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電気刺激と静電刺激を併用した高解像度MEMS触覚ディスプレイの開発

公募研究

研究領域多様な質感認識の科学的解明と革新的質感技術の創出
研究課題/領域番号 18H05010
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
研究機関大阪大学 (2019)
香川大学 (2018)

研究代表者

石塚 裕己  大阪大学, 基礎工学研究科, 助教 (40784418)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
8,320千円 (直接経費: 6,400千円、間接経費: 1,920千円)
2019年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2018年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
キーワード触覚 / 力覚 / 触角ディスプレイ / バーチャルリアリティ / 有限要素法解析 / コンピュータグラフィックス / 触覚ディスプレイ / 静電刺激 / 電気刺激 / 神経モデリング / 神経モデル / 触感 / 静電触覚ディスプレイ / 電気触覚ディスプレイ
研究実績の概要

本研究では摩擦を提示する静電気刺激と振動や力を提示する電気刺激を併用することで,複合触感を提示可能な触覚ディスプレイの開発を行った.電気刺激用の電極と静電気刺激用の電極を設計し,微細加工技術によって一つの基板上に集積した.その触覚ディスプレイを用いて静電気刺激と電気刺激を知覚し始める際の電圧値と電流値を実験から明らかにした.そして,これらの刺激を同時に被験者に提示してその際に両方の刺激を知覚可能かを確認した.また,より装着性を高めたデバイスとして印刷技術によって同様の構成の触覚ディスプレイについても評価を行っており,粗さ感をよりリアルに再現できることを確認している.皮膚変形を観察するためのコンピュータシミュレーションについても取り組んでおり,指断面の寸法や材質を忠実に再現した有限要素法解析のモデルを構築して,変形挙動を確認した後に,複数の神経のモデルに基づいてその応答の再現を試みた.
その他,領域のトピックである質感に関する研究としては,食材の切断時に包丁を通じて知覚する感覚を振動・力計測と感応評価を組み合わせることで解明を試みたことが挙げられる.切断時に知覚する感覚は「切りやすさ」「弾性」「密度」の因子に分類することができ,それらの因子と切断時の力と加速度には相関性があることが確認できた.また,実際の物理モデルに基づいた写実性の高いコンピュータグラフィックスの生成手法に関する研究に取り組んだ.化学反応を組み込んだ燃焼のモデルを構築し,比較実験によって実際の火に近いCGを生成できることを確認した.

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 6件)

  • [雑誌論文] Characterization of an Electrode-Type Tactile Display Using Electrical and Electrostatic Friction Stimuli2021

    • 著者名/発表者名
      Komurasaki Seiya、Kajimoto Hiroyuki、Shimokawa Fusao、Ishizuka Hiroki
    • 雑誌名

      Micromachines

      巻: 12 号: 3 ページ: 313-313

    • DOI

      10.3390/mi12030313

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Characterization of a tactile sensor using a small, embedded strain gauge2021

    • 著者名/発表者名
      Hashimoto Yuki、Usui Tatsuya、Ishizuka Hiroki、Ikeda Sei、Oshiro Osamu
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 60 号: SC ページ: SCCL12-SCCL12

    • DOI

      10.35848/1347-4065/abec60

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Interactive Control of Fire Color based on Physicochemical Combustion2021

    • 著者名/発表者名
      Ryousuke Uchikawa, Hiroki Ishizuka, Sei Ikeda, Shunsuke Yoshimoto, Yoshihiro Kuroda, Osamu Oshiro
    • 雑誌名

      IIEEJ Transactions on Image Electronics and Visual Computing

      巻: 14 ページ: 1-1

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] なぜ,包丁の切断により異なる感覚が生起されるのか?2020

    • 著者名/発表者名
      NOU Masaya、SATO Keiko、SHIMOKAWA Fusao、ISHIZUKA Hiroki
    • 雑誌名

      日本感性工学会論文誌

      巻: 19 号: 3 ページ: 301-307

    • DOI

      10.5057/jjske.TJSKE-D-20-00012

    • NAID

      130007893612

    • ISSN
      1884-0833, 1884-5258
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 導電性インクの両面印刷を用いた電気刺激と静電吸着の複合触覚ディスプレイ2019

    • 著者名/発表者名
      加藤邦拓, 石塚裕己, 梶本裕之, 宮下芳明
    • 雑誌名

      情報処理学会論文誌

      巻: 60 ページ: 13-13

    • NAID

      170000180549

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of a Fully Flexible Sheet-Type Tactile Display Based on Electrovibration Stimulus2018

    • 著者名/発表者名
      Ishizuka Hiroki、Hatada Ryuhei、Cortes Carlos、Miki Norihisa
    • 雑誌名

      Micromachines

      巻: 9 号: 5 ページ: 230-230

    • DOI

      10.3390/mi9050230

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Liquid Metal Based Tactile Sensor with Vertically Embedded Narrow Microchannel2020

    • 著者名/発表者名
      Yuki Hashimoto, Tatsuya Usui, Hiroki Ishizuka, Sei Ikeda, Osamu Oshiro
    • 学会等名
      MNC 2020
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Characterization of an Electrode-type Tactile Display Using Electrical and Electrostatic Stimuli,2020

    • 著者名/発表者名
      Seiya Komurasaki, Hiroyuki Kajimoto, Fusao Shimokawa, Hiroki Ishizuka
    • 学会等名
      MNC 2020
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Why Surface Haptics Cannot Present Realistic Tactile Sensations? : Pilot Study2019

    • 著者名/発表者名
      Shoki Kitaguchi, Fusao Shimokawa, Hidenori Yoshimura and Hiroki Ishiuzka
    • 学会等名
      Proceedings of World Haptics 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of a Heat-Driven-Type MEMS Olfactory Displa2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Ishizuka, Kenta Kashiwagi, Kyohei Terao, Hidekuni Takao and Fusao Shimokawa
    • 学会等名
      Eurosensors 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Numerical Method to Simulate Activities of Mechanoreceptors using FEM analysis2018

    • 著者名/発表者名
      Shoki Kitaguchi, Hidenori Yoshimura, Hiroki Ishizuka
    • 学会等名
      Eurohaptics 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Double-sided Printed Tactile Display with Electrostimuli and Electrostatic Forces and its Assessment2018

    • 著者名/発表者名
      Kunihiro Kato, Hiroki Ishizuka, Hiroyuki Kajimoto, Homei Miyashita
    • 学会等名
      CHI 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2021-12-27  

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