| 研究課題/領域番号 |
16K00265
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| 研究機関 | 筑波大学 |
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研究代表者 |
嵯峨 智 筑波大学, システム情報系, 准教授 (10451535)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | 触覚ディスプレイ / 剪断力 / 熱放射 / ヒューマンインタフェース / バーチャルリアリティ |
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| 研究実績の概要 |
本研究の目的は，近年広く普及するタッチパネル上での情報化された仮想物体への直感的な双方向触覚インタラクションを容易なものとし，より高い質感を提示可能なデバイスのための触覚提示手法の確立と，錯触覚における人間の質感認識機序の分析である．そのため，剪断力を用いた錯触覚現象を積極的に利用し，タッチパネルなどの平面上での仮想物体との視触覚一致型相互インタラクションを実現する．
初年度は，ディスプレイ部の多自由度化のための制御手法の確立を目標とした．これまで我々が開発してきた剪断力ディスプレイでは，四本の糸でディスプレイの上に置いた一本の指に対し適切な剪断力を加えることでさまざまな凹凸やテクスチャの再現を実現してきた．今まで剪断力は糸による牽引力で発生させていたが，この手法を静電気力により代替することを目指した．初年度作成したディスプレイをもとに，基礎的な検証実験を実施し，これまでの提示手法そのままでは狙いの提示が難しいことが判明したため，錯触覚を活かした提示手法について被験者実験を通じた検討を実施している．
また，空間中での熱放射による錯触覚提示のプロトタイプとして，ハロゲンヒータと可動ミラーを用いたシステムを構成した．ユーザは空間中で自由に手を動かすが，仮想物体との干渉を空間センサで検知したときにハロゲンヒータによる熱放射を掌などに照射し，掌を高速に加熱する．人の自己受容感覚と，45℃以上の侵害性刺激を忌避する人の特性とあわせて利用することで，人はそこに物体があるかのように感じる．この錯覚を利用し，力覚様の提示を実現することを目指す．本年度はコンピュータビジョンによるキャリブレーション手法を応用した位置あわせの手法を提案し，精度を検証した．
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| 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
本研究の目的は，近年広く普及するタッチパネル上での情報化された仮想物体への直感的な双方向触覚インタラクションを容易なものとし，より高い質感を提示可能なデバイスのための触覚提示手法の確立と，錯触覚における人間の質感認識機序の分析である．そのため，剪断力を用いた錯触覚現象を積極的に利用し，タッチパネルなどの平面上での仮想物体との視触覚一致型相互インタラクションを実現する．
初年度は，ディスプレイ部の多自由度化のための制御手法の確立を目標とした．これまで我々が開発してきた剪断力ディスプレイでは，四本の糸でディスプレイの上に置いた一本の指に対し適切な剪断力を加えることでさまざまな凹凸やテクスチャの再現を実現してきた．今まで剪断力は糸による牽引力で発生させていたが，この手法を静電気力により代替することを目指した．初年度作成したディスプレイをもとに，基礎的な検証実験を実施し，これまでの提示手法そのままでは狙いの提示が難しいことが判明したため，錯触覚を活かした提示手法について被験者実験を通じた検討を実施している．
また，空間中での熱放射による錯触覚提示のプロトタイプとして，ハロゲンヒータと可動ミラーを用いたシステムを構成した．ユーザは空間中で自由に手を動かすが，仮想物体との干渉を空間センサで検知したときにハロゲンヒータによる熱放射を掌などに照射し，掌を高速に加熱する．人の自己受容感覚と，45℃以上の侵害性刺激を忌避する人の特性とあわせて利用することで，人はそこに物体があるかのように感じる．この錯覚を利用し，力覚様の提示を実現することを目指す．本年度はコンピュータビジョンによるキャリブレーション手法を応用した位置あわせの手法を提案し，精度を検証した．
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| 今後の研究の推進方策 |
前年度に開発した多電極化した静電気力ディスプレイとタッチスクリーンを統合しマルチタッチディスプレイのプロトタイプシステムを作成する．そして，本システムに我々が開発してきた剪断力ディスプレイのアルゴリズムを実装する．なお，システムの実装範囲はこれまでに明らかになった実現可能性に基づき，実装システムにより実際に発生する力との対応関係を定量的に検証し，接触条件の変化に対応した上で張力と同じ制御アルゴリズムを実装する．
加えて，前年度までに再設計により得られた光学系と，適切な可動ミラー制御をもとに，シミュレータ上に実機における環境を再現する．再現された環境下で掌に与えられる熱量を見積もり，ミラーによるPWM的な仮想スイッチング機能と，照射位置制御のための首振りを同時に可能なミラーの駆動方法について検討する．また，駆動系の機構などについてはミラーの配置など数段階のプロトタイピングを経て実機の試作を行う．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
本研究に関連する補助金として，新学術領域研究(研究領域提案型)が採択されたため，研究に必要な備品をそれぞれの予算から適切に支出した．そのため，研究については遅滞なく進行しているが，次年度使用額が生じた．
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| 次年度使用額の使用計画 |
次年度は，生じた次年度使用額を効果的に活かすため，静電気力生成の重要な要素であり，高額な支出が必要となるITO電極の調達にあてる．これにより，最適な触覚ディスプレイの設計を柔軟に実施することを予定している．
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