evaporative Cooling for Ubiquitous Cold Sensation Feedback2024

    • 著者名/発表者名
      Takumi Hamazaki
    • 学会等名
      ACM CHI
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Utilizing Absence of Pacinian Corpuscles in the Forehead for Amplitude-Modulated Tactile Presentation2024

    • 著者名/発表者名
      Yuma Akiba
    • 学会等名
      Eurohaptics
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Manipulation of Body Sway Interpretation through Kinesthetic Illusion Induced by Ankles Vibration2023

    • 著者名/発表者名
      Eifu Narita
    • 学会等名
      IEEE World Haptics Conference
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 日常生活での利用を目的としたバッグ組み込み型の振動と圧覚提示可能な触覚デバイスの開発2023

    • 著者名/発表者名
      牛山奎悟
    • 学会等名
      第24回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Increasing Perceived Weight and Resistance by Applying Vibration to Tendons During Active Arm Movements2022

    • 著者名/発表者名
      Keigo Ushiyama
    • 学会等名
      Eurohaptics
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [備考] 牛山 奎悟 | Keigo Ushiyama Publications

    • URL

      https://sites.google.com/view/k-ushiyama/publications

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [備考] https://sites.google.com/view/k-ushiyama

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [産業財産権] 力覚提示装置、力覚提示システム、及び力覚提示方法2022

    • 発明者名
      梶本裕之 中山翔太 真鍋光希 牛山奎悟 宮上昌大 高橋哲史
    • 権利者名
      国立研究開発法人科学技術振興機構
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2022
    • 取得年月日
      2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書

URL: 

公開日: 2022-04-28   更新日: 2024-12-25  

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