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2017 年度 実績報告書

意識下応答を活用したシームレス機能拡張インタフェース:バーチャルサイボーグの研究

研究課題

研究課題/領域番号 15H01699
研究機関大阪大学

研究代表者

前田 太郎  大阪大学, 情報科学研究科, 教授 (00260521)

研究分担者 古川 正紘  大阪大学, 情報科学研究科, 助教 (40621652)
安藤 英由樹  大阪大学, 情報科学研究科, 准教授 (70447035)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワードバーチャルサイボーグ / 身体機能拡張 / Ownership / Agency / 意図推定 / 動作未来予測 / 随意性 / Predictive Coding
研究実績の概要

最終年度である本年度ではバーチャルサイボーグとして実作業可能な完結したシステムの一例を構築することを目指した.
なぞり動作の再現のための触覚フィードバックには皮膚接触インピーダンスを改善した波面再構成デバイスを用いてなぞり運動情報のフィードバックを実現した.Ownership生成のために必要となる時間同期となぞり方向について,波面再構成による2次元的な広がりを持った再現性を持つなぞり触覚の伝達機構の開発に成功した.
これと並行して行われた経皮電気刺激による感覚の再現技術の開発については,触覚と味覚の再現については大きな進捗があった.特に味覚に関して従来は連続的な抑制効果と瞬間的な増強効果のみが確認されていたものを連続的な増強効果を得ることに成功している.触覚に関しても,機能的電気刺激による筋収縮と指先の振動感覚を時間差をもって刺激することで,バーチャルな空中接触感を生成することに成功している.
また,自己主体感生成に必須の運動制御インタフェースとしては,追加腕の制御を目的として意識下身体応答を利用した機械学習による意図推定器を形成し,主観的な時間遅れを伴わない随意制御を実現した.身体動作の構えに相当する意識下応答の加速度計測を行い,過去2秒間の加速度を入力として応答時間に約1秒先行した予測を70%程度の正答率で実現させた.この技術を外耳道に挿入した加速度センサと連動させることで,寝たきりの姿勢から人型ロボットPepperを操縦して身の回りの単純な世話を要介護者自身の操縦によって実現するためのインタフェースを構築した.
実験システムの構築では,感覚伝達機構の小型化が難航し,能動運動機構に統合させた完結したシステムには到達しなかった.このため並行して検証を進めた上記の各種感覚刺激とそれに伴う動作インタフェースの検証によって今後の継続的な成果の統合を検討することで最終年度の成果とした.

現在までの達成度 (段落)

29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

29年度が最終年度であるため、記入しない。

備考

研究紹介動画集

  • 研究成果

    (16件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (10件) (うち招待講演 1件) 図書 (1件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] 電気刺激による空中での物体接触感と硬さの提示2018

    • 著者名/発表者名
      青山一真,宮本靖久,古川正紘,前田太郎,安藤英由樹
    • 雑誌名

      電子情報通信学会論文誌 D

      巻: Vol.J101-D No.2 ページ: 414-422

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 下顎部電気刺激による咽頭への局所的な味覚提示2017

    • 著者名/発表者名
      青山一真,櫻井健太,前田太郎,安藤英由樹
    • 雑誌名

      日本バーチャルリアリティ学会論文誌

      巻: Vol.22, No.2 ページ: 137-143

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 連続矩形波陰極電流刺激による塩味および旨味の持続的増強効果2017

    • 著者名/発表者名
      櫻井健太,青山一真,古川正紘,前田太郎,安藤英由樹
    • 雑誌名

      日本バーチャルリアリティ学会論文誌

      巻: Vol.22, No.2 ページ: 149-156

    • 査読あり
  • [学会発表] 第 3 の腕で空間をなぞって把握するための触覚伝送2017

    • 著者名/発表者名
      根原直希、北尾太嗣、前田太郎
    • 学会等名
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2017
  • [学会発表] スキル伝達を目的としたヴァイオリン演奏動作の解析2017

    • 著者名/発表者名
      竹ノ下,古川 正紘, 前田 太郎
    • 学会等名
      第22回日本バーチャルリアリティ学会大会
  • [学会発表] 温度感覚を反映する電気信号の解析2017

    • 著者名/発表者名
      華俊杰,古川 正紘,安藤 英由樹,前田 太郎
    • 学会等名
      第22回日本バーチャルリアリティ学会大会
  • [学会発表] 外耳道の加速度を用いたPepperの随意操縦による介護支援2017

    • 著者名/発表者名
      三輪 智宏,北尾 太嗣,古川 正紘,前田 太郎
    • 学会等名
      第22回日本バーチャルリアリティ学会大会
  • [学会発表] 連続的な味覚増強効果に対する味呈示物質の及ぼす影響2017

    • 著者名/発表者名
      櫻井 健太、青山 一真、前田 太郎、安藤 英由樹
    • 学会等名
      第22回日本バーチャルリアリティ学会大会
  • [学会発表] 感覚フィードバックのある第 3 の腕の開発と「つもり制御」による自己主体感2017

    • 著者名/発表者名
      宮本 拓、根原 直希、原 彰良、北尾 太嗣、安藤 英由樹、古川 正紘、前田 太郎
    • 学会等名
      第18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
  • [学会発表] 触覚伝送による第 3 の腕動作時の身体所有感の生起2017

    • 著者名/発表者名
      根原 直希、宮本 拓、原 彰良、北尾 太嗣、古川 正紘、安藤 英由樹、前田 太郎
    • 学会等名
      第18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
  • [学会発表] なぜ臨場感にはマルチモダリティが必要だったか?2017

    • 著者名/発表者名
      原彰良,前田太郎
    • 学会等名
      第11回テレイグジスタンス研究会
  • [学会発表] 身体化のための主体感と所有感の理解と設計2017

    • 著者名/発表者名
      古川正紘
    • 学会等名
      第3回超人スポーツ研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] 小型二足歩行テレイグジスタンスにおける等価重力条件の効果2017

    • 著者名/発表者名
      松本 光平、和田 康介、黒川 正崇、古川 正紘、前田 太郎
    • 学会等名
      第18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
  • [図書] オーグメンテッド・ヒューマン Augmented Human―AIと人体科学の融合による人機一体、究極のIFが創る未来,第8節 感覚の伝送・拡張・共有技術(pp.293-302)2018

    • 著者名/発表者名
      (編)暦本 純一,(第8節)前田 太郎,古川 正紘
    • 総ページ数
      512
    • 出版者
      (株)エヌ・ティー・エス
    • ISBN
      978-4-86043-515-8
  • [備考] maedalab

    • URL

      https://www.youtube.com/user/maedalab

  • [産業財産権] 特願2017-2276582017

    • 発明者名
      安藤 英由樹,前田 太郎,古川 正紘
    • 権利者名
      国立大学法人大阪大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2017-227658

URL: 

公開日: 2018-12-17  

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