上肢への触覚刺激による周辺物体情報の伝達

研究課題

研究課題/領域番号	23K11191
研究種目	基盤研究(C)
配分区分	基金
応募区分	一般
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	東京都立産業技術高等専門学校
研究代表者	古屋友和東京都立産業技術高等専門学校, ものづくり工学科, 准教授 (10907223)
研究分担者	川島豪神奈川工科大学, 工学部, 教授 (70186089)
研究期間 (年度)	2023-04-01 – 2026-03-31
研究課題ステータス	交付 (2023年度)
配分額 *注記	4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円) 2025年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円) 2024年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円) 2023年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
キーワード	ヒューマンインタフェース / 感覚代行 / 身体機能拡張
研究開始時の研究の概要	自動車の運転は、周辺状況に注意しなければならないが、車の高機能化により提示する情報量も増え、ドライバーへの視覚的負荷が高くなる傾向にある。そこで、我々は、視覚だけに頼らずに直感的にハザード等を理解できるHMI技術が必要と考え、触覚に注目した。触覚は、多様な表現ができ、空間的な知覚と密接に関わっているため、空間情報の伝達に適していると考えた。本研究では、視覚により知覚する空間情報を身体近傍空間に近い上肢に触覚刺激を与えることで伝達させ、その効果検証を行う。これにより、視覚支援などの福祉工学分野への適用など将来のHMIの基盤技術として工学的な多様な発展に寄与できるものと考える。
研究実績の概要	自動車の運転は、周辺状況に注意を払わなければならず、それにも関わらず車載器の高機能化により提示する情報量も増え、ドライバーへの視覚的負荷が高くなる傾向にある。そこで、視覚だけに頼らずに直感的にハザードや周辺状況を理解できるヒューマン・マシン・インタフェース技術が必要と考え、触覚に注目した。触覚は、多様な表現ができ、空間的な知覚と密接に関わっているため、ハザードや周辺状況など空間情報の伝達に適している。そこで、本研究では、視覚により知覚する空間情報を身体近傍空間(Peri-Personal Space)に近い上肢に触覚刺激を与えることにより伝達することを目標として着手した。今年度は、簡易的な実験により求めた有効視野周辺では手周辺への振動刺激に対応し、有効視野から外れた範囲は肘周辺に対応した結果を用いて、右後方から来る車両の位置を肘周辺に刺激することで知らせ、その車両が完全な死角となる位置から割り込むときに事故回避可能かドラビングシミュレータにて実験を行った。その結果、事故回避に有意な結果を確認することができた。さらに、視覚的に知覚する周辺物体の位置の方向と目の位置から上肢への触覚刺激部位の方向について実験により調べ、その関係を確認した。次年度は、その視覚的に知覚する方向と上肢への刺激部位の方向の関係から対応付けを行い、刺激間の時間差の変化も加えて、周辺物体の位置と動きを伝達する方法を検討する。また、周辺物体の位置や動きを知らせる振動刺激と注意喚起させる振動刺激についても検討する。
現在までの達成度 (区分)	現在までの達成度 (区分) 2: おおむね順調に進展している理由今年度は、簡易的な実験により求めた有効視野周辺では手周辺への振動刺激に対応し、有効視野から外れた範囲は肘周辺に対応した結果を用いて、右後方から来る車両の位置を肘周辺に刺激することで知らせ、その車両が完全な死角となる位置から割り込むときに事故回避可能かドラビングシミュレータにて実験を行った。その結果、ブレーキの反応時間、車間距離に有意な差があり、上肢への振動刺激による周辺情報の伝達の可能性を確認することができた。この結果を国際会議にて発表し、フィードバックを得ることができた。また、人間が視覚から知覚する周辺物体との方向と目の位置から上肢への触覚刺激部位の方向との対応についても実験により調査し、その関係を確認した。さらに、上肢の手、肘、肩周辺に振動刺激を連続的に伝達させる装置の開発も着手した。
今後の研究の推進方策	次年度は、人間が視覚から知覚する方向と上肢への刺激部位の方向の関係から対応付けを行い、刺激間の時間差の変化を加え、周辺物体の位置と動きを伝達する方法を検討する。また、周辺物体の位置や動きを知らせる振動刺激と注意喚起させる振動刺激についても検討する。また、周辺物体の位置や動きを知らせる振動刺激と注意喚起させる振動刺激を分けるため、振動刺激の特性を変化させることで快・不快となる刺激を実験により探索する。以上の結果を用いて、ドラビングシミュレータによる実験にて、周辺物体の位置・動きの伝達評価、快・不快となる振動刺激の識別評価を実施して、産業技術として適用した際の効果や課題を抽出する。令和7年度は、高度自動運転でEye’s Offしたときに、どの程度周辺物体の位置を知覚できているか評価し、また、突然ドライバーにTake over requestしたときのドライバーの反応を確認することで、周辺物体の知覚レベルも確認する。