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高解像光照射による光音響効果と振動伝播制御を利用した触覚ディスプレイ技術

研究課題

研究課題/領域番号 23K16918
研究種目

若手研究

配分区分基金
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
研究機関筑波大学

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)

研究期間 (年度) 2023-04-01 – 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)
2024年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2023年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
キーワード触覚ディスプレイ / 熱弾性効果 / 空中触覚 / 短パルスレーザー / ソフトロボティクス / 光音響効果
研究開始時の研究の概要

本研究では、高解像光照射による光音響効果を利用することで、高解像・高設計自由度な触覚ディスプレイを実現する。また、この触覚刺激提示技術を用いてヒューマンインタフェースを実装し、その有用性をユーザ実験を通じて検証することで、革新的な触覚提示技術基盤として構築する。
本研究の実現により、人の触覚受容器分布と同程度の解像度、かつ大面積での触覚刺激提示が可能なプラットフォームを確立することが期待できる。

研究実績の概要

本研究では、高解像光照射による光音響効果を利用することで、高解像・高設計自由度な触覚ディスプレイを実現する。また、この触覚刺激提示技術を用いてヒューマンインタフェースを実装し、その有用性をユーザ実験を通じて検証することで、革新的な触覚提示技術基盤として構築する。
本年度は、プロジェクタの開発と光音響伝播の基礎的な特性について調査を実施した。具体的には、ナノ秒レーザー光を走査可能なプロジェクタシステムを開発し、これを用いて、アクリル素材に対してレーザー光を照射する実験を実施した。ここで、レーザー光のエネルギー量やパルスレートといったパラメータを変えた時の弾性媒体の振動の測定を行った結果、制御入力に応じた強度・周波数の振動が生じることを確認した。これにより、高空間解像度をもちつつ様々な周波数・強度の振動触覚刺激を空中で提示可能な技術の原理検証が実施できた。
加えて、レーザー光を用いた力覚提示技術や、触覚提示と内受容感覚の関係性に関する検討も実施した。

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

本研究で実現する触覚振動提示の原理検証とそれに関連する研究群について、国際会議発表3報、国内会議発表1報という成果を得ており、当初の計画以上に進展していると言える。

今後の研究の推進方策

光音響伝播のための構造設計についての研究について、論文発表につなげられるよう引き続き取り組んでいく。

報告書

(1件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 研究成果

    (4件)

すべて 2023

すべて 学会発表 (4件) (うち国際学会 3件)

  • [学会発表] Laser HaPouch: A Haptic Display Utilizing Selective Activation of Laser-powered Liquid-to-gas Phase Change Actuator Arrays2023

    • 著者名/発表者名
      Kazuki Yamaura and Takefumi Hiraki
    • 学会等名
      The 2023 IEEE World Haptics Conference (WHC 2023)
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Linkage between Free Exploratory Movements and Tactile Receptor Frequency Response2023

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Aso, Takefumi Hiraki, Hiroki Ishizuka, and Norihisa Miki
    • 学会等名
      The 2023 IEEE World Haptics Conference (WHC 2023)
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Quantitative Analysis of Relation among Finger Scanning Speed, Surface Roughness, and Properties of Tactile Receptors2023

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Aso, Takefumi Hiraki, Hiroki Ishizuka, and Norihisa Miki
    • 学会等名
      The 45th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC 2023)
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] レーザー光照射による熱弾性効果を用いた空中触覚提示の性能評価2023

    • 著者名/発表者名
      江口 満国, 松下 幸太郎, 平木 剛史
    • 学会等名
      第28回 日本バーチャルリアリティ学会大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書

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公開日: 2023-04-13   更新日: 2024-12-25  

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